固相微萃取结合GC-MS分析鲜山楂果肉中的挥发性成分

高婷婷，韩 帅，刘玉平*，田红玉，孙宝国

(北京工商大学食品学院，食品风味化学北京市重点实验室，北京 100048)

摘 要：采用固相微萃取提取鲜山楂果肉中的挥发性成分，并利用气相色谱-质谱联用对其挥发性物质成分进行分析。通过对比质谱数据和对比计算分离成分的保留指数与文献报道的保留指数，共鉴定出61种挥发性成分，其中酯类23种、烃类23种、醇类5种、醛类4种、酚类4种以及醚类2种。其中含量较高的有乙酸叶醇酯、乙酸己酯、辛酸甲酯、1-甲基-4-异丙烯基苯、乙酸反-2-己烯-1-醇酯、2-甲基丁酸己酯、2,6,10-三甲基十二烷及十四烷。从鉴定出的挥发性成分的香气特征可知，对新鲜山楂果肉香气贡献较大的是酯类。

关键词：山楂果肉；挥发性成分；固相微萃取；气相色谱-质谱联用；分析

Analysis of Volatile Components in Fresh Hawthorn by Solid-Phase Microextraction Combined with

Gas Chromatography-Mass Spectrometry

GAO Ting-ting，HAN Shuai，LIU Yu-ping*，TIAN Hong-yu，SUN Bao-guo

(Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry, School of Food and Chemical Engineering,

Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)

Abstract：The volatile components of fresh hawthorn were extracted by solid-phase microextraction and analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Sixty-one volatile compounds were identified by comparison of their retention indexes (RIs) with those of authentic standards or those previously reported in the literature, including 23 esters, 23 hydrocarbons, 5 alcohols, 4 aldehydes, 4 phenols and 2 ethers. The major volatile components were cis-3-hexenyl acetate, hexyl acetate, methyl octanoate, 1-methyl-4-(1-methylethenyl) benzene, trans-2-hexenyl acetate, hexyl 2-methylbutanoate, 2,6,10-trimethyldodecane and tetradecane. Based on the odor characteristics of identified components, it can be known that the ester compounds are characteristic volatile flavor components of fresh hawthorn.

Key words：hawthorn；volatile components；solid phase microextraction (SPME)；gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)；analysis

中图分类号：TS207.3 文献标志码：A 文章编号：1002-6630(2013)20-0144-04

doi:10.7506/spkx1002-6630-201320029

山楂(Crataegus L.)为蔷薇科山楂属植物，是起源于我国的特产果树，已有3000多年的栽培历史。山楂果不仅含有丰富的营养物质(如VC、黄酮类化合物、氨基酸、多糖等)，还含有多种矿物质，其营养保健价值很高，是公认的加工保健食品的优质原料之一。由于山楂具有消食健胃、抑制细菌、消炎止咳、降血压、降血脂、增进冠状动脉血流量、兴奋中枢神经系统和防治冠心病、心绞痛等作用以及抗癌、防癌的功效[1]，已经被我国原卫生部列入药食两用的品种名单中。

近年来，国内外对山楂报道主要集中在营养价值、药用成分和加工等方面，但是对山楂中挥发性成分的文献报道较少，从中鉴定出的挥发性成分也不是很多，且对山楂中挥发性成分的提取主要采用同时蒸馏萃取法[2]。采用该方法提取山楂中的挥发性成分时，山楂需与水混合，且需要加热到一定温度，从中鉴定出的挥发性成分可能不是山楂中固有的成分，而是在提取过程中产生的。

固相微萃取(solid phase microextraction，SPME)具有敏感、快速、操作简便、样品用量少、不用溶剂等特点，它是提取挥发性成分的有效技术手段之一，目前已被广泛应用于食品、环境、农业等领域[3]。本实验采用固相微萃取提取了鲜山楂果肉的挥发性成分，并结合气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)技术进行分离鉴定，期望对山楂果肉中的挥发性成分进行全面了解，为山楂香气的仿制提供理论依据，并为其深加工提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

市售鲜山楂，产地河北。

C7～C30 正构烷烃(色谱纯) 美国 Supelco 公司。

7890N/5975C气相色谱-质谱联用仪 美国Agilent公司；75μm Carboxen/PDMS(黑色)萃取头、手动SPME 进样器 美国 Supleco 公司。

1.2 方法

1.2.1 固相微萃取样品的处理

称取4.5g鲜山楂果肉，剪成块后置于15mL固相微萃取样品瓶中，在55℃恒温水浴条件下平衡30mim，使得成熟山楂果肉的挥发性成分能在顶空与果肉间达到平衡。

将萃取头置于GC-MS仪的气相色谱进样口中，在250℃条件下老化至无杂峰；然后将老化好的萃取头插入已经平衡好的样品瓶的顶空部分，在55℃条件下吸附30min，拔出萃取头，置于气相色谱进样口，解吸5min。

1.2.2 GC-MS分析条件

色谱条件：色谱柱为DB-WAX(30.0m×250μm，0.25μm)；色谱柱起始温度40℃，保持2min，以3℃/min 的速率升至120℃，保持5min，以9℃/min的速率升至230℃，保持1min；载气He，载气流量1.0mL/min；分流比5:1。

质谱条件：电子电离(electron ionization，EI)源，电子能量70eV，离子源温度230℃，四极杆温度150℃，扫描模式Scan，扫描质量范围50～450u，无溶剂延迟。

1.2.3 正构烷烃保留时间的确定

取0.2μL C7～C30正构烷烃的正己烷溶液，在1.2.2节GC-MS条件下进行分析，得到C7～C30正构烷烃的保留时间，用于保留指数的计算。

1.3 定性定量分析[4]

定性分析：挥发性成分的定性以检索NIST 11谱库、计算其保留指数并与其文献值进行比对为主，同时结合人工解析质谱图进行确定。

定量分析：采用峰面积归一化法进行简单定量，求得各挥发性成分的相对含量。

2 结果与分析

采用固相微萃取得到的山楂果肉中的挥发性成分，经GC-MS联机分析，得到的总离子流图(图1)，鉴定出的挥发性成分见表1。

图 1 鲜山楂果肉SPME 提取物的挥发性成分总离子流图

Fig.1 Total ion chromatogram of volatile components extracted by SPME from fresh hawthorn

表 1 鲜山楂果肉的挥发性成分及相对含量

Table 1 Volatile components and their relative contents in

fresh hawthorn determined by SPME-GC-MS

注：MS.质谱定性；RI.保留指数定性。

由表1可看出，鲜山楂SPME萃取物经GC-MS分析，通过计算保留指数和检索NIST 11谱库共鉴定出61种物质，其中酯类23种、烃类23种、醇类5种、醛类4种、酚类4种、醚类2种，占色谱流出组分的91.03%，鉴定出的含量较高(相对峰面积大于1%)的化合物有乙酸己酯、乙酸叶醇酯、乙酸反-2-己烯-1-醇酯、辛酸甲酯、2-甲基丁酸己酯、2,6,10-三甲基十二烷、十四烷、1-甲基-4-异丙烯基苯。

从鉴定出的挥发性成分的香气特征来看，山楂中鉴定出的乙酸叶醇酯具有强烈的青香气息和类似香蕉的水果气息，其相对含量最高，是山楂特征香味的代表性化合物，这与相关文献报道是一致的[2,12-15]；乙酸己酯具有梨和苹果香气，有梨样酸甜味；辛酸甲酯具有酒、水果、甜橙香气；乙酸反-2-己烯-1-醇酯具有强烈的香蕉似的青香、花香型香气；2-甲基丁酸己酯也具有果香和青香；这些酯类在挥发性组分中占的相对含量较高，赋予了山楂整体的青香和果香[16-17]。烃类一般香气阀值较高，由于鉴定出的烃类组分中相对分子量较大的占得比例较高(如2,6,10-三甲基十二烷、十四烷、1-甲基-4-异丙烯基苯)，它们除了可以延长山楂的香气留香时间外，对山楂的香气贡献不大。鉴定出的醇类中的反-2-己烯-1-醇具有青香；α-松油醇具有木香、青香及丁香香气，稀释后有类似桃子的甜味；苯乙醇具有花香和甜香，这些醇使得山楂的香气柔和。鉴定出的反-2-己烯醛具有强列的青香，癸醛具有果香和油脂气息，苯甲醛具有杏仁香气，这些醛使得山楂的香气透发。鉴定出酚类多数辛香香气[18-19]，其中有的是抗氧剂(如BHT、香芹酚)，有的具有防腐、杀菌作用(如丁香酚、香芹酚)，它们对延长山楂的保质期具有一定作用。

当品尝新鲜的山楂时，味觉感觉到的是酸味，在咀嚼过程中会感受到青香和弱的果香；原因是山楂中含有20多种有机酸[20]，而山楂的酸味是由水溶性的有机酸赋予的，其中柠檬酸含量较高起到了主要作用[21]，由于其挥发性较低，在本实验中没有被鉴定出来；在山楂中鉴定出的挥发性酯类成分中，多数是含有6个碳的己醇和叶醇的酯(如乙酸己酯、甲酸叶醇酯、乙酸叶醇酯、乙酸反-2-己烯-1-醇酯、异戊酸叶醇酯、丁酸己酯、2-甲基丁酸己酯等)，这些酯都具有青香和果香，在咀嚼新鲜山楂时这些挥发性组分因咀嚼运动而由口腔往上推进入鼻腔，被嗅觉细胞所感受，让品尝者感受到青香。

在本研究中没有鉴定出有机酸类，主要原因是：一是与采用的固相微萃取纤维有关，本实验所采用的固相萃取纤维可能不易吸附有机酸；二是可能与实验所用的温度较低有关，本实验采用的温度是55℃，而采用同时蒸馏萃取对挥发性成分进行提取时温度一般超过100℃。

从鉴定出的挥发性成分数量来看，酯类种类多、相对含量高(78.41%)，结合它们的香气特征可知它们赋予了新鲜山楂果肉的特征香气。

3 结 论

3.1 采用固相微萃取提取了鲜山楂果肉中的挥发性成分，经GC-MS分析共鉴定出61种挥发性化合物，其中酯类23种、烃类23种、醇类5种、醛类4种、酚类4种、醚类2种，占色谱流出组分的91.03%，含量较高的有乙酸叶醇酯(47.03%)、乙酸己酯(11.71%)、辛酸甲酯(8.38%)、1-甲基-4-异丙烯基苯(3.69%)、乙酸反-2-己烯-1-醇酯(3.67%)、2-甲基丁酸己酯(2.81%)、2,6,10-三甲基十二烷(1.43%)、十四烷(1.09%)。

3.2 从鉴定出的挥发性成分的香气特征可知，对新鲜山楂果肉香气贡献较大的是酯类，且其青香主要是由含有6个碳原子的己醇和叶醇的酯赋予的。

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