海南省芒果主产区主栽品种果实挥发性成分的对比

谢若男 马晨 张群 刘春华

摘  要  采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用法（HS-SPME-GC-MS）测定芒果香气成分，分析HS-SPME的平衡时间、萃取温度、萃取时间及解吸时间对香气成分分析结果（包括总峰数目、总峰面积）的影响，得到最佳萃取条件，并通过谱库比对鉴定芒果香气成分的组成及相对含量。旨在明确HS-SPME-GC-MS测定芒果果实香气成分的最佳萃取条件及海南省芒果主产区主栽品种贵妃、台农果实的香气成分组成及差异，为芒果香气品质判断及种质资源评价提供依据。结果表明：（1）HS-SPME最佳萃取条件为平衡时间10 min，萃取温度45 ℃，萃取时间60 min，解吸时间5 min。（2）海南省芒果主产区主栽品种贵妃、台农共鉴定出102种匹配度大于70%的挥发性香气化合物，2个品种的香气成分主要由萜烯类构成，贵妃萜烯类占香气成分总含量的74.70%，台农萜烯类占香气成分总含量的86.79%，另外还有少量的醇、醛、酮、酯、羧酸类。（3）贵妃、台农共有的挥发性香气化合物有α-异松油烯、3-蒈烯、柠檬烯、3-己烯-1-醇、2-己烯醛、γ-己内酯、异佛尔酮、棕榈酸等15种。因此，α-异松油烯、3-蒈烯为海南省芒果主产区主栽品种贵妃、台农的主要特征香气成分，且台农的主要特征香气成分相对含量明显高于贵妃。

关键词  芒果;香气成分;顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用

中图分类号  S667.7     文献标识码  A

芒果因其风味独特、香味浓郁而深受消费者的喜爱，香气是鲜食芒果和加工芒果产品品质评价的重要品质特性，同时对果品风味的形成起着重要作用[1]。海南省是我国重要的芒果生产基地，其中三亚、乐东、东方、昌江为海南芒果主产区，主栽品种为贵妃和台农[2]。研究海南芒果主产区主栽品种香气成分可为海南省芒果特征香气成分的研究提供参考，并对芒果的香氣品质和综合品质、加工芒果品种筛选和评价具有指导性的意义。研究表明，芒果的香气物质主要有单萜、倍半萜、酯、醛、酮、醇、酸等[3]。目前已有较多关于芒果香气成分的报道，刘传和等[4]对凯特芒、象牙芒、台农1号、四季芒的香气物质进行分析，检出20种香气物质;马玉华等[5]分析了8个芒果品种（鹦鹉芒、丰顺无核、大白玉、白象牙等）的香气组成特征;San等[6]分析了澳大利亚芒果品种果实和汁液的关键性香气挥发物;Musharraf等[7]分析了产于巴基斯坦9种芒果果汁的香气成分。但已有文章并未对芒果香气HS-SPME萃取条件详细讨论，同时系统性的针对海南地区芒果香气成分分析的研究也罕有报道。

本文采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用法（HS-SPME-GC-MS）测定芒果香气成分，研究HS-SPME平衡时间、萃取温度、萃取时间、解吸时间以得到最佳萃取条件，通过谱库比对鉴定海南芒果主产区（三亚、乐东、东方、昌江）主栽品种贵妃、台农的香气成分，旨在了解该地区芒果香气成分特征，为芒果香气品质判断、加工芒果品种筛选和评价提供参考。

1  材料与方法

1.1  材料

贵妃、台农样品采自海南四大芒果产区（三亚、乐东、东方、昌江）芒果园，采摘时果实成熟度需达到7～8成及以上，自然后熟后将可食部分打浆，18 ℃保存备用。

7890A-5975C气相色谱-质谱联用仪，美国Agilent公司;HP-5MS色谱柱（30 m 250 μm 0.25 μm），美国Agilent公司;自动顶空固相微萃取装置、50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取针，上海安谱实验科技股份有限公司;磁力搅拌器，上海杰理科技有限公司。

1.2  方法

1.2.1  萃取针老化  将萃取针置于GC-MS手动进样口进行老化，使萃取针进空针时谱图显示无杂峰，老化温度为250 ℃，时间为60 min。

1.2.2  香气萃取条件优化  取2.0 g芒果样品置于顶空瓶中，加入1.5 mL饱和NaCl溶液，密封后恒温磁力搅拌下达到气-液平衡。将老化好的萃取头插入顶空瓶顶空部分，萃取一定时间，然后将萃取头取出，插入气-质联用仪进样口，于250 ℃下解析一定时间。考察萃取时间（30、40、50、60、70 min）、萃取温度（40、45、50、55、60 ℃）、平衡时间（5、10、15、20、25 min）、解吸时间（2、5、10、15、20、25 min）等因素对固相微萃取效果的影响，采用优化后的HS-SPME萃取条件分析样品香气成分。

GC条件：起始温度为35 ℃，保留6 min，以5 ℃/min的速率升温至150 ℃，保留2 min，再以10 ℃/min的速率升温至250 ℃，保留3 min;进样口温度为250 ℃;载气为99.999% He气，流速为1.2 mL/min，不分流。

MS条件：电子轰击离子源，电子轰击能量为70 eV，离子源温度为230 ℃，传送接口温度为250 ℃，扫描范围35～350 m/z，MS四级杆温度150 ℃。

1.3  数据处理

用NIST08.L标准谱库对质谱数据进行自动检索对照，根据各个物质的分子式、CAS号确定化学成分，利用峰面积归一化法计算各组分相对含量。采用Excel 2007软件和Origin 6.1软件进行数据处理和制图。

2  结果与分析

2.1  HS-SPME萃取条件优化

2.1.1  平衡时间  样品中挥发性物质在气相中达到平衡所需要的时间为平衡时间[8-9]。由图1可知，在其他萃取条件一致时（萃取温度45 ℃、萃取时间60 min、解吸时间5 min），随着平衡时间的变化，总峰数目变化不大，在50～70之间;总峰面积呈先升后降的趋势，平衡时间为10 min时，总峰面积达到最大值，为1.02×109，此时总峰数目亦最大，为67。此外，过长的萃取时间会导致挥发性物质发生解吸或使组分间发生化学反应，10 min后总峰面积随着时间延长持续下降，因此，10 min为萃取芒果挥发性香气成分的最佳平衡时间。

of mango aroma

2.1.2  萃取温度  研究表明，萃取温度对HS-SPME具有双重效应：温度升高可加快分子热运动，使挥发性成分快速溢出;但温度过高，会使分子动能的升高而降低吸附与解吸的平衡系数，反而使吸附量降低[10-12]。由图2可知，在其他萃取条件一致时（平衡时间10 min、萃取时间60 min、解吸时间5 min），随着萃取温度上升，总峰面积和总峰数目变化趋势基本一致，呈先升

后降，在萃取温度为45 ℃达到顶峰，总峰面积为1.28×109;总峰数目为107。此外，针头吸附过程是一个散热过程，温度的升高对吸附效率产生了负影响，45 ℃后随着温度的升高，总峰数和峰面积持续降低。因此，45 ℃为萃取芒果挥发性香气成分的最佳萃取温度。

2.1.3  萃取时间  萃取时间直接影响萃取效果，萃取时间过短，造成挥发性物质吸附不完全;萃取时间过长，会使已吸附的某些挥发性物质发生解吸[13-14]。由图3可知，在其他萃取条件一致时（萃取温度45 ℃、平衡时间10 min、解吸时间5 min），总峰面积和总峰数目随着萃取时间的变化呈先升后降的趋势，在萃取时间为60 min时达到顶峰，总峰面积和总峰数目分别为1.48×109和129。60 min后，随着萃取时间增加，半挥发性成分挥发出来后被针头吸附，而易挥发的成分被针头解脱附，导致总峰面积和总峰数目下降。因此，60 min为萃取芒果挥发性香气成分的最佳萃取时间。

2.1.4  解吸时间  解吸时间通过影响挥发性成分解吸程度进而影响萃取效果。解吸时间过短，挥发性成分解吸不完全，使分析结果不理想;解吸时间过长，挥发性成分虽完全解析，但长时间的高温不仅會造成一些挥发性成分相互反应也会导致针头中硅氧烷流失从而缩短萃取头使用寿命[15-16]。因此在香气物质完全解吸的前提下，解吸时间越短越好。由图4可知，解析时间为2 min时总峰面积和总峰数目峰偏低，即解析时间较短，挥发性成分解析不完全;随着解析时间的增加，解吸时间为5 min时总峰面积和总峰数目达到最大值，5 min后随着时间的增加总峰面积与总峰数呈降低趋势。即解吸时间为5 min时，挥发性成分已完全解吸，为萃取芒果挥发性香气成分的最佳解吸时间。

2.2  芒果香气成分分析

通过考察不同萃取条件对芒果样品萃取效果的影响，建立了一种优化的HS-SPME萃取方法：平衡时间10 min，萃取温度45 ℃，萃取时间60 min，解吸时间5 min。采用优化的HS-SPME萃取条件，经 GC-MS分析海南省芒果主产区（三亚、乐东、东方、昌江）主栽品种贵妃、台农的

香气成分，按各峰的质谱图经 NIST.08数据库进行检索，鉴定出102种匹配度大于70%的香气化合物，其主要成分及相对含量见表1和表2。其中三亚贵妃检测出38种，乐东贵妃检测出37种，东方贵妃检测出39种，昌江贵妃检测出38种，三亚台农检测出39种，乐东台农检测出37种，东方台农检测出48种，昌江台农检测出26种。这2个品种的香气成分主要由萜烯类构成，贵妃萜烯类占香气成分总含量的74.70%，台农萜烯类占香气成分总含量的86.79%，另外还有少量的醇类、醛类等成分。

由表2可知，鉴定出的102种香气成分包括 37种萜烯类，18种醇类，19种醛类，18种酯类，4种酮类，6种羧酸类。贵妃香气成分中，萜烯类23种，醇类15种，醛类15种，酮类4种，酯类12种，羧酸类6种，其中相对含量较高的成分有α-异松油烯（三亚52.84%;乐东37.57%;东方49.34%;昌江41.53%）、3-蒈烯（三亚21.22%;乐东16.06%;东方21.22%;昌江21.25%）、柠檬烯（三亚3.11%;乐东2.22%;东方3.06%;昌江2.64%）等，还有少量的β-月桂烯（三亚1.49%;乐东1.15%;东方1.60%;昌江1.43%）、正己醇（三亚1.34%;乐东1.25%;东方1.61%;昌江0.50%）、3-己烯-1-醇（三亚1.12%;乐东3.64%;东方2.31%;昌江1.98%）、2-己烯醛（三亚0.29%;乐东0.21%;东方0.41%;昌江0.28%）、异佛尔酮（三亚0.13%;乐东0.39%;东方0.23%;昌江0.31%）等成分。此外，贵妃挥发性香味成分中有7种萜烯类、5种醇类、3种醛类和2种酯类仅在个别样品中被检测到。

台农香气成分中，萜烯类30种，醇类12种，醛类16种，酮类3种，酯类13种，羧酸类2种，其中相对含量较高的成分有α-异松油烯（三亚71.41%;乐东68.92%;东方69.18%;昌江63.35%）、3-蒈烯（三亚6.85%;乐东5.72%;东方6.24%;昌江5.42%）、柠檬烯（三亚3.35%;乐东2.76%;东方3.47%;昌江2.74%）等，还有少量的β-月桂烯（三亚1.58%;乐东1.16%;东方1.82%;昌江1.12%）、α-水芹烯（三亚1.13%;乐东0.94%;东方1.10%;昌江0.95%）、3-己烯- 1-醇（三亚0.34%;乐东0.47%;东方0.65%;昌江2.17%）、2，6-壬二醛（三亚2.31%;乐东2.30%;东方1.47%;昌江1.10%）、丁酸（三亚0.33%;乐东1.03%;东方0.24%;昌江0.58%）等成分。此外，台农挥发性香气成分中有11种萜烯类，2种醇类，6种醛类仅在个别样品中被检测到。同时，贵妃、台农芒果品种共有挥发性香气成份有α-异松油烯、3-蒈烯、柠檬烯、β-月桂烯、α-水芹烯、α-松油烯、罗勒烯、Β-瑟林烯、1，3，8-对-孟三烯、γ-松油烯、3-己烯-1-醇、2-己烯醛、γ-己内酯、异佛尔酮、棕榈酸15种，在不同品种间相对含量有所差异。

3  讨论

本文应用HS-SPME-GC-MS法分析了海南省芒果果实的挥发性成分，并以色谱峰总数和总峰面积为依据，建立了一种分析芒果挥发性成分的最佳顶空固相微萃取条件，结果表明，最佳萃取条件为平衡时间10 min，萃取温度45 ℃，萃取时间60 min，解吸时间5 min;研究结果表明α-异松油烯、3-蒈烯为芒果的主要特征香气成分，不同品种间挥发性香气成分差异显著，为芒果香气品质判断及种质资源评价等相关研究提供了参考。

据报道，芒果的香气物质有270 多种，主要有单萜、倍半萜、酯、醛、酮、醇、酸等，其中萜烯类物质是最主要的香气成分[17-19]。Lalel等人[20]通过研究澳大利亚最常见的芒果栽培品种‘Kensington Pride，得到α-异松油烯、3-蒈烯为主要挥发性化合物。研究表明α-异松油烯具有芳香松木气味，3-蒈烯具有强烈的松木样香气[21]，本研究检测出的萜烯类香气物质主要是α-异松油烯、3-蒈烯，其组分数及相对含量占芒果香气物质的绝大部分，但不同芒果品种萜烯类香气物质组分数及相对含量均存在明显差异，台农萜烯类香气物质（86.79%）高于贵妃（74.70%）其中台农检测到的α-异松油烯明显高于贵妃，3-蒈烯的相对含量则比贵妃低得多。贵妃中α-异松油烯相对含量最高，为37.57%～52.84%，3-蒈烯次之，为16.06%～21.22%;台农α-异松油烯相对含量最高，为63.35%～71.41%，3-蒈烯相对含量仅为5.42%～6.85%。此外，Pino等人[22]报道柠檬烯和α-松油烯也是芒果香气中的主要成分，其中α-松油烯是果实成熟软化的主要挥发性成分。本研究中，芒果样品中均检测出一定含量柠檬烯，其相对含量为2.22%～3.47%，东方贵妃、东方台农、昌江台农样品中未检出α-松油烯，其原因可能与产地、栽培方式等有关。王云舒等人[23]认为芒果

香气成分主要是由烃类、醇类和醛类物质组成。本研究在芒果样品中均检测出醇、醛类物质，其相对含量为3.65%、1.59%，与前人的研究结果相似[24-25]。Bonneau等人[26]发现辛酸乙酯在果实达到完全成熟阶段后，取代α-异松油烯占优势，是芒果果实衰老的潜在指标。本研究中三亚贵妃、乐东台农均检测出一定含量的辛酸乙酯，但相对含量较低，分别为0.08%、0.12%。此外，本研究检测出的相对含量较低的酮、酸、酯类，它们对芒果果实香气的贡献大小有待进一步研究。

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