王千千，王洪新，彭瑶瑶，马朝阳

（江南大学食品学院，江苏无锡214122）

三种不同提取方法提取赣南脐橙皮挥发性物质及成分分析

王千千，王洪新*，彭瑶瑶，马朝阳

（江南大学食品学院，江苏无锡214122）

以赣南脐橙皮为实验材料，使用顶空固相微萃取（HS-SPME）提取赣南脐橙皮的香气组分，使用同时蒸馏萃取法（SDE）提取赣南脐橙皮挥发油，使用水蒸气蒸馏法（HD）通过挥发油提取器收集赣南脐橙皮精油，通过气相保留指数、气相色谱质谱联用（GC-MS）进行定性与定量分析。比较不同提取方法对精油的提取率及挥发性成分的影响及差异。结果表示挥发油的得率高于精油的得率，柠檬烯均是HD精油、SDE挥发油、HS-SPME挥发性物质含量最高的组分，SDE挥发油与HD精油的其他组分品种相似且含量差异不大，HS-SPME挥发性物质与挥发油、精油的主要化合物品种及含量差异相对较大。这解释了为何赣南脐橙皮挥发油和精油香味相似，嗅觉感官差异也不明显，却与新鲜赣南脐橙皮香气略有不同。

赣南脐橙果皮，精油，挥发油，挥发性物质，GC-MS

脐橙品质优良、无籽多汁、色泽鲜艳，此外，脐橙营养丰富，含有人体所必需的各类营养成分，是世界各国竞相栽培的柑桔良种。赣南由于其得天独厚的土壤条件，生产的脐橙果大形正，橙红鲜艳，肉质脆嫩，风味浓甜芳香，深受欢迎，无形之中消费者把赣南产的脐橙称为之为赣南脐橙。

赣南脐橙皮具有沁人香气，含有丰富的挥发性化合物，主要是挥发油。广义上讲，植物挥发油又称精油（Essential oil），是存在于植物中的一类具有芳香气味的挥发性油状成分的总称[1]。挥发油是一类混合物，主要是萜类化合物[2]。萜类化合物具有多种生理活性，研究证实挥发油普遍具有抗菌、抗氧化、消炎、消肿、镇痛等功效[3]。根据美国药典、欧洲药典和国际香精香料协会的严格区分，挥发油和精油是不同的，区分的关键是收集过程中是否使用有机溶剂。挥发油是水蒸气蒸馏提取后使用溶剂再萃取或直接使用溶剂提取得到的挥发性油状提取物；精油是通过水蒸气蒸馏或压榨得到，提取过程中不允许使用有机溶剂[4-5]。目前，橙皮挥发油的提取有水蒸气蒸馏、冷磨萃取法、超临界二氧化碳萃取法、微波辅助水蒸气蒸馏、微波辅助诱导萃取等方法[6-11]，使用气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析橙皮挥发油的成分[12-13]。本文使用水蒸气蒸馏法（HD）、同时蒸馏萃取法（SDE）提取赣南脐橙皮挥发油并比较了两种方法提取挥发油的提取率，使用顶空固相微萃取（HSSPME）提取赣南脐橙皮的挥发性物质，通过GC-MS、气相保留指数进行定性分析，通过面积归一化法进行定量分析，比较三种方法所收集的赣南脐橙皮挥发性物质的成分差异。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

赣南脐橙（取皮） 江西省赣州市龙南县提供；正构烷烃（C8～C20） 美国AccuStandard公司；无水乙醚 国药集团化学试剂有限公司，分析纯；丙酮 Sigma公司，色谱纯。

MJ-25BM 05A型搅拌机 广东美的精品电器制造有限公司；AR224CN型电子天平 奥豪斯仪器（上海）有限公司；2000m L调温电热套 金坛市水北科普实验仪器厂；挥发油提取器 上海上博玻璃仪器有限公司；同时蒸馏萃取装置 安徽天长市长城玻璃仪器制造厂；1200L GC/MS-MS气相色谱-质谱联用仪 美国瓦里安公司；75μm CAR/PDMS萃取头和Sup leco固相微萃取装置 美国Supelco公司。

1.2 实验方法

1.2.1 水蒸气蒸馏法（HD）提取赣南脐橙皮精油 根据《中国药典》2010一部中记载的挥发油测定器[21]提取赣南脐橙皮精油。取一定量新鲜赣南脐橙皮，用去离子水清洗三次，用料理机打浆，迅速移至2L圆底烧瓶中，按照1∶2.5的料液比（W/V）加入去离子水，接上挥发油提取器（《中国药典》记载）和冷凝管，用电热套加热蒸馏130m in，蒸馏结束后从挥发油提取器中读取精油体积并称取精油质量，计算赣南脐橙皮精油得率。使用气相保留指数、GC-MS分析HD精油。以上实验平行6次。

1.2.2 同时蒸馏萃取法（SDE）提取赣南脐橙皮挥发油 取一定量新鲜赣南脐橙皮，用去离子水清洗三次，用料理机打浆，迅速移至2L圆底烧瓶中，按照1∶2的料液比（W/V）加入去离子水，电热套加热（与1.2.1项保持相同加热强度）；在另一侧圆底烧瓶中加入50m L无水乙醚，水浴保持50℃加热，接上同时蒸馏萃取装置，蒸馏2.5h。结束后取下乙醚相烧瓶，用无水硫酸钠干燥。称取浅黄色油状提取物（命名为SDE挥发油）质量，计算赣南脐橙皮挥发油得率，并使用气相保留指数、GC-MS分析SDE挥发油。以上实验平行6次。

1.2.3 顶空固相微萃取（HS-SPME）分析赣南脐橙皮挥发性物质 取一定量新鲜赣南脐橙皮，用去离子水清洗三次，用料理机打浆，迅速取5g于采样瓶密封，使用CAR/PDMS萃取头萃取，在45℃环境温度下顶空静态吸附30m in，立即进行GC-MS分析，以上实验平行6次。

1.2.4 赣南脐橙皮精油（挥发油）的得率 赣南脐橙皮精油（挥发油）的得率（%）=精油（挥发油）的质量/（赣南脐橙皮的质量×（1-含水率））×100。

1.2.5 GC-MS测定条件

1.2.5.1 色谱条件 DB-5弹性石英毛细管柱（30m× 0.25mm×0.25μm）；进口样温度250℃，程序升温：初始温度40℃，停留1m in，以5℃/m in的速率升温至120℃，以8℃/min的速率升温至200℃，再以12℃/min的速率升温至250℃，保持10m in；载气（He）流速为1.0m L/m in；分流比为10∶1，进样量为0.2μL。

1.2.5.2 质谱条件 电离方式为EI，离子源温度200℃，发射电流是200μA，电子能量70eV，接口温度250℃，检测电压350V，质量扫描范围33～450amu。

1.2.6 数据处理 组分经气相色谱分离，不同组分形成其各自的色谱峰，用气相色谱-质谱-计算机联用仪进行分析鉴定。GC-MS收集的各化合物质谱图与W iley和NIST标准谱库比对，根据气相保留指数和MS谱图对化合物进行定性对化合物定性。利用峰面积归一法计算各化学成分的相对含量。

2 结果与讨论

2.1 水蒸气蒸馏法（HD）提取赣南脐橙皮精油成分

采用水蒸气蒸馏法（HD）提取赣南脐橙皮精油，并利用GC-MS定性鉴定出41种（相对含量99.54%），其中有10种单萜烯（93.72%）和10种含氧单萜（2.61%），4种倍半萜烯（0.94%）和4种含氧倍半萜（0.57%）。图1为精油的GC-MS总离子图，组成成分见表1。相对含量前五位为柠檬烯（81.48%）、β-蒎烯（5.66%）、α-蒎烯（2.45%）、δ-3-蒈烯（1.30%）、桧烯（1.15%）。赣南脐橙皮主要香气组分中柠檬烯有令人愉快的柠檬样香气[15]；α-蒎烯、β-蒎烯、δ-3-蒈烯具有松木香气；有特有的松节油香气，干燥木材和松脂气味[16]。其他相对含量超过1%的组分还有水芹烯。在气味感官上，赣南脐橙皮主要以令人愉悦的果香为主体香气。

图1 HD提取赣南脐橙皮精油的GC-MS总离子图Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of essential oil in peels of Gannan navel orange using HD

2.2 同时蒸馏萃取法（SDE）提取赣南脐橙皮挥发油

采用SDE法提取赣南脐橙皮挥发油，定性鉴定出39种化合物（相对含量99.52%），包括单萜烯10种（93.39%）和含氧单萜10种（1.82%），倍半萜烯4种（1.29%）和含氧倍半萜5种（1.29%）。图2为SDE挥发油的GC-MS总离子图，组成成分见表1。相对含量前五位为柠檬烯（79.60%）、β-蒎烯（6.04%）、α-蒎烯（2.63%）、桧烯（1.85%）、δ-3-蒈烯（1.70%）。从表1可知此挥发油中低沸点、易挥发组分保留较少，这与挥发油的提取方法关系密切。这是由于同时蒸馏萃取过程运行温度偏高，蒸馏为100℃，而萃取温度也在50℃，运行2h，造成低沸点和易挥发组分难保留下来。

图2 SDE提取赣南脐橙皮挥发油成分的GC-MS总离子图Fig.2 GC-MS total ion chromatogram of volatile oil in peels of Gannan navel orange using SDE

2.3 顶空固相微萃取（HS-SPME）提取赣南脐橙皮挥发性物质

采用HS-SPME提取赣南脐橙皮的挥发性物质，并利用GC-MS定性鉴定出48种（相对含量97.41%），其中有9种单萜烯（74.52%）和3种含氧单萜（1.24%），11种倍半萜烯（10.49%）。图3为HS-SPME挥发性物质的GC-MS总离子图，组成成分见表1。相对含量前五位为柠檬烯（65.72%）、巴伦西亚橘烯（7.41%）、2-乙烯醛（2.29%）、癸醛（2.00%）、桧烯（0.95%）。HSSPME提取温度设定为45℃，属于温和环境，有利于赣南脐橙皮香气组分的收集。赣南脐橙皮主要香气组分中柠檬烯有令人愉快的柠檬样香气[15-16]；巴伦西亚橘烯具有木香、柑橘香[17-18]；2-乙烯醛呈清爽花香型[19]；癸醛具有甜香、柑橘香、蜡香、花香[20]。

图3 HS-SPME提取赣南脐橙皮挥发性物质的GC-MS总离子图Fig.3 GC-MS total ion chromatogram of volatile componentstic components in peels of Gannan navel orange using HS-SPME

2.4 三种不同提取方法所得赣南脐橙皮挥发性物质的比较

采用不同提取方法提取赣南脐橙皮的挥发性物质，下面比较它们的得率与主要化学组成，结果见表2。HS-SPME提取的香气组分，无法定量提取香气的得率，只是分析香气组成。以同一批采收的赣南脐橙皮做原料，采用几种方法提取，具体组分见表1。从得率比较，挥发油的得率大于精油的得率，这可能因为蒸馏冷凝回收较少，且挥发油提取器的系统与SDE装置相比相对开放，橙皮精油易被氧化和收集不完全，造成HD提取赣南脐橙皮精油的得率相对较低。

表1 三种方法所提赣南脐橙皮挥发性物质成分组成Table 1 Chemical components of volatile componentsfrom Gannan navel orange by three differentmethods

续表

表2 不同提取方法提取结果的比较Table 2 Comparison of extracts from differentmethods

从不同萜类比较，HS-SPME挥发性物质中含有萜烯种类较多（20种）而含氧萜类化合物相对较少（3种），这可能因其提取条件较温和，易氧化的萜烯提取和保留较多[23]；SDE挥发油、HD精油中含氧萜类化合物种类较多（16种），提取过程温度高，对热不稳定的物质易被氧化、破坏，同时，由于原料与水蒸气长时期接触，有些娇嫩的挥发性成分易遭破坏、分解[17]。从不同碳数萜类比较，香气、SDE挥发油、HD精油中含量最高的均为单萜烯，HS-SPME挥发性物质中单萜烯含量超过70%，SDE挥发油、HD精油中单萜烯含量超过90%，在单萜烯中主要是柠檬烯的大量存在；此外，HS-SPME挥发性物质中倍半萜类含量较高（10.49%），主要是巴伦西亚橘烯，这是由于HS-SPME过程都在45℃运行，使沸点偏高的倍半萜保留较多，而易挥发、易氧化、碳数低的单萜相对保留较少。

从单一组分比较，首先，三种方法所提取的赣南脐橙皮挥发性物质中柠檬烯均是含量最高的组分，与目前国内外相关研究结果一致[9-14]；柠檬烯在HD精油中占比81.48%，在SDE挥发油中占比79.60%，在HS-SPME挥发性物质组分中占比65.72%，张静芬等使用微波辅助水蒸气蒸馏所得橙皮挥发油中柠檬烯占比95.17%[9]，蔡定建等使用超临界流体萃取富硒脐橙皮挥发油中柠檬烯占比61.99%[13]，柠檬烯占比上的差异可能与橙子的品种、提取方法及工艺条件的差异均有关。SDE挥发油与HD精油的主要化合物品种相似，且含量也差异不大；HS-SPME挥发性物质与HD精油的化合物品种及含量差异相对较大，王远辉等使用水蒸气蒸馏法、同时蒸馏萃取法、顶空固相微萃取提取艾纳香叶挥发性成分时也有类似的现象[24]在已有的不同方法提取艾纳香叶挥发性成分及分析研究中也有类似现象。HD精油、SDE挥发油中主要组分均是柠檬烯、α-蒎烯、β-蒎烯、桧烯、δ-3-蒈烯，这些组分的香气相似，主要是清新香味、柠檬香和松木香，因此赋予了挥发油和精油相似的香味，嗅觉感官差异也不明显。HS-SPME挥发性物质中主要组分与HD精油、SDE挥发油有些差异，主要是柠檬烯、巴伦西亚橘烯、2-乙烯醛、癸醛、桧烯，主要表现为令人愉悦的果香。Rezzoug等使用水蒸气蒸馏所提橙皮油中含量较多的成分依次为柠檬烯、月桂烯、α-蒎烯、β-蒎烯、芳樟醇[25]；张静芬等使用微波辅助水蒸气蒸馏法所得鲜橙皮挥发油中的主要成分为柠檬烯、沉香醇、月桂烯、软脂酸甲酯、柠檬醛[9]；本实验的成分分析结果与前人研究结果类似但也有差异，此差异可能与橙子的品种、提取方法及工艺条件的差异均有关。

3 结论

挥发油的得率大于精油的得率，这可能因为蒸馏冷凝回收较少，且挥发油提取器的系统与SDE装置相比相对开放，橙皮精油易被氧化和收集不完全，造成HD提取赣南脐橙皮精油的得率相对较低。3种方法提取赣南脐橙皮挥发性物质，分别鉴定出化合物41种（HD）、39种（SDE）、48种（HS-SPME），主要是醇类和烯类物质，其中大部分是萜类物质。柠檬烯均是HD精油、SDE挥发油、HS-SPME挥发性物质中含量最高的组分，SDE挥发油与HD精油的其他组分品种相似且含量也差异不大，HS-SPME挥发性物质与挥发油、精油的主要化合物品种及含量差异相对较大，这解释了为何赣南脐橙皮挥发油和精油香味相似，嗅觉感官差异也不明显，却与新鲜赣南脐橙皮香气略有不同。利用HS-SPME处理时间短，能真实反映橙皮中挥发性成分及组成，但对高沸点化合物提取效果较差；HD的提取时间长，过长的氧化时间使得已被氧化的物质氧化的程度加深；SDE提取挥发油中低沸点化合物较少，但橙皮挥发性物质中的代表性成分均能被有效提取出。综合考虑，分析赣南脐橙皮挥发性物质时，HS-SPME和SDE并用可达到满意的分析效果。

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Analysis of volatile com ponents from Gannan navelorange peel by three differentmethods

WANG Qian-qian，WANG Hong-xin*，PENG Yao-yao，MA Chao-yang
（School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi214122，China）

Using peel of Gannan navel orange as experimentmaterial，the volatile com ponents of orange peel were collected using headspace solid phase m icro-extraction（HS-SPME），and the volatile oil from the orange peelwas isolated using simultaneous distillation extraction（SDE）.The essential oil from the orange peelwas isolated using hyd rod istillation（HD）by volatile oilextractor.And the chem ical components were identified using gas chromatog raphy-mass spectrometry（GC-MS）.Extrac tion yields by differentmethods and components of essential oil，volatile oil，and volatile components of orange peel were com pared.Results ind icated that the volatile oilyield was higher than the essentialoilyield.Limonene was themain com ponentof volatile oil，essential oil，and volatile components.The other components of volatile oil and essential oil were sim ilar.Therefore，differences in com pounds varieties and contents between volatile components and volatile oil，essentialoilwere relatively large.This ind icated why volatile oiland essentialoiloforange peelsmelled sim ilar，butslightly d ifferent from fresh orange peel.

Gannan navelorange peel；essentialoil；volatile oil；volatile components；GC-MS

TS207.3

A

1002-0306（2014）18-0074-06

10.13386/j.issn1002-0306.2014.18.007

2013－12－17 *通讯联系人

王千千（1990－），女，硕士研究生，主要从事食品功能因子方面的研究。