水果主要芳香物质提取方法比较

张 陌

(云南农业大学 园林园艺学院，云南 昆明 650201 )

我国进行水果栽培历史悠久，水果品种资源丰富，是世界上著名的水果栽培起源中心之一，也是现在世界上最大的水果生产国之一。水果富含多种芳香物质。水果香味是人们评价水果风味品质的一个重要指标，近年来香气成分的分析越来越受到研究工作者的重视。但是由于水果香气成分必须在浓缩富集的条件下才能被检测，样品前处理成为香气成分分析的关键。目前在水果芳香物质分析中应用的样品前处理方法主要有液—液萃取法、静态顶空萃取法、同时蒸馏萃取法、固相萃取法、固相微萃取法。本文对以上芳香物质提取方法进行了比较分析。

1 液—液萃取法

液—液萃取法(LLE:Liquid -liquid Extraction)也称有机溶剂萃取法，是一中传统的呈香成分前处理方法，这种技术可以追溯到19 世纪60 年代。依据相似相溶的原理，通过挥发性组分在溶剂相和样品之间或溶剂相和蒸馏液之间的溶解程度不同从水溶液中提取。该方法首先使用有机溶剂从样品中萃取待测有机物，再根据测定要求进行浓缩、净化、定容、分析。该方法可通过选择不同的溶剂有针对性地提取果实以及其他食品特征呈香成分［1］。另外，在萃取过程中，适当加入无机盐(如NaCl 等)可以改善萃取效果。

2 静态顶空萃取法

静态顶空萃取法(SHE:Static Headspace Extraction)是利用气液两相平衡原理的萃取方法。首先将含有挥发性成分的样品放在密闭的系统中，维持温度恒定，使样品中的挥发组分在密闭系统的顶空部分与样品间达到一种平衡状态。然后，取其顶空部分的混合气体进行色谱分析。

3 同时蒸馏萃取法

同时蒸馏萃取法(SDE:Simultaneous and Distillation Extraction)于1964 年由Likens 和Nikerson 发明［3］，后来相继得到一些改进［4］。其工作原理是:含有挥发性组分的样品溶解在大量水中于常压下加热沸腾，使样品水溶液蒸气和萃取溶剂的蒸气在密闭的装置中充分混合、冷凝进行萃取。萃取和浓缩同时进行。

4 固相萃取法

固相萃取(SPE:Solid Phase Extraction)是以液相色谱的吸附与洗脱分离机理为原理的抽提分离技术。其一般萃取步骤为:首先将SPE 柱活化，然后通过抽空或者加压方法，使倒入活化过的SPE 柱的液态或溶解后的固态样品进入固定相［7-8］。一般情况下，固相萃取分离的组分中保留了所需的组分和类似的其它成分，所以应尽量减少无用组分的保留，可以使用一种溶剂把保留的样品组分冲洗掉，然后把需要测定的分析组分用另一溶剂从固定相上洗脱下来。固相萃取有两种进行途径，一种是保留杂质，洗脱出待测组分;另一种使待测组分完全保留在柱上，使干扰杂质随样品杂质或洗涤液流出，然后以小体积溶剂洗脱待测物。后者更为常用，因为它具有两个优点:①能浓缩试样，往往可以将大体积的低浓度样品加到小柱上，最后以小体积洗脱剂洗脱被萃取组分;②只保留待测组分比要保留全部样品组分所需要的固相萃取剂要少得多［9］。

5 固相微萃取法

固相微萃取法(SPME:Solid Phase Microextraction)是1990 年由加拿大学者Pawliszyn 提出的全新概念的样品预处理浓缩技术。其原理是根据不同成分在聚合物和顶空气相间的分配系数不同，当被分析的挥发性成分在萃取头聚合物与顶空气相部分之间达到平衡时，由萃取头表面涂层完成吸附，它与挥发性组分在萃取体系中的浓度存在线性关系。基本操作方法是在熔融石英光导纤维或其它材料上涂一层聚合物作为基体支持物，通过在样品密闭系统顶空中挥发出的饱和空气或直接插入样品中，对挥发性成分进行提取、富集、进样和解析，是在固相萃取的基础上发展起来的一种新型样品预处理方法。

五种样品前处理方法比较详见表1。

表1 五种样品前处理方法的比较

液液萃取法、顶空法、同时蒸馏萃取法相比较时，顶空法在准确度、精密度、加标回收方面优于液液萃取法和同时蒸馏萃取法，在最低检出限方面，同时蒸馏萃取法大大低于液液萃取法和顶空法。固相萃取技术和固相微萃取技术相比较时，固相萃取技术在准确度、精密度、加标回收方面优于固相微萃取技术，而固相微萃取在最低检出限方面大大低于固相萃取。

液—液萃取法比较适用于浓度较高的样品预处理，由于其最低检出限较高对极微量的芳香物质萃取需要大量的萃取溶剂，空白值大效果不佳。在实际应用中，有许多因素会影响萃取的效率和选择性，如:萃取溶剂的选择和pH 值的控制等。与液—液萃取法相比静态顶空萃取法具有不使用有机溶剂，操作方便容易，重复性好的特点。同时蒸馏萃取法具有操作简单、提取快速、方法安全简便、有效成分不易损失等优点，吴林芬等［10］在对罗汉果芳香物质分析中通过对比发现其萃取的芳香物质种类往往偏多，可能是在蒸馏过程容易产生其他副产物。固相萃取法高效、简便、快速、安全、重复性好且便于前处理自动化。水果芳香物质分析中，SPE 有多种吸附剂。主要依据需要提取的溶质和样品溶剂这2 个因素来选择SPE 吸附剂。一般原则，分析物的极性与固定相极性相似时，可得到分析物的最佳保留。两者极性越相似保留越好，所以要尽量选择极性相似的固定相。固相微萃取保留了固相萃取技术的全部优点，摒弃了其需要填充物和使用溶剂进行解析的弊端，且实现自动控制。与传统的环境样品预处理方法相比，SPME 技术均具有高的萃取率，操作简便，可大大缩短样品的预处理时间，不需大量有毒有害溶剂以避免二次污染，同时可有效减少样品的损失等优点。但固相微萃取因其只适应痕量分析，对高浓度样品稀释倍数大，准确度和精密度相对较差。

在测定水果中的芳香物质时，在满足方法要求的准确度、精密度、最低检出限和加标回收率质控要求下，应尽量选择设备简单、操作简便快速、低成本、低毒性的前处理技术。随着科技的进步，科研人员也在不断摸索更新更好的水果芳香物质萃取方法，通过和GC-MS 等分析方法结合，对水果的芳香物质进行更加精确深入的研究。

［1］ Gómez - González，Ruiz - Jiménez. Fatty acid profiling of the main tissues of spanish olive fruit:effect of the oil extraction method［J］.Journal of the American Oil Chemists＇Society，2010，87(12):1413 -1423.

［2］ Ortega-Heras M.The relation between instrumental analysis and sensory evaluation［J］. Lebensmittemie，1997，1150:49 -154.

［3］ Akhbari M，Batooli H，Mozdianfard M. Comparative study of composition and biological activities of SDE prepared essential oils from flowers and fruits of two Hypericum species from central Iran［J］. Natural Product Research，2012，26(3):193 -202.

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［5］ 陈悦娇，王冬梅，邓炜强，等.SPME 和SDE 法提取乌龙茶香气成分的比较研究［J］. 中山大学学报，2005，(44):275 -278.

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［7］ Thurman E M，Mills M S.Solid Phase Extraction-Principles and Practice［M］.Wiley，New York，1998.

［8］ Simpson K. Solid Phase Extraction -Principle，Strategies and Applications［M］. Marce Dekker，New York，1998.

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