SPME-GC/MS联用技术比较分析不同品种蜜柚花的香气成分

郑云云，黄锐敏，陈美卿，苏德森，傅建炜

(1 福建省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所，福州，350003；2 福建省农产品质量安全重点实验室，福州，350003)

蜜柚为芸香科植物Citrusgrandis(L.) Osbeck，柚花香气独特、香味清新怡人，且具有理气化痰的功效[1-3]。蜜柚是福建省漳州市平和县经济发展的支柱产业，其种植面积、产量、产值、品牌、市场份额和出口量创全国县级水果六个第一。据统计，蜜柚种植总面积约为450 km2，其中白肉蜜柚种植面积最大，约330 km2，红肉蜜柚次之，约82 km2，三红蜜柚约27 km2，黄金蜜柚约8 km2，红绵福寿柚和金桔蜜柚所占面积共计在8 km2[4-5]。蜜柚的花期为每年3-4月，柚花量大，为保证着果率和果实品质，果农需要疏花，将多余的柚花疏剪丢弃，大量的柚花资源未被利用。如能将多余的柚花开发利用，可变废为宝，提高蜜柚的附加价值。侯韬等[6]研究了梅州蜜柚花不同部位的香气成分，并开展了其水蒸气精油组成成分差异比较分析，结果发现香气成分有萜类、醇类、酯类、醛类、烷烃类和脂肪酸等，其中反式橙花叔醇、芳樟醇、金合欢醇是主要香气成分，柚花主要香气集中在花瓣上，花瓣香气与整花香气最为接近，而且水蒸气蒸馏所得精油能保留大部分柚花的化合物。马盼等[7]对柚花的有效成分进行了系统研究，共分离鉴定了11个化合物，为后续的活性研究提供了物质基础。谢华松等[8]用超临界CO2萃取法提取了梅州地区金柚和红肉蜜柚花挥发油，提取工艺条件为萃取压力25 MPa、提取温度45 ℃、CO2流量10 kg/h、提取时间1.5 h，萃取率分别为1.19%和1.26%。李武国等[9]测定分析了化州柚花挥发油的组成成分，通过气相色谱串联质谱法(GC-MS)分离得到了46个组分，鉴定了其中35个组分，占总峰面积的96.95%；相对百分含量较高的化合物包括D-柠檬烯(28.43%)、γ-萜品烯(20.74%)、β-月桂烯(11.97%)、芳樟醇(7.41%)等，并研究发现其对肺癌细胞A549的增殖、迁移能力具有一定的体外抑制作用。然而，关于柚花天然花香成分的分析尚未见报道。明确柚花天然花香成分，是开发柚花香精和香水等产品的前提。固相微萃取(SPME萃取)是一种简便、快捷且破坏程度小的挥发性成分提取技术[10]，已广泛应用于橙花[11]、白兰花[12]、茉莉花[13-14]、腊梅花[15]、雪菊[16]等鲜花的香气成分提取。笔者通过固相微萃取-气相色谱串联质谱法研究比较红肉蜜柚、白肉蜜柚、三红蜜柚、黄金蜜柚的柚花香气成分差异，旨在为平和县柚花的深加工开发利用提供可靠数据和科学依据，有利于漳州市平和县蜜柚附加价值的提升推进。

1 材料与方法

1.1 材料白肉蜜柚、红肉蜜柚、三红蜜柚和黄金蜜柚等4个品种蜜柚的花样品于2019年3月23日采摘于漳州市平和县小溪镇，种植环境及管理水平基本一致。鲜花样品放置于液氮瓶中保存，于2019年3月26日取盛开程度及花朵大小基本一致的鲜花样品各1朵(整花)用于香气成分检测。

1.2 设备与仪器岛津GC8040气相色谱/质谱联用仪，日本岛津公司；HH-4数显电热恒温水浴锅，常州市江南实验仪器厂。

1.3 SPME萃取条件参考Jirovetz等[17]利用固相微萃取方法开展柚花香气吸附实验。先将SPME萃取头于气相色谱仪进样口老化,老化温度为250 ℃,老化时间为120 min。然后取1朵(约2 g)柚花样品置于已在30 ℃水浴锅中预热10 min的25 mL专用样品萃取瓶中,用铝箔封口,塑料盖密封,将装有100 μm PDMS萃取头的手柄置于萃取瓶上方,萃取头插入萃取瓶后,推出萃取纤维至花朵上方0.5 cm处,30 ℃恒温条件下吸附时间30 min。

1.4 GC/MS条件气相-质谱仪分析参照李爱萍等[18]的研究进行。吸附完成后将固相微萃取头抽回，插入气相色谱-质谱联用仪，250 ℃解吸3 min，并进行数据采集。色谱条件：HP-5MS标准色谱柱；进样量1 μL，载气为纯氦气(99.99%)，流量3 mL·min-1，不分流；程序升温，进样口250 ℃，柱温起始温度50 ℃保持2 min，以5 ℃·min-1升温至120 ℃并保持15 min，再以5 ℃·min-1升温至180 ℃并保持2 min，最后以30 ℃·min-1升温至 280 ℃并保持2 min。质谱条件：GC-MS接口温度250 ℃；离子源温度230 ℃，电离方式EI，电子能量70 eV，发射电流200 μA；扫描质量范围25～550 amu。

根据已有标样(C9-C22正构烷烃)的色谱保留时间，计算各样品中每个成分的保留指数KI(Kovats Index)，对比岛津公司标准谱库中的KI值及质谱信息对每个成分进行定性分析。每个成分的物质含量以相对含量表示，去除色谱柱流失物。

1.5 数据处理与分析柚花香气成分经过气相色谱分离，质谱分析鉴定，再通过谱库检索和资料分析，结合文献进行人工谱图解析，确定香气的各个化学成分，运用峰面积归一化法，求得各成分的相对含量。

2 结果与讨论

2.1 柚花香气成分分析从4种蜜柚花中共检测出36种香气成分物质，包括10种萜烯类化合物、6种酯类化合物、7种烷烃类化合物、4种醇类化合物、2种杂环类化合物、1种醛类化合物、2种酮类化合物、其他类化合物4种。其中，含量最高的成分为芳樟醇，这使得柚花具有玫瑰木的木青香气息和铃兰、紫丁香的花香。从白肉蜜柚、红肉蜜柚、三红蜜柚和黄金蜜柚花中检测出香气成分物质分别为17、19、23和17种(见表1)。

4种蜜柚花香气成分均以醇类化合物为主，相对含量分别是68.94%、65.12%、64.50%和67.43%；萜烯类化合物、酯类化合物和烷烃类化合物也是柚花香气的主要成分，其相对含量白肉蜜柚分别为12.75%、8.07%和7.26%，红肉蜜柚分别为11.96%、13.63%和4.57%，三红蜜柚分别为29.94%、2.67%和1.97%，黄金蜜柚分别为10.41%、10.82%和10.75%。综合来看，三红蜜柚花的香气组成物质与其他3种蜜柚花区别较大，其萜烯类物质丰富，共检测出9种，相对含量为29.94%，而酯类和烷烃类物质则较少，仅为2.67%、1.97%(见表1)。

在4种蜜柚花香气成分中，芳樟醇均是最主要的成分，且相对含量(64.50%～68.65%)也相差不大(见表1)，与4种蜜柚花香气气味相近的现象一致。这与梅州蜜柚花(整花)香气成分中反式橙花叔醇相对含量占30.16%、金合欢醇占29.60%、芳樟醇占13.93%的情况不同[6]。

除芳樟醇外，吲哚美辛法尼酯、2-乙烯基-1,1-二甲基-3-亚甲基环己烷、萜烯类化合物也是供试蜜柚花香气的主要成分(见表1)。吲哚美辛法尼酯是由脂溶性法尼醇与吲哚美辛经酯化形成的一个前体药物，具有解热、镇痛、抗炎作用，在三红蜜柚花香气成分中相对含量仅为2.01%，而在白肉蜜柚、红肉蜜柚和黄金蜜柚花香气成分中相对含量较高，分别为8.07%、13.42%、10.50%，这3种蜜柚花具有开发抗炎产品的应用前景。2-乙烯基-1,1-二甲基-3-亚甲基环己烷，是常见的植物香气成分，在白肉蜜柚、红肉蜜柚和黄金蜜柚的花朵中均有检出，相对含量分别为7.08%、4.22%、10.50%，而在三红蜜柚花中未检测出来。罗勒烯，属于无环单萜类化合物，具有草香、花香并伴有橙花油气息，在4种蜜柚花香气中均存在，但是在三红蜜柚花香气中的相对含量(12.40%)明显高于其他3种柚蜜花(3.87%、4.60%、2.89%)。

表1 福建省平和县不同品种蜜柚花的香气成分

β-月桂烯，又称β-香叶烯，有清淡的香脂香气，具有明显的祛痰和一定的镇咳作用，是茶叶、柑桔精油中常见的一种香气物质，在4种蜜柚花香气中均存在，但是在三红蜜柚花香气中的相对含量(11.13%)明显高于其他3种蜜柚花(4.94%、4.40%、3.60%)(见表1)。

3 讨论与结论

本试验通过SPME-GC-MS技术对平和县蜜柚花进行测定分析得香气成分，与侯韬等[6]报道的梅州蜜柚花香气成分不尽相同。二者均是以醇类化合物为主，酯类、萜烯类化合物次之，二者均含有芳樟醇、β-蒎烯、柠檬烯、罗勒烯、α-法尼烯等常见花香的香气成分和柑桔类精油的组成成分。同时，二者也存在着较大的区别：梅州蜜柚花香气成分中检出了金合欢醇、反式-橙花叔醇、香叶酸甲酯等柑桔类精油常见的组成成分，且含量也较高，而在本试验平和县4种蜜柚花中均未检出；本试验的4种蜜柚花香气的主要成分吲哚美辛法尼酯、β-月桂烯、2-乙烯基-1,1-二甲基-3-亚甲基环己烷在梅州蜜柚花香气成分中未检测出。这说明梅州蜜柚花香气与本试验4种蜜柚花是有所不同的。

通过SPME-GC-MS技术，对白肉蜜柚、红肉蜜柚、三红蜜柚和黄金蜜柚等平和县4种蜜柚花的香气成分进行测定分析，共检测出36种香气物质，4个品种蜜柚花中检测出的挥发性成分分别有17、19、23、17种，香气成分均以醇类化合物为主，其中芳樟醇是最主要的成分，这使得柚花呈现浓郁的花香和木质香。吲哚美辛法尼酯是平和县蜜柚花香气中主要的酯类化合物，在白肉蜜柚、红肉蜜柚和黄金蜜柚花香气成分中含量较高，但在三红蜜柚花香气成分中含量却很少。三红蜜柚花的香气组成物质与其他3种蜜柚区别较大，表现为萜烯类物质丰富，其中罗勒烯和β-月桂烯的含量尤为丰富，而酯类和烷烃类物质则较少。由于平和县蜜柚花香气中富含芳樟醇，因此可作为香精香料、日化产品等行业的提取原料；白肉蜜柚、红肉蜜柚和黄金蜜柚3种柚花在食品天然抑菌剂、保鲜剂等行业有着巨大应用前景，而三红蜜柚柚花中萜烯类物质较为丰富，在保健品、医药方面有着不可估量的应用价值。