全 文 ：158 2014, Vol.35, No.02 食品科学 ※分析检测
固相微萃取和同时蒸馏萃取法
分析海南香草兰挥发性成分
董智哲1,2，谷风林2,3，徐 飞2,3，王庆煌2,3,*
（1.华中农业大学食品科技学院，湖北 武汉 430070；2.中国热带农业科学院香料饮料研究所，海南 万宁 571533；
3.农业部香辛饮料作物遗传资源利用重点实验室，海南 万宁 571533）
摘 要：对固相微萃取（solid phase micro-extraction，SPME）技术萃取香草兰中挥发性成分的萃取条件进行优化，
并采用SPME和同时蒸馏萃取（simultaneous distillation extraction，SDE）两种方法对海南地区香草兰豆荚中挥发
性成分进行检测分析。结果表明：SPME最优萃取条件为萃取头75 μm CAR/PDMS、萃取温度80 ℃以及萃取时
间20 min。2种萃取方法共检测出105种挥发性成分，其中利用SPME技术检测出挥发性成分73种，SDE 检测出78
种。结果表明：将SPME和SDE两种方法联合使用可以更加全面地检测出香草兰中的挥发性成分。
关键词：香草兰；固相微萃取；同时蒸馏萃取；优化
Comparative Analysis of Volatile Components of Vanilla Grown in Hainan by Solid Phase Micro-Extraction
and Simultaneous Distillation Extraction
DONG Zhi-zhe1,2, GU Feng-lin2,3, XU Fei2,3, WANG Qing-huang2,3,*
(1. College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China;
2. Spice and Beverage Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Wanning 571533, China;
3. Key Laboratory of Genetic Resources Utilization of Spice and Beverage Crops, Ministry of Agriculture, Wanning 571533, China)
Abstract: The conditions of solid phase micro-extraction (SPME) for extraction of volatile components in vanilla grown in
Hainan were optimized and its effectiveness was compared with that of simultaneous distillation extraction (SDE) for the
analysis of volatile components in vanilla by gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC-MS). The results
showed the optimal SPME conditions were established using a 75 μm carboxen�/polydimethylsiloxane (CAR/PDMS) fiber
at 80 ℃ for 20 min. A total of 105 volatile components were identified, among which, 73 volatile compounds were extracted
by SDE and 78 by SPME. This study has shown that more volatile components can be extracted and identified with a
combination of SP ME and SDE.
Key words: vanilla; solid phas e micro-extraction; simultaneous distillation extraction; optimization
中图分类号 ：TQ651 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2014）02-0158-06
doi:10.7506/spkx1002-6630-201402029
收稿日期：2013-01-05
基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目（2012BAD36B03）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（1630052012017）
作者简介：董智哲（1989—），男，硕士研究生，研究方向为风味化学。E-mail：372735663@qq.com
*通信作者：王庆煌（1963—），男，研究员，博士，研究方向为农产品加工及贮藏。E-mail：kjb3687@163.com
香草兰原产于墨西哥，是著名的热带兰科植物，素
有“食品香料之王”的美誉。20世纪60年代，我国从斯
里兰卡引种试种香草兰成功，开始了对香草兰种植、病
虫害以及加工生产的研究，经过多年不懈努力，我国海
南地区香草兰已经进入产业化生产阶段[1]。目前香草兰已
作为一种高级香料广泛用于饮料、糖果、奶制品等食品
工业，在化妆品行业中也有广泛的应用[2]。
目前，马达加斯加、乌干达、桑坦尼亚、波旁、印度
尼西亚等地区香草兰香气成分已被许多国外学者分析[3-5]，
从其分析结果可看出香草兰中香气成分及含量随着豆荚
种植地区不同而有所差异。除产地影响其香气外，加工
方法同样对香草兰香气成分有着重要的影响。然而目前
中国海南地区香草兰香气成分暂不明确。
挥发性成分提取分析方法较多，提取分析方法适
当与否直接影响最终结果。Brunschwig等[4]的实验结果
表明在香草兰挥发性成分鉴定方法中，同时蒸馏萃取
（simultaneous distillation extraction，SDE）明显优于乙
醇萃取和超声波辅助萃取法。Perez-Silva等[5]的实验结
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果表明用溶剂提取法分析香草兰挥发性成分时，戊烷-
乙醚（1∶1，V/V）混合溶剂萃取效果明显优于乙醚、戊
烷-二氯甲烷（2∶1，V/V）的萃取效果。Sostaric[6]、De
Jager[7]等采用固相微萃取（solid phase micro-extraction，
SPME）分别对香草兰豆荚和浸膏中几种挥发性成分做了
定性和定量分析，取得较好的效果。
一些学者认为SDE和SPME均存在一些优缺点，因此
可以将这2种方法联合使用、相互补充[8-9]。吕健[8]、Yu[9]
以及Zheng[10]等联合使用SDE和SPME 2种方法对食品或
香精中挥发性成分进行成分分析，取得较好的效果。本
实验在优化SPME萃取条件的基础上将其与SDE联合使
用，对采用单元式热空气发酵生香技术加工处理的中国
海南地区香草兰豆荚中的挥发性成分进行初步探索，为
日后进一步深入研究打下基础。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
香草兰豆荚由中国热带农业科学院香料饮料研究所
提供（一级），采用单元式热空气技术发酵生香。
二氯甲烷（分析纯）、C7～C30烷烃标样 美国
Sigma公司。
1.2 仪器与设备
7890A气相色谱仪、5975C气相色谱-质谱仪 美
国Agilent公司；固相微萃取纤维头（100 μm PDMS、85 μm
PA、65 μm PDMS/DVB、75 μm CAR/PDMS、50/30 μm DVB/
CAR/PDMS）、手动固相微萃取装置 美国Supelco公
司；同时蒸馏萃取装置 天长市长城玻璃仪器制造厂。
1.3 方法
1.3.1 SDE
在文献[4]的操作条件基础上进行调整：移取50 mL
重蒸二氯甲烷于100 mL圆底烧瓶中，再准确称取30 g经
粉碎机粉碎的香草兰豆荚粉末置于500 mL圆底烧瓶中，
加入200 mL蒸馏水和少许沸石，两烧瓶接在SDE装置的
两端。用电热套对水溶液进行加热，调节加热功率使水
相保持微沸。同时用水浴锅加热有机溶液，水浴温度保
持在60 ℃，同时蒸馏萃取2 h。萃取完成后收集有机相，
加入无水硫酸钠去除少量水分，用旋转蒸发仪浓缩提取
液至10 mL，再吹氮浓缩至1 mL，待分析。
1.3.2 SPME
准确称取经粉碎机粉碎的香草兰粉末2 g于15 mL
固相微萃取瓶中，加盖密封后置于指定温度的恒温水
浴锅中预热20 min。将萃取头插入固相微萃取瓶并在指
定温度下吸附特定时间。吸附结束后在气-质联用（gas
chromatography-mass spectrometry，GC-MS）仪进样口解
吸，解吸温度250 ℃、时间8 min。通过预实验分析，选
择50、60、70、80、90 ℃ 5个温度梯度和10、20、30、
40、50 min 5个时间梯度来优化萃取条件，通过衡量萃
取能力大小的萃取量（Y）来选择合适的萃取头：
∑
∑=
=
=
n
i
m
j
ji
ji
j
A
A
n
mY
1
1

式中：i为第i种挥发性成分；j为第j种萃取条件；n为
挥发性成分的总数；m为萃取条件的总数；Aij为第j种萃
取条件下第i种挥发性成分的峰面积。
1.3.3 色谱条件
色谱柱：DB-5毛细管柱（30 m×0 .25 mm，
0.25 μm）；升温程序：起始温度40 ℃，保持2 min，
然后以1.5 ℃/min的速率升温到65 ℃，保持2 min，再以
0.5 ℃/min的速率升温到70 ℃，再以5 ℃/min的速率升温到
90 ℃，再以3 ℃/min的速率升温到170 ℃，最后以4 ℃/min
的速率升温到290 ℃并保持2 min；载气为He；流速1 mL/min。2
种萃取方法的进样方式均为不分流。
1.3.4 质谱条件
电子电离离子源；离子源温度230 ℃；四极杆温度
150 ℃；接口温度280 ℃；扫描范围m/z 30～300。
1.3.5 定性、定量分析
各组分经仪器配置的NIST 08谱库进行检索，再与文献
报道的DB-5柱的保留指数（retention index，RI）比对进行定
性分析。采用峰面积归一化法对各组分进行定量分析。
2 结果与分析
2.1 SPME条件的优化
SPME条件一般包括萃取头、吸附时间、吸附温度[11]。
根据文献报道选择了香草兰中34种常见香气成分（表1）
进行优化分析[3-6,12]。
2.1.1 萃取头的筛选
萃取头涂层对香气成分的吸附具有一定的选择性，
其遵循“相似相容”的原则，与气相色谱固定相对挥发
性物质的吸附原理类似[13]，因此萃取头材料的适当与否
直接影响着最终萃取效果。本实验比较5种常用的萃取头
在70 ℃、30 min条件下的萃取效果。
Tomislav等[6]比较了PDMS、PA以及CW/DVB 3种萃
取头萃取香草兰中挥发性成分的萃取效果，结果显示PA
萃取效果相对较好。然而从表1可以看出，复合涂层萃取
头DVB/CAR/PDMS、CAR/PDMS和DVB/PDMS可分别鉴
定出34种常见香气成分中的25、29种和22种，明显于优
于单一涂层PA（21种）和PDMS（14种）。这主要与涂
层的极性有关，不同极性的涂层选择吸附不同类型的化合
物。香草兰中挥发性成分具有较广的极性范围，而复合涂
层对物质极性具有较广的选择性[14]，因而复合涂层能检出
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更多的物质。CAR/PDMS萃取头能测定出来的香气成分最
多，而且包含了其他4种萃取头能检测出来的化合物，因
此选择CAR/PDMS萃取头进行以下实验。
表 1 5 种萃取头的萃取效果
Table 1 Effect of five types of extraction fibers on extraction efficiency
化合物名称 萃取头
DVB/CAR/PDMS CAR/PDMS PDMS/DVB PA PDMS
苯甲醇（benzyl alcohol） ＋ ＋ ＋ ＋ －
苯乙醛（benzeneacetaldehyde） － ＋ － － －
4-甲基苯酚（phenol, 4-methyl-） ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
邻甲氧基苯酚（phenol, 2-methoxy-） ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
苯乙醇（phenylethyl alcohol） ＋ ＋ ＋ ＋ －
2-甲氧基-4-甲基苯酚（phenol, 2-methoxy-4-methyl-） ＋ ＋ ＋ ＋ －
水杨酸甲酯（methyl salicylate） － － － － －
肉桂酸甲酯（cinnamic acid methyl ester） － － － － －
对甲氧基苯甲醛（benzaldehyde, 4-methoxy-） ＋ ＋ ＋ ＋ －
4-乙烯基-2-甲氧基苯酚（2-methoxy-4-vinylphenol） ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
肉桂酸甲酯（2-propenoic acid, 3-phenyl-, methyl ester） ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
4-羟基苯甲醛（4-hydroxy benzaldehyde） ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
4-羟基-3-甲氧基苯甲醛（vanillin） ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
4-羟基-3-甲氧基苯甲醇（4-hydroxy-3-methoxybenzyl alcohol） ＋ ＋ ＋ ＋ －
4-羟基-3-甲氧基苯乙酮（ethanone, 1-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)） ＋ ＋ ＋ ＋ －
4-羟基-3-甲氧基苯甲酸（benzoic acid, 4-hydroxy-3-methoxy-） － － － － －
4-羟基-苯甲酸（4-hydroxy, benzoic acid） － － － － －
正己醛（hexanal） ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
（E）-2-庚烯醛 （2-heptenal, (E)-） ＋ ＋ － － －
反式-2,4-庚二烯醛（2,4-heptadienal, (E, E)-） － － － － －
壬醛（nonanal） ＋ ＋ ＋ ＋ －
反式-2-壬烯醛（2-nonenal, (E)-） － ＋ － － －
癸醛（decanal） － ＋ － － －
反式-2-癸烯醛（2-decenal, (E)-） － ＋ － － －
3,4-亚甲基二氧苯甲醛（piperonal） ＋ ＋ － － －
2,3-丁二醇（结构1）（2,3-butanediol (iso1)） ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
2,3-丁二醇（结构2）（2,3-butanediol (iso2)） ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
1-辛烯-3-醇（1-octen-3-ol） ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
1-辛醇（1-octanol） ＋ ＋ － － －
2,3-丁二酮（2,3-butanedione） ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
3-羟基-2-丁酮（2-butanone, 3-hydroxy-） ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
1-辛烯-3-酮（1-octen-3-one） ＋ ＋ ＋ － －
呋喃甲醛（furfural） ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
乙酸（acetic acid） ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
总共 25 29 22 21 14
注：＋.检测到该物质；－.未能检测到该物质。
2.1.2 萃取时间和温度
萃取温度和时间直接影响吸附效果。当温度较低时
样品挥发较慢，因而到达吸附平衡的时间较长，吸附的
物质较少；而温度较高时，有利于快速达到吸附平衡，
但会使分析物在涂层与基质中的分配系数降低，解吸速
率增加，降低了萃取头吸附能力[14-15]。另外温度太高可
能会导致某些热不稳定挥发物质的分解，影响结果的准
确性。当萃取时间太短时，分析物在涂层中的吸附量较
少，不利于分析物的鉴定；而萃取时间太长则影响萃取
效率。因此需要寻找最优的萃取温度和时间。
在探索最优萃取温度和萃取时间的实验中，通常做
法是选择几种常见的挥发性成分，根据它们在不同萃取
条件下的峰面积来判断[11,15-16]，或是通过这些物质的总
峰面积来选择[4-5,17]。但是由于香草兰挥发性成分十分复
杂，仅仅几种挥发性成分不具有代表性；另外由于香草
兰中香气成分含量差别很大，某些微量的香气成分却对
整体香气贡献非常大[4-5,18]，若只以对常见挥发性物质峰
面积进行简单的加和或是通过总峰面积来选择合适的萃
取条件，只能反映某些高含量挥发性物质的萃取信息。
因此针对香草兰的特殊情况，通过1.3.2节的公式对CAR/
PDMS检测出来的29种挥发性物质的峰面积进行转换，
消除峰面积差异的影响，通过转换后的Y值来选择合适的
萃取条件。
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
50 60 70 80 90
⑙ᓖ/ć
Y٬
10 min
20 min
30 min
40 min
50 min
图 1 萃取时间和温度对挥发性物质萃取效果的影响
Fig.1 Effects of extraction time and temperature on extraction efficiency
从图1可看出，在温度相对较低时（50、60 ℃），Y
值随着萃取时间的延长而增加，其中在60 ℃条件下、吸附
40 min以后Y值增长幅度较小，趋于稳定。而在温度相对较
高时（70、80 ℃和90 ℃），Y值随着萃取时间的延长而呈
现先增加后减少的趋势，分别在30、20、20 min达到峰值。
表 2 SDE和SPME检测香草兰的挥发性成分
Table 2 The volatile compounds in vanilla identified by SDE and SPME
编号 保留时间/ min 化合物名称
保留指数* 匹配度/% 相对含量/%参考值 实验值 SPME SDE
1 2.03 甲酸（formic acid） 86 0.03 —
2 2.20 2,3-丁二酮（2,3-butanedione） 97 1.86 0.41
3 2.70 乙酸（acetic acid） 89 2.26 —
4 3.41 戊醛 （pentanal） 88 0.06 —
5 3.73 3-羟基-2-丁酮（2-butanone, 3-hydroxy） 705 94 2.04 —
6 4.24 3-戊烯-2-酮（3-penten-2-one） 719 90 0.06 —
7 5.12 2-甲基丙酸（propanoic acid, 2-methyl-） 743 754 84 0.05 —
8 5.82 2,3-丁二醇（结构1）（2,3-butanediol (iso1)） 769 782 96 0.72 0.07
9 6.03 正己醛（hexanal） 795 790 92 0.52 —
10 6.14 2,3-丁二醇（结构2）（2,3-butanediol (iso2)） 789 794 86 0.30 0.04
11 6.81 2-甲基四氢呋喃-3-酮（3(2H)-furanone, dihydro-2-methyl-） 809 83 — 0.03
12 7.98 呋喃甲醛（furfural） 830 827 96 1.19 0.73
13 8.95 反式-2-己烯醛（2-hexenal, (E)-） 848 843 91 0.05 —
14 9.16 糠醇（2-furanmethanol） 850 847 85 0.07 0.13
15 9.40 3-甲基丁酸（butanoic acid, 3-methyl-） 840 850 86 0.06 0.15
16 9.79 2-甲基丁酸（butanoic acid, 2-methyl-） 850 857 81 0.03 0.01
※分析检测 食品科学 2014, Vol.35, No.02 161
编号 保留时间/ min 化合物名称
保留指数* 匹配度/% 相对含量/%参考值 实验值 SPME SDE
17 10.55 2-烯-1,4-环戊二酮（2-cyclopentene-1,4-dione） 869 94 — 0.08
18 11.18 2-乙酰基呋喃（ethanone, 1-(2-furanyl)-） 904 879 95 — 0.01
19 11.66 庚醛（heptanal） 896 887 87 0.09 —
20 12.21 （E,E）-2,4-己二烯醛（2,4-hexadienal, (E,E)-） 909 896 90 0.07 —
21 12.63 2,3-二甲基吡嗪（pyrazine, 2,3-dimethyl-） 916 903 88 0.01 —
22 15.57 （E）-2-庚烯醛（2-heptenal, (E)-） 953 950 82 1.45 0.03
23 15.68 苯甲醛（benzaldehyde） 957 952 81 0.15 0.08
24 16.73 beta-蒎烯（beta-pinene） 969 97 0.03 —
25 16.99 1-辛烯-3-酮（1-octen-3-one） 974 974 95 0.40 0.01
26 17.48 1-辛烯-3-醇（1-octen-3-ol） 980 981 88 0.38 0.03
27 17.90 2,2,4,6,6-五甲基庚烷（heptane, 2,2,4,6,6-pentamethyl） 988 90 — 0.15
28 17.99 2-正戊基呋喃（furan, 2-pentyl） 988 989 87 0.08 —
29 18.62 辛醛（octanal） 1 002 999 92 0.70 —
30 19.84 己酸（hexanoic acid） 1 001 1 000 85 0.16 0.13
31 20.00 反式-2,4-庚二烯醛（2,4-heptadienal, (E,E)-） 996 1 000 93 0.18 —
32 21.97 ?-异丙基甲苯（benzene, 1-methyl-?-(1-methylethyl)-） 1 015 90 0.06 —
33 22.70 右旋萜二烯（D-limonene） 1 023 97 0.54 —
34 23.51 苯甲醇（benzyl alcohol） 1 032 1 033 97 0.29 0.16
35 23.89 3-辛烯-2-酮（3-octen-2-one） 1 036 1 037 94 0.08 0.03
36 24.17 苯乙醛（benzeneacetaldehyde） 1 039 1 040 95 0.09 0.10
37 25.96 反-2-辛烯醛（2-octenal, (E)-） 1 062 1 061 93 0.25 —
38 27.06 2-乙酰基吡咯（ethanone, 1-（1H-pyrrol-2-yl)-） 1 069 1 074 83 — 0.02
39 27.38 2-烯-1-辛醇（2-octen-1-ol, (Z)-） 1 069 1 077 88 0.31 0.04
40 27.99 1-辛醇（1-octanol） 1 079 1 084 97 0.49 —
41 28.10 2-糠酸甲酯（methyl 2-furoate） 1 084 1 086 81 — 0.04
42 28.26 4-甲基苯酚（phenol, 4-methyl-） 1 079 1 087 97 0.63 0.47
43 28.88 邻甲氧基苯酚（phenol, 2-methoxy-） 1 092 1 095 92 0.80 0.65
44 29.98 壬醛（nonanal） 1 105 1 106 97 0.58 0.07
45 30.48 苯乙醇（phenylethyl alcohol） 1 110 1 112 93 0.18 0.12
46 35.27 反式-2-壬烯醛（2-nonenal, (E)-） 1 164 1 165 89 0.11 0.02
47 36.26 萘（naphthalene） 1 179 1 177 90 0.25 0.01
48 37.04 2-甲氧基-4-甲基苯酚 （phenol, 2-methoxy-4-methyl-） 1 190 1 185 94 0.33 0.04
49 37.49 正辛酸（octanoic acid） 1 183 1 188 90 0.04 0.01
50 37.54 2-癸酮（2-decanone） 1 197 1 191 84 0.02 —
51 38.11 十二烷（dodecane） 1 200 1 197 90 0.03 0.03
52 38.46 癸醛（decanal） 1 204 1 202 92 0.06 —
53 38.92 反,反-2,4-壬二烯醛（2,4-nonadienal, (E,E)-） 1 213 1 211 87 0.03 0.01
54 39.56 壬酸甲酯（nonanoic acid, methyl ester） 1 222 89 0.06 —
55 39.62 2,3-二氢苯并呋喃（benzofuran, 2,3-dihydro-） 1 224 85 — 0.03
56 40.69 4-羰基壬醛（4-oxononanal） 1 243 80 — 0.02
57 41.01 对甲氧基苯甲醛（benzaldehyde, 4-methoxy-） 1 244 1 249 90 0.06 0.04
58 41.53 4-烯丙基苯酚（phenol, 4-(2-propenyl)-） 1 258 89 0.03 0.02
59 41.75 反式-2-癸烯醛（2-decenal, (E)-） 1 261 1 262 84 0.84 0.06
60 42.07 3-苯基-2-丙烯醛（cinnamaldehyde, (E)-） 1 276 1 268 93 0.01 —
61 42.84 4-甲氧基苄醇（benzenemethanol, 4-methoxy-） 1 278 1 283 95 0.22 0.39
62 43.42 （E,Z）-2,4-癸二烯醛（2,4-decadienal, (E,Z)-） 1 293 92 0.03 —
63 44.15 4-乙烯基-2-甲氧基苯酚 （2-methoxy-4-vinylphenol） 1 311 1 306 96 0.37 0.08
64 44.62 （E,E）-2,4-癸二烯醛（2,4-decadienal, (E,E)-） 1 317 1 317 89 0.03 0.03
65 45.29 3,4-亚甲基二氧苯甲醛（piperonal） 1 329 1 329 89 0.05 0.02
66 46.90 反式-2-十一碳烯醛（2-undecenal, (E)-） 1 366 1 362 84 0.03 —
67 47.20 4-甲氧基苯甲酸甲酯 （benzoic acid, 4-methoxy-, methyl ester） 1 371 1 368 87 0.02 0.02
68 47.20 古巴烯（copaene） 1 372 87 0.06 —
69 47.70 肉桂酸甲酯 （2-propenoic acid, 3-phenyl-, methyl ester） 1 380 1 378 94 0.05 0.04
70 48.02 4-羟基苯甲醛（4-hydroxy benzaldehyde） 1 384 96 0.53 0.59
71 49.69 4-羟基-3-甲氧基苯甲醛（vanillin） 1 403 1 421 97 78.88 89.29
72 51.75 4-羟基-3-甲氧基苯甲醇（4-hydroxy-3-methoxybenzyl alcohol） 1 472 89 0.10 —
编号 保留时间/ min 化合物名称
保留指数* 匹配度/% 相对含量/%参考值 实验值 SPME SDE
73 52.98 4-羟基-3-甲氧基苯乙酮 （ethanone, 1-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-） 1 501 92 0.06 0.13
74 53.99 4-乙酰氧基-3-甲氧基苯甲醛 （benzaldehyde, 4-(acetyloxy)-3-methox） 1 524 1 533 92 0.08 0.07
75 55.80 正十二酸（dodecanoic acid） 1 566 1 567 88 — 0.12
76 56.12 4-羟基-3-甲氧基苯甲酸（benzoic acid, 4-hydroxy-3-methoxy-） 1 575 83 0.06 0.08
77 56.99 十六烷（hexadecane） 1 600 1 596 95 0.08 0.04
78 59.63 1,6 –二甲基-4-异丙基萘 （naphthalene,1,6-dimethyl-4-(1-methylethyl)） 1 659 86 — 0.03
79 63.24 十四酸（tetradecanoic acid） 1 770 1 769 96 — 0.25
80 64.21 正十八烷（octadecane） 1 800 1 796 94 — 0.03
81 64.97 十五碳酸甲酯（pentadecanoic acid, methyl ester） 1 821 98 — 0.02
82 65.48 6,10,14-三甲基-2-十五烷酮 （2-pentadecanone, 6,10,14-trimethyl-） 1 848 1 840 92 0.06 0.30
83 66.31 十五酸（pentadecanoic acid） 1 871 1 868 93 0.01 0.24
84 67.22 正十九烷（nonadecane） 1 900 1 900 95 — 0.02
85 67.92 十六酸甲酯（hexadecanoic acid, methyl ester） 1 927 1 925 92 0.02 0.16
86 68.48 3,7,11,15-四甲基-1-十六碳烯-3-醇（isophytol） 1 945 87 — 0.03
87 69.33 十六酸（n-hexadecanoic acid） 1 961 1 974 96 0.07 1.38
88 69.76 十六酸乙酯（hexadecanoic acid, ethyl ester） 1 996 1 989 99 — 0.07
89 69.95 二十烷（eicosane） 2 000 1 996 98 — 0.04
90 71.54 十七酸（heptadecanoic acid） 2 061 99 — 0.02
91 72.22 亚油酸甲酯 （9,12-octadecadienoic acid, methyl ester） 2 101 2 089 97 — 0.17
92 72.36 亚麻酸甲酯 （9,12,15-octadecatrienoic acid, methyl ester） 2 095 97 — 0.04
93 72.46 二十一烷（heneicosane） 2 100 2 099 95 — 0.14
94 72.66 叶绿醇（phytol） 2 104 2 108 90 — 0.10
95 73.30 亚油酸（9,12-octadecadienoic acid） 2 134 99 — 0.29
96 73.42 亚麻酸（9,12,15-octadecatrienoic acid） 2 139 98 — 0.16
97 73.95 十八酸（octadecanoic acid） 2 167 2 161 91 — 0.04
98 74.80 二十二烷（docosane） 2 200 2 196 93 — 0.15
99 76.40 二十四醇（eicosanol） 2 273 2 270 94 — 0.12
100 77.05 二十三烷（tricosane） 2 300 2 300 90 0.02 0.58
101 79.11 二十四烷（tetracosane） 2 400 2 396 92 — 0.18
102 80.47 1-二十四烷醇（1-tetracosanol） 2 456 2 465 98 — 0.12
103 80.96 二十五烷（pentacosane） 2 500 2 490 99 — 0.19
104 83.02 二十六烷（hexacosane） 2 600 2 595 90 — 0.03
105 84.87 二十七烷（heptacosane） 2 700 2 698 94 — 0.04
注：*.保留指数参考值通过数据库（www.odour.org.uk）和文献[20-24]报
道确定；－.未检测到。
高温条件下萃取效果随时间延长先上升后下降原因
可能有2点：一是所测物质挥发性相对较好，在萃取头刚
开始吸附时，由于温度较高，易挥发性成分从基质中快速
挥发出来，而半挥发性成分挥发较慢，顶空中易挥发性
成分浓度较高，萃取头涂层对其快速吸附，使易挥发性成
分在基质、顶空和涂层中快速达到平衡；然而随着时间的
延长，半挥发性香气成分逐渐挥发到顶空中，与易挥发性
成分竞争吸附萃取涂层，导致已经吸附在涂层表面的易挥
发性成分解吸，最终导致吸附量的下降。二是随着时间
延长，基质中自由水和结合水蒸发析出，使纤维头凝结水
滴，从而大大降低了纤维头对挥发性物质的吸附[19]。因此
综合上面的分析，从萃取温度和时间方面综合考虑，选择
80 ℃、20 min作为最优的萃取条件进行以下实验。
续表2 续表2
162 2014, Vol.35, No.02 食品科学 ※分析检测
2.2 SDE和SPME检测结果
在SPME条件优化的基础上，将其与SDE联合使
用，对中国海南地区香草兰挥发性香气成分进行GC-MS
分析，两种方法检测结果见表3。两种方法共检测出
105种挥发性成分，其中SPME检测出73种，同时SDE
检测出78种。
表 3 SDE和SPME检测结果的比较
Table 3 Comparisons of analytical results obtained for volatile
compounds in vanilla by SDE and SPME
类型 相对含量/% 化合物种类
SPME SDE SPME SDE 总计
芳香族 83.24 92.53 22 20 23
醛 5.04 0.24 16 6 17
酮 4.46 0.47 6 3 6
酸 2.76 2.71 10 13 16
醇 2.20 0.55 5 8 9
杂环 2.02 1.11 8 9 14
烷烃 0.19 1.93 4 14 14
酯 0.09 0.47 2 5 6
从表3可看出，SDE和SPME两种方法对芳香族化合
物萃取能力均较强，芳香族化合物的相对含量最高。
对于醛和酮类化合物，在化合物相对含量和化合物
种类两方面SPME的萃取效果均优于SDE，而对于烷烃
和酯类物质则正好相反。这可能是由于不同类型化合物
挥发能力和水溶性的差异造成的。由表2可知，香草兰
中醛、酮类化合物主要是一些小分子化合物，其挥发性
优于分子质量相对较大烷烃和酯类化合物，因而更易被
SPME萃取涂层吸附。另外，对鉴定出来的大分子烷烃和
酯类化合物，由于其水溶性比醛、酮类化合物要弱，因
此更易从水溶液中蒸馏出来，被SDE检测到。
对于酸、醇以及杂环类物质，SDE萃取的化合物种
类多于SPME，但其相对含量小于或接近SPME。可能是
由于这类化合物沸点分布范围比较广，而SPME易受待
测物质沸点的影响，沸点较高的酸、醇及杂环类物质难
以被检测，因此SPME鉴别化合物种类比SDE少。但是
SPME对低沸点物质有更好的亲和能力，同时酸、醇类物
质，特别是小分子酸、醇类物质具有较强的水溶性，不
易从水中蒸馏出来，因此导致SDE检测出来的这类物质
相对含量较小。
由以上分析可知，SDE和SPME两种方法均存在一定
的选择性，SPME侧重于萃取分子质量小、易挥发的物
质，而同时SDE则更侧重于萃取水溶较差物质，而往往一
些大分子物质极性较弱、水溶性较差。因此，将两种方法
联合使用则能相互弥补不足，取得较好的萃取效果。
2.3 香草兰挥发性成分分析
在所有检测出来的物质中，芳香族化合物在相对含
量和数量方面均有明显的优势，它们对香草兰香味贡献
最大 [4-5]。在这些芳香族化合物中，香兰素相对含量最
高，是香草兰中最主要香气物质，它主要来源于加工过
程中香草兰内源β-糖苷酶对其糖苷的水解作用[25]。除香
兰素外，其他某些芳香族化合物含量虽然较低，但对香
草兰整体香气贡献较大。Perez-Silva等[5]报道墨西哥地区
的香草兰中邻甲氧基愈创木酚、愈创木酚、香草乙酮、
香草醇含量低，但其香气强度接近于香兰素。Dignum
等[26]报道邻甲氧基愈创木酚、愈创木酚、苯乙醇、4-甲基苯
酚对香草兰整体香气有着非常重要的影响。Brunschwig
等[4]认为茴香醛和愈创木酚是塔西提岛地区香草兰关键香
气成分，这些香气成分在中国海南地区香草兰中均能检
测到。
醛类化合物在香料香味中占有重要地位，具有令人
愉快的香气。由表3可知，醛类化合物数量仅低于芳香族
化合物的数量。Brunschwig等[4]的研究表明，在香草兰
中，醛类物质主要呈现水果、巧克力以及脂肪的香味，
其香气强度也仅低于以芳香族化合物为代表的茴香味和
酚香味。这些醛类物质主要来源于脂肪酸的氧化，其中
以2-庚烯酸为代表的单烯醛主要来自油酸的自动氧化，
而以2,4-二癸烯醛两种异构体为代表的二烯醛则主要来自
亚油酸的自动氧化[12]。
香草兰中杂环类物质对香草兰整体香味也有一定的
贡献。2-甲基四氢呋喃-3-酮、2-乙酰基吡咯等具有坚果
类香气，柠檬烯具有柠檬的味道，但还有些物质，如糠
醛和糠醇具有苦味，对香草兰整体香味产生不良影响。
香草兰中某些小分子酸、酮、醇类物质呈现出黄油
味或植物味，如2,3-丁二酮、3-羟基丁酮、2-甲基丁酸、
异戊酸灯和1-辛烯-3-醇[4-5]。这类物质主要来源于脂肪酸
的受热氧化或耐热细菌，如枯草芽孢杆菌的作用[12]。醇
类物质中的重要香味成分2,3-丁二醇则主要来源于加工过
程中某些3-羟基丁酮的转化。酯类则主要来源于香草兰
中酸与醇的相互作用。鉴定出来的烷烃主要是大分子类
物质，不易挥发，因而对香草兰香气贡献不大。
3 结 论
本研究对SPME技术萃取香草兰挥发性成分的萃取
条件进行优化，得出最优条件为：萃取头75 μm CAR/
PDMS、萃取温度80 ℃以及萃取时间20 min。利用SPME
和SDE两种方法对中国海南地区香草兰挥发性成分进行检
测，共检测出来105种挥发性成分，其中利用SPME检测挥
发性成分73种，利用SDE检测出78种，将这两种方法联合
使用，能相互补充各自的不足，取得较好的萃取效果。
实验对中国海南 地区香草兰挥发性成分进行初步的
鉴定分析，并给出每种物质的相对含量。但是并不能从
其含量来准确判断哪些挥发性成分对香草兰整体香气贡
献较大，因为有些香味物质含量低却对整体香气贡献较
※分析检测 食品科学 2014, Vol.35, No.02 163
大，此外有些香味物质在低含量时呈现香气，但高浓度
时则会表现出相反的效果。因此，在今后的研究中，有
必要在本研究的基础上利用气相色谱-嗅辨仪联用等先进
技术，对各挥发性成分进行感官分析，确定中国海南地
区香草兰中特征香气成分。
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