固相微萃取-气质联用法分析3种柚子皮的香气成分

吕倩楠，王俊斌，席建花，王海凤，刘龙飞，丛方地

（1.天津农学院基础科学学院，天津300384；2.天津农学院农业分析测试中心，天津300384）

固相微萃取-气质联用法分析3种柚子皮的香气成分

吕倩楠1，王俊斌1，席建花1，王海凤2，*，刘龙飞1，丛方地1

（1.天津农学院基础科学学院，天津300384；2.天津农学院农业分析测试中心，天津300384）

采用固相微萃取结合气相色谱-质谱联用法对琯溪蜜柚、缤纷田园蜜柚和缤纷田园红心蜜柚的果皮香气成分进行分析。结果表明：吸附温度65℃，吸附时间45 min，样品量1.000 g，解吸时间2 min为最佳条件。选用此条件对3种柚子皮所提取的挥发性成分进行定性分析，并以面积归一化法定量计算各组分的相对含量。琯溪蜜柚皮共鉴定出43种化合物，其中含3-蒈烯17.361%，含α-蒎烯41.222%；缤纷田园蜜柚皮共鉴定出42种化合物，其中含3-蒈烯为16.533%，含罗勒烯为41.238%；缤纷田园红心蜜柚皮共鉴定出36种化合物，其中含柠檬烯45.857%，含β-月桂烯为20.065%。

固相微萃取；气相色谱-质谱联用；柚子皮；香气成分

固相微萃取（solid phase microextraction，SPME）技术是随着现代仪器发展而产生的样品前处理新技术，利用熔硅纤维丝（涂有多聚吸附剂）吸附和解析被分析物质，真正实现了快速简单、低消费、自动化和节约溶剂［1-2］，因而广泛被应用于香料、茶叶、食品、药用等物质成分以及农产品农药残留量分析检测的样品前处理［3-5］，特别是用于来自复杂样品基质如环境和生物样品的挥发性和半挥发性物质分析检测的样品前处理［6-7］。固相微萃取/气相色谱-质谱（SPME/GC-MS）联用技术是研究和分析化学的好帮手，已被应用于生物样品的定量分析［8］及植物挥发性物质的鉴定和定量分析［9-11］。

本试验以柚子皮为试验材料，摸索SPME/GC-MS联用技术测定柚子皮香气成分的最优条件，然后选用最优条件对琯溪蜜柚、缤纷田园蜜柚、缤纷田园红心蜜柚3种柚子皮香气进行定量分析。对柚子品种之间香气物质的组成进行研究和比较，为柚子皮的食用性和药用性提供一定参考。

1　材料与方法

1.1材料

1.1.1仪器

固相微萃取装置：SPME手动进样手柄，50/ 30μmDVB/CAR/PDMS萃取头，美国Supelco公司。

气相色谱-质谱联用仪：安捷伦7890A/5975C，HP-5MS弹性石英毛细管柱（30 m×250 μm×0.250 μm），美国Agilent公司。

电子天平：AL204，检定分度值为0.001 g，梅特勒公司。

1.1.2样品

挑选个体均匀、无腐烂、柚皮有光泽的当季新鲜琯溪蜜柚，缤纷田园蜜柚，缤纷田园红心蜜柚（超市购买）。

1.2条件

1.2.1SPME分析条件

调节温度旋钮至指定温度（35、45、55、65、75℃），平衡预热，达到稳定温度。将SPME萃取针头快速垂直插入样品瓶的上部顶空中，推出纤维萃取头，保持恒温，吸附30 min（45、60 min），萃取结束后，迅速将萃取针插入进样口，启动气相色谱-质谱仪，进行热解吸1 min（2、4、6 min）。

色谱条件：HP-5MS弹性石英毛细管柱，规格30m× 250 μm×0.250 μm；进样口温度250℃，起始温度40℃，保持2 min，以5℃/min升至250℃，最后保持6 min，后运行260℃，3 min；流速1 mL/min；载气为高纯He；分流进样，分流比10∶1。

质谱条件：电离方式为电子轰击离子源（EI），电离电压70 eV，EM电压1 447 V，离子源温度为230℃，四级杆温度150℃，采用全扫描方式（SCAN），扫描范围29 amu～400 amu，NIST08标准谱库。

1.3方法

1.3.1老化萃取头

将萃取针插入气相色谱的后进样口，垂直推出纤维萃取头，在250℃下老化萃取头30 min，去除萃取头上吸附的杂物。

1.3.2操作步骤

将柚子清洗、晾干，分别剥取其整个果皮的中间部分，切成小碎块，现用现剥现切。用电子天平称取1.000 g果皮碎块，放进15 mL样品瓶中。将样品瓶放在已调好温度的固相微萃取仪上，此时温度为45℃，平衡预热13 min，将SPME的萃取头垂直快速插入样品瓶的上部顶空中，保持45℃恒温，吸附45 min。萃取结束后，迅速将萃取针插入进样口，垂直推出纤维萃取头，快速启动气质联用仪，热解析2 min，快速拔出，同时采集数据。

1.3.3影响柚子皮香气挥发的试验设计

采用单因素对比试验法分别对以下5个影响因素做各自平行试验，获取最优条件，然后选最优条件分析3种柚皮香气成分，不同品种间各测两次，取平均值，操作如1.3.2。

1）柚子皮内外层：柚子皮内层白绒、柚子皮外层硬皮、柚子皮整体。

2）吸附温度：35、45、55、65、75℃。

3）萃取时间：30、45、60 min。

4）样品量：0.5、1.0、2.0 g。

5）解吸时间：1、2、4、6 min。

2　结果与分析

2.1条件优化

2.1.1柚子皮内外层的选择

通过分别对3种柚皮的内层白绒、柚子皮外层硬皮、柚子皮整体进行比较，如表1所示。

表1　3种柚子皮的不同部位所含香气成分数量Table 1Amounts of aromatic components in different parts of three pomelo peels

由表1可知，3种情况下挥发出来的香气成分差异小。

考虑到试验操作过程的简易程度，以及因处理柚子皮的时间太长导致部分香气散失在空气中，所以决定后续试验都选用柚子皮整体做试验样品。

2.1.2吸附时间的选择

试验所需吸附时间的长短，主要取决于样品瓶顶空中被分析物质在固-液-气三相之间达到平衡的速度。一般而言，时间越长吸附的物质量越大，本试验选用了3个时间梯度30、45、60 min。如图1所示。

图1　不同吸附时间的香气总离子流图Fig.1Total ionic chromatogram of aromatic components under different adsorption time

通过不同吸附时间香气成分的总离子流图比较，在其他试验条件恒定时，香气成分在45 min时丰度较30 min时明显大，与吸附60 min的丰度无太大区别，考虑到试验时间最终选定吸附时间为45 min。

2.1.3样品量的选择

样品量的多少会直接决定香气的含量，分别取0.500、1.000、2.000 g柚子皮进行试验，如图2。

根据常识我们知道样品量越多，挥发出来的香气越浓烈，但就试验结果分析，2.000 g柚子皮挥发出来的香气丰度并没有1.000 g挥发出来的香气丰度高。可能由于15 mL样品瓶容量有限，且柚子皮的白绒蓬松、湿度大，挥发出来的香气减少，且占据的空间较大，如果装2.000 g柚子皮，萃取纤维头很容易接触到柚子皮而被污染、损坏。出于对仪器的安全性考虑，试验均选用样品量为1.000 g做试验样品。

图2　不同样品量的香气总离子流图Fig.2Total ionic chromatogram of aromatic components in different sample amounts

2.1.4吸附温度的选择

萃取温度对SPME法的影响具有双重效应：一般情况下，升高温度时，有利于缩短平衡时间、加快分析速度，但升高温度会使挥发性物质在涂层与基质中的分配系数降低，涂层对分析物的吸附量减小，从而影响SPME法的灵敏度。正是基于此，本试验选用5个温度梯度35、45、55、65、75℃进行试验，通过NIST08标准谱库进行匹配，选择匹配度大于90%的检索结果，采用面积归一化法对色谱峰进行相对定量，得到各组分的相对含量，如图3所示。

由图3可知，吸附温度从35℃到65℃，香气物质的相对含量逐渐增加，香气成分也在增加，65℃时达到最大，75℃时明显减少，可能是因为温度太高影响涂层对香气的吸附，所以选65℃为最佳吸附温度。

图3　吸附温度对香气的影响Fig.3Effect of adsorption temperature on aromatic components

2.1.5解吸时间的选择

在GC-MC进样口分别解吸1、2、4、6 min，分析这4个不同解吸时间下的香气物质的相对含量如图4所示。

图4　解吸时间对香气的影响Fig.4Effect of desorption time on aromatic components

由图4可知，柚子皮挥发出的香气物质不会因解析时间的不同而引起较大的差异，选解吸时间选定为2 min。

2.2最优试验条件分析3种柚子皮香气

采用优化的固相微萃取条件并结合GC-MS对3种柚子皮进行定性分析，并以面积归一化法定量计算得到所提取的香气成分中各组分的相对含量，得出：不同品种香气成分不同，如表2。

表2　3种柚子皮的香气成分Table 2Aromatic components of three pomelo peels

经试验分析可知，缤纷田园红心蜜柚皮共鉴定出36种化合物，其中含柠檬烯45.857%，含β-半月桂烯为20.065%；缤纷田园蜜柚共鉴定出42种化合物，其中含3-蒈烯为16.533%，含罗勒烯为41.238%；琯溪蜜柚共鉴定出43种化合物，其中含3-蒈烯17.361%，含α-蒎烯41.222%。

3　结论

本试验采用固相微萃取结合气相色谱-质谱联用法对3种柚皮香气成分进行分析，前处理方法简单，省去用大量的溶剂提取过程，危害性小，检测速度快。通过试验得出以下结论：

3.1SPME的最优条件

吸附温度为65℃，吸附时间为45 min，样品量为1.000 g，解吸时间为2 min。

3.23种柚子皮的主要香气成分

1）缤纷田园红心蜜柚皮：鉴定出36种化合物，柠檬烯45.857%，β-半月桂烯为20.065%。

2）缤纷田园蜜柚皮：鉴定出42种化合物，含3-蒈烯为16.533%，罗勒烯为41.238%。

3）琯溪蜜柚皮：鉴定出43种化合物，含3-蒈烯17.361%，含α-蒎烯41.222%。

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Analysis of Aromatic Components from Pomelo Peels by Solid Phase Microextraction Combined with Gas Chromatography Mass Spectrometry

LÜ Qian-nan1，WANG Jun-bin1，XI Jian-hua1，WANG Hai-feng2，*，LIU Long-fei1，CONG Fang-di1
（1.College of Basic Sciences，Tianjin Agricultural University，Tianjin 300384，China；2.Center for Agricultural Analysis and Measurement，Tianjin Agricultural University，Tianjin 300384，China）

The aromatic components in peels of"Guanximiyou（Gx）"，"Binfentianyuanmiyou（Bfty）"and" Binfentianyuanhongxinmiyou（Bftyhx）"were analyzed by solid phase microextraction combined with gas chro matography mass spectrometry.The results showed that the optimal conditions were adsorption temperature at 65℃，adsorption time for 45 min，sample amount 1.000 g and desorption time for 2 min.Based on the optimal conditons，qualitative and quantitative analysis by area normalization method were performed to analyze the volatile components in three pomelo peels.There were 43 kinds of components in GX peel.3-carene and α-Pinene accounted for 17.361%and 41.222%，respectively.A total of 42 kinds of components were identified in Bfty peel and included 16.533%3-carene and 41.238%ocimene.The major volatile components were limonene accounting for 45.857%and β-myrcene accounting for 20.065%in 36 kinds of components of Bftyhx peel.

solid phase microextraction；gas chromatography mass spectrometry；pomelo peel；aromatic components

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.20.032

天津市大学生创新创业训练计划项目（201510061063）；大仪开放基金项目（2015040）；天津农学院实验教学示范中心教学改革项目（2015SY058）

吕倩楠（1993—），女（汉），本科，专业：应用化学。

王海凤（1978—），女，实验师，硕士，主要从事农业分析测试工作。

2016-07-16