史作安， 王 超， 顏衛(wèi)東， 楊 超

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)生物學(xué)國家重點實驗室，農(nóng)業(yè)生物學(xué)國家級實驗教學(xué)示范中心，山東泰安 271018)

0 引言

香氣是評價蘋果果實品質(zhì)的重要特征之一。香氣成分的研究不僅能獲得有關(guān)果實天然成分的最基本的化學(xué)信息，而且通過對香氣成分在果實體內(nèi)的研究，為人們在水果品種的選育、貯藏、加工，以及合理調(diào)控方面提供科學(xué)依據(jù)［1-3］。蘋果作為我國少數(shù)具有國際競爭優(yōu)勢的產(chǎn)品，在國際市場上具有重要作用［4-6］。蘋果及其制品的香氣物質(zhì)成分非常復(fù)雜，主要包括酯、醇、醛、萜類物質(zhì)等，其中酯類是構(gòu)成蘋果特征香味最重要的組分［7-9］。

蘋果香氣物質(zhì)的測定一直是我院本科生“園藝植物產(chǎn)品質(zhì)量檢測實驗”的重要內(nèi)容之一，隨著分析儀器和樣品前處理技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的液-液萃取等前處理實驗方法，因為需樣量大、耗時長、花費高，且需要制造大量有機溶劑廢液［10-11］，已經(jīng)被摒棄，并陸續(xù)購置了一臺自動化靜態(tài)頂空氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(HS-GCMS)和兩臺氣相色譜(GC2014)，自動化靜態(tài)頂空是一種新型的樣品前處理方法，無需溶劑，簡便、快速，自動化程度高，能夠盡可能減少被分析的香氣成分的損失，簡化了傳統(tǒng)風味物質(zhì)測定方法的樣品前處理環(huán)節(jié)，使所測揮發(fā)性風味成分更接近于天然。

本文以煙臺富士蘋果為材料，采用HS-GC-MS技術(shù)對蘋果中酯類香氣成分進行了測定。通過對前處理條件的優(yōu)化，構(gòu)建一種快速、準確測定蘋果酯類香氣成分的方法，為本科實驗教學(xué)提供指導(dǎo)，為園藝產(chǎn)品品質(zhì)分析提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣 品

實驗樣品為商熟期的富士蘋果，采于煙臺龍口黃城精品實驗基地。

1.2 主要儀器和試劑

日本島津公司GC-MS QP2010 Plus氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀;美國PE公司的TurboMatrix 40HS頂空進樣器;毛細管色譜柱為Rtx-1MS(30 m ×0.25 mm×0.25 mm);Rtx-5(30 m × 0.32 mm × 0.25 μm);Stabilwax(R)-DA(30 m ×0.32 mm ×0.25 μm);25 mL 頂空進樣瓶，鋁制瓶蓋和硅橡膠墊。3-壬酮標準品(Sigma公司提供)。

1.3 實驗方法

(1)樣品前處理。新鮮水果去皮準確稱量5 g樣品于25 mL頂空進樣瓶中，用硅膠隔墊密封，鋁蓋封口，放入自動頂空進樣儀中，待進樣。

(2)萃取條件單因素試驗。選取對靜態(tài)頂空影響較大的3個因素(頂空時間、頂空溫度和色譜柱)，控制單因素變量，分別進行萃取實驗，依次考察其對蘋果酯類香氣物質(zhì)總峰面積的影響。

(3)GCMS分析條件。進樣口溫度200℃;柱溫起始溫度35℃，保持2 min，以8℃/min升至180℃，保持1 min;再以15℃/min上升至230℃，保持4 min;載氣 He(99.999%)，柱流量 1.0 mL/min。

電離方式 EI，電子能量70 eV，離子源溫度200℃，接口溫度230℃。掃描質(zhì)量范圍45～450 u。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實驗分析

(1)頂空溫度對香氣成分的影響。選取30、35、40、45和50℃ 5個頂空溫度梯度，研究不同溫度對蘋果香味成分提取效果的影響，結(jié)果如圖1所示。

圖1 溫度對香氣成分總峰面積的影響

實驗結(jié)果表明:在一定的范圍內(nèi)，溫度越高，萃取效率越高，且在溫度30～45℃，香氣成分總峰面積都明顯增加，當溫度達到45℃時，香氣成分總峰面積達到最大，隨溫度的升高，達到45～50℃時，其香氣成分總峰面積逐漸減低，且蘋果褐變嚴重，因此本實驗選擇頂空溫度為45℃。

(2)頂空時間對香氣成分的影響。在頂空溫度為45℃條件下，設(shè)置20、30、40和50 min 4個平衡時間梯度進行頂空分析。

圖2 時間對香氣成分總峰面積的影響

實驗結(jié)果顯示，隨著溫度的升高，其香氣成分總的峰面積升高，到40 min時，其香氣成分總峰面積達最大值，50 min時，其揮發(fā)成分總的峰面積不再增加，因此本實驗選擇頂空平衡時間為40℃。

綜上所述，帶捕集阱的自動化靜態(tài)頂空和氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法測定蘋果香氣成分最佳前處理條件為:頂空溫度45℃，時間40 min。

2.2 色譜柱對香氣成分的影響

分別選取3種毛細管色譜柱:Stabilwax(R)-DA(30 m ×0.32 mm ×0.25 μm);Rtx-5 MS(30 m ×0.32 mm × 0.25 μm);Rtx-1 MS(30 m ×0.25 mm × 0.25 μm)。其中，Stabilwax(R)-DA是一種極性柱;Rtx-5 MS是中性柱;Rtx-1 MS是非極性柱。

3種毛細管色譜柱分離供試樣品得到的GC-MS總離子流圖經(jīng)計算機譜庫(NIST08)檢索分析。結(jié)果表明，Stabilwax(R)-DA色譜柱分離得到的蘋果中主要酯類香氣成分7種;Rtx-5 MS柱分離得到主要酯類香氣成分17種;Rtx-1 MS柱分離得到主要酯類香氣成分35種。由此可見，Rtx-1 MS柱分離得到酯類香氣成分最多，因此我們選用Rtx-1 MS色譜柱。

圖3 Rtx-1 MS色譜柱分離得到的GC-MS總離子流圖

從表1可以看出，酯類是煙臺富士蘋果的主要化合物，也是其特征香氣的主要貢獻成分［12-13］，其中相對含量較多的化合物包括丁酸乙酯(0.47%)、2-甲基-丁酸乙酯(0.22%)、乙酸丁酯(5.85%)、2-甲基乙酸丁酯(27.21%)、丁酸丙酯 (1.81%)、丙酸丁酯(2.32%)、乙酸戊酯(1.80%)、2-甲基-1-丁酸異丙酯(3.00%)、丁酸丁酯(2.92%)、己酸乙酯(2.00%)、乙酸己酯(17.21%)、2-己烯-1-醇乙酸酯(3.85%)、2-甲基丁酸甲酯(5.23%)、丁酸己酯(4.00%)和2-甲基-丁酸己酯(8.10%)，占總峰面積的85.99%。與王孝娣等［14-15］的研究相比較，本實驗所檢測到的脂類物質(zhì)種類更多，其中2-甲基丁酸甲酯(5.23%)是本實驗中首次檢測到，且相對含量較高。

3 結(jié)語

本文采用帶捕集阱的自動化靜態(tài)頂空和氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，在頂空溫度45℃，頂空時間40 min，毛細管色譜柱 Rtx-1 MS(30 m ×0.25 mm ×0.25 μm)條件下，從富士蘋果中分離鑒定出35種酯類香氣成分，丁酸乙酯等15種物質(zhì)相對含量較高，占總香氣物質(zhì)含量的85.99%，實驗數(shù)據(jù)表明該方法準確、迅速、節(jié)約、環(huán)保。通過對前處理條件的優(yōu)化，構(gòu)建一種快速、準確測定蘋果酯類香氣成分的方法，為本科實驗教學(xué)提供了理論指導(dǎo)，為園藝產(chǎn)品品質(zhì)分析提供了參考，對其他水果成分的分析也有一定的借鑒作用。

表1 蘋果中主要酯類香氣成分優(yōu)化分析

［1］王昊陽，郭寅龍，張正行，等.自動化靜態(tài)頂空-氣相色譜-質(zhì)譜對天然香精中揮發(fā)性化學(xué)成分的快速分析［J］.分析測試學(xué)報，2004，23(1):9-13.

WANG H Y，GUO Y L，ZHANG Z X，et al.Fast analysis of volatile compounds in natural essences by automatic static-headspace-GC-MS［J］.Journal of Instrumental Analysis，2004，23(1):9-13.

［2］吳繼紅，張美莉，陳芳，等.固相微萃取GC-MS法測定蘋果不同品種中主要芳香成分的研究［J］.分析測試學(xué)報，2005，24:101-104.

WU J H，ZHANG M L，CHEN F，et al.Determination of representative aromatic components in different breeds of apple by GC-MS with solid phase Microextraction［J］.Journal of Instrumental Analysis，2005，24:101-104.

［3］Fellman J K，Rudell D R，Mattinson D S，et al.Relationship of harvest maturity to flavor regeneration after CA storage of‘Delicious’apples［J］.Postharvest Biology and Technology，2003，27:39-51.

［4］吳 波，張寒俊.固相微萃取-氣相色譜/質(zhì)譜測定蔬菜中風味物質(zhì)的研究［J］.分析儀器，2006，18(2):25-31.

WU B， ZHANG H J. Determination of flavor substances in vegetables by solid-phase micro extraction-gas chromatography/mass spectrometry［J］.Analytical Instrumentation，2006，18(2):25-31.

［5］翟 衡，史大川，束懷瑞.我國蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢［J］.果樹學(xué)報，2007，24(3):355-360.

ZHAI H，SHI D C，SHU H R.Current status and developing trend of apple industry in China［J］.Journal of Fruit Science，2007，24(3):355-360.

［6］乜蘭春，孫建設(shè)，陳華君，等.蘋果不同品種果實香氣成分研究［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，39(3):641-646.

NIE L C，SUN J S，CHEN H J，et al.Study on fruit aroma of different apple cultivars［J］.Scientia Agricultura Sinica，2006，39(3):641-646.

［7］Scalzo R L，Testoni A，Genna A.‘Annurca’apple fruit，a southern Italy apple cultivar:texturalproperties and aroma composition［J］.Food Chemistry，2001，73(3):333-343.

［8］Dixon J，Hewett E W.Factors affecting apple Aroma/flavor volatile concentration:review［J］.New Zea Land Journal of Crop and Horticultural Science，2000，28(3):155-173.

［9］Mondy N，Duplat D，Christides J P.Aroma analysis of fresh and preserved onions and leek by dual solid-phase micro extraction-liquid extraction and gas chromatography-mass spectrometry［J］.Journal of Chromatography A，2002，963，(1-2):89-93.

［10］單長松，王 超，孟令儒，等.泰安大蒜與金鄉(xiāng)大蒜揮發(fā)性風味物質(zhì)成分分析［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2012，38(11):147-151.

SHAN C S，WANG C，MENG L R，et al.The analysis of volatile flavor components of Jin Xiang Garlic and Tai’an garlic［J］.Food and Fermentation Industries，2012，38(11):147-151.

［11］王建華，王漢忠.果蔬芳香物質(zhì)的研究方法［J］.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，1996，2(27):219-226.

WANG J H，WANG H Z.Methods for studies on aroma compounds in fruits and vegetables［J］.Journal Of Shandong Agricultural University，1996，2(27):219-226.

［12］王 超，張連忠，彭福田.頂空固相微萃取法分析肥桃香氣成分［C］//中國園藝學(xué)會桃分會第三屆學(xué)術(shù)研討會論文集.西安，2011:242-249.

WANG C，ZHANG L Z，PENG F T.The aroma components from the flowers of“Feicheng”Peaches by HS-SPME［C］//Proceedings of the Third Symposium of Peach Branch of China Institute of Horticulture.Xi’an，2011:242-249.

［13］王 超，郭建敏，陳學(xué)森.HS-GC-MS法快速測定蘋果香氣物質(zhì)的優(yōu)化研究［J］.實驗室科學(xué)，2009:10(5):65-68.

WANG C，GUO J M，CHEN X S.Study on the opeimization of fast determination method for volatile compounds in apple by HS-GC-MS［J］.Laboratory Science，2009:10(5):65-68.

［14］王孝娣，史大川，宋 燁，等.有機栽培紅富士蘋果芳香成分的GC-MS分析［J］.園藝學(xué)報，2005，32(6):998-1002.

WANG X D，LI D C，SONG Y，et al.GC-MS analysis of fruit aroma components of organic‘Fuji’Apple［J］.Acta Horticulturae Sinica，2005，32(6):998-1002.

［15］李大鵬，王明林，陳義倫，等.頂空固相微萃取分析蘋果酯類香氣［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2007，33(8):150-152.

LI D P，WANG M L，CHEN Y L，et al.Headspace solid-phase microextraction for analysis of volatile esters in apple［J］.Food and Fermentation Industries，2007，33(8):150-152.