香橙果实挥发性物质检测及分析

赵四清，段文宜，刘意隆，李 鲜，张 波

(1 浙江省常山县胡柚研究院，浙江衢州，324200；2 浙江大学果树科学研究所，杭州，310058)

香气是能够被嗅觉系统感知的挥发性芳香物质[1]，亲脂性、低分子量、高蒸气压是其主要特点[2]。柑桔果实挥发性物质的研究已有100多年历史。Rouseff等[3]认为香气品质是人们消费柑桔果实的重要因素之一。柑桔的种质资源丰富，我国主要栽培的柑桔包括宽皮柑桔、橙、柚、杂柑和枸橼等，其中宽皮柑桔、橙、柚和杂柑占多数[4]。目前有关不同柑桔种类的挥发性物质研究已有报道，研究发现柑桔果实中最丰富的芳香组分是柠檬烯，但特征挥发性物质组分存在差异。Lota等[5]分析了41个不同品种的宽皮柑桔(C.reticulataBlanco)果实挥发性物质，发现柠檬烯(52.2%～96.2%)和γ-萜品烯(36.7%)是含量最高的组分。Xiao等[6]对椪柑果实进行分析，发现壬醛、己醛、芳樟醇和柠檬烯是其主要的挥发性物质成分。通过对野生宽皮柑桔的挥发性物质进行研究，发现单萜烯类是主要组分，其中含量最高的3种物质分别是柠檬烯、β-月桂烯和β-蒎烯[7]。Yang等[8]发现，在甜橙果实的挥发性物质含量中单萜类物质占97.3%，其中柠檬烯是主要物质，占总含量的74.6%。对酸橙果实而言，柠檬烯、月桂烯、丁酸甲酯和辛醛是其主要的挥发性物质[9]。柚果实的挥发性物质含量较高，具有浓郁的芸香味。研究表明，柠檬烯、月桂烯、α-蒎烯、β-蒎烯、芳樟醇和诺卡酮是柚果实的主要挥发性物质[10]。属于枸橼类的佛手，其果实中含有较高的芳樟醇和乙基芳樟醇，柠檬烯含量明显低于其他柑桔类果实。

香橙(CitrusjunosSieb. ex Tanaka)原产我国长江上游，是一个耐寒性强而容易种植的宽皮类柑桔，日本也称之为“日本香柚”，韩国称谓“yuja(黄金柚子)”。因其具有浓郁的香味，香橙精油、香橙皮粉等香橙加工初制品可以广泛地用于食品、日用化工等领域。日本和韩国是香橙的主产国[11-12]。目前我国部分地区也开始种植发展，并对其加工利用产生浓厚兴趣。有关香橙果实挥发性成分分析报道较少。笔者采用顶空固相微萃取(HS-SPME)结合气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)技术对香橙果实挥发性成分进行分析，了解其香味形成物质基础，为其科学利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

香橙果实于2016年11月12日采自浙江省常山县胡柚研究院，采收当天运至浙江大学果树研究所实验室，挑选大小均匀、无病虫害的果实，将其分为果皮、果肉两个组织部位，液氮充分冻干后，于-80 ℃冰箱保存。设置3个生物学重复，每个重复包括3个果实。

1.2 仪器

GC-MS(GC：Agilent Technologies 7890A；MS：Agilent Technologies 5975C inert XL MSD with Triple-Axis Detector；进样器：Agilent Technologies 7683B series injector)

1.3 方法

1.3.1 样品处理 称取一定量冻干组织(0.1 g果皮组织或5 g果肉组织)，液氮磨成粉末后置于15 mL顶空瓶中，加入5 mL饱和NaCl，加50 μL内标物质(1-Hexanol, 1 000 mg/L)后涡旋混匀，备用。

1.3.2 挥发性物质的提取 香橙果皮、果肉中挥发性物质提取参照Shen等[13]的方法。利用顶空固相微萃取(HS-SPME)技术进行吸附，恒温平衡30 min后，使用50/30 μm二乙烯基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷(DVB/CAR/PDMS)萃取头(Supelco Co.，Bellefonte，America)吸附30 min。

1.3.3 挥发性物质的检测 参照Shen等[13]的柑桔香气GC-MS检测体系。挥发性物质吸附到萃取头后，在GC-MS(Agilent 7890A-5975C，America)进样口解吸附5 min(250 ℃)，通过30 m × 0.25 m × 0.25 μm HP-5毛细色谱柱(J & W Scientific，Folsom，CA)进行分离。温度程序为：以3 ℃/min的速率升至70 ℃，然后再以1 ℃/min的速率升至130 ℃，最后以15 ℃/min的速率升温至230 ℃。以1 mL/min氦气为载气。MS的离子源温度230 ℃，采用电子轰击电离的离子化方式，电子能量70 eV，质谱扫描范围为35～350 m/z。挥发性物质通过质谱库NIST-8.0 (NIST/EPA/NIH，美国)和相关文献资料匹配，其浓度根据面积归一化的方法进行定量。

2 结果与分析

2.1 果皮挥发性成分

香橙果皮挥发性成分的总离子流图见图1。分析发现，香橙果皮中含有61种挥发性成分。其中，类黄酮类物质8种，脂类物质3种，醇类物质8种，醛类物质4种，萜烯类物质33种，生物碱1种，其他物质4种。含量最高的挥发性物质是柠檬烯(14 275.39±1 627.08 ng/g FW)，占总香气物质的68%；其次是γ-松油烯(2 096.32 ± 235.90 ng/g FW)，占总香气物质的9.99%；第三是芳樟醇(965.64 ± 14.53 ng/g FW)，占总香气物质的4.60%；其他相对含量较大的成分有双环戊二烯(2.62%)、β-月桂烯(2.08%)、反式-β-金合欢烯(1.69%)、4-蒈烯(1.08%)、α-水芹烯(1.07%)、(Z)-3,7-二甲基-1,3,6-十八烷三烯(1.04%)、α-蒎烯(1.01%)等(见表1)。

图1 GC-MS分析香橙果皮挥发性成分的总离子图

2.2 果肉挥发性成分

香橙果肉挥发性成分的总离子流图见图2。分析结果表明，香橙果肉中含有47种挥发性成分。其中，类黄酮类物质7种，脂类物质2种，醇类物质7种，醛类物质2种，萜烯类物质27种，其他物质2种。含量最高的挥发性物质也是柠檬烯(46.50 ± 12.61 ng/g FW)，占65.94%；其次是芳樟醇(6.33 ± 1.48 ng/g FW)，占8.98%；第三是γ-松油烯(4.75 ± 1.27 ng/g FW)，占6.74 %；其他相对含量较大的成分有β-月桂烯(1.69%)、(Z)-3,7-二甲基-1,3,6-十八烷三烯(2.48%)、(-)-4-萜品醇(1.03%)等(见表1)。

图2 GC-MS分析香橙果肉挥发性成分的总离子图

表1 香橙果皮和果肉中检测到的挥发性物质

续表1

3 讨论

香橙果皮、果肉中都含有丰富的挥发性成分，果皮中的含量明显高于果肉，果肉中的总含量只有果皮中总含量的0.34%。造成这种芳香物质含量差异的原因可能有二，其一是果肉中含有较多的水分，其二可能是果皮的油胞层中含有大量用于贮存精油的油腺[14-15]。果皮中共检测出61种挥发性成分，果肉中共检测出47种挥发性成分，果皮中挥发性成分更加丰富。果皮中相对含量排前三的挥发性成分从高到低分别为柠檬烯(68%)、γ-松油烯(9.99%)和芳樟醇(4.60%)。果肉中相对含量排前三的挥发性成分从高到低分别为柠檬烯(65.94%)、芳樟醇(8.98%)和γ-松油烯(6.74%)。本研究发现，萜烯类物质是香橙果实的主要芳香物质，其中柠檬烯在果皮和果肉中都是含量最高的芳香物质，这一结果和之前在宽皮柑桔、甜橙、葡萄柚等柑桔果实中的结果一致[9，16-17]。香橙的特征香气成分为(+)-香橙烯、新异长春花碱等N种成分，是构成香橙具有特殊浓郁香气的主要成分。(+)-香橙烯在果实的果皮和果肉中的含量分别为136.35和 0.31 μg/g FW，分别占香气物质总含量的0.65%和0.44%。目前已有报道，甜橙的特征性组分为瓦伦烯[18]，金合欢醇在柚果实香气中占有十分重要的地位[19]，(E)-香叶醛和橙花醛是枸橼的特征组分[20]。香橙的特征组分使其成为区别香橙和其他柑桔香气的重要差异组分。香橙果皮和果肉的挥发性成分和含量区别较大，其中在果肉中检测出的14中挥发性成分在果肉中未检出，有4种成分在国内文献中未有记载。香橙为当前我国新兴发展的柑桔加工品种，通过对其果实的挥发性成分检测分析，可为柑桔食品加工产业科学利用提供参考。