歐李香氣成分研究進展

李曉潁，曹翠玲，武軍凱，劉建珍，張立彬

(1河北科技師范學院園藝科技學院河北秦皇島066600；2秦皇島出入境檢驗檢疫局)

歐李香氣成分研究進展

李曉潁1，曹翠玲2，武軍凱1，劉建珍1，張立彬1

(1河北科技師范學院園藝科技學院河北秦皇島066600；2秦皇島出入境檢驗檢疫局)

綜述歐李香氣成分研究常見的前處理技術及其應用，總結歐李主要香氣成分組成，對不同方法所測得的香氣成分進行對比，并對今后高值歐李產品的發展趨勢提出展望。

歐李；香氣成分；前處理技術；研究進展

歐李果實中維生素、礦物質、蛋白質等營養成分豐富，其中含VC的量為590.1 mg/kg，遠遠高于蘋果、草莓、葡萄、柑橘、西紅柿等水果的VC含量；含Ca量在果肉中達428.1 mg/kg，是其它水果含Ca量的2～10倍，為各類水果中最高，因此被譽為“鈣果”[2,3]；果肉中含有的氨基酸種類齊全，總含量較高，必需氨基酸占總氨基酸含量的32.04%，顯著高于蘋果、葡萄、柑橘等水果中含量。鉀、磷、鐵、鋅、硒的含量均高于常見果樹品種；鮮果仁中蛋白質的質量分數高達26.7%，遠遠高于杏仁、扁桃仁、核桃中蛋白的含量，必需氨基酸總質量分數占總氨基酸質量分數的24.0%，高于杏仁中必需氨基酸的含量[4]。果仁可以入藥，其性味功能在《神農本草》和《本草綱目》中均有明確記載，具有清熱利水之功效，中藥上叫做“郁李仁”。與沙棘相比，歐李無刺、果大、有柄、高產，而且保鮮期長。果呈圓形，粒質量4～16 g，顏色多樣，口感獨特。歐李果實不僅可以鮮食，也是釀造果酒、果醋等深加工產品的適宜原料[5]。一般而言，人們將果實的揮發性物質看作芳香物質。就廣義而言，那些決定著果實口味的成分也屬于芳香物質，況且在許多情況下還有些物質也具有類似的化學成分和結構。它們的區別在于物理狀態不同。呈氣態者對人們的嗅覺發生作用，呈易溶態或結合態者則對味覺器官發生作用。

歐李具有濃郁的特殊香味，可以加工成香料，作為食品的高級添加劑。果仁和根皮作為傳統中藥，歐李果實香氣濃郁、愉悅，近來研究表明，植物的揮發油成分具有多種生物學作用[6,7]，可以消除人體疲勞、增強免疫力和促進身心健康，具有抗多種微生物的作用，是很好的抑菌、殺蟲、防腐植物材料，抗氧化、有效清除體內自由基，減輕自由基對生物機體的損傷，抑制多種突變，減輕細胞毒性；保護肝臟，預防糖尿病、降血脂等多種生物活性，被廣泛應用于醫學研究、食品工業和化工產業。歐李香氣成分的研究還剛剛起步，隨著歐李香氣成分研究的不斷深入，可為歐李這一特種果樹資源的綜合開發和利用提供重要的科學依據。

1 常見的歐李香氣提取方法

有關香氣提取的報道有水蒸氣蒸餾法、溶劑萃取法、索氏提取法、固相萃取法和頂空固相微萃取法，由于歐李果實香氣成分較為復雜，各種提取方法的原理不同，所得到的香味物質存在一定差異[8]。

1.1 水蒸氣蒸餾法水蒸氣蒸餾法（Steam Distillation）是指將含有揮發性成分的藥材與水共蒸餾，使揮發性成分隨水蒸氣一并餾出，經冷凝分取揮發性成分的浸提方法。該法適用于具有揮發性、能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞、在水中穩定且難溶或不溶于水的藥材成分的浸提。

1.1.1 基本原理水蒸氣蒸餾法的基本原理是根據道爾頓定律，相互不溶也不起化學作用的液體混合物的蒸汽總壓，等于該溫度下各組分飽和蒸氣壓（即分壓）之和。因此盡管各組分本身的沸點高于混合液的沸點，但當分壓總和等于大氣壓時，液體混合物即開始沸騰并被蒸餾出來。

1.1.2 常用水蒸氣蒸餾方法水中蒸餾，原料置于篩板或直接放入蒸餾鍋，鍋內加水浸過料層，鍋底加熱。

水上蒸餾（隔水蒸餾），原料置于篩板，鍋內加入水量要滿足蒸餾要求，但水面不得高于篩板，并能保證水沸騰至蒸發時不濺濕料層，一般采用回流水，保持鍋內水量恒定以滿足蒸氣操作所需的足夠飽和整齊，因此可在鍋底安裝窺鏡，觀察水面高度。

直接蒸氣蒸餾，在篩板下安裝一條帶孔環行管，由外來蒸氣通過小孔直接噴出，進入篩孔對原料進行加熱，但水散作用不充分，應預先在鍋外進行水散，鍋內蒸餾快且易于改為加壓蒸餾。

水擴散蒸氣蒸餾，這是近年國外應用的一種新穎的蒸餾技術。水蒸氣由鍋頂進入，蒸氣至上而下逐漸向料層滲透，同時將料層內的空氣推出，其水散和傳質出的精油無須全部氣化即可進入鍋底冷凝器。蒸氣為滲濾型，蒸餾均勻、一致、完全，而且水油冷凝液較快進入冷凝器，因此所得精油質量較好、得率較高、能耗較低、蒸餾時間短、設備簡單。

1.1.3 適用范圍水蒸氣蒸餾法只適用于具有揮發性，能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞，與水不發生反應，且難溶或不溶于水的成分的提取。此類成分的沸點多在100℃以上，與水不相混溶或僅微溶，并在100℃左右有一定的蒸氣壓。當與水在一起加熱時，其蒸氣壓和水的蒸氣壓總和為一個大氣壓時，液體就開始沸騰，水蒸氣將揮發性物質一并帶出。例如中草藥中的揮發油，某些小分子生物堿麻黃堿、蕭堿、檳榔堿，以及某些小分子的酚性物質。牡丹酚（paeonol）等，都可應用本法提取。有些揮發性成分在水中的溶解度稍大些，常將蒸餾液重新蒸餾，在最先蒸餾出的部分，分出揮發油層，或在蒸餾液水層經鹽析法并用低沸點溶劑將成分提取出來。例如玫瑰油、原白頭翁素（protoanemonin）等的制備多采用此法。

1.1.4 水蒸氣蒸餾法用于歐李香氣檢測2006年，程霜等[9]應用水蒸氣蒸餾方法提取歐李揮發性油脂并利用氣相色譜及色譜-質譜聯用（GC-MS）技術進行了定性和定量分析，該方法以乙醚為提取溶劑，濃縮后加入蒸餾水進行水蒸氣蒸餾，收集蒸餾液干燥后得歐李揮發油成分。實驗確認了97種歐李果揮發油的種成分，占芳香油總量的97.76%，其中香氣成分主要由2,2′-丙基聯二[2-甲基-5-甲氧基-4-氫-4-吡喃酮]、環丁基二羧酸二乙酯、2,2-二甲基-丙酸-庚酯、己烯二酸二乙酯、2[硝基-2[四氫吡喃基-2-氧]-環己醇、3,7,7-三甲基-1,3,5-環庚三烯、2,4-二甲氧基-苯酚組成，另外其它重要成分有鄰甲基-苯乙酮，環丁基二羧酸二乙酯等。其中，酮類占總量的53.89%，酯類占總量的15.49%，醇類占總量的7.21%，烯烴類占總量的4.53%，酚類占總量的2.05%。2011年，關蕊等[8]研究了不同提取方法提取歐李香氣成分的差別，其中采用水蒸氣蒸餾法共提取鑒定出18種香氣成分，其中主要成分為酯類、醇類、醛酮類、烯烴類、酸類和酚類物質。

水蒸氣蒸餾是一種經典提取技術，其特點是設備簡單容易操作、成本低、產量大。但是該方法需長時間加熱，其中一些熱敏物質易發生氧化、聚合等反應導致變性，得到的香氣成分種類會受到影響，且得到的是含有大量水分的香氣溶液，提取的香氣濃度較低。1.2溶劑萃取法溶劑萃取法（SolventExtraction）是利用化合物在兩種互不相溶（或微溶）的溶劑中溶解度或分配系數的不同，使化合物從一種溶劑內轉移到另外一種溶劑中。經過反復多次萃取，可將絕大部分的化合物提取出來。

常用的提取溶劑有乙醚、正戊烷、二氯甲烷等。但是，根據蒙特利爾公約，在分析化學實驗中要逐步取消含氯溶劑的使用，如二氯甲烷等用其它溶劑替代。

2013年，陳臣等[10]對比研究了利用溶劑液液萃取和頂空固相微萃取，結合GC-FID法檢測歐李果酒中的香氣成分。其中液液萃取過程以二氯甲烷為萃取溶劑，經反復萃取、濃縮后測定。實驗表明，溶劑萃取到歐李果酒中較大比例的醇類物質，特別是酒中重要的香氣成分異戊醇和苯乙醇，但對揮發性較強的成分萃取效果較差，可以作為研究歐李酒高級醇的主要處理方法。

1.3 索氏提取法索氏提取法（Soxhlet extractor method），又名連續提取法、索氏抽提法，是從固體物質中萃取化合物的一種方法。可用于天然產物等干性材料中揮發性或半揮發性化合物的提取。常用于粗脂肪含量的測定。常見溶劑有乙醚、石油醚等。

2013年，李秀珍等[11]探討了采用微波輔助索氏提取法提取歐李仁油的最佳工藝參數，該實驗以歐李種仁為材料，粗脂肪提取率為評價指標，采用隨機試驗設計和L9（34）正交試驗設計，測定了不同提取劑、浸提時間、浸提溫度、料液比、輻射功率、輻射時間對歐李仁油提取率的影響。結果表明：以三氯甲烷為提取劑，微波輔助索氏提取法提取歐李仁油最佳工藝參數為：輻射功率462 W，輻射時間3 min，提取時間7 h，提取溫度80℃，料液比1∶35，歐李仁油提取率為47.37%，比常規索氏提取法提高了18.63%。

1.4 固相萃取法固相萃取（Solid-Phase Extraction，簡稱SPE）是近年發展起來一種樣品預處理技術，由液固萃取和柱液相色譜技術相結合發展而來，主要用于樣品的分離、純化和濃縮，與傳統的液液萃取法相比較可以提高分析物的回收率，更有效地將分析物與干擾組分分離，減少樣品預處理過程，操作簡單、省時、省力。廣泛的應用在醫藥、食品、環境、商檢、化工等領域。

采用固相萃取時，目標物的最佳保留（即最佳吸附）取決于目標物極性與吸附劑極性的相似程度，兩者極性越相似，則保留越好（即吸附越好）[12]。因此，選擇固相萃取中要考慮目標物的特點以及提取溶劑的性質選擇合適的吸附劑，常見的吸附劑有C18、C8、NH2、石墨化碳、佛羅蘭硅土等。

關蕊等[8]在比較不同方法提取歐李香氣成分差別的實驗中，同樣對固相萃取法提取歐李香氣進行了實驗，該方法以C18柱為固相萃取柱，經C18柱處理后的歐李汁提取到的成分種類和含量都明顯高于其它方法，得到的香氣成分主要為酸類30.73%、酯類16.50%、醇類14.20%、醛類13.01%、烷烴類8.16%、烯烴類1.48%、酮類0.44%、酚類0.41%、醚類0.13%，共占總量的85.06%。

1.5 固相微萃取法固相微萃取法（Solid Phase Microextraction，簡稱SPME），是上世紀90年代新發展起來的簡單、無溶劑的固相微萃取（SPME）技術，主要用于分析檢測食品風味物質，正越來越受到食品研究工作者及其它分析從業人員的普遍關注并正在推廣應用[13]。

1.5.1 SPME裝置及萃取方法該裝置使用一根細的熔融石英纖維絲或在細的熔融石英纖維絲上涂上一層具有選擇性的聚合物薄膜（可以是固相或液相）來從分析基質中萃取待測物，然后將固相微萃取針管插入氣相色譜的進樣器內經熱解吸或將取樣后的固相微萃取裝置與氣質聯用儀連接后使用。固相微萃取法有手動和自動進樣兩種操作方式，SPME由手柄（Holder）和萃取頭（Fiber）兩部分構成，狀似一支色譜注射器，萃取頭是一根涂不同色譜固定相或吸附劑的熔融石英纖維，接不銹鋼絲，外套細的不銹鋼針管（保護石英纖維不被折斷及進樣），纖維頭可在針管內伸縮，手柄用于安裝萃取頭，可永久使用。在樣品萃取過程中首先將SPME針管穿透樣品瓶隔墊，插入瓶中，推手柄桿使纖維頭伸出針管，纖維頭可以浸入水溶液中（浸入方式）或置于樣品上部空間（頂空方式），萃取一定時間后縮回纖維頭，再將針管退出樣品瓶，迅速將SPME針管插入GC儀進樣口。推手柄桿，伸出纖維頭，熱脫附樣品進色譜柱或用溶液洗脫目標分析物，縮回纖維頭再移去針管[14]。

SPME吸附涂層主要分為均相的聚合物涂層和多孔顆粒聚合物涂層。均相的聚合物涂層如聚二甲基硅氧烷和聚丙烯酸醋。多孔顆粒聚合物涂層如聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯（PDMS/DVB）、聚乙二醇/模板樹脂（CW/TPR）、CW/DVB和碳分子篩/二乙烯基苯（CAR/DVB）。不同涂層極性不同，應該根據目標物特點選擇合適吸附涂層，但是目前石英纖維表面固定相的涂層種類有限、涂漬工藝復雜、推薦使用溫度低（20～250℃）、使用壽命短（一般40～10次）、價格昂貴（國內市場約1 000元/支）等原因，使其應用受到限制。

1.5.2 SPME在歐李香氣分析中應用2006年，薛潔等[15]利用固相微萃取和氣質聯用技術分析歐李汁和歐李酒中的揮發性香氣成分，實驗發現歐李汁中含有77種風味物質，占色譜流出總量的96.18%；而歐李酒中的風味物質主要有57種，占色譜流出總量的97.47%。歐李汁中主要香氣物質有2-己烯醇、2-己烯醛、苯甲醛、3-己烯醇、乙酸乙酯、己醛、沉香醇等，而歐李酒中主要包括苯乙醇、異丁醇、己酸乙酯、己醇、乙酸乙酯、苯甲酸乙酯等物質。

2008年，薛潔等[16]采用頂空-固相微萃取和氣-質聯用技術，使用PDMS固相微萃取纖維頭對其進行分離、測定野生歐李鮮果香氣的化學成分，共鑒定出77個香氣化學成分，占色譜流出組分總量的99.76%。

2013年，陳臣等[10]對比研究了利用溶劑液液萃取和頂空固相微萃取，結合GC-FID法檢測歐李果酒中的香氣成分。結果表明，兩種萃取方式對香氣物質的分離效果存在較大差異，液液萃取可以萃取歐李果酒中較大比例的醇類物質，特別是酒中重要的香氣成分異戊醇和苯乙醇，但對揮發性較強的物質萃取效果較差；頂空固相微萃取可檢測歐李酒中揮發性較強且含量較低的香氣成分，如丁二酸二乙酯等；兩種方法對歐李酒中香氣物質分析有一定的互補性。該小組提出如何根據檢測目的選擇合理的樣品萃取方法，為客觀合理的測定歐李果酒中痕量的香氣成分提供參考。

2014年，陳臣等[18]優化了采用頂空固相微萃取（HS-SPME）測定歐李果酒中香氣物質的最佳萃取條件，結果表明，當HS-SPME萃取歐李發酵酒中香氣成分的適宜條件：加鹽量0.226 g/mL、萃取溫度29℃、萃取時間36 min，結合GC-FID，測得歐李發酵酒中32種香氣成分，其中含量較高的有異戊醇110.734 mg/L、己酸乙酯11.568 mg/L、異丁醇8.772 5 mg/L、苯乙醇含量為47.178 mg/L、乙酸異戊酯為15.655 mg/L、丙醇為1.703 2 mg/L。

2 歐李的主要香氣成分

植物揮發油是一類有多種成分組成的純天然芳香產物，香氣柔和，可以消除人體疲勞，增強免疫力，促進身心健康[6]。歐李香氣濃郁，具有使人愉悅的特點，香氣成分直接影響果實的口感，是評價果實品質的重要指標。表1是對相關文獻報道的歐李香氣成分的簡要總結。

從已發表文獻看，歐李香氣成分主要為醇、酸、酯、醛、酮等成分，以及少量的烯烴和部分雜環化合物，前幾類物質也是食品中香氣成分的主要物質。目前固相微萃取技術是主要的香氣提取方法，該方法可以最大程度屏蔽其它難揮發性有機共提物對實驗結果的影響。不同提取方法獲得的香氣物質差別較大。因此選擇更加合適的樣品前處理方法與可靠的數據分析仍舊是香氣成分分析的工作重點。

歐李風味獨特，是集營養與保健一身的多功能食品，其香味物質正在受到人們所關注。開展香氣成分研究，可指導歐李品種的培育，產品加工與品質控制，在歐李果及其新產品研究領域具有重要意義。

表1 文獻中提到的主要歐李香氣成分

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[17]陳臣，李艷，牟德華．優化GC檢測歐李酒香氣成分的萃取條件[J]．食品工業科技，2014，35(6):81～86．

[18]Cooke B，Ernst E．Aromatherapy：a systematic review[J]．Br J Gen Pract，2000，50(455)：493～496．

S662.5

A

10.19440/j.cnki.1006-9402.2017.02.002

2016-12-20

博士研究啟動基金項目（0999-1304-2578）

李曉潁，男，助理實驗師，理學碩士，分析化學專業。E-mail：xiaoyingli_run@163.com