青金桔精油的香氣分析及應(yīng)用

盛麗

（浙江海洋大學(xué)食品與藥學(xué)學(xué)院，浙江 舟山 316022）

青金桔（Citrus microcarpa）為蕓香科（Rutaceae）金柑屬（Fortunella），寬皮柑橘（Citrus reticulateBlanco）和金桔（Fortunellaspp）的雜交品種，是熱帶及亞熱帶蕓香科常綠小喬木的果實(shí)［1-3］，主要分布于中國(guó)海南省。青金桔富含維生素C、鐵、鋅等微量元素、黃酮類化合物、類蘿卜素、芳香油和脂類等［4，5］。作為一種重要的鮮食調(diào)味品，青金桔常用于現(xiàn)調(diào)飲品中，也可加工成果汁飲料、果脯蜜餞［6］等產(chǎn)品，深受人們喜愛(ài)。青金桔中含有豐富的香精油，采用超聲波輔助有機(jī)溶劑提取法從青金桔果皮中提取精油，精油提取率為1.38%［7］。從全果或果皮中提取的青金桔油具有清新自然的典型特征香氣，在制香行業(yè)也頗受歡迎［8-10］。精油提取方法有水蒸氣蒸餾法［11］、壓榨法［12］、溶劑萃取法［13］和超臨界萃取法［14］等。其中壓榨法的操作周期長(zhǎng)、出油率低，但所得精油品質(zhì)高，可以保持植物精油原有的味道［15］。水蒸氣蒸餾法則具有成本低、出油率高、簡(jiǎn)便無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)［16］，常用于甜橙［17］、玫瑰［18］、小茴香油［19］等植物精油提取。本研究比較了水蒸氣蒸餾青金桔精油和壓榨青金桔精油的香氣區(qū)別，利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析了二者致香成分的區(qū)別，并進(jìn)行了青金桔果汁的加香試驗(yàn)，以期為提高青金桔利用率、拓寬青金桔相關(guān)產(chǎn)品市場(chǎng)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

材料與試劑：青金桔，網(wǎng)購(gòu)，產(chǎn)地海南；無(wú)水硫酸鈉、正己烷均為分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

儀器與設(shè)備：水蒸氣蒸餾裝置，鄭州興華玻璃儀器廠；5 L 蒸餾燒瓶，上海爾迪儀器科技有限公司；GCMS-QP2020 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，島津公司；BS223S 型電子天平，賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；HR2100 型榨汁機(jī)，飛利浦；DL-1 型實(shí)驗(yàn)電爐，山東鄄城華魯電熱儀器有限公司；TDL-5-A 型離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 水蒸氣蒸餾青金桔精油的制備 準(zhǔn)確稱取切碎后的新鮮青金桔皮200 g，裝入蒸餾燒瓶中，加入約1 600 mL 去離子水，連接水蒸氣蒸餾裝置，浸泡2 h后，用電爐加熱至沸騰，再繼續(xù)加熱至收集器中的油層不再增加即停止加熱，收集上層精油，用無(wú)水硫酸鈉吸收水分后過(guò)濾，4 ℃下保存?zhèn)溆茫?0］。

1.2.2 壓榨青金桔精油制備 準(zhǔn)確稱取切碎后的新鮮青金桔皮200 g，放入榨汁機(jī)中，收集壓榨出的油水混合物，靜置24 h 后過(guò)濾，將過(guò)濾出的油水混合液，采用高速離心機(jī)5 000 r/min 離心20 min，將油水分離，收集上層精油，用無(wú)水硫酸鈉吸收水分后過(guò)濾，4 ℃下保存?zhèn)溆茫?1］。

1.2.3 感官評(píng)定 由年齡在30～40 歲且均具有6 年以上調(diào)香經(jīng)驗(yàn)的10 人組成評(píng)香小組進(jìn)行香氣評(píng)價(jià)［22］。將青金桔香氣分為新鮮感、果香、青香、酸香、甜香和特征香6 個(gè)香韻進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 青金桔感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.2.4 青金桔精油成分測(cè)定 提取的蒸餾青金桔精油和壓榨青金桔精油分別用正己烷稀釋1 000 倍后，吸取1.5 mL 加入分析瓶中進(jìn)行GC-MS 分析［23］。

1.2.5 青金桔精油的GC/MS 分析 氣相色譜條件：進(jìn)樣口溫度250 ℃；流速1.0 mL/min（恒流）；分流比40∶1；進(jìn)樣量0.2 μL；程序升溫：起始溫度50 ℃，保持4 min，以4 ℃/min 升至220 ℃，以8 ℃/min 升至250 ℃保持10 min；載氣：氦氣。

質(zhì)譜條件：離子源為EI，電子能量70 eV；接口溫度：250 ℃，離子源溫度230 ℃；四級(jí)桿溫度：150 ℃，掃描范圍：35～450 m/z。

1.2.6 譜圖分析 通過(guò)NIST05 標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)對(duì)得到的質(zhì)譜圖進(jìn)行自動(dòng)檢索，質(zhì)譜匹配度＞90%，并與相關(guān)資料進(jìn)行比對(duì)，結(jié)合保留時(shí)間對(duì)各峰進(jìn)行定性分析。釆用峰面積歸一化法定量，得出各組分的相對(duì)含量。

1.2.7 青金桔精油加香評(píng)價(jià) 參考劉鑫等［17］研究方法，分別稱取0.05 g（0.05%）、0.10 g（0.10%）、0.15 g（0.15%）、0.20 g（0.20%）的蒸餾青金桔精油和壓榨青金桔精油，然后分別加入95%乙醇至1 g，混勻后，加入100 g 的青金桔果汁中，攪拌均勻，灌入玻璃瓶密封后放入恒溫水浴鍋中，95 ℃恒溫15 min。將加入1 g 95%酒精的青金桔果汁作為空白對(duì)照樣。由10 人組成的品評(píng)小組進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.2.8 青金桔果汁加香優(yōu)化試驗(yàn) 按照青金桔精油的加香評(píng)價(jià)，優(yōu)化青金桔果汁中精油的添加方案，并加以評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與分析

2.1 感官評(píng)定

蒸餾法和壓榨法得到的青金桔精油在顏色和香氣上差異較大，蒸餾法得到的青金桔精油是無(wú)色透明的油狀液體，而壓榨法得到的青金桔精油則是青色透明油狀液體。從圖1 可知，壓榨青金桔精油在新鮮感、青香和特征香上的表現(xiàn)明顯好于蒸餾青金桔精油。二者差異產(chǎn)生的原因主要是蒸餾精油長(zhǎng)時(shí)間處在高溫狀態(tài)，熱敏性成分在高溫下發(fā)生反應(yīng)，不耐溫的香味成分發(fā)生揮發(fā)。而壓榨精油是在常溫下進(jìn)行的，且整個(gè)精油提取過(guò)程也較短，精油成分變化較小。

圖1 2 種青金桔精油感官評(píng)定雷達(dá)圖

2.2 青金桔精油的GC-MS 分析結(jié)果

從圖2 和圖3 中2 種青金桔精油的揮發(fā)性物質(zhì)總離子流圖可以看出，使用水蒸氣蒸餾法和壓榨法提取的青金桔精油各峰出現(xiàn)的時(shí)間都比較接近，幾個(gè)較大的峰為α-蒎烯、β-蒎烯、檸檬烯、芳樟醇、大根香葉烯、α-松油醇、乙酸橙花酯等，這幾種化合物在2 種方式提取的精油中都有出現(xiàn)，且保留時(shí)間和相對(duì)含量也較接近。

圖2 水蒸氣蒸餾青金桔精油的揮發(fā)性成分總離子流

圖3 壓榨青金桔精油的揮發(fā)性成分總離子流

由表2 可知，2 種精油共鑒定出化合物53種，按照從多到少的順序排列：烯類22種，醇類14種，酯類10種，醛類5種，酮和烴各1 種。其中蒸餾青金桔精油鑒定出40種化合物，其中烯類16種，含量81.40%，是種類和含量最多的，其次是醇類13種，含量6.24%，酯類6種，含量2.85%，醛類4種，含量1.97%，酮類1種，含量0.07%。壓榨青金桔精油鑒定出47種化合物，其中烯類19種，含量78.01%，也是種類和含量最多的，其次是醇類13種，含量11.77%，酯類8種，含量5.73%，醛類5種，含量2.60%，酮類和烴類各1種，含量分別為0.14%和0.91%。2 種青金桔精油相比較，有34 種檢測(cè)出的化合物種類是相同的，其中相對(duì)含量較高和比較有代表性的化合物有α-蒎烯（3.89%，3.32%）、β-蒎烯（4.27%，1.97%）、檸檬烯（66.5%，61.36%）、芳樟醇（2.46%，2.54%）、大根香葉烯（3.05%，3.14%）、α-松油醇（0.99%，0.81%）、乙酸橙花酯（1.94%，2.34%）。蒸餾青金桔精油中的含氧化合物含量11.13%，壓榨青金桔精油中則有16.29%，總含氧化合物是壓榨精油略高于蒸餾精油，萜烯類化合物含量則相反。此外，壓榨青金桔精油中含有6 種蒸餾青金桔精油中沒(méi)有的含氧化合物，如己醇、乙酸香茅酯、乙酸香葉酯、十一醛等，芳樟醇、乙酸橙花酯含量也比蒸餾青金桔精油中的高，而柑橘類精油的含氧化合物提供了柑橘的濃郁果香味。該試驗(yàn)結(jié)果也解釋了二者感官評(píng)價(jià)不一樣的原因，驗(yàn)證了高溫使蒸餾精油揮發(fā)性成分發(fā)生了變化，長(zhǎng)時(shí)間的高溫作用下，精油中的易揮發(fā)物質(zhì)發(fā)生了揮發(fā)，部分化合物發(fā)生了變化。壓榨青金桔精油中的含氧化合物含量高于蒸餾青金桔精油，說(shuō)明在高溫條件下，含氧化合物被分解的多于被氧化的，而萜烯類化合物在高溫密閉的條件下相對(duì)穩(wěn)定，因而蒸餾青金桔精油中的萜烯類物質(zhì)較多。

表2 青金桔精油GC-MS 分析結(jié)果

2.3 青金桔精油加香品評(píng)效果

通過(guò)感官評(píng)定的方法對(duì)添加不同濃度梯度的蒸餾青金桔精油和壓榨青金桔精油的果汁進(jìn)行描述。由表3 可知，精油的添加對(duì)改善果汁的生澀味和蒸煮味有顯著的效果，且能明顯提高果汁的新鮮感和飽滿度，相對(duì)添加壓榨精油的果汁的觸鼻青香和特征青金桔香氣而言，蒸餾青金桔精油能使果汁具有濃郁的柔潤(rùn)果香和甜香味。添加壓榨青金桔精油（6—9 號(hào)）果汁的香氣不僅青香和特征香明顯，還會(huì)有較為強(qiáng)烈的皮澀感，且隨著添加量增大，皮澀感越明顯，而添加蒸餾青金桔精油（2—5 號(hào)）果汁的香氣則較為柔和，也無(wú)皮澀表現(xiàn)，這可能與壓榨青金桔精油中的己醇、葉醇等青香原料和辛醛、壬醛、癸醛等皮香特征的香原料含量較高有關(guān)。此外，添加同比例的2 種精油，壓榨青金桔精油的香氣強(qiáng)度要明顯大于蒸餾青金桔精油，壓榨青金桔精油能以較小的添加量獲得較好的賦香效果。

表3 添加精油后青金桔果汁的香氣描述

2.4 青金桔果汁加香優(yōu)化試驗(yàn)

蒸餾青金桔精油的果香和甜香表現(xiàn)優(yōu)秀而壓榨青金桔精油在特征感、新鮮感上有更好的效果，結(jié)合表3 評(píng)定的結(jié)果設(shè)計(jì)了青金桔果汁加香優(yōu)化方案。由表4 可知，方案12 號(hào)不僅在新鮮感和果香、甜香上有明顯提高，且香氣協(xié)調(diào)自然，為最優(yōu)方案。

表4 青金桔果汁加香優(yōu)化結(jié)果

3 小結(jié)

1）對(duì)蒸餾青金桔精油和壓榨青金桔精油的比較表明二者在外觀和香氣上都有明顯區(qū)別，蒸餾青金桔精油是無(wú)色透明，而壓榨青金桔精油是青色透明油狀液體。壓榨青金桔精油在新鮮感、青香和特征香上的表現(xiàn)明顯好于蒸餾青金桔精油，蒸餾青金桔精油則更甜。

2）蒸餾青金桔精油和壓榨青金桔精油的GC-MS分析結(jié)果也表明香氣的差異原因。2 種精油共鑒定出53 種化合物，其中蒸餾青金桔精油鑒定出40 種化合物，16 種烯類、13 種醇類、6 種酯類、4 種醛類和1種酮類，含量分別為81.40%、6.24%、2.85%、1.97%和0.07%。壓榨青金桔精油鑒定出47 種化合物，19種烯類、13 種醇類、8 種酯類、5 種醛類、1 種酮類和1 種烴類，含量分別為78.01%、11.77%、5.73%、2.60%、0.14%和0.91%。2 種青金桔精油相比較，有34 種檢測(cè)出的化合物種類是相同的，其中相對(duì)含量較高和比較有代表性的化合物有α-蒎烯（3.89%，3.32%）、β-蒎烯（4.27%，1.97%）、檸檬烯（66.5%，61.36%）、芳樟醇（2.46%，2.54%）、大根香葉烯（3.05%，3.14%）、α-松油醇（0.99%，0.81%）、乙酸橙花酯（1.94%，2.34%）。

3）青金桔果汁中的加香試驗(yàn)結(jié)果表明，精油的添加對(duì)改善果汁的生澀味和蒸煮味都有顯著的效果，蒸餾青金桔精油在添加量0.15%和0.20%時(shí)表現(xiàn)較好。壓榨青金桔精油在添加量為0.05%和0.10%時(shí)效果較好。結(jié)合二者優(yōu)勢(shì)，最優(yōu)方案為同時(shí)加蒸餾青金桔精油0.20%，壓榨青金桔精油0.05%。