脐橙果皮挥发油成分分析及在卷烟中的加香应用

魏鹏程，赵铭钦，刘鹏飞

河南农业大学烟草学院国家烟草栽培生理生化研究基地，郑州450002

脐橙果皮挥发油成分分析及在卷烟中的加香应用

魏鹏程，赵铭钦*，刘鹏飞

河南农业大学烟草学院国家烟草栽培生理生化研究基地，郑州450002

为研究脐橙果皮挥发油化学成分及其对提高卷烟吸食品质效果，采用水蒸汽蒸馏法和超声波萃取法结合GC-MS对脐橙果皮挥发油成分进行分析和卷烟加香试验。鉴定出水蒸汽蒸馏法和超声波萃取法二者共有主要成分25种，超声波萃取法所得产物相对含量高于水蒸汽蒸馏法，前者方法较优。主要有柠檬烯，β-芳樟醇，β-月桂烯，6，6-二甲基-2-亚甲基二环庚烷，4(10)-侧伯烯，辛醛等。脐橙果皮挥发油具有明显降低卷烟刺激性、柔和烟香、改善口感和增加烟气甜润度等效果。

脐橙果皮;挥发油;GC-MS;卷烟加香

脐橙是芸香科柑橘属常绿乔木，双子叶植物［1］。脐橙分布在中国的13个省(自治区)、主产于四川、广东、台湾、广西、福建、湖南、江西、湖北等省(自治区)。脐橙营养丰富，含有人体所必需的各类营养成份。橙皮很早就中药的一种，味辛微苦，入脾、肺二经，止咳化痰［2，3］，经常食用具有降低胆固醇、分解脂肪、减少有色金属和放射性元素在人体内积累、清火养颜、防癌抗癌、延年益寿之功效［4］。我国对脐橙的主要化学成分进行了充分研究，但对脐橙果皮及其挥发油在卷烟加香应用报道较少。本试验采用水蒸汽蒸馏法和超声波萃取法结合气相色谱-质谱(GC-MS)技术，通过检索图谱库NIST1.7和结合标准质谱图［5］，用色谱峰面积归一化法计算各色谱峰的相对含量。分析比较两种不同提取方法对脐橙果皮挥发油香味化学成分影响，并进行卷烟加香对比试验。为开发新型天然烟用香料资源，结合中医药减少对人体健康损害，充分利用脐橙综合价值提供理论依据［6，7］。

1 材料与方法

1.1 材料及仪器

材料与试剂:脐橙购于大型商超，经河南农业大学农学院高致明教授鉴定为脐橙;单料烟样品烟丝(河南方城，贵州毕节，云南玉溪烟站提供);加香加料配方卷烟烟丝(河南中烟工业公司新郑卷烟厂提供)。二氯甲烷(AR，天津市德恩化学试剂有限公司);无水硫酸钠(AR，天津市恒兴化学试剂制造有限公司);石油醚(60～90℃)(AR，天津市科密欧化学试剂有限公司)。

仪器:挥发油提取器(上海禾汽玻璃仪器有限公司);JA2003N型电子分析天平(感量0.001 g，上海精密科学仪器有限公司);KBF240恒温恒湿箱(香港路易有限公司);98-1-B型电子调温电热套(天津市泰斯特仪器有限公司);RE-52AA旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂);HH-4数显恒温水浴锅(常州国华电器有限公司);KQ700DE型数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司);Agilent 5890型气相色谱-5972型质谱联用仪(美国安捷伦公司)。

1.2 方法

1.2.1 脐橙果皮挥发油的制备与分析

水蒸气蒸馏法:准确称取100 g脐橙鲜果皮，置于2000 mL圆底烧瓶中，加入1000 mL蒸馏水与数粒玻璃珠，振荡混匀后，连接挥发油提取器，用电热套加热3 h，待回流提取液冷却后，用二氯甲烷10 mL萃取提取液3次，萃取液置于50 mL的圆底烧瓶中，再用无水硫酸钠干燥，过滤，滤液在40℃减压蒸馏浓缩，得淡黄色挥发油，平行试验进行三次，三次分别得到挥发油为1.1、1.2和1.0 mL。平均出油率为1.1%(mL/g)。

超声波萃取法:准确称取100 g脐橙鲜果皮三角烧瓶中，加入正己烷溶液350 mL，在超声功率90 W，超声温度40℃，超声时间30 min超声提取。将浸提好的试样减压过滤，残渣再加少量正己烷溶液洗涤，抽滤，将滤液合并，旋转蒸发仪蒸去溶剂得到透明黄色挥发油。平行试验进行三次，三次分别得到挥发油为2.2 mL、2.4 mL和2.6 mL。平均出油率为2.4%(mL/g)。

1.2.2 GC-MS分析

1.2.2.1 色谱条件:色谱柱:DB-WAXETR 60 m× 0.25 mm×0.25 μm，载气:氦气，进样量:1.0 μL，分流比:8∶1，柱流速:0.8 mL/min，程序升温:初始温度80℃，保持2 min，升温每分钟4℃至240℃，保持30 min。传输线温度:280℃;进样口温度:250℃。1.2.2.2 质谱条件:EI电离能量:70 eV，离子源温度:270℃，溶剂延迟:3.5 min，扫描离子质量范围: 35～550 amu，质谱库:NIST06，用色谱峰面积归一化法计算各色谱峰的相对含量。

1.2.3 加香与评吸

分别取在温度(22±1)℃和相对湿度(60± 2)%环境中平衡好的单料烟丝及配方烟丝10 g若干份，按其质量的0.1%、0.5%、1.5%和3.0%分别称取挥发油，取5 mL 95%乙醇稀释后用喉头喷雾器均匀地喷在烟丝上，作为加香样品。加香和未加香烟丝样品均放在温度(22±1)℃和相对湿度(60± 2)%的恒温恒湿箱中平衡48 h，用填烟器分别将加香和未加香的配方烟丝制成烟支(每支约为1 g)，放入恒温恒湿箱中继续平衡48 h，邀请郑州卷烟厂的卷烟感官评吸小组进行评吸。对照为喷洒同量95%乙醇的同种单料烟丝及配方烟丝卷制的在相同条件下处理的卷烟。

2 结果与分析

2.1 脐橙挥发油的主要成分

脐橙果皮挥发油成分经GC-MS分析并用计算机对每个色谱峰的质谱裂解图的Wiley数据库的检索，选择匹配度高者为其化学组分，共鉴定出水蒸汽蒸馏法和超声波萃取法二者共有主要成分25种，并用峰面积归一化法计算各成分的相对含量。结果(表1)显示，脐橙果皮挥发油的主要成分有柠檬烯，β-芳樟醇，β-月桂烯，6，6-二甲基-2-亚甲基二环，4 (10)-侧伯烯，辛醛等。脐橙果皮挥发油中还含有维生素E(Ve)，Ve是一种重要的抗氧化剂，减少烟气中的自由基，保护机体细胞避免自由基的破坏［8］。此外，脐橙果皮挥发油中还含有ρ-薄荷-1-烯-4-醇，ρ-薄荷-1-烯-8-醇，顺-香叶醇，ρ-薄荷-6，8-二烯-2-酮，反-香叶醇，4βH，5α-雅槛-1(10)，11-二烯，茄萜-3，9-二烯等。

表1 脐橙果皮挥发油主要化学成分Table 1 Major components in the essential oil of pericarp of orange

9.56 β-月桂烯β-Myrcene 81 2.89 3.16 4 10.10 辛醛Octanal 92 0.7 0.9 5 10.30 3-蒈烯3-Carene 96 0.51 0.78 6 11.10 柠檬烯Limonene 87 90.16 92.19 7 12.34 辛醇1-Octanol 83 0.21 0.23 8 14.56 β-芳樟醇β-Linalool 87 0.83 0.91 9 14.57 n-壬醛n-Nonaldehyde 92 0.11 0.16 10 16.13 香茅醛Citronellal 81 0.04 0.12 11 17.24 ρ-薄荷-1-烯-4-醇ρ-Menth-1-en-4-ol 83 0.12 0.23 12 18.35 ρ-薄荷-1-烯-8-醇ρ-Menth-1-en-8-ol 91 0.32 0.45 13 18.67 n-癸醛n-decaldehyde 90 0.45 0.47 14 19.14 顺-香叶醇Cis-geraniol 86 0.14 0.15 15 20.24 β-柠檬醛β-Citral 93 0.3 0.41 16 20.46 ρ-薄荷-6，8-二烯-2-酮ρ-Menth-6，8-dien-2-one 86 0.04 0.01 17 20.84 反-香叶醇Trans-geraniol 88 0.07 0.09 18 21.22 α-柠檬醛α-Citral 83 0.42 0.45 19 21.85 癸醇Decyl alcohol 89 0.07 0.11 20 25.14 橙花醇乙酸酯Nerol acetate 81 0.03 0.09 21 27.29 月桂醛Lauraldehyde 95 0.07 0.09 22 28.45 石竹烯Caryophyllene 92 0.04 0.04 23 31.98 4β，5α-雅槛兰-1(10)，11-二烯4β，5α-eremophila-1(10)，11-diene 84 0.06 0.07 24 32.24 茄萜-3，9-二烯Cadina-3，9-diene 84 0.03 0.05 25 38.17 维生素3 E Ve 94 0.30 0.40

2.2 加香效果

评吸结果(表2)表明:(1)脐橙果皮挥发油能明显改善和修饰试验的中、高档烤烟型卷烟叶组的烟气，柔和烟香，改善余味，减少刺激性，提高燃吸品质;(2)脐橙果皮挥发油可有效降低所试验的3种单料烟的地方性杂气，泥土气，使烟香变得细腻柔和。挥发油在卷烟中具有显著地增加卷烟香气量，提高卷烟的香气值，具有浓厚的卷烟香气，降低刺激等作用，对提高卷烟吸食品质具有很好的效果;(3)超声波萃取法所得产物由于香气含量较高，用量少，成本低，所以综合评吸结果优于水蒸汽蒸馏法。

表2 脐橙果皮挥发油添加在卷烟中的评吸结果Table 2 Results of cigarettes smoking with added volatile oil of pericarp of orange

添加过量，刺激性明显加强，掩盖原有烟气成分，不推荐使用此剂量。中档卷烟叶组 0.10 烟气尚充足，香气质一般，尚协调，杂气重，刺激明显。 烟气尚充足，香气质一般，尚协调，杂气重，刺激明显。0.50 烟气丰满，香气质好，烟气细腻，烟味协调，杂气降低，刺激性减轻。3.00 烟气较充足，香气质一般，不协调，杂气增加，刺激性明显。添加过量，刺激性明显加强，掩盖原有烟气成分，不推荐使用此剂量。低档卷烟叶组 0.10 香气差、不谐调，杂气较重。 香气差、不谐调，杂气较重。0.50 烟气丰满，香气质好，烟气细腻，烟味协调，杂气降低，刺激性减轻。烟气丰满，香气质好，烟气细腻，烟味协调，杂气降低，刺激性减轻1.50 烟气丰满，香气质一般，尚协调，刺激明显。 烟气丰满，香气质一般，尚协调，刺激明显。3.00 烟气较充足，香气质一般，不协调，杂气增加，刺激性明显。香气量足，香气质好，刺激性微有，杂气较轻，余味舒适。方城C3F 0.10 烟气尚充足，香气质一般，尚协调，杂气重，刺激明显。 烟气尚充足，香气质一般，尚协调，杂气重，刺激明显。0.50 烟气丰满，香气质好，烟气细腻，烟味协调，杂气降低，刺激性减轻。烟气丰满，香气质好，烟气细腻，烟味协调，杂气降低，刺激性减轻。1.50 烟气丰满，香气质一般，尚协调，刺激明显。 烟气丰满，香气质一般，尚协调，刺激明显。3.00 香气量足，香气质好，刺激性微有，杂气较轻，余味舒适。烟气较充足，香气质一般，不协调，杂气增加，刺激性明显。玉溪C3F 0.10 烟气尚充足，香气质一般，尚协调，杂气重，刺激明显。 烟气尚充足，香气质一般，尚协调，杂气重，刺激明显。0.50 烟气丰满，香气质好，烟气细腻，烟味协调，杂气降低，刺激性减轻。烟气丰满，香气质好，烟气细腻，烟味协调，杂气降低，刺激性减轻。1.50 烟气丰满，香气质一般，尚协调，刺激明显。 烟气丰满，香气质一般，尚协调，刺激明显。3.00 烟气较充足，香气质一般，不协调，杂气增加，刺激性明显。烟气较充足，香气质一般，不协调，杂气增加，刺激性明显。毕节C3F 0.10 烟气尚充足，香气质一般，尚协调，杂气重，刺激明显。 烟气尚充足，香气质一般，尚协调，杂气重，刺激明显。0.50 烟气丰满，香气质好，烟气细腻，烟味协调，杂气降低，刺激性减轻。烟气丰满，香气质好，烟气细腻，烟味协调，杂气降低，刺激性减轻。1.50 烟气丰满，香气质一般，尚协调，刺激明显。 烟气丰满，香气质一般，尚协调，刺激明显。3.00 烟气较充足，香气质一般，不协调，杂气增加，刺激性明显。烟气丰满，香气质好，烟气细腻，烟味协调，杂气降低，刺激性减轻。1.50 烟气丰满，香气质一般，尚协调，刺激明显。 烟气丰满，香气质一般，尚协调，刺激明显。3.00 烟气较充足，香气质一般，不协调，杂气增加，刺激性明显。烟气较充足，香气质一般，不协调，杂气增加，刺激性明显。

3 结论

本试验采用水蒸汽蒸馏法和超声波萃取法结合GC-MS对脐橙果皮挥发油成分进行分析和卷烟加香试验。共鉴定出水蒸汽蒸馏法和超声波萃取法二者共有主要成分25种，超声波萃取法所得产物相对含量高于水蒸汽蒸馏法，前者方法较优。脐橙果皮挥发油可明显改善和修饰试验烤烟烟叶的烟气，柔和烟香，改善余味，减少刺激性，提高燃吸品质。该挥发油中具有烟气中所具有的一些致香物质，如柠檬烯，β-芳樟醇，β-月桂烯，6，6-二甲基-2-亚甲基二环，4(10)-侧伯烯，辛醛等这些物质对卷烟的增香具有一定的效果。加香实验结果表明，脐橙挥发油对卷烟的增香，降低刺激和减少杂气确实具有很好的效果，这将为卷烟增香物质的开发研究奠定扎实的理论基础，具有重要的应用前景。

1 Chinese Academy of Sciences.Flora of China(中国植物志).Vol.43.Beijing:Science Press，1997.196-198.

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4 Shen LJ(沈丽娟)，Shi JQ(石健泉).The navel orange cultivation technique for high yield(脐橙高产栽培技术).Nanning:Guangxi science and Technology Press，1998.17-19.

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Analysis of Essential Oil from Pericarp of Orange Its Application in Cigarette

WEI Peng-cheng，ZHAO Ming-qin*，LIU Peng-fei
Tobacco College of Henan Agriculture University National Tobacco Physiology and Biochemistry Research Center，Zhengzhou 450002，China

To study the chemical composition of the volatile oil from the pericarp of orange and to improve the quality of cigarette smoking，the volatile components in the extract from the pericarp of orange of were analyzed by water steam distillation method and ultrasonic extraction method combined with gas chromatography-mass spectrometry.The cigarette flavoring experiment was also conducted to test the performance of the extract.A total of 25 compounds were identified while the content of the product obtained by ultrasonic extraction was relatively higher than that obtained by water vapor method distillation.Thus，the ultrasonic extraction method was better than the water vapor distillation method.The identified compounds included limonene，β-linalool，β-myrcene，6，6-dimethyl-2-methylene-，bicyclo［3.1.1］heptane，4(10)-thujen，octanal，octyl aldehyde etc..The volatile oil from the pericarp of orange could significantly reduce the cigarette irritation，soften and sweeten the smoke，and enhance the cigarette taste.

pericarp of orange;essential oil;GC-MS;tobacco flavoring

1001-6880(2012)10-1424-05

2011-07-20 接受日期:2011-12-09

*通讯作者 E-mail:mqzhao999@tom.com

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