柑橘花不同部位香气成分的测定及主成分分析

李福香明 建,2敖 淼李富华,2曾凯芳,2

LI Fu-xiang1 MING Jian1,2 AO Miao1 LI Fu-hua1,2 ZENG Kai-fang1,2

(1. 西南大学食品科学学院，重庆 400715；2. 西南大学食品贮藏与物流研究中心，重庆 400715)

(1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China; 2. Research Center of Food Storage & Logistics, Southwest University, Chongqing 400715, China)

食用花卉营养丰富，富含蛋白质、氨基酸、脂肪、维生素及微量元素，具有清热解毒、增强免疫力、美容养颜等多种生理功能[1-2]。据不完全统计，中国可食用的花卉约97个科，100多个属，180多种[3-4]。柑橘花作为一种传统食用花卉，其香味轻淡、纤巧、清新，具有催眠、安抚调节情绪作用，越来越受到人们的青睐。柑橘花中有70%～80%为雄蕊退化的不育花和畸形花，作为药用，具有顺气提神、缓解疲劳之功效[5-6]。袁果等[7]采用水蒸气蒸馏与气质联用技术分析了脐橙花精油的化学成分，然而关于柑橘花天然花香成分尚未见报道。明确柑橘花天然花香成分，是开发柑橘花香精、香水等产品的前提。顶空-固相微萃取是一种简便、快速、破坏程度小的挥发性成分提取技术[8]，已广泛用于白兰花[9]、茉莉花[10-11]、雪菊[12]、腊梅[13]等鲜花的香气成分提取。

本研究拟选取柑橘品种北碚447号锦橙花为原料，采用顶空-固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术，分析柑橘花不同部位(花瓣、花托、雄蕊、雌蕊)的香气成分。旨在全面分析柑橘花的香气成分，为柑橘花香模拟及产品开发应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

柑橘花样品：北碚447号锦橙花，2017年4月10日采摘于重庆市北碚区歇马镇缙云山柑橘园。

1.2 仪器与设备

气相色谱-质谱联用仪：GC-MS 2010型，配有电子电离源及GC-MS solution 2.50工作站，日本岛津公司；

固相微萃取装置：Supelco 57330-U型，配有50/30 μm DVB/CAR/PDMS，长度2 cm的萃取头， 美国 Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 样品前处理 集北碚锦橙447未完全开放的花蕾，将柑橘花样品的花瓣、花托、雌蕊、雄蕊分离并单独分装，立即检测。

1.3.2 顶空-固相微萃取 取1 g样品，置于25 mL顶空-固相微萃取专用样品瓶中，于4 ℃冰箱冷却30 min，加入3 mL 纯水，于高速分散器中均质3 min，加入1.08 g NaCl固体(使溶液形成NaCl饱和溶液)，用聚四氟乙烯隔垫密封，在40 ℃水浴中平衡15 min。将萃取头通过聚四氟乙烯隔垫插入样品瓶中，顶空吸附50 min。缩回纤维头后从样品瓶中拔出萃取头，将萃取头插入GC-MS进样口，250 ℃解吸5 min，同时启动仪器采集数据。

1.3.3 GC-MS分析

(1) 色谱条件：DB-5MS石英毛细色谱柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；柱箱温度40 ℃；进样口温度250 ℃；升温程序为初始柱温40 ℃保持3 min，以3 ℃/min升至70 ℃保持5 min，以3 ℃/min升至160 ℃保持5 min，以8 ℃/min升至220 ℃保持3 min；进样方式为不分流；载气为高纯He(99.999%)；流速0.8 mL/min。

(2) 质谱条件：电子电离源；检测器电压830 eV；离子源温度230 ℃；接口温度250 ℃；数据采集方式Scan；扫描速率769 u/s；扫描范围m/z40～400。

1.3.4 挥发性成分的定性定量分析

(1) 定性分析：根据检测结果，在软件所配置的NIST05和NIST05s谱库中自动检索，并结合试验测定保留指数及相关文献共同确定，本研究只分析匹配度>75%的组分。

(2) 定量分析：采用面积归一化法进行相对含量的确定。

1.4 数据分析

采用SPSS 20.0对柑橘花香气成分进行主成分分析(principal component analysis, PCA)，以相对百分含量为响应变量对柑橘花香气成分进行PCA分析，其中变量为4(部位)×26(香气成分)。通过PCA降维所得载荷图和不同部位的样品得分图，分析柑橘花主要香气成分及不同部位香气成分的差异。

2 结果与分析

2.1 柑橘花的香气成分分析

图1为顶空-固相微萃取-气质联用技术对柑橘花香气成分进行提取和分析的GC-MS色谱图。采用峰面积归一化法对各组分进行定性定量分析，结果见表1。由表1可知，从柑橘花的花瓣、花托、雌蕊、雄蕊的香气成分中共检测出26种化合物，包括14种烃类、5种醛类、6种醇类、1种芳香族类。其中，花瓣香气的主要成分为芳樟醇(25.01%)、桧烯(21.64%)、柠檬烯(11.61%)，其次为β-月桂烯、α-罗勒烯、吲哚、α-松油醇、顺-β-金合欢烯等；花托香气的主要成分为桧烯(33.99%)、芳樟醇(14.15%)、柠檬烯(11.64%)，其次为α-罗勒烯、β-月桂烯、顺-β-金合欢烯、α-侧柏烯、β-蒎烯等；雌蕊香气的主要成分为柠檬烯(32.33%)、桧烯(26.62%)、芳樟醇(15.12%)，其次为α-罗勒烯(7.1%)、β-月桂烯(4.23%)等；雄蕊香气的主要成分为芳樟醇(55.79%)，其次为吲哚、反式-2-己烯醛、桧烯、橙花叔醇、己醛、β-月桂烯、1-己醇等。由此可知，花瓣、花托、雌蕊以较高的芳樟醇、桧烯、柠檬烯、β-月桂烯、α-罗勒烯为主，而雄蕊除了较高含量的芳樟醇外，主要以桧烯、橙花叔醇、β-月桂烯为主。

图1 柑橘香气成分的GC-MS色谱图

Figure 1 GC-MS chromatogram of aroma compounds in flowers ofCitrusreticulataBlanco

2.2 柑橘花香气成分统计分析

由图2可知，柑橘花的香气成分以烃类和醇类物质为主。其中，烃类是花瓣、花托和雌蕊香气成分中含量最高、种类最多的物质，分别占总香气成分的57.40%，78.46%，77.22%，而雄蕊香气成分中含量最高的物质是醇类(64.44%)。

结合表1可知，烃类化合物含量、种类丰富，是构成柑橘花香气成分的主要物质。含量较高的桧烯、α-罗勒烯使柑橘花具有新鲜柑橘的香气[13-14]，柠檬烯具有柠檬香[15]，这些物质可能代表了柑橘花香气的头香成分，主要存在于花瓣和花托中。醇类化合物具有温和的调和性，大多具有清新、淡甜的气味且兼具扩散性好等特点。柑橘花中含量较高的芳樟醇，兼具玫瑰木的木青香气息和铃兰、紫丁香的花香，香气轻扬柔和，但留香能力较差[13]，其主要存在于雄蕊中。这些香韵多的醇类物质间相互协调，使得柑橘花香气浓郁、清新甜美，令人愉快。另外，根据检测结果，赋予柑橘花清甜持久感觉的香茅醛主要存在于花瓣中[13,28]。检测到的芳香族类化合物吲哚，主要存在于花瓣和雄蕊中，其留香能力强的浊香，可能是柑橘花后段香气的主要物质。

2.3 柑橘花香气成分主成分分析

图3、4分别为柑橘花香气成分的载荷图和不同部位样品的得分图。由图3可知，提取的前2个主成分可以解释88.77%的总变异，其中第1主成分可以解释65.20%的总变异。γ-松油烯、β-蒎烯、β-石竹烯、桧烯、顺-β-金合欢烯、α-侧柏烯、β-月桂烯、α-松油烯、α-金合欢烯与主成分1有很大的正相关，反式-2-己烯醛、橙花叔醇、芳樟醇、1-己醇、顺-2-己烯-1-醇、己醛、吲哚与主成分1有很大负相关；结合图4知，花托与主成分1有很高的正相关，雄蕊与主成分1有很大负相关，可以反映出柑橘花花托与雄蕊2个部位香气差异程度较大。这表明桧烯、柠檬烯、α-侧柏烯、β-月桂烯、顺-β-金合欢烯为主的烯烃类是导致花托与雄蕊香气成分差异较大的物质。香茅醛、反式—柠檬醛、4-萜烯醇、α-松油醇、异松油烯、β-月桂烯、α-松油烯、α-金合欢烯与主成分2有很大正相关，2-己烯醛、柠檬烯、α-罗勒烯与主成分2有很大负相关；结合图4，花瓣与主成分2有很大正相关，雌蕊与主成分2有很大负相关，表明柑橘花花瓣与雌蕊2个部位香气差异程度较大。这表明香茅醛、反式—柠檬醛、4-萜烯醇、α-松油醇为主的醛醇类是导致花瓣与雌蕊香气成分差异较大的物质。

表1 柑橘花挥发性成分的鉴定结果

图2 柑橘花香气类物质比较

图3 柑橘花香气成分的载荷图

图4 柑橘花不同部位样品香气成分得分图

3 结论

通过SPME-GC-MS技术对柑橘花4个部位(花瓣、花托、雄蕊、雌蕊)的香气成分进行分析，共鉴定出26种成分，主要由烃类和醇类物质组成，使柑橘花呈现独特的香气。其中烃类以桧烯、柠檬烯为主，是花瓣、花托、雌蕊中的主要香气成分；而醇类以芳樟醇为主，是雄蕊的主要香气成分。主成分分析表明，柑橘花4个部位香气成分差异程度较大，其中，桧烯、柠檬烯、α-侧柏烯、β-月桂烯、顺-β-金合欢烯为主的烯烃类是导致花托与雄蕊香气成分差异较大的物质，香茅醛、反式-柠檬醛、4-萜烯醇、α-松油醇为主的醛醇类是导致花瓣与雌蕊香气成分差异较大的物质。但关于柑橘花香气物质中的特征呈香物质和活性香气物质还有待进一步研究。