利用固相微萃取—氣質聯用技術分析中國主栽品種椰子水的揮發性成分

鄧福明　陳衛軍　王揮　唐敏敏　易命

摘 要 采用頂空-固相微萃取氣質聯用（HS-SPME-GC/MS）方法分析5種中國椰子品種‘本地高種、‘文椰2號、‘文椰3號、‘文椰4號、‘小黃椰的椰子水揮發性成分。在5種椰子水中共鑒定出24種揮發性成分，其中‘本地高種和‘文椰4號鑒定出15種、‘文椰2號和‘文椰3號 鑒定出14種、‘小黃椰鑒定出13種，主要為醇類、醛類、酸類、酮類、酯類和酚類，其相對含量分別是16.71%～40.64%、1.82%～19.29%、14.14%～56.30%、2.49%～3.46%、2.24%～9.11%和10.76%～20.28%。醇類和酸類分別在‘文椰4號和‘小黃椰中相對含量最高，醛類在‘本地高種中相對含量最高，酯類和酚類在‘文椰2號相對含量最高。5種椰子水不僅在香氣物質構成上差異顯著，相同揮發性成分在不同品種中相對含量差異也顯著，這些差異的呈現可為今后矮種椰子的育種提供新的方法和手段。

關鍵詞 固相微萃取；氣質聯用；椰子水；揮發性成分

中圖分類號 TS201.2 文獻標識碼 A

Abstract This study was conducted to characterize the volatile profile of immature coconut water from five Chinese coconut varieties Hainan Local Tall， Wenye No.2（Yellow Dwarf）， Wenye No.3（Red Dwarf）， Wenye No.4 （Aromatic Green Dwarf）and Xiaohuang Dwarf（Hybrid）. The aroma compounds were characterized by Headspace Solid Phase Microextraction Gas Chromatography-mass Spectrometry（HS-SPME-GC/MS）analysis. Twenty four kinds of aromatic components were identified in the coconut water， including fifteen kinds in Hainan Local Tall and Wenye No.4， fourteen kinds in Wenye No.2 and Wenye No.3， thirteen kinds in Xiaohuang Dwarf. The aromatic components mainly including alcohols， aldehydes， acids， ketones， lactone， phenols， of which relative contents was 16.71%-40.64%， 1.82%-19.29%， 14.14%-56.30%， 2.49%-3.46%， 2.24%-9.11% and 10.76%-20.28%， respectively. Alcohols and acids were mainly present in the Wenye No.4 and Xiaohuang Dwarf varieties， whereas aldehydes were most abundant in the Hainan Local Tall. Wenye No.2 was characterized by a high esters and phenols. Not only were the aroma compositions from five kinds of coconut water significantly different， but also the relative content of the same ingredients in different varieties were different. Volatile profile analysis could be a useful tool for the selection of Dwarf coconut varieties.

Key words SPME； GC/MS； coconut water； volatile profile

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.07.027

椰子是熱帶地區普遍種植的棕櫚科植物，其樹本身和果實可制作出上百種產品，被譽為熱帶地區的“生命之樹”[1-2]。椰子水是存在于椰子果實腔內的一種天然果汁，是椰子果在發育成熟過程中形成果肉的物質基礎，富含多種營養素[2]。椰子水含有人體所需的17種氨基酸，必需氨基酸種類齊全，營養豐富，其中精氨酸、丙氨酸、胱氨酸和絲氨酸的含量比牛奶還高。椰子水還具有醫藥價值，可以治療胃功能紊亂、痢疾和兒童營養不良，具有解毒、抗菌消炎、駐顏美容、促消化和利尿等功能，對腎結石和尿道結石有一定療效，有明目健胃醒酒和降壓止血的功效[3]，是一種營養和保健價值很高的天然飲料。近年來，由于椰子水的獨特風味和特征，由椰子水制成的椰子水飲料在巴西和歐美市場上十分流行。但是，對于影響椰子水風味的香氣物質構成研究甚少。

固相微萃取技術是一種集采樣，萃取，濃縮和進樣于一體的無溶劑樣品微萃取新技術[4]，在各種水果揮發性成分測定方面應用相當成功[5]，而在椰子水揮發性成分測定方面的研究較少。Jirovetz等[6]2003年報道了頂空固相微萃取結合氣質聯用技術測定成熟的喀麥隆椰子水和椰子肉的揮發性成分。Da Fonseca等[7]2009年應用水蒸氣蒸餾法和溶劑萃取法結合氣質聯用技術測定了巴西未成熟椰子水的揮發性成分。Prades等[8]2012年利用頂空固相微萃取-氣質聯用技術測定了來自非洲、馬拉西亞和泰國等5個未成熟椰子水的揮發性成分。然而，至今未見有關測定中國主栽椰子品種椰子水揮發性成分的研究報道。

本文擬采用固相微萃取技術結合氣質聯用技術對生長于我國海南同一種質資源圃中5個椰子品種中的椰子水香氣物質構成進行測定，分析不同椰子品種間椰子水揮發性成分的構成和差異，為我國椰子資源在育種、加工和品種鑒別方面提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗材料 椰子水，采至中國熱帶農業科學院椰子研究所試驗基地椰子果（6～8月齡）。椰子品種分別是：‘本地高種、‘文椰2號、‘文椰3號、‘文椰4號、‘小黃椰等5個品種，摘取后無菌條件下取水測定。

1.1.2 試驗儀器 島津（Shimadzu）QP2010Plus型氣相色譜質譜聯用儀（島津GC-MS QP2010 plus）；自動SPME進樣器5 μm PDMS-DVB萃取纖維頭。

1.2 方法

1.2.1 頂空固相微萃取 將1 g樣品置于20 mL頂空瓶內，采用固相微萃取方法提取揮發性化合物，再通過氣相色譜-質譜聯用儀對這些化合物進行分離并分析。

1.2.2 固相微萃取條件 采用65 μm PDMS/DVB萃取頭，將樣品置于50 ℃條件下平衡40 min后，將萃取頭插入頂空瓶中萃取30 min，最后將萃取頭拔出并置于250 ℃的進樣口中解吸2 min。

1.2.3 氣相色譜條件 色譜柱型號DB-WAX（30 m × 0.25 mm × 0.25 μm），柱溫箱初始溫度40 ℃，進樣口溫度250 ℃，不分流進樣，載氣為氦氣（純度≥99.999%），載氣流速1 mL/min，柱溫箱升溫程序為40 ℃保持3 min，5 ℃/min升至120 ℃，10 ℃/min升至200 ℃，保持5 min。

1.2.4 質譜條件 離子源溫度200 ℃，傳輸線溫度250 ℃，四極桿溫度150 ℃， 離子化方式：EI， 電子能量70 eV， 質量范圍35～350 AMU/s。采用全掃描（Scan）模式采集信號，掃描范圍35～500 m/z。

結果處理：使用NIST11數據庫對未知揮發性化合物譜圖進行比對，并采用面積歸一化法進行定量。

1.3 數據處理

所有試驗重復3次，圖表中所有數據采用均值±SD值表示，數據涉及的統計分析采用SPASS17.0配對t檢驗（p≤0.05）和最小顯著性差異（LSD）。

2 結果與分析

2.1 5種椰子水中香氣物質組成

圖1～5分別為‘本地高種、‘文椰2號、‘文椰3號、‘文椰4號、‘小黃椰等5個品種椰子水揮發性成分分析所得的HS-SPME-GC-MS總離子流圖，結合標準圖譜庫進行分析，用峰面積歸一化法計算出各成分的相對含量，具體試驗結果見表1。從表1可知，在5種椰子水中共鑒定出24種揮發性成分，其中‘本地高種和‘文椰4號鑒定出15種、‘文椰2號和‘文椰3號鑒定出14種、‘小黃椰鑒定出13種，主要為醇類、醛類、酸類、酮類、酯類和酚類，其相對含量分別是16.71%～40.64%、1.82%～19.29%、14.14%～56.30%、2.49%～3.46%、2.24%～9.11%和10.76%～20.28%。各椰子品種中椰子水的揮發性成分和含量具有顯著差異。

2.2 不同椰子水中香氣物質構成特征

通過表1分析可知，椰子水在香氣物質構成上，‘本地高種椰子水中的15種揮發性成分中，醇類4種，醛類4種，酸類2種，烷類2種，脂類1種，其他2種，其相對含量分別占16.71%、19.29%、43.33%、2.19%、2.81%、15.67%。由此可知，構成‘本地高種椰子的揮發性成分主要是醇、醛、酸三大類，占據所有揮發性成分相對總量的79.33%，其中酸類占43.33%，而乙酸的相對含量占37.84%。此外，相比其他椰子品種，十七烷，十三烯醛是‘本地高種的椰子水揮發性成分中的特征成分（圖1）。

‘文椰2號椰子水的14種揮發性成分中，醇類5種，醛類2種，酸類2種，酚類1種，脂類2種，其他2種，其相對含量分別占38.66%、7.00%、14.14%、20.28%、9.11%、10.82%?？芍?，構成‘文椰2號椰子水的揮發性成分主要是醇、醛、酚三大類，占據所有揮發性成分相對總量的73.08%。相比其他品種椰子，‘文椰2號椰子水揮發性成分構成與‘文椰4號相近，醇類的相對含量偏高，酸類尤其是乙酸的相對含量顯著偏低，不構成其香氣的主要成分，取而代之的是酚類。因此，偏低的乙酸相對含量，可作為鑒別‘文椰2號的特征指標（圖2）。

‘文椰3號椰子水的14種揮發性成分中，醇類6種，醛類2種，酸類2種，酚類1種，脂類2種，其他2種，其相對含量分別占18.65%、10.84%、51.23%、10.76%、2.24%、7.31%。由此可知，構成‘文椰3號椰子水的揮發性成分主要是醇、醛、酸三大類，占據所有揮發性成分相對總量的80.72%。相比其他品種椰子，‘文椰3號椰子水的酸類顯著偏高，達51.23%，其中乙酸的相對含量占45.14%。3，5-二叔丁基酚是‘文椰3號椰子水特有成分（圖3）。

‘文椰4號椰子水的15種揮發性成分中，醇類6種，醛類1種，酸類2種，脂類1種，酮類1種，肟類1種，其他3種，其相對含量分別占40.64%、1.82%、34.95%、2.91%、3.46%、9.41%、6.85%。由此可知，構成‘文椰4號椰子的揮發性成分主要是醇、酸、酮三大類，占據所有揮發性成分總量的85.00%。相比其他椰子品種，‘文椰4號椰子水的揮發性成分種類最多，酮類取代醛類成為相對含量前三的成分，醇類的種類最多，相對含量最高（40.64%）。甲基正庚基甲醇、正辛醇、甲氧基苯基肟、（Z）-4-癸烯-1-醇-甲基醚是‘文椰4號椰子水4種特有的揮發性成分（圖4）。

‘小黃椰椰子水的13種揮發性成分中，醇類5種，醛類2種，酸類2種，脂類2種，其他2種，其相對含量分別占26.24%、6.55%、56.30%、3.26%、7.68%。可知，構成小黃椰子的揮發性成分主要是醇、醛、酸三大類，占據所有揮發性成分總量的89.09%。在測定的5種椰子品種中，‘小黃椰椰子水的揮發性成分組成與‘文椰2號椰子水相似，但是揮發性成分的相對含量存在顯著差別，其中‘小黃椰椰子水的乙酸相對含量最高（50.39%），顯著高于‘文椰2號椰子水的相對含量7.96%（圖5）。

3 討論

本研究利用頂空固相微萃取技術提取椰子水揮發性成分，操作簡單、靈敏度高、針對性強，并結合HS-SPME-GC/MS技術直接對揮發性成分進行定性，定量分析。通過對測定的結果分析，發現5種椰子水揮發性成分不僅在香氣物質構成上有較大差異，相同揮發性成分在不同品種中相對含量差異顯著。

一般來說，酯類大多具有花香、果香、酒香或蜜香香氣[9]，是許多果實和鮮花等的主要芳香物質。如構成草莓香氣的酯類以甲酯和乙酯為主[10]，百合的主要酯類揮發性成分有苯甲酸甲酯和苯甲酸乙酯[11]。

椰子果也被稱為水果，但從試驗結果中可以看出，椰子水的揮發性成分與普通水果有很大的差別，在水果中占主要成分的酯類物質，而在椰子水中酯類最多不超過2種且含量不高于10%。不僅如此，試驗結果測定的5個品種椰子水中揮發性成分種類只有24種，相比Prades等[8]2012年測定的5種椰子水的36種揮發性成分顯著偏少，但與Da Fonseca等[7]2008年測定的2種椰子水（紅椰和黃椰）中的26種揮發性成分結果接近。然而，無論是國外還是國內，椰子水的揮發性成分的物質構成總體類似，醇、酸、醛、酯類占主要部分，但其含量差異顯著。本試驗5種椰子水中，除‘文椰2號椰子水外，酸類的相對含量比例達34.95%～56.30%，尤其是乙酸的含量又占酸類的80%以上，其次是醇類和醛類，與Prades等[8]2012年測定的酸類相對含量（3.8%）差異十分顯著。醇類在測定的5種椰子水中的種類最多，含量也達到16.71%～40.64%。醛類除了在“本地高種”椰子水中的含量達到19.29%外，其余4個品種椰子水中的醛類含量較低（1.82%～10.82%），酯類只有2.24%～9.11%。Jirovetz等[6]2003年的研究表明，成熟椰子水中的揮發性成分分別是壬醛（14.2%）、壬醇（11.2%）、庚醛 （8.2%）、辛酸乙酯（6.2%）、正庚醇（5.3%）和甲基正庚基甲醇（5.1%），而椰肉中的揮發性成分分別是 δ-辛內酯（12.6%）、辛酸乙酯（9.6%）、壬醛 （8.4%）、壬酸（7.2%）、正癸醇（6.8%）、癸醛（6.2%）和壬醇（6.1%）。可以看出，Jirovetz測定的椰子水香氣物質構成與本研究類似，但是含量具有明顯的差別。不僅如此，Da Fonseca等[7]2008年通過研究嫩椰子水的揮發性成分，發現短鏈的醇類、酮類、硫醇類、羧酸類、酚類和酯類構成了通過蒸餾或溶劑萃取的椰子水精油的主要成分，在這些成分當中，乙酸正丙酯 可能是椰子水賦予椰子水特有香味的主要物質。此外，Prades等[8]2012年推測泰國香水椰子水中某些未知的酯類分子，協同相對含量最高的辛酸乙酯和高比例的醇類，尤其是2-和3-甲氧基丁醇以及正己醇，可能是構成‘泰國香水椰子的香氣特征成分[8]。本研究中的‘文椰4號是‘泰國香水椰子的引種，以其獨特的香味著稱，是作為椰子水飲料的最佳原料[12]。然而，似乎“中國化”的香水椰子的椰子水揮發性成分沒有完全繼承原泰國香水椰子水的風格，在香氣物質構成和含量上均有明顯的差異。本次研究也未能確定構成‘文椰4號香水椰子獨特香氣的主要成分和形成機理；因此，對其進一步深入研究也顯得十分必要。

4 結論

盡管不同的研究在椰子水中測定到相同的成分，但同時不同研究之間也存在顯著差異。這些差異的造成的原因主要有：（1）椰子水的成熟度不同[13]； （2）椰子的品種不同[14]；（3）生長的環境和地域不同[15]。

不同品種中椰子水的揮發性成分差異可作為椰子水飲料原料選擇的一個重要指標，同時這些性質也可為椰子育種方面提供參考，尤其是主要作為飲料飲用的矮種椰子。未來，有必要對椰子水的揮發性成分的結構性質及其穩定性進行研究，為進一步開發椰子水系列深加工產品提供理論依據。

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