水洗法除萜对甜橙油香气成分的影响

甜橙油是一种食品用天然香料，主要通过水蒸气法、微波辅助法和冷榨法制取[1-3]，常作为食品用香精的原料，并广泛应用于各类香精中。但甜橙油含有大量萜烯类物质，约占90%以上，属于不饱和烃类，容易在空气、光和热的作用下发生氧化，使香气发生不良变化。甜橙油因自身理化性质不稳定，导致其在应用中的品质下降[4-7]。D-柠檬烯是甜橙油的主要萜烯物质，香气阈值相对较高，呈现的香气强度不高[8-9]。通常具有广谱的生物活性[10-11]，并且难溶于丙二醇和水等溶剂，局限了精油在香精中的使用。因此，为提高精油稳定性，增加精油在丙二醇和水中的溶解度，扩大精油在实际生产中的应用价值，需要脱除精油中的萜烯类化合物[12]。

去除甜橙油中萜烯类的方法有水洗、浓缩、浓缩和水洗联用、色层分离和复合式除萜法。水洗法是将柑橘油和一定浓度的乙醇混合，去掉部分不溶的萜烯类[13]。刘克海等[14]采用分子蒸馏法富集甜橙油的特征香气成分，其中辛醛、癸醛、芳樟醇、巴伦西亚橘烯的含量升高。唐会周等[15]以固相微萃取法富集香气，发现锦橙果实含有76 种香气成分。付复华等[16]利用超临界CO2脱除大红橙油萜烯类成分，当萃取压力12 MPa、萃取温度60 ℃、萃取时间2.5 h、CO2流量12 L/h时，除萜效果最佳。张涵等[17]采用顶空固相微萃取芦柑、脐橙、砂糖橘和狮头柑的香气成分，并解释了4 种果品的香气区别。Mitiku 等[18]采用冷压法提取甜橙皮油，利用气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）分析，结果显示被测组分中萜烯类含量最多，其次是醛类和醇类。Njoroge等[19]利用气相色谱-质谱技术对比了3 种肯尼亚甜橙皮油的香气成分，其单萜类含量均超过90%。余君华等[20]研究了除萜温度、处理时间和酒精浓度对甜橙油除萜效果的影响，发现降低除萜温度、延长除萜时间、升高酒精浓度，均可提高除萜效果。大多研究集中在橙油成分分析、所含成分抗菌性、不同甜橙油香气区别，而对于水洗法除萜研究较少。本文利用不同浓度的乙醇溶液对巴西甜橙油进行除萜，研究乙醇浓度、搅拌时间、甜橙油添加量对除萜甜橙油香气的影响，以期为食品用香精调配提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

甜橙油（巴西橙油）、无水乙醇（分析纯）、癸酸乙酯（分析纯）：协成香精香料（南通）有限公司。

1.2 仪器与设备

RCTbase磁力搅拌器：德国IKA公司；7890A/5975C气相色谱/质谱联用仪、INnowax-ms毛细管色谱柱（60 m，0.25 mm×0.25 μm）：美国安捷伦公司；AL204电子天平：瑞士梅特勒-托利多有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 除萜工艺流程及操作要点

称取甜橙油→加入乙醇溶液→搅拌→冷藏放置→油水分离→过滤→除萜甜橙油。

称取一定量的甜橙油倒入烧杯中，加入一定浓度的乙醇溶液，搅拌一定时间后，4 ℃条件下静置16 h转到分液漏斗分液，去除上层油层，用滤纸过滤下层乙醇溶液，得到除萜甜橙油。

1.3.2 单因素试验

以乙醇浓度（50%、60%、70%、80%、90%）、搅拌时间（0、1、2、3、4 h）、甜橙油添加量（5%、10%、15%、20%、25%）为水洗法除萜工艺的考察因素，通过GC-MS及感官评价对除萜甜橙油香气特征进行分析，考察不同除萜参数对除萜甜橙油香气的影响。

请 7 名专业感官评价员根据除萜甜橙油香气特点对样品进行感官品评。选用青香、果香、甜香、脂蜡香、瓜香、柑橘香6 种香韵。将闻香纸浸入样品中（深度约0.5 cm）。通过头香、体香、底香判断除萜甜橙油香气。配制0.04%的除萜甜橙油水溶液，对其口感进行描述，感受整体强度。根据经验选出适用于香精的除萜甜橙油。

1.3.4 挥发性成分含量测定

采用半定量法，以癸酸乙酯作为内标物，对除萜甜橙油样品中各挥发性成分进行定量。取2 μL含内标物样品直接进样至GC-MS进行分析，以检测各挥发性成分的含量，计算公式[21]如下。

式中：W为化合物的挥发性成分含量，mg/kg；A为化合物峰面积；w为内标物含量，mg/kg；a为内标物峰面积。

1.3.5 色谱条件、质谱条件

色谱条件：INnowax-ms 毛细管色谱柱（60 m，0.25 mm×0.25 μm），进样口温度为250 ℃，氦气流速 1.2 mL/min，不分流进样，程序升温：GC 起始温度 40 ℃，保持时间 5 min，以 3 ℃/min 升至 220 ℃，保持 15 min，以 10 ℃/min 升至 230 ℃，保持 3 min。质谱条件：电子轰击离子源，电子能量70 eV，离子源温度 230 ℃，接口温度 240 ℃，全扫描范围 25～450 amu。

1.3.6 挥发性成分分析

由GC-MS 分析得到的质谱图，经 NIST 98L 标准谱库检索确定挥发性成分。根据各组分的含量计算气味活度值（odor activity value，OAV）。OAV ≥ 1 的组分为样品的关键香气成分[22]。以香气特征影响值（aroma character impact，ACI）为指标[23]，确定香气特征影响大的香气成分。

1.4 数据分析

使用 IBM SPSS 27 软件对样品挥发性成分含量进行 Duncan 差异显著性分析，对关键香气成分的气味活度值进行主成分分析，通过聚类分析区分表征样品的香气强度。

2 结果与分析

2.1 除萜甜橙油感官评价结果

试验共得到13组除萜甜橙油样品，其状态、香气、口感、强度（调）各有特点，具体见表2。

由表2可知，O1、C1白色浑浊，不澄清。C5油水无法分层。O1可能因为甜橙油含量较少，无法在冷藏时间内完成油层聚集；C1可能因为乙醇浓度过低，所以油水分离不彻底；C5可能因为乙醇浓度过高溶为一体。根据感官评价结果综合考虑，C4、T2、T3、O4状态澄清，香气丰富、强度较好、口感饱满。其除萜参数如下：甜橙油添加量15%，80% 乙醇溶液，搅拌1 h；甜橙油添加量15%，70% 乙醇溶液，搅拌1 h或2 h；甜橙油添加量20%，70%乙醇溶液，搅拌1 h。

2.2 除萜甜橙油挥发性成分分析

甜橙油及13组除萜甜橙油挥发性成分及含量见表3。

由表3可知，甜橙油与13组除萜甜橙油样品共检测出55 种挥发性成分。其中烷烯烃类17 种、醛类12 种、醇类15 种、酮类4 种、酸类3 种、酯类3 种、酚类1 种。共有成分28 种，分布于烷烯烃类、醛类、醇类和酮类中。甜橙油共检测出44 种挥发性成分，除去共有成分，另有15 种挥发性成分因萃取条件不同，出现在不同的除萜甜橙油中。而金合欢烯、正己醛、月桂酸未在除萜甜橙油中检出。除萜甜橙油样品中检测出11 种成分（乙醛、甜橙醛、香兰素、壬醇、叶醇、癸醇、4-松油烯醇、橙花叔醇、乙酸香茅酯、乙酸橙花酯、甲基丁香酚），未在甜橙油中检出。可能是由于这11 种成分在甜橙油中含量较少，离子峰被其他成分覆盖造成。与甜橙油相比，α-蒎烯、桧烯、柠檬烯、对伞花烃、氧化柠檬烯5 种挥发性成分含量在除萜甜橙油中含量明显降低。甜橙油中非常重要的风味化合物是醛类[24]，本试验中正己醛未在除萜甜橙油中检出，而乙醛在每组除萜甜橙油样品中均有检出。α-松油醇、芳樟醇、辛醇、壬醇、叶醇、香茅醇、苯甲醇、癸醇、4-松油烯醇在C4、T1、T2、T3、T4、T5、O2、O4、O5中的含量比甜橙油中高。而顺-香芹醇、二氢香芹酮、樟脑在除萜甜橙油中含量低。C4中的β-蒎烯、3-蒈烯、月桂烯、水芹烯、β-罗勒烯、异松油烯、香茅醛、癸醛、紫苏醛、十二醛、甜橙醛、榄香醇12 种特征香气成分含量显著高于甜橙油及其他样品，这为C4提供了青香、柑橘香、甜香，提高了香气强度。T2中的榄香醇含量高于甜橙油及其他样品，水芹烯、柠檬醛、十二醛的含量在甜橙油及其他样品中排第二，为T2提供了青香、瓜香、甜香，香调上扬。T3中的壬醛含量排第二，为T3提供了青香、瓜香，香调平。O4中的乙醛、2，4-癸二烯醛、α-松油醇、芳樟醇、辛醇、壬醇、桉油烯醇、香芹酮8 种特征香气成分含量最高，辛醛、十二醛、香叶醇、顺-香芹醇、紫苏醇5 种特征香气成分含量排名第二，这为O4提供了柑橘香、果香，提高了香气强度。

甜橙油与除萜甜橙油各类挥发性成分含量及数量见图1。

由图1可知，烯烷烃在各个样品中的含量最高。随着乙醇浓度的升高，C1～C5的挥发性成分含量先升高后趋于平缓，C1（50%乙醇溶液萃取）的挥发性成分含量最低，为120.6 mg/kg。C3（70%乙醇溶液萃取）的挥发性成分含量最高，为594.9 mg/kg。挥发性成分的数量先上升后下降，C4最多，为48 个。随着搅拌时间的延长，T1～T5的挥发性成分数量升高后降低并趋于平缓，搅拌时间为4 h时挥发性成分含量最低，为470.1 mg/kg，挥发性成分数量变化不大。随着甜橙油添加量的升高，挥发性成分含量先上升后下降，甜橙油添加量5%时的挥发性成分含量最低，为339.9 mg/kg，挥发性成分数量呈上升趋势。乙醇浓度、甜橙油添加量与搅拌时间相比，对除萜甜橙油的挥发性成分含量及数量影响较大。结合表3可知，除萜甜橙油中的柠檬烯含量占甜橙油中的7%～45%。醛类含量却增加160 倍～700 倍。醇类含量增加130 倍～1 380 倍。这也证明了水洗法能够去除甜橙油萜烯类物质，同时富集萜烯类氧化物。

2.3 除萜甜橙油关键香气成分分析

对34 种关键香气成分的气味活度值进行主成分分析，结果见表4。

2 个主成分的累计方差贡献率为97.65%，能反映变量的原有信息，选用2 个主成分作为数据分析的有效成分。主成分与除萜甜橙油关键香气（X为表3中带“▲”成分顺序排列）成分线性关系式如下。

第一主成分：F1=0.94X1+0.95X2+0.96X3+0.97X4+0.54X5+0.96X6+0.96X7+0.96X8+0.92X9+0.83X10+0.96X11-0.08X12-0.35X13+0.54X14+0.56X15+0.76X16+0.83X17+0.59X18+0.57X19+0.92X20+0.73X21+0.85X22+0.36X23+0.50X24+0.24X25+0.52X26+0.39X27+0.34X28+0.41X29+0.62X30+0.47X31+0.59X32+0.58X33+0.58X34。

第二主成分：F2=-0.29X1-0.27X2-0.24X3+-0.23X4-0.23X5+0.17X6+-0.24X7+-0.09X8+0.29X9-0.33X10-0.17X11-0.46X12+0.48X13+0.83X14+0.77X15+0.63X16+0.49X17+0.73X18+0.50X19+0.23X20+0.56X21+0.07X22+0.86X23+0.81X24+0.32X25+0.73X26+0.86X27+0.89X28+0.70X29+0.45X30+0.49X31+0.77X32+0.41X33+0.15X34。

由因子载荷（关系式系数）可知α-蒎烯（木香、甜香）、β-蒎烯（木香、药香）、桧烯（木香）、3-蒈烯（木香）、柠檬烯（柑橘香、甜香）、水芹烯（木香、清甜香）、对伞花烃（柠檬香、果香）、氧化柠檬烯（柑橘香）、β-罗勒烯（果香、甜香）、异松油烯（果香、木香）、十二醛（脂蜡、青香）、甜橙醛（柑橘香、甜香）对第一主成分贡献最大。辛醛（青香、甜香）、α-松油醇（白柠檬香、青香）、芳樟醇（花香、果香）、香茅醇（玫瑰香）、香叶醇（玫瑰香、青香）对第二主成分贡献大。

对样品进行聚类分析，结果见图2。

由图2可知，T1、T2、T3、T4、T5、O4、O5为一组，C5、O1、O2为一组，C1、C2为一组，C4单独为一组。C4区别于其他组，基本符合感官评价结果。

计算34 种特征香气的ACI，得到9 种香气成分在各自样品中的ACI见图3。

由图3可知，α-蒎烯、月桂烯、柠檬烯、辛醛、壬醛、癸醛、反，反-2，4-癸二烯醛、芳樟醇、十二醛9 种香气成分ACI之和在每个样品中均大于98%。13组除萜甜橙油的月桂烯香气特征影响值低于甜橙油。13组除萜甜橙油中的辛醛、癸醛香气特征贡献值大于甜橙油。水洗法除萜得到的除萜甜橙油可提高醛类香气特征影响值，降低烯类香气特征影响值。

3 结论

利用水洗法对甜橙油进行除萜处理，得到13组除萜甜橙油，香气特征各有特点。根据感官评价结果选取了4组除萜甜橙油样品（C4、T2、T3、O4）。相关参数如下：甜橙油添加量15%，80%乙醇溶液，搅拌1 h；甜橙油添加量15%，70%乙醇溶液，搅拌1 h或2 h；甜橙油添加量20%，70%乙醇溶液，搅拌1 h。甜橙油与13组除萜甜橙油共检测出55 种挥发性成分。其中烷烯烃类17 种、醛类12 种、醇类15 种、酮类4 种、酸类3 种、酯类3 种、酚类1 种。乙醇溶液浓度、甜橙油添加量与搅拌时间相比，对除萜甜橙油的挥发性成分含量及数量影响较大。从成分含量可以看出，柠檬烯含量占甜橙油的7%～45%。除萜甜橙油与甜橙油相比，醛类含量增加160 倍～700 倍。醇类含量增加130 倍～1 380倍。这也证明了水洗法能够去除甜橙油萜烯类物质，同时富集萜烯类氧化物。通过主成分分析及聚类分析可将13 个除萜甜橙油的香气强度分为4 组，其中α-蒎烯、月桂烯、柠檬烯、辛醛、壬醛、癸醛、反，反-2，4-癸二烯醛、芳樟醇、十二醛9 种香气成分ACI之和在各自样品中均大于98%。水洗法除萜得到的除萜甜橙油可提高醛类香气特征影响值，降低烯类贡献值。

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