三種不同提取方法提取贛南臍橙皮揮發性物質及成分分析

王千千，王洪新，彭瑤瑤，馬朝陽

（江南大學食品學院，江蘇無錫214122）

三種不同提取方法提取贛南臍橙皮揮發性物質及成分分析

王千千，王洪新*，彭瑤瑤，馬朝陽

（江南大學食品學院，江蘇無錫214122）

以贛南臍橙皮為實驗材料，使用頂空固相微萃?。℉S-SPME）提取贛南臍橙皮的香氣組分，使用同時蒸餾萃取法（SDE）提取贛南臍橙皮揮發油，使用水蒸氣蒸餾法（HD）通過揮發油提取器收集贛南臍橙皮精油，通過氣相保留指數、氣相色譜質譜聯用（GC-MS）進行定性與定量分析。比較不同提取方法對精油的提取率及揮發性成分的影響及差異。結果表示揮發油的得率高于精油的得率，檸檬烯均是HD精油、SDE揮發油、HS-SPME揮發性物質含量最高的組分，SDE揮發油與HD精油的其他組分品種相似且含量差異不大，HS-SPME揮發性物質與揮發油、精油的主要化合物品種及含量差異相對較大。這解釋了為何贛南臍橙皮揮發油和精油香味相似，嗅覺感官差異也不明顯，卻與新鮮贛南臍橙皮香氣略有不同。

贛南臍橙果皮，精油，揮發油，揮發性物質，GC-MS

臍橙品質優良、無籽多汁、色澤鮮艷，此外，臍橙營養豐富，含有人體所必需的各類營養成分，是世界各國競相栽培的柑桔良種。贛南由于其得天獨厚的土壤條件，生產的臍橙果大形正，橙紅鮮艷，肉質脆嫩，風味濃甜芳香，深受歡迎，無形之中消費者把贛南產的臍橙稱為之為贛南臍橙。

贛南臍橙皮具有沁人香氣，含有豐富的揮發性化合物，主要是揮發油。廣義上講，植物揮發油又稱精油（Essential oil），是存在于植物中的一類具有芳香氣味的揮發性油狀成分的總稱[1]。揮發油是一類混合物，主要是萜類化合物[2]。萜類化合物具有多種生理活性，研究證實揮發油普遍具有抗菌、抗氧化、消炎、消腫、鎮痛等功效[3]。根據美國藥典、歐洲藥典和國際香精香料協會的嚴格區分，揮發油和精油是不同的，區分的關鍵是收集過程中是否使用有機溶劑。揮發油是水蒸氣蒸餾提取后使用溶劑再萃取或直接使用溶劑提取得到的揮發性油狀提取物；精油是通過水蒸氣蒸餾或壓榨得到，提取過程中不允許使用有機溶劑[4-5]。目前，橙皮揮發油的提取有水蒸氣蒸餾、冷磨萃取法、超臨界二氧化碳萃取法、微波輔助水蒸氣蒸餾、微波輔助誘導萃取等方法[6-11]，使用氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）分析橙皮揮發油的成分[12-13]。本文使用水蒸氣蒸餾法（HD）、同時蒸餾萃取法（SDE）提取贛南臍橙皮揮發油并比較了兩種方法提取揮發油的提取率，使用頂空固相微萃?。℉SSPME）提取贛南臍橙皮的揮發性物質，通過GC-MS、氣相保留指數進行定性分析，通過面積歸一化法進行定量分析，比較三種方法所收集的贛南臍橙皮揮發性物質的成分差異。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

贛南臍橙（取皮） 江西省贛州市龍南縣提供；正構烷烴（C8～C20） 美國AccuStandard公司；無水乙醚 國藥集團化學試劑有限公司，分析純；丙酮 Sigma公司，色譜純。

MJ-25BM 05A型攪拌機 廣東美的精品電器制造有限公司；AR224CN型電子天平 奧豪斯儀器（上海）有限公司；2000m L調溫電熱套 金壇市水北科普實驗儀器廠；揮發油提取器 上海上博玻璃儀器有限公司；同時蒸餾萃取裝置 安徽天長市長城玻璃儀器制造廠；1200L GC/MS-MS氣相色譜-質譜聯用儀 美國瓦里安公司；75μm CAR/PDMS萃取頭和Sup leco固相微萃取裝置 美國Supelco公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 水蒸氣蒸餾法（HD）提取贛南臍橙皮精油 根據《中國藥典》2010一部中記載的揮發油測定器[21]提取贛南臍橙皮精油。取一定量新鮮贛南臍橙皮，用去離子水清洗三次，用料理機打漿，迅速移至2L圓底燒瓶中，按照1∶2.5的料液比（W/V）加入去離子水，接上揮發油提取器（《中國藥典》記載）和冷凝管，用電熱套加熱蒸餾130m in，蒸餾結束后從揮發油提取器中讀取精油體積并稱取精油質量，計算贛南臍橙皮精油得率。使用氣相保留指數、GC-MS分析HD精油。以上實驗平行6次。

1.2.2 同時蒸餾萃取法（SDE）提取贛南臍橙皮揮發油 取一定量新鮮贛南臍橙皮，用去離子水清洗三次，用料理機打漿，迅速移至2L圓底燒瓶中，按照1∶2的料液比（W/V）加入去離子水，電熱套加熱（與1.2.1項保持相同加熱強度）；在另一側圓底燒瓶中加入50m L無水乙醚，水浴保持50℃加熱，接上同時蒸餾萃取裝置，蒸餾2.5h。結束后取下乙醚相燒瓶，用無水硫酸鈉干燥。稱取淺黃色油狀提取物（命名為SDE揮發油）質量，計算贛南臍橙皮揮發油得率，并使用氣相保留指數、GC-MS分析SDE揮發油。以上實驗平行6次。

1.2.3 頂空固相微萃?。℉S-SPME）分析贛南臍橙皮揮發性物質 取一定量新鮮贛南臍橙皮，用去離子水清洗三次，用料理機打漿，迅速取5g于采樣瓶密封，使用CAR/PDMS萃取頭萃取，在45℃環境溫度下頂空靜態吸附30m in，立即進行GC-MS分析，以上實驗平行6次。

1.2.4 贛南臍橙皮精油（揮發油）的得率 贛南臍橙皮精油（揮發油）的得率（%）=精油（揮發油）的質量/（贛南臍橙皮的質量×（1-含水率））×100。

1.2.5 GC-MS測定條件

1.2.5.1 色譜條件 DB-5彈性石英毛細管柱（30m× 0.25mm×0.25μm）；進口樣溫度250℃，程序升溫：初始溫度40℃，停留1m in，以5℃/m in的速率升溫至120℃，以8℃/min的速率升溫至200℃，再以12℃/min的速率升溫至250℃，保持10m in；載氣（He）流速為1.0m L/m in；分流比為10∶1，進樣量為0.2μL。

1.2.5.2 質譜條件 電離方式為EI，離子源溫度200℃，發射電流是200μA，電子能量70eV，接口溫度250℃，檢測電壓350V，質量掃描范圍33～450amu。

1.2.6 數據處理 組分經氣相色譜分離，不同組分形成其各自的色譜峰，用氣相色譜-質譜-計算機聯用儀進行分析鑒定。GC-MS收集的各化合物質譜圖與W iley和NIST標準譜庫比對，根據氣相保留指數和MS譜圖對化合物進行定性對化合物定性。利用峰面積歸一法計算各化學成分的相對含量。

2 結果與討論

2.1 水蒸氣蒸餾法（HD）提取贛南臍橙皮精油成分

采用水蒸氣蒸餾法（HD）提取贛南臍橙皮精油，并利用GC-MS定性鑒定出41種（相對含量99.54%），其中有10種單萜烯（93.72%）和10種含氧單萜（2.61%），4種倍半萜烯（0.94%）和4種含氧倍半萜（0.57%）。圖1為精油的GC-MS總離子圖，組成成分見表1。相對含量前五位為檸檬烯（81.48%）、β-蒎烯（5.66%）、α-蒎烯（2.45%）、δ-3-蒈烯（1.30%）、檜烯（1.15%）。贛南臍橙皮主要香氣組分中檸檬烯有令人愉快的檸檬樣香氣[15]；α-蒎烯、β-蒎烯、δ-3-蒈烯具有松木香氣；有特有的松節油香氣，干燥木材和松脂氣味[16]。其他相對含量超過1%的組分還有水芹烯。在氣味感官上，贛南臍橙皮主要以令人愉悅的果香為主體香氣。

圖1 HD提取贛南臍橙皮精油的GC-MS總離子圖Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of essential oil in peels of Gannan navel orange using HD

2.2 同時蒸餾萃取法（SDE）提取贛南臍橙皮揮發油

采用SDE法提取贛南臍橙皮揮發油，定性鑒定出39種化合物（相對含量99.52%），包括單萜烯10種（93.39%）和含氧單萜10種（1.82%），倍半萜烯4種（1.29%）和含氧倍半萜5種（1.29%）。圖2為SDE揮發油的GC-MS總離子圖，組成成分見表1。相對含量前五位為檸檬烯（79.60%）、β-蒎烯（6.04%）、α-蒎烯（2.63%）、檜烯（1.85%）、δ-3-蒈烯（1.70%）。從表1可知此揮發油中低沸點、易揮發組分保留較少，這與揮發油的提取方法關系密切。這是由于同時蒸餾萃取過程運行溫度偏高，蒸餾為100℃，而萃取溫度也在50℃，運行2h，造成低沸點和易揮發組分難保留下來。

圖2 SDE提取贛南臍橙皮揮發油成分的GC-MS總離子圖Fig.2 GC-MS total ion chromatogram of volatile oil in peels of Gannan navel orange using SDE

2.3 頂空固相微萃?。℉S-SPME）提取贛南臍橙皮揮發性物質

采用HS-SPME提取贛南臍橙皮的揮發性物質，并利用GC-MS定性鑒定出48種（相對含量97.41%），其中有9種單萜烯（74.52%）和3種含氧單萜（1.24%），11種倍半萜烯（10.49%）。圖3為HS-SPME揮發性物質的GC-MS總離子圖，組成成分見表1。相對含量前五位為檸檬烯（65.72%）、巴倫西亞橘烯（7.41%）、2-乙烯醛（2.29%）、癸醛（2.00%）、檜烯（0.95%）。HSSPME提取溫度設定為45℃，屬于溫和環境，有利于贛南臍橙皮香氣組分的收集。贛南臍橙皮主要香氣組分中檸檬烯有令人愉快的檸檬樣香氣[15-16]；巴倫西亞橘烯具有木香、柑橘香[17-18]；2-乙烯醛呈清爽花香型[19]；癸醛具有甜香、柑橘香、蠟香、花香[20]。

圖3 HS-SPME提取贛南臍橙皮揮發性物質的GC-MS總離子圖Fig.3 GC-MS total ion chromatogram of volatile componentstic components in peels of Gannan navel orange using HS-SPME

2.4 三種不同提取方法所得贛南臍橙皮揮發性物質的比較

采用不同提取方法提取贛南臍橙皮的揮發性物質，下面比較它們的得率與主要化學組成，結果見表2。HS-SPME提取的香氣組分，無法定量提取香氣的得率，只是分析香氣組成。以同一批采收的贛南臍橙皮做原料，采用幾種方法提取，具體組分見表1。從得率比較，揮發油的得率大于精油的得率，這可能因為蒸餾冷凝回收較少，且揮發油提取器的系統與SDE裝置相比相對開放，橙皮精油易被氧化和收集不完全，造成HD提取贛南臍橙皮精油的得率相對較低。

表1 三種方法所提贛南臍橙皮揮發性物質成分組成Table 1 Chemical components of volatile componentsfrom Gannan navel orange by three differentmethods

續表

表2 不同提取方法提取結果的比較Table 2 Comparison of extracts from differentmethods

從不同萜類比較，HS-SPME揮發性物質中含有萜烯種類較多（20種）而含氧萜類化合物相對較少（3種），這可能因其提取條件較溫和，易氧化的萜烯提取和保留較多[23]；SDE揮發油、HD精油中含氧萜類化合物種類較多（16種），提取過程溫度高，對熱不穩定的物質易被氧化、破壞，同時，由于原料與水蒸氣長時期接觸，有些嬌嫩的揮發性成分易遭破壞、分解[17]。從不同碳數萜類比較，香氣、SDE揮發油、HD精油中含量最高的均為單萜烯，HS-SPME揮發性物質中單萜烯含量超過70%，SDE揮發油、HD精油中單萜烯含量超過90%，在單萜烯中主要是檸檬烯的大量存在；此外，HS-SPME揮發性物質中倍半萜類含量較高（10.49%），主要是巴倫西亞橘烯，這是由于HS-SPME過程都在45℃運行，使沸點偏高的倍半萜保留較多，而易揮發、易氧化、碳數低的單萜相對保留較少。

從單一組分比較，首先，三種方法所提取的贛南臍橙皮揮發性物質中檸檬烯均是含量最高的組分，與目前國內外相關研究結果一致[9-14]；檸檬烯在HD精油中占比81.48%，在SDE揮發油中占比79.60%，在HS-SPME揮發性物質組分中占比65.72%，張靜芬等使用微波輔助水蒸氣蒸餾所得橙皮揮發油中檸檬烯占比95.17%[9]，蔡定建等使用超臨界流體萃取富硒臍橙皮揮發油中檸檬烯占比61.99%[13]，檸檬烯占比上的差異可能與橙子的品種、提取方法及工藝條件的差異均有關。SDE揮發油與HD精油的主要化合物品種相似，且含量也差異不大；HS-SPME揮發性物質與HD精油的化合物品種及含量差異相對較大，王遠輝等使用水蒸氣蒸餾法、同時蒸餾萃取法、頂空固相微萃取提取艾納香葉揮發性成分時也有類似的現象[24]在已有的不同方法提取艾納香葉揮發性成分及分析研究中也有類似現象。HD精油、SDE揮發油中主要組分均是檸檬烯、α-蒎烯、β-蒎烯、檜烯、δ-3-蒈烯，這些組分的香氣相似，主要是清新香味、檸檬香和松木香，因此賦予了揮發油和精油相似的香味，嗅覺感官差異也不明顯。HS-SPME揮發性物質中主要組分與HD精油、SDE揮發油有些差異，主要是檸檬烯、巴倫西亞橘烯、2-乙烯醛、癸醛、檜烯，主要表現為令人愉悅的果香。Rezzoug等使用水蒸氣蒸餾所提橙皮油中含量較多的成分依次為檸檬烯、月桂烯、α-蒎烯、β-蒎烯、芳樟醇[25]；張靜芬等使用微波輔助水蒸氣蒸餾法所得鮮橙皮揮發油中的主要成分為檸檬烯、沉香醇、月桂烯、軟脂酸甲酯、檸檬醛[9]；本實驗的成分分析結果與前人研究結果類似但也有差異，此差異可能與橙子的品種、提取方法及工藝條件的差異均有關。

3 結論

揮發油的得率大于精油的得率，這可能因為蒸餾冷凝回收較少，且揮發油提取器的系統與SDE裝置相比相對開放，橙皮精油易被氧化和收集不完全，造成HD提取贛南臍橙皮精油的得率相對較低。3種方法提取贛南臍橙皮揮發性物質，分別鑒定出化合物41種（HD）、39種（SDE）、48種（HS-SPME），主要是醇類和烯類物質，其中大部分是萜類物質。檸檬烯均是HD精油、SDE揮發油、HS-SPME揮發性物質中含量最高的組分，SDE揮發油與HD精油的其他組分品種相似且含量也差異不大，HS-SPME揮發性物質與揮發油、精油的主要化合物品種及含量差異相對較大，這解釋了為何贛南臍橙皮揮發油和精油香味相似，嗅覺感官差異也不明顯，卻與新鮮贛南臍橙皮香氣略有不同。利用HS-SPME處理時間短，能真實反映橙皮中揮發性成分及組成，但對高沸點化合物提取效果較差；HD的提取時間長，過長的氧化時間使得已被氧化的物質氧化的程度加深；SDE提取揮發油中低沸點化合物較少，但橙皮揮發性物質中的代表性成分均能被有效提取出。綜合考慮，分析贛南臍橙皮揮發性物質時，HS-SPME和SDE并用可達到滿意的分析效果。

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Analysis of volatile com ponents from Gannan navelorange peel by three differentmethods

WANG Qian-qian，WANG Hong-xin*，PENG Yao-yao，MA Chao-yang
（School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi214122，China）

Using peel of Gannan navel orange as experimentmaterial，the volatile com ponents of orange peel were collected using headspace solid phase m icro-extraction（HS-SPME），and the volatile oil from the orange peelwas isolated using simultaneous distillation extraction（SDE）.The essential oil from the orange peelwas isolated using hyd rod istillation（HD）by volatile oilextractor.And the chem ical components were identified using gas chromatog raphy-mass spectrometry（GC-MS）.Extrac tion yields by differentmethods and components of essential oil，volatile oil，and volatile components of orange peel were com pared.Results ind icated that the volatile oilyield was higher than the essentialoilyield.Limonene was themain com ponentof volatile oil，essential oil，and volatile components.The other components of volatile oil and essential oil were sim ilar.Therefore，differences in com pounds varieties and contents between volatile components and volatile oil，essentialoilwere relatively large.This ind icated why volatile oiland essentialoiloforange peelsmelled sim ilar，butslightly d ifferent from fresh orange peel.

Gannan navelorange peel；essentialoil；volatile oil；volatile components；GC-MS

TS207.3

A

1002-0306（2014）18-0074-06

10.13386/j.issn1002-0306.2014.18.007

2013－12－17 *通訊聯系人

王千千（1990－），女，碩士研究生，主要從事食品功能因子方面的研究。