青金桔精油的香气分析及应用

盛丽

（浙江海洋大学食品与药学学院，浙江 舟山 316022）

青金桔（Citrus microcarpa）为芸香科（Rutaceae）金柑属（Fortunella），宽皮柑橘（Citrus reticulateBlanco）和金桔（Fortunellaspp）的杂交品种，是热带及亚热带芸香科常绿小乔木的果实［1-3］，主要分布于中国海南省。青金桔富含维生素C、铁、锌等微量元素、黄酮类化合物、类萝卜素、芳香油和脂类等［4，5］。作为一种重要的鲜食调味品，青金桔常用于现调饮品中，也可加工成果汁饮料、果脯蜜饯［6］等产品，深受人们喜爱。青金桔中含有丰富的香精油，采用超声波辅助有机溶剂提取法从青金桔果皮中提取精油，精油提取率为1.38%［7］。从全果或果皮中提取的青金桔油具有清新自然的典型特征香气，在制香行业也颇受欢迎［8-10］。精油提取方法有水蒸气蒸馏法［11］、压榨法［12］、溶剂萃取法［13］和超临界萃取法［14］等。其中压榨法的操作周期长、出油率低，但所得精油品质高，可以保持植物精油原有的味道［15］。水蒸气蒸馏法则具有成本低、出油率高、简便无污染等优点［16］，常用于甜橙［17］、玫瑰［18］、小茴香油［19］等植物精油提取。本研究比较了水蒸气蒸馏青金桔精油和压榨青金桔精油的香气区别，利用气相色谱-质谱联用技术分析了二者致香成分的区别，并进行了青金桔果汁的加香试验，以期为提高青金桔利用率、拓宽青金桔相关产品市场提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

材料与试剂：青金桔，网购，产地海南；无水硫酸钠、正己烷均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

仪器与设备：水蒸气蒸馏装置，郑州兴华玻璃仪器厂；5 L 蒸馏烧瓶，上海尔迪仪器科技有限公司；GCMS-QP2020 气相色谱-质谱联用仪，岛津公司；BS223S 型电子天平，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；HR2100 型榨汁机，飞利浦；DL-1 型实验电炉，山东鄄城华鲁电热仪器有限公司；TDL-5-A 型离心机，上海安亭科学仪器厂。

1.2 试验方法

1.2.1 水蒸气蒸馏青金桔精油的制备 准确称取切碎后的新鲜青金桔皮200 g，装入蒸馏烧瓶中，加入约1 600 mL 去离子水，连接水蒸气蒸馏装置，浸泡2 h后，用电炉加热至沸腾，再继续加热至收集器中的油层不再增加即停止加热，收集上层精油，用无水硫酸钠吸收水分后过滤，4 ℃下保存备用［20］。

1.2.2 压榨青金桔精油制备 准确称取切碎后的新鲜青金桔皮200 g，放入榨汁机中，收集压榨出的油水混合物，静置24 h 后过滤，将过滤出的油水混合液，采用高速离心机5 000 r/min 离心20 min，将油水分离，收集上层精油，用无水硫酸钠吸收水分后过滤，4 ℃下保存备用［21］。

1.2.3 感官评定 由年龄在30～40 岁且均具有6 年以上调香经验的10 人组成评香小组进行香气评价［22］。将青金桔香气分为新鲜感、果香、青香、酸香、甜香和特征香6 个香韵进行评价，评分标准见表1。

表1 青金桔感官评分标准

1.2.4 青金桔精油成分测定 提取的蒸馏青金桔精油和压榨青金桔精油分别用正己烷稀释1 000 倍后，吸取1.5 mL 加入分析瓶中进行GC-MS 分析［23］。

1.2.5 青金桔精油的GC/MS 分析 气相色谱条件：进样口温度250 ℃；流速1.0 mL/min（恒流）；分流比40∶1；进样量0.2 μL；程序升温：起始温度50 ℃，保持4 min，以4 ℃/min 升至220 ℃，以8 ℃/min 升至250 ℃保持10 min；载气：氦气。

质谱条件：离子源为EI，电子能量70 eV；接口温度：250 ℃，离子源温度230 ℃；四级杆温度：150 ℃，扫描范围：35～450 m/z。

1.2.6 谱图分析 通过NIST05 标准谱库对得到的质谱图进行自动检索，质谱匹配度＞90%，并与相关资料进行比对，结合保留时间对各峰进行定性分析。釆用峰面积归一化法定量，得出各组分的相对含量。

1.2.7 青金桔精油加香评价 参考刘鑫等［17］研究方法，分别称取0.05 g（0.05%）、0.10 g（0.10%）、0.15 g（0.15%）、0.20 g（0.20%）的蒸馏青金桔精油和压榨青金桔精油，然后分别加入95%乙醇至1 g，混匀后，加入100 g 的青金桔果汁中，搅拌均匀，灌入玻璃瓶密封后放入恒温水浴锅中，95 ℃恒温15 min。将加入1 g 95%酒精的青金桔果汁作为空白对照样。由10 人组成的品评小组进行评价。

1.2.8 青金桔果汁加香优化试验 按照青金桔精油的加香评价，优化青金桔果汁中精油的添加方案，并加以评价。

2 结果与分析

2.1 感官评定

蒸馏法和压榨法得到的青金桔精油在颜色和香气上差异较大，蒸馏法得到的青金桔精油是无色透明的油状液体，而压榨法得到的青金桔精油则是青色透明油状液体。从图1 可知，压榨青金桔精油在新鲜感、青香和特征香上的表现明显好于蒸馏青金桔精油。二者差异产生的原因主要是蒸馏精油长时间处在高温状态，热敏性成分在高温下发生反应，不耐温的香味成分发生挥发。而压榨精油是在常温下进行的，且整个精油提取过程也较短，精油成分变化较小。

图1 2 种青金桔精油感官评定雷达图

2.2 青金桔精油的GC-MS 分析结果

从图2 和图3 中2 种青金桔精油的挥发性物质总离子流图可以看出，使用水蒸气蒸馏法和压榨法提取的青金桔精油各峰出现的时间都比较接近，几个较大的峰为α-蒎烯、β-蒎烯、柠檬烯、芳樟醇、大根香叶烯、α-松油醇、乙酸橙花酯等，这几种化合物在2 种方式提取的精油中都有出现，且保留时间和相对含量也较接近。

图2 水蒸气蒸馏青金桔精油的挥发性成分总离子流

图3 压榨青金桔精油的挥发性成分总离子流

由表2 可知，2 种精油共鉴定出化合物53种，按照从多到少的顺序排列：烯类22种，醇类14种，酯类10种，醛类5种，酮和烃各1 种。其中蒸馏青金桔精油鉴定出40种化合物，其中烯类16种，含量81.40%，是种类和含量最多的，其次是醇类13种，含量6.24%，酯类6种，含量2.85%，醛类4种，含量1.97%，酮类1种，含量0.07%。压榨青金桔精油鉴定出47种化合物，其中烯类19种，含量78.01%，也是种类和含量最多的，其次是醇类13种，含量11.77%，酯类8种，含量5.73%，醛类5种，含量2.60%，酮类和烃类各1种，含量分别为0.14%和0.91%。2 种青金桔精油相比较，有34 种检测出的化合物种类是相同的，其中相对含量较高和比较有代表性的化合物有α-蒎烯（3.89%，3.32%）、β-蒎烯（4.27%，1.97%）、柠檬烯（66.5%，61.36%）、芳樟醇（2.46%，2.54%）、大根香叶烯（3.05%，3.14%）、α-松油醇（0.99%，0.81%）、乙酸橙花酯（1.94%，2.34%）。蒸馏青金桔精油中的含氧化合物含量11.13%，压榨青金桔精油中则有16.29%，总含氧化合物是压榨精油略高于蒸馏精油，萜烯类化合物含量则相反。此外，压榨青金桔精油中含有6 种蒸馏青金桔精油中没有的含氧化合物，如己醇、乙酸香茅酯、乙酸香叶酯、十一醛等，芳樟醇、乙酸橙花酯含量也比蒸馏青金桔精油中的高，而柑橘类精油的含氧化合物提供了柑橘的浓郁果香味。该试验结果也解释了二者感官评价不一样的原因，验证了高温使蒸馏精油挥发性成分发生了变化，长时间的高温作用下，精油中的易挥发物质发生了挥发，部分化合物发生了变化。压榨青金桔精油中的含氧化合物含量高于蒸馏青金桔精油，说明在高温条件下，含氧化合物被分解的多于被氧化的，而萜烯类化合物在高温密闭的条件下相对稳定，因而蒸馏青金桔精油中的萜烯类物质较多。

表2 青金桔精油GC-MS 分析结果

2.3 青金桔精油加香品评效果

通过感官评定的方法对添加不同浓度梯度的蒸馏青金桔精油和压榨青金桔精油的果汁进行描述。由表3 可知，精油的添加对改善果汁的生涩味和蒸煮味有显著的效果，且能明显提高果汁的新鲜感和饱满度，相对添加压榨精油的果汁的触鼻青香和特征青金桔香气而言，蒸馏青金桔精油能使果汁具有浓郁的柔润果香和甜香味。添加压榨青金桔精油（6—9 号）果汁的香气不仅青香和特征香明显，还会有较为强烈的皮涩感，且随着添加量增大，皮涩感越明显，而添加蒸馏青金桔精油（2—5 号）果汁的香气则较为柔和，也无皮涩表现，这可能与压榨青金桔精油中的己醇、叶醇等青香原料和辛醛、壬醛、癸醛等皮香特征的香原料含量较高有关。此外，添加同比例的2 种精油，压榨青金桔精油的香气强度要明显大于蒸馏青金桔精油，压榨青金桔精油能以较小的添加量获得较好的赋香效果。

表3 添加精油后青金桔果汁的香气描述

2.4 青金桔果汁加香优化试验

蒸馏青金桔精油的果香和甜香表现优秀而压榨青金桔精油在特征感、新鲜感上有更好的效果，结合表3 评定的结果设计了青金桔果汁加香优化方案。由表4 可知，方案12 号不仅在新鲜感和果香、甜香上有明显提高，且香气协调自然，为最优方案。

表4 青金桔果汁加香优化结果

3 小结

1）对蒸馏青金桔精油和压榨青金桔精油的比较表明二者在外观和香气上都有明显区别，蒸馏青金桔精油是无色透明，而压榨青金桔精油是青色透明油状液体。压榨青金桔精油在新鲜感、青香和特征香上的表现明显好于蒸馏青金桔精油，蒸馏青金桔精油则更甜。

2）蒸馏青金桔精油和压榨青金桔精油的GC-MS分析结果也表明香气的差异原因。2 种精油共鉴定出53 种化合物，其中蒸馏青金桔精油鉴定出40 种化合物，16 种烯类、13 种醇类、6 种酯类、4 种醛类和1种酮类，含量分别为81.40%、6.24%、2.85%、1.97%和0.07%。压榨青金桔精油鉴定出47 种化合物，19种烯类、13 种醇类、8 种酯类、5 种醛类、1 种酮类和1 种烃类，含量分别为78.01%、11.77%、5.73%、2.60%、0.14%和0.91%。2 种青金桔精油相比较，有34 种检测出的化合物种类是相同的，其中相对含量较高和比较有代表性的化合物有α-蒎烯（3.89%，3.32%）、β-蒎烯（4.27%，1.97%）、柠檬烯（66.5%，61.36%）、芳樟醇（2.46%，2.54%）、大根香叶烯（3.05%，3.14%）、α-松油醇（0.99%，0.81%）、乙酸橙花酯（1.94%，2.34%）。

3）青金桔果汁中的加香试验结果表明，精油的添加对改善果汁的生涩味和蒸煮味都有显著的效果，蒸馏青金桔精油在添加量0.15%和0.20%时表现较好。压榨青金桔精油在添加量为0.05%和0.10%时效果较好。结合二者优势，最优方案为同时加蒸馏青金桔精油0.20%，压榨青金桔精油0.05%。