2015, Vol. 30
2. 福建省龙眼枇杷育种工程技术研究中心, 福建 福州 350013;
1. Fruit Research Institute, Fujian Academy of Agricultrual Sciences, Fuzhou, Fujian 350013, China;
2. Fujian Breeding Engineering Technology Research Center for Longan & Loquat, Fuzhou, Fujian 350013, China
香气是龙眼Dimocarpus longan Lour.风味品质的重要指标，也是吸引消费者的主要因素之一。有关龙眼果实香气组分的研究已有一些报道，所采用的香气物质提取方法主要有同时蒸馏萃取(Simultaneous distillation extraction,SDE)、溶剂萃取(Solvent extraction,SE)、顶空进样(Headspace,HS)、固相微萃取(Solid phase microextraction,SPME)等[1, 2]。固相微萃取是1990年由加拿大学者Pawlisyzn提出的一种新型无溶剂样品预处理技术[3]，集取样、萃取、浓缩和进样为一体，具有样品用量少、灵敏度高、操作简便等优点；该技术与气质联用(GC-MS)相结合已广泛应用于葡萄[4]、梨[5]、柑橘[6]、石榴[7]、枇杷[8]等果实的香气成分检测。固相微萃取装置的核心部件是萃取头，不同涂层材料与厚度对萃取结果的选择性和灵敏度有很大影响[9]。目前关于不同固相微萃取纤维头对龙眼果实香气成分萃取效果的研究尚未见报道。
本研究选用3种SPME萃取头，结合运用气质联用技术，分析不同萃取头对浓香型龙眼新品种‘晚香’[10]的果实香气成分萃取效果和特点，旨在确定适宜的龙眼香气成分提取分离方法，为进一步开展龙眼香气品质研究提供基础。
1 材料与方法 1.1 试验材料试验采用龙眼品种‘晚香’，为2008年高接换种树，保存于福建省农业科学院果树研究所育种园。2012年11月4日，于果实完熟期分别采摘树冠外围东西南北4个方位正常发育果实各30粒，随机混匀后立即运回试验室备用。
1.2 主要仪器75 μm CAR /PDMS、50 /30 μm DVB /CAR/PDMS 和65 μm PDMS /DVB 3 种萃取头均为美国Supelco公司生产，使用前充分老化。
采用Agilent 6980N/5975 GC-MS气相色谱质谱联用仪，HP-5MS(30 m×0.1 mm×0.33 μm)石英毛细管柱色谱柱。
1.3 试验方法果实品质分析：参照《龙眼种质资源描述规范和数据标准》[11]，进行果实单果重、可溶性固形物含量、可食率、风味、香气等性状鉴定评价。
样品前处理：快速剥离新鲜果肉，撕成小块，称取150 g放入榨汁机(飞利浦)榨汁。果汁用双层棉纱布过滤至干净烧杯。量取20 mL汁液于50 mL密封顶空瓶中，用聚四氟乙烯隔垫密封。在磁力搅拌器(转速100 r·min-1、水浴温度38℃)上加热平衡15 min。将萃取头插入顶空瓶，推出纤维头，与液面距离保持1.5 cm，顶空萃取30 min。进样口250℃解析3 min。
GC-MS 分析：气相色谱条件和质谱条件见蒋际谋等[12]的方法。
1.4 数据分析将采集到的质谱图通过MSD化学工作站和NIST05标准谱库检索，根据质谱的匹配因子作出鉴定(满足条件一：匹配系数≥80，或条件二：匹配系数≥50且匹配项前3个化合物相同)，确定各种化学成分。按TIC峰面积归一法计算各化学成分的相对含量。采用Origin 7.0软件进行总离子流图的叠加。
2 结果与分析 2.1 果实品质表现‘晚香’果形侧扁圆形，果皮青褐色；单果重11.5 g，可溶性固形物含量20.8%，可食率69.38%；果肉乳白色，半透明，不流汁，果肉质地爽脆，离核易，香味浓，品质优。
2.2 不同萃取头萃取的龙眼香气成分与含量的比较采用3种固相微萃取头进行‘晚香’果肉香气成分的SPME-GC/MS全扫描结果见图1。经检索比对，3种萃取头共检测到酯、烯烃、烷烃、醇、醛、酮、酸、酚、醚和其他等10类化合物55种化合物(表1)，不同萃取头提取的挥发性成分数量和相对含量均存在差异。在同等条件下，50 /30 μm DVB /CAR/PDMS和75 μm CAR /PDMS的灵敏度较高、检出物质多，65 μm PDMS /DVB的灵敏度较低、检出物质少。
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图1 龙眼香气成分纵向叠加总离子流色谱 Fig.1 Total ion chromatogram of aromatics in longans stacked by vertical pattern |
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表1 不同萃取头萃取的龙眼香气成分 Tab. 1 Aromatics in longan extracted by different extraction fibers |
DVB /CAR/PDMS萃取头共检测出27种化合物，占总含量的96.05%，含量较高的香气成分依次是罗勒烯异构体混合物(74.1%)、乙酸乙酯(7.9%)、(E，Z)-2,6-二甲基-2,4,6-辛三烯(4.54%)、酞酸二乙酯(2.41%)、2-甲基-1-(1，1-二甲乙基)-2-甲基-1，3-丙烯酸酯(2.07%)、辛酸乙酯(1.06%)、(E,E)-2,6-二甲基-1,3,5,7-辛四烯(0.76%)、正己酸乙酯(0.72%)等8种化合物。
CAR /PDMS萃取头共检测出31种化合物，占总含量的91.34%，含量较高的香气成分依次是乙酸乙酯(42.13%)、罗勒烯异构体混合物(18.76%)、2,6-二甲基-2,4,6-辛三烯(15.19%)、酞酸二乙酯(3.31%)、(E,E)-2,6-二甲基-1,3,5,7-辛四烯(1.60%)、丁酸乙酯(1.58%)、反式-2-己烯酸甲酯(1.45%)、二苯甲酮(1.32%)、1-甲基-4-(1-甲基乙烯基)苯(1.13%)、3,4-二甲基苯甲醇(0.91%)等10种化合物。
PDMS /DVB萃取头共检测出18种化合物，占总含量的71.60%，含量较高的香气成分依次是罗勒烯异构体混合物(42.7%)、酞酸二乙酯(14.44%)、乙酸乙酯(2.59%)、酞酸二甲酯(2.53%)、己二酸二(2-乙基己)酯(1.82%)、1,7,11-三甲基-4-异丙基环十四烷(1.69%)、1-十九碳烯(1.49%)、 醋酸(1.48%)等8种化合物。
3种SPME萃取头均检出了乙酸乙酯、酞酸二甲酯、酞酸二乙酯、罗勒烯异构体混合物、1,7,11-三甲基-4-异丙基环十四烷等5种香气成分，其中乙酸乙酯和罗勒烯异构体混合物的含量相对较高，是‘晚香’龙眼果实主要的香气成分。使用CAR /PDMS检测到的乙酸乙酯峰面积分别是DVB /CAR/PDMS和DMS /DVB的2.71和3.72倍，使用DVB /CAR/PDMS检测到的罗勒烯异构体混合物峰面积分别是CAR /PDMS和DMS /DVB的7.77和7.82倍，可见不同萃取头对同一化合物的吸附能力亦存在差异。
2.3 不同萃取头萃取的龙眼香气成分类别的比较表1和图2显示，DVB /CAR/PDMS共检测出烯烃、酯、烷烃、醇和酸等5类化合物，CAR/PDMS共检测出酯、烯烃、烷烃、醇、醛、酮、酸、酚、醚和其他等10类化合物，PDMS /DVB共检测出烯烃、酯、烷烃、酸和其他等5类化合物。DVB/CAR/PDMS萃取香气成分的累积峰面积分别是CAR/PDMS和PDMS/DVB的1.97和4.50倍。
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图2 不同萃取头萃取龙眼香气成分类别与相对含量 注：A为相对含量较高的2类成分及总萃取量；B为相对含量较低的8类成分。 Fig.2 Classification and relative contents of longan aromatics extracted by different fibers |
3种萃取头检测到的‘晚香’龙眼主要香气成分均为烯烃类和酯类物质，但其化合物数量及相对含量有较大差异。DVB/CAR/PDMS萃取烯烃类物质为主，占总量的80.68%(9种化合物)，酯类物质占总量的14.65%(10种化合物)；CAR/PDMS对酯类和烯烃类均有较好的萃取效果，分别占总量的49.34%(8种化合物)和35.55%(3种化合物)；PDMS/DVB萃取的烯烃类和酯类物质分别占总量的44.97%(6种化合物)和22.31%(4种化合物)。由此可见，不同萃取头萃取的龙眼香气成分类别及其含量存在明显变化。
3 讨 论固相微萃取纤维头是一根将不同色谱固定相或吸附材料涂渍于纤维状支撑物表面的装置，目前商品化的萃取头多属于这种类型。涂层是固相微萃取头的“心脏”，按萃取机理可分为均相聚合物涂层(如PDMS、PA)和多孔颗粒聚合物涂层(如DVB/CAR/PDMS)2类，均相聚合物涂层通过涂层厚度调节萃取总容量，多孔颗粒聚合物涂层则通过涂层的气孔密度和孔径大小来调节萃取总量和对分析物的选择性[9, 13]。本研究选择商品化应用的3种萃取纤维头进行龙眼果实香气成分的SPME-GC-MS定性和定量分析比较，结果显示65 μm PDMS/DVB 对龙眼香气成分的吸附量和检出物质差，吸附缺乏普遍性。75 μm CAR/PDMS对龙眼香气成分的敏感性高，检出物质数量和种类均为最多，萃取效果好，可用于广泛的定性工作。50/30 μm DVB/CAR/PDMS对龙眼香气成分的选择性好、萃取容量大，特别是对酯类和烯烃类物质的敏感性高、检出物质多，更利于分析龙眼果实中的主要香气成分。
香气成分是果实香味品质形成的重要物质基础。随着香气成分提取方法的革新、气质联用(GC-MS)等化学分析仪器的广泛应用，香气研究在香气组分分析、特征香气鉴定、香气生物合成途径、香气品质改良等方面更为深入。龙眼香气研究尚处于初级阶段，目前已开展对龙眼不同品种[14, 15]、果实部位[1, 16]、采收期[2]、加工处理[2, 17]的香气物质检测与鉴别，鉴定出果实香气成分约100种，主要包括萜烯类、酯类、醇类、醛类、酮类、酸等；但这些文献报道的研究材料、香气物质萃取与分析技术、数据统计方法等差异较大，难以系统比较。今后应在固相微萃取装置的完备、后续分析仪器多样化以及测试方法标准化为主的基础上，加快对我国不同香气类型龙眼种质资源的果实香气成分检测和特征香气成分鉴定，建立标准化的龙眼香气成分数据库，对于深入认识龙眼香气形成实质和进一步开展香气品质遗传改良具有重要意义。
| [1] | 杨晓红,侯瑞瑞,赵海霞.鲜龙眼肉挥发性化学成分的GC/MS分析[J].食品科学,2002,23(7):123-125.( 2) |
| [2] | 张义.龙眼汁香气物质及其在加工和贮藏过程中的变化规律[D].武汉:华中农业大学,2010.(2) |
| [3] | KATAOKA H,LORD H L,PAWLISZYN J.Applications of solid phase micro extraction in food analysis[J].Journal of Chromatography A,2000,880(1-2):35-62.(1) |
| [4] | 谭伟,唐晓萍,董志刚,等.4个无核鲜食葡萄品种及其亲本果实香气成分分析[J].果树学报,2015,32(2):440-447.(1) |
| [5] | 李芳芳,张虎平,何子顺,等.套袋对'库尔勒香梨'果实糖酸组分与香气成分的影响[J].园艺学报,2014,41(7):1443-1450.(1) |
| [6] | MASTELLO R B,CAPOBIANGO M,CHIN S T,et al.Identification of odour-active compounds of pasteurised orange juice using multidimensional gas chromatography techniques[J].Food Research International,2015,75:281-288.(1) |
| [7] | BEAULIEU J C,STEIN-CHISHOLM R E.HS-GC-MS volatile compounds recovered in freshly pressed 'Wonderful' cultivar and commercial pomegranate juices[J].Food Chemistry,2016,190:643-656.(1) |
| [8] | 蒋际谋,胡文舜,许奇志,等.枇杷品种香甜和解放钟及两者杂交子代优系果实香气成分分析[J].植物遗传资源学报,2014,15(4):894-900.(1) |
| [9] | 付蕾,刘正生,孙鑫洋,等.4种纤维头对草莓香气成分的萃取效果[J].中国农业科学,2010,43(21):4473-4481.(2) |
| [10] | 郑少泉,黄金松,蒋际谋,等.龙眼新品种'晚香'的选育研究[J].福建果树,2008,(4):1-3.(1) |
| [11] | 郑少泉.龙眼种质资源描述规范和数据标准[M].北京:中国农业出版社,2006.(1) |
| [12] | 蒋际谋,胡文舜,姜帆,等.贵妃枇杷花提取液挥发性成分GC-MS分析[J].福建农业学报,2013,28(6):545-551.(1) |
| [13] | 高会云,何娟,刘德仓,等.固相微萃取萃取头的研究进展[J].分析仪器,2007,(2):1-6.(1) |
| [14] | 高蓓.龙眼汁香气成分及其在加工关键单元操作中变化研究[D].武汉:华中农业大学,2008.(1) |
| [15] | 范妍,尹金华,李昕悦,等.SPME/GC-MS法分析不同龙眼品种果实中的香气成分[J].热带农业科学,2014,34(11):89-93.(1) |
| [16] | 沈双玲,郑申西,陈发兴,等.龙眼果皮中挥发性化学成分初探[J].亚热带农业研究,2009,5(4):281-283.(1) |
| [17] | 王悠然,周春娟,杨永利,等.龙眼果皮干燥前后挥发性化学成分的GC-MS分析[J].湖北农业科学,2015,54(3):682-686.(1) |