不同萃取頭對(duì)黃冠梨果實(shí)香氣成分的影響

李杰，王雨，李敏敏，閆希光

（河北省農(nóng)林科學(xué)院昌黎果樹研究所，河北 昌黎 066600）

果實(shí)香氣成分是果實(shí)內(nèi)呈現(xiàn)各種風(fēng)味的化合物總稱，是影響果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)的重要指標(biāo)。果實(shí)的芳香氣味能通過(guò)刺激人體表皮細(xì)胞使人產(chǎn)生輕松愉快的感覺，與人體的營(yíng)養(yǎng)狀況和健康水平關(guān)系極為密切[1，2]。目前，梨果實(shí)香氣成分的研究報(bào)道主要集中在香氣種類和含量等方面[3～8]，而關(guān)于不同萃取頭對(duì)香氣成分提取種類的影響研究較少，與黃冠梨相關(guān)的報(bào)道更少。以黃冠梨的成熟果實(shí)為試材，選用7 種萃取頭對(duì)果實(shí)香氣成分進(jìn)行萃取，分析不同萃取頭對(duì)提取果實(shí)香氣成分種類的差異性，旨為梨果實(shí)香氣成分的提取提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 黃冠梨果實(shí) 黃冠梨成熟果實(shí)購(gòu)自超市，選擇無(wú)機(jī)械損傷、大小均勻一致的果實(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。果實(shí)去皮去核后取果肉樣品約50 g，用液氮冷凍（低溫下迅速破碎成粉末狀），加PVPP（去除多酚，防止樣品氧化）1 g 和D-葡萄糖酸內(nèi)酯（D-gluconic acid lactone，抑制糖苷酶活性）0.5 g，置-80 ℃冰箱內(nèi)保存，備用。

1.1.2 萃取頭 試驗(yàn)萃取頭有7 種類型，其纖維涂層的化合物種類和厚度等不盡相同（表1）。

表1 不同萃取頭的纖維涂層結(jié)構(gòu)和使用調(diào)節(jié)指南Table 1 Structure and conditioning guidelines for different extraction fibers

1.2 試驗(yàn)方法

采用頂空固相微萃取（headspace solid phace microextraction，HS-SPME），結(jié)合氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）技術(shù)，對(duì)果實(shí)香氣物質(zhì)進(jìn)行萃取；采用定性定量方法，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)香氣物質(zhì)成分進(jìn)行確定。

1.2.1 香氣成分萃取方法 將存放于-80 ℃冰箱內(nèi)的果肉樣品取出，置4 ℃冰箱內(nèi)靜置2 h，4 ℃條件下以8 000 r/min 的轉(zhuǎn)速離心10 min。吸取上清液4 mL 置于樣品瓶中，加入NaCl 1.00 g 和內(nèi)標(biāo)4-甲基-2-戊醇（4M2P）水溶液（1.038 8 g/L）10 μL，迅速用帶有聚四氟乙烯隔墊的蓋子擰緊，靜置10 min。然后，將已活化或解析過(guò)的萃取頭插入樣品瓶的頂空部分，在磁力加熱攪拌器上40 ℃萃取30 min（揮發(fā)性成分在液體、頂空和萃取頭三相中分布達(dá)到平衡），取下萃取頭，立即在GC 進(jìn)樣口250 ℃條件下解析8 min。每個(gè)樣品均重復(fù)萃取3 次。

1.2.2 氣相色譜質(zhì)譜條件 氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀為GCMS-QP2010。

氣相色譜條件。色譜柱：HP-INNOWAX 柱（60m×0.25 mm，0.25 μm）；進(jìn)樣口溫度：250 ℃；柱溫：初始溫度50 ℃保持1 min，以3 ℃/min 升至120 ℃后保持1 min，再以6 ℃/min 升至250 ℃保持1 min。

質(zhì)譜條件。載氣：He；柱流量：1 mL/min；電離方式：EI；電子能量：70 eV；掃描范圍：32～496 amu；進(jìn)樣：不分流；離子源溫度：230 ℃。

1.2.3 香氣成分確定

1.2.3.1 定性方法分析。利用AMDIS（automatic mass spectral deconvolution and identification system）系統(tǒng)對(duì)質(zhì)譜圖進(jìn)行分析，然后與NIST 和Wiley 標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)進(jìn)行對(duì)比，記錄每個(gè)揮發(fā)性組分的保留指數(shù)；然后與標(biāo)準(zhǔn)品的保留指數(shù)進(jìn)行比較，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行人工圖譜分析，確定各組分的化學(xué)成分。

1.3.2.2 定量方法分析。采用峰面積歸一法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同萃取頭萃取到的黃冠梨果實(shí)芳香成分總離子流圖

選用不同萃取頭對(duì)果實(shí)的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行萃取，得到各萃取頭萃取的黃冠梨果實(shí)芳香成分總離子流圖（圖1～7）。

2.2 不同萃取頭萃取到的黃冠梨果實(shí)香氣物質(zhì)分析

2.2.1 7 種萃取頭萃取到的黃冠梨果實(shí)香氣物質(zhì)分析 利用7 種萃取頭對(duì)黃冠梨果實(shí)的香氣物質(zhì)進(jìn)行萃取，共檢測(cè)到8 類34 種香氣成分，其中，醛類物質(zhì)7 種，醇類物質(zhì)6 種，酯類物質(zhì)14 種，烴類物質(zhì)1 種，酮類物質(zhì)1 種，苯類物質(zhì)3 種，醚類物質(zhì)1 種，酸類物質(zhì)1 種（表1）。

2.2.2 不同萃取頭萃取到的黃冠梨果實(shí)香氣物質(zhì)分析 進(jìn)一步對(duì)各萃取頭萃取到的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，不同萃取頭萃取到的果實(shí)香氣種類存在差異。表明不同萃取頭對(duì)果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)的吸收具有選擇性。

圖1 PDMS（7 μm）萃取頭萃取得到的黃冠梨果實(shí)芳香成分總離子流圖Fig.1 TIC of aroma components from Huangguan pear fruits with PDMS（7 μm）

圖2 PDMS（30 μm）萃取頭萃取得到的黃冠梨果實(shí)芳香成分總離子流圖Fig.2 TIC of aroma components from Huangguan pear fruits with PDMS（30 μm）

圖3 PDMS（100 μm）萃取頭萃取得到的黃冠梨果實(shí)芳香成分總離子流圖Fig.3 TIC of aroma components from Huangguan pear fruits with PDMS（100 μm）

圖4 PA 萃取頭萃取得到的黃冠梨果實(shí)芳香成分總離子流圖Fig.4 TIC of aroma components from Huangguan pear fruits with PA

圖5 PDMS/DVB(藍(lán)色平頭)萃取頭萃取得到的黃冠梨果實(shí)芳香成分總離子流圖Fig.5 TIC of aroma components from Huangguan pear fruits with PDMS/DVB（blue/plain）

圖6 PDMS/DVB(粉色平頭)萃取頭萃取得到的黃冠梨果實(shí)芳香成分總離子流圖Fig.6 TIC of aroma components from Huangguan pear fruits with PDMS/DVB (pink/plain)

圖7 DVB/CAR/PDMS 萃取頭萃取得到的黃冠梨果實(shí)芳香成分總離子流圖Fig.7 TIC of aroma components from Huangguan pear fruits with DVB/CAR/PDMS

表1 不同萃取頭萃取的果實(shí)香氣物質(zhì)種類及其相對(duì)含量Table 2 The aroma species and relative content extracted by different extraction fibers （%）

PDMS/DVB（粉色平頭）萃取頭對(duì)酯類和醛類物質(zhì)吸收較好，兩類物質(zhì)數(shù)量達(dá)到了萃取物質(zhì)總數(shù)量的50.00%。DVB/CAR/PDMS 萃取頭萃取得到的香氣物質(zhì)種類與PDMS/DVB（粉色平頭）萃取頭相似，也以酯類和醛類物質(zhì)為主；但萃取到的物質(zhì)總相對(duì)含量少于PDMS/DVB（粉色平頭）萃取頭，其中二者萃取到的相同物質(zhì)達(dá)14 種。這主要是由萃取頭的涂層性質(zhì)所決定的，因?yàn)? 種萃取頭涂層中主要成分均含有二乙烯苯和聚二甲基硅氧烷，因此，香氣物質(zhì)的吸收具有相似性。PDMS/DVB（粉色平頭）萃取頭共萃取到香氣物質(zhì)21 種，其中，己醛（26.25%）、2-己烯醛（19.29%）和1-己醇（15.23%）含量較高。DVB/CAR/PDMS 萃取頭也萃取到香氣物質(zhì)21 種，也以己醛（29.29%）、2-己烯醛（20.29%）和1-己醇（15.26%）含量較高。

其他5 種萃取頭萃取到的香氣物質(zhì)均較PDMS/DVB（粉色平頭）和DVB/CAR/PDMS 萃取頭明顯較少，這與萃取頭的極性有關(guān)。PDMS/DVB（藍(lán)色平頭）萃取頭共萃取到香氣物質(zhì)9 種，其中，2-己烯醛（20.69%）、1-己醇（12.36%）和己醛（10.26%）含量較高。PA 萃取頭共萃取到香氣物質(zhì)7 種，其中，2-己烯醛（29.23%）、1-己醇（25.96%）和己醛（16.26%）含量較高。PDMS（100 μm）萃取頭共萃取到香氣物質(zhì)13 種，其中，己醛（18.23%）、乙酸己酯（12.26%）和2-己醇（11.36%）含量較高。PDMS（30 μm）萃取頭共萃取到香氣物質(zhì)5 種，其中，己醛（22.06%）、乙酸己酯（9.36%）和丁酸乙酯（3.29%）含量較高。PDMS（7 μm）萃取頭只萃取到己醛1 種物質(zhì)，其含量為13.29%。

3 結(jié)論與討論

3.1 討論

3.1.1 不同萃取頭萃取對(duì)果實(shí)香氣種類的影響 固相微萃取（SPME）是一種集采樣、萃取、濃縮和進(jìn)樣于一體的無(wú)溶劑樣品的微萃取技術(shù)，其是利用有機(jī)物與溶劑之間相似相溶的原理，基于萃取頭表面的不同色譜固定相將組分從樣品中萃取富集起來(lái)。不同固定相構(gòu)成的萃取頭對(duì)不同化合物的吸附能力也不一樣，因此，萃取頭的選擇是SPME 的核心。萃取頭的選擇應(yīng)根據(jù)所要分析化合物的特性而定。本研究利用7 種萃取頭對(duì)黃冠梨成熟果實(shí)的香氣成分進(jìn)行萃取，比較了不同萃取頭的萃取效果，結(jié)果顯示，DVB/CAR/PDMS（涂層厚度50/30 μm）萃取頭和PDMS/DVB（粉色平頭，涂層厚度65 μm）萃取頭的萃取效果較好。李國(guó)鵬[9]比較了3 種萃取頭對(duì)庫(kù)爾勒香梨揮發(fā)性物質(zhì)的萃取效果，結(jié)果表明，PDMS/DVB（涂層厚度65 μm）萃取頭的萃取效果明顯好于PDMS（涂層厚度100 μm）萃取頭和CAR/PDMS（涂層厚度75 μm）萃取頭。PDMS萃取頭對(duì)非極性物質(zhì)的靈敏度較高；PDMS/DVB 萃取頭對(duì)極性物質(zhì)的靈敏度較高；DVB/CAR/PDMS 萃取頭多用于C3~C20的分析。因此，應(yīng)根據(jù)吸附物質(zhì)的特性選擇不同的萃取頭。本研究結(jié)果顯示，DVB/CAR/PDMS（涂層厚度50/30 μm）萃取頭和PDMS/DVB（粉色平頭，涂層厚度65 μm）萃取頭對(duì)黃冠梨果實(shí)中的揮發(fā)性物質(zhì)的萃取效果較好。

3.1.2 不同萃取頭萃取對(duì)果實(shí)香氣含量的影響 果實(shí)主要香氣物質(zhì)來(lái)源于脂肪酸、氨基酸和碳水化合物代謝。品種、種植環(huán)境、栽培因素、果實(shí)成熟度以及采后貯藏條件等都會(huì)影響果實(shí)香氣的形成[10～19]。

在3 種非極性萃取頭（涂層厚度分別為7、30 和100 μm 的PDMS 萃取頭）萃取的香氣物質(zhì)中，均檢測(cè)到己醛類物質(zhì)且含量均較高，而醇、酯等其他類物質(zhì)較少。在4 種極性萃取頭〔PA、PDMS/DVB（藍(lán)色平頭）、PDMS/DVB（粉色平頭）和DVB/CAR/PDMS 萃取頭〕萃取的香氣物質(zhì)中，均以醛類物質(zhì)的己醛和2-己烯醛以及醇類物質(zhì)的1-己醇相對(duì)含量較高，其他類物質(zhì)含量較少，但是PA 和PDMS/DVB（藍(lán)色平頭）2 種萃取頭萃取到的香氣物質(zhì)較少。研究表明，京白梨果實(shí)的香氣成分以醛類物質(zhì)為主[3]，杏、梨（庫(kù)爾勒香梨）、蘋果（遼伏）等[4，20，21]果實(shí)中己醛相對(duì)含量最高。

3.2 結(jié)論

利用7 種萃取頭在黃冠梨成熟果實(shí)中共萃取到香氣成分34 種，其中，醛類物質(zhì)7 種，醇類物質(zhì)6 種，酯類物質(zhì)14 種，烴類物質(zhì)1 種，酮類物質(zhì)1 種，苯類物質(zhì)3 種，醚類物質(zhì)1 種，酸類物質(zhì)1 種。不同萃取頭對(duì)果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)的吸收具有選擇性，其中，PDMS/DVB（粉色平頭，涂層厚度65 μm）萃取頭和DVB/CAR/PDMS（涂層厚度50/30 μm）萃取頭萃取到的香氣物質(zhì)最多，均達(dá)到了21 種，且以醛類物質(zhì)中的己醛和2-己烯醛相對(duì)含量較高；而其他5 種萃取頭萃取到的香氣種類和相對(duì)含量均較少。因此，在今后黃冠梨果實(shí)香氣成分的研究中，可選擇PDMS/DVB（粉色平頭，涂層厚度65 μm）萃取頭和DVB/CAR/PDMS（涂層厚度50/30 μm）萃取頭用于香氣成分的萃取。