梅州4种柚子精油GC-MS分析

时间：2024-05-24

郭畅，傅曼琴，唐道邦，余元善，肖更生，王治同

（1.广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所/农业部功能食品重点实验室/广东省农产品加工重点实验室，广东广州 510610；2.吉林农业大学食品科学与工程学院，吉林长春 130118）

柚子（Cirtus grandis L.Osbeck）属于芸香科柑橘属植物，又名文旦。我国柚树栽培历史悠久，柚子资源丰富，主要产区为广东、广西、福建等地。其中广东省梅州市环境、气候、土壤等特别适宜柚子种植，为柚子的主要产区之一。柚子味道甘酸，口感清爽，且具有化痰止咳、健脾消食、消炎理气等功效。柚子果皮占总果实重量的40%～50%，分为海绵状白色中果皮和具有油胞的黄色外果皮，具有独特的柚子芳香，含有精油、色素、果胶、黄酮类化合物等多种活性成分，其中柚皮精油不仅具有抑菌、杀虫等性能，还具备多种保健功能，常用于食品香味剂、化妆品和香水制备剂等［1］。

不同产地、不同品种的柚子精油，其挥发性成分存在一定差异。臧燕燕等［2］对5种中国柚的外果皮挥发性组分进行分析发现，烯萜类物质含量最高，且不同品种柚子的外果皮挥发性物质差异明显，所含独特挥发性物质种类及数量相差较大；杨舜娟等［3］对梅县沙田柚精油进行GC-MS分析，鉴定出柠檬烯、香叶烯、石竹烯、松油醇等22种组分；杨荣华［4］对柚子精油特征性香气成分进行分析，结果显示沉香醇、（E）2-癸烯醛、（E，E）2，4-癸二烯醛、（E）2-十二烯醛以及一些饱和脂肪族醛等14种成分是形成柚子果皮香气的重要香气成分。

水蒸气蒸馏法是一种提取精油的传统方法，由于精油具有低沸点、密度低于水等特点，在加热时可随着水蒸气一同挥发出来，便于分离，此方法具有操作简单、提取率高等特点［5］。改进型Clevenger装置则是在Clevenger装置的挥发油收集管处增加了冷凝装置，可显著提高精油的提取率［6］。本试验采用水蒸气蒸馏法分别提取梅州市金柚、沙田柚、奥兰柚、蜜柚4种柚子的果皮精油，通过气质联用（GC-MS）分析对其挥发性物质进行对比分析，以期为梅州柚子的开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

金柚、沙田柚、奥兰柚、蜜柚果实均采摘于广东省梅州市嘉丰果园，成熟度统一、大小适中、颜色相近，取黄色带油胞果皮部分备用。

仪器与设备：改进型Clevenger装置，广州精科仪器有限公司；GC-MS 6980N/5975B气质联用仪，美国Agilent公司；ME204分析天平，瑞士METTLER公司；98-1-B电子调温加热套，天津市泰斯特仪器有限公司。

主要试剂：甲醇（色谱纯），美国TEDIA公司；无水硫酸钠，天津市大茂化学试剂厂。

1.2 试验方法

1.2.1 精油的制备分别选取成熟度一致的金柚、沙田柚、奥兰柚、蜜柚，取黄色带油胞部分的果皮，适当剪碎，与蒸馏水以1∶2的比例混合，放入改进型Clevenger装置烧瓶内，加热至沸腾。从沸腾起计时2 h后关闭电源，待冷却后收集精油，无水硫酸钠脱水后备用。重复3次。计算精油提取率：

式中，E为精油提取率（%），m为柚皮精油质量（g），M为柚皮质量（g）

1.2.2 GC-MS分析金柚精油、沙田柚精油、奥兰柚精油、蜜柚精油分别通过甲醇（色谱纯）稀释20倍后进行GC-MS分析。

色谱条件：色谱柱为安捷伦DB-5MS石英毛细柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；分流比为20：1；载气（99.999%氦气）流速1.0 mL/min；升温程序：起始柱温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；压力2.5 kPa；进样量1.0 μL。

质谱条件：电子轰击电子源，电子能量70eV，传输线温度275℃，离子源温度230℃，激活电压1.5V，质量扫描范围50～500 m/z，溶剂延迟时间5 min。

1.2.3 定性定量分析定性分析：应用GCMS联用仪进行分析鉴定，运用计算机谱库（NIST06/WILEY7.0）进行初步检索及资料分析，同时结合文献的保留指数进行比对，确认挥发性物质名称。

定量分析：采用总离子流图峰面积归一化法求取各成分相对含量。

2 结果与分析

2.1 4种柚子精油提取率

从图1可以看出，沙田柚果皮精油提取率最高为1.68%，其次是奥兰柚1.33%，金柚为0.50%，蜜柚提取率最低仅为0.2%。4种精油提取率差异明显，这可能是由于不同品种柚皮中油胞含量不同所致。

图1 4种柚子果皮精油提取率

2.2 4种精油可挥发性成分鉴定结果

在金柚、沙田柚、奥兰柚、蜜柚4种柚子精油中分别分离出62个主要色谱峰，采用Nist06谱库分别对各色谱峰进行检索比较，选择较高匹配度的结果，用面积归一法计算他们的相对含量，结合分析结果，参照文献［7-9］进行对比整理，得到其可挥发性成分及含量见表1。

由表1可知，4种柚子精油共检测出62种不同挥发性成分，其中烯烃类31种，醇类12种，醛类7种，烷烃类3种，酯类4种，酮类3种，其他2种（表2）。从表2可以看出，4种精油的挥发性成分种类及数量存在明显差异，金柚精油共检测出24种挥发性化合物，沙田柚35种，奥兰柚38种，蜜柚34种，其中烯烃类化合物的数量及相对含量最高，均占挥发性总成分的87%以上，其次为醇类、酮类、酯类等，与其他文献报道的结果一致［10］。

2.3 4种柚子精油成分对比分析

从表1可以看出，4种柚子精油共有的挥发性组分为12种，分别为蒎烯、β-水芹烯、β-蒎烯、β-月桂烯、D-柠檬烯、环己烯，1-甲基-5-（1-甲基乙烯基）、松油烯、石竹烯、（E，E）-1-甲基-5-亚甲基-8-异丙基-1，6-环癸二烯、β-榄香烯、萜品醇、乙酸香叶酯。蒎烯具有松节油的气味［11］，在金柚精油中相对含量最高为1.06%，蜜柚中最低为0.42%；β-水芹烯具有辛香味［12］，在蜜柚精油中相对含量最高为1.54%，在其他3种精油中相对含量均为0.2%左右；奥兰柚精油中β-蒎烯相对含量最高为2.11%，其次是蜜柚0.54%，其他两种分别为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气味［13］，在蜜柚精油中相对含量高达23.67%，在其他3种精油中均在4%左右；D-柠檬烯是柚子精油中相对含量最高的物质，具有类似柠檬的香味［14］，在金柚和沙田柚中均超过90%，奥兰柚中相对含量为73.73%，蜜柚最低为55.46%；石竹烯具有淡的丁香似香味［15］，在蜜柚精油中相对含量最高为1.77%，奥兰柚0.86%、沙田柚0.25%、金柚0.22%；β-榄香烯具有辛辣的茴香气味［16］，在4种精油中相对含量均低于0.7%；帖品醇具有丁香香气［17］，奥兰柚精油中相对含量最高为0.54%，其次为蜜柚0.24%，其他两种均小于0.05%；乙酸香叶酯具有玫瑰和薰衣草香味［18］，奥兰柚精油中相对含量最高1.04%，其次是蜜柚0.89%，其他两种小于0.05%。

从表1还可以看出，4种柚子精油特有的挥发性成分为金柚1种、沙田柚9种、奥兰柚7种、蜜柚3种。其中3，7，7-三甲基双环［4.1.0］庚-2-烯只在金柚中被检测出，金合欢烯、3-亚甲基-1，5，5-三甲基环己烯、3-甲基-4-亚甲基-双环［3.2.1］辛-2-烯、7-内-乙烯基-双环［4.2.0］辛-1-烯、α-金合欢烯、2-异丙基-5-甲基-9-甲基-双环［4.4.0］癸-1-烯、4-（1-甲基乙烯基）-1-环己烯-1-甲醛、十二甲基-环己硅氧烷、异戊酸香叶酯只在沙田柚中被检出，［3aS-（3aα，3bβ，4β，7α，7aS*），［1，3］八氢-7-甲基-3-亚甲基-4-（1-甲基乙基）1H-环戊二烯、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-环己烯-1-醇、榄香醇、壬醛、辛烷只在奥兰柚中被检出，乙烯基-环己烷、（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-醇只在蜜柚中被检出。

表1 4种柚子精油的可挥发性成分及相对含量

（续表1）

沙田柚精油中特有挥发性成分数量最多，其中α-金合欢烯具有新鲜蔬菜风味，带有芹菜和干草的香调［19］；异戊酸香叶酯具有类似玫瑰、苹果和菠萝底香的香气［20］；右旋香芹酮具有香芹、莳萝籽和黑面包香味［21］。奥兰柚中的壬醛具有强烈的油脂气味和甜橙气息［22］。γ-榄香烯具有辛辣的茴香气味［23］，存在于沙田柚、奥兰柚与蜜柚中。芳樟醇具有铃兰香气［24］，存在于金柚、沙田柚中。圆柚酮具有持久而强烈的柑橘样果香［25］，在金柚和沙田柚中存在，相对含量分别为0.54%与1.54%。奥兰柚和蜜柚均存在的呈香物质包括：异蒲勒醇具有樟脑和薄荷香气［26］，在奥兰柚、蜜柚中相对含量分别为0.82%和1.51%；香叶醇具有有温和、甜的玫瑰花气息［27］，在奥兰柚、蜜柚中相对含量分别为0.19%、0.4%；辛醛具有很强的水果香气［28］，在奥兰柚、蜜柚中相对含量为2.15%、0.33%；癸醛有似甜橙油与柠檬油以及玫瑰的气味［29］，在奥兰柚、蜜柚中相对含量为1.57%、0.22%；柠檬醛呈浓郁柠檬香味［30］，在奥兰柚、蜜柚中相对含量分别为0.55%、0.98%。

3 结论与讨论

本试验采用水蒸气蒸馏法提取梅州4种柚子果皮精油，精油提取率分别为沙田柚1.68%、奥兰柚1.33%、金柚0.50%、蜜柚0.20%。经GC-MS分析，4种柚子精油所含挥发性物质的种类及相对含量都存在显著差异。从金柚、沙田柚、奥兰柚、蜜柚果皮精油中共检测出62种不同挥发性化学成分，分别为烯烃类31种、醇类12种、醛类7种、烷烃类3种、酯类4种、酮类3种和其他2种。其中奥兰柚果皮精油中挥发性物质种类最多，达38种，其次为沙田柚35种、蜜柚34种，金柚最少为24种。金柚中呈香物质为12种，相对含量为98.34%；沙田柚中呈香物质17种，相对含量为97.63%；奥兰柚中呈香物质为17种，相对含量为88.49%；蜜柚中呈香物质为17种，相对含量为89.41%。4种柚子精油共有的呈香物质为蒎烯、β-水芹烯、β-月桂烯、D-柠檬烯、松油烯、石竹烯、β-榄香烯、帖品醇、乙酸香叶酯，这些呈香物质在4种柚子精油中具有不同的量比，使其呈现出不同的味道。其中奥兰柚与蜜柚具有玫瑰香气与柠檬香气的挥发性物质，沙田柚具有水果与蔬菜香气的挥发性物质，金柚具有花香的挥发性物质，奥兰柚精油中醛类与醇类物质相对含量高于其他3种精油，因此呈现出的香味最丰富。本研究结果表明，梅州柚子精油4个品种之间存在较大差异，各有特点，可为梅州柚子精油的综合开发利用提供理论参考。

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