柑橘類物質果皮揮發性成分對比分析

曹星若，鐘政昌，辜雪冬 ，魯宇，董營，馬長中*

1. 西藏農牧學院食品科學學院（林芝 860000）；2. 西藏特色農牧資源研發省部共建協同創新中心（林芝 860000）；3. 西藏農牧學院生態所（林芝 860000）

柑橘皮就是指從柑橘類的果皮，柑橘類包括柑類、橘類、橙類、檸檬類和柚類。橘皮中富含維生素C，功效良多，包括藥用、美容等，可理氣健脾、燥濕化痰，有助于防癌。其在民間主要是用來清新空氣、防暈車、治咳嗽等[1-2]*。柑橘皮在國內的研究主要集中于成分、精油、抗氧化性、儲藏技術、農藥殘留及果膠的提取與制備等[3-18]*。楊月云等[19]*鑒定并確定51種柑橘皮揮發油化合物。陳婷婷[20]*以5個類型的13個品種柑橘果實為研究對象，使用頂空固相微萃取（HS-SPME）聯合氣相色譜-質譜（GC-MS）檢測其果皮、果肉中的香氣物質并對柑橘果實香氣品質進行評價。柑橘皮在國外的研究主要集中在成分、結構、抑菌、藥理學、精油提取、果膠多糖、抗氧化活性等內容[21-29]*。Hamada等[30]*確定Hetsuka-daidai（Citrus sp hetsukadaidai）果皮油的成分，并將其化合物與其他6種主要酸柑橘的果皮進行比較，得到為期4個月的成熟期果皮油/香味的差異。

試驗就5種柑橘皮中新鮮皮與干皮共有組分和差異性揮發性成分進行研究，并采用進樣針進樣法和GC-MS聯用技術對柑橘皮中新鮮皮與干皮的揮發性成分進行分析和比對，為合理利用柑橘類物質的揮發性成分及其高效利用提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器

蜜桔、砂糖橘、臍橙、果凍橙（四川德陽）、紅心柚子（福建平和）購于林芝四季鮮水果超市。

氣相色譜-質譜聯用儀（GC2030-QP2020-AOC6000，島津）。

1.2 試驗方法

1.2.1 進樣方法

進樣針進樣法：將原料剝開后剪成個體均勻的小塊，稱取2 g放入頂空進樣瓶中進行測定，保留同一個原料的樣品皮，待其自然風干至無水分狀態后，稱取2 g放入頂空進樣瓶中使用同一分析條件進行測定。

1.2.2 GC-MS分析條件

氣相色譜條件：采用Rtx-5 MS色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；載氣為氦氣，流速0.5 mL/min，進樣口溫度170 ℃，不分流進樣，升溫程序：30℃保持3 min，以8 ℃/min升至90 ℃保持2 min，以2 ℃/min升至130 ℃保持2 min，以2 ℃/min升至160 ℃保持2 min。

質譜條件：離子源為EI源；離子源溫度170 ℃；接口溫度180 ℃；溶劑延遲時間1 min；掃描模式full Scan，質量掃描范圍（m/z）35～500。

1.3 數據處理

按照1.2的方法進行測定，GC-MS在解析和Word、Excel、OriginPro 9.1、化源網處理試驗數據，采用NIST 17質譜數據庫檢索各質譜峰，對其中的揮發性成分進行定性分析；利用峰面積歸一化法計算揮發性成分的相對含量，從而進行揮發性成分的定量分析。

2 結果與分析

2.1 橘子皮揮發性成分分析結果

按照1.2的方法進行試驗，得到10個柑橘皮樣的總離子流圖，見圖1和圖2。可發現十種樣品，大多數物質相同，是柑橘皮樣的共有物質，但各物質含量高低各不相同。

圖1 蜜桔新鮮皮（1）、蜜桔干皮（2）、砂糖橘新鮮皮（3）、砂糖橘干皮（4）的總離子流圖

按照1.2的方法進行試驗，得到10個柑橘皮樣的各組分鑒定結果。蜜桔新鮮皮和干皮中共有組分16種，砂糖橘新鮮皮和干皮中共有組分17種，臍橙新鮮皮和干皮中共有組分16種，果凍橙新鮮皮和干皮中共有組分25種，紅心柚子新鮮皮和干皮中共有組分24種。見表1。

表1 柑橘類物質新鮮皮和干皮共有組分

其中，含量最高的皆為D-檸檬烯（CAS號5989-27-5），可作為商業食用香料、氣味劑、清潔劑和殺蟲劑，存在于各種柑橘類植物的果皮中。它具有廣泛的活性，并且也可用于化妝、皂用及日用化學品香精、食用香精。γ-松油烯（CAS號99-85-4），單萜類化合物，是一種具有口服活性的抗氧化劑，可直接清除自由基，且具有較強的抗傷害活性。（+）-4-蒈烯（CAS號29050-33-7），僅供工業使用。芳樟醇（CAS號78-70-6），柑橘花香，甜玫瑰，木綠色藍莓香味，天然單萜類化合物，存在芫荽等植物中，為競爭性的NMDA受體拮抗劑，具有抗傷害、抗菌、抗炎、抗腫瘤、抗心臟毒性的作用。壬醛（CAS號124-19-6），具有顯著止瀉活性的飽和脂肪醛。

接表1

2.2 柑橘皮主要揮發性成分對比分析

將從各種柑橘皮樣品中鑒定出的揮發性成分歸為羧酸類、羧酸衍生物類、醇類、酚類、醚類、醛類、酮類、糖類、烷烴、烯烴、炔烴、芳烴、脂環烴、含氮化合物、含硫化合物、雜環化合物、其他（二氧化碳、氬）等幾大類，其中蜜桔的各類數量見圖3，蜜桔的干皮和新鮮皮成分含量的差異見圖4。

圖3 蜜桔的新鮮皮和干皮揮發性成分分類

圖4 蜜桔干皮減去新鮮皮成分含量

2.2.1 蜜桔的新鮮皮和干皮揮發性成分的比較

在蜜桔的新鮮皮和干皮中分別檢測出揮發性成分47種和55種，其中種類最多的皆為脂環烴，分別有20種和22種，含量最高的揮發性成分皆為D-檸檬烯（脂環烴），含量達62.304%和54.712%。蜜桔新鮮皮的主要揮發性成分為D-檸檬烯62.304%、二氧化碳8.307%、(S)-1-丙氨酸乙酰胺7.634%、γ-松油烯7.292%、(1S)-6, 6-二甲基-2-亞甲基雙環庚烷7.129%、(1R)-2, 6, 6-三甲基雙環[3.1.1]庚基-2-烯3.305%，這6種主要揮發性成分占總峰面積的95.972%。蜜桔干皮的主要揮發性成分為D-檸檬烯54.712%、二氧化碳19.338%、β-月桂烯5.748%（使其具有明顯的清淡的香脂香氣）、γ-松油烯5.621%、(1R)-2, 6, 6-三甲基雙環庚基庚烯3.994%、(S)-1-丙氨酸乙酰胺3.777%、順式-6, 6-二甲基-2-亞甲基雙環庚烷2.282%、2-甲基-1-甲基-1-甲基乙基雙環[3.1.0]己烯1.064%，這八種主要揮發性成分占總峰面積的96.537%。

干皮較新鮮皮新出現1種醚類成分，為二甲基硫醚0.017%（具有不愉快的氣味），以及2種酮類成分，分別為2-乙基環戊酮0.125%、2, 3, 4, 5, 6, 7-六氫-1-茚茚酮0.015%，含有少量毒素。

2.2.2 砂糖橘的新鮮皮和干皮揮發性成分的比較

在砂糖橘的新鮮皮和干皮中分別檢測出揮發性成分56種和48種，其中種類最多的皆為脂環烴，分別有19種和16種，含量最高的揮發性成分皆為D-檸檬烯（脂環烴），含量達62.304%和54.712%。砂糖橘新鮮皮的主要揮發性成分為D-檸檬烯56.903%、(1S)-6, 6-二甲基-2-亞甲基雙環庚烷13.991%、γ-松油烯6.437%、(1R)-2, 6, 6-三甲基雙環庚基庚烯5.810%、二氧化碳5.237%、氟乙炔4.077%、一氧化二氮2.008%。砂糖橘干皮的主要揮發性成分為D-檸檬烯67.925%、β-月桂烯7.396%、γ-松油烯6.311%、(1R)-2, 6, 6-三甲基雙環庚基庚烯5.665%、(1S)-6, 6-二甲基-2-亞甲基雙環庚烷5.403%。

干皮較新鮮皮新出現1種羧酸類成分戊烯酸0.008%，使其增加干酪樣的香氣和果香，損失1種糖類成分1, 6-脫氫-2, 4-二脫氧-β-D-阿拉伯-己基吡喃糖0.019%，1種炔烴類成分氟乙炔4.077%，以及1種含氮化合物類成分一氧化二氮2.008%，俗稱笑氣，可散發出使人開心的甜味。

2.2.3 臍橙的新鮮皮和干皮揮發性成分的比較

在臍橙的新鮮皮和干皮中分別檢測出揮發性成分51種和39種，其中種類最多的皆為脂環烴，分別有19種和17種，含量最高的揮發性成分皆為D-檸檬烯（脂環烴），含量達69.777%和73.369%。臍橙新鮮皮的主要揮發性成分為D-檸檬烯69.777%、(S)-1-丙氨酸乙酰胺8.412%、4-亞甲基-1-（1-甲基乙基）-[3.1.0]雙環己烷6.062%、1-丁基-3-苯基脲5.579%、(1R)-2, 6, 6-三甲基雙環庚基庚烯4.928%、(1S)-6, 6-二甲基-2-亞甲基-[3.1.1]雙環庚烷3.318%，這6種主要揮發性成分占總峰面積的98.077%。臍橙干皮的主要揮發性成分為D-檸檬烯73.369%、β-月桂烯8.560%、4-亞甲基-1-（1-甲基乙基）-[3.1.0]雙環己烷6.574%、(1R)-2, 6, 6-三甲基雙環[3.1.1]庚基庚烯4.725%、氬4.032%，這5種主要揮發性成分占總峰面積的97.260%。

干皮較新鮮皮新出現1種炔烴類成分戊烯酸0.008%，1種糖類成分3-脫氧葡萄糖0.004%，3種雜環化合物類成分，損失1種酮類成分，1種含硫化合物類成分，以及3種烷烴類成分。

2.2.4 果凍橙的新鮮皮和干皮揮發性成分的比較

在果凍橙的新鮮皮和干皮中分別檢測出揮發性成分61種和52種，其中種類最多的皆為脂環烴，分別有21種和17種，含量最高的揮發性成分皆為D-檸檬烯（脂環烴），含量達77.038%和70.658%。果凍橙新鮮皮的主要揮發性成分為D-檸檬烯77.038%、(1S)-6, 6-二甲基-2-亞甲基-[3.1.1]雙環庚烷8.140%、B-水芹烯5.484%、(1R)-2, 6, 6-三甲基雙環庚基庚烯4.220%、芳樟醇1.078%（既有紫丁香、鈴蘭香與玫瑰的花香，又有木香、果香氣息），這5種主要揮發性成分占總峰面積的95.961%。果凍橙干皮的主要揮發性成分為D-檸檬烯70.658%、(1S)-6, 6-二甲基-2-亞甲基-[3.1.1]雙環庚烷8.314%、B-水芹烯6.290%、(1R)-2, 6, 6-三甲基雙環庚基庚烯4.881%、(S)-1-丙氨酸乙酰胺4.617%、α-水芹烯1.201%（具有似黑胡椒和薄荷香氣），這6種主要揮發性成分占總峰面積的95.961%。

干皮較新鮮皮新出現1種含氮化合物，損失1種烷基氫有機過氧化物，以及0.007%二氧化碳。

2.2.5 紅心柚子的新鮮皮和干皮揮發性成分的比較

在紅心柚子的新鮮皮和干皮中分別檢測出揮發性成分61種和52種，其中種類最多的皆為脂環烴，分別有17種和19種，含量最高的揮發性成分皆為D-檸檬烯（脂環烴），含量達44.986%和50.840%。紅心柚子新鮮皮的主要揮發性成分為D-檸檬烯44.986%、β-月桂烯30.517%、二氧化碳9.444%、氨基甲酸單銨鹽4.464%、6, 6-二甲基-2-亞甲基雙環庚烷3.885%。紅心柚子干皮的主要揮發性成分為D-檸檬烯50.840%、β-月桂烯32.515%、(1S)-6, 6-二甲基-2-亞甲基雙環[3.1.1]庚烷5.004%、2, 2-二氯乙酰胺4.606%、(1R)-2,6, 6-三甲基雙環庚基庚烯2.118%。

干皮較新鮮皮損失3種酮類成分，其中D-香芹酮具有香芹、蒔蘿籽和黑面包香味，1種羧酸成分(Z)-2-己烯基丁酸0.003%（具有康乃克或白蘭地酒樣的香氣），1種糖類以及9.444%二氧化碳。

3 結論

試驗采用進樣針進樣法和GC-MS分析方法，得出：柑橘皮含有較為豐富的物質。在蜜桔新鮮皮和干皮中共檢出揮發性成分85種，共有組分17種；砂糖橘新鮮皮和干皮中共檢出揮發性成分86種，共有組分18種；臍橙新鮮皮和干皮中共檢出揮發性成分73種，共有組分17種；果凍橙新鮮皮和干皮中共檢出揮發性成分87種，共有組分26種；紅心柚子新鮮皮和干皮中共檢出揮發性成分88種，共有組分25種。其中，5種柑橘共有的揮發性成分為D-檸檬烯、γ-松油烯、(+)-4-蒈烯、芳樟醇、壬醛。不同柑橘類物質中揮發性成分的種類和含量大同小異，即使它們在味道大體相同的同時也具有獨屬于自己的香氣，柑橘類物質的果皮在風干后也比新鮮時擁有更多的有益揮發性成分，是一種具有較好開發潛力的高品質產品。試驗在樣品前處理上較其他文獻簡單方便，在測定過程中最大程度地保持樣品原本的揮發成分，后續可針對其他不同品種的柑橘樣品進行分析，并對進行前處理后的樣品中各種活性物質的成分、種類、含量等進行分析，以期更加全面完整地了解柑橘類樣品的成分及作用，為其在各領域的應用提供依據。