梅州4種柚子精油GC-MS分析

郭 暢，傅曼琴，唐道邦，余元善，肖更生，王治同

（1.廣東省農業科學院蠶業與農產品加工研究所/農業部功能食品重點實驗室/廣東省農產品加工重點實驗室，廣東 廣州 510610；2.吉林農業大學食品科學與工程學院，吉林 長春 130118）

柚子（Cirtus grandis L.Osbeck）屬于蕓香科柑橘屬植物，又名文旦。我國柚樹栽培歷史悠久，柚子資源豐富，主要產區為廣東、廣西、福建等地。其中廣東省梅州市環境、氣候、土壤等特別適宜柚子種植，為柚子的主要產區之一。柚子味道甘酸，口感清爽，且具有化痰止咳、健脾消食、消炎理氣等功效。柚子果皮占總果實重量的40%～50%，分為海綿狀白色中果皮和具有油胞的黃色外果皮，具有獨特的柚子芳香，含有精油、色素、果膠、黃酮類化合物等多種活性成分，其中柚皮精油不僅具有抑菌、殺蟲等性能，還具備多種保健功能，常用于食品香味劑、化妝品和香水制備劑等［1］。

不同產地、不同品種的柚子精油，其揮發性成分存在一定差異。臧燕燕等［2］對5種中國柚的外果皮揮發性組分進行分析發現，烯萜類物質含量最高，且不同品種柚子的外果皮揮發性物質差異明顯，所含獨特揮發性物質種類及數量相差較大；楊舜娟等［3］對梅縣沙田柚精油進行GC-MS分析，鑒定出檸檬烯、香葉烯、石竹烯、松油醇等22種組分；楊榮華［4］對柚子精油特征性香氣成分進行分析，結果顯示沉香醇、（E）2-癸烯醛、（E，E）2，4-癸二烯醛、（E）2-十二烯醛以及一些飽和脂肪族醛等14種成分是形成柚子果皮香氣的重要香氣成分。

水蒸氣蒸餾法是一種提取精油的傳統方法，由于精油具有低沸點、密度低于水等特點，在加熱時可隨著水蒸氣一同揮發出來，便于分離，此方法具有操作簡單、提取率高等特點［5］。改進型Clevenger裝置則是在Clevenger裝置的揮發油收集管處增加了冷凝裝置，可顯著提高精油的提取率［6］。本試驗采用水蒸氣蒸餾法分別提取梅州市金柚、沙田柚、奧蘭柚、蜜柚4種柚子的果皮精油，通過氣質聯用（GC-MS）分析對其揮發性物質進行對比分析，以期為梅州柚子的開發利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

金柚、沙田柚、奧蘭柚、蜜柚果實均采摘于廣東省梅州市嘉豐果園，成熟度統一、大小適中、顏色相近，取黃色帶油胞果皮部分備用。

儀器與設備：改進型Clevenger裝置，廣州精科儀器有限公司；GC-MS 6980N/5975B氣質聯用儀，美國Agilent公司；ME204分析天平，瑞士METTLER公司；98-1-B電子調溫加熱套，天津市泰斯特儀器有限公司。

主要試劑：甲醇（色譜純），美國TEDIA公司；無水硫酸鈉，天津市大茂化學試劑廠。

1.2 試驗方法

1.2.1 精油的制備 分別選取成熟度一致的金柚、沙田柚、奧蘭柚、蜜柚，取黃色帶油胞部分的果皮，適當剪碎，與蒸餾水以1∶2的比例混合，放入改進型Clevenger裝置燒瓶內，加熱至沸騰。從沸騰起計時2 h后關閉電源，待冷卻后收集精油，無水硫酸鈉脫水后備用。重復3次。計算精油提取率：

式中，E為精油提取率（%），m為柚皮精油質量（g），M為柚皮質量（g）

1.2.2 GC-MS分析 金柚精油、沙田柚精油、奧蘭柚精油、蜜柚精油分別通過甲醇（色譜純）稀釋20倍后進行GC-MS分析。

色譜條件：色譜柱為安捷倫DB-5MS石英毛細柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；分流比為20：1；載氣（99.999%氦氣）流速1.0 mL/min；升溫程序：起始柱溫40℃，以10℃/min的速率升到70℃，保持3 min，然后以3℃/min的速率升到190℃，保持2 min，再以10℃/min的速率升到250℃，保持3 min；壓力2.5 kPa；進樣量1.0 μL。

質譜條件：電子轟擊電子源，電子能量70eV，傳輸線溫度275℃，離子源溫度230℃，激活電壓1.5V，質量掃描范圍50～500 m/z，溶劑延遲時間5 min。

1.2.3 定性定量分析 定性分析：應用GCMS聯用儀進行分析鑒定，運用計算機譜庫（NIST06/WILEY7.0）進行初步檢索及資料分析，同時結合文獻的保留指數進行比對，確認揮發性物質名稱。

定量分析：采用總離子流圖峰面積歸一化法求取各成分相對含量。

2 結果與分析

2.1 4種柚子精油提取率

從圖1可以看出，沙田柚果皮精油提取率最高為1.68%，其次是奧蘭柚1.33%，金柚為0.50%，蜜柚提取率最低僅為0.2%。4種精油提取率差異明顯，這可能是由于不同品種柚皮中油胞含量不同所致。

圖1 4種柚子果皮精油提取率

2.2 4種精油可揮發性成分鑒定結果

在金柚、沙田柚、奧蘭柚、蜜柚4種柚子精油中分別分離出62個主要色譜峰，采用Nist06譜庫分別對各色譜峰進行檢索比較，選擇較高匹配度的結果，用面積歸一法計算他們的相對含量，結合分析結果，參照文獻［7-9］進行對比整理，得到其可揮發性成分及含量見表1。

由表1可知，4種柚子精油共檢測出62種不同揮發性成分，其中烯烴類31種，醇類12種，醛類7種，烷烴類3種，酯類4種，酮類3種，其他2種（表2）。從表2可以看出，4種精油的揮發性成分種類及數量存在明顯差異，金柚精油共檢測出24種揮發性化合物，沙田柚35種，奧蘭柚38種，蜜柚34種，其中烯烴類化合物的數量及相對含量最高，均占揮發性總成分的87%以上，其次為醇類、酮類、酯類等，與其他文獻報道的結果一致［10］。

2.3 4種柚子精油成分對比分析

從表1可以看出，4種柚子精油共有的揮發性組分為12種，分別為蒎烯、β-水芹烯、β-蒎烯、β-月桂烯、D-檸檬烯、環己烯，1-甲基-5-（1-甲基乙烯基）、松油烯、石竹烯、（E，E）-1-甲基-5-亞甲基-8-異丙基-1，6-環癸二烯、β-欖香烯、萜品醇、乙酸香葉酯。蒎烯具有松節油的氣味［11］，在金柚精油中相對含量最高為1.06%，蜜柚中最低為0.42%；β-水芹烯具有辛香味［12］，在蜜柚精油中相對含量最高為1.54%，在其他3種精油中相對含量均為0.2%左右；奧蘭柚精油中β-蒎烯相對含量最高為2.11%，其次是蜜柚0.54%，其他兩種分別為0.15%、0.14%；β-月桂烯是柚子精油中重要的呈香部分，具有令人愉快的甜香脂氣味［13］，在蜜柚精油中相對含量高達23.67%，在其他3種精油中均在4%左右；D-檸檬烯是柚子精油中相對含量最高的物質，具有類似檸檬的香味［14］，在金柚和沙田柚中均超過90%，奧蘭柚中相對含量為73.73%，蜜柚最低為55.46%；石竹烯具有淡的丁香似香味［15］，在蜜柚精油中相對含量最高為1.77%，奧蘭柚0.86%、沙田柚0.25%、金柚0.22%；β-欖香烯具有辛辣的茴香氣味［16］，在4種精油中相對含量均低于0.7%；帖品醇具有丁香香氣［17］，奧蘭柚精油中相對含量最高為0.54%，其次為蜜柚0.24%，其他兩種均小于0.05%；乙酸香葉酯具有玫瑰和薰衣草香味［18］，奧蘭柚精油中相對含量最高1.04%，其次是蜜柚0.89%，其他兩種小于0.05%。

從表1還可以看出，4種柚子精油特有的揮發性成分為金柚1種、沙田柚9種、奧蘭柚7種、蜜柚3種。其中3，7，7-三甲基雙環［4.1.0］庚-2-烯只在金柚中被檢測出，金合歡烯、3-亞甲基-1，5，5-三甲基環己烯、3-甲基-4-亞甲基-雙環［3.2.1］辛-2-烯、7-內-乙烯基-雙環［4.2.0］辛-1-烯、α-金合歡烯、2-異丙基-5-甲基-9-甲基-雙環［4.4.0］癸-1-烯、4-（1-甲基乙烯基）-1-環己烯-1-甲醛、十二甲基-環己硅氧烷、異戊酸香葉酯只在沙田柚中被檢出，［3aS-（3aα，3bβ，4β，7α，7aS*），［1，3］八氫-7-甲基-3-亞甲基-4-（1-甲基乙基）1H-環戊二烯、α-石竹烯、3，7-二甲基-6-辛烯-3-醇、反式-2-甲基-5-（1-甲基乙烯基）-2-環己烯-1-醇、欖香醇、壬醛、辛烷只在奧蘭柚中被檢出，乙烯基-環己烷、（E）-2，6，11，15-四甲基-十六碳 -2，6，8，10，14-五烯、（E，E，E）3，7，11，16-四甲基 -十六碳 -2，6，10，14-四烯-1-醇只在蜜柚中被檢出。

表1 4種柚子精油的可揮發性成分及相對含量

（續表1）

沙田柚精油中特有揮發性成分數量最多，其中α-金合歡烯具有新鮮蔬菜風味，帶有芹菜和干草的香調［19］；異戊酸香葉酯具有類似玫瑰、蘋果和菠蘿底香的香氣［20］；右旋香芹酮具有香芹、蒔蘿籽和黑面包香味［21］。奧蘭柚中的壬醛具有強烈的油脂氣味和甜橙氣息［22］。γ-欖香烯具有辛辣的茴香氣味［23］，存在于沙田柚、奧蘭柚與蜜柚中。芳樟醇具有鈴蘭香氣［24］，存在于金柚、沙田柚中。圓柚酮具有持久而強烈的柑橘樣果香［25］，在金柚和沙田柚中存在，相對含量分別為0.54%與1.54%。奧蘭柚和蜜柚均存在的呈香物質包括：異蒲勒醇具有樟腦和薄荷香氣［26］，在奧蘭柚、蜜柚中相對含量分別為0.82%和1.51%；香葉醇具有有溫和、甜的玫瑰花氣息［27］，在奧蘭柚、蜜柚中相對含量分別為0.19%、0.4%；辛醛具有很強的水果香氣［28］，在奧蘭柚、蜜柚中相對含量為2.15%、0.33%；癸醛有似甜橙油與檸檬油以及玫瑰的氣味［29］，在奧蘭柚、蜜柚中相對含量為1.57%、0.22%；檸檬醛呈濃郁檸檬香味［30］，在奧蘭柚、蜜柚中相對含量分別為0.55%、0.98%。

3 結論與討論

本試驗采用水蒸氣蒸餾法提取梅州4種柚子果皮精油，精油提取率分別為沙田柚1.68%、奧蘭柚1.33%、金柚0.50%、蜜柚0.20%。經GC-MS分析，4種柚子精油所含揮發性物質的種類及相對含量都存在顯著差異。從金柚、沙田柚、奧蘭柚、蜜柚果皮精油中共檢測出62種不同揮發性化學成分，分別為烯烴類31種、醇類12種、醛類7種、烷烴類3種、酯類4種、酮類3種和其他2種。其中奧蘭柚果皮精油中揮發性物質種類最多，達38種，其次為沙田柚35種、蜜柚34種，金柚最少為24種。金柚中呈香物質為12種，相對含量為98.34%；沙田柚中呈香物質17種，相對含量為97.63%；奧蘭柚中呈香物質為17種，相對含量為88.49%；蜜柚中呈香物質為17種，相對含量為89.41%。4種柚子精油共有的呈香物質為蒎烯、β-水芹烯、β-月桂烯、D-檸檬烯、松油烯、石竹烯、β-欖香烯、帖品醇、乙酸香葉酯，這些呈香物質在4種柚子精油中具有不同的量比，使其呈現出不同的味道。其中奧蘭柚與蜜柚具有玫瑰香氣與檸檬香氣的揮發性物質，沙田柚具有水果與蔬菜香氣的揮發性物質，金柚具有花香的揮發性物質，奧蘭柚精油中醛類與醇類物質相對含量高于其他3種精油，因此呈現出的香味最豐富。本研究結果表明，梅州柚子精油4個品種之間存在較大差異，各有特點，可為梅州柚子精油的綜合開發利用提供理論參考。

參考文獻：

［1］于文峰. 琯溪蜜柚皮中精油提取及色素分離工藝研究［D］. 無錫：江南大學，2011.

［2］臧燕燕，張明霞，劉國杰，等. 不同品種中國柚果皮中揮發性物質的組成及質量分數比較［J］. 中國農業大學學報，2011，16（6）：52-57.

［3］楊舜娟，溫漢輝. GC-MS法分析柑桔屬果皮精油：Ⅲ. 梅縣沙田柚精油分析［J］. 分析測試學報，1994（6）：56-59.

［4］楊榮華. 柚果皮油特征香氣成分的分析［J］. 浙江農業科學，2003（3）：109-111.

［5］瞿新華. 植物精油的提取與分離技術［J］. 安徽農業科學，2007（32）：10194-10195，10198.

［6］傅曼琴，肖更生，陳于隴，等. 改進型Clevenger裝置提取檸檬果皮精油及成分分析［J］. 食品科學，2017，38（2）：170-175.

［7］徐慧，呂金順，沈茜茜，等. 柚子皮精油提取分離方法及其成分分析［J］. 淮陰師范學院學報（自然科學版），2015（1）：43-47.

［8］Cheong M W，Chong Z S，Liu S Q，et al.Characterisation of calamansi（Citrus microcarpa）Part I：Volatiles，aromatic profiles and phenolic acids in the peel［J］. Food Chemistry，2012，134（2）：686-695.

［9］Liu C，Cheng Y，Zhang H，et al. Volatile constituents of wild citrus Mangshanyegan（Citrus nobilis Lauriro）peel oil［J］. Journal of Agricultural & Food Chemistry，2012，60（10）：2617-2645.

［10］李脈，楊繼國，寧正祥，等. 亞臨界流體提取梅州金柚柚皮精油的研究［J］. 現代食品科技，2013（5）：1068-1071.

［11］郭剛軍，李海泉，徐榮，等. 超臨界CO2萃取柚子葉、花精油的GC-MS分析［J］. 食品與發酵工業，2013，39（3）：192-195.

［12］陸凌霄，李明，趙梨，等. 水芹烯的來源、合成及應用［J］. 安徽農業科學，2010，38（26）：14361-14363.

［13］王金娥，朱岳麟，熊常健. 月桂烯的來源及其在香料化學中的應用［J］. 山東化工，2011，40（3）：47-50.

［14］宋平，宋元德. 不同方法提取沙田柚柚皮精油成分的研究［J］. 保鮮與加工，2014（1）：41-46.

［15］楊曉東，肖珊美，徐友生，等. 烏飯樹葉揮發油的GC-MS分析［J］. 生物質化學工程，2008，42（2）：23-26.

［16］Vaio C D，Graziani G，Gaspari A，et al. Essential oils content and antioxidant properties of peel ethanol extract in 18 lemon cultivars［J］. Scientia Horticulturae，2010，126（1）：50-55.

［17］朱岳麟，常增花，鄭曉梅，等. 蒸餾法與溶劑萃取法提取金柚果皮精油成分的比較分析［J］.植物科學學報，2011，29（1）：130-133.

［18］喬宇，范剛，程薇，等. 固相微萃取結合GC-O分析兩種葡萄柚汁香氣成分［J］. 食品科學，2012，33（2）：194-198.

［19］陳玲娟，趙良忠，林親錄，等. 超臨界CO2萃取雪峰蜜橘橘皮精油的中試條件研究［J］. 食品科學，2011，32（2）：120-123.

［20］余方林，郭麗，朱蔭，等. 顆粒型綠茶香氣成分在加工過程中的變化［J］. 食品科技，2015（10）：45-50.

［21］李敏杰，陸兆新，趙海珍. 超聲波輔助-鹽析-水蒸氣蒸餾法提取葛縷子精油的研究［J］. 食品工業科技，2013，34（11）：99-103.

［22］楊穎，施迎春，陳劍兵，等. 分子蒸餾精制對葡萄柚精油理化性質及賦香性能的影響［J］. 中國食品學報，2013，13（3）：208-213.

［23］李瀅，陶海燕，楊秀偉. 生白術和炒白術揮發油成分的GC-MS分析［J］. 藥物分析雜志，2013（7）：1210-1217.

［24］楊停，朱蔭，呂海鵬，等. 茶葉香氣成分中芳樟醇旋光異構體的分析［J］. 茶葉科學，2015（2）：137-144.

［25］牛云蔚，肖作兵，郭佳琳，等. 橙汁香氣物質及其風味在儲藏過程中的變化規律研究［J］. 食品工業科技，2015，36（4）：305-309.

［26］魏維偉，楊華武，楊亞坤. 全自動頂空固相微萃取分析湖南江永香柚皮中的揮發性成分［J］.食品與發酵工業，2014，40（8）：201-204.

［27］陳虹霞，王成章，孫燕. 不同品種桂花揮發油成分的GC-MS分析［J］. 生物質化學工程，2012，46（4）：37-41.

［28］龍奇志，黃永輝，鐘海雁，等. 茶油揮發性成分的固相微萃取-氣相色譜-質譜分析［J］. 中國食品學報，2009，9（3）：187-194.

［29］秦秋菊，高希武. 昆蟲取食誘導的植物防御反應［J］. 昆蟲學報，2005，48（1）：125-134.

［30］歐陽婷，楊瓊梁，顏紅，等. 不同產地香茅揮發油的化學成分比較研究［J］. 林產化學與工業，2017，37（1）：141-148.