柑橘花不同部位香氣成分的測定及主成分分析

李福香明 建,2敖 淼李富華,2曾凱芳,2

LI Fu-xiang1 MING Jian1,2 AO Miao1 LI Fu-hua1,2 ZENG Kai-fang1,2

(1. 西南大學食品科學學院，重慶 400715；2. 西南大學食品貯藏與物流研究中心，重慶 400715)

(1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China; 2. Research Center of Food Storage & Logistics, Southwest University, Chongqing 400715, China)

食用花卉營養豐富，富含蛋白質、氨基酸、脂肪、維生素及微量元素，具有清熱解毒、增強免疫力、美容養顏等多種生理功能[1-2]。據不完全統計，中國可食用的花卉約97個科，100多個屬，180多種[3-4]。柑橘花作為一種傳統食用花卉，其香味輕淡、纖巧、清新，具有催眠、安撫調節情緒作用，越來越受到人們的青睞。柑橘花中有70%～80%為雄蕊退化的不育花和畸形花，作為藥用，具有順氣提神、緩解疲勞之功效[5-6]。袁果等[7]采用水蒸氣蒸餾與氣質聯用技術分析了臍橙花精油的化學成分，然而關于柑橘花天然花香成分尚未見報道。明確柑橘花天然花香成分，是開發柑橘花香精、香水等產品的前提。頂空-固相微萃取是一種簡便、快速、破壞程度小的揮發性成分提取技術[8]，已廣泛用于白蘭花[9]、茉莉花[10-11]、雪菊[12]、臘梅[13]等鮮花的香氣成分提取。

本研究擬選取柑橘品種北碚447號錦橙花為原料，采用頂空-固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用技術，分析柑橘花不同部位(花瓣、花托、雄蕊、雌蕊)的香氣成分。旨在全面分析柑橘花的香氣成分，為柑橘花香模擬及產品開發應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

柑橘花樣品：北碚447號錦橙花，2017年4月10日采摘于重慶市北碚區歇馬鎮縉云山柑橘園。

1.2 儀器與設備

氣相色譜-質譜聯用儀：GC-MS 2010型，配有電子電離源及GC-MS solution 2.50工作站，日本島津公司；

固相微萃取裝置：Supelco 57330-U型，配有50/30 μm DVB/CAR/PDMS，長度2 cm的萃取頭， 美國 Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理 集北碚錦橙447未完全開放的花蕾，將柑橘花樣品的花瓣、花托、雌蕊、雄蕊分離并單獨分裝，立即檢測。

1.3.2 頂空-固相微萃取 取1 g樣品，置于25 mL頂空-固相微萃取專用樣品瓶中，于4 ℃冰箱冷卻30 min，加入3 mL 純水，于高速分散器中均質3 min，加入1.08 g NaCl固體(使溶液形成NaCl飽和溶液)，用聚四氟乙烯隔墊密封，在40 ℃水浴中平衡15 min。將萃取頭通過聚四氟乙烯隔墊插入樣品瓶中，頂空吸附50 min。縮回纖維頭后從樣品瓶中拔出萃取頭，將萃取頭插入GC-MS進樣口，250 ℃解吸5 min，同時啟動儀器采集數據。

1.3.3 GC-MS分析

(1) 色譜條件：DB-5MS石英毛細色譜柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；柱箱溫度40 ℃；進樣口溫度250 ℃；升溫程序為初始柱溫40 ℃保持3 min，以3 ℃/min升至70 ℃保持5 min，以3 ℃/min升至160 ℃保持5 min，以8 ℃/min升至220 ℃保持3 min；進樣方式為不分流；載氣為高純He(99.999%)；流速0.8 mL/min。

(2) 質譜條件：電子電離源；檢測器電壓830 eV；離子源溫度230 ℃；接口溫度250 ℃；數據采集方式Scan；掃描速率769 u/s；掃描范圍m/z40～400。

1.3.4 揮發性成分的定性定量分析

(1) 定性分析：根據檢測結果，在軟件所配置的NIST05和NIST05s譜庫中自動檢索，并結合試驗測定保留指數及相關文獻共同確定，本研究只分析匹配度>75%的組分。

(2) 定量分析：采用面積歸一化法進行相對含量的確定。

1.4 數據分析

采用SPSS 20.0對柑橘花香氣成分進行主成分分析(principal component analysis, PCA)，以相對百分含量為響應變量對柑橘花香氣成分進行PCA分析，其中變量為4(部位)×26(香氣成分)。通過PCA降維所得載荷圖和不同部位的樣品得分圖，分析柑橘花主要香氣成分及不同部位香氣成分的差異。

2 結果與分析

2.1 柑橘花的香氣成分分析

圖1為頂空-固相微萃取-氣質聯用技術對柑橘花香氣成分進行提取和分析的GC-MS色譜圖。采用峰面積歸一化法對各組分進行定性定量分析，結果見表1。由表1可知，從柑橘花的花瓣、花托、雌蕊、雄蕊的香氣成分中共檢測出26種化合物，包括14種烴類、5種醛類、6種醇類、1種芳香族類。其中，花瓣香氣的主要成分為芳樟醇(25.01%)、檜烯(21.64%)、檸檬烯(11.61%)，其次為β-月桂烯、α-羅勒烯、吲哚、α-松油醇、順-β-金合歡烯等；花托香氣的主要成分為檜烯(33.99%)、芳樟醇(14.15%)、檸檬烯(11.64%)，其次為α-羅勒烯、β-月桂烯、順-β-金合歡烯、α-側柏烯、β-蒎烯等；雌蕊香氣的主要成分為檸檬烯(32.33%)、檜烯(26.62%)、芳樟醇(15.12%)，其次為α-羅勒烯(7.1%)、β-月桂烯(4.23%)等；雄蕊香氣的主要成分為芳樟醇(55.79%)，其次為吲哚、反式-2-己烯醛、檜烯、橙花叔醇、己醛、β-月桂烯、1-己醇等。由此可知，花瓣、花托、雌蕊以較高的芳樟醇、檜烯、檸檬烯、β-月桂烯、α-羅勒烯為主，而雄蕊除了較高含量的芳樟醇外，主要以檜烯、橙花叔醇、β-月桂烯為主。

圖1 柑橘香氣成分的GC-MS色譜圖

Figure 1 GC-MS chromatogram of aroma compounds in flowers ofCitrusreticulataBlanco

2.2 柑橘花香氣成分統計分析

由圖2可知，柑橘花的香氣成分以烴類和醇類物質為主。其中，烴類是花瓣、花托和雌蕊香氣成分中含量最高、種類最多的物質，分別占總香氣成分的57.40%，78.46%，77.22%，而雄蕊香氣成分中含量最高的物質是醇類(64.44%)。

結合表1可知，烴類化合物含量、種類豐富，是構成柑橘花香氣成分的主要物質。含量較高的檜烯、α-羅勒烯使柑橘花具有新鮮柑橘的香氣[13-14]，檸檬烯具有檸檬香[15]，這些物質可能代表了柑橘花香氣的頭香成分，主要存在于花瓣和花托中。醇類化合物具有溫和的調和性，大多具有清新、淡甜的氣味且兼具擴散性好等特點。柑橘花中含量較高的芳樟醇，兼具玫瑰木的木青香氣息和鈴蘭、紫丁香的花香，香氣輕揚柔和，但留香能力較差[13]，其主要存在于雄蕊中。這些香韻多的醇類物質間相互協調，使得柑橘花香氣濃郁、清新甜美，令人愉快。另外，根據檢測結果，賦予柑橘花清甜持久感覺的香茅醛主要存在于花瓣中[13,28]。檢測到的芳香族類化合物吲哚，主要存在于花瓣和雄蕊中，其留香能力強的濁香，可能是柑橘花后段香氣的主要物質。

2.3 柑橘花香氣成分主成分分析

圖3、4分別為柑橘花香氣成分的載荷圖和不同部位樣品的得分圖。由圖3可知，提取的前2個主成分可以解釋88.77%的總變異，其中第1主成分可以解釋65.20%的總變異。γ-松油烯、β-蒎烯、β-石竹烯、檜烯、順-β-金合歡烯、α-側柏烯、β-月桂烯、α-松油烯、α-金合歡烯與主成分1有很大的正相關，反式-2-己烯醛、橙花叔醇、芳樟醇、1-己醇、順-2-己烯-1-醇、己醛、吲哚與主成分1有很大負相關；結合圖4知，花托與主成分1有很高的正相關，雄蕊與主成分1有很大負相關，可以反映出柑橘花花托與雄蕊2個部位香氣差異程度較大。這表明檜烯、檸檬烯、α-側柏烯、β-月桂烯、順-β-金合歡烯為主的烯烴類是導致花托與雄蕊香氣成分差異較大的物質。香茅醛、反式—檸檬醛、4-萜烯醇、α-松油醇、異松油烯、β-月桂烯、α-松油烯、α-金合歡烯與主成分2有很大正相關，2-己烯醛、檸檬烯、α-羅勒烯與主成分2有很大負相關；結合圖4，花瓣與主成分2有很大正相關，雌蕊與主成分2有很大負相關，表明柑橘花花瓣與雌蕊2個部位香氣差異程度較大。這表明香茅醛、反式—檸檬醛、4-萜烯醇、α-松油醇為主的醛醇類是導致花瓣與雌蕊香氣成分差異較大的物質。

表1 柑橘花揮發性成分的鑒定結果

圖2 柑橘花香氣類物質比較

圖3 柑橘花香氣成分的載荷圖

圖4 柑橘花不同部位樣品香氣成分得分圖

3 結論

通過SPME-GC-MS技術對柑橘花4個部位(花瓣、花托、雄蕊、雌蕊)的香氣成分進行分析，共鑒定出26種成分，主要由烴類和醇類物質組成，使柑橘花呈現獨特的香氣。其中烴類以檜烯、檸檬烯為主，是花瓣、花托、雌蕊中的主要香氣成分；而醇類以芳樟醇為主，是雄蕊的主要香氣成分。主成分分析表明，柑橘花4個部位香氣成分差異程度較大，其中，檜烯、檸檬烯、α-側柏烯、β-月桂烯、順-β-金合歡烯為主的烯烴類是導致花托與雄蕊香氣成分差異較大的物質，香茅醛、反式-檸檬醛、4-萜烯醇、α-松油醇為主的醛醇類是導致花瓣與雌蕊香氣成分差異較大的物質。但關于柑橘花香氣物質中的特征呈香物質和活性香氣物質還有待進一步研究。