李鸞翔,唐小霄,張畫喜,卿昊偉,程詩(shī)伊,黃桂香

(廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院,南寧,530004)

柑桔,是蕓香科植物檸檬、桔、柑、柚、橙、金柑等的總稱。柑桔種質(zhì)資源豐富,果實(shí)富含多酚、類黃酮、維生素C等多種營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì),深受廣大消費(fèi)者的喜愛[1]。柑桔加工產(chǎn)生的皮渣占20%～50%,提取皮渣中含有的精油成分是桔皮綜合利用的重要途徑之一[2-3]。柑桔精油是一類由萜烯和萜烯氧化物組成的混合物,單萜化合物、倍半萜化合物及其含氧衍生物存在于大多數(shù)柑桔果皮精油中,但柑桔香氣的主要來(lái)源是含量最少的萜類含氧衍生物[4]。柑桔精油具有良好的抑菌、抗氧化、保鮮和保健作用[5-8],主要應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品、化工等領(lǐng)域,是目前全世界天然香精油中應(yīng)用最為廣泛的一類[9-15]。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)柑桔香氣物質(zhì)的研究主要集中在香氣提取技術(shù)、成分變化、特征香氣物質(zhì)的鑒定與結(jié)構(gòu)分析和香氣物質(zhì)合成等方面的研究[16-18],不同柑桔品種果皮的揮發(fā)油種類和含量不同,探明其差異對(duì)柑桔果皮深加工綜合利用具有重要意義。沃柑是廣西主栽的晚熟雜交柑桔品種,具有豐產(chǎn)性好、著果率高、品質(zhì)好的優(yōu)勢(shì),目前廣西種植面積已超過(guò)6.67萬(wàn)hm2[19],僅次于沙糖桔。隨著種植面積和產(chǎn)量的不斷增加,沃柑價(jià)低滯銷等問(wèn)題隨之凸顯,此外,生產(chǎn)上每年因疏果丟棄的大量果實(shí)亦未能充分利用。紅江橙為廣東的地方特色品種[20],在廣西各地廣泛栽培,紅江橙果皮具有特殊的芳香氣味,可制作陳皮等加工品,而陳皮揮發(fā)油是治療膽結(jié)石癥藥物的重要原料之一[21]。建陽(yáng)桔柚是從甜春桔柚(日本引進(jìn))芽變優(yōu)選而來(lái),果皮色澤金黃且厚,果肉晶瑩多汁,清香宜人,兼有桔和柚的風(fēng)味[22]。本試驗(yàn)采用頂空固相微萃取—?dú)赓|(zhì)聯(lián)用技術(shù)(HS-SPME-GC-MS)對(duì)廣西的沃柑、紅江橙和建陽(yáng)桔柚果皮香氣成分進(jìn)行測(cè)定,比較分析品種間果皮精油成分,為沃柑等柑桔果皮深加工綜合利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 取樣與處理供試3個(gè)柑桔品種(砧木為枳)均定植于廣西大學(xué)果樹標(biāo)本園內(nèi),樹齡6年,株行距為2.5 m×3 m,采用一致的田間日常管理。選取長(zhǎng)勢(shì)相近的單株于果實(shí)轉(zhuǎn)色期采摘運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室,蒸餾水沖洗干凈,迅速收集果皮放入液氮保存,置于-80 ℃超低溫冰箱備用。

1.2 儀器與藥品超低溫冰箱(青島海爾特種電器有限公司,DW-86L338J型號(hào));高精度恒溫水槽(THCY-18Q);手動(dòng)進(jìn)樣手柄(SPME);萃取頭(50/30 μm DVB/CVR on PDMS);氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(日本島津公司,TQ 8040型號(hào))。

1.3 樣品前處理先將果皮粉碎,迅速取0.5 g樣品裝入樣品瓶中,將萃取頭在氣相色譜進(jìn)樣口老化(250 ℃、2 min),將老化好的萃取頭插入樣品瓶頂空部分,推出纖維頭,在80 ℃條件下恒溫磁力攪拌吸附1 h,然后從樣品瓶上拔出萃取頭,插入設(shè)置好條件的GC-MS進(jìn)樣口,250 ℃,解析2 min開始采集數(shù)據(jù)。

1.4 色譜和質(zhì)譜條件色譜條件:色譜柱(DB-5MS,30.0 m×0.25 mm,0.25 μm)。色譜條件:進(jìn)樣口250 ℃,不分流進(jìn)樣,色譜柱起始50 ℃,保持1 min,以2.5 ℃/min的速率上升至180 ℃,保持1 min,再以10 ℃/min的速率上升至250 ℃,保持10 min。載氣(氦氣),流速1.0 mL/min。質(zhì)譜條件:接口溫度280 ℃,離子源溫度230 ℃,離子化方式SIM,電子能量70 eV,掃描質(zhì)量范圍45～600 m/z。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析通過(guò)NIST14.lib標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)檢索確定成分種類,采用面積歸一法計(jì)算各成分的相對(duì)含量。結(jié)果文件在Excel中處理后,再利用Tbtools軟件進(jìn)行聚類熱圖、韋恩圖的制作和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 總離子圖沃柑、紅江橙、建陽(yáng)桔柚果皮揮發(fā)油的總離子圖如圖1。

圖1 沃柑、紅江橙、建陽(yáng)桔柚果皮揮發(fā)油成分總離子圖

2.2 各品種果皮揮發(fā)油成分在沃柑、紅江橙和建陽(yáng)桔柚果皮揮發(fā)油中分別檢測(cè)出74、85和74種成分,分別占總揮發(fā)油含量的81.6%、87.03%、79.4%;揮發(fā)油成分主要為萜烯烴類、酯類、醛類、醇類、酮類和酚類成分,其中,萜烯烴類、酯類、醛類含量最高。萜烯烴類物質(zhì)含量,沃柑(65.89%)和紅江橙(65.51%)相差不大,但均高于建陽(yáng)桔柚(49.71%)。酸類物質(zhì),建陽(yáng)桔柚(5.96%)明顯高于沃柑(0.4%)和紅江橙(0.87%)。沃柑果皮揮發(fā)油中相對(duì)含量較高的成分有檸檬烯(52.26%)、月桂烯(5.25%)、2-蒎烯(1.75%)、芳樟醇(1.33%)、棕櫚酸甲酯(1.2%)等。紅江橙果皮揮發(fā)油中相對(duì)含量較高的成分有檸檬烯(44.95%)、月桂烯(4.96%)、2-蒎烯(2.25%)、癸醛(1.26%)、芳樟醇(3.92%)等。建陽(yáng)桔柚果皮揮發(fā)油中相對(duì)含量較高的成分有檸檬烯(35.74%)、棕櫚酸甲酯(2.35%)、癸醛(2.28%)、(E,E)-2,4-己二烯醛(1.92%)等(見表1)。

表1 沃柑、紅江橙和建陽(yáng)桔柚果皮揮發(fā)油成分GC-MS分析結(jié)果

2.3 各品種果皮揮發(fā)油的共同成分分析發(fā)現(xiàn),沃柑、紅江橙和建陽(yáng)桔柚含有如下35種相同成分:1-辛醇、芳樟醇、1-壬醇、4-萜烯醇、α-松油醇、橙花醇、香茅醇、紫蘇醇、喇叭茶醇、葉綠醇、2-蒎烯、月桂烯、檸檬烯、萜品烯、α-蒎烯、1-石竹烯、(E)-β-金合歡烯、α-衣蘭油烯、3,7,11-三甲基-1,3,6,10-十二碳-四烯、乙酸香茅酯、乙酸橙花酯、棕櫚酸甲酯、棕櫚酸乙酯、十七酸甲酯、亞油酸甲酯、亞油酸乙酯、(E,E)-2,4-己二烯醛、壬醛、癸醛、辛二烯醛、4-(1-甲基乙烯基)-1-環(huán)己烯-1-甲醛、香芹酮、6,10,14-三甲基-2-十五烷酮、香芹酚、棕櫚酸。檸檬烯具有新鮮橙子香氣及檸檬香氣,為甜橙精油的主要芳香組分,分析發(fā)現(xiàn)在供試3種柑桔果皮揮發(fā)油中含量均最高(分別為52.26%、44.95%和35.74%),與前人的測(cè)定結(jié)果[23-24]基本一致。月桂烯的含量?jī)H次于檸檬烯,在沃柑中含量最高為5.25%、其余兩種含量分別為4.96%、2.8%,其具有香油和天竺葵的特有香味[25-26]。芳樟醇是柑桔香氣的主要成分之一,具有特殊的花香味[27]。壬醛和癸醛被報(bào)道與柑桔果皮中具有辛辣刺激氣味有關(guān)[28]。脂類、醛類、酮類等都是柑桔果皮揮發(fā)油中重要的香味成分,使果實(shí)散發(fā)出特有的芳香味[29-30]。3個(gè)品種果皮揮發(fā)油成分關(guān)系見圖2。

圖2 沃柑、紅江橙和建陽(yáng)桔柚果皮揮發(fā)油成分關(guān)系

基于35種公共成分進(jìn)行聚類分析生成熱圖,可見3個(gè)品種果皮揮發(fā)油成分構(gòu)成存在明顯差異,可以快速區(qū)分3個(gè)品種。辛二烯醛、4-(1-甲基乙烯基)-1-環(huán)己烯-1-甲醛、芳樟醇、(E)-β-金合歡烯等在紅江橙中含量高,可用于區(qū)分紅江橙果皮揮發(fā)油與其他兩種柑桔的果皮揮發(fā)油。檸檬烯、紫蘇醇、α-蒎烯、1-辛醇、香茅醇、香芹酮等在沃柑中含量高,可以通過(guò)這6種物質(zhì)分辨沃柑果皮揮發(fā)油與其他兩種柑桔的果皮揮發(fā)油(見圖3)。

圖3 沃柑、紅江橙和建陽(yáng)桔柚基于果皮揮發(fā)油35種共有成分的聚類分析熱圖

2.4 各品種果皮揮發(fā)油特有成分在相同栽培環(huán)境下,某個(gè)品種特有而其他對(duì)照品種沒(méi)有的揮發(fā)性物質(zhì),可視為特有揮發(fā)成分[11,31]。根據(jù)HS-SPME-GC-MS檢測(cè),沃柑果皮揮發(fā)油含有藍(lán)桉醇、大根香葉烯、乙酸香葉酯、十八烷酸甲酯、亞麻酸甲酯、青葉醛、香茅醛等21種特有成分。青葉醛、香茅醛等具有特殊的清香,研究表明大根香葉烯等烯類化合物具有一定的抗氧化和消炎效果[32]。紅江橙果皮揮發(fā)油含有異蒲勒醇、香葉基香葉醇、金合歡醇、(R)-氧化檸檬烯、雪松烯、氧化石竹烯、香葉酸甲酯、油酸甲酯、油酸乙酯、己醛、檸檬醛、反式佛手酚、肉豆蔻酸等29種特有成分。其中檸檬醛的氣味能夠讓人感覺(jué)到愉悅,是非常有效的穩(wěn)定劑[33]。建陽(yáng)桔柚果皮揮發(fā)油含有賽萊寧醇、香榧醇、薄荷烯、吉馬烯、反式角鯊烯、十五碳酸甲酯、硬脂酸乙酯、苯乙醛、十三醛、十六醛、2-戊基-2-醛、百里香酚、油酸等20種特有成分。不同柑桔品種特有成分雖然含量較少,但卻是特有成分的存在促使不同柑桔品種形成了不同的香味。

3 結(jié)論

與溶劑浸提法和水蒸氣蒸餾法提取精油成分相比,本研究萃取柑桔果皮揮發(fā)油成分采用的頂空固相微萃取技術(shù)具有快速高效、準(zhǔn)確度高、無(wú)需有害萃取試劑的優(yōu)點(diǎn),避免了因萃取溫度和萃取劑差異造成精油成分損失和破壞。通過(guò)GC-MS技術(shù)分別從沃柑、紅江橙和建陽(yáng)桔柚果皮揮發(fā)油中檢測(cè)出了74、85、74種成分,主要為萜烯烴、脂類、醛類等成分,3個(gè)品種果皮揮發(fā)油成分有35種共同成分,又分別含有21、29、20種特有成分。

共同成分和特有成分在種類和含量上的差異是不同柑桔品種果實(shí)(果皮)呈現(xiàn)出不同香味的主要因素。本文明確了3個(gè)柑桔品種精油成分種類和含量上的差異,為柑桔精油的有效利用及深入開發(fā)提供參考。