固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法分析3種柚子皮的香氣成分

呂倩楠，王俊斌，席建花，王海鳳，劉龍飛，叢方地

（1.天津農(nóng)學(xué)院基礎(chǔ)科學(xué)學(xué)院，天津300384；2.天津農(nóng)學(xué)院農(nóng)業(yè)分析測試中心，天津300384）

固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法分析3種柚子皮的香氣成分

呂倩楠1，王俊斌1，席建花1，王海鳳2，*，劉龍飛1，叢方地1

（1.天津農(nóng)學(xué)院基礎(chǔ)科學(xué)學(xué)院，天津300384；2.天津農(nóng)學(xué)院農(nóng)業(yè)分析測試中心，天津300384）

采用固相微萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法對琯溪蜜柚、繽紛田園蜜柚和繽紛田園紅心蜜柚的果皮香氣成分進(jìn)行分析。結(jié)果表明：吸附溫度65℃，吸附時間45 min，樣品量1.000 g，解吸時間2 min為最佳條件。選用此條件對3種柚子皮所提取的揮發(fā)性成分進(jìn)行定性分析，并以面積歸一化法定量計算各組分的相對含量?，g溪蜜柚皮共鑒定出43種化合物，其中含3-蒈烯17.361%，含α-蒎烯41.222%；繽紛田園蜜柚皮共鑒定出42種化合物，其中含3-蒈烯為16.533%，含羅勒烯為41.238%；繽紛田園紅心蜜柚皮共鑒定出36種化合物，其中含檸檬烯45.857%，含β-月桂烯為20.065%。

固相微萃取；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用；柚子皮；香氣成分

固相微萃?。╯olid phase microextraction，SPME）技術(shù)是隨著現(xiàn)代儀器發(fā)展而產(chǎn)生的樣品前處理新技術(shù)，利用熔硅纖維絲（涂有多聚吸附劑）吸附和解析被分析物質(zhì)，真正實現(xiàn)了快速簡單、低消費、自動化和節(jié)約溶劑［1-2］，因而廣泛被應(yīng)用于香料、茶葉、食品、藥用等物質(zhì)成分以及農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留量分析檢測的樣品前處理［3-5］，特別是用于來自復(fù)雜樣品基質(zhì)如環(huán)境和生物樣品的揮發(fā)性和半揮發(fā)性物質(zhì)分析檢測的樣品前處理［6-7］。固相微萃取/氣相色譜-質(zhì)譜（SPME/GC-MS）聯(lián)用技術(shù)是研究和分析化學(xué)的好幫手，已被應(yīng)用于生物樣品的定量分析［8］及植物揮發(fā)性物質(zhì)的鑒定和定量分析［9-11］。

本試驗以柚子皮為試驗材料，摸索SPME/GC-MS聯(lián)用技術(shù)測定柚子皮香氣成分的最優(yōu)條件，然后選用最優(yōu)條件對琯溪蜜柚、繽紛田園蜜柚、繽紛田園紅心蜜柚3種柚子皮香氣進(jìn)行定量分析。對柚子品種之間香氣物質(zhì)的組成進(jìn)行研究和比較，為柚子皮的食用性和藥用性提供一定參考。

1　材料與方法

1.1材料

1.1.1儀器

固相微萃取裝置：SPME手動進(jìn)樣手柄，50/ 30μmDVB/CAR/PDMS萃取頭，美國Supelco公司。

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：安捷倫7890A/5975C，HP-5MS彈性石英毛細(xì)管柱（30 m×250 μm×0.250 μm），美國Agilent公司。

電子天平：AL204，檢定分度值為0.001 g，梅特勒公司。

1.1.2樣品

挑選個體均勻、無腐爛、柚皮有光澤的當(dāng)季新鮮琯溪蜜柚，繽紛田園蜜柚，繽紛田園紅心蜜柚（超市購買）。

1.2條件

1.2.1SPME分析條件

調(diào)節(jié)溫度旋鈕至指定溫度（35、45、55、65、75℃），平衡預(yù)熱，達(dá)到穩(wěn)定溫度。將SPME萃取針頭快速垂直插入樣品瓶的上部頂空中，推出纖維萃取頭，保持恒溫，吸附30 min（45、60 min），萃取結(jié)束后，迅速將萃取針插入進(jìn)樣口，啟動氣相色譜-質(zhì)譜儀，進(jìn)行熱解吸1 min（2、4、6 min）。

色譜條件：HP-5MS彈性石英毛細(xì)管柱，規(guī)格30m× 250 μm×0.250 μm；進(jìn)樣口溫度250℃，起始溫度40℃，保持2 min，以5℃/min升至250℃，最后保持6 min，后運行260℃，3 min；流速1 mL/min；載氣為高純He；分流進(jìn)樣，分流比10∶1。

質(zhì)譜條件：電離方式為電子轟擊離子源（EI），電離電壓70 eV，EM電壓1 447 V，離子源溫度為230℃，四級桿溫度150℃，采用全掃描方式（SCAN），掃描范圍29 amu～400 amu，NIST08標(biāo)準(zhǔn)譜庫。

1.3方法

1.3.1老化萃取頭

將萃取針插入氣相色譜的后進(jìn)樣口，垂直推出纖維萃取頭，在250℃下老化萃取頭30 min，去除萃取頭上吸附的雜物。

1.3.2操作步驟

將柚子清洗、晾干，分別剝?nèi)∑湔麄€果皮的中間部分，切成小碎塊，現(xiàn)用現(xiàn)剝現(xiàn)切。用電子天平稱取1.000 g果皮碎塊，放進(jìn)15 mL樣品瓶中。將樣品瓶放在已調(diào)好溫度的固相微萃取儀上，此時溫度為45℃，平衡預(yù)熱13 min，將SPME的萃取頭垂直快速插入樣品瓶的上部頂空中，保持45℃恒溫，吸附45 min。萃取結(jié)束后，迅速將萃取針插入進(jìn)樣口，垂直推出纖維萃取頭，快速啟動氣質(zhì)聯(lián)用儀，熱解析2 min，快速拔出，同時采集數(shù)據(jù)。

1.3.3影響柚子皮香氣揮發(fā)的試驗設(shè)計

采用單因素對比試驗法分別對以下5個影響因素做各自平行試驗，獲取最優(yōu)條件，然后選最優(yōu)條件分析3種柚皮香氣成分，不同品種間各測兩次，取平均值，操作如1.3.2。

1）柚子皮內(nèi)外層：柚子皮內(nèi)層白絨、柚子皮外層硬皮、柚子皮整體。

2）吸附溫度：35、45、55、65、75℃。

3）萃取時間：30、45、60 min。

4）樣品量：0.5、1.0、2.0 g。

5）解吸時間：1、2、4、6 min。

2　結(jié)果與分析

2.1條件優(yōu)化

2.1.1柚子皮內(nèi)外層的選擇

通過分別對3種柚皮的內(nèi)層白絨、柚子皮外層硬皮、柚子皮整體進(jìn)行比較，如表1所示。

表1　3種柚子皮的不同部位所含香氣成分?jǐn)?shù)量Table 1Amounts of aromatic components in different parts of three pomelo peels

由表1可知，3種情況下?lián)]發(fā)出來的香氣成分差異小。

考慮到試驗操作過程的簡易程度，以及因處理柚子皮的時間太長導(dǎo)致部分香氣散失在空氣中，所以決定后續(xù)試驗都選用柚子皮整體做試驗樣品。

2.1.2吸附時間的選擇

試驗所需吸附時間的長短，主要取決于樣品瓶頂空中被分析物質(zhì)在固-液-氣三相之間達(dá)到平衡的速度。一般而言，時間越長吸附的物質(zhì)量越大，本試驗選用了3個時間梯度30、45、60 min。如圖1所示。

圖1　不同吸附時間的香氣總離子流圖Fig.1Total ionic chromatogram of aromatic components under different adsorption time

通過不同吸附時間香氣成分的總離子流圖比較，在其他試驗條件恒定時，香氣成分在45 min時豐度較30 min時明顯大，與吸附60 min的豐度無太大區(qū)別，考慮到試驗時間最終選定吸附時間為45 min。

2.1.3樣品量的選擇

樣品量的多少會直接決定香氣的含量，分別取0.500、1.000、2.000 g柚子皮進(jìn)行試驗，如圖2。

根據(jù)常識我們知道樣品量越多，揮發(fā)出來的香氣越濃烈，但就試驗結(jié)果分析，2.000 g柚子皮揮發(fā)出來的香氣豐度并沒有1.000 g揮發(fā)出來的香氣豐度高?？赡苡捎?5 mL樣品瓶容量有限，且柚子皮的白絨蓬松、濕度大，揮發(fā)出來的香氣減少，且占據(jù)的空間較大，如果裝2.000 g柚子皮，萃取纖維頭很容易接觸到柚子皮而被污染、損壞。出于對儀器的安全性考慮，試驗均選用樣品量為1.000 g做試驗樣品。

圖2　不同樣品量的香氣總離子流圖Fig.2Total ionic chromatogram of aromatic components in different sample amounts

2.1.4吸附溫度的選擇

萃取溫度對SPME法的影響具有雙重效應(yīng)：一般情況下，升高溫度時，有利于縮短平衡時間、加快分析速度，但升高溫度會使揮發(fā)性物質(zhì)在涂層與基質(zhì)中的分配系數(shù)降低，涂層對分析物的吸附量減小，從而影響SPME法的靈敏度。正是基于此，本試驗選用5個溫度梯度35、45、55、65、75℃進(jìn)行試驗，通過NIST08標(biāo)準(zhǔn)譜庫進(jìn)行匹配，選擇匹配度大于90%的檢索結(jié)果，采用面積歸一化法對色譜峰進(jìn)行相對定量，得到各組分的相對含量，如圖3所示。

由圖3可知，吸附溫度從35℃到65℃，香氣物質(zhì)的相對含量逐漸增加，香氣成分也在增加，65℃時達(dá)到最大，75℃時明顯減少，可能是因為溫度太高影響涂層對香氣的吸附，所以選65℃為最佳吸附溫度。

圖3　吸附溫度對香氣的影響Fig.3Effect of adsorption temperature on aromatic components

2.1.5解吸時間的選擇

在GC-MC進(jìn)樣口分別解吸1、2、4、6 min，分析這4個不同解吸時間下的香氣物質(zhì)的相對含量如圖4所示。

圖4　解吸時間對香氣的影響Fig.4Effect of desorption time on aromatic components

由圖4可知，柚子皮揮發(fā)出的香氣物質(zhì)不會因解析時間的不同而引起較大的差異，選解吸時間選定為2 min。

2.2最優(yōu)試驗條件分析3種柚子皮香氣

采用優(yōu)化的固相微萃取條件并結(jié)合GC-MS對3種柚子皮進(jìn)行定性分析，并以面積歸一化法定量計算得到所提取的香氣成分中各組分的相對含量，得出：不同品種香氣成分不同，如表2。

表2　3種柚子皮的香氣成分Table 2Aromatic components of three pomelo peels

經(jīng)試驗分析可知，繽紛田園紅心蜜柚皮共鑒定出36種化合物，其中含檸檬烯45.857%，含β-半月桂烯為20.065%；繽紛田園蜜柚共鑒定出42種化合物，其中含3-蒈烯為16.533%，含羅勒烯為41.238%；琯溪蜜柚共鑒定出43種化合物，其中含3-蒈烯17.361%，含α-蒎烯41.222%。

3　結(jié)論

本試驗采用固相微萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法對3種柚皮香氣成分進(jìn)行分析，前處理方法簡單，省去用大量的溶劑提取過程，危害性小，檢測速度快。通過試驗得出以下結(jié)論：

3.1SPME的最優(yōu)條件

吸附溫度為65℃，吸附時間為45 min，樣品量為1.000 g，解吸時間為2 min。

3.23種柚子皮的主要香氣成分

1）繽紛田園紅心蜜柚皮：鑒定出36種化合物，檸檬烯45.857%，β-半月桂烯為20.065%。

2）繽紛田園蜜柚皮：鑒定出42種化合物，含3-蒈烯為16.533%，羅勒烯為41.238%。

3）琯溪蜜柚皮：鑒定出43種化合物，含3-蒈烯17.361%，含α-蒎烯41.222%。

［1］楊大進(jìn)，方從容，王竹天.固相微萃取技術(shù)及其在分析中的應(yīng)用［J］.中國食品衛(wèi)生雜志，1999，11（3）：35-39

［2］陳猛，袁東星.固相微萃取研究進(jìn)展［J］.分析科學(xué)學(xué)報，1998（5）：29-31

［3］陸寧，宛曉春.固相微萃取-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析茉莉精油化學(xué)成分［J］.中國食品添加劑，2004（1）：111-114

［4］代毅，須海榮.采用SPME-GC/MS聯(lián)用技術(shù)對龍井茶香氣成分的測定分析［J］.茶葉，2008，34（2）：85-88

［5］黃瓊輝.國內(nèi)外農(nóng)藥殘留檢測技術(shù)研究進(jìn)展和發(fā)展方向［J］.福建農(nóng)業(yè)學(xué)報，2008，23（2）：218-221

［6］Bicchi C，Drigo S，Rubiolo P.Influence of fibre coating in headspace solid-phase micro-extraction gas chromatographic analysis of aromatic and medical plants［J］.Journal of Chromatography A，2000，892（1/2）：469-485

［7］Kataoka H，Lord H L，Pawliszyn J.Applications of solid-phase micro-extraction in food analysis［J］.Journal of Chromatography A，2000，880（1/2）：35-62

［8］雷曉玲，王俊德.固相微萃取在藥品和生物樣品分析中的應(yīng)用［J］.色譜，2002，20（3）：210-215

［9］Meyer R，Rautenbach G F，Dubery I A.Identification and quantification of methyl jasmonate in leaf volatiles of Arabidopsis thaliana using solid-phase micro-extraction in combination with gas chromatography and mass spectrometry［J］.Phytochemical Analysis，2003，14（3）：55-159

［10］高京草，周存田，程智慧，等.大蒜揮發(fā)性成分頂空取樣與固相微萃取GC-MS分析［J］.食品研究與開發(fā)，2014，35（19）：89-92

［11］陸占國，董艷，封丹.頂空-固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜分析馬鈴薯莖葉中揮發(fā)性成分［J］.食品研究與開發(fā)，2007，28（6）：113-115

Analysis of Aromatic Components from Pomelo Peels by Solid Phase Microextraction Combined with Gas Chromatography Mass Spectrometry

Lü Qian-nan1，WANG Jun-bin1，XI Jian-hua1，WANG Hai-feng2，*，LIU Long-fei1，CONG Fang-di1
（1.College of Basic Sciences，Tianjin Agricultural University，Tianjin 300384，China；2.Center for Agricultural Analysis and Measurement，Tianjin Agricultural University，Tianjin 300384，China）

The aromatic components in peels of"Guanximiyou（Gx）"，"Binfentianyuanmiyou（Bfty）"and" Binfentianyuanhongxinmiyou（Bftyhx）"were analyzed by solid phase microextraction combined with gas chro matography mass spectrometry.The results showed that the optimal conditions were adsorption temperature at 65℃，adsorption time for 45 min，sample amount 1.000 g and desorption time for 2 min.Based on the optimal conditons，qualitative and quantitative analysis by area normalization method were performed to analyze the volatile components in three pomelo peels.There were 43 kinds of components in GX peel.3-carene and α-Pinene accounted for 17.361%and 41.222%，respectively.A total of 42 kinds of components were identified in Bfty peel and included 16.533%3-carene and 41.238%ocimene.The major volatile components were limonene accounting for 45.857%and β-myrcene accounting for 20.065%in 36 kinds of components of Bftyhx peel.

solid phase microextraction；gas chromatography mass spectrometry；pomelo peel；aromatic components

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.20.032

天津市大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（201510061063）；大儀開放基金項目（2015040）；天津農(nóng)學(xué)院實驗教學(xué)示范中心教學(xué)改革項目（2015SY058）

呂倩楠（1993—），女（漢），本科，專業(yè)：應(yīng)用化學(xué)。

王海鳳（1978—），女，實驗師，碩士，主要從事農(nóng)業(yè)分析測試工作。

2016-07-16