全 文 ：顶空固相微萃取-气相色谱-质谱测定百香果香气条件的优化
韩素芳 1 丁 明 2 刘亚群 1 陈顺伟 1 王丽霞3*
（1浙江省林业科学研究院 浙江省资源生物与化学利用重点实验室 杭州 310023
2中国林科院亚热带林业研究所国家林业局经济林产品质检中心（杭州） 浙江富阳 311400
3浙江农林大学 浙江临安 311300）
摘要 对使用固相微萃取-气相色谱-质谱联用仪分析百香果香气成分的关键因素进行了讨论， 分析各因素对
不同相对分子质量化合物萃取效果的影响。 通过优化，获得最佳萃取条件，即：5 mL 果汁中加入 3 g 氯化钠，使
用 50/30 μm 的 DVB/CAR/PDMS 纤维头 50 ℃下萃取 20 min。 将最佳条件下所得谱图与标准谱图比对，共鉴定
出 39 种化合物，占峰面积总和的 92.52%，表明采用固相微萃取-气相色谱-质谱联用仪可对百香果主要香气成
分进行快速、准确地定性与定量分析。
关键词 顶空固相微萃取； 百香果； 香气
文章编号 1009-7848（2010）04-0278-07
百香果果实成熟后香气芬芳，可散发出石榴、
菠萝、香蕉、草莓、柠檬、芒果等 10 余种水果的浓
郁香味， 而香气成分是评价其品质的重要依据之
一。香气分析不仅为香精合成提供依据，而且为果
实采摘、储藏、品种选育等提供参考[1-2]。
通常分析香气成分时需加热蒸馏， 使原有的
化学成分受到一定的损失。 固相微萃取是一种特
殊的顶空装置， 采用针头涂敷的吸附剂， 对达到
气-液平衡的气体化学成分进行吸附，在气相色谱
高温进样口解吸，通过质谱分析即可定性和定量。
与传统方法相比，固相微萃取具有方便，快捷，样
品用量少，不使用有机溶剂等特点，同时可避免不
稳定成分的氧化、分解等问题[3]。 有文献报道采用
反渗透浓缩研究其对百香果果汁香气成分的影
响[4]。截至发稿前尚未见采用顶空固相微萃取并分
析百香果香气的报道。 本文对影响百香果香气顶
空固相微萃取的各因素进行优化， 旨在建立顶空
固相微萃取-气相色谱-质谱法测定百香果香气的
方法。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
鲜百香果：经匀浆机匀浆，于-4 ℃冰箱中冷冻
待测。
香气测定 ： 采用美国 Agilent GC6890N/
MS5975B 气相色谱-质谱联用仪 。 SPME 装置
（supelco）购于上海安谱公司。
色谱条件： 色谱柱 HP-5MS 柱 （30 m×0.25
mm×0.25 μm）； 进样口温度 230 ℃； 初始柱温
50℃，保持 2.5 min，以 10 ℃/min 升至 220 ℃，保持
0.5 min；载气为氦气。
质谱条件：电离方式 EI；电子能量 70 eV；接
口温度 280 ℃；阈值 100；扫描/秒为 2.67；扫描质
量数 15～600 amu。
1.2 试验方法
1.2.1 萃取头老化 首先将不同极性的 100 μm
PDMS（非极性）、65 μm PDMS/DVB（双极性偏非
极性 ）、50/30 μm DVB/CAR/PDMS （双极性 ）、85
μm PA （极性） 4 种固相微萃取头在气相色谱进
样口老化。 老化温度及时间见表 1。
1.2.2 香气萃取试验 取 2～8 mL 百香果浆液于
15 mL 样品瓶中，加入氯化钠，加盖封口。 于烘箱
中磁力搅拌下稳定 10 min，达到气-液平衡。 将老
化好的萃取头插入样品瓶顶空部分， 萃取一定时
收稿日期： 2009-10-28
作者简介： 韩素芳，女，1980 年出生，硕士，实验师
通讯作者： 王丽霞
Vol． 10 No． 4
Aug． 2 0 1 0Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology
中 国 食 品 学 报第 10 卷 第 4 期
2 0 1 0 年 8 月
DOI:10.16429/j.1009-7848.2010.04.030
第 10 卷 第 4 期
间，然后将萃取头取出，插入气-质联用仪进样口，
于 230℃下解析 1～3 min。 样品测试完毕，再将萃
取头于 230℃进样口解析 10 min。
2 结果与分析
固相微萃取是液、气、固 3 相平衡的过程。 主
要过程及影响平衡的主要因素如图 1 所示。 针对
影响平衡的 5 个因素进行讨论， 并分析各因素对
测定结果的影响程度（每个因素重复测定 3 次，取
平均值进行分析）。
老化条件 PDMS PDMS/DVB DVB/CAR/PDMS PA
老化温度/℃ 250 250 270 280
老化时间/min 30 30 60 60
表 1 各种萃取头老化温度与时间
Table 1 Aging temperature and time of every extraction head
液相（果汁）
果汁状态
果汁用量
气相（香气）
萃取头类型
萃取温度、时间
固相（萃取头）
图 1 固相微萃取平衡图
Fig.1 Equilibrium diagram of SPME
2.1 影响液-气平衡的因素
2.1.1 氯化钠 大部分有机物因盐析效应而降低
其在水溶液中的溶解度， 从而有利于有机物的溢
出，增大溶液上部空间的压强，促进萃取头吸附平
衡正移动，提高香气物质吸附量[5]。 这对提高低挥
发性及低含量物质的响应，降低背景干扰，准确定
性具有重要意义。
编号 名称 分子式 相对分子质量
1 乙酸乙酯 C4H8O2 88.05
2 2-丁酸乙酯 C6H10O2 114.07
3 丁酸乙酯 C6H12O2 116.08
4 β-月桂烯 C10H16 136.13
5 D-柠檬烯 C10H16 136.13
6 （Z）-3，7-二甲基-1，3，6-辛三烯 C10H16 136.13
7 （Z）-丁酸-3-己烯酯 C10H18O2 170.13
8 r 丁酸己酯 C10H20O2 172.15
9 己酸己酯 C12H24O2 200.18
表 2 百香果香气主要组分名称、分子式、相对分子质量
Table 2 Name、 molecular formula and molecular weight of main components in passion fruit odors
以百香果香气组分中 9 种化合物为研究对象
（见表 2，以下均用编号表示）。
氯化钠加入量对香气物质萃取效果影响显
著，如图 2 所示。 对于不同的物质，氯化钠的影响
结果不同。 对于小相对分子质量化合物 （化合物
1～6），随着氯化钠加入量的增加，其色谱响应值呈
先增大后减小的趋势；化合物 7 呈先稳定不变，后
减小的趋势；化合物 8和 9呈单调递减的趋势。其
原因是加入氯化钠，有利于小分子化合物溢出，从
而其萃取量增加。同时因萃取头的竞争吸附，故大
顶空固相微萃取-气相色谱-质谱测定百香果香气条件的优化 279
中 国 食 品 学 报 2010 年第 4 期
分子化合物萃取量下降。另外，化合物 4～6同属烯
类物质， 具有相同的相对分子质量。 由图 2 可看
出，加入不同量的氯化钠，化合物 4～6 呈现同样的
变化趋势， 说明盐离子浓度对萃取效果的影响与
被萃取物质的相对分子质量大小有一定关系。 综
合考虑小分子及大分子化合物的响应值，加入 3g
氯化钠。
2.1.2 样品量的选择 顶空固相微萃取中， 样品
量及液面上部空间体积直接影响挥发性成分的浓
度。取样量太小，很难达到平衡；取样量太大，因小
分子竞争吸附会影响大分子物质的吸附及定性，
故选择合适的样品量便可准确定性。 考察了样品
量分别为 2、4、6、8 mL 时，9 种主要组分响应值的
变化情况。由图 3可以看出，取样量 6 mL时，相对
分子质量小的物质（1～3 号化合物）萃取量达到最
大值；当样品量继续增大时，由于吸附/解析平衡
趋向于解析， 导致小分子化合物萃取量降低（50/
30 DVB/CAR/PDMS 萃取头为吸附剂型，利用表面
多孔的高比表面积物质吸附化学物质， 吸附能力
有限，因为化学物质之间存在竞争吸附作用，而小
分子化合物更易进出多孔物质）。
下图中坐标的名称及单位？（横坐标单位：mv；
纵坐标为 9种化合物的序号）
4～6 号化合物具有相同的相对分子质量，取
样量对这些化合物萃取量的影响基本相似。 当取
样量为 4 mL时 7～9号化合物萃取量最大。样品量
大，小分子物质的大量溢出造成液上压力较大，大
分子物质溢出困难， 加之小分子物质的竞争吸附
作用， 导致大分子物质的萃取量反而降低 （取样
6mL时）。综合考虑不同相对分子质量物质的萃取
效果，选择取样量 5 mL。
2.2 影响气-固平衡的因素
2.2.1 萃取头 研究了 100 μm PDMS、65 μm-
PDMS/DVB、50/30 μm DVB/CAR/PDMS （85 μm
PA 4种萃取头对百香果香气成分萃取的影响。由
图 2 氯化钠加入量对萃取效果的影响
Fig.2 Effects of NaCl addition on extraction results
图 3 取样量对萃取效果的影响
Fig.3 Effects of sampling amount on extraction results
280
第 10 卷 第 4 期
图 4 可 看 出 ，65 μm PDMS/DVB 和 50/30 μm
DVB/CAR/PDMS 两种双极性萃取头的萃取效果较
好，50/30 μm DVB/CAR/PDMS 萃取头的萃取效果
比 65 μm PDMS/DVB 好 。 因此选择 50/30 μm
DVB/CAR/PDMS 作为萃取头。
2.2.2 萃取时间 固相微萃取是在平衡状态下测
定被分析物的方法。 平衡状态是指分析物在吸附
薄膜、顶空和溶液 3相中物质的均衡分配。分析物
在 3 相中达到平衡所需的时间即萃取时间。 萃取
时间分别为 15、20、30 min 时的萃取效果如图 5
所示。 当萃取 20 min 时，大部分化合物的萃取量
达到最大值。随着被萃取物相对分子质量的增大，
萃取时间对萃取量的影响有所不同。
随着萃取时间的延长，除 9# 物质，其它化合
物的萃取量均先增大后减小， 其中大分子物质的
萃取量下降。 9#化合物被萃取 30 min 时，达到最
大萃取量。这是因为随着相对分子质量的增大，化
学物质的萃取平衡较难达到，延长萃取时间，有利
于达到萃取平衡。 小相对分子质量的化学物质平
衡容易达到，但萃取时间过长，因竞争吸附而造成
小分子物质的脱附。经综合考虑选择萃取 20 min。
2.2.3 萃取温度 分析物进入固定相的平衡时间
与萃取温度有关，因此应选择适当的萃取温度，促
使其在合理的时间范围获得令人满意的灵敏度。
当萃取温度分别为 40、50、60 ℃时，3 种主要组分
的萃取情况见图 6。随着萃取温度的升高，1#、2#物
质的萃取量先增大后减小，在温度 50 ℃时达到最
大值。 3#～8#物质的萃取量均逐渐减小。 对大部分
物质而言，萃取温度 40℃与 50 ℃，萃取量差别并
不大。 综合考虑，选择 50℃作为萃取温度。
2.3 百香果香气成分分析
最佳测试条件下， 百香果香气成分色谱图见
图 7。 由图 7 可见，色谱峰分离效果良好，可用于
定性及定量分析。经 GC-MS分析，共检出 63种化
合物，经与标准谱图比对，鉴定出 39 种化合物，匹
配度均在 80%以上，说明采用固相微萃取-气相色
谱-质谱能够定性分析百香果香气的主要成分，见
表 3。 39 种化合物峰面积之和占峰面积总和的
92.52%，说明采用此方法可快速、准确地定量百香
果的主要香气成分。
图 5 萃取时间对萃取效果影响
Fig.5 Effects of extraction time on extraction results
顶空固相微萃取-气相色谱-质谱测定百香果香气条件的优化 281
中 国 食 品 学 报 2010 年第 4 期
序号 保留时间/min 所占比例/% 组分 匹配度/%
1 1.7784 1.51 正己烷 90
2 1.8446 5.05 乙酸乙酯 91
3 2.3153 0.36 Ethanone，1-oxiranyl- 80
4 3.7338 18.01 丁酸乙酯 96
5 4.4696 0.51 2-丁酸乙酯 90
6 4.6817 0.14 3-己烯乙醇 90
7 4.9004 0.41 1-己醇 81
8 5.2915 0.32 2-庚酮 91
9 5.4639 0.17 -3-氯-4-甲基-2-戊醇 83
10 6.0869 0.32 3-羟基丁酸乙酯 87
11 7.0945 1.16 β-月桂烯 94
12 7.1674 0.55 丁酸丁酯 83
13 7.2337 8.90 己酸乙酯 96
14 7.3663 2.65 3—己烯-1-醇乙酸酯 83
15 7.4723 2.58 乙酸己酯 91
16 7.6778 0.07 1-甲基丁酸丁酯 80
17 7.7706 0.52 D-柠檬烯 94
18 8.0093 0.10 2-己酸乙酯 87
19 8.0822 1.48 3，7-二甲基-1，3，6-辛三烯 98
20 8.2081 0.08 5-乙二羟基-2（3H）-呋喃酮 81
21 8.2612 0.41 2，5-二甲基-4-羟基-3（2H）-呋喃酮 91
表 3 百香果香气成分化学组成分析结果
Table 3 Analytical results of chemical composition in Passion fruit odors
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第 10 卷 第 4 期
23 8.7782 0.56 1-甲基-4-（1-甲基乙烯）-环己烯 96
24 9.3814 0.54 3-羟基己酸乙酯 91
25 9.9780 0.17 乙酸庚基甲酯 97
26 10.2166 0.38 4-甲基-1-（1-甲基乙基）-3-环己烯-1-醇 93
27 10.2829 4.36 丁酸-3-己酯 86
28 10.3691 19.87 丁酸己酯 90
29 10.4354 1.83 辛酸乙酯 91
30 10.6806 1.88 丁酸-1-甲基己酯 83
31 11.2971 0.20 3，7-二甲基-2，6-辛烯-1-醇 82
32 11.7876 0.41 丁酸己酯 91
33 12.0329 0.21 茶香螺烷 83
34 12.8548 0.17 4，6（z），8（E）-伯罗尼亚三烯 81
35 12.9675 0.31 丁酸-1-乙基己酯 87
36 13.0404 2.64 己酸-3-己酯 87
37 13.1001 11.53 己酸己酯 93
38 13.1332 1.90 丁酸辛酯 91
39 14.4722 0.08 4-（2，6，6-三甲基-1-环己烯-1-基）-3-丁烯-2-酮 90
22 8.5197 0.16 顺式环氧芳樟醇 91
序号 保留时间/min 所占比例/% 组分 匹配度/%
（续表 3）
3 结论
利用固相微萃取-气相色谱-质谱联用仪分析
百香果香气成分，对关键萃取条件进行了研究。通
过优化，得到最佳萃取条件，即：在 5 mL 果汁中加
入 3 g 氯化钠，用 50/30 μm 的 DVB/CAR/PDMS 纤
维头于温度 50 ℃条件下萃取 20 min。 将最佳测试
条件下所得谱图与标准谱图比对，共鉴定出 39 种
化合物，占峰面积总和的 92.52%，说明固相微萃
取-气相色谱-质谱可定性与定量分析百香果的主
要香气成分。
参 考 文 献
[1] 郑晓华，翁雪香，邓春晖. 中华猕猴桃果实香气成分的气相色谱/质谱分析[J]. 分析化学，2004，32（6）：834-834.
[2] 关崇新，李铁纯，回瑞华，等. 顶空固相微萃取 GC ／MS 分析水果香气成分[J]. 辽宁师专学报，2008，10（2）：99-101.
[3] 牛丽影，吴继红，廖小军，等． 不同类型橙汁挥发性风味成分的测定与比较[J]． 中国食品学报，2008，8（1）：119-124.
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顶空固相微萃取-气相色谱-质谱测定百香果香气条件的优化 283
中 国 食 品 学 报 2010 年第 4 期
The Optimization of Determination Condition of Passion Fruit Odors
by SPME-GC-MS
Han Sufang1 Ding Ming2 Liu Yaqun1 Chen Shunwei1 Wang Lixia*3
（1Zhejiang Forestry Academy， Key Laboratory of Forestry Resources Utilization of Zhejiang， Hangzhou 310023）
（2Research Institute of Subtropical Forestry， Quality Testing Center for Non-wood Forest Products of State Forestry
Administration（Hangzhou）， Fuyang 311400， Zhejiang
3Zhejiang Forestry university， Lin’an 311300， Zhejiang）
Abstrct Solid-phase microextraction was employed to analyze Passion Fruit odors. The key factors in the analytical
process of passion fruit oders by SPME-GC-MS were discussed， the effects of each factors on extraction results of differ-
ent molecular weight chemicals were also analysed. The optimal extracting condition was determined as follows： using 50/
30 μm DVB/CAR/PDMS fiber to extract for 20 min in 5mL 50 ℃ Passion Fruit juice in which 3 g NaCl was added.
Comparing to standard spectrum， Thirty -nine kinds of compounds accounted for 92.52% of total were found in mass
spectrum through area normalization. The results show that the method is rapid， accurate and convenient for analysis of
main Passion Fruit odors.
Key words SPME； Passion fruit； odors
研究表明某些肠道细菌可产生减肥效果
据最新一期《分子系统生物学》杂志报道：比利时研究人员发现，益生菌等一些肠道细菌能
影响人们的食欲和新陈代谢。 人们今后可以通过定期服食特定食品或食品添加剂，通过调节肠
道内微生物种类和数量，达到控制体重的目的。
鲁汶天主教大学的研究人员通过多年的研究发现，某些肠道细菌在肠道里控制着类大麻醇
的产生，而类大麻醇可以影响饥饿感和脂肪细胞里脂肪的堆积程度。
研究人员将实验鼠分为两组：一组食物里加入益生菌，另一组则不添加作为对照组。 喂养
一段时间后，研究人员对两组实验鼠的有关肥胖指标进行分析发现，益生菌影响实验鼠的类大
麻醇系统。 也就是说，喂食益生菌的实验鼠身体比较“苗条”。
研究人员表示，如果这项实验在人身上得到验证，那么体重超标的人今后只要服用添加肠
道细菌的特定食品或食品添加剂，就能达到减肥的目的。
（消息来源： 食品伙伴网）
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