陈皮挥发性成分的提取与分析

高婷婷，杨绍祥*，刘玉平，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：采用顶空固相微萃取法和同时蒸馏萃取法提取陈皮中的挥发性成分，并利用气相色谱-质谱联用对其进行分离鉴定，共鉴定出89 种挥发性成分，其中烯烃类44 种、醇类10 种、醛类10 种、酚类8 种、酯类7 种、酮类4 种、其他物质6 种，两种方法均鉴定出的挥发性成分有34 种。对陈皮香气特征贡献较大的主要有D-柠檬烯、γ-松油烯、2-崖柏烯、α-金合欢烯、对-伞花烯、α-蒎烯等。

关键词：陈皮；挥发性成分；顶空固相微萃取；同时蒸馏萃取；气相色谱-质谱法

Extraction and Analysis of Volatile Components of Tangerine Peel

GAO Ting-ting, YANG Shao-xiang*, LIU Yu-ping, 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 tangerine peel were extracted by either head-space solid-phase micro-extraction (HS-SPME) or simultaneous distillation extraction (SDE) and analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Eighty-nine volatile constituents were identified, including 44 alkenes, 10 alcohols, 10 aldehydes, 8 phenols, 7 esters, 4 ketones and 6 other components. Thirty-four components were identified by both extraction methods. D-Limonene, γ-terpinene, 2-thujene, α-farnesene, p-cymene and α-pinene made greater contributions to the odor characteristics of tangerine peel.

Key words: tangerine peel; volatile components; head-space solid-phase micro-extraction (HS-SPME); simultaneous distillation extraction (SDE); gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)

中图分类号：TS207.3 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2014）16-0114-06

doi:10.7506/spkx1002-6630-201416022

陈皮为芸香科柑橘属植物橘及其栽培变种的干燥成熟果皮，是我国传统的药食同源的物品，具有理气健脾、燥湿化痰的功效，用于胸脘胀满，食少吐泻，咳嗽痰多等症[1]；主产于广东、福建、四川、浙江、江西等地。陈皮的化学成分以黄酮类化合物和挥发油为主，此外还含有柠檬苦素类、生物碱类及微量元素等[2]。现代药理作用和临床研究表明，陈皮在心血管系统、免疫、抗氧化、抗菌及抗肿瘤等方面也具有良好的药用价值[3]。

陈皮挥发油的报道主要集中于利用水蒸气蒸馏法[4]或超临界CO2萃取法[5]对陈皮中的挥发性成分进行提取，或是对不同产地、不同品种、不同采收期以及不同贮藏年份的陈皮挥发性成分进行对比研究[6-7]；但是利用顶空固相微萃取（head-space solid-phase micro-extraction，HS-SPME）法提取陈皮挥发油的报道还很少，利用同时蒸馏萃取（simultaneous distillation extraction，SDE）法提取更是鲜见报道。目前文献中报道的陈皮挥发性成分主要是柠檬烯、松油烯、α-法呢烯、β-月桂烯、γ-榄香烯、伞花烃等。固相微萃取具有敏感、快速、操作简便、样品用量少、不用溶剂，可实现选择性萃取，富集到的目标物能在气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）联用上直接分析的特点；SDE具有萃取回收率较高、在连续萃取过程中可把物料中的痕量挥发性成分分离出来的优点，它们均是提取食品中挥发性成分的有效方法。本实验采用HS-SPME和SDE两种方法提取广陈皮的挥发性成分，并结合GC-MS联用技术进行分离鉴定，期望对陈皮中的挥发性香成分进行全面了解，为陈皮的药理作用研究、综合利用和深加工提供科学依据和参考数据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

陈皮，产地四川，购自北京同仁堂药店；二氯甲烷（分析纯） 国药集团化学试剂有限公司；无水硫酸钠（分析纯） 北京化工厂；C6～C30正构烷烃（色谱纯） 美国Supelco公司。

1.2 仪器与设备

7890N/5975C气相色谱-质谱联用仪 美国安捷伦公司；75 μm Carboxen/PDMS（黑色）萃取头、手动SPME 进样器 美国Supleco公司；同时蒸馏萃取装置 肯堡博美（北京）实验器皿有限公司；DF-lO1S集热式恒温加热磁力搅拌器 巩义市予华仪器责任有限公司。

1.3 方法

1.3.1 HS-SPME提取陈皮中的挥发性成分

称取在蒸馏水中浸泡30 min的陈皮5 g，剪成块后置于15 mL固相微萃取样品瓶中，在50 ℃恒温水浴条件下平衡30 min，让陈皮中的挥发性成分在顶空中达到平衡。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；然后将其插入已经平衡好的样品瓶的顶空部分，在50 ℃条件下吸附30 min，拔出萃取头，置于气相色谱进样口中解吸附5 min。

1.3.2 SDE提取陈皮中的挥发性成分

将分析纯二氯甲烷进行重蒸处理，取中间馏分待用。取陈皮40 g放入呈有200 mL去离子水和适量沸石的500 mL的圆底烧瓶中，置于同时蒸馏装置的一端，油浴加热，温度控制在（120±1）℃。另取50 mL重蒸的二氯甲烷置于100 mL圆底烧瓶中，加入沸石，置于同时蒸馏装置的另一端，恒温水浴加热，温度控制在（52±1）℃，连续蒸馏萃取3 h。萃取结束后，将萃取液用无水硫酸钠干燥，置于冰箱中冷冻脱水、过滤，滤液在50 ℃水浴条件下用Vigreux柱浓缩至约1.5 mL。

1.3.3 GC-MS分析条件

色谱条件：色谱柱为DB-WAX（30.0 m×250 μm，0.25 μm）；色谱柱起始温度40 ℃，保持1 min，以3 ℃/min
的速率升至120 ℃，保持2 min，以5 ℃/min 的速率升至230 ℃，保持3 min；载气He，载气流量1.0 mL/min。采用HS-SPME进行萃取时，分析采用不分流进样；分析SDE所得浓缩物时，分流比5∶1，进样量 1 μL。

质谱条件：电子电离源；电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃；扫描模式Scan；扫描质量范围50～550 u；HS-SPME进样时无溶剂延迟，SDE进样时溶剂延迟5.0 min。

1.3.4 正构烷烃保留时间的确定

取0.2 μL C6～C30正构烷烃的正己烷溶液，在1.3.3节所示的GC-MS条件下进行分析，得到C6～C30正构烷烃的保留时间，用于保留指数的计算。

1.4 定性定量分析

定性分析：挥发性成分的定性以质谱、保留指数定性为主，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

两种方法萃取得到的挥发性成分经GC-MS分析，通过计算保留指数、检索NIST 11L谱库以及人工解析质谱图进行定性，得到的质谱总离子流图见图1，鉴定结果见表1。

A. SDE-GC-MS分析

B. HS-SPME-GC-MS分析

图 1 陈皮挥发性成分的总离子流图

Fig.1 Total ion chromatogram of volatile components
extracted from tangerine peel

由表1可看出，从陈皮中共鉴定出89 种挥发性物质，其中鉴定出烯烃类44种（其中萜烯类化合物有30多种），醇类10 种，醛类10 种，酚类8 种，酯类7 种，酮类4 种和其他物质6 种。SDE萃取物经GC-MS分析鉴定出60 种成分，占色谱总流出的89.34%，其中相对含量较高的有D-柠檬烯（56.20%）、γ-松油烯（7.29%）、2-崖柏烯（3.96%）、α-蒎烯（2.50%）、对-伞花烯（1.97%）、萜品油烯（1.73%）、α-萜品醇（1.29%）、γ-依兰油烯（1.20%）、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚（1.02%）和α-金合欢烯（1.01%）。HS-SPME萃取物经GC-MS分析鉴定出63 种成分，占色谱总流出的97.33%，其中相对含量较高的有D-柠檬烯（53.43%）、γ-松油烯（6.61%）、α-金合欢烯（5.16%）、2-崖柏烯（4.38%）、对-伞花烯（2.31%）、α-蒎烯（1.56%）、δ-榄香烯（1.43%）、大根香叶烯（1.27%）、α-石竹烯（1.25%）、α-芹子烯（1.22%）、α-古巴烯（1.15%）和癸醛（1.04%）。

这两种方法共同鉴定出的成分有34 种，主要包括：α-蒎烯、β-蒎烯、2-崖柏烯、D-柠檬烯、γ-松油烯、对-伞花烯、萜品油烯、α-古巴烯、δ-榄香烯、α-金合欢烯、
α-古巴烯和圆柚酮等。同时烯烃类物质的相对含量最高，SDE和SPME萃取物中分别达到80.73%和91.32%。而魏永生等[11]通过固相微萃取共鉴定出21 个组分，其中烯烃类物质占总馏出的93.78%。

从鉴定出的挥发性物质的结构特征来看，首先采用两种方法分析得到的烯烃类物质最多，主要包括单萜、倍半萜等萜烯类。其中D-柠檬烯含量最高，在两种提取物中分别占56.20%和53.43%。其次醇类物质也较多，但是SPME中只鉴定出了芳樟醇1 种，远少于SDE萃取物中鉴定出的醇类数量；其中的主要原因可能与两方面的因素有关，一方面是醇类物质本身含量较低，采用固相微萃取的温度要低于同时蒸馏萃取温度，不利于醇类物质的提取；另一方面是采用SDE进行提取时，原料在沸水中进行浸泡，有的烯烃可能会与水反应生成了醇类。最后陈皮中酚类物质种类也较多，其中鉴定出的含量较高的酚类有香芹酚、百里香酚等，陈皮的抗氧化和抑菌作用应该与这些酚类物质有一定的关系。

从鉴定出的挥发性成分的香气特征来看，D-柠檬烯具有令人愉快的柠檬样的香气，无樟脑和松脂类气味，其相对含量最高，分别达到56.20%、53.43%，是陈皮特征香味的代表化合物，这与文献[11-18]报道是一致的，同时它的含量与陈皮的品质有直接的关系。此外柠檬烯还具有抗菌作用，对肺炎双球菌、甲型链球菌、金黄色葡萄球菌有很强的抑制作用，且有显著的镇咳和祛痰作用[19]。α-蒎烯具有特有的松木香气，似松节油的气味；
β-蒎烯是特有的松节油香气，干的木香或树脂芳香；对-伞花烯具有强烈的、特有的、胡萝卜样的气味；γ-松油烯具特有的柠檬香气，微苦、辛香和柑橘样的风味；萜品油烯有清新的松木香气；β-榄香烯具有新鲜植物的蜡质气息；α-金合欢烯有青香、花香并伴有香脂香气。这些烯烃相对含量较高，且它们的阀值比烷烃低，它们对陈皮的香气贡献较大。

鉴定出的醇类中的α-萜品醇有丁香香气，稀释后有桃似的甜味；芳樟醇具有浓青带甜的木青气息，似玫瑰木香气，香气柔和，轻扬透发，不甚持久；2-甲基-3-丁烯-2-醇有特殊刺激性气味；4-萜烯醇呈暖的胡椒香、较淡的泥土香和陈腐的木材气息；这些醇类可以使陈皮的香气协调。

壬醛有强烈的脂肪气息，稀释时具有橙子及玫瑰香调，具有脂肪及柑橘样的风味；癸醛有显著的脂肪气息，稀释时可转变成特殊的花香气味，强烈的柑橘-玫瑰香气和脂肪的、柑橘样的味道；紫苏醛有紫苏、桂醛和枯茗醛等香气味，为辛香香气；这些醛类可以使陈皮的香气透发。

2-甲氧基-4-乙烯基苯酚具有强烈香辛料、丁香和发酵似香气；香芹酚有百里香油似的辛香和草香香气；百里香酚有百里香油似的辛香和草香香气；这些酚类对陈皮的辛香贡献较大。

乙酸橙花酯具有十分甜的花香，橙花和玫瑰似的香气，有蜂蜜和覆盆子样风味。乙酸香叶酯有清甜的香柠檬果香及甜润的玫瑰、薰衣草样香气。水杨酸甲酯有特殊的冬青样的气味，味甜而辣。圆柚酮具有圆柚、柑橘、橙子的气味，并带有甜的果皮、木香香韵；反-β-紫罗酮具有柏木、覆盆子等香型香气[20]。这些酯类、酮类与烯烃类中的D-柠檬烯共同构成了陈皮的果香。

陈皮作为药食两用的原料，其药效除了与已知的
D-柠檬烯和酚类有关外，还应该与鉴定出来的其他烯烃类物质有关，因为鉴定出来的烯烃成分中多数含有手性中心，存在多个异构体；而关于这些异构体的药效鲜见文献报道，为了详细了解陈皮的功效成分，值得从事相关研究的人员进行深入研究。

3 结 论

3.1 采用SDE和HS-SPME对陈皮中的挥发性成分进行提取，结合GC-MS分析共鉴定出89 种挥发性化合物，其中烃类44 种（其中萜烯类化合物有30多种），醇类10 种，醛类10 种，酚类8 种，酯类7 种，酮类4 种，其他6 种。

3.2 陈皮的挥发性成分多由萜烯类组成，其中D-柠檬烯是陈皮最主要的挥发性组分，含量在53%以上；除此以外，相对含量较高（1%）的还有有γ-松油烯（6.61%～7.29%）、α-蒎烯（1.56%～2.50%）、2-崖柏烯（3.96%～4.38%）、α-金合欢烯（1.01%～5.16%）、对-伞花烯（1.97%～2.31%）、萜品油烯（1.73%）、
α-萜品醇（1.29%）、大根香叶烯（1.27%）等。

参考文献：

[1] 国家药典委员会. 中国药典: 一部[M]. 北京: 化学工业出版社, 2010: 176.

[2] 杨洁. 陈皮化学成分的研究[D]. 长春: 吉林大学, 2013.

[3] 赵秀玲. 陈皮生理活性成分研究进展[J]. 食品工业科技, 2013, 34(12): 376-381.

[4] 王坚, 王刚. 源于重庆产大红袍红橘的陈皮挥发油成分研究[J]. 中国药房, 2012, 23(39): 3717-3720.

[5] 黄景晟, 张帅, 刘飞, 等. 超临界CO2萃取陈皮挥发油及其化学成分分析[J]. 现代食品科技, 2013, 29(8): 1961-1966.

[6] 郑敏燕, 古元梓, 杜安, 等. SPME/GC/MS对比分析不同年份陈皮挥发性成分[J]. 广东化工, 2011, 38(3): 127-128.

[7] 潘靖文. GC-MS分析不同采收期广陈皮中挥发油成分的变化[J]. 中国医药指南, 2011, 9(21): 258-259.

[8] NIST Chemisty WebBook: NIST Standard Reference Detebase Number 69[DB/OL]. http://webbook. nist. gov/chemistry.

[9] FARHAT A, FABIANO-TIXIER A S, MAATAOUI M E, et al. Microwave steam diffusion for extraction of essential oil from orange peel: kinetic data, extract’s global yield and mechanism[J]. Food Chemistry, 2011, 125(1): 255-261.

[10] BOURGOU S, RAHALI F Z, OURGHEMMI I, et al. Changes of peel essential oil composition of four Tunisian citrus during fruit maturation[J]. The Scientific World Journal, doi: 10.1100/2012/528593.

[11] 魏永生, 杨振, 耿薇, 等. 陕西陈皮挥发性成分的固相微萃取/气相色谱/质谱法分析[J]. 应用化工, 2011, 40(3): 539-541.

[12] 刘发宝, 曾建国, 李文亮, 等. 超临界CO2萃取法和水蒸气蒸馏法提取陈皮挥发油的比较[J]. 中南药学, 2011, 8(12): 883-886.

[13] 廖金花, 叶勇树, 杨宜婷, 等. 广陈皮的超临界流体萃取和水蒸气蒸馏挥发油的比较分析[J]. 中国药房, 2011, 22(43): 4079-4080.

[14] 高蓓. 广陈皮黄酮类化合物和挥发油成分及其活性研究[D]. 武汉: 华中农业大学, 2011.

[15] ESPINA L, SOMOLINOS M, LORAN S, et al. Chemical composition of commercial citrus fruit essential oils and evaluation of their antimicrobial activity acting alone or in combined processes[J]. Food Control, 2011, 22(6): 896-902.

[16] FERHAT M A, MEKLATI B Y, SMADJA J, et al. An improved microwave Clevenger apparatus for distillation of essential oils from orange peel[J]. Journal of Chromatography A, 2006, 1112(1): 121-126.

[17] 高明, 徐小飞, 陈康, 等. 陈皮炮制前后挥发性成分的比较研究[J]. 中药材, 2012, 35(7): 1046-1048.

[18] DUGO P, BONACCORSI I, RAGONESE C, et al. Analytical characterization of mandarin (Citrus deliciosa Ten.) essential oil[J]. Flavour and Fragrance Journal, 2011, 26(1): 34-46.

[19] 文高艳, 周贤梅. 陈皮有效成分在呼吸系统中的作用研究[J]. 现代中西医结合杂志, 2011, 20(3): 385-386.

[20] 孙宝国, 刘玉平. 食用香料手册[M]. 北京: 中国石化出版社, 2004: 187.