太婆梨果中挥发性香气成分的SPME-GC/MS分析

张文君 王颖 杜红霞 李慧冬 方丽萍 郭长英 丁蕊艳 毛江胜 陈子雷

摘要：本研究通过固相微萃取头的选择、方法可行性分析，建立了太婆梨果中挥发性香气成分的固相微萃取和气质联用（SPME-GC/MS）检测方法。以6 g带皮太婆梨果切块（0.5 cm×0.5 cm）为试材，在40℃恒温萃取40 min，以2-壬酮为内标，采用基质标准曲线-内标法定量分析太婆梨果中的挥发性香气成分。结果显示：在5～200 mg/L范围内，方法的线性关系良好，R2> 0.99，各物质的最小检出限均小于3.77×10-3  ng;在0.167 mg/kg添加水平下，各标准物质的添加回收率为82.8%～101.7%，相对标准偏差为1.2%～8.4%，能够满足太婆梨果中香气成分定性定量分析的要求。利用该方法，从太婆梨果中共检出32种挥发性香气成分（质量分数大于5 ng/g），以酯类与烯烃类物质为主。经香气值计算确定梨果可量化特征香气物质为乙酸己酯、乙酸丁酯、E-2-己烯醛、3-甲硫基丙酸乙酯。

关键词：太婆梨;固相微萃取;气相色谱质谱联用;挥发性香气成分

中图分类号：S661.201文献标识号：A文章编号：1001-4942（2018）12-0053-06

太婆梨，又名笨梨，山东一带称之为“老妈子梨”、“麻子梨”，最早从英国引进，属于西洋梨。但引进后经过简单的人工驯化，其性质更接近于野梨，很多著名的梨种，如驰名中外的“莱阳梨”，都是由太婆梨驯化得到的。2007年以来，山东省出现一种改良后的太婆梨，其果皮较薄，果肉呈半透明的淡玉色，即食口感松软，甜而不腻，具有独特清香，且梨体

95%的部分可供食用，较改良之前更易保存，一经面市，就广受消费者的喜爱。果实香气可以客观反映果实的风味特性及成熟程度[1]，直接决定着果实及其加工品的品质，显著影响其市场竞争力，近年来受到大量学者的广泛关注。

报道的梨果中香气成分的研究以西洋梨居多，如：Bartlett梨风味独特、香气浓郁，癸烯酸酯类物质是其果实中主要香气物质[2];Shiota对La Franee Pear成熟过程中挥发性成分变化的分析同样指出，（2E，4Z）-癸二烯酸乙酯是其重要的风味组成成分[3];王传增等[4]对不同用量1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）处理下“早红考密斯”0℃贮藏后货架期7 d的果实香气成分进行分析，得出酯类是各处理中组分数和含量最大的香气类别，并通过品质与香气种类变化确定最佳保鲜剂用量;刘松忠等[5]比较了西洋梨品种间风味物质含量差异，发现红考密斯、巴梨、康佛伦斯、三季梨4个品种中酯类芳香成分相对含量较其他特性芳香成分的相对含量高，均检测到乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸己酯、乙酸辛酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯及（2E，4Z）-癸二烯酸乙酯7种特征香味成分，但品种间芳香成分含量存在较大差异。目前尚未见有关太婆梨香气物质的分析报道。

固相微萃取（solid phase micro-extraction，SPME）与气相色谱质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）技术是当前香气成分研究最常用的方法[6-8]。本研究以带皮太婆梨果为材料，探索建立适合太婆梨果香气成分检测的SPME-GC/MS方法，并利用该方法对其梨果香气组分进行分析研究，以期为太婆梨的香气评价提供方法和数据支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试剂

选取成熟度一致、无机械损伤和病虫害的太婆梨果实作为试验材料，购买于烟台直采果园。

试验所用标准品：乙酸丁酯（99.0%）、苯甲醛（99.3%）购于北京曼哈格公司;乙酸-2-己烯-1-醇酯（98%）购于上海阿拉丁试剂公司;辛酸乙酯（98%）购于上海梯希爱化成工业公司;壬醛（96%）购于萨恩化学公司;己酸甲酯（99.5%）、乙酸戊酯（99.0%）、苯甲酸乙酯（99.0%）、反-4-癸烯酸乙酯（95%）、乙酸庚酯（98%）购于北京百灵威公司;戊酸乙酯（99.5%）、己酸乙酯（99.3%）、2-壬酮（99.0%）购于德国Dr. Ehrensorfer公司;甲醇（HPLC级）购于美国 Fisher 公司。

1.2 试验设备

Agilent 7890A气相色谱仪配备Agilent 5977 MSD质谱仪（美国安捷伦公司）;SUPELCO固相微萃取装置（美国色谱科公司），配有50/30 μm DVB/CAR/PDMS、85 μm Carboxen/PDMS、75 μm Carboxen/PDMS、100 μm PDMS、85 μm Polyacrylate五种萃取头;CORNING PC-420D磁力搅拌器（美国康宁公司）;Sartorius BSA224S-CW分析天平（德国赛多利斯公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 标准溶液配制 称取0.1 g（精确至0.000 1 g）各香气物质标准品，分别置于10 mL容量瓶中，用甲醇定容，配制成10 000 mg/L的单一香气标准储备液。然后将2-壬酮标液用甲醇稀释至1 000 mg/L备用，并将其余12种香气物质标准储备液经甲醇稀释成500 mg/L混标溶液，最后用甲醇逐级稀释500 mg/L混标至5、10、20、50、100、200 mg/L标准工作液，每级香气混标中添加2-壬酮并使其浓度始终保持在200 mg/L。所有标准溶液于-18℃冰箱中贮存。

1.3.2 气相色谱质谱条件 Agilent 7890A气相色谱仪串联5977 MSD质谱仪，配备DB-5 ms （30 m × 250 μm × 0.25 μm）色谱柱，柱温采取程序升温（见表1），载气为高纯氦气，流速为1 mL/min，进样口、连接杆温度分别为270、280℃;质谱为EI离子源，电子能量、电子倍增器电压分别为70 ev、1 382.3 V，扫描范围为45～450 amu，离子源温度230℃，四級杆温度150℃，电子能量模式全程扫描。

1.3.3 挥发性香气成分萃取 按照四分法将每个梨果分成4部分，从每部分竖切0.5 cm厚的带皮梨片，去掉核。每次照此方法取5个梨果的果肉，切成0.5 cm×0.5 cm的带皮梨块，混匀，取6 g装入萃取瓶中，加入200 mg/L 2-壬酮 50 μL，盖紧塞子静置10 min，在40℃条件下萃取40 min[9，10]。试验重复3次。

1.3.4 挥发性香气成分检测与分析 将固相微萃取头插入气相色谱端进样口，于270℃下解析10 min，在1.3.2条件下进行检测，所得图谱进行如下分析：

（1）定性分析：不同的物质经气相色谱分离后会形成不同的色谱峰。经NIST/WILEY检索及资料分析，再结合有关文献，对所得谱图进行人工分析，以确定相应的化学成分。

（2）定量分析：以2-壬酮（其浓度200 mg/L，體积50 μL）为内标，用面积归一化法换算出各组分的含量。

2 结果与分析

2.1 固相微萃取头的选择

不同的微萃取头负载不同的固定相，是影响挥发性芳香物质萃取效果的核心因素[9]。本研究对SUPELCO固相微萃取装置配备的五种常用微萃取头进行试验，以筛选适合萃取太婆梨挥发性香气物质的萃取头。结果显示，50/30 μm DVB/CAR/PDMS（灰色，双极性）、65 μm PDMS/DVB（蓝色，双极性偏非极性，具有非极性与极性，但性质更多为非极性）、75 μm Carboxen/PDMS（黑色，双极性）、100 μm PDMS（红色，非极性）、85 μm Polyacrylate（白色，极性）五种微萃取头萃取的太婆梨香气物质总量分别为7 790.31、6 739.59、8 366.12、4 252.51、2 673.79 ng/g，香气物质种类分别有78、54、72、63、47种;以75 μm Carboxen/PDMS微萃取头萃取的香气物质总量最高，其次是50/30 μm DVB/CAR/PDMS微萃取头，两者萃取的香气物质种类也相差不大。

梨果挥发性香气物质主要包括酯类、烯烃类、醛类、酮类等物质[10]。比较五种萃取头萃取到的太婆梨香气物质，75 μm Carboxen/PDMS、65 μm Polyacrylate两种微萃取头萃取到的酯类物质较多，分别高达95.4%、80.9%;其余三种微萃取头萃取到的酯类物质与烯烃类物质相当，均约占所萃取香气物质总量的50%。醛类、酮类、醇类及其他类物质，五种萃取头萃取到的量均较少，醛类占比0.1%～2.3%，[JP3]以75 μm Carboxen/PDMS微萃取头萃取量最高，略高于50/30 μm DVB/CAR/PDMS;醇类占比较低，除85 μm Polyacrylate萃取头萃取量占比1.1%外，其余四种萃取头的萃取量均低于0.05%;其他类物质占比0.9%～1.8%，五种萃取头之间相差不大;酮类物质含量非常少，除75 μm Carboxen/PDMS外，其余四种微萃取头均未检测到。

虽然75 μm Carboxen/PDMS微萃取头萃取的香气物质总量最多，且香气中酯类物质含量最高，但是其萃取的烯烃类物质远低于50/30 μm DVB/CAR/PDMS和65 μm PDMS/DVB萃取头，每种类型都是梨果风味必不可少的一部分，由此综合考虑萃取到的香气物质总量、种类及每类所占比例，确定50/30 μm DVB/CAR/PDMS为最佳萃取头。

2.2 方法可行性评价

2.2.1 方法线性范围、检出限 将不同浓度的标准工作溶液滴加在梨块上，密封静置10 min，按照1.3.3与1.3.4进行萃取与测定，以不添加标准工作液的梨块为对照。以各标准品的峰面积与内标峰面积之比为纵坐标，各标准品浓度与内标浓度之比为横坐标进行线性回归分析，绘制标准曲线，结果（表2）表明，各物质均在5～200 mg/L的范围内线性关系良好，R2均大于0.99;经计算各物质的最小检出限小于3.77×10-3  ng。

2.2.2 添加回收率与相对标准偏差 梨块样品中添加20 mg/L的混标溶液50 μL，按照1.3.3与1.3.4步骤测定，考察方法的回收率及重复性，每个样品重复5次。结果（表3）显示，各标准物质在梨块中的添加回收率为82.8%～101.7%，相对标准偏差1.2%～8.4%，均满足定性定量分析要求。

2.3 太婆梨果挥发性香气物质的GC-MS分析

太婆梨中香气成分的GC/MS总离子流图。经NIST/WILEY谱库检索，并与文献资料[1-12]比较，确定了太婆梨果中挥发性香气成分（表4），其中，质量分数大于5 ng/g的香气成分共32种，包括酯类10种、烯烃类13种、醛类1种、其他类8种。

从太婆梨果检出的香气物质中，烯烃类物质占50.1%，酯类物质47.5%，其他类1.8%，醛类物质0.6%，醇类物质0.03%。主要香气成分为α-法呢烯（44.0%）、乙酸己酯（31.4%）、乙酸丁酯（10.6%）、（Z，E）-2，4-癸二烯酸乙酯（2.3%）、（3Z，6E）-α-法呢烯（1.8%）、α-cis-雪松烯（1.1%）。

香气值是香气组分含量与其香气阈值的比值，香气值大于1的为特征香气成分。太婆梨的特征香气物质有4种（表5），分别为乙酸己酯、乙酸丁酯、E-2-己烯醛、3-甲硫基丙酸乙酯。目前，仍有相当一部分香气成分没有阈值，无法量化其香气值，但对梨果的香气也有不同程度的贡献，只有这些挥发性芳香物质共同作用才形成了果实独特的风味。另有学者根据不同化学结构香气成分的感官反应将香气分为果香型、青香型、花香型、辛香型、木香型、酵香型等[10]。从特征香气与相对含量较高香气成分看，太婆梨兼具果香、花香和青草香，与其独特清香的感官风味相一致。

3 讨论与结论

本研究建立了太婆梨果中挥发性香气成分的SPME-GC/MS分析方法，确定了适宜的微萃取头，经评价该方法可行。利用该方法检测太婆梨果的香气成分，共检出32种质量分数大于5 ng/g的香气成分，主要为烯烃类、酯类物质，并确定其可量化的特征香气成分为乙酸己酯、乙酸丁酯、E-2-己烯醛、3-甲硫基丙酸乙酯。

太婆梨属于西洋梨系统，前人研究表明早红考密斯、巴梨、康佛伦斯、三季梨等梨中酯类芳香成分相对含量较其他特性芳香成分的相对含量高[4，5]，本研究也发现太婆梨果中酯类物质含量较高，但略低于烯烃类物质，这可能与太婆梨本身特性、生长环境、贮藏条件以及所选微萃取头种类不同等有一定关系。国外研究表明癸烯酸酯类物質，特别是（2E，4Z）-癸二烯酸乙酯是西洋梨的重要风味组成[2，3]。本试验在太婆梨中同样检出（E，Z）-2，4-癸二烯酸乙酯，同时还有其同分异构体（Z，E）-2，4-癸二烯酸乙酯。除此之外，太婆梨中还检出癸酸甲酯、3-羟基月桂酸乙酯、油酸甲酯、棕榈酸甲酯、棕榈酸乙酯、亚油酸甲酯等酯类物质，是目前所测梨果中检测到10～18碳酸酯数量最多的梨果;3-甲硫基丙酸乙酯首次在菠萝中发现，继而在葡萄中再次发现，目前分析的几种梨中，只在南果梨[1]和太婆梨中发现。

本研究可为太婆梨香气评价提供一种科学的分析方法，同时为其香味育种提供数据支持。

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