利用固相微萃取—气质联用技术分析中国主栽品种椰子水的挥发性成分

邓福明　陈卫军　王挥　唐敏敏　易命

摘 要 采用顶空-固相微萃取气质联用（HS-SPME-GC/MS）方法分析5种中国椰子品种‘本地高种、‘文椰2号、‘文椰3号、‘文椰4号、‘小黄椰的椰子水挥发性成分。在5种椰子水中共鉴定出24种挥发性成分，其中‘本地高种和‘文椰4号鉴定出15种、‘文椰2号和‘文椰3号 鉴定出14种、‘小黄椰鉴定出13种，主要为醇类、醛类、酸类、酮类、酯类和酚类，其相对含量分别是16.71%～40.64%、1.82%～19.29%、14.14%～56.30%、2.49%～3.46%、2.24%～9.11%和10.76%～20.28%。醇类和酸类分别在‘文椰4号和‘小黄椰中相对含量最高，醛类在‘本地高种中相对含量最高，酯类和酚类在‘文椰2号相对含量最高。5种椰子水不仅在香气物质构成上差异显著，相同挥发性成分在不同品种中相对含量差异也显著，这些差异的呈现可为今后矮种椰子的育种提供新的方法和手段。

关键词 固相微萃取；气质联用；椰子水；挥发性成分

中图分类号 TS201.2 文献标识码 A

Abstract This study was conducted to characterize the volatile profile of immature coconut water from five Chinese coconut varieties Hainan Local Tall， Wenye No.2（Yellow Dwarf）， Wenye No.3（Red Dwarf）， Wenye No.4 （Aromatic Green Dwarf）and Xiaohuang Dwarf（Hybrid）. The aroma compounds were characterized by Headspace Solid Phase Microextraction Gas Chromatography-mass Spectrometry（HS-SPME-GC/MS）analysis. Twenty four kinds of aromatic components were identified in the coconut water， including fifteen kinds in Hainan Local Tall and Wenye No.4， fourteen kinds in Wenye No.2 and Wenye No.3， thirteen kinds in Xiaohuang Dwarf. The aromatic components mainly including alcohols， aldehydes， acids， ketones， lactone， phenols， of which relative contents was 16.71%-40.64%， 1.82%-19.29%， 14.14%-56.30%， 2.49%-3.46%， 2.24%-9.11% and 10.76%-20.28%， respectively. Alcohols and acids were mainly present in the Wenye No.4 and Xiaohuang Dwarf varieties， whereas aldehydes were most abundant in the Hainan Local Tall. Wenye No.2 was characterized by a high esters and phenols. Not only were the aroma compositions from five kinds of coconut water significantly different， but also the relative content of the same ingredients in different varieties were different. Volatile profile analysis could be a useful tool for the selection of Dwarf coconut varieties.

Key words SPME； GC/MS； coconut water； volatile profile

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.07.027

椰子是熱带地区普遍种植的棕榈科植物，其树本身和果实可制作出上百种产品，被誉为热带地区的“生命之树”[1-2]。椰子水是存在于椰子果实腔内的一种天然果汁，是椰子果在发育成熟过程中形成果肉的物质基础，富含多种营养素[2]。椰子水含有人体所需的17种氨基酸，必需氨基酸种类齐全，营养丰富，其中精氨酸、丙氨酸、胱氨酸和丝氨酸的含量比牛奶还高。椰子水还具有医药价值，可以治疗胃功能紊乱、痢疾和儿童营养不良，具有解毒、抗菌消炎、驻颜美容、促消化和利尿等功能，对肾结石和尿道结石有一定疗效，有明目健胃醒酒和降压止血的功效[3]，是一种营养和保健价值很高的天然饮料。近年来，由于椰子水的独特风味和特征，由椰子水制成的椰子水饮料在巴西和欧美市场上十分流行。但是，对于影响椰子水风味的香气物质构成研究甚少。

固相微萃取技术是一种集采样，萃取，浓缩和进样于一体的无溶剂样品微萃取新技术[4]，在各种水果挥发性成分测定方面应用相当成功[5]，而在椰子水挥发性成分测定方面的研究较少。Jirovetz等[6]2003年报道了顶空固相微萃取结合气质联用技术测定成熟的喀麦隆椰子水和椰子肉的挥发性成分。Da Fonseca等[7]2009年应用水蒸气蒸馏法和溶剂萃取法结合气质联用技术测定了巴西未成熟椰子水的挥发性成分。Prades等[8]2012年利用顶空固相微萃取-气质联用技术测定了来自非洲、马拉西亚和泰国等5个未成熟椰子水的挥发性成分。然而，至今未见有关测定中国主栽椰子品种椰子水挥发性成分的研究报道。

本文拟采用固相微萃取技术结合气质联用技术对生长于我国海南同一种质资源圃中5个椰子品种中的椰子水香气物质构成进行测定，分析不同椰子品种间椰子水挥发性成分的构成和差异，为我国椰子资源在育种、加工和品种鉴别方面提供一定的理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验材料 椰子水，采至中国热带农业科学院椰子研究所试验基地椰子果（6～8月龄）。椰子品种分别是：‘本地高种、‘文椰2号、‘文椰3号、‘文椰4号、‘小黄椰等5个品种，摘取后无菌条件下取水测定。

1.1.2 试验仪器 岛津（Shimadzu）QP2010Plus型气相色谱质谱联用仪（岛津GC-MS QP2010 plus）；自动SPME进样器5 μm PDMS-DVB萃取纤维头。

1.2 方法

1.2.1 顶空固相微萃取 将1 g样品置于20 mL顶空瓶内，采用固相微萃取方法提取挥发性化合物，再通过气相色谱-质谱联用仪对这些化合物进行分离并分析。

1.2.2 固相微萃取条件 采用65 μm PDMS/DVB萃取头，将样品置于50 ℃条件下平衡40 min后，将萃取头插入顶空瓶中萃取30 min，最后将萃取头拔出并置于250 ℃的进样口中解吸2 min。

1.2.3 气相色谱条件 色谱柱型号DB-WAX（30 m × 0.25 mm × 0.25 μm），柱温箱初始温度40 ℃，进样口温度250 ℃，不分流进样，载气为氦气（纯度≥99.999%），载气流速1 mL/min，柱温箱升温程序为40 ℃保持3 min，5 ℃/min升至120 ℃，10 ℃/min升至200 ℃，保持5 min。

1.2.4 质谱条件 离子源温度200 ℃，传输线温度250 ℃，四极杆温度150 ℃， 离子化方式：EI， 电子能量70 eV， 质量范围35～350 AMU/s。采用全扫描（Scan）模式采集信号，扫描范围35～500 m/z。

结果处理：使用NIST11数据库对未知挥发性化合物谱图进行比对，并采用面积归一化法进行定量。

1.3 数据处理

所有试验重复3次，图表中所有数据采用均值±SD值表示，数据涉及的统计分析采用SPASS17.0配对t检验（p≤0.05）和最小显著性差异（LSD）。

2 结果与分析

2.1 5种椰子水中香气物质组成

图1～5分别为‘本地高种、‘文椰2号、‘文椰3号、‘文椰4号、‘小黄椰等5个品种椰子水挥发性成分分析所得的HS-SPME-GC-MS总离子流图，结合标准图谱库进行分析，用峰面积归一化法计算出各成分的相对含量，具体试验结果见表1。从表1可知，在5种椰子水中共鉴定出24种挥发性成分，其中‘本地高种和‘文椰4号鉴定出15种、‘文椰2号和‘文椰3号鉴定出14种、‘小黄椰鉴定出13种，主要为醇类、醛类、酸类、酮类、酯类和酚类，其相对含量分别是16.71%～40.64%、1.82%～19.29%、14.14%～56.30%、2.49%～3.46%、2.24%～9.11%和10.76%～20.28%。各椰子品种中椰子水的挥发性成分和含量具有显著差异。

2.2 不同椰子水中香气物质构成特征

通过表1分析可知，椰子水在香气物质构成上，‘本地高种椰子水中的15种挥发性成分中，醇类4种，醛类4种，酸类2种，烷类2种，脂类1种，其他2种，其相对含量分别占16.71%、19.29%、43.33%、2.19%、2.81%、15.67%。由此可知，构成‘本地高种椰子的挥发性成分主要是醇、醛、酸三大类，占据所有挥发性成分相对总量的79.33%，其中酸类占43.33%，而乙酸的相对含量占37.84%。此外，相比其他椰子品种，十七烷，十三烯醛是‘本地高种的椰子水挥发性成分中的特征成分（图1）。

‘文椰2号椰子水的14种挥发性成分中，醇类5种，醛类2种，酸类2种，酚类1种，脂类2种，其他2种，其相对含量分别占38.66%、7.00%、14.14%、20.28%、9.11%、10.82%。可知，构成‘文椰2号椰子水的挥发性成分主要是醇、醛、酚三大类，占据所有挥发性成分相对总量的73.08%。相比其他品种椰子，‘文椰2号椰子水挥发性成分构成与‘文椰4号相近，醇类的相对含量偏高，酸类尤其是乙酸的相对含量显著偏低，不构成其香气的主要成分，取而代之的是酚类。因此，偏低的乙酸相对含量，可作为鉴别‘文椰2号的特征指标（图2）。

‘文椰3号椰子水的14种挥发性成分中，醇类6种，醛类2种，酸类2种，酚类1种，脂类2种，其他2种，其相对含量分别占18.65%、10.84%、51.23%、10.76%、2.24%、7.31%。由此可知，构成‘文椰3号椰子水的挥发性成分主要是醇、醛、酸三大类，占据所有挥发性成分相对总量的80.72%。相比其他品种椰子，‘文椰3号椰子水的酸类显著偏高，达51.23%，其中乙酸的相對含量占45.14%。3，5-二叔丁基酚是‘文椰3号椰子水特有成分（图3）。

‘文椰4号椰子水的15种挥发性成分中，醇类6种，醛类1种，酸类2种，脂类1种，酮类1种，肟类1种，其他3种，其相对含量分别占40.64%、1.82%、34.95%、2.91%、3.46%、9.41%、6.85%。由此可知，构成‘文椰4号椰子的挥发性成分主要是醇、酸、酮三大类，占据所有挥发性成分总量的85.00%。相比其他椰子品种，‘文椰4号椰子水的挥发性成分种类最多，酮类取代醛类成为相对含量前三的成分，醇类的种类最多，相对含量最高（40.64%）。甲基正庚基甲醇、正辛醇、甲氧基苯基肟、（Z）-4-癸烯-1-醇-甲基醚是‘文椰4号椰子水4种特有的挥发性成分（图4）。

‘小黄椰椰子水的13种挥发性成分中，醇类5种，醛类2种，酸类2种，脂类2种，其他2种，其相对含量分别占26.24%、6.55%、56.30%、3.26%、7.68%。可知，构成小黄椰子的挥发性成分主要是醇、醛、酸三大类，占据所有挥发性成分总量的89.09%。在测定的5种椰子品种中，‘小黄椰椰子水的挥发性成分组成与‘文椰2号椰子水相似，但是挥发性成分的相对含量存在显著差别，其中‘小黄椰椰子水的乙酸相对含量最高（50.39%），显著高于‘文椰2号椰子水的相对含量7.96%（图5）。

3 讨论

本研究利用顶空固相微萃取技术提取椰子水挥发性成分，操作简单、灵敏度高、针对性强，并结合HS-SPME-GC/MS技术直接对挥发性成分进行定性，定量分析。通过对测定的结果分析，发现5种椰子水挥发性成分不仅在香气物质构成上有较大差异，相同挥发性成分在不同品种中相对含量差异显著。

一般来说，酯类大多具有花香、果香、酒香或蜜香香气[9]，是许多果实和鲜花等的主要芳香物质。如构成草莓香气的酯类以甲酯和乙酯为主[10]，百合的主要酯类挥发性成分有苯甲酸甲酯和苯甲酸乙酯[11]。

椰子果也被称为水果，但从试验结果中可以看出，椰子水的挥发性成分与普通水果有很大的差别，在水果中占主要成分的酯类物质，而在椰子水中酯类最多不超过2种且含量不高于10%。不仅如此，试验结果测定的5个品种椰子水中挥发性成分种类只有24种，相比Prades等[8]2012年测定的5种椰子水的36种挥发性成分显著偏少，但与Da Fonseca等[7]2008年测定的2种椰子水（红椰和黄椰）中的26种挥发性成分结果接近。然而，无论是国外还是国内，椰子水的挥发性成分的物质构成总体类似，醇、酸、醛、酯类占主要部分，但其含量差异显著。本试验5种椰子水中，除‘文椰2号椰子水外，酸类的相对含量比例达34.95%～56.30%，尤其是乙酸的含量又占酸类的80%以上，其次是醇类和醛类，与Prades等[8]2012年测定的酸类相对含量（3.8%）差异十分显著。醇类在测定的5种椰子水中的种类最多，含量也达到16.71%～40.64%。醛类除了在“本地高种”椰子水中的含量达到19.29%外，其余4个品种椰子水中的醛类含量较低（1.82%～10.82%），酯类只有2.24%～9.11%。Jirovetz等[6]2003年的研究表明，成熟椰子水中的挥发性成分分别是壬醛（14.2%）、壬醇（11.2%）、庚醛 （8.2%）、辛酸乙酯（6.2%）、正庚醇（5.3%）和甲基正庚基甲醇（5.1%），而椰肉中的挥发性成分分别是 δ-辛内酯（12.6%）、辛酸乙酯（9.6%）、壬醛 （8.4%）、壬酸（7.2%）、正癸醇（6.8%）、癸醛（6.2%）和壬醇（6.1%）。可以看出，Jirovetz测定的椰子水香气物质构成与本研究类似，但是含量具有明显的差别。不仅如此，Da Fonseca等[7]2008年通过研究嫩椰子水的挥发性成分，发现短链的醇类、酮类、硫醇类、羧酸类、酚类和酯類构成了通过蒸馏或溶剂萃取的椰子水精油的主要成分，在这些成分当中，乙酸正丙酯 可能是椰子水赋予椰子水特有香味的主要物质。此外，Prades等[8]2012年推测泰国香水椰子水中某些未知的酯类分子，协同相对含量最高的辛酸乙酯和高比例的醇类，尤其是2-和3-甲氧基丁醇以及正己醇，可能是构成‘泰国香水椰子的香气特征成分[8]。本研究中的‘文椰4号是‘泰国香水椰子的引种，以其独特的香味著称，是作为椰子水饮料的最佳原料[12]。然而，似乎“中国化”的香水椰子的椰子水挥发性成分没有完全继承原泰国香水椰子水的风格，在香气物质构成和含量上均有明显的差异。本次研究也未能确定构成‘文椰4号香水椰子独特香气的主要成分和形成机理；因此，对其进一步深入研究也显得十分必要。

4 结论

尽管不同的研究在椰子水中测定到相同的成分，但同时不同研究之间也存在显著差异。这些差异的造成的原因主要有：（1）椰子水的成熟度不同[13]； （2）椰子的品种不同[14]；（3）生长的环境和地域不同[15]。

不同品种中椰子水的挥发性成分差异可作为椰子水饮料原料选择的一个重要指标，同时这些性质也可为椰子育种方面提供参考，尤其是主要作为饮料饮用的矮种椰子。未来，有必要对椰子水的挥发性成分的结构性质及其稳定性进行研究，为进一步开发椰子水系列深加工产品提供理论依据。

参考文献

[1] 樊伟伟， 余 锐， 黄惠华， 等. 海南椰奶清补凉饮料的生产工

艺研究[J]. 现代食品科技， 2011， 27（6）： 691-694.

[2] Prade A， Dornier M， Diop N， et al. Coconut water preservation and processing： a review[J]. Fruits， 2012， 67： 157-171.

[3] Prades A， Dornier M， Diop N， et al. Coconut water uses， composition and properties： a review[J]. Fruits， 2012， 67： 87-107.

[4] Zhang Z Y， Pawliszyn J. Headspace solid-phase microextraction[J]. Analytical Chemistry， 1993， 65： 1 843-1 852.

[5] Miyazaki T， Plotto A， Goodner K， et al. Distribution of aroma volatile compounds in tangerine hybrids and proposed inheritance[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture， 2011， 91： 449-460.

[6] Jirovetz L， Buchbauer G， Ngassoum M B. Solid-phase microextraction-headspace aroma compounds of coconut（Cocos nucifera L.） milk and meat from Cameroon[J]. Erna¨hrung/Nutrition， 2003， 27： 300-303.

[7] Aluísio M da Fonseca， Ayla M C BizerraI， Joa～o Sammy N de Souza， et al. Constituents and antioxidant activity of two varieties of coconut water（Cocos nucifera L.）[J]. Rev Bras Farmacogn， 2009， 19： 193-198.

[8] Prades A， Assa R R A， Dornier M， et al. Characterisation of the volatile profile of coconut water from five varieties using an optimised HS-SPME-GC analysis[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture， 2012； 92： 2 471-2 478.

[9] 姜文廣， 李记明， 徐 岩， 等. 4种酿酒红葡萄果实的挥发性挥发性成分分析[J]. 食品科学， 2011， 32（6）： 225-229.

[10] 张运涛， 王桂霞， 董 静， 等. 草莓5个品种的果实香味成分分析[J]. 园艺学报， 2008， 35（3）： 433-437.

[11] 王 贤， 唐晓伟， 周 涤， 等. 固相微萃取气质联用测定百合（Lilium spp.）挥发性成分[J]. 现代仪器， 2011， 17（5）： 47-49.

[12] Bourdeix R， Konan J L， N Cho Y P. Coconut： a guide to traditional and improved varieties[M]. Diversiflora， Montpellier， 2005.

[13] Santoso U， Kubo K， Ota T， et al. Nutrient composition of kopyor coconuts（Cocos nucifera L.）[J]. Food Chemistry， 1996， 57： 299-304.

[14] Wang P， Liu L. Dong Z， et al. Characteristics and mineral elements of tender coconut water in different coconut（Cocos nucifera L.） cultivars[J]. Journal of Fruit Science， 2008， 25： 601-603.

[15] Da Silva D L V， Alves R E， de Figueiredo R W， et al. Características físicas， físico-químicas e sensoriais da água de frutos de coqueiro ana～o verde oriundo de produc，a～o convencional e organica， Ciênc[J]. Agrotecnol， 2009， 33： 1 079-1 084.