香橙果實揮發性物質檢測及分析

趙四清，段文宜，劉意隆，李 鮮，張 波

(1 浙江省常山縣胡柚研究院，浙江衢州，324200；2 浙江大學果樹科學研究所，杭州，310058)

香氣是能夠被嗅覺系統感知的揮發性芳香物質[1]，親脂性、低分子量、高蒸氣壓是其主要特點[2]。柑桔果實揮發性物質的研究已有100多年歷史。Rouseff等[3]認為香氣品質是人們消費柑桔果實的重要因素之一。柑桔的種質資源豐富，我國主要栽培的柑桔包括寬皮柑桔、橙、柚、雜柑和枸櫞等，其中寬皮柑桔、橙、柚和雜柑占多數[4]。目前有關不同柑桔種類的揮發性物質研究已有報道，研究發現柑桔果實中最豐富的芳香組分是檸檬烯，但特征揮發性物質組分存在差異。Lota等[5]分析了41個不同品種的寬皮柑桔(C.reticulataBlanco)果實揮發性物質，發現檸檬烯(52.2%～96.2%)和γ-萜品烯(36.7%)是含量最高的組分。Xiao等[6]對椪柑果實進行分析，發現壬醛、己醛、芳樟醇和檸檬烯是其主要的揮發性物質成分。通過對野生寬皮柑桔的揮發性物質進行研究，發現單萜烯類是主要組分，其中含量最高的3種物質分別是檸檬烯、β-月桂烯和β-蒎烯[7]。Yang等[8]發現，在甜橙果實的揮發性物質含量中單萜類物質占97.3%，其中檸檬烯是主要物質，占總含量的74.6%。對酸橙果實而言，檸檬烯、月桂烯、丁酸甲酯和辛醛是其主要的揮發性物質[9]。柚果實的揮發性物質含量較高，具有濃郁的蕓香味。研究表明，檸檬烯、月桂烯、α-蒎烯、β-蒎烯、芳樟醇和諾卡酮是柚果實的主要揮發性物質[10]。屬于枸櫞類的佛手，其果實中含有較高的芳樟醇和乙基芳樟醇，檸檬烯含量明顯低于其他柑桔類果實。

香橙(CitrusjunosSieb. ex Tanaka)原產我國長江上游，是一個耐寒性強而容易種植的寬皮類柑桔，日本也稱之為“日本香柚”，韓國稱謂“yuja(黃金柚子)”。因其具有濃郁的香味，香橙精油、香橙皮粉等香橙加工初制品可以廣泛地用于食品、日用化工等領域。日本和韓國是香橙的主產國[11-12]。目前我國部分地區也開始種植發展，并對其加工利用產生濃厚興趣。有關香橙果實揮發性成分分析報道較少。筆者采用頂空固相微萃取(HS-SPME)結合氣相色譜-質譜聯用(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)技術對香橙果實揮發性成分進行分析，了解其香味形成物質基礎，為其科學利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

香橙果實于2016年11月12日采自浙江省常山縣胡柚研究院，采收當天運至浙江大學果樹研究所實驗室，挑選大小均勻、無病蟲害的果實，將其分為果皮、果肉兩個組織部位，液氮充分凍干后，于-80 ℃冰箱保存。設置3個生物學重復，每個重復包括3個果實。

1.2 儀器

GC-MS(GC：Agilent Technologies 7890A；MS：Agilent Technologies 5975C inert XL MSD with Triple-Axis Detector；進樣器：Agilent Technologies 7683B series injector)

1.3 方法

1.3.1 樣品處理 稱取一定量凍干組織(0.1 g果皮組織或5 g果肉組織)，液氮磨成粉末后置于15 mL頂空瓶中，加入5 mL飽和NaCl，加50 μL內標物質(1-Hexanol, 1 000 mg/L)后渦旋混勻，備用。

1.3.2 揮發性物質的提取 香橙果皮、果肉中揮發性物質提取參照Shen等[13]的方法。利用頂空固相微萃取(HS-SPME)技術進行吸附，恒溫平衡30 min后，使用50/30 μm二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷(DVB/CAR/PDMS)萃取頭(Supelco Co.，Bellefonte，America)吸附30 min。

1.3.3 揮發性物質的檢測 參照Shen等[13]的柑桔香氣GC-MS檢測體系。揮發性物質吸附到萃取頭后，在GC-MS(Agilent 7890A-5975C，America)進樣口解吸附5 min(250 ℃)，通過30 m × 0.25 m × 0.25 μm HP-5毛細色譜柱(J & W Scientific，Folsom，CA)進行分離。溫度程序為：以3 ℃/min的速率升至70 ℃，然后再以1 ℃/min的速率升至130 ℃，最后以15 ℃/min的速率升溫至230 ℃。以1 mL/min氦氣為載氣。MS的離子源溫度230 ℃，采用電子轟擊電離的離子化方式，電子能量70 eV，質譜掃描范圍為35～350 m/z。揮發性物質通過質譜庫NIST-8.0 (NIST/EPA/NIH，美國)和相關文獻資料匹配，其濃度根據面積歸一化的方法進行定量。

2 結果與分析

2.1 果皮揮發性成分

香橙果皮揮發性成分的總離子流圖見圖1。分析發現，香橙果皮中含有61種揮發性成分。其中，類黃酮類物質8種，脂類物質3種，醇類物質8種，醛類物質4種，萜烯類物質33種，生物堿1種，其他物質4種。含量最高的揮發性物質是檸檬烯(14 275.39±1 627.08 ng/g FW)，占總香氣物質的68%；其次是γ-松油烯(2 096.32 ± 235.90 ng/g FW)，占總香氣物質的9.99%；第三是芳樟醇(965.64 ± 14.53 ng/g FW)，占總香氣物質的4.60%；其他相對含量較大的成分有雙環戊二烯(2.62%)、β-月桂烯(2.08%)、反式-β-金合歡烯(1.69%)、4-蒈烯(1.08%)、α-水芹烯(1.07%)、(Z)-3,7-二甲基-1,3,6-十八烷三烯(1.04%)、α-蒎烯(1.01%)等(見表1)。

圖1 GC-MS分析香橙果皮揮發性成分的總離子圖

2.2 果肉揮發性成分

香橙果肉揮發性成分的總離子流圖見圖2。分析結果表明，香橙果肉中含有47種揮發性成分。其中，類黃酮類物質7種，脂類物質2種，醇類物質7種，醛類物質2種，萜烯類物質27種，其他物質2種。含量最高的揮發性物質也是檸檬烯(46.50 ± 12.61 ng/g FW)，占65.94%；其次是芳樟醇(6.33 ± 1.48 ng/g FW)，占8.98%；第三是γ-松油烯(4.75 ± 1.27 ng/g FW)，占6.74 %；其他相對含量較大的成分有β-月桂烯(1.69%)、(Z)-3,7-二甲基-1,3,6-十八烷三烯(2.48%)、(-)-4-萜品醇(1.03%)等(見表1)。

圖2 GC-MS分析香橙果肉揮發性成分的總離子圖

表1 香橙果皮和果肉中檢測到的揮發性物質

續表1

3 討論

香橙果皮、果肉中都含有豐富的揮發性成分，果皮中的含量明顯高于果肉，果肉中的總含量只有果皮中總含量的0.34%。造成這種芳香物質含量差異的原因可能有二，其一是果肉中含有較多的水分，其二可能是果皮的油胞層中含有大量用于貯存精油的油腺[14-15]。果皮中共檢測出61種揮發性成分，果肉中共檢測出47種揮發性成分，果皮中揮發性成分更加豐富。果皮中相對含量排前三的揮發性成分從高到低分別為檸檬烯(68%)、γ-松油烯(9.99%)和芳樟醇(4.60%)。果肉中相對含量排前三的揮發性成分從高到低分別為檸檬烯(65.94%)、芳樟醇(8.98%)和γ-松油烯(6.74%)。本研究發現，萜烯類物質是香橙果實的主要芳香物質，其中檸檬烯在果皮和果肉中都是含量最高的芳香物質，這一結果和之前在寬皮柑桔、甜橙、葡萄柚等柑桔果實中的結果一致[9，16-17]。香橙的特征香氣成分為(+)-香橙烯、新異長春花堿等N種成分，是構成香橙具有特殊濃郁香氣的主要成分。(+)-香橙烯在果實的果皮和果肉中的含量分別為136.35和 0.31 μg/g FW，分別占香氣物質總含量的0.65%和0.44%。目前已有報道，甜橙的特征性組分為瓦倫烯[18]，金合歡醇在柚果實香氣中占有十分重要的地位[19]，(E)-香葉醛和橙花醛是枸櫞的特征組分[20]。香橙的特征組分使其成為區別香橙和其他柑桔香氣的重要差異組分。香橙果皮和果肉的揮發性成分和含量區別較大，其中在果肉中檢測出的14中揮發性成分在果肉中未檢出，有4種成分在國內文獻中未有記載。香橙為當前我國新興發展的柑桔加工品種，通過對其果實的揮發性成分檢測分析，可為柑桔食品加工產業科學利用提供參考。