基于保留指数的GC－TOF／MS分析肉桂皮油中香味成分

宋建红，徐杨斌，张小辉，马亚，王凯，李智宇，冒德寿＊

（1.省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室，昆明 650093；2.云南中烟工业有限责任公司技术中心，昆明 650231；3.贵州中烟工业有限责任公司遵义卷烟厂，贵州遵义 563000；4.昆明理工大学化学工程学院，昆明 650500）

基于保留指数的GC－TOF／MS分析肉桂皮油中香味成分

宋建红1，4，徐杨斌3，张小辉1，马亚3，王凯2，李智宇2，冒德寿2＊

（1.省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室，昆明 650093；2.云南中烟工业有限责任公司技术中心，昆明 650231；3.贵州中烟工业有限责任公司遵义卷烟厂，贵州遵义 563000；4.昆明理工大学化学工程学院，昆明 650500）

为分析比较锡兰肉桂皮油和中国肉桂皮油中香味成分，采用气相色谱－飞行时间质谱法进行化合物鉴定分析，并用峰面积归一化法计算各成分的相对含量。通过质谱库检索，结合保留指数比对，从锡兰肉桂皮油和中国肉桂皮油中分别鉴定出54，56个香味成分，分别占总峰面积的95.91%和95.76%。结果表明：锡兰肉桂皮油的主要成分为（E）－肉桂醛（73.00%）、丁香酚（5.15%）、乙酸肉桂酯（3.21%）、β－石竹烯（3.09%）、芳樟醇（2.10%）、苯甲酸苄酯（1.03%）等；中国肉桂皮油的主要成分为（E）－肉桂醛（63.39%）、β－石竹烯（15.16%）、2－甲氧基肉桂醛（9.28%）、乙酸肉桂酯（2.82%）等；锡兰肉桂皮油和中国肉桂皮油中香味成分的组成和含量上存在一定的差异。

肉桂皮油；气相色谱；飞行时间质谱；保留指数；香味成分

肉桂，属樟科的一种常绿乔木植物，为一种食用香料或中药材，其品种有中国肉桂、清化肉桂和锡兰肉桂。中国肉桂主产于广东、广西等地，而锡兰肉桂主产于斯里兰卡、印度、马耳加什、马来西亚、毛里求斯等热带国家和地区。锡兰肉桂皮油由锡兰肉桂的灌木干幼枝的内树皮经粉碎后再水蒸气蒸馏而得，为浅黄色至深褐色液体，具有强烈的辛香、药草香，略有苯酚的气味。中国肉桂皮油是将肉桂皮粉碎后再水蒸气蒸馏而得，为红棕色或紫红色的液体，具有强烈的辛香、轻微的药草香。肉桂皮油主要用于焙烤食品、糖果和酒类，也可作为矫味剂，具有药理作用［1，2］。

目前，国内外对肉桂皮油的研究主要包括化学成分的分析［3－5］、肉桂皮油的提取工艺［6－9］、肉桂中的黄酮类化合物研究［10］、医药方面［11，12］等，而对锡兰肉桂皮油和中国肉桂皮油的香味成分的比较分析还未见报道。本实验采用GC－TOF／MS法建立锡兰肉桂皮油和中国肉桂皮油的指纹图谱，通过质谱库检索和匹配度定性，并结合保留指数验证，较为准确地分析了锡兰肉桂皮油和中国肉桂皮油中香味成分，也比较了两者的组成及含量上的差异，为肉桂皮油的开发和使用提供了实验数据。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

锡兰肉桂皮油和中国肉桂皮油：市售；二氯甲烷、甲醇、正己烷：均为色谱纯，购自Sigma－Aidrich公司；正构烷烃C7～C30标准品：购自Sigma－Aidrich公司。

Selectable Pegasus 4DGC－TOF／MS气相色谱／飞行时间质谱联用仪 美国LECO公司。

1.2 色谱条件

RXi－5sil MS毛细管色谱柱（60m×0.25mm× 0.25μm），载气为氦气（纯度≥99.999%），载气流量：1.0mL／min（恒流模式）。升温程序：初始温度100℃，以3℃／min的速率升温至220℃，停留10min。进样量：1.0μL，进样口温度：250℃，分流比：10∶1，溶剂延迟：450s。

1.3 质谱条件

电离方式：EI，电离能量：70eV，离子源温度：200℃，质量扫描范围（m／z）：40～450，质谱检索图库：NIST 08谱库、Wiley 9N谱库和实验室自建质谱库。

1.4 样品前处理

称取锡兰肉桂皮油和中国肉桂皮油各0.40g，分别用CH3OH∶CH2Cl2（1∶4）混合溶液定容至5mL；所有样品在进样前均使用0.45μm有机相滤膜进行过滤，在GC－TOF／MS仪器工作状态正常的情况下进行测定。

1.5 保留指数测定

用正己烷将正构烷烃C7～C30标准品稀释成质量分数为5%的溶液，在与样品分析相同的色谱条件下，进行正构烷烃C7～C30标准品的色谱分析，测得保留时间，计算保留指数。计算公式为RI＝100n＋100［n－（n－1）］·（t－tn－1）／（tn－tn－1）。n－1，n为正构烷烃相邻2个碳原子数，t为组分的保留时间，tn－1＜t＜tn。

1.6 定性方法

通过质谱库自动检索，扣除溶剂残留和柱流失后，比对ESO精油数据库的保留指数和Allured Business Media书中的保留指数后对化合物进行定性，并以面积归一化法确定锡兰肉桂皮油和中国肉桂皮油中香味成分的相对百分比含量。

2 结果与讨论

2.1 肉桂皮油中香味成分定性结果

经GC－TOF／MS分析检测，得到锡兰肉桂皮油和中国肉桂皮油中香味成分的总离子流色谱图，见图1。

图1 锡兰肉桂皮油（A）和中国肉桂皮油（B）香味成分总离子流色谱图Fig.1 Total ion chromatogram of flavor components in Ceylon cinnamon bark oil（A）and Chinese cinnamon bark oil（B）

采用标准质谱库检索和匹配度定性，并结合保留指数验证，对锡兰肉桂皮油和中国肉桂皮油进行了香味成分的分析，鉴定结果见表1。

表1 肉桂皮油中香味成分Table 1 The flavor components in cinnamon bark oil

续 表

由表1可知，锡兰肉桂皮油中检出54个香味成分，占其总峰面积的95.91%，其中，烷烯烃类26个，醛类10个，酯类7个，醇类4个，酮类4个，酚类2个，其他类1个；主要成分为（E）－肉桂醛（73.00%）、丁香酚（5.15%）、乙酸肉桂酯（3.21%）、β－石竹烯（3.09%）、芳樟醇（2.10%）、苯甲酸苄酯（1.03%）等。中国肉桂皮油中检出56个香味成分，占其总峰面积的95.76%，其中，烷烯烃类19个，酯类10个，醇类7个，醛类10个，酮类5个，酚类3个，酸类1个，其他类1个；主要成分为（E）－肉桂醛（63.39%）、β－石竹烯（15.16%）、2－甲氧基肉桂醛（9.28%）、乙酸肉桂酯（2.82%）等。通过对锡兰肉桂皮油和中国肉桂皮油中香味成分的比较分析可知：锡兰肉桂皮油和中国肉桂皮油中香味成分的组成和含量上存在明显的差异；两者共有成分29个；锡兰肉桂皮油中β－石竹烯、2－甲氧基肉桂醛的含量远低于中国肉桂皮油；而锡兰肉桂皮油中（E）－肉桂醛、苯甲酸苄酯的含量高于中国肉桂皮油。

2.2 质谱库检索和匹配度定性

通过质谱库检索对未知化合物进行定性，将检索到几个可能的化合物，并以匹配度大小顺序排列出这些化合物的英文名称、CAS号、分子式、分子量等。依据匹配度大小、分子离子准确质量差异、碎片离子准确质量差异等，对未知化合物进行定性是目前较为常用的定性方法。由表1可知，77号化合物在质谱库检索后，给出一系列的检索结果，其中，匹配度较高的3种化合物分别是2－十一酮（C11H22O）、2－十五酮（C15H30O）和2－十四酮（C14H28O），相似度依次为834，821，809，经计算，2－十一酮、2－十五酮、2－十四酮的准确分子量分别为170.29，226.40，212.37，在未知化合物的质谱图中有微弱的226.4的分子离子峰，并结合未知化合物和2－十五酮的质谱图中各种碎片离子分布情况，可确定该化合物为2－十五酮。

2.3 保留指数在定性分析中的应用

保留指数表示物质在固定液上的保留值行为，具有重现性好、温度系数小及标准统一等优点，是国际上对天然产物常用的定性方法。而天然香料中香味成分较为复杂，在质谱库检索时往往会出现一个峰与几种物质相匹配的现象，尤其是同系物或同分异构体，它们的结构较为相似，质谱图中碎片离子峰也差别不大，如果仅靠质谱库检索和匹配度定性来确定化合物，有可能出现定性错误或误判。因此，本研究采用比较稳定的保留指数来确定化合物结构，同时结合质谱库检索和匹配度定性，使化合物定性结果更为准确。需确认的化合物为2－十一酮，计算机质谱检索为2－十一酮（匹配度为834）、2－十五酮（匹配度为821）和2－十四酮（匹配度为809），仅根据质谱库检索结果很难确定该未知化合物，通过比对保留指数［14］可知：2－十一酮、2－十五酮和2－十四酮3种化合物的保留指数文献值分别为1293，1697和1578，与Pegasus 4D工作站计算的实测保留指数（1700）比较，很容易确定该化合物为2－十五酮，见表2。此外，苯乙烯、柠檬烯、γ－松油烯、乙酸苯丙酯、β－榄香烯、大根香叶烯D等化合物的定性同样需经保留指数辅助方可确认。利用保留指数定性是一种很有效的定性方法，该法适用于复杂天然香料中香味成分的定性。

表2 保留指数在香味成分鉴定中的应用实例Table 2 Application examples of using retention index for identification of flavor components

2.4 主要成分的香气分析

锡兰肉桂皮油是浅黄色至深褐色液体，具有强烈的辛香、药草香，略有苯酚的气味。中国肉桂皮油是红棕色或紫红色的液体，具有强烈的辛香、轻微的药草香。对肉桂皮油中主要成分的香气进行了评价，结果如下：（E）－肉桂醛具有辛香、膏香、肉桂香和甜味；乙酸肉桂酯具有膏甜香、水果香和花香，略有辛香；乙酸苯乙酯具有果甜香、玫瑰香、蜂蜜香、花香味和蜂蜜味；2－甲氧基肉桂醛具有肉桂的辛甜味、桂皮香，有温暖感；β－石竹烯具有干木香、辛香和微弱的木香味，略有苦味；丁香酚具有强烈的辛香，有刺鼻的气味、烟熏味、丁香香味；芳樟醇具有花香、木香、微弱的柑橘香和花甜香味。

3 结论

利用GC－TOF／MS建立了肉桂皮油的指纹图谱，通过质谱库检索和匹配度定性，并结合保留指数验证，分析了锡兰肉桂皮油和中国肉桂皮油中的香味成分，其中，从锡兰肉桂皮油中检出54个香味成分，从中国肉桂皮油中检出56个香味成分，两者共有成分29个，且锡兰肉桂皮油和中国肉桂皮油中香味成分的组成和含量存在明显的差异，该研究为肉桂皮油的开发与应用提供了参考。

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Gundersen Drive，Suite A Carol Stream，2012.

Analysis of Flavor Components in Cinnamon Bark Oil by GC－TOF／MS Based on Retention Index

SONG Jian－hong1，4，XU Yang－bin3，ZHANG Xiao－hui1，MA Ya3，WANG Kai2，LI Zhi－yu2，MAO De－shou2＊
（1.National Key Laboratory of Complex Nonferrous Metal Resources Clean Utilization，Kunming 650093，China；2.Research and Development Center，China Tobacco Yunnan Industrial Co.，Ltd.，Kunming 650231，China；3.Zunyi Cigarette Factory，China Tobacco Guizhou Industrial Co.，Ltd.，Zunyi 563000，China；4.College of Chemical Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650500，China）

The flavor components of Ceylon cinnamon bark oil and Chinese cinnamon bark oil are analyzed by gas chromatography－time－of－flight mass spectrometry，and the peak area normalization method is used to calculate the relative content of each component.With the mass spectrometry librarysearch，54，56flavor components are identified by using retention index from Ceylon cinnamon bark oil and Chinese cinnamon bark oil，representing 95.91%and 95.76%of the total flavor components.（E）－cinnamyl aldehyde（73.00%），eugenol（5.15%），cinnamyl acetate（3.21%），trans－caryophyllene（3.09%），linalool（2.10%），benzyl benzoate（1.03%）are the main components in Ceylon cinnamon bark oil.（E）－cinnamyl aldehyde（63.39%），trans－caryophyllene（15.16%），2－methoxy cinnamaldehyde（9.28%），cinnamyl acetate（2.82%）are the main components in Chinese cinnamon bark oil.There are certain differences in the composition and content of volatile components between Ceylon cinnamon bark oil and Chinese cinnamon bark oil.

cinnamon bark oil；gas chromatography；time－of－flight mass spectrometry；retention index；flavor components

TS201.2

A

10.3969／j.issn.1000－9973.2017.04.031

1000－9973（2017）04－0136－05

2016－10－15 ＊通讯作者

2015年云南省重点新产品开发计划项目（2015BA006）；中国烟草总公司科技项目（110201402040）

宋建红（1990－），女，山东菏泽人，硕士，主要从事生物柴油、烟用香精香料的分析研究；

冒德寿（1975－），男，高级工程师，硕士，主要从事烟用香精香料的研究。