不同萃取头对黄冠梨果实香气成分的影响

李杰，王雨，李敏敏，闫希光

（河北省农林科学院昌黎果树研究所，河北 昌黎 066600）

果实香气成分是果实内呈现各种风味的化合物总称，是影响果实风味品质的重要指标。果实的芳香气味能通过刺激人体表皮细胞使人产生轻松愉快的感觉，与人体的营养状况和健康水平关系极为密切[1，2]。目前，梨果实香气成分的研究报道主要集中在香气种类和含量等方面[3～8]，而关于不同萃取头对香气成分提取种类的影响研究较少，与黄冠梨相关的报道更少。以黄冠梨的成熟果实为试材，选用7 种萃取头对果实香气成分进行萃取，分析不同萃取头对提取果实香气成分种类的差异性，旨为梨果实香气成分的提取提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 黄冠梨果实 黄冠梨成熟果实购自超市，选择无机械损伤、大小均匀一致的果实进行试验。果实去皮去核后取果肉样品约50 g，用液氮冷冻（低温下迅速破碎成粉末状），加PVPP（去除多酚，防止样品氧化）1 g 和D-葡萄糖酸内酯（D-gluconic acid lactone，抑制糖苷酶活性）0.5 g，置-80 ℃冰箱内保存，备用。

1.1.2 萃取头 试验萃取头有7 种类型，其纤维涂层的化合物种类和厚度等不尽相同（表1）。

表1 不同萃取头的纤维涂层结构和使用调节指南Table 1 Structure and conditioning guidelines for different extraction fibers

1.2 试验方法

采用顶空固相微萃取（headspace solid phace microextraction，HS-SPME），结合气相色谱质谱联用（GC-MS）技术，对果实香气物质进行萃取；采用定性定量方法，结合相关文献，对香气物质成分进行确定。

1.2.1 香气成分萃取方法 将存放于-80 ℃冰箱内的果肉样品取出，置4 ℃冰箱内静置2 h，4 ℃条件下以8 000 r/min 的转速离心10 min。吸取上清液4 mL 置于样品瓶中，加入NaCl 1.00 g 和内标4-甲基-2-戊醇（4M2P）水溶液（1.038 8 g/L）10 μL，迅速用带有聚四氟乙烯隔垫的盖子拧紧，静置10 min。然后，将已活化或解析过的萃取头插入样品瓶的顶空部分，在磁力加热搅拌器上40 ℃萃取30 min（挥发性成分在液体、顶空和萃取头三相中分布达到平衡），取下萃取头，立即在GC 进样口250 ℃条件下解析8 min。每个样品均重复萃取3 次。

1.2.2 气相色谱质谱条件 气相色谱质谱联用仪为GCMS-QP2010。

气相色谱条件。色谱柱：HP-INNOWAX 柱（60m×0.25 mm，0.25 μm）；进样口温度：250 ℃；柱温：初始温度50 ℃保持1 min，以3 ℃/min 升至120 ℃后保持1 min，再以6 ℃/min 升至250 ℃保持1 min。

质谱条件。载气：He；柱流量：1 mL/min；电离方式：EI；电子能量：70 eV；扫描范围：32～496 amu；进样：不分流；离子源温度：230 ℃。

1.2.3 香气成分确定

1.2.3.1 定性方法分析。利用AMDIS（automatic mass spectral deconvolution and identification system）系统对质谱图进行分析，然后与NIST 和Wiley 标准谱库进行对比，记录每个挥发性组分的保留指数；然后与标准品的保留指数进行比较，结合相关文献进行人工图谱分析，确定各组分的化学成分。

1.3.2.2 定量方法分析。采用峰面积归一法。

2 结果与分析

2.1 不同萃取头萃取到的黄冠梨果实芳香成分总离子流图

选用不同萃取头对果实的挥发性物质进行萃取，得到各萃取头萃取的黄冠梨果实芳香成分总离子流图（图1～7）。

2.2 不同萃取头萃取到的黄冠梨果实香气物质分析

2.2.1 7 种萃取头萃取到的黄冠梨果实香气物质分析 利用7 种萃取头对黄冠梨果实的香气物质进行萃取，共检测到8 类34 种香气成分，其中，醛类物质7 种，醇类物质6 种，酯类物质14 种，烃类物质1 种，酮类物质1 种，苯类物质3 种，醚类物质1 种，酸类物质1 种（表1）。

2.2.2 不同萃取头萃取到的黄冠梨果实香气物质分析 进一步对各萃取头萃取到的挥发性物质进行分析发现，不同萃取头萃取到的果实香气种类存在差异。表明不同萃取头对果实挥发性物质的吸收具有选择性。

图1 PDMS（7 μm）萃取头萃取得到的黄冠梨果实芳香成分总离子流图Fig.1 TIC of aroma components from Huangguan pear fruits with PDMS（7 μm）

图2 PDMS（30 μm）萃取头萃取得到的黄冠梨果实芳香成分总离子流图Fig.2 TIC of aroma components from Huangguan pear fruits with PDMS（30 μm）

图3 PDMS（100 μm）萃取头萃取得到的黄冠梨果实芳香成分总离子流图Fig.3 TIC of aroma components from Huangguan pear fruits with PDMS（100 μm）

图4 PA 萃取头萃取得到的黄冠梨果实芳香成分总离子流图Fig.4 TIC of aroma components from Huangguan pear fruits with PA

图5 PDMS/DVB(蓝色平头)萃取头萃取得到的黄冠梨果实芳香成分总离子流图Fig.5 TIC of aroma components from Huangguan pear fruits with PDMS/DVB（blue/plain）

图6 PDMS/DVB(粉色平头)萃取头萃取得到的黄冠梨果实芳香成分总离子流图Fig.6 TIC of aroma components from Huangguan pear fruits with PDMS/DVB (pink/plain)

图7 DVB/CAR/PDMS 萃取头萃取得到的黄冠梨果实芳香成分总离子流图Fig.7 TIC of aroma components from Huangguan pear fruits with DVB/CAR/PDMS

表1 不同萃取头萃取的果实香气物质种类及其相对含量Table 2 The aroma species and relative content extracted by different extraction fibers （%）

PDMS/DVB（粉色平头）萃取头对酯类和醛类物质吸收较好，两类物质数量达到了萃取物质总数量的50.00%。DVB/CAR/PDMS 萃取头萃取得到的香气物质种类与PDMS/DVB（粉色平头）萃取头相似，也以酯类和醛类物质为主；但萃取到的物质总相对含量少于PDMS/DVB（粉色平头）萃取头，其中二者萃取到的相同物质达14 种。这主要是由萃取头的涂层性质所决定的，因为2 种萃取头涂层中主要成分均含有二乙烯苯和聚二甲基硅氧烷，因此，香气物质的吸收具有相似性。PDMS/DVB（粉色平头）萃取头共萃取到香气物质21 种，其中，己醛（26.25%）、2-己烯醛（19.29%）和1-己醇（15.23%）含量较高。DVB/CAR/PDMS 萃取头也萃取到香气物质21 种，也以己醛（29.29%）、2-己烯醛（20.29%）和1-己醇（15.26%）含量较高。

其他5 种萃取头萃取到的香气物质均较PDMS/DVB（粉色平头）和DVB/CAR/PDMS 萃取头明显较少，这与萃取头的极性有关。PDMS/DVB（蓝色平头）萃取头共萃取到香气物质9 种，其中，2-己烯醛（20.69%）、1-己醇（12.36%）和己醛（10.26%）含量较高。PA 萃取头共萃取到香气物质7 种，其中，2-己烯醛（29.23%）、1-己醇（25.96%）和己醛（16.26%）含量较高。PDMS（100 μm）萃取头共萃取到香气物质13 种，其中，己醛（18.23%）、乙酸己酯（12.26%）和2-己醇（11.36%）含量较高。PDMS（30 μm）萃取头共萃取到香气物质5 种，其中，己醛（22.06%）、乙酸己酯（9.36%）和丁酸乙酯（3.29%）含量较高。PDMS（7 μm）萃取头只萃取到己醛1 种物质，其含量为13.29%。

3 结论与讨论

3.1 讨论

3.1.1 不同萃取头萃取对果实香气种类的影响 固相微萃取（SPME）是一种集采样、萃取、浓缩和进样于一体的无溶剂样品的微萃取技术，其是利用有机物与溶剂之间相似相溶的原理，基于萃取头表面的不同色谱固定相将组分从样品中萃取富集起来。不同固定相构成的萃取头对不同化合物的吸附能力也不一样，因此，萃取头的选择是SPME 的核心。萃取头的选择应根据所要分析化合物的特性而定。本研究利用7 种萃取头对黄冠梨成熟果实的香气成分进行萃取，比较了不同萃取头的萃取效果，结果显示，DVB/CAR/PDMS（涂层厚度50/30 μm）萃取头和PDMS/DVB（粉色平头，涂层厚度65 μm）萃取头的萃取效果较好。李国鹏[9]比较了3 种萃取头对库尔勒香梨挥发性物质的萃取效果，结果表明，PDMS/DVB（涂层厚度65 μm）萃取头的萃取效果明显好于PDMS（涂层厚度100 μm）萃取头和CAR/PDMS（涂层厚度75 μm）萃取头。PDMS萃取头对非极性物质的灵敏度较高；PDMS/DVB 萃取头对极性物质的灵敏度较高；DVB/CAR/PDMS 萃取头多用于C3~C20的分析。因此，应根据吸附物质的特性选择不同的萃取头。本研究结果显示，DVB/CAR/PDMS（涂层厚度50/30 μm）萃取头和PDMS/DVB（粉色平头，涂层厚度65 μm）萃取头对黄冠梨果实中的挥发性物质的萃取效果较好。

3.1.2 不同萃取头萃取对果实香气含量的影响 果实主要香气物质来源于脂肪酸、氨基酸和碳水化合物代谢。品种、种植环境、栽培因素、果实成熟度以及采后贮藏条件等都会影响果实香气的形成[10～19]。

在3 种非极性萃取头（涂层厚度分别为7、30 和100 μm 的PDMS 萃取头）萃取的香气物质中，均检测到己醛类物质且含量均较高，而醇、酯等其他类物质较少。在4 种极性萃取头〔PA、PDMS/DVB（蓝色平头）、PDMS/DVB（粉色平头）和DVB/CAR/PDMS 萃取头〕萃取的香气物质中，均以醛类物质的己醛和2-己烯醛以及醇类物质的1-己醇相对含量较高，其他类物质含量较少，但是PA 和PDMS/DVB（蓝色平头）2 种萃取头萃取到的香气物质较少。研究表明，京白梨果实的香气成分以醛类物质为主[3]，杏、梨（库尔勒香梨）、苹果（辽伏）等[4，20，21]果实中己醛相对含量最高。

3.2 结论

利用7 种萃取头在黄冠梨成熟果实中共萃取到香气成分34 种，其中，醛类物质7 种，醇类物质6 种，酯类物质14 种，烃类物质1 种，酮类物质1 种，苯类物质3 种，醚类物质1 种，酸类物质1 种。不同萃取头对果实挥发性物质的吸收具有选择性，其中，PDMS/DVB（粉色平头，涂层厚度65 μm）萃取头和DVB/CAR/PDMS（涂层厚度50/30 μm）萃取头萃取到的香气物质最多，均达到了21 种，且以醛类物质中的己醛和2-己烯醛相对含量较高；而其他5 种萃取头萃取到的香气种类和相对含量均较少。因此，在今后黄冠梨果实香气成分的研究中，可选择PDMS/DVB（粉色平头，涂层厚度65 μm）萃取头和DVB/CAR/PDMS（涂层厚度50/30 μm）萃取头用于香气成分的萃取。