提取方法对芒果皮精油化学成分的影响

梁秀媚 胡卓炎 赵 雷 王 凯

(华南农业大学食品学院，广东 广州 510642)

提取方法对芒果皮精油化学成分的影响

梁秀媚 胡卓炎 赵 雷 王 凯

(华南农业大学食品学院，广东 广州 510642)

分别采用水蒸气蒸馏法(SD)、溶剂萃取法(SE)和超临界CO2萃取法(SFE-CO2)提取芒果皮精油，经气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术对3种方法提取的芒果皮精油主要成分及相对含量进行分析。结果表明，3种芒果皮精油共鉴定出80种化合物，包括萜烯类22种、非萜烃类8种、醇类19 种、醛酮类8种、酯类14种和酸类9种。其中，SD法鉴定出化学成分49 种、SE法鉴定出化学成分56 种和SFE-CO2法鉴定出化学成分59 种。SD法提取的精油主要为低沸点挥发性的萜烯类；SE 法提取的精油酯类、酸类化合物比例较大；SFE-CO2对芒果皮精油的提取最充分，是较理想提取精油的方法。

芒果皮；精油；水蒸气蒸馏法；溶剂萃取法；超临界CO2萃取法

近年来，中国芒果种植面积不断扩大，产量也随之而提高，芒果除供鲜食外，还被加工为果汁饮料、果酒、罐头、果干、蜜饯、果酱等几大类产品[1]。芒果皮作为芒果加工过程中的废弃物，约占鲜果重的7%～24%[2]，富含挥发性精油、多酚、黄酮、有机酸、类胡萝卜素、膳食纤维等功能性成分[3-4]，若将其进行再加工及综合利用，不但可以创造更多的经济价值，还可以解决环境污染及资源浪费的问题。

植物精油是一类植物次生代谢物质, 来源于植物的花、叶、根、树皮、果实、种子等各个部位, 具有抗菌消炎、抗癌抑瘤、抗氧化[5]、延缓衰老、抗病毒、防治心血管疾病[6]、缓解焦虑[7]等多种生物活性，有极高的开发应用价值。据报道[8-9]，芒果中果皮与果浆的特征香气组分具有较大的相似性，且精油含量远高于果浆，是提取天然芒果精油的重要原料。目前，芒果精油的相关研究，多以芒果花[10]、芒果叶[11]为原料，且以研究原料的产地、成熟度对芒果精油的影响为主，而以芒果皮为原料提取精油的研究没有报道。植物精油提取方法繁多，包括水蒸气蒸馏法、溶剂萃取法、超临界流体萃取法、亚临界水萃取法、微波辅助提取法[12]等，其中水蒸气蒸馏法是最传统的植物精油提取方法；溶剂提取法工艺操作简单，是目前中国植物油脂提取的主要方法；超临界流体萃取法能在较温和的条件下进行，且植物精油所含化学成分在超临界CO2中具有良好的溶解性，所得精油品质较高。不同提取方法的原理不同，对芒果皮精油的性质、成分组成是否存在影响有待进一步研究。

本研究分别采用水蒸气蒸馏、溶剂萃取、超临界CO2萃取3种方法对芒果皮精油进行提取和分析鉴定，比较3种提取方法对芒果皮精油化学成分的影响，旨在为芒果皮精油的提取寻找一种高效的技术途径，为芒果皮的综合开发利用提供试验依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

芒果：品种为“台农1号”，市售；

石油醚、乙醚等试剂：均为分析纯。

1.2 仪器与设备

安捷伦气质联用仪：7890A-5975C型，日本岛津公司；

超临界CO2萃取装置：SFE-1L型，广州汉维冷气机电有限公司；

电热鼓风干燥箱：DGG-9070B型，上海森信实验仪器有限公司；

旋转蒸发器：Re-52A型，上海亚荣生化仪器厂。

1.3 试验方法

1.3.1 芒果果皮的预处理 新鲜芒果，清洗干净后人工去皮取肉，取无果肉残留的芒果皮10 kg，置于50 ℃烘箱烘至水分含量5%以下，粉碎，过60目筛，备用。

1.3.2 样品制备

(1) 水蒸气蒸馏法(SD法)：根据文献[13]，经预试验，考察料液比、蒸馏时间、助剂种类、助剂添加量4个单因素对芒果皮精油提取的影响，并进行响应面优化试验，得出最佳的水蒸气蒸馏法工艺条件：料液比1∶10(g/mL)，蒸馏时间4.8 h，助剂NaCl添加量1.72%。称取100 g芒果皮粉末，置于1 000 mL平底蒸馏瓶中，加入600 mL蒸馏水，加入玻璃珠数颗，充分振摇混合后45 ℃水浴浸泡12 h。转移至蒸馏装置中蒸馏3 h后停止蒸馏，收集溜出液移至分液漏斗中，加入一定量的乙醚摇匀、静置，去掉水层，用无水硫酸钠吸收水分后过滤，回收滤液中乙醚，得浅黄的透明液状挥发油，4 ℃保存备用。

(2) 有机溶剂萃取法(SE法)：根据文献[14]，经预试验，考察溶剂种类、料液比、萃取时间、萃取温度4个单因素对芒果皮精油提取的影响，并进行响应面优化试验，得出最佳的有机溶剂萃取法工艺条件：以石油醚为提取溶剂，料液比1∶9(g/mL)，萃取时间4.5 h，萃取温度45 ℃。称取100 g芒果皮粉末，置于1 000 mL平底蒸馏瓶中，加入600 mL石油醚，充分振摇混合后45 ℃水浴提取3 h。滤出提取液置于收集瓶中，回收滤液中石油醚，得黄色透明液状挥发油，4 ℃下保存备用。

(3) 超临界CO2萃取法(SFE-CO2法)：根据文献[15]，经预试验，考察萃取时间、萃取温度、改性剂种类、改性剂添加浓度4个单因素对芒果皮精油提取的影响，并进行响应面优化试验，得出最佳的超临界CO2萃取法工艺条件：萃取温度45 ℃，萃取时间130 min，改性剂乙醇浓度85%。称取1 000 g芒果皮粉末，置于3 L萃取柱中密封，在萃取压力20 MPa、萃取温度50 ℃、CO2流量1.5 L/min的条件下萃取130 min后，从解析罐中放出萃取物，得橘红色的半固体膏状挥发油，4 ℃保存备用。

芒果皮精油得率的计算：

(1)

式中：

Y——得率，%；

m1——芒果皮精油重量，g；

m2——芒果皮粉重量，g。

1.3.3 GC—MS分析 所得挥发油分别用正己烷稀释至10 mg/mL，过0.22 μm有机滤膜后进行GC—MS鉴定分析。

(1) 气相色谱条件：HP-INNO-WAX 毛细管柱(30 m×0.32 mm×0.5 μm)，进样量1.0 μL，进样口温度260 ℃，柱流量1.0 mL/min，载气为高纯氦气。程序升温：初始温度50 ℃(保持2 min)，以10 ℃/min 速度升至270 ℃(保持10 min)。

(2) 质谱条件：EI电离源；电离电压70 eV；四极杆150 ℃，进样口250 ℃，离子源温度280 ℃；扫描范围(m/z)50～550。利用NIST11.Lib质谱检索库，确定3种芒果皮精油主要成分及相对含量。

2 结果与讨论

2.1 提取方法对芒果皮精油得率的影响

由图1可知，芒果皮精油得率从高到低分别为：SFE-CO2法>SD法>SE法，其中SFE-CO2法提取精油得率最高，主要由于提取环境较温和，且精油所含化学成分在超临界CO2中具有良好的溶解性，避免了其中有效成分的破坏或分解。SD法由于操作温度较高，引起精油中热敏性成分的热分解[12]，导致精油得率较SFE-CO2法低。SE法主要利用相似相溶的原理提取芒果皮精油，虽然工艺操作简单但残留的杂质较多，进一步精制的同时导致精油成分的损失，所以较其他两种方法得率低。

Figure 1 Effect of different extraction methods on extraction yield of mango peel essential oil (n=3)

2.2 提取方法对芒果皮精油化学成分的影响

图2为分别采用SD法、SE法和SFE-CO2法提取芒果皮精油成分的GC—MS总离子流色谱图。

3种方法提取得到的精油成分差异较明显，各组分的鉴定结果见表1。

由表1可知，3种方法共检测出6类80种化合物，包括萜烯类22种、非萜烃类8种、醇类19 种、醛酮类8种、酯类14种和酸类9种。其中，SD法检测出49种化合物(相对含量98.13%)，SE法检测出56种化合物(相对含量98.84%)，SFE-CO2法检测出59种化合物(相对含量99.52%)。

续表1

† “*”为3种样品共有的化学成分，“-”为未检出。

3种方法提取得到的精油共有成分有26种(烯类12 种、非萜烃类1种、醇类8种、醛酮类2 种、酯类3种)，分别是β-蒎烯、δ-3-蒈烯、d-柠檬烯、4-蒈烯、γ-松油烯、罗勒烯、α-萜品油烯、p-伞花烃、β-石竹烯、β-芹子烯、巴伦西亚橘烯、大根香叶烯、环十六烷、3-辛醇、1-辛烯-3-醇、氧化芳樟醇、芳樟醇、紫丁香醇、α-松油醇、香茅醇、橙花醇、柠檬醛、β-紫罗兰酮、邻苯二甲酸二丁酯、乙酸橙花酯、乙酸香叶酯，这些化合物是芒果皮精油的重要成分，且其中大部分为芒果果实中的特征香气成分[16-17]。共有成分含量分别占各提取精油成分的85.06%，76.49%，87.31%，表明3种方法都能够较好地保留芒果皮精油的主要成分，可应用于芒果皮精油的提取和利用。

Figure 2 Total ion chromatograms in mango peel essential oil from different extraction method

3种方法提取芒果皮精油的化学成分种类、含量相差较大(表2)。由表2可知，芒果皮精油的主要成分为萜烯类(68%～90%)，其次是酯类(0%～13%)和酸类(0%～11%)。非萜烃类(0%～9%)、醇类(1%～4%)、醛类及酮类(2%～4%)的含量相对较少，但是对芒果香气构成具有较大的贡献。

SD法得到的芒果皮精油主要成分是δ-3-蒈烯(60.15%)、萘(8.66%)、β-蒎烯(7.09%)、d-柠檬烯(6.69%)、4-蒈烯(2.69%)、柠檬醛(2.51%)；SE法得到的芒果皮精油主要成分是δ-3-蒈烯(30.55%)、β-芹子烯(12.45%)、β-石竹烯(9.68%)、罗勒烯(5.51%)、亚麻酸(5.32%)、邻苯二甲酸二丁酯(3.93%)、亚油酸(3.25%)；SFE-CO2法得到的芒果皮精油主要成分是δ-3-蒈烯(43.06%)、β-芹子烯(11.50%)、β-石竹烯(9.38%)、罗勒烯(4.91%)、柠檬醛(3.40%)、β-蒎烯(3.05%)、亚麻酸(2.71%)。SD法得到的芒果皮精油成分主要是分子量在174 g/mol以下的单萜及其含氧化合物，分子量在200 g/mol以上的倍半萜类、酯类及酸类化合物的含量不足1%，是由于SD法利用水蒸气将挥发性较强的精油携带出来，形成油水混合物，待其冷却后，混合物重新分离出水层和油层的原理来提取精油，因而其成分以低沸点、小分子物质单萜为主[12，18]。SE法主要利用有机溶剂石油醚与精油极性的“相似相溶”原理提取精油，其成分中含有相当一部分的酯类及脂肪酸类物质。SFE-CO2法由于在较为温和的条件下提取精油，加上超临界CO2流体良好的溶解性能，其精油成分除含有丰富的单萜、倍半萜类化合物外，还有长链的烷烃、高级醇、高级脂肪酸和酯类。在实际生产中，可根据目标产物的不同，选择不同的提取方法。

2.3 芒果皮精油中的化学成分

2.3.1 萜烯类化合物 萜烯类化合物是指具有(C5H8)n通式及其含氧和不同饱和程度的衍生物，根据聚合程度不同分为单萜(n=2)、倍半萜(n=3)、二萜(n=4)、二倍半萜(n=5)及多萜(n≥6)等。它是芒果皮精油中相对含量最高、种类最多的一类化合物，SD法检测出18种(84.20%)，SE法检测出15种(68.61%)，SFE-CO2法检测出19种(83.20%)，以单萜与倍半萜为主，大多带有浓郁的甜香、花香和木香。相对含量最高的组分是δ-3-蒈烯(43%～60%)，具有强烈的松木样香气，是芒果的主要特征香气，同时也存在于松节油及长白胡椒、九里香、圆叶当归等多种植物精油中，具有抗炎、抗菌等生理活性，在药物、农药、香料及化妆品等方面有重要的应用价值[19]。含量较高的萜烯类化合物还有β-芹子烯(1%～12%)、β-石竹烯(0%～10%)、β-蒎烯(3%～7%)和d-柠檬烯(1%～7%)。β-芹子烯及β-石竹烯为双环倍半萜型化合物，具有较高的药用价值，研究[20]表明β-石竹烯具有局麻、抗炎、驱除蚊虫、抗焦虑、抗抑郁等作用，可用于药物的研究与开发中。β-蒎烯及其衍生物具有抗菌、抗肿瘤等生理活性。d-柠檬烯具有类似柠檬的香味，具有消炎、抑菌、抗肿瘤等多种功效[21]。

2.3.2 非萜烃类化合物 芒果皮精油中烷烃类化合物的含量较少(<1%)，且其香气阈值较大，对精油香气的贡献相对较小。萘是一种稠环芳香烃，纯品具有香樟木气味，可用作驱虫剂(即樟脑丸)。

2.3.3 醇类化合物 芒果皮精油检测出醇类的含量较少(1%～4%)，但在精油香气的形成中，起着重要的作用。如芳樟醇具有铃兰香气；氧化芳樟醇具有强烈的木香、花香、萜香、青香气，并带有清凉气息；紫丁香醇、(-)-4-萜品醇、α-松油醇具有紫丁香花香气；2-茨醇具有类似樟脑的气味；香茅醇及香叶醇具有温和的甜玫瑰香；橙花醇是香叶醇的异构体，其香气比香叶醇柔和优美，相对偏清，并带有新鲜的清香和柑橘香调。

2.3.4 醛类及酮类化合物 3种方法提取的芒果皮精油含有的醛类及酮类化合物以柠檬醛和β-紫罗兰酮为主。柠檬醛具有浓烈的柠檬香气，具有抑菌、杀虫、驱避等广泛的生物活性，同时，柠檬醛也可用来合成香叶醇、紫罗兰酮、鸢尾酮等其他物质，广泛用于饮料、食品、医药业及化工行业[22-23]。β-紫罗兰酮具有紫罗兰花(也似桂花)的香气。

2.3.5 酯类化合物 酯类化合物是使芒果呈甜味及水果香气的重要物质，在SE法提取的芒果皮精油中含量较高。3种方法提取的芒果皮精油含量较高的酯类化合物是邻苯二甲酸二丁酯、乙酸橙花酯、邻苯二甲酸二异丁酯、乙酸香叶酯和丁酸香叶酯。邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二异丁酯呈轻微芳香味；乙酸橙花酯呈橙花、玫瑰样香气及蜂蜜、覆盆子样风味；乙酸香叶酯呈玫瑰和熏衣草香气；丁酸香叶酯呈果香、玫瑰样香气。

2.3.6 酸类化合物 芒果皮精油中的酸类化合物以亚油酸、亚麻酸为主，属多不饱和脂肪酸，是人体必需脂肪酸，具有抗癌、降血压、防止动脉硬化等作用，有较高的营养价值和保健功能[24-25]。

3 结论

采用SD法、SE法及SFE-CO2法提取芒果皮精油，结合GC—MS技术分析鉴定，3种芒果皮精油共有80种化合物，包括萜烯类22种、非萜烃类8种、醇类19种、醛酮类8种、酯类14种和酸类9种。其中萜烯类物质占主要优势(69%～84%)，主要成分为δ-3-蒈烯(31%～60%)、β-石竹烯(0%～10%)、β-芹子烯(1%～12%)。3种芒果皮精油的成分组成有一定的相似性，能够较好地保留芒果皮精油的主要成分，可应用于芒果皮精油的提取和利用。

3种提取方法各有特点，SD法能够把大量小分子、易挥发的单萜类物质提取出来，但由于提取温度高、提取时间长，导致部分热敏性成分破坏、高沸点物质不易蒸出；SE法能够萃取出大量的酯类及亚油酸、亚麻酸等多不饱和脂肪酸，但由于溶剂残留问题，不能直接运用于食品、化妆品等行业中；SFE-CO2法由于在较为温和的条件下进行，其精油成分除含有丰富的单萜、倍半萜类化合物外，还有长链的烷烃、高级醇、高级脂肪酸和酯，与植物天然的组成最为相似，而且没有溶剂残留的影响，是目前比较理想的提取精油的方法。实际生产中，可根据产品的用途，选择不同的提取方法。

芒果皮精油中含有多种具有抗炎、抗菌、局麻、驱除蚊虫、抗焦虑、抗抑郁消炎、抗癌、降血压、防止动脉硬化等生理活性的成分，如δ-3-蒈烯、β-石竹烯、d-柠檬烯、柠檬醛、亚麻酸、亚油酸等，可以进一步评价芒果皮精油的生理活性，为其开发、利用提供更多的理论依据。

[1] 赖必辉, 毕金峰, 庞杰, 等. 芒果加工技术研究进展[J]. 食品与机械, 2011, 27(3): 152-155.

[2] 王瑞兰, 张培丽. 芒果皮活性成分的萃取及其生理活性研究[J]. 怀化学院学报, 2010(2): 72-74.

[3] 李建强, 陆利霞, 熊晓辉. 芒果皮中功效成分应用研究进展[J]. 食品研究与开发, 2012(1): 176-178.

[4] WANG Miao-miao, FAN Chuan-hui, ZHAO Kai-li, et al. Characterization and functional properties of mango peel pectin extracted by ultrasound assisted citric acid[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2016(91): 794-803.

[5] 陈建烟, 李永裕, 吴少华. 植物精油生物活性作用机理研究进展[J]. 天然产物研究与开发, 2012(1): 176-178.

[6] SHAABAN H A E, EL-GHORAB A H, SHIBAMOTO T. Bioactivity of essential oils and their volatile aroma components: Review[J]. Journal of Essential Oil Research, 2012, 24(2): 203-212.

[7] SATOU T, MIYAHARA N, MURAKAMI S, et al. Differences in the effects of essential oil from Citrus junos and (+)-limonene on emotional behavior in mice[J]. Journal of Essential Oil Research, 2012, 24(5): 493-500.

[8] TAMURA H, BOONBUMRUNG S, YOSHIZAWA T, et al. The Volatile Constituents in the Peel and Pulp of a Green Thai Mango, Khieo Sawoei Cultivar (Mangifera indica L.)[J]. Food Science and Technology Research, 2001, 7(1): 72-77.

[9] 张劲. 芒果香气特征分析研究[D]. 桂林: 广西大学, 2011: 26-27.

[10] WANG Hong-wu, LIU Yan-qing, WEI Shou-lian, et al. Comparison of microwave-assisted and conventional hydrodistillation in the extraction of essential oils from mango (Mangifera indica L.) flowers[J]. Molecules, 2010, 15(11): 7 715-7 723.

[11] OMOLO M V. Essential oil chemistry of some Mangifera indica varieties from Kenya[J]. American Journal of Essential Oils and Natural Products, 2015, 2(5): 18-23.

[12] 杨君, 张献忠, 高宏建, 等. 天然植物精油提取方法研究进展[J]. 中国食物与营养, 2012(9): 31-35.

[13] 李双, 王成忠, 唐晓璇, 等. 不同提取方法对牡丹精油理化性质和成分的影响[J]. 食品工业, 2015(7): 170-174.

[14] 杜丽君, 郑国华, 牛先前, 等. 溶剂萃取法提取胡椒木叶片精油影响因子的分析[J]. 福建热作科技, 2015(4): 42-44.

[15] 戴琳, 单银花, 王志祥, 等. 超临界CO2萃取玫瑰精油的工艺优化[J]. 食品工业科技, 2015(3): 266-269, 274.

[16] PINO J A, MESA J, MUOZ Y, et al. Volatile components from mango (Mangifera indica L.) cultivars[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2005, 53(6): 2 213-2 223.

[17] PINO J A, MESA J. Contribution of volatile compounds to mango (Mangifera indica L.) aroma[J]. Flavour and Fragrance Journal, 2006, 21(2): 207-213.

[18] 宋平, 宋元德. 不同方法提取沙田柚柚皮精油成分的研究[J]. 保鲜与加工, 2014(1): 41-46.

[19] 何丽芝, 王婧, 赵振东, 等. 3-蒈烯资源及其生物活性应用研究进展[J]. 林产化学与工业, 2011(3): 122-126.

[20] 刘晓宇, 陈旭冰, 陈光勇.β-石竹烯及其衍生物的生物活性与合成研究进展[J]. 林产化学与工业, 2012(1): 104-110.

[21] 黄巧娟, 孙志高, 龙勇, 等.D-柠檬烯抗癌机制的研究进展[J]. 食品科学, 2015(7): 240-244.

[22] 钟佳, 徐小军, 陈尚钘, 等. 柠檬醛衍生物的合成及其活性研究进展[J] . 广东化工, 2015, 42(9): 109-111.

[23] 向俊, 樊蕊, 王磊, 等. 柠檬醛微胶囊化研究进展[J]. 中国食品添加剂, 2014(9): 176-183.

[24] 张春娥, 张惠, 刘楚怡, 等. 亚油酸的研究进展[J]. 粮油加工, 2010(5): 18-21.

[25] 杨静, 常蕊.α-亚麻酸的研究进展[J]. 农业工程, 2011(1): 72-76.

Study on Components of Essential Oil of Mango Peel Extracted by Different Methods

LIANG Xiu-meiHUZhuo-yanZHAOLeiWANGKai

(CollegeofFood,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou,Guangdong510642,China)

Steam distillation (SD), solvent extraction (SE) and supercritical CO2extraction (SFE-CO2) were individually used to extract the essential oil in mango peel. The components and contents of essential oil were analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). A total of 80 compounds were identified in essential oils obtained by the three methods, including 22 terpenes, 8 hydrocarbons, 19 alcohols, 8 carboxides, 14 esters and 9 acids. The three methods detected 49 (SD), 56 (SE) and 59 (SFE-CO2) compounds respectively. Comparison of the three methods showed, SD suit for the extraction of low boiling point and volatile compounds, SE suit for the extraction of esters and acids, SFE-CO2was the most effective method which could keep the components of essential oil of mango peel.

Mango peel essential oil; Steam distillation; Solvent extraction; Supercritical CO2extraction

国家荔枝龙眼产业技术体系项目(编号：CARS-33)

梁秀媚，女，华南农业大学在读硕士研究生。

胡卓炎(1961—)，男，华南农业大学教授，博士。 E-mail: zyhu@scau.edu.cn

2016—12—27

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.03.032