固相微萃取-氣質聯用法分析3種柚子皮的香氣成分

呂倩楠，王俊斌，席建花，王海鳳，劉龍飛，叢方地

（1.天津農學院基礎科學學院，天津300384；2.天津農學院農業分析測試中心，天津300384）

固相微萃取-氣質聯用法分析3種柚子皮的香氣成分

呂倩楠1，王俊斌1，席建花1，王海鳳2，*，劉龍飛1，叢方地1

（1.天津農學院基礎科學學院，天津300384；2.天津農學院農業分析測試中心，天津300384）

采用固相微萃取結合氣相色譜-質譜聯用法對琯溪蜜柚、繽紛田園蜜柚和繽紛田園紅心蜜柚的果皮香氣成分進行分析。結果表明：吸附溫度65℃，吸附時間45 min，樣品量1.000 g，解吸時間2 min為最佳條件。選用此條件對3種柚子皮所提取的揮發性成分進行定性分析，并以面積歸一化法定量計算各組分的相對含量。琯溪蜜柚皮共鑒定出43種化合物，其中含3-蒈烯17.361%，含α-蒎烯41.222%；繽紛田園蜜柚皮共鑒定出42種化合物，其中含3-蒈烯為16.533%，含羅勒烯為41.238%；繽紛田園紅心蜜柚皮共鑒定出36種化合物，其中含檸檬烯45.857%，含β-月桂烯為20.065%。

固相微萃取；氣相色譜-質譜聯用；柚子皮；香氣成分

固相微萃取（solid phase microextraction，SPME）技術是隨著現代儀器發展而產生的樣品前處理新技術，利用熔硅纖維絲（涂有多聚吸附劑）吸附和解析被分析物質，真正實現了快速簡單、低消費、自動化和節約溶劑［1-2］，因而廣泛被應用于香料、茶葉、食品、藥用等物質成分以及農產品農藥殘留量分析檢測的樣品前處理［3-5］，特別是用于來自復雜樣品基質如環境和生物樣品的揮發性和半揮發性物質分析檢測的樣品前處理［6-7］。固相微萃取/氣相色譜-質譜（SPME/GC-MS）聯用技術是研究和分析化學的好幫手，已被應用于生物樣品的定量分析［8］及植物揮發性物質的鑒定和定量分析［9-11］。

本試驗以柚子皮為試驗材料，摸索SPME/GC-MS聯用技術測定柚子皮香氣成分的最優條件，然后選用最優條件對琯溪蜜柚、繽紛田園蜜柚、繽紛田園紅心蜜柚3種柚子皮香氣進行定量分析。對柚子品種之間香氣物質的組成進行研究和比較，為柚子皮的食用性和藥用性提供一定參考。

1　材料與方法

1.1材料

1.1.1儀器

固相微萃取裝置：SPME手動進樣手柄，50/ 30μmDVB/CAR/PDMS萃取頭，美國Supelco公司。

氣相色譜-質譜聯用儀：安捷倫7890A/5975C，HP-5MS彈性石英毛細管柱（30 m×250 μm×0.250 μm），美國Agilent公司。

電子天平：AL204，檢定分度值為0.001 g，梅特勒公司。

1.1.2樣品

挑選個體均勻、無腐爛、柚皮有光澤的當季新鮮琯溪蜜柚，繽紛田園蜜柚，繽紛田園紅心蜜柚（超市購買）。

1.2條件

1.2.1SPME分析條件

調節溫度旋鈕至指定溫度（35、45、55、65、75℃），平衡預熱，達到穩定溫度。將SPME萃取針頭快速垂直插入樣品瓶的上部頂空中，推出纖維萃取頭，保持恒溫，吸附30 min（45、60 min），萃取結束后，迅速將萃取針插入進樣口，啟動氣相色譜-質譜儀，進行熱解吸1 min（2、4、6 min）。

色譜條件：HP-5MS彈性石英毛細管柱，規格30m× 250 μm×0.250 μm；進樣口溫度250℃，起始溫度40℃，保持2 min，以5℃/min升至250℃，最后保持6 min，后運行260℃，3 min；流速1 mL/min；載氣為高純He；分流進樣，分流比10∶1。

質譜條件：電離方式為電子轟擊離子源（EI），電離電壓70 eV，EM電壓1 447 V，離子源溫度為230℃，四級桿溫度150℃，采用全掃描方式（SCAN），掃描范圍29 amu～400 amu，NIST08標準譜庫。

1.3方法

1.3.1老化萃取頭

將萃取針插入氣相色譜的后進樣口，垂直推出纖維萃取頭，在250℃下老化萃取頭30 min，去除萃取頭上吸附的雜物。

1.3.2操作步驟

將柚子清洗、晾干，分別剝取其整個果皮的中間部分，切成小碎塊，現用現剝現切。用電子天平稱取1.000 g果皮碎塊，放進15 mL樣品瓶中。將樣品瓶放在已調好溫度的固相微萃取儀上，此時溫度為45℃，平衡預熱13 min，將SPME的萃取頭垂直快速插入樣品瓶的上部頂空中，保持45℃恒溫，吸附45 min。萃取結束后，迅速將萃取針插入進樣口，垂直推出纖維萃取頭，快速啟動氣質聯用儀，熱解析2 min，快速拔出，同時采集數據。

1.3.3影響柚子皮香氣揮發的試驗設計

采用單因素對比試驗法分別對以下5個影響因素做各自平行試驗，獲取最優條件，然后選最優條件分析3種柚皮香氣成分，不同品種間各測兩次，取平均值，操作如1.3.2。

1）柚子皮內外層：柚子皮內層白絨、柚子皮外層硬皮、柚子皮整體。

2）吸附溫度：35、45、55、65、75℃。

3）萃取時間：30、45、60 min。

4）樣品量：0.5、1.0、2.0 g。

5）解吸時間：1、2、4、6 min。

2　結果與分析

2.1條件優化

2.1.1柚子皮內外層的選擇

通過分別對3種柚皮的內層白絨、柚子皮外層硬皮、柚子皮整體進行比較，如表1所示。

表1　3種柚子皮的不同部位所含香氣成分數量Table 1Amounts of aromatic components in different parts of three pomelo peels

由表1可知，3種情況下揮發出來的香氣成分差異小。

考慮到試驗操作過程的簡易程度，以及因處理柚子皮的時間太長導致部分香氣散失在空氣中，所以決定后續試驗都選用柚子皮整體做試驗樣品。

2.1.2吸附時間的選擇

試驗所需吸附時間的長短，主要取決于樣品瓶頂空中被分析物質在固-液-氣三相之間達到平衡的速度。一般而言，時間越長吸附的物質量越大，本試驗選用了3個時間梯度30、45、60 min。如圖1所示。

圖1　不同吸附時間的香氣總離子流圖Fig.1Total ionic chromatogram of aromatic components under different adsorption time

通過不同吸附時間香氣成分的總離子流圖比較，在其他試驗條件恒定時，香氣成分在45 min時豐度較30 min時明顯大，與吸附60 min的豐度無太大區別，考慮到試驗時間最終選定吸附時間為45 min。

2.1.3樣品量的選擇

樣品量的多少會直接決定香氣的含量，分別取0.500、1.000、2.000 g柚子皮進行試驗，如圖2。

根據常識我們知道樣品量越多，揮發出來的香氣越濃烈，但就試驗結果分析，2.000 g柚子皮揮發出來的香氣豐度并沒有1.000 g揮發出來的香氣豐度高。可能由于15 mL樣品瓶容量有限，且柚子皮的白絨蓬松、濕度大，揮發出來的香氣減少，且占據的空間較大，如果裝2.000 g柚子皮，萃取纖維頭很容易接觸到柚子皮而被污染、損壞。出于對儀器的安全性考慮，試驗均選用樣品量為1.000 g做試驗樣品。

圖2　不同樣品量的香氣總離子流圖Fig.2Total ionic chromatogram of aromatic components in different sample amounts

2.1.4吸附溫度的選擇

萃取溫度對SPME法的影響具有雙重效應：一般情況下，升高溫度時，有利于縮短平衡時間、加快分析速度，但升高溫度會使揮發性物質在涂層與基質中的分配系數降低，涂層對分析物的吸附量減小，從而影響SPME法的靈敏度。正是基于此，本試驗選用5個溫度梯度35、45、55、65、75℃進行試驗，通過NIST08標準譜庫進行匹配，選擇匹配度大于90%的檢索結果，采用面積歸一化法對色譜峰進行相對定量，得到各組分的相對含量，如圖3所示。

由圖3可知，吸附溫度從35℃到65℃，香氣物質的相對含量逐漸增加，香氣成分也在增加，65℃時達到最大，75℃時明顯減少，可能是因為溫度太高影響涂層對香氣的吸附，所以選65℃為最佳吸附溫度。

圖3　吸附溫度對香氣的影響Fig.3Effect of adsorption temperature on aromatic components

2.1.5解吸時間的選擇

在GC-MC進樣口分別解吸1、2、4、6 min，分析這4個不同解吸時間下的香氣物質的相對含量如圖4所示。

圖4　解吸時間對香氣的影響Fig.4Effect of desorption time on aromatic components

由圖4可知，柚子皮揮發出的香氣物質不會因解析時間的不同而引起較大的差異，選解吸時間選定為2 min。

2.2最優試驗條件分析3種柚子皮香氣

采用優化的固相微萃取條件并結合GC-MS對3種柚子皮進行定性分析，并以面積歸一化法定量計算得到所提取的香氣成分中各組分的相對含量，得出：不同品種香氣成分不同，如表2。

表2　3種柚子皮的香氣成分Table 2Aromatic components of three pomelo peels

經試驗分析可知，繽紛田園紅心蜜柚皮共鑒定出36種化合物，其中含檸檬烯45.857%，含β-半月桂烯為20.065%；繽紛田園蜜柚共鑒定出42種化合物，其中含3-蒈烯為16.533%，含羅勒烯為41.238%；琯溪蜜柚共鑒定出43種化合物，其中含3-蒈烯17.361%，含α-蒎烯41.222%。

3　結論

本試驗采用固相微萃取結合氣相色譜-質譜聯用法對3種柚皮香氣成分進行分析，前處理方法簡單，省去用大量的溶劑提取過程，危害性小，檢測速度快。通過試驗得出以下結論：

3.1SPME的最優條件

吸附溫度為65℃，吸附時間為45 min，樣品量為1.000 g，解吸時間為2 min。

3.23種柚子皮的主要香氣成分

1）繽紛田園紅心蜜柚皮：鑒定出36種化合物，檸檬烯45.857%，β-半月桂烯為20.065%。

2）繽紛田園蜜柚皮：鑒定出42種化合物，含3-蒈烯為16.533%，羅勒烯為41.238%。

3）琯溪蜜柚皮：鑒定出43種化合物，含3-蒈烯17.361%，含α-蒎烯41.222%。

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Analysis of Aromatic Components from Pomelo Peels by Solid Phase Microextraction Combined with Gas Chromatography Mass Spectrometry

Lü Qian-nan1，WANG Jun-bin1，XI Jian-hua1，WANG Hai-feng2，*，LIU Long-fei1，CONG Fang-di1
（1.College of Basic Sciences，Tianjin Agricultural University，Tianjin 300384，China；2.Center for Agricultural Analysis and Measurement，Tianjin Agricultural University，Tianjin 300384，China）

The aromatic components in peels of"Guanximiyou（Gx）"，"Binfentianyuanmiyou（Bfty）"and" Binfentianyuanhongxinmiyou（Bftyhx）"were analyzed by solid phase microextraction combined with gas chro matography mass spectrometry.The results showed that the optimal conditions were adsorption temperature at 65℃，adsorption time for 45 min，sample amount 1.000 g and desorption time for 2 min.Based on the optimal conditons，qualitative and quantitative analysis by area normalization method were performed to analyze the volatile components in three pomelo peels.There were 43 kinds of components in GX peel.3-carene and α-Pinene accounted for 17.361%and 41.222%，respectively.A total of 42 kinds of components were identified in Bfty peel and included 16.533%3-carene and 41.238%ocimene.The major volatile components were limonene accounting for 45.857%and β-myrcene accounting for 20.065%in 36 kinds of components of Bftyhx peel.

solid phase microextraction；gas chromatography mass spectrometry；pomelo peel；aromatic components

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.20.032

天津市大學生創新創業訓練計劃項目（201510061063）；大儀開放基金項目（2015040）；天津農學院實驗教學示范中心教學改革項目（2015SY058）

呂倩楠（1993—），女（漢），本科，專業：應用化學。

王海鳳（1978—），女，實驗師，碩士，主要從事農業分析測試工作。

2016-07-16