李源栋 李先毅 段焰青 刘秀明 党立志 黄立斌

(云南中烟工业有限责任公司技术中心，云南 昆明　650202)



GC/MS法结合保留指数分析香叶油香味成分

李源栋 李先毅 段焰青 刘秀明 党立志 黄立斌

(云南中烟工业有限责任公司技术中心，云南 昆明650202)

采用气相色谱/质谱法(GC—MS)分析香叶油中化学成分，利用峰面积归一化定量，通过质谱检索，辅助保留指数比对定性，香叶油中61个化学成分得到确定，占其挥发性成分含量的86.217%，结合保留指数分析香叶油中同系物及同分异构体，提高了定性结果的准确性。香气评价结果显示，香叶油中关键香味成分为香茅醇、香叶醇、甲酸香茅酯、薄荷酮、甲酸香叶酯、异薄荷酮、惕各酸香叶酯、玫瑰醚、丁酸香叶酯等。

香叶油；气相色谱/质谱；香味成分；保留指数

香叶亦称香叶天竺葵，为牻牛儿苗科天竺葵属，多年生亚灌木。原产地主要分布在非洲南部，尤其是南非、留尼旺岛、埃及等国家。目前，中国云南、四川省及上海市已有栽培[1-2]。香叶油呈绿黄色至琥珀色澄清液体，由香叶天竺葵枝、叶经水蒸气蒸馏而得，具有玫瑰和香叶醇样香气，蜜甜，微清，香气稳定持久，广泛用于日化、医药[3-6]等行业中，也可用于调配玫瑰、草莓、覆盆子、葡萄、樱桃等食用香精以及酒用香精中[7]。

目前国内外有关香叶油研究主要集中在香叶组培试验[8-11]、提取加工方法[12-13]、医药功能[14]等方面，未见利用GC/MS结合保留指数对其香气特征成分分析报道。香叶油因其含有大量同分异构体及同系物，仅采用GC/MS定性，很难对其中成分进行准确定性，容易出现错判。本研究拟采用GC/MS结合保留指数对其香味成分进行分析，同时结合香气评价，确定其主要致香成分，旨在为香叶油香气成分的定性分析提供依据。

1　材料及方法

1.1材料及仪器

1.1.1材料及试剂

香叶油：上海香精香料公司；

二氯甲烷(CH2Cl2)、甲醇(CH3OH)、正己烷(C6H14)：AR级，百灵威科技有限公司；

正构烷烃C7～C30：GR级，美国Sigma-Aidrich公司。

1.1.2主要仪器设备

气相色谱/质谱联用仪：7890A/5975C型，美国Agilent Technologies公司。

1.2方法

1.2.1色谱条件RXi-5sil MS (60 m×0.25 mm×0.25 μm)，载气：He，进样口温度：250 ℃，进样量：1.0 μL，分流比：10∶1，柱流速：1.0 mL/min，溶剂延迟6 min。程序升温过程：初始温度60 ℃，保持6 min；以3 ℃/min速率升温至180 ℃；再以10 ℃/min速率升温至230 ℃，保持10 min。

1.2.2质谱条件电离方式：EI，电离能量：70 eV，离子源温度：230 ℃；四级杆温度：150 ℃；辅助线温度：280 ℃，采集方式：全扫描模式，扫描范围(m/z)：40～450，谱库：Nist11。

1.2.3样品的预处理准确称取香叶油样品0.20 g，用混合溶剂(V甲醇∶V二氯甲烷=1∶4)将其定容至10 mL，进GC/MS前需将样品用0.45 μm有机相滤膜过滤，按照1.2.1和1.2.2的条件进行检测。

1.2.4正构烷烃溶液配制及测定准确称取一定量正构烷烃(C7～C30)标准品，用正己烷稀释(w=5%)，按照1.2.1和1.2.2的条件分析，测定各正构烷烃的保留时间。

1.2.5定性定量分析方法香叶油样品经过GC/MS分析后，通过Nist11质谱库进行自动检索，然后将香叶油中各成分保留时间及正构烷烃保留时间导入自我开发的保留指数软件，自动求出各成分保留指数，同时，将求出的保留指数与英文版精油数据库(ESO 2010版)中保留指数进行对比(两者保留指数值可以接受误差≤3%)，对香叶油中成分进行定性，最后，利用峰面积归一化对其成分进行定量。

2　结果与讨论

2.1香叶油香味成分分析

香叶油GC/MS谱图见图1，定性及定量结果见表1。

表1　GC/MS 方法对香叶油香味成分的定性结果†

续表1

化合物类型名称保留时间/min相似度峰面积百分含量/%保留指数计算值引用值烷烯烃类β-波旁烯37.81981.66813941391β-石竹烯39.40981.46714311427去氢白菖蒲烯43.56990.87415311531β-荜澄茄烯37.38950.75213851390α-依兰油烯42.57910.68715061501α-蒎烯14.89990.561938940α-榄香烯40.56980.55614581492β-愈创木烯40.18970.53714501490δ-杜松烯43.22950.41515231524α-蛇麻烯40.90990.37114671461β-杜松烯41.48990.33014801501α-芹子烯42.06960.29014941493别香橙烯41.10930.28014711471α-荜澄茄烯36.00920.27313541355(E)-β-罗勒烯20.75900.26110481049柠檬烯19.96990.20410331033γ-依兰油烯40.37990.20114541478γ-杜松烯42.77950.09115111515月桂烯17.69980.084991991α-古芸香烯38.79980.08214171412α-松油烯18.13990.0619991019α-杜松烯44.15950.05515461537α-水芹烯18.70910.04110101006γ-芹子烯39.90990.03414431465其它玫瑰醚24.29991.77711141115大根香叶烯D41.96990.71214921485石竹烯氧化物46.13960.33915951594对伞花烃19.68930.145102810252,2,6-三甲基-6-乙烯基四氢吡喃16.75920.123973964

†保留指数(计算值)由自我开发的保留指数软件计算而得，保留指数(引用值)采用文献[15]的数据；醇类、醛类、酮类、酯类、烷烯烃类、其它类化合物峰面积含量分别为47.193%，0.450%，7.267%，17.623%，10.176%，3.056%。

图1　香叶油气相色谱/质谱总离子流色谱图

利用GC/MS法结合保留指数辅助定性香叶油中61个化合物，占其化学成分86.217%，其中醇类14个，醛类1个，酮类5个，酯类12个，烷烯烃类24个，其它化合物5个。主要化学成分(含量大于1%)：香茅醇、香叶醇、β-桉叶油醇、甲酸香茅酯、芳樟醇、薄荷酮、甲酸香叶酯、异薄荷酮、惕各酸香叶酯、玫瑰醚、β-波旁烯、丁酸香叶酯、β-石竹烯。分析结果与国内外报道[9-13]相比，香叶油中主要成分相似，其中香茅醇、香叶醇含量最高，但具体含量存在差异，这可能与原料品种、产地等因素有关。另外，本试验采用GC/MS结合保留指数辅助定性香叶油中同系物及同分异构体，提高了定性准确性，克服了仅凭GC/MS定性不足。

2.2香叶油的香气评价

香叶油具有如玫瑰和香叶醇所特有的甜香气以及薄荷气息，蜜甜，微清，香气稳定持久，有苦味。广泛用于调配香水、香皂、化妆品等日化产品香精中，也可少量用于食用、烟用香精中。从分析结果可以看出，香叶油成分复杂，其中各种化学成分对其香味贡献不同，因此，评价其成分香味特征，分析其主要致香成分，为其应用及品控提供可靠依据。分析结果见表2。

从香气评价结果可以看出：香茅醇、香叶醇、甲酸香茅酯、甲酸香叶酯、惕各酸香叶酯、丁酸香叶酯、玫瑰醚等使具有如玫瑰和香叶醇所特有的甜香气，薄荷酮、异薄荷酮等使其有薄荷气息，微清，有苦味。玫瑰香、甜香、薄荷香等构成了香叶油特征香气。

表2　香气评价

2.3保留指数在定性鉴定中的应用

选取香叶油中薄荷酮、氧化芳樟醇5(呋喃型)两种化合物为例，经质谱检索，保留指数辅助定性，能够准确将其不同的构型区分。表3列举了保留指数用于薄荷酮、氧化芳樟醇5(呋喃型)定性鉴定实例。

本试验对香叶油中61种化学成分定性过程中，仅利用质谱定性，其中很多同分异构体及同系物很难确定其构型，如表3所示，薄荷酮、氧化芳樟醇5(呋喃型)过质谱检索，其中异薄荷、薄荷酮两者相似度分别为98、97，(Z)-氧化芳樟醇5(呋喃型)、(E)-氧化芳樟醇5(呋喃型)两者相似度为99、98，无法准确的判断，而结合保留指数，可确认为异薄荷酮、(Z)-氧化芳樟醇5(呋喃型)。因此，在天然香原料成分定性过程中，保留指数可以作为一种辅助手段用于定性。

3　结论

天然香原料中因其成分复杂，为了尽可能让各个成分在†保留指数(计算值)由自我开发的保留指数软件计算而得，保留指数(引用值)采用文献[15]的数据。

表3保留指数在香叶油香味成分鉴定中的应用实例†

Table 3Application instance of using retention index for identifing aroma components in geranium oil

待确认化合物相似度质谱库检索保留指数引用值实测值确认化合物薄荷酮9897异薄荷酮薄荷酮116511701162异薄荷酮氧化芳樟醇5(呋喃型)9998(Z)-氧化芳樟醇5(呋喃型)(E)-氧化芳樟醇5(呋喃型)107710921074(Z)-氧化芳樟醇5(呋喃型)

色谱图上实现基线分离，本试验通过优化色谱条件(不同色谱柱、不同程序升温条件)，实现了香叶油中各成分基线分离。采用GC/MS结合保留指数对香叶油中成分进行定性分析，减少了定性过程中错判及误判，提高了定性的准确性。

利用GC/MS对香叶油中成分进行了分析，通过质谱库自动检索和人工解谱，辅助保留指数比对，最终确定了香叶油中61个化合物，占其化学成分86.217%。采用保留指数来鉴别天然香原料中同系物及同分异构体，提高了对其成分定性准确性。通过香气分析，确定了香叶油关键致香成分：香茅醇、香叶醇、甲酸香茅酯、薄荷酮、甲酸香叶酯、异薄荷酮、惕各酸香叶酯、玫瑰醚、丁酸香叶酯等，通过上述研究实现了对香叶油中香味成分的准确定性，不足在于未对其香味成分进行准确定量，该研究结果为香叶油产品开发和应用提供了理论据。

[1] 张承曾. 天然香料手册[M]. 北京: 轻工业出版社, 1989: 196-198.

[2] 中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志: 第四十三卷, 第一分册[M]. 北京: 科学出版社, 1998: 86.

[3] 王颖, 杨锡洪, 李爱军. 香料前体香叶醇-β-D-葡萄糖苷的合成、纯化与表征[J]. 食品与机械, 2006, 22(3): 47-50.

[4] 易清元, 宋东光, 江明, 等. 香叶油的研究进展[J]. 香料香精化妆品, 2008(3): 40-43.

[5] 郑青荷, 姜萍, 周晓兰. 香叶天竺葵鲜叶挥发油的镇咳活性成分分析[J]. 生物质化学工程, 2011, 45(1): 37-40.

[6] 党璇, 张晓珍, 姚默, 等. 香叶天竺葵药学研究概况[J]. 安徽农业科学, 2011, 39(31): 19 095-19 096.

[7] 梁晟, 李雅文, 赵晨曦, 等. GC—MS结合保留指数对中药挥发油的定性[J]. 分析测试学报, 2008, 27(1): 84-87.

[8] 易清元, 夏凯国, 江明, 等. 香叶天竺葵离体芽的培养及生产应用研究[J]. 西南农业学报, 2010, 23(2): 561-564.

[9] 易清元, 夏凯国, 任洪涛, 等. 不同种苗香叶油的化学成分[J]. 香料香精化妆品, 2010(4): 22-25.

[10] 易清元, 江明, 杨艳琼, 等. 不同倍性种苗香叶油的化学成分[J]. 香料香精化妆品, 2013(3): 22-23.

[11] 易清元, 江明, 杨艳琼, 等. 香叶天竺葵多倍体精油的化学成分研究[J]. 中国农学通报, 2014, 30(3): 244-249.

[12] KIRAN G D, BABU V K. Variation in essential oil composition of rose-scented geranium (Pelargonium sp.) distilled by different distillation techniques[J]. Flavour & Fragrance Journal, 2005, 20(2): 222-231.

[13] GOMESP B, MATAV G, RODRIGUESA E. Production of rose geranium oil using supercritical fluid extraction[J]. Journal of Supercritical Fluids, 2007, 41(1): 50-60.

[14] KSHIRSAGAR R P, KOTHAMASU M V, PATIL M A, et al. Geranium oil ameliorates endothelial dysfunction in high fat high sucrose diet induced metabolic complications in rats[J]. Journal of Functional Foods, 2015(15): 284-293.

[15] Leffingwell. ESO 2006 [DB/CD]. Georgia: Bolens Aroma Chemical Information Service, 2010.

Analysis of aroma components ingeranium oil by GC/MS combined with retention index

LI Yuan-dongLIXian-yiDUANYan-qingLIUXiu-mingDANGLI-zhiHUANGLi-bin

(TechnologyCenter,ChinaTobaccoYunnanIndustrialCo.,LTD,Kunming,Yunnan650202,China)

The aroma components of geranium oil were analyzed by GC/MS, and the peak area normalization method was used to calculate the relative content of each component. With the mass spectrometry library search, 61 compounds which account for 86.217% in the aroma components of geranium, were identified by using reference literature retention index. The cis(trans)-isomers were confirmed by using retention index, and the accuracy of compound qualitative analysis in natural flavor was improved. The aroma of the key aroma compositions of the geranium oil (Citronellol, Geraniol, Citronellyl formate, Menthone, Geranyl formate, Isomenthone, Geranyl tiglate, Rose oxide, Geranyl butyrate, et al) was determined.

geranium oil; GC/MS; aroma components; retention index

云南省科技厅项目(编号：2015BA006)；中国烟草总公司科技项目(编号：110201402040)

李源栋，男，云南中烟技术中心助理工程师，硕士。

黄立斌(1974—)，男，云南中烟技术中心工程师。

E-mail：hxydd@163.com

2016-01-29

10.13652/j.issn.1003-5788.2016.08.007