劉菲斐，陳 晉，陳健樂,3，劉東紅,3，葉興乾,3，程 煥,3,*

（1.浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院，智能食品加工技術(shù)與裝備國家地方聯(lián)合工研究中心，馥莉食品研究院，浙江省農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)研究重點實驗室，浙江省健康食品制造與品質(zhì)控制國際合作基地，浙江 杭州 310058；2.浙江大學(xué)長三角智慧綠洲創(chuàng)新中心，浙江 嘉興 314102；3.浙江大學(xué)寧波科創(chuàng)中心，浙江 寧波 315100）

柑橘是世界第一大宗水果，主要包括橙類、寬皮柑橘、柚類和檸檬等[1]。其中，甜橙類是品種最豐富、栽培最廣泛的一類柑橘[2]，分為普通甜橙、低酸甜橙、血橙（blood orange，BO）和臍橙（navel orange，NO）[3]。甜橙在鮮食和加工過程中會產(chǎn)生大量果皮垃圾，造成資源浪費和環(huán)境污染。然而，這些“廢料”是精油、類黃酮和類胡蘿卜素等生物活性化合物的重要來源[4]。甜橙精油因其令人愉悅、舒緩情緒等功效而廣受喜愛，并且在食品、醫(yī)藥和化妝品等行業(yè)都有很大需求，具有廣闊市場潛力[4-6]，是柑橘加工中重要的高附加值產(chǎn)品[7]。

柑橘精油傳統(tǒng)的提取方法有冷壓（cold pressing，CP）法、蒸餾法和溶劑浸提法。CP法提取的精油氣味最接近柑橘原有香氣，但含有色素、果膠等雜質(zhì)且提取率較低。趙凱[8]通過添加鈣鹽浸泡果皮以提高壓榨法得率，并確定氯化鈣為最佳硬化劑。水蒸餾法的精油提取率高于CP法[9]，但其能耗較大，并且長時間高溫蒸餾會破壞香氣成分，造成精油品質(zhì)下降。為此，超聲波[10]、微波[11]等輔助手段被引入傳統(tǒng)水蒸餾法中，在保證提取率的前提下提高效率并降低能耗。旋轉(zhuǎn)錐蒸餾塔（spinning cone column，SCC）法是近年來興起的一種高效逆流液-氣接觸萃取技術(shù)，具有提取效率高、停留時間短、溫度控制范圍廣等優(yōu)點，從而大大降低了熱敏性風(fēng)味化合物降解[12]。SCC廣泛應(yīng)用于茶葉香氣回收[13]，乙醇濃度調(diào)節(jié)[14]以及香精香料提取等[12,15]，但關(guān)于其用于柑橘風(fēng)味物質(zhì)提取的報道較少。

風(fēng)味組成是衡量精油品質(zhì)和相關(guān)功效的重要指標(biāo)，不同品種和提取方式會影響柑橘精油風(fēng)味特征組成。本研究以BO和NO作為代表性甜橙果實原料，采用CP、微波輔助水蒸氣蒸餾（microwave-assisted hydrodistillation，MAHD）和SCC 3 種方法提取甜橙精油，利用氣相色譜-離子遷移譜（gas chromatography-ion mobility spectrometry，GC-IMS）和快速氣相電子鼻分析不同甜橙精油風(fēng)味組成，并結(jié)合偏最小二乘法判別分析（partial least square discriminant analysis，PLS-DA）、主成分分析（principal component analysis，PCA）和判別因子分析（discriminant factor analysis，DFA）等化學(xué)計量學(xué)方法篩選不同甜橙精油風(fēng)味差異化合物，以期為柑橘精油的提取及應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

塔羅科BO于2023年3月購自四川省資中縣；贛南NO于2022年11月購自江西省贛州市。成熟期采摘，采后挑選無機械損傷、無病蟲害的果實。

氯化鈣（食品級）浙江大成生物科技有限公司；無水硫酸鈉（分析純）國藥集團(tuán)化學(xué)試劑（上海）有限公司；正己烷、環(huán)己酮（色譜純）上海阿拉丁生化科技股份有限公司；正構(gòu)酮C4～C9標(biāo)準(zhǔn)品 山東海能科學(xué)儀器有限公司；高純氦氣（純度99.999%）杭州今工特種氣體有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SH-607水果削皮機 廣州酒思貿(mào)易有限公司；L18-Y31靜音高速破壁機 九陽股份有限公司；三輥式壓榨機 臺州椒江機械設(shè)備廠；WBFY 201微波化學(xué)反應(yīng)器 鄭州卓成儀器科技有限公司；SCC 1000旋轉(zhuǎn)錐蒸餾塔 澳大利亞Flavourtech公司；FlavourSpec風(fēng)味分析儀 德國G.A.S.公司；Heracles NEO 100快速氣相電子鼻 法國Alpha MOS公司。

1.3 方法

1.3.1 甜橙精油提取

1.3.1.1 CP法提取

使用0.5 g/100 mL氯化鈣溶液浸泡新鮮柑橘皮2 h。將浸泡后的橘皮用清水沖洗干凈，置于三輥式壓榨機中壓榨，然后將得到的混合液靜置分層20 min，取上層混合物以6 000 r/min離心分離20 min，收集上層精油并用無水硫酸鈉干燥。將獲得精油置于4 ℃冰箱中避光保存。

1.3.1.2 MAHD法提取

使用水果削皮機自動削取柑橘黃皮層，并用破壁機打碎后稱取30～40 g于500 mL圓底燒瓶中，按1∶5料液比加入純凈水，加熱。微波化學(xué)反應(yīng)器總功率650 W、設(shè)置火力為P40、加熱時間15 min，收集精油并用無水硫酸鈉干燥。將獲得精油置于4 ℃冰箱中避光保存。

1.3.1.3 SCC法提取

該方法在車間進(jìn)行提取。柑橘黃皮層用料約2.5 kg。SCC產(chǎn)品流量為500 L/h、加熱器溫度87 ℃。料液從蒸餾塔頂部注入，交替流向旋轉(zhuǎn)錐和固定錐并不斷下降直到蒸餾塔底部。同時，蒸汽從底部向上流動，不斷和料液接觸收集揮發(fā)性成分，最后從蒸餾塔頂部流出，并通過一系列冷凝裝置，形成濃縮香氣萃取液，即甜橙精油和純露混合物。本實驗每種樣品收集約5 kg香氣萃取液。

1.3.2 甜橙精油提取率計算

甜橙精油提取率按式（1）計算。

式中：m1為精油質(zhì)量/g；m2為柑橘黃皮層質(zhì)量/g。

1.3.3 感官定量描述分析

感官評價小組成員由12 名女性和6 名男性組成（年齡20～35 歲），在正式實驗前均接受培訓(xùn)并通過嗅覺測試。感官小組結(jié)合文獻(xiàn)[16-17]進(jìn)行討論，確定柑橘精油的感官描述詞為果香、甜香、花香、青香、脂香和木香，同時對整體喜好度進(jìn)行評價。評分采用10 分制，0 分表示未感受到該氣味屬性，9 分表示氣味最強烈。根據(jù)各屬性平均值繪制香氣輪廓雷達(dá)圖。

1.3.4 GC-IMS分析

色譜柱為MXT-5（15 m×0.53 mm，1 μm），漂移氣和載氣為高純氮氣（純度99.999%）。取100 μL樣品于20 mL頂空瓶中，40 ℃孵育10 min。進(jìn)樣針溫度為85 ℃，頂空進(jìn)樣100 μL。樣品在色譜柱內(nèi)通過程序升壓（流速）完成初次分離，分析時間為50 min。載氣（EPC2）流量程序設(shè)置為：2 mL/min保持2 min；2～10 min勻速上升至10 mL/min；10～30 min勻速上升至100 mL/min；30～50 min勻速上升至150 mL/min。待測分子隨后進(jìn)入遷移管，在電場和逆向漂移氣的作用下進(jìn)行二次分離。漂移氣（EPC1）流量恒定為75 mL/min。

定性分析：基于GC保留指數(shù)（retention index，RI）和IMS相對遷移時間，與內(nèi)置的GC×IMS數(shù)據(jù)庫中化合物進(jìn)行匹配。定量分析：基于峰顏色和面積（即峰信號強度），通過Quantification功能進(jìn)行半定量分析。

1.3.5 電子鼻分析

Heracles NEO超快速氣相色譜電子鼻配備2 個火焰離子化檢測器，采用2 根色譜柱MXT-5和MXT-1701（10 m×0.18 mm，0.40 μm）進(jìn)行分析。參考Liu Feifei等[18]的方法并稍作修改。取100 μL樣品于頂空瓶中，40 ℃孵育15 min，進(jìn)樣量500 μL、進(jìn)樣口溫度200 ℃、壓力10 kPa、分流10 mL/min。升溫程序為6 ℃/s升至180 ℃，保持60 s；3 ℃/s升至250 ℃，保持120 s。

1.3.6 相對氣味活度值（relative odor activity value，ROAV）計算

參考劉登勇等[19]的方法，引入ROAV評價各揮發(fā)性化合物對甜橙精油風(fēng)味的貢獻(xiàn)度。ROAV越大，化合物對樣品整體風(fēng)味的貢獻(xiàn)度也越大。本研究設(shè)定ROAV≥1的化合物為甜橙精油的關(guān)鍵氣味化合物，對樣品風(fēng)味貢獻(xiàn)度最大的化合物ROAV為100，其他化合物ROAV按式（2）計算。

式中：Ci、Ti分別為各揮發(fā)性化合物的相對含量/%和氣味閾值/（mg/kg）；Cstan、Tstan分別為對樣品風(fēng)味貢獻(xiàn)度最大化合物的相對含量/%和氣味閾值/（mg/kg）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

感官定量描述分析雷達(dá)圖通過Microsoft Excel 2021繪制；GC-IMS數(shù)據(jù)通過VOCal軟件對不同樣品之間的揮發(fā)性化合物組成及含量的差異進(jìn)行可視化分析；電子鼻數(shù)據(jù)采用Alphasoft軟件繪制指紋圖譜，并進(jìn)一步作PCA和DFA統(tǒng)計分析；PLS-DA模型和變量投影重要性（variable importance in projection，VIP）通過MetaboAnalyst 5.0在線平臺創(chuàng)建。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同方法制備的甜橙精油對比分析

由表1可知，從精油提取率來看，CP提取率高于MAHD，這是因為后者僅加熱提取15 min，仍有部分精油殘留在燒瓶內(nèi)，而前者在壓榨橘皮過程中反復(fù)碾壓直至無液體流出，SCC萃取液是精油和純露的混合物，無提取率，2 種甜橙都控制在提取約5 kg萃取液；從產(chǎn)物外觀和氣味來看，CP精油呈黃色油狀并且具有濃郁的柑橘香氣，MAHD精油為無色透明的油狀液體，除了濃郁的柑橘香氣外還略帶蒸煮味；SCC萃取液則是無色透明并且?guī)в幸巳说恪?/p>

表1 不同甜橙精油提取率、外觀和氣味比較Table 1 Comparison of extraction rates,appearances and odors of essential oils from sweet orange peels

2.2 感官定量描述分析結(jié)果

對不同甜橙精油的香氣屬性（果香、花香、甜香、青香、脂香、木香）及整體喜好度進(jìn)行評價。由圖1可知，CP精油具有最強烈的果香、甜香和花香，并且整體喜好度最高；而MAHD精油則表現(xiàn)出更強的青香、脂香和木香；SCC萃取液各香氣屬性強度相對較低，但在BO精油中喜愛度不亞于MAHD精油。此外，NO精油相較于BO精油具有略微更強的果香和整體喜好度。

圖1 甜橙精油感官分析結(jié)果Fig.1 Sensory analysis of sweet orange essential oil

不同提取方式獲得的精油香氣屬性改變可能與其揮發(fā)性物質(zhì)組成和含量變化有很大關(guān)系。因此需結(jié)合儀器與化學(xué)計量學(xué)對其揮發(fā)性成分做進(jìn)一步分析。

2.3 GC-IMS鑒定甜橙精油揮發(fā)性物質(zhì)組成

2.3.1 不同甜橙精油GC-IMS譜圖分析

GC-IMS圖中橫坐標(biāo)1.0處紅色豎線為反應(yīng)離子峰（reaction ion peak，RIP），兩側(cè)每個點代表一種揮發(fā)性物質(zhì)。顏色反映峰強度，白色表示峰強度較低，即物質(zhì)含量較低；紅色則表示物質(zhì)含量較高[20]。由圖2可知，甜橙精油揮發(fā)性物質(zhì)得到了較好分離，CP和MAHD法提取的精油譜圖較為相似，但和SCC萃取液的譜圖有明顯差異，且前兩者峰強度和數(shù)量明顯高于后者。此外，在保留時間200 s內(nèi)，相比于CP精油，MAHD精油和SCC萃取液具有更多種類的揮發(fā)性物質(zhì)，說明加熱提取過程中會生成一些新化合物；200～400 s，MAHD精油揮發(fā)性物質(zhì)含量最高；400～700 s，CP和MAHD精油出峰情況相似，而SCC萃取液在此期間只有少量化合物出峰。

圖2 6 種甜橙精油的揮發(fā)性物質(zhì)GC-IMS 2D（A）、3D（B）和2D差異（C）譜圖Fig.2 2D (A),3D (B) and 2D differential (C) GC-IMS spectra of volatile components in six orange essential oils

為更直觀展現(xiàn)樣品間差異，將BO_CP精油譜圖作為參比，其余5 個樣品譜圖均扣減參比，紅色表示此樣品中該化合物含量高于參比譜圖，藍(lán)色表示該化合物含量低于參比譜圖。由圖2C可知，不同品種和提取方式對甜橙揮發(fā)性成分均有影響。MAHD精油的譜圖多個峰顯現(xiàn)紅色，說明該方式提取的精油相比于CP含有更豐富的揮發(fā)性物質(zhì)；SCC萃取液的譜圖則顯現(xiàn)大面積藍(lán)色，說明香氣化合物含量極低，與感官分析結(jié)果一致。此外，BO精油和NO精油相比也存在一定差異。

2.3.2 甜橙精油揮發(fā)性成分定性及定量分析

為進(jìn)一步確定不同甜橙精油中具體化合物的差異，對各成分進(jìn)行定性分析（表2），并根據(jù)峰面積歸一化法計算各成分相對含量（表3），共鑒定出64 種化合物，包括萜烯類23 種、醇類12 種、醛類12 種、酯類4 種、酸類6 種、其他7 種。此外，構(gòu)建指紋圖譜（圖3）以直觀反映不同樣品間揮發(fā)性成分差異。

圖3 甜橙精油的揮發(fā)性成分GC-IMS指紋圖譜Fig.3 GC-IMS fingerprint of volatile components in sweet orange essential oil

表2 甜橙精油揮發(fā)性成分定性分析Table 2 Quantitative analysis of volatile compounds in sweet orange essential oil

表3 甜橙精油揮發(fā)性成分相對含量Table 3 Relative contents of volatile compounds in sweet orange essential oil

2.3.2.1 萜烯類

萜烯類為甜橙精油主要成分，具有柑橘、草本和木本等香氣特征[21]。CP和MAHD精油中萜烯類含量豐富，尤其是莰烯、蒎烯、月桂烯和3-蒈烯。值得注意的是，在以往研究中，檸檬烯是柑橘中最主要的揮發(fā)性化合物[22-24]，可能是由于色譜柱類型不同，本研究未檢出該物質(zhì)。所有萜烯類化合物都存在二聚體，甚至三聚體、四聚體，此前在甜橙枳實中也檢測到檸檬烯、芳樟醇等物質(zhì)的多聚體[25]。α-萜品油烯（M）、α-萜品油烯（D）、α-水芹烯（M）、α-水芹烯（D）、α-萜品烯（M）和α-萜品烯（D）在NO精油中含量明顯高于BO精油，其他大部分萜類化合物在二者中含量差異無明顯區(qū)別。萜烯在氧氣和高溫下容易發(fā)生氧化和降解反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為萜烯醇或氧化物，這種分子變化會產(chǎn)生令人不悅的氣味，如藥味、木味和蠟味，對感官質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響[26]。MAHD和SCC提取都涉及到高溫加熱，因此，這可能是CP精油感官喜好度更高的原因之一。

2.3.2.2 醇類和醛類

醇類和醛類也是柑橘風(fēng)味物質(zhì)的重要組成成分。絕大部分醇類和醛類在BO中含量明顯高于NO，包括2-己醇、2-庚醇、芳樟醇、異胡薄荷醇、(E)-2-戊烯醛、3-甲基-2-丁烯醛和正辛醛，這可能是導(dǎo)致二者風(fēng)味差異的重要原因。BO和NO中檢測到的主要醇類物質(zhì)為2-己醇、芳樟醇和異胡薄荷醇。其中芳樟醇是含量最高的醇類，具有濃郁甜花香[27]，是甜橙中重要香氣物質(zhì)。樣品中主要醛類物質(zhì)為辛醛和2-己烯醛，醛類化合物具有較低的閾值[28]。其中辛醛是含量最高的醛類，對脂香有很大貢獻(xiàn)，2-己烯醛與(E)-2-己烯醛對青草氣味有貢獻(xiàn)[16]。

此外，MAHD精油中醇類和醛類含量明顯高于CP精油，說明加熱導(dǎo)致的各種生化反應(yīng)有助于醇類和醛類的形成，這也導(dǎo)致MAHD精油和CP精油感官評價結(jié)果有較大差異。雖然SCC萃取液所含香氣物質(zhì)總量不多，但也含有豐富的醇類和醛類物質(zhì)，尤其是芳樟醇單體及其多聚體，其含量已經(jīng)超過CP提取的純精油。以往也有研究表明，利用SCC提取的紅茶萃取液中芳樟醇和2-戊烯醛含量比傳統(tǒng)方法增多4 倍，還有一些貢獻(xiàn)茶風(fēng)味的關(guān)鍵醛類物質(zhì)含量可達(dá)11 倍以上[29]。以上說明SCC在提取醇類和醛類物質(zhì)上具有一定優(yōu)勢。

2.3.2.3 酯類、酸類和其他

酯類也是柑橘香氣的重要組成部分，通常具有甜香和果香。一共檢測到4 種酯類化合物，乙酸乙酯在CP精油中含量明顯低于MAHD精油和SCC萃取液；而乙酸丁酯則呈相反趨勢，并且乙酸丁酯在NO精油中含量明顯高于BO精油。酸類在MAHD精油中含量最高，檢測到的主要酸類物質(zhì)為正辛酸，其次是乙酸和戊烯酸，其中乙酸在蜜橘果皮[23]和蜜柚發(fā)酵酒[30]中也被檢測到。其他化合物還包括二甲基二硫醚、二乙基三硫醚、甲基庚烯酮、芳樟醇氧化物和D-樟腦等。甲基庚烯酮在CP精油中含量極高，但在另2 種方式提取的精油中幾乎沒有，原因可能是在加熱過程中造成的損失。硫化物是柑橘汁熱加工易形成的異味化合物[31]，因此二甲基二硫醚和二乙基三硫醚在MAHD精油中含量極高，對感官品質(zhì)有一定負(fù)面影響。

目前關(guān)于柑橘精油揮發(fā)性成分的研究大部分均采用GC-MS進(jìn)行檢測分析，其C鏈長度均在C10～C20，且很少檢測到酸類、硫醚類等化合物，這是由于這類物質(zhì)分子質(zhì)量小且含量極微，難以被GC-MS檢測到[32]。而本研究中GC-IMS檢測出的主要是小分子（C2～C10）揮發(fā)性成分，擴大了甜橙精油中揮發(fā)性成分檢測范圍，這是因為GC-IMS的檢測靈敏度高于GC-MS，因此對于小分子物質(zhì)的檢測更精準(zhǔn)，并且在痕量揮發(fā)性成分的分析中具有較大應(yīng)用潛力。但目前GC-IMS數(shù)據(jù)庫還不夠完善，檢測到的甜橙精油揮發(fā)性成分中還存在許多未知化合物未被鑒定，因此后續(xù)還需結(jié)合GC-MS檢測和NIST數(shù)據(jù)庫，全面表征不同品種及提取方式獲得的甜橙精油揮發(fā)性成分的差異。

2.3.3 甜橙精油關(guān)鍵揮發(fā)性化合物分析

某些化合物相對含量高但氣味閾值也較高，對樣品整體風(fēng)味貢獻(xiàn)度不大，因此不是所有揮發(fā)性成分都對甜橙精油特征香氣有貢獻(xiàn)。利用ROAV法結(jié)合GC-IMS分析結(jié)果可以篩選出甜橙精油的關(guān)鍵揮發(fā)性化合物。本研究中，氣味閾值為化合物在油中的閾值，來自電子鼻軟件中自帶AroChemBase數(shù)據(jù)庫和相關(guān)參考文獻(xiàn)[33]。由表4可知，共有16 種揮發(fā)性化合物ROAV≥1，對柑橘香氣貢獻(xiàn)較大。在CP精油中，β-月桂烯相對含量高且香氣閾值低，風(fēng)味貢獻(xiàn)最大；而在MAHD精油和SCC萃取液中，芳樟醇是風(fēng)味貢獻(xiàn)最大的物質(zhì)，在之前的研究中芳樟醇也被認(rèn)定為6 種柑橘精油中ROAV＝100的物質(zhì)[22]。大部分萜烯類化合物ROAV≥1，如β-蒎烯、α-萜品烯等，并且其在CP和MAHD精油中的貢獻(xiàn)度遠(yuǎn)大于在SCC萃取液中的貢獻(xiàn)度。2-己醇、(E)-2-己烯醛和正辛醛是6 種樣品共有的關(guān)鍵揮發(fā)性化合物。此外，二甲基二硫醚和二乙基三硫醚2 種硫化物閾值較低，對MAHD精油風(fēng)味具有很大貢獻(xiàn)，這也是導(dǎo)致MAHD精油喜愛度較低的重要原因。

表4 甜橙精油中揮發(fā)性化合物的ROAVTable 4 ROAV of volatile compounds in sweet orange essential oil

2.3.4 基于PLS-DA和VIP篩選不同甜橙精油差異揮發(fā)性化合物

為篩選6 種精油的差異揮發(fā)性化合物，對基于GC-IMS檢測到的64 種物質(zhì)的峰信號強度進(jìn)行PLS-DA，由圖4A可知，PC1和PC2的貢獻(xiàn)率分別為74.1%和10.7%，累計貢獻(xiàn)率為84.8%，表明該模型能夠充分反映樣品原始信息。每一聚類中的3 個點緊密聚集在一起，說明組間重復(fù)性好，GC-IMS檢測性能穩(wěn)定。可以看出6 種樣品有明顯的區(qū)分，NO_CP和NO_MAHD均分布在上方區(qū)域，二者差異較??；BO_CP和BO_MAHD均分布在左下方，二者也較為相似；BO_SCC和NO_SCC均分布在右側(cè)區(qū)域，同樣具有一定相似性。對于同一種甜橙，CP和MAHD方式提取的精油距離相近，但和SCC萃取液相距較遠(yuǎn)，說明前2 種方式和后者提取的揮發(fā)性成分差異較大。此外，同一種方式提取的2 種甜橙精油，如BO_CP和NO_CP、BO_MAHD和NO_MAHD，揮發(fā)性成分也具有較大差異。

圖4 基于GC-IMS檢測的甜橙精油揮發(fā)性成分的PLS-DA得分圖（A）及VIP得分（B）Fig.4 PLS-DA score plot (A) and VIP scores (B) for volatile compounds in sweet orange essential oil detected by GC-IMS

進(jìn)一步地，利用VIP篩選對樣本分類貢獻(xiàn)大的揮發(fā)性化合物。VIP通過PLS-DA載荷圖判別所得，VIP值越大，表明對樣本分類的貢獻(xiàn)越大，通常VIP＞1表明該變量在區(qū)分不同樣本上起著至關(guān)重要的作用[23]。由圖4B可知，共篩選出13 種VIP＞1的標(biāo)志性差異化合物，包括1-正戊醇（D）、3-蒈烯（T r）、β-蒎烯（M）、2-己醇（D）、3-蒈烯（D）、β-月桂烯（D）、β-蒎烯（Tr）、莰烯（D）、芳樟醇（M）、β-月桂烯（Te）、β-蒎烯（Te）、莰烯（M）和3-蒈烯（Te）。其中絕大部分揮發(fā)性化合物為萜烯類化合物，少數(shù)為醇類，說明提取方式及柑橘品種對這2 類化合物影響較大。

2.4 快速氣相電子鼻分析甜橙精油揮發(fā)性成分

利用快速氣相電子鼻可以快速檢測樣品中揮發(fā)性成分。根據(jù)GC的峰面積和保留時間繪制雷達(dá)指紋圖譜，可以反映氣味成分的強度和豐度。由圖5可知，CP和MAHD精油的色譜圖相似，基本重合，但與SCC萃取液的色譜圖差異較大，后者的峰強度明顯更低，這與上述GC-IMS譜圖結(jié)果一致。

圖5 基于電子鼻分析的甜橙精油雷達(dá)指紋圖譜Fig.5 Radar fingerprint of sweet orange essential oil based on E-nose analysis

通過電子鼻軟件的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊進(jìn)行PCA和DFA，進(jìn)一步區(qū)分不同甜橙精油的揮發(fā)性成分差異。PCA是一種無監(jiān)督的分類方法，可以盡可能多地保留原始信息，同時對數(shù)據(jù)進(jìn)行降維處理[34]。如圖6A所示，PC1和PC2的累計方差貢獻(xiàn)率超過99%，說明PCA模型對總方差的解釋效果很好。每組樣品間的點聚集緊密，說明重復(fù)性好。BO_SCC和NO_SCC組間距離相對較近，表明這2 種樣品的香氣差異較小。除此之外，其他樣品的區(qū)域劃分極為明顯。此結(jié)果也與上述PLS-DA結(jié)果一致。

圖6 基于電子鼻分析的6 種甜橙精油PCA（A）和DFA（B）分類結(jié)果Fig.6 PCA (A) and DFA (B) classification results of six sweet orange essential oils based on E-nose analysis

與PCA相比，DFA是一種有監(jiān)督的分類方法，能夠增加組間方差并減少組內(nèi)方差，從而實現(xiàn)更好的分類效果[34]。由圖6B可知，DFA總方差可達(dá)96.052%（DF1＝86.785%，DF2＝9.267%），表明不同柑橘品種和提取方法的精油具有明顯的區(qū)域分布特征，并進(jìn)一步驗證了PCA結(jié)果。綜上所述，快速氣相電子鼻可以很好地區(qū)分不同甜橙精油的揮發(fā)性成分差異。

3 結(jié)論

本研究采用感官定量描述、GC-IMS及快速氣相電子鼻分析不同甜橙精油風(fēng)味特征及揮發(fā)性成分。感官實驗結(jié)果表明，CP精油具有濃郁的果香、甜香和花香且整體喜好度最高；MAHD精油則表現(xiàn)出更強的脂香、青香和木香；而SCC萃取液香氣濃度較低。GC-IMS鑒定出64 種揮發(fā)性化合物，主要為萜烯類、醇類和醛類，其次是酸類、酯類和其他化合物。萜烯類在CP和MAHD精油中含量明顯高于SCC萃取液，而醇類和醛類在MAHD精油和SCC萃取液中含量明顯高于CP精油?；赗OAV鑒定出16 種關(guān)鍵揮發(fā)性成分，其中β-月桂烯和芳樟醇對甜橙精油風(fēng)味貢獻(xiàn)最大。結(jié)合PLS-DA成功區(qū)分6 種精油，并基于VIP＞1篩選出13 種差異揮發(fā)物。此外，快速氣相電子鼻結(jié)合PCA和DFA也成功區(qū)分6 種甜橙精油揮發(fā)性成分。綜上，在實際生產(chǎn)和應(yīng)用中，可根據(jù)需求選擇不同方式進(jìn)行精油提取。