基于高效液相色谱-二极管阵列检测器结合气相-质谱/脉冲火焰检测器分析香橙中类黄酮和挥发性物质

程玉娇1,2,3,李贵节1,2,3,黄林华1,2,3,韩冷1,2,3,谭祥1,2,3,吴厚玖1,2*,陈炜铃4

1(西南大学柑桔研究所,重庆,400712)

2(国家柑桔工程技术研究中心,重庆,400712)

3(农业农村部柑橘类果品质量安全控制重点实验室,重庆,400712)

4(广东李金柚农业科技有限公司,广东 梅州,514700)

摘 要 以香橙不同部位(果肉和果皮)为研究对象,采用高效液相色谱-二极管阵列、固相微萃取结合气相色谱-质谱/脉冲火焰检测器对香橙果实中6种类黄酮物质(芸香柚皮苷、柚皮苷、橙皮苷、新橙皮苷、柚皮素和橙皮素)和挥发性物质进行定性和定量分析,探讨香橙不同部位目标类黄酮物质和挥发性物质的分布规律。结果表明,香橙果肉和果皮中仅检测出芸香柚皮苷、柚皮苷、橙皮苷和新橙皮苷4种目标类黄酮物质,且果皮中总目标类黄酮物质含量明显高于果肉中含量;在香橙果实中共检测到69种挥发性化合物,果肉中的挥发性化合物种类(60种)多于果皮中(57种),而果肉中的含量低于果皮中;此外,芳樟醇(花香)、柠檬烯(橘香)、丁酸乙酯(果香)、对伞花烃(橘香)、α-蒎烯(松香)、β-月桂烯(果香和香脂味)、萜品油烯(松香)和乙酸丁酯(果香)是果肉中气味活性值(odor activity values,OAV)>100的重要特征风味组分;芳樟醇(花香)、柠檬烯(橘香)、α-蒎烯(松香)、β-月桂烯(果香和香脂味)、对伞花烃(橘香)、α-水芹烯(橘香)、石竹烯(油炸味、香料味)、丁酸乙酯(果香)是果皮中OAV>1 000的重要特征风味组分;芳樟醇是香橙中最具有风味活性的物质;该研究可为香橙加工生产提供理论依据。

关键词 香橙;挥发性物质;类黄酮物质;气相-质谱/脉冲火焰检测器;高效液相色谱-二极管阵列检测器

香橙(Citrus junos Sieb.Ex Tanaka),原产于中国长江流域,具有耐寒性强、易种植、易剥皮等特点,单果重约100~130 g,果肉酸苦涩,不宜鲜食,其类黄酮等功能性成分含量较高、香气独特,可用于加工成高附加值产品。在日本、韩国有商业化种植[1],近年来我国湖南、浙江等地香橙种植量也逐年增多,并引进日本香橙品种[2]。香橙属于药食同源的柑橘品种,据我国《神农本草世界》、《新修本草》以及日本《医心方》中记载,香橙具有很好的药用价值,可以预防感染症、高血压、动脉硬化等疾病,并有改善血液循环、缓解疲劳的功效[3]。此外,香橙的果皮和果肉都具有独特的风味,常被加工成香橙精油、香橙皮粉和果茶等产品,广泛应用于食品、日用化工等领域[4]

类黄酮是柑橘果实重要的组成部分,部分类黄酮物质(如柚皮苷、新橙皮苷等)除具有苦味等滋味特性外,其抗氧化、抗炎、抗肿瘤等生物活性已被众多研究者所明确[5-6]。为满足食品、日化品和医药行业的需求,不同柑橘类黄酮的种类和含量受到越来越多研究者的关注。柑橘类黄酮种类和含量主要与柑橘的品种和部位有关[7]。张芳芳等[7]在红美人柑橘果皮中检测到橙皮苷、芸香柚皮苷、香蜂草苷、圣草次苷、野漆树苷、枸橘苷、柚皮素、橙皮素8种类黄酮物质,在果肉中检测到橙皮苷、芸香柚皮苷、香蜂草苷3种类黄酮物质,并且果皮中含量(7 580.46 mg/kg)高于果肉含量(1 222.44 mg/kg)。岳超等[8]采用高效液相色谱-紫外检测器对13个柑橘果实类黄酮物质种类和含量进行检测,其中橙皮苷、芸香柚皮苷、川陈皮素、橘皮素在样品中分布含量差别较大。

香气是衡量柑橘果实品质的重要指标之一,不同种类的香橙中含有的不同挥发性物质形成了各自独特的香气,深受消费者的喜爱。TOMIYAMA等[9]采用溶剂辅助蒸馏提取结合GC-MS方法,对香橙、Sudachi酸橘和Kabosu酸橘果皮和果肉中挥发性物质进行检测分析,发现柠檬烯是含量最高的单萜类化合物,其次是香橙和Sudachi酸橘的γ-萜品烯和β-水芹烯,及Kabosu酸橘中的月桂烯。SONG等[10]发现34种萜烯类、37种醇类和16种醛类是冷榨香橙精油中主要的挥发性物质,其中甲基三硫醚(香橙味、涩味、甜味)、莰醇(香橙味、香料味)、辛醇(香橙味、甜味)、(+)-p-薄荷-1-烯-9-醇(香橙味、甜味)、丁子香酚(香橙味)、香芹酚(香橙味、香菜味)、反-2-十一烯醛(香橙味、树脂味)是香橙精油的特征风味物质。此外,(+)-香橙烯是香橙果实中具有代表性特征香味物质,在果肉中含量为0.31 μg/g,在果皮中含量为136.35 μg/g[4]

目前,香橙中不同部位(果皮和果肉)中类黄酮物质和挥发性风味物质还未进行全面和深入的探究。为了明确香橙中柚皮苷、芸香柚皮苷、橙皮苷、新橙皮苷类、柚皮素、橙皮素6种黄酮物质和挥发性风味物质在果皮和果肉中的分布,本研究拟以日本香橙为研究对象,利用高效液相色谱-二极管阵列(high-performance liquid chromatography-diode array detector,HPLC-DAD)对香橙果皮和果肉中6种黄酮物质进行检测;采用固相微萃取(solid phase micro extraction,SPME)结合GC-MS/脉冲火焰检测器(pulsed flame photometric detector,PFPD)对香橙果皮和果肉中挥发性组分进行定性和定量分析,旨在为我国香橙加工产业发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 实验材料

香橙果实样品取自上海崇明日本香橙果园。将香橙样品皮和果肉分离,液氮冷冻后放入粉碎机粉碎成粉末,置于-80 ℃保存备用。

1.1.2 实验试剂

甲醇、乙腈,均为色谱纯,美国Honeywell公司;柚皮苷、芸香柚皮苷、柚皮素、橙皮苷、橙皮素、新橙皮苷,纯度均为98%,上海源叶有限公司;环己酮(纯度99%)、异丙基二硫醚(纯度96%),上海阿拉丁公司。

1.2 仪器与设备

Agilent 1260高效液相色谱系统,G1311B配有四元泵、G1329B自动进样器、G1316A柱温箱、G1315D并串联DAD、Poroshell 120 EC-C18保护柱(4.6 mm×5 mm,2.7 μm粒径填料),Eclipse Plus C18柱(4.6 mm×150 mm,5 μm 粒径填料),Agilent 7890B GC-5977A GC-MS气质联用仪、DB-5色谱柱(30 m×0.25 mm id×0.25 μm),美国安捷伦科技有限公司;0.22 μm有机相微孔滤头,上海安谱科学仪器有限公司;5380 PFPD脉冲火焰光度检测仪,美国OI公司;Milli-Q超纯水系统,德国Merck-Millpore公司;50/30 μm二乙烯基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷(divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane,DVB/CAR/PDMS)萃取头,美国Supelco公司;DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器,上海力辰科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 类黄酮物质的测定

分别取果肉冷冻粉末(1 g)和果皮冷冻粉末(0.5 g),加入纯甲醇,经振荡、超声波处理15 min、4 ℃ 10 000 r/min离心10 min,取上清液,以上提取操作重复3次,将上清液混合,经0.22 μm滤膜过滤,待测。

色谱条件:流动相包括A相0.05%乙酸水溶液、B相甲醇、C相乙腈;采用梯度洗脱(如表1所示);DAD检测器扫描范围为210~450 nm,检测波长为285 nm;其他设置参数包括柱温30 ℃、流速1 mL/min、进样量10 μL。采用HPLC-DAD对香橙果肉和果皮粉末中柚皮苷、芸香柚皮苷、橙皮苷、新橙皮苷类、柚皮素、橙皮素进行检测。

表1 流动相洗脱程序
Table 1 Gradient elution program

时间/minA相/%B相/%C相/%08551057510151568171525454015305801535580154085510

1.3.2 挥发性物质的测定

参考文献[11]的方法,略有修改:将2 g果肉粉末、0.05 g果皮粉末分别置于含有磁子的20 mL顶空瓶中,加入饱和NaCl溶液5 mL,2.5 μL(9.423 mg/mL)的内标环己酮和1.5 μL(0.943 mg/mL)的异丙基二硫醚,混匀后采用聚四氟乙烯材质的隔垫密封。将顶空瓶置于40 ℃水浴中平衡20 min,固相微萃取头插入顶空瓶中,萃取挥发性物质30 min。

GC-MS/PFPD测定条件:将备好的萃取头置于GC进样口200 ℃解析5 min,挥发性组分在色谱柱上进行分离后进入MS和PFPD检测器进行测定。柱温设置程序:初始温度35 ℃,保持6 min,7 ℃/min升至203 ℃,保持10 min。载气为氦气,流速1.5 mL/min。EI离子源的电子能量70 eV,传输线温度280 ℃。m/z扫描范围为33~500 amu。PFPD检测器温度250 ℃,PMT电压498 V,载气和燃气分别为氦气、空气和氢气。每个样品重复3次。

1.3.3 类黄酮物质的定性和定量分析

采用匹配目标峰与标品峰的紫外吸收光谱、色谱峰保留时间进行定性分析。

精确称取柚皮苷、芸香柚皮苷、橙皮苷、新橙皮苷类、柚皮素、橙皮素标准物质各10 mg,分别采用甲醇溶液溶解,定容至10 mL,配制成1.0 mg/mL的标准品母液备用。随后采用逐级稀释方法建立外标曲线,计算线性回归方程和相关系数(R2)。精确配制混合标准样品试样,通过计算测定浓度与配制浓度的相对误差表示精密度。采用加标回收的方法计算目标类黄酮物质的回收率。

1.3.4 挥发性物质的定性和定量分析

参考文献[11]和[12]中的方法。

定性分析:通过正构烷烃C5-C20进行挥发性组分的线性保留指数(linear retention index,LRI),并与已发表文献中的LRI进行匹配,柚汁中的挥发性非硫组分的定性也可通过匹配NIST11、W10N14库中MS总离子流,挥发性硫组分也通过硫检测器(PFPD)进行定性。

定量分析:挥发性非硫组分的定量主要通过内标环己酮进行,而挥发性硫组分的定量主要通过内标甲基乙基硫醚进行。计算如公式(1)所示:

c

(1)

式中:c,待测的挥发性组分的质量浓度,μg/mL;A,待测的挥发性组分的峰面积;c,内标质量浓度,μg/mL;A内标,内标组分在MS或PFPD上的峰面积。

1.3.5 气味活性值(odor activity value,OAV)计算

OAV是挥发性物质的浓度与感官阈值的比值,通常当OAV≥1时,表明该挥发性物质对整体风味呈现具有贡献。

1.3.6 数据处理

采用SPSS 25.0对数据进行方差分析(analysis of variance,ANOVA)和Duncan多重检验;采用化学工作站F.01.01.2317对挥发性组分进行定性分析;采用Origin 7.5绘图。

2 结果与分析

2.1 香橙中类黄酮物质的色谱特征和定性定量分析

如图1所示,芸香柚皮苷的紫外最大吸收波长为283 nm,柚皮苷、橙皮苷、新橙皮苷的紫外最大吸收波长为284 nm,柚皮素和橙皮素的紫外最大吸收波长分别为290和288 nm。因此,在本研究中,选取285 nm作为测定波长。

图1 类黄酮标准物质紫外吸收光谱
Fig.1 UV absorption spectra of flavonoid standards

HPLC-DAD对香橙中6种类黄酮物质进行检测,结果如图2所示。目标类黄酮物质在香橙不同部位分布相同,其中芸香柚皮苷、柚皮苷、橙皮苷、新橙皮苷4种物质在果肉和果皮中可以检测到,柚皮素和橙皮素并未被检测到。通过外标曲线对香橙果肉和果皮中检测到的4种类黄酮物质进行定量分析,外标曲线线性方程的相关系数R2范围在0.999 4~0.999 9,且测定浓度与配制浓度之间的相对误差范围在-1.4%~0.9%,4种类黄酮的回收率范围在96.2%~100.4%,满足实验精密度和回收率要求。如表2所示,果肉和果皮中目标类黄酮物质含量分别为(794.6±1.76)、(3 085.42±87.84) μg/g,其中果皮中4种目标类黄酮物质含量约为果肉中1.95~7.19倍。

a-混标;b-果肉;c-果皮

图2 日本香橙果肉和果皮中6种黄酮类物质测定
Fig.2 Concentration of six flavonoids in pulp and peel of yuzu

表2 日本香橙果肉和果皮中4种类黄酮类物质含量
Table 2 Concentration of four flavonoids in pulp and peel of yuzu

含量/(μg/g)芸香柚皮苷柚皮苷橙皮苷新橙皮苷标曲Y=1.5571x+0.8879Y=1.6699x+0.2432Y=1.6333x+118.52Y=1.7434x+8.6828果肉334.95±0.36201.73±0.36177.82±0.7080.10±0.34果皮654.82±11.04732.89±40.511121.09±33.26576.62±3.03

2.2 香橙中挥发性风味物质的定性和定量分析

2.2.1 香橙中挥发性风味物质的定性分析

采用SPME结合GC-MS/PFPD方法对香橙果肉和果皮中的挥发性化合物进行萃取、浓缩和检测,其中MS是主要检测器,对大多数挥发性化合物都可以进行检测(图3);PFPD是硫检测器,对香橙果实中挥发性硫化合物(volatile sulfur compounds,VSCs)进行检测(图4)。

图3 采用 GC-MS对日本香橙果肉和果皮中挥发性物质检测色谱图
Fig.3 Chromatography of volatile compounds in pulp and peel of yuzu by GC-MS

图4 采用GC-PFPD对日本香橙果肉和果皮中挥发性物质检测色谱图
Fig.4 Chromatography of volatile compounds in pulp and peel of yuzu by GC-PFPD

如表3所示,香橙果实中共鉴定出69种挥发性化合物,萜烯类(35种)是种类最多的挥发性物质,其次是酯类(10种)、醇类(7种)、醛类(7种)、酮类(3种)、其他类(3种)、酚类(2种)和VSCs(2种),其中仅挥发性硫化物在PFPD检测器上检测到,其他挥发性非硫化合物均在MS检测器检测到。香橙不同部位(果肉和果皮),挥发性化合物种类不同,分别检测到60种和57种挥发性物质,其中6种萜烯类物质[α-古芸烯、β-橄榄烯、香树烯、γ-衣兰油烯、大牛儿烯D、3,7(11)-蛇床而烯]、2种醛类物质[(Z)-癸-2-烯醛、十二醛]、1种酯类(辛酸甲酯)仅在香橙果皮中检测到;6种萜烯类物质[罗勒烯、(-)-异丁香烯、双环大牛儿烯、(+)-喇叭烯、α-依兰烯、菖蒲烯]、3种酯类(乙酸异戊酯、乙酸异戊二烯酯、巴豆酸丁酯)、2种挥发性硫化物(二硫化碳、苯并噻唑)、1种醇类(1-丁醇)仅在香橙果肉中检测到,其中,具有特殊气味属性和低感官阈值的二硫化碳(试剂味,介质为空气的感官阈值0.21 mg/L)[13]和苯并噻唑(汽油味,介质为水的感官阈值0.08 mg/L)[14]首次在香橙中检测到。

表3 日本香橙果肉和果皮中挥发性组分的定性和定量分析
Table 3 Identification and quantitative analysis of volatile compounds in pulp and peel of yuzu

化合物LRI计算值参考值定性方式含量/(μg/kg)果肉果皮萜烯类α-侧柏烯931928LRI,MS1672.01±126.2038584.61±3550.12α-蒎烯939934LRI,MS5186.75±280.4096018.69±8.60莰烯955950LRI,MS119.75±17.933450.06±345.53桧烯977973LRI,MS1075.82±90.2531654.93±774.05β-蒎烯983978LRI,MS5385.99±4.07102700.07±6610.45β-月桂烯993990LRI,MS14373.58±313.54176848.28±2396.66α-水芹烯10101005LRI,MS2888.73±19.58101569.77±3250.40α-松油烯10221016LRI,MS1855.45±109.2141419.45±1150.06对伞花烃10291026LRI,MS8003.69±39.6929027.39±748.14柠檬烯10431031LRI,MS276459.07±2292.292463607.88±2905.20罗勒烯10481038LRI,MS3123.83±92.94-γ-松油烯10641059LRI,MS62417.00±1088.82623852.45±1050.71萜品油烯10871087LRI,MS8628.67±16.17105425.83±5225.05二氢对伞花烃10901089LRI,MS5019.14±33.5923413.11±435.72对薄荷-1,3,8-三烯11131112LRI,MS1141.28±14.775583.15±47.19α-荜澄茄油烯13441349LRI,MS800.11±71.5234662.54±762.95古巴烯13751376LRI,MS1099.38±9.7734125.95±100.12β-榄香烯13871388LRI,MS890.62±11.0531242.59±675.66(-)-异丁香烯14051405LRI,MS1325.21±61.20-α-古芸烯14081409LRI,MS-4240.12±6.74β-橄榄烯1414-MS-6972.91±563.86石竹烯14221420LRI,MS2761.63±123.57107745.76±1373.59γ-榄香烯14271430LRI,MS749.05±54.5052736.52±1108.31(+)-香橙烯1440-MS1258.15±72.35147247.06±9144.75(E)-β-金合欢烯14471455LRI,MS5863.63±38.18133742.22±4716.16α-律草烯14581454LRI,MS2515.53±80.8257645.26±1462.21香树烯14631461LRI,MS-12874.19±822.95γ-衣兰油烯14761475LRI,MS-30947.87±989.55双环大牛儿烯14771474LRI,MS2979.95±45.74-大牛儿烯D14851481LRI,MS-40877.14±734.58(+)-喇叭烯14921494LRI,MS840.93±13.87-α-依兰烯14981500LRI,MS1383.73±15.12-δ-杜松烯1518-MS2409.13±103.7292822.02±2413.14菖蒲烯15221525LRI,MS1124.18±71.78-3,7(11)-蛇床而烯15451541LRI,MS-9408.62±169.40挥发性硫化物类二硫化碳564553LRI,PFPD0.49±0.01-苯并噻唑12281231LRI,PFPD0.15±0.00-醇类乙醇556551LRI,MS607.00±67.48524.27±17.081-丁醇659660LRI,MS300.34±47.84-芳樟醇11031100LRI,MS63340.68±501.00431146.57±2420.182-环己烯-1-醇11361136LRI,MS2372.22±73.817293.69±185.784-萜烯醇11801178LRI,MS6877.11±21.6038169.53±2222.69α-松油醇11941191LRI,MS10686.38±286.9762040.48±681.26顺-香芹醇12151217LRI,MS2251.95±14.235332.07±39.53醛类正己醛797801LRI,MS355.82±8.954375.73±190.232-已烯醛857851LRI,MS565.68±39.437129.24±687.58癸醛12011205LRI,MS961.18±144.0513578.19±161.41(Z)-癸-2-烯醛12561252LRI,MS-3269.20±224.44紫苏醛12731274LRI,MS789.52±15.036528.61±173.40十一醛13011306LRI,MS592.35±12.724092.83±87.74

续表3

化合物LRI计算值参考值定性方式含量/(μg/kg)果肉果皮十二醛14041407LRI,MS-4039.94±122.34酯类乙酸乙酯617613LRI,MS2911.38±62.22100.33±7.20丁酸甲酯714724LRI,MS800.89±47.95309.32±2.71丁酸乙酯800801LRI,MS1445.66±5.486883.90±445.85乙酸丁酯816813LRI,MS11215.28±627.464189.76±184.76乙酸异戊酯881877LRI,MS62.83±3.61-2-甲基丁基乙酸酯883879LRI,MS125.74±3.43390.12±23.23乙酸异戊二烯酯925919LRI,MS346.88±39.40-丁酸丁酯999996LRI,MS9764.19±402.02185140.36±6642.07巴豆酸丁酯1046-LRI,MS1621.03±39.45-辛酸甲酯11231127LRI,MS-3344.64±250.21酮类樟脑11481143LRI,MS7138.01±209.632831.46±166.97(+)-香芹酮12411256LRI,MS1289.27±134.667108.92±193.87胡椒酮12511251LRI,MS898.21±56.476171.91±202.76酚类甲基百里香酚12231234LRI,MS1899.07±100.465038.96±68.14百里香酚12821291LRI,MS4130.56±298.31101732.56±5878.90其他类乙苯864864LRI,MS210.84±1.14993.36±74.77对二甲苯873867LRI,MS573.73±142.991803.70±286.96苯乙烯896893LRI,MS359.92±39.442564.04±74.81

注:图表中“-”表示未被检测出。

2.2.2 香橙中挥发性风味物质的定量分析

如表3和图5所示,香橙果肉和果皮中挥发性物质含量呈现显著不同(P<0.05),其中果肉中挥发性组分含量为(557 846.35±8 759.88) μg/kg,是由75.89%的萜烯类、15.49%的醇类、5.07%的酯类、1.67%酮类、1.08%酚类、0.59%醛类、0.21%其他类和0.000 11%的VSCs共同组成;果皮中挥发性物质总含量为(5 556 570.13±75 258.72) μg/kg,是由83.51%的萜烯类、9.80%的醇类、3.61%的酯类、1.92%酚类、0.77%醛类、0.29%酮类和0.10%其他类共同组成。此外,柠檬烯(44.34%)、γ-松油烯(11.23%)、芳樟醇(7.76%)、丁酸丁酯(3.33%)、β-月桂烯(3.18%)、(+)-香橙烯(2.65%)、(E)-β-金合欢烯(2.41%)、石竹烯(1.94%)、萜品油烯(1.90%)、β-蒎烯(1.85%)和百里香酚(1.83%)11种挥发性物质含量占果皮挥发性物质含量的82.42%,是果皮中主要的挥发性物质。柠檬烯(49.56%)、芳樟醇(11.35%)、γ-松油烯(11.19%)、β-月桂烯(2.58%)、乙酸丁酯(2.01%)、α-松油醇(1.92%)、丁酸丁酯(1.75%)和萜品油烯(1.55%)8种挥发性物质含量占果肉挥发性物质含量的81.91%,是果肉中主要的挥发性物质;其中,柠檬烯是香橙果实中含量最高的挥发性物质,这与前期研究结果一致[9,15]。除了香橙果汁中主要的挥发性化合物外,低浓度VSCs对柑橘果实风味的呈现具有重要影响。VSCs具有感官阈值低、化学性质活泼的特点,在柑橘果实中常以极低的浓度存在,常采用PFPD检测器进行检测。虽然前期文献报道,在香橙精油中检测到二甲基三硫醚、1-对孟烯-8-硫醇、4-巯基-4-甲基-2-戊酮、薄荷硫化物[15],而在本研究中,仅在香橙果肉中检测出二硫化碳和苯并噻唑两种VSCs,含量分别为(0.49±0.01)、(0.15±0.00) μg/kg。

图5 日本香橙果肉和果皮中各类挥发性组分浓度
Fig.5 Concentration of volatile compounds in pulp and peel of yuzu

2.2.3 香橙中果肉和果皮中风味活性成分分析

通过计算各个挥发性物质的OAV,明确香橙果肉和果皮中的特征风味物质对香橙风味呈现的贡献度,结果如表4所示。

表4 香橙果肉和果皮中挥发性物质的OAV
Table 4 The OAV of volatile compounds in pulp and peel of yuzu

化合物阈值α/(μg/L)气味属性OAV果肉果皮α-蒎烯9.5[16]松香545.9710107.23莰烯8.5[17]樟脑味14.09405.89桧烯75[18]薄荷味14.34422.07β-蒎烯140[14]松香38.47733.57β-月桂烯36[16]果香、香脂味399.274912.45α-水芹烯40[14]橘香72.222539.24α-松油烯80~85[19]橘香、木香21.83~23.19487.29~517.74对伞花烃11.4[14]橘香702.082546.26柠檬烯60[16]橘香4607.6541060.13

续表4

化合物阈值α/(μg/L)气味属性OAV果肉果皮罗勒烯55[20]橘香56.80-γ-松油烯1000[21]橘香62.42623.85萜品油烯41[22]松香210.462571.36二氢对伞花烃85[23]橘香59.05275.45对薄荷-1,3,8-三烯15[23]松香76.09372.21石竹烯64[14]油炸味、香料味43.151683.53α-律草烯160[14]香料味、木香15.72360.281-丁醇45[24]试剂味6.67-芳樟醇5.3[16]花香11951.0781348.414-萜烯醇6400[25]土腥味1.075.96α-松油醇1200[26]清新味、百合味8.9151.70顺-香芹醇250[19]香菜味9.0121.33正己醛4.5[27]青草味79.07972.382-已烯醛22[28]花香25.71324.06癸醛70[25]脂香13.73193.97(Z)-癸-2-烯醛50[29]脂香-65.38紫苏醛30.1[16]脂香26.23216.90十一醛12.5[14]橘香、脂香47.39327.43十二醛55[25]橘香、脂香-73.45丁酸甲酯15.1[30]果香53.0420.48丁酸乙酯0.9[31]果香1606.297648.78乙酸丁酯58.15[24]果香193.0372.052-甲基丁基乙酸酯5~11[32]果香11.43~25.1535.47~78.02丁酸丁酯400[21]花香24.41462.85辛酸甲酯200[14]果香-16.72(+)-香芹酮160[26]香菜味8.0644.43百里香酚790[25]药味5.23128.78对二甲苯530[33]金属味1.083.40苯乙烯65[34]汽油味、塑料味5.5439.44

注:-代表化合物并未被检测到;α气味感官阈值介质是水。

在果肉和果皮中分别检测到35种和36种气味活性物质。具有花香的芳樟醇(OAV=11 951.07)、橘香的柠檬烯(OAV=4 607.65)、果香的丁酸乙酯(OAV=1 606.29)、橘香的对伞花烃(OAV=702.08)、松香的α-蒎烯(OAV=545.97)、果香和香脂味的β-月桂烯(OAV=399.27)、松香的萜品油烯(OAV=210.46)和果香的乙酸丁酯(OAV=193.03)是果肉中OAV>100的重要特征风味组分。具有花香的芳樟醇(OAV=81 348.41)、橘香的柠檬烯(OAV=41 060.13)、松香的α-蒎烯(OAV=10 107.23)、果香和香脂味的β-月桂烯(OAV=4 912.45)、萜品油烯(OAV=2 571.36)、橘香的对伞花烃(OAV=2 546.26)、橘香的α-水芹烯(OAV=2 539.24)、油炸味、香料味的石竹烯(OAV=1 683.53)、果香的丁酸乙酯(OAV=7 648.78)是果皮中OAV>1 000的重要特征风味组分。其中,OAV最大的芳樟醇是香橙中最具风味活性的物质。

3 结论

采用HPLC-DAD和GC-MS/PFPD分别对香橙果肉和果皮中的6种类黄酮物质(芸香柚皮苷、柚皮苷、橙皮苷、新橙皮苷、柚皮素、橙皮素)和挥发性化合物进行测定。香橙果肉和果皮中检测出芸香柚皮苷、柚皮苷、橙皮苷和新橙皮苷4种类黄酮物质,总类黄酮物质含量分别为(794.6±1.76)、(3 085.42±87.84) μg/g,且果皮中4种类黄酮物质含量均高于果肉中含量。在香橙果实中共检测到69种挥发性化合物,其中二硫化碳和苯并噻唑是首次在香橙果实中检测到。香橙果肉和果皮中的挥发性化合物含量不同,分别为(557 846.35±8 759.88)、(5 556 570.13±75 258.72) μg/kg,其中柠檬烯、γ-松油烯、芳樟醇、丁酸丁酯、β-月桂烯、(+)-香橙烯、(E)-β-金合欢烯、石竹烯、萜品油烯、β-蒎烯和百里香酚是香橙果皮中的主要挥发性物质;柠檬烯、芳樟醇、γ-松油烯、β-月桂烯、乙酸丁酯、α-松油烯、丁酸丁酯和萜品油烯是香橙果肉中的主要挥发性物质。芳樟醇(花香)、柠檬烯(橘香)、丁酸乙酯(果香)、对伞花烃(橘香)、α-蒎烯(松香)、β-月桂烯(果香和香脂味)、萜品油烯(松香)和乙酸丁酯(果香)是果肉中OAV>100的重要特征风味组分;芳樟醇(花香)、柠檬烯(橘香)、α-蒎烯(松香)、β-月桂烯(果香和香脂味)、对伞花烃(橘香)、α-水芹烯(橘香)、石竹烯(油炸味、香料味)、丁酸乙酯(果香)是果皮中OAV>1 000的重要特征风味组分;芳樟醇是香橙中最具有风味活性的物质。此外,通过HPLC-DAD和GC-MS/PFPD结合使用,对香橙中6种重要类黄酮物质和挥发性物质进行全面检测,为香橙加工生产提供了重要的理论指导意义。

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Analysis of flavonoids and volatile compounds in yuzu based on high performance liquid chromatography-diode array detector and gas chromatography-mass spectrometry/pulsed flame photometric detector

CHENG Yujiao1,2,3,LI Guijie1,2,3,HUANG Linhua1,2,3,HAN Leng1,2,3,TAN Xiang1,2,3,WU Houjiu1,2*,CHEN Weiling4

1(Citrus Research Institute,Southwest University,Chongqing 400712,China)

2(National Citrus Engineering Research Center,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Chongqing 400712,China)

3(Key Laboratory of Quality and Safety Control of Citrus Fruits,Ministry of Agriculture and Rural Affairs,Chongqing 400712,China)

4(Guangdong Lijinyou Agricultural Science and Technology Co.Ltd.,Guangdong 514700,China)

ABSTRACT This study took different parts of yuzu (pulp and peel) as the research objects.Six kinds of flavonoids (narirutin,naringin,hesperidin,neohesperidin,naringenin,and hesperetin) and volatile substances in yuzu fruit were qualitatively and quantitatively analyzed by a high-performance liquid chromatography-diode array detector,solid phase microextraction combined with gas chromatography-mass spectrometry/pulsed flame photometric detector.The distribution of target flavonoids and volatile compounds in different parts of yuzu fruit was investigated.Results showed that only four target flavonoids were detected in yuzu pulp and peel,including narirutin,naringin,hesperidin,and neohesperidin.The content of total target flavonoids in the peel was significantly higher than that in the pulp.Moreover,a total of 69 volatile compounds were identified in the yuzu fruit.The number of volatile compounds in the pulp (60) was more than that in the peel (57),while the content in the pulp was lower than that in the peel.In addition,linalool (floral),limonene (citrusy),ethyl butanoate (fruity),p-cymene (citrusy),α-pinene (piney),β-myrcene (fruity and fatty),terpinolene (piney),and butyl acetate (fruity) were important characteristic flavor components with odor activity values (OAV)>100 in the pulp.Linalool (floral),limonene (citrusy),α-pinene (piney),β-myrcene (fruity and fatty),p-cymene (citrusy),α-phellandrene (citrusy),caryophyllene (fried,spice),and ethyl butanoate (fruity) were important characteristic flavor components with OAV>1 000 in the peel.Linalool was the most flavor-active substance in yuzu.This study can provide a theoretical basis for yuzu production and processing.

Key words yuzu;volatile compounds;flavonoids;gas chromatography-mass spectrometry/pulsed flame photometric detector;high-performance liquid chromatography-diode array detector

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.033764

引用格式:程玉娇,李贵节,黄林华,等.基于高效液相色谱-二极管阵列检测器结合气相-质谱/脉冲火焰检测器分析香橙中类黄酮和挥发性物质[J].食品与发酵工业,2023,49(13):272-280.CHENG Yujiao,LI Guijie,HUANG Linhua,et al.Analysis of flavonoids and volatile compounds in yuzu based on high performance liquid chromatography-diode array detector and gas chromatography-mass spectrometry/pulsed flame photometric detector[J].Food and Fermentation Industries,2023,49(13):272-280.

第一作者:博士,助理研究员(吴厚玖教授为通信作者,E-mail:wuhoujiu@cric.cn)

基金项目:重庆市自然科学基金博士后科学基金项目(cstc2021jcyj-bshX0043);国家自然科学基金青年基金项目(32101891)

收稿日期:2022-09-26,改回日期:2022-10-14