全 文 ：香草兰(Vanilla planifolia Andrews)又称香子兰、
香荚兰、 扁叶香草兰、 哗呢拉等， 是名贵的多年生
热带藤本香科植物， 有 “食品香料之王” 的美誉[1]。
其鲜豆荚通过杀青、 发酵、 阴干、 后熟等工艺可被
加工成商品香草兰豆， 含有 250多种挥发性香气成
分， 用途广泛， 其酊剂和香膏主要作为食品香料应
热带作物学报 2015， 36（11）： 2099-2107
Chinese Journal of Tropical Crops
收稿日期 2015-04-23 修回日期 2015-06-23
基金项目 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（No. 1630052014012）； 国家科技支撑计划（No. 2012BAD36B03）。
作者简介 初 众（1981年—）， 男， 硕士研究生； 研究方向： 食品工程。 *通讯作者（Corresponding author）： 姚 晶（YAO Jing）， E-mail：
yaojingnd@126.com。
香草兰豆挥发性香气成分比较研究
与电子感官图谱绘制
初 众 1，2，3， 李 智 1，4， 张彦军 1，2，3， 姚 晶 4*
1 中国热带农业科学院香料饮料研究所， 海南万宁 571533
2 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
3 国家重要热带作物工程技术研究中心， 海南万宁 571533
4 黑龙江东方学院食品与环境工程学部， 黑龙江哈尔滨 150086
摘 要 采用感官评定法， 结合电子鼻（E-Nose）和顶空固相微萃取-气-质联用（HS-SPME-GC-MS）技术， 分析
不同产地、 年限、 等级香草兰豆的挥发性成分， 建立香草兰豆种类和品质快速检测方法。 结果表明： 香草兰豆
感官评分由高到低依次为海南 2013 年一级豆、 海南 2013 年二级豆、 科摩罗 2013 年二级豆、 汤加 2013 年二级
豆、 海南 2012 年二级豆、 海南 2013 年三级豆、 海南 2010 年二级豆、 海南 2011 年二级豆。 不同产地、 年限、
等级的香草兰豆挥发性成分的整体信息在电子鼻主成分分析（PCA）图谱中有显著差异。 海南 2010、 2011 和 2012
年二级香草兰豆分别被检测出 65、 60 和 62 种挥发性成分， 相对含量最多为香草醛， 分别为 60.00％、 57.00％、
62.78％； 不同种类香草兰豆的芳香族类、 醛类、 酮类、 酸类、 醇类、 杂环等六大类香气化合物相对含量有明显
差异。 在此基础上绘制电子鼻指纹图谱， 利用电子图谱可以快速区分香草兰豆的种类和品质。
关键词 香草兰豆； 感官评定； 电子鼻； 顶空固相微萃取-气相-质谱联用
中图分类号 TQ651 文献标识码 A
A Comparative Study of Vanilla Pods Volatile Aroma
Components and Electronic Sensory Map Drawing
CHU Zhong1,2,3, LI Zhi1,4, ZHANG Yanjun1,2,3, YAO Jing4*
1 Spice and Beberage Research Institute, CATAS, Wanning, Hainan 571533, China
2 Key Laboratory of Genetic Resources Utilization of Spice and Beverage Grops, Ministry of Agriculture,
Wanning, Hainan 571533, China
3 National Center of Important Tropical Grops Engineering and Technology Research, Wanning, Hainan 571533, China
4 Department of Food and Environmental, East University of Heilongjiang, Harbin, Heilongjiang 150086, China
Abstract The quality and the aromas of vanilla pods were investigated based on different origins, years, levels.
In addition, a rapid detection method of cultivars and quality for vanilla pods was established by sensory
evaluation coupled with E-Nose and HS-SPME-GC-MS. The results showed that the sensory scores of vanilla
pods decreased as the primary level of 2013 from Hainan>the secondary of 2013 from Hainan> the secondary of
2013 from Comoros> the secondary of 2013 from Tonga> the secondary of 2012 from Hainan>the secondary of
2013 from Hainan> the secondary of 2010 from Hainan> the secondary of 2011 from Hainan. Overall aroma of
different origins, years, levels of vanilla pods could be significantly distinguished by principal component analysis
(PCA) of E-Nose. 65, 60 and 62 kinds of volatile components were detected for the secondary of 2010, 2011,
2012 from Hainan, respectively. The highest component of vanillin corresponded to 60.00% , 57.00% , 62.78% ,
respectively. Significant differences existed among the relative contents of aromatic compounds, aldehydes, ketones,
acids, alcohols, heterocyclic from different vanilla pods. Electronic nose map were made on the basis of above results
and could be used to distinguish vanilla pods species and quality quickly.
Key words Vanilla pods; Aroma; Electronic Nose; HS-SPME-GC-MS
doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.11.030
第 36 卷热 带 作 物 学 报
表 1 感官指标参照表
Table 1 The sensory index reference table
香气 色泽状态 豆荚长度 得分
香味香气浓郁、 纯正、 柔和 整荚、 完好， 荚未裂开， 柔软而饱满， 自然光泽好，
呈均匀的巧克力色至深褐色， 除印痕外没有任何色斑 19 cm 以上 9~10 分
香味香气较浓郁、 纯正、 柔和 整荚， 完好， 未裂开， 较柔软而饱满， 自然光泽好，
呈均匀的巧克力色至深褐色， 允许含少量色斑 16~18.5 cm 7~8 分
香气平淡， 不够纯正， 有少许异味 整荚， 不够柔软且欠饱满， 缺乏光泽，
呈浅褐色， 有较多色斑 13~15.5 cm 5~6 分
用于冰激凌、 巧克力、 糖果等食品行业； 也可用于
化妆业、 烟草业或制造高档香水和香烟。 此外， 香
草兰在医药、 保健等行业也被广泛关注， 有补肾、
健胃、 健脾、 安神等功效[2-4]。
香草兰主要分布于马达加斯加、 印度、 汤加、
科摩罗和墨西哥等热带和亚热带地区的国家， 中国
于 20世纪 60年代从斯里兰卡引种成功， 只有海南
省和云南省适宜种植。 香草兰豆在国际市场一直供
不应求， 价格昂贵， 每千克达到 60~80 美元， 且
需求量仍以每年 2％递增 [3]。 香草兰豆挥发性成分
的种类和含量与其生长环境和加工方式密切相关，
不同国家的香草兰豆挥发性成分差异较大 [5]， 而关
于不同种类、 品质的香草兰豆还没有建立简单、 高
效的检测方法和统一的评定标准。 感官评定是用于
判定食品颜色、 质地、 挥发性风味等的一种简单、
快速、 有效的方法， 能解决一般理化分析所不能解
决的复杂生理感受问题， 但由于感官评定易受人的
心里和生理影响， 缺乏稳定性， 会使得实验结果出
现一定的偏差[6]。 而电子感官分析技术（电子鼻、 电
子舌）具备集成的高端指纹分析软件， 能对结果进
行直接判断， 电子鼻通过传感器阵列和模式识别技
术能敏感地识别气味指纹及其变化， 可以客观、 快
捷地对食品中的复杂风味和多种挥发性成分进行分
析、 识别和检测 [7]。 固相微萃取-气质-联用方法因
具有操作时间短、 节约样品、 无需萃取溶剂、 挥发
性物质损失小、 能较为真实地反映样品风味成分等
优点而被广泛应用于香气成分的分析 [8]。 Malagash
等[9]用感官评定结合电子鼻分析， 发现改进方法发
酵得到的波旁和墨西哥香草兰香味与未改进方法发
酵的香草兰香味存在明显差异。 朱潘炜等 [10]通过建
立 GC-MS 指纹图谱， 鉴别了不同年份成品黄酒，
从而使年份黄酒生产标准化。 Cheng 等[11]用 GC-MS
结合电子鼻主成分分析来识别蜂胶产地。 然而， 关
于利用感官评定、 电子感官和固相微萃取-气质-
联用技术相结合的方法来研究香草兰豆挥发性成分
的研究尚未见报道。
本研究先采用感官评定对不同产地、 年限、 等
级的香草兰豆进行品质鉴定 ， 接着通过电子鼻
PCA 图谱呈现样品整体挥发性信息的差异情况 ，
然后用 HS-SPME-GC-MS 来解析验证电子鼻主成
分分析对样品区分的有效性， 为香草兰豆种类的区
分、 品质的检测提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 试验材料 香草兰豆荚由中国热带农业科
学院香料饮料研究所提供， 实验选取 8种香草兰豆
样品（1 号： 海南 2013 年一级豆； 2 号： 海南 2013
年二级豆； 3号： 海南 2013年三级豆； 4 号： 科摩
罗 2013 年二级豆； 5 号： 汤加 2013 年二级豆； 6
号： 海南 2010 年二级豆豆； 7 号： 海南 2011 年二
级豆； 8 号： 海南 2012 年二级豆）， 所有香草兰品
种均为 Vanilla planifolia Andrews， 其中， 海南产
豆荚采用单元式热空气技术发酵生香。
1.1.2 仪器与试剂 气相色谱-质谱仪 7890A-
5975C（美国 Agilent公司）； 固相微萃取纤维头 75 μm
CAR/PDMS（美国 Supelco 公司）； 手动固相微萃取
装置（美国 Supelco 公司）； 电子鼻分析系统（法国
Alpha M.O.S 公司）； C7～C30 烷烃标样（美国 Sigma
公司）。
1.2 方法
1.2.1 感官评定方法 加权评分法 [12]： 对同一种
食品， 由于各种指标对其质量的影响程度不同， 它
们之间的关系不完全是平权的， 因此， 需要考虑它
的权重， 所谓加权评分法是考虑各指标对质量的权
重后求平均分数或总分的方法， 加权评分法比评分法
更加客观公正， 因而可以对产品的质量做出更加准确
的评价。 参照表 1的评定指标对各样品进行打分。
香气和色泽状态的评分法： 由从事过香草兰研
究的专家和经过香草兰知识培训的人员共 10 名，
在室温（25 ℃）， 于日光灯下进行品评， 参照表 1
对各样品进行打分， 每个样品平行试验 3次。 豆荚
长度评分方法： 用刻度尺重复测量 3 次， 参照表 1
对样品进行打分。
2100- -
第 11 期
1.2.2 电子鼻分析条件 测定方法参考刘红等 [13]
的方法作适当修改。 分别称取待测香草兰豆粉末样
品 1 g 装入 10 mL 顶空瓶中， 加盖密封待检； 将制
备好的装有样品的顶空瓶分组放入待测样品盒中，
设置检测程序， 由 G6500-CTC 自动进样器取样检
测， 每个待测样品制备 10 个平行样。 本研究所使
用的电子鼻配备 6支金属氧化物传感器， 电子鼻检
测参数为载气， 净化空气； 样品量： 1 g； 流速：
150 mL/min； 样品容器容积： 10 mL； 注射器温度：
60℃； 注射体积： 1 500 μL； 孵化温度： 50 ℃； 孵
化期： 300 s； 数据采集延迟时间为 180 s； 数据采
集时间： 90 s。
1.2.3 HS-SPME条件 在改进课题组成员董智哲[5]
的方法后进行试验。 准确称量 2 g 粉碎后的香草兰
豆粉末于 15 mL固相微萃取瓶中， 加盖密封后将其
置于 80 ℃水浴锅中预热 20 min； 再用 CAR/PDMS
（75 μm）纤维头吸附 20 min； 在气质进样口解吸附
8 min， 解吸附温度为 250℃。 样品平行试验 3 次。
1.2.4 GC-MS 条件 色谱柱： DB-5MS 毛细管柱
(30 m×0.25 mm×0.25 mm)； 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℃， 以 5℃/min的速率升温到 90℃， 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； 流速为 1 mL/min，
不分流进样。 质谱条件： 电离方式为 EI； 离子源温
度为 230℃； 四极杆温度为 150℃； 接口温度 280℃；
扫描范围为 m/z 30～300。 各样品平行试验 3 次。
1.3 数据分析
GC-MS 数据分析： 利用仪器配置的 NIST 08
谱库对各组分进行检索， 根据匹配度与文献已报道
的物质进行核对， 再与文献报道的 DB-5MS 柱的
保留指数（retention index， RI）值比对（定性分析)；
同时采用峰面积归一化法进行定量， 得到各组分的
相对含量（组分峰面积占总峰面积的百分比）。 电子
鼻数据分析： 采用 Alpha Soft V12.0 软件控制仪器
和处理数据， 用 Origin8.0 软件作图。
2 结果与分析
2.1 感官评定结果
(1)权重的确定。 所谓权重是指一个因素在被
评价因素中的影响和所处的地位。 根据相对重要性
对各个因素进行重要性比较， 据此得到每个评委对
各个因素所打的分数(表 2)。
（2）加权评分。 10 个评委分别对 8 种样品的香
气、 色泽状态、 豆荚长度进行评分（参照表 1）， 其
中长度评定所得结果见表 3， 香气、 色泽状态评定
结果见表 4。 每个样品平行试验 3 次。
样品得分为各因素得分乘以对应权重比重的总
和， 即 10 个评委的评分和相加， 满分 100 分。 以
1号样品为例， 1号样品总分： A 评委评分（7×80％
+8×10％+8×10％）+B评委评分（8×70％+9×15％+7×
15％）+C评委评分+…+…J 评委评分=86.64 分； 其
它样品得分算法同上， 结果见表 4。
样品评分结果由高到低的顺序为： 海南 2013
年一级豆﹥海南 2013 年二级豆﹥科摩罗 2013 年二
级豆﹥海南 2012年二级豆﹥汤加 2013 年二级豆﹥
海南 2013 年三级豆﹥海南 2010 年二级豆﹥海南
2011年二级豆。
表 2 权重打分结果
Table 2 The weighted score results
因素
评委
A B C D E F G H I J
香气 8 7 8 4 8 8 6 8 6 6
色泽状态 1 1.5 1 4 0.5 1 3 1 2 2
豆荚长度 1 1.5 1 2 1.5 1 1 1 2 2
合计 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
表 3 8 种样品的长度评定结果
Table 3 The evaluation length result of the eight kinds sample
样品
海南 2013
年一级豆
海南 2013
年二级豆
海南 2013
年三级豆
科摩罗 2013
年二级豆
汤加 2013
年二级豆
海南 2010
年豆
海南 2011
年豆
海南 2012
年豆
1 号 2 号 3 号 4 号 5 号 6 号 7 号 8 号
长度/cm 18.0 16.5 14.5 16.0 15.5 15.0 16.5 16.5
长度得分 8 7 6 7 6 6 7 7
初 众等： 香草兰豆挥发性香气成分比较研究与电子感官图谱绘制 2101- -
第 36 卷热 带 作 物 学 报
图 1 不同产地香草兰豆挥发性成分的主成分分析图
Fig. 1 The principal component analysis of the volatile components of different regions vanilla pods
PC1-95.865％
0.2
0.1
-0.1
-0.2
-0.3
-1.6 -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
PC
2-
3.
77
6％
海南
汤加
科摩罗
表 4 8 种样品的香气、色泽状态评定结果
Table 4 The aroma, colour and lustre state evaluation result of the eight kinds of sample
样品 因素
评委
总分
A B C D E F G H I J
1 号
香气 7±0.58 8±0.58 6±0.5 9±0.29 9.5±0.29 9±0.29 9±0.29 9±0.5 9±0.29 10±0.29
83.16±3.9
2 号
香气 8±0.29 9±0.5 7±0.29 8±0.29 9±0.29 8±0.29 7±0.29 8±0.29 9±0.5 8±0.29
79.33±2.8
3 号
香气 6±0.29 8±0.29 9±0.29 6±0.5 8.5±0.29 5±0.0 9±0.29 8±0.29 8±0.29 8±0.29
69.56±3.7
4 号
香气 6±0.29 8±0.00 7±0.29 6±0.29 7±0.29 10±0.29 7±0.29 9±0.5 8±0.29 9±0.00
78.04±2.1
5 号
香气 8±0.76 9±0.29 5±0.29 7±0.00 6±0.29 8±0.5 7±0.29 8±0.29 8±0.5 8±0.29
72.59±3.2
6 号
香气 7±0.29 8±0.29 5±0.5 6±0.29 6±0.29 7±0.29 7±0.29 8±0.76 8±0.5 8±0.5
67.08±1.7
7 号
香气 6±0.5 7±0.00 5±0.29 6±0.5 8.5±0.5 7±0.5 6±0.29 8±0.5 8±0.5 8±0.5
65.35±2.2
8 号
香气 7±0.29 10±0.29 7±0.5 6±0.58 8±0.5 7±0.29 7±0.76 8±0.5 8±0.29 8±0.5
73.25±2.7
色泽状态 6±0.76 6±0.29 6±0.5 6±0.29 4±0.5 6±0.5 5±0.5 6±0.29+ 6±0.76 6±0.5
色泽状态 8±0.29 9±0.29 10±0.29 8±0.29 5±0.29 9±0.29 8±0.29 10±0.29 9±0.5 9±0.5
色泽状态 8±0.29 8±0.29 9±0.29 7±0.29 4.5±0.29 6±0.29 8±0.5 9±0.29 9±0.29 8±0.29
色泽状态 6±0.29 6±0.29 6±0.5 7±0.29 4±0.5 5±0.29 7±0.29 6±0.29 6±0.00 6±0.76
色泽状态 7±0.29 8±0.29 8±0.00 7±0.76 4.5±0.29 6±0.5 7±0.29 8±0.00 8±0.5 8±0.29
色泽状态 8±0.29 7±0.00 7±0.5 6±0.29 4.5±0.29 5±0.29 5±0.5 7±0.5 7±0.5 6±0.29
色泽状态 6±0.76 7±0.5 6±0.29 6±0.5 4±0.5 5±0.5 7±0.5 6±0.29 6±0.29 6±0.29
色泽状态 6±0.5 6±0.29 6±0.29 6±0.5 3.5±0.5 6±0.76 5±0.5 6±0.5 6±0.5 5±0.5
2.2 香草兰豆电子鼻分析
电子鼻分析得到的不是被测样品中某几种成分
的定性与定量结果， 而是样品中挥发成分的整体信
息， 也称指纹数据[14]。 通过统计学方法对数据进行
分析， 可以更直观地看出不同等级豆挥发性成分的差别。
电子鼻的主成分分析 (principle component analysis,
简称 PCA)是一种多元统计方法， 通过掌握事物主
要矛盾， 把样品反映到传感器上的多指标的信息进
行数据转换和降维， 并对降维后的特征向量进行线
性分类， 最后在 PCA 的散点图上显示主要的两维
散点图 [15]。 在 PCA 转换和降维后， 通过线性分类
获得的综合指标即为主成分， 方差贡献率较大的第
1 主成分和贡献率次之的第 2 主成分的合计方差贡
献率达到 85％以上， 则说明主要成分可以较好地
反映原来多指标的信息[16]。
图 1、 图 2、 图 3 分别是年限和等级相同不同
产地、 产地和等级不同年限、 产地和年限相同不同
等级的香草兰豆挥发性成分信息电子鼻 PCA 图谱。
2102- -
第 11 期
图 2 不同年限香草兰豆挥发性成分的主成分分析图
Fig. 2 The principal component analysis of the volatile components of different ages vanilla pods
PC1-99.816％
PC
2-
0.
12
9
2％
-1.6 -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
2010 年
2011 年
2012 年
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
-0.02
-0.04
由图 1至 3可知， 不同的香草兰豆样品分布在电子
鼻 PCA 图谱的不同区域， 同一样品的 9 组平行数
据很好地组成群落（删掉了误差较大的点）， 说明实
验平行性较好。 3 幅图的第一主成分轴（PC1）和第
二主成分轴（PC2）累计方差贡献率分别为 99.64％、
99.95％、 99.94％， 说明 2 个主成分轴包含了香草
兰豆挥发性成分的大部分信息量， 能够反映香草兰豆
挥发性成分的整体信息。 由此可见， 不同产地、 年限、
等级的香草兰豆挥发性信息通过电子鼻系统可以很
好地区分， 并且清晰地表达在电子鼻 PCA图谱上。
PC1-99.581％
PC
2-
0.
35
9
8％
-1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
-0.02
-0.04
-0.06
-0.08
一级
二级
三级
图 3 不同等级香草兰香气的主成分分析图
Fig. 3 The principal component analysis of the volatile components of different levels vanilla pods
2.3 香草兰豆挥发性物质分析
香草兰课题组成员董智哲 [5]用顶空固相微萃取
方法分析了海南、 汤加、 科摩罗香草兰豆的挥发性
物质， 结果显示不同产地香草兰豆种类和相对含量
有较大差异。 通过前期研究结果， 论证了海南产不
同等级的香草兰豆挥发性成分的种类和相对含量差
异显著[17]。
通过 HS-SPME-GC-MS 对不同年限香草兰豆
挥发性物质进行分析， 共检测出 70 种挥发性成分
（表 5）， 其中海南产 2010 年、 2011 年、 2012 年香
草兰豆分别检测出 65， 60和 59种。 利用面积归一
化法进行定量分析， 结果显示这 3种香草兰豆中相
对含量较高（大于0.8％）的物质主要有 2,3-丁二酮、
乙酸、 3-羟基-2-丁酮、 正己醛、 (E)-2-庚烯醛、
4-羟基-3-甲氧基苯甲醛（也叫香草醛）、 呋喃甲
醛、 3-蒈烯、 右旋萜二烯、 苯甲醛等， 其中相对
含量最多的为 4-羟基-3-甲氧基苯甲醛， 在 2010、
2011 和 2012 年豆中分别为 37.68％ 、 39.97％ 、
初 众等： 香草兰豆挥发性香气成分比较研究与电子感官图谱绘制 2103- -
第 36 卷热 带 作 物 学 报
表 5 不同年限香草兰豆挥发性成分
Table 5 The volatile compounds of different ages vanilla pods
编号
保留时
间/min 化合物名称
保留指数（RI*） 相对含量/％
参考值 2010 2011 2012
1 2.00 2,3-Butanedione（2,3-丁二酮） （0.43±0.07）c （1.91±0.11）a （1.53±0.13）b
2 2.40 Acetic acid（乙酸） （2.87±0.23）b （3.22±0.38）a （2.15±0.38）c
3 2.55 Butanal, 3-hydroxy-（3-甲基丁醛） （0.50±0.03） － －
4 3.14 Pentanal（戊醛） （0.21±0.02）a （0.15±0.04）b （0.07±0.04）c
5 3.31 2-Butanone, 3-hydroxy-（3-羟基-2-丁酮） （0.55±0.18）c （2.40±0.35）a （1.99±0.07）b
6 3.92 3-Penten-2-one, (E)-（3-戊烯-2-酮） （0.05±0.02b （0.09±0.02）a （0.03±0.03）c
7 4.71 1-Pentanol（1-戊醇） （0.11±0.03）a （0.10±0.03）b （0.03±0.03）c
8 5.32 2,3-Butanediol（2,3-丁二醇） （0.77±0.07）c （2.70±0.10）a （1.65±0.12）b
9 5.73 Hexanal（正己醛） （0.97±0.12） （1.93±0.29） －
10 6.98 Furfural（呋喃甲醛） 830 823 （2.24±0.30）a （1.72±0.23b （1.55±0.18）c
11 7.925 2-Hexenal, (E)-(反式-2-己烯醛) 848 843 － （0.12±0.06） （0.12±0.04）
12 8.069 2-Furanmethanol(糠醇) 850 846 － （0.14±0.02） （0.11±0.04）
13 10.59 Heptanal（庚醛） 896 897 （0.14±0.03）a （0.12±0.03）b （0.03±0.01）c
14 10.89 Ethanone, 1-(2-furanyl)-（2-乙酰基呋喃） 904 902 （0.07±0.01）b （0.08±0.01）a （0.03±0.01）c
15 11.08 2,4-Hexadienal, (E,E)-（(E,E)-2,4-己二烯醛） 909 904 （0.09±0.02） － （0.04±0.01）
16 11.52 Pyrazine, 2,3-dimethyl-(2,3-二甲基吡嗪) 916 911 － （0.05±0.02） －
17 14.40 2-Heptenal, (E)-（(E)-2-庚烯醛） 953 951 （2.09±0.39） （2.60±0.49） －
18 14.51 Benzaldehyde（苯甲醛） 957 952 （1.07±0.02） － （1.40±0.03）
19 15.43 beta-pinene（ beta-蒎烯） 969 （0.03±0.03） （0.03±0.02） －
20 15.83 1-Octen-3-one（1-辛烯-3-酮） 974 970 （0.29±0.07）a （0.20±0.04）b （0.03±0.05）c
21 16.23 1-Octen-3-ol（1-辛烯-3-醇） 980 976 （0.41±0.11）b （0.64±0.07）a （0.20±0.05）c
22 16.37 Phenol（苯酚） 978 （0.13±0.02）c （0.14±0.19）b （0.53±0.75）a
23 16.79 Furan, 2-pentyl-（2-正戊基呋喃） 988 984 （0.40±0.10）b （0.34±0.01）a （0.13± 0.05）c
24 17.99 3-Carene（3-蒈烯） 1000 （0.99±0.03）b （1.05±0.10）a （0.46±0.04）c
25 18.46 2,4-Heptadienal, (E,E)-（反式-2,4-庚二烯醛） 996 1005 （0.15±0.03） （0.15±0.02） －
26 19.01 Hexanoic acid（己酸） 1001 1010 （0.25±0.08）a （0.21±0.07）b （0.11±0.02）c
27 19.39 Benzene, 1-methyl-4-(1-methylethyl)--（4-异丙基甲苯） 1015 1013 （0.14±0.05）b （0.15±0.03）a （0.05±0.02）c
28 19.82 D-Limonene（右旋萜二烯） 1023 1017 （1.38±0.42）b （1.42±0.25）a （0.51±0.02）c
29 20.54 Benzyl Alcohol（苯甲醇） 1032 1024 （0.60±0.06）b （0.62±0.04）a （0.49±0.04）c
30 20.94 3-Octen-2-one（3-辛烯-2-酮） 1036 1028 （0.16±0.03）a （0.08±0.01）c （0.11±0.06）b
31 21.10 Benzeneacetaldehyde（苯乙醛） 1039 1030 （0.10±0.03）b （0.12±0.01）a （0.06±0.01）c
32 22.93 2-Octenal, (E)-（反-2-辛烯醛） 1062 1047 （0.14±0.02）a （0.10±0.03）b （0.03±0.01）c
33 24.26 2-Octen-1-ol, (E)-（2-烯-1-辛醇） 1069 1060 （0.29±0.05）b （0.45±0.10）a （0.18±0.03）c
34 24.90 1-Octanol（1-辛醇） 1079 1066 （0.41±0.06）b （0.55±0.11）a （0.22±0.04）c
35 25.33 Phenol, 4-methyl-（4-甲基苯酚） 1079 1070 （0.29±0.03） － －
36 25.69 Phenol, 2-methoxy-（邻甲氧基苯酚） 1092 1073 （1.49±0.23） － （2.23±0.28）
37 27.00 3,5-Octadien-2-one, (E,E)-（3,5-辛二烯-2-酮） 1085 （0.13±0.02） － －
38 28.69 Nonanal（壬烯醛） 1105 1102 （0.90±0.17）b （0.96±0.20）a （0.34±0.08）c
39 29.03 Phenylethyl Alcohol（苯乙醇） 1110 1106 （0.37±0.03）a （0.30±0.04）b （0.23±0.01）c
40 34.48 2-Nonenal, (E)-（反式-2-壬烯醛） 1164 1165 （0.20±0.04）a （0.17±0.05）b （0.08±0.02）c
试验值
34.40％。 有些挥发性物质只在 2010 年香草兰豆中
被检测到， 如 3-甲基丁醛、 4-甲基苯酚、 3,5-辛
二烯-2-酮、 4-甲氧基苄醇、 壬酸、 十四酸； 2,3-
二甲基吡嗪只在 2011 年香草兰豆中含有； 2012 香
草兰豆中没有检测到特有物质。
对不同年限香草兰豆检测出挥发性化合物进行
2104- -
第 11 期
分类总结， 结果如表 6 所示。 海南产 2010 年香草
兰豆被检测出芳香族 18 种、 醛类 13 种、 酮类 7
种、 酸类 5种、 醇类 6种、 杂环 9种、 烷烃 6 种和
酯类 2 种 ； 2011 年豆依次为 14、 11、 8、 4、 5、
编号
保留时
间/min 化合物名称
保留指数（RI*） 相对含量/％
参考值 2010 2011 2012
41 35.40 Naphthalene（萘） 1179 1175 （0.06±0.01b （0.06±0.02）b （0.07±0.01）a
42 36.28 Phenol, 2-methoxy-4-methyl-（2-甲氧基-4-甲基苯酚） 1190 1185 （0.78±0.10）b （0.77±0.05）c （1.17±0.13）a
43 36.83 Octanoic Acid（正辛酸） 1183 1191 （0.16±0.02）a （0.06±0.01）b （0.04±0.04）c
44 36.84 2-Dodecane（2-癸酮） 1197 － （0.09±0.01） （0.08±0.04）
45 37.46 Dodecane（癸酮） 1200 1198 （0.04±0.01）a （0.03±0.01）b （0.04±0.04）a
46 37.76 Decanal（癸醛） 1204 1202 （0.06±0.01）b （0.07±0.01）a （0.04±0.04）c
47 38.20 2,4-Nonadienal, (E,E)-（反,反-2,4-壬二烯醛） 1213 1209 （0.05±0.01）a （0.05±0.00）a （0.04±0.15）b
48 38.91 Nonanoic acid, methyl ester（壬酸甲酯） 1222 1222 （0.05±0.01）a （0.04±0.02）b （0.04±0.17）b
49 40.26 Benzaldehyde, 4-methoxy-（对甲氧基苯甲醛） 1244 1246 （0.29±0.05）a （0.22±0.00）b （0.15±0.18）c
50 42.06 Benzenemethanol, 4-methoxy-（4-甲氧基苄醇） 1278 1277 （0.48±0.01） － －
51 42.31 Nonanoic acid（壬酸） 1281 （0.27±0.05） － －
52 43.05 Naphthalene, 1-methyl-（1-甲基萘） 1294 （0.06±0.02） － （0.17±0.17）
53 43.21 Tridecane（正十三烷） 1297 （0.09±0.01）c （0.24±0.00）a （0.18±0.18）b
54 43.37 2-Methoxy-4-vinylphenol（4-乙烯基-2-甲氧基苯酚） 1311 1300 （0.10±0.00）c （0.13±0.00）b （0.19±0.19）a
55 44.53 Piperonal（3,4-亚甲基二氧苯甲醛） 1329 1324 （0.05±0.01） － （0.07±0.15）
56 45.24 .alpha.-Cubebene（荜澄茄油烯） 1339 （0.03±0.01）b （0.06±0.00）a （0.03±0.03）b
57 45.49 Eugenol（2-甲氧基-4-烯丙基酚） 1344 （0.08±0.01）b （0.11±0.00）a （0.08±0.08）b
58 46.57 Copaene（古巴烯） 1372 1366 （0.35±0.08）b （0.40±0.01）a （0.23±0.23）c
59 47.03 2-Propenoic acid, 3-phenyl-,methyl ester（肉桂酸甲酯） 1380 1376 （0.25±0.08）b （0.12±0.02）c （0.29±0.29）a
60 48.64 Vanillin（4-羟基-3-甲氧基苯甲醛，
也叫香草醛） 1403 1410 （37.68±1.81）b （39.97±2.01）a （34.40±0.28）c
61 52.43 Pentadecane（十五烷） 1497 （0.39±0.08）b （0.68±0.12）a （0.39±0.02）b
62 52.57
Cyclohexene,1-methyl-4-(5-methyl-1-
methylene-4-hexenyl)-, (S)-（4-乙酰氧
基-3-甲氧基苯甲醛）
1502 － （0.17±0.02） （0.10±0.03）
63 53.37 Benzaldehyde, 4-(acetyloxy)-3-methoxy-（4-乙酰氧基-3-甲氧基苯甲醛） 1524 1520 （0.21±0.04）b （0.27±0.06）a （0.20±0.20）c
64 56.43 Heptadecane（十六烷） 1600 1597 （0.37±0.07）b （0.43±0.11）a （0.31±0.10）c
65 62.26 Tetradecanoic acid（十四酸） 1770 1766 （0.06±0.02） － －
66 63.19 Octadecane（正十八烷） 1800 1798 （0.06±0.00）c （0.13±0.01）a （0.10±0.10）b
67 63.67 Pentadecanoic acid, methyl ester（十五碳酸甲酯） 1821 1823 （0.02±0.01）a （0.02±0.01）a （0.02±0.02）a
68 63.97 2-Pentadecanone, 6,10,14-trimethyl-（6,10,14-三甲基-2-十五烷酮） 1848 1841 （0.12±0.02）a （0.08±0.01）c （0.11±0.03）b
69 65.30 Hexadecanoic acid, methyl ester（十六酸甲酯） 1927 1922 （0.10±0.04）b （0.07±0.02）c （0.12±0.03）a
70 65.78 n-Hexadecanoic acid（十六酸） 1961 1960 （0.07±0.02）a （0.07±0.57）a （0.05±0.03）b
试验值
续表 5 不同年限香草兰豆挥发性成分
Table 5 The volatile compounds of different ages vanilla pods（continued）
说明： RI* 参考值通过数据库(www.odour.org.uk数据库)和文献[18-20]来确定；“－” 表示未检测到； 表中同一物质含量相同字母代
表在 p＜0.05 水平无显著性差异。
Note: RI* reference should be determined through database (www.odour.org.uk database) and the literature [18 to 20] ； “-”means not
detected；The same material content in the table the same letters represent at p< 0.05 level， there was no significant difference.
初 众等： 香草兰豆挥发性香气成分比较研究与电子感官图谱绘制 2105- -
第 36 卷热 带 作 物 学 报
表 6 不同年限香草兰豆 HS-SPME-GC-MS 的检测结果比较
Table 6 The comparisons HS-SPME-GC-MS results of different ages vanilla pods
类型
化合物相对含量/％ 化合物种类
2010 2011 2010 2011 2012
芳香族 69.82 63.06 75.16 18 14 18
醛 9.25 8.62 2.10 13 11 11
酮 2.61 7.12 7.04 7 8 8
酸 3.48 5.82 3.76 5 4 4
醇 5.86 5.87 4.23 6 5 4
杂环 8.97 7.89 5.47 9 11 8
烷烃 1.64 2.25 2.11 6 5 7
酯 0.12 0.09 0.13 2 2 3
2012
11、 5 和 2 种； 2012 年豆依次为 18、 11、 8、 4、
4、 8、 7和 3种。 各类化合物中芳香族类相对含量最
高， 在 2010、 2011和 2012年豆中分别为 69.82％，
63.06％和 75.16％。 此外， 2010 年豆的醛类和杂环
化合物相对含量最多 ， 分别为 9.25％、 8.97％；
2011 年豆的酮类、 酸类、 醇类和烷烃类相对含量
最多， 分别为 7.12％、 5.52％、 5.87％和 2.25％； 而
2012 豆的芳香族类和酯类相对含量最高， 分别为
75.16％ 和 0.13％。
通过上述分析可知， 无论是不同产地、 不同年
限还是不同等级的香草兰豆， 挥发性物质都有所不
同， 这主要是受豆荚的生长环境、 豆荚的生香加工
方式的影响， 此外， 豆荚的外观状态也会影响内部
生香过称。 也就是说， 正是由于不同类香草兰豆挥
发性物质的不同， 才导致香草兰豆挥发性成分在电
子鼻 PCA 图谱上呈现的整体信息有区别， 二者相
互验证。 在香草兰豆中香草醛是最重要的香气化合
物， 对香草兰豆整体香气有高达 1/3 的贡献率 [21]，
在不同产地 、 年限 、 等级的香草兰豆中 ， 海南
2013 年二级豆、 海南 2012 年二级豆、 海南 2013
年一级豆香草醛相对含量最高[5，17]。 而感官评分中，
所有香草兰豆中香气所占的权重最大， 香草醛含量
相对高的海南 2013年二级豆、 海南 2012年二级豆、
海南 2013年一级豆的评分也最高， 二者也相互验证。
2.4 香草兰香气电子感官图谱建立
香草兰豆挥发性成分的电子鼻指纹图谱如图4
所示， 不同样品的平行数据聚集成群落， 说明实验重
复性良好。 第一主成分轴方差贡献率为 95.865％，
第二主成分轴方差贡献率为 3.776％， 2 个主成分
轴累计方差贡献率为 99.641％， 说明主成分轴能较
好地反映样品多指标的信息量， 不同香草兰豆的香
气信息在电子鼻 PCA 图上充分表达和区分。 不同
图 4 香草兰豆挥发成分的电子鼻指纹图谱
Fig. 4 The electronic nose fingerprint of volatile component of Vanilla pods
PC1-95.865％
-1.6 -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4
PC
2-
3.
77
6％
0.4
0.2
0.0
-0.2
-0.4
2012
2013 三级 2010
2011
2013 二级
汤加
科摩罗
2013 一级
2106- -
第 11 期
产地的香草兰豆在图上区分明显， 汤加和科摩罗香
草兰豆的香气信息在靠近第一主成分轴表达， 而海
南不同年限和等级的香草兰豆香气信息集中在图谱
的中部和上部表达。 结合感官评分可知， 感官评分
最高的 2013年一级豆和 2013年二级豆分布在指纹
图的最上部， 评分最低的海南 2010和 2011年二级
豆分布在指纹图谱中间。 由此可知， 图谱上的样品
挥发性物质信息分布在种类和品质上有规律性， 对
于未知样品， 只要通过电子鼻进样， 把信息导入已
知谱库即可获取未知样品的产地分布、 年限、 等
级、 品质等信息， 简单快捷。
3 结论
感官评定得出的样品评分结果由高到低顺序
为： 海南 2013年一级豆﹥海南 2013年二级豆﹥科
摩罗 2013 年二级豆﹥汤加 2013 年二级豆﹥海南
2012 年二级豆﹥海南 2013 年三级豆﹥海南 2010
年二级豆﹥海南 2011 年二级豆。 利用电子鼻 PCA
图谱对样品挥发性物质的整体信息进行显著区分，
并且通过顶空固相微萃取-气-质联用技术对样品
的挥发性成分进行分析， 其相对含量和种类差异显
著， 结果与电子鼻系统呈现的信息相互验证， 获得
了能代表香草兰豆种类和品质信息的电子感官图
谱， 建立了快捷、 客观的香草兰豆种类和品质的快
速检测方法。
参考文献
[1] 宋应辉， 吴小炜. 世界香荚兰产品现状及未来预测[J]. 云南热
作科技， 1997， 20（4）： 12-16.
[2] 陈庆文， 郭运青. 海南香草兰产业发展概况[J]. 热带农业科学，
2010， 30（7）： 61-64.
[3] 陈德新. 香荚兰豆专题系列之四―香荚兰豆初级与深度加工及
其应用[J]. 香料香精化妆， 2005（6）： 33-38.
[4] 魏 来， 初 众， 赵建平. 香草兰的药用保健价值[J]. 中国农
学通报， 2009， 25（6）： 249-251．
[5] 董智哲. 香草兰挥发性成分鉴定及提取研究[D]. 武汉： 华中农
业大学， 2014.
[6] 李志江， 牛广财， 李兴革， 等. 定量描述分析（QDA）在葡萄酒
感官评定中的应用研究[J]. 中国酿造， 2009（6）： 158-160.
[7] 丁玉勇. 基于电子鼻和多种模式识别算法的不同种食用香辛料
的鉴别[J]. 食品科学， 2013， 34（16）： 274-279.
[8] 刘大群， 华 颖. 基于电子鼻与 SPME-GC-MS 法分析不同脱
水方式下萧山萝卜干中的挥发性风味物质[J]. 现代食品科技，
2014， 30（2）： 279-285.
[9] Malagash B N， Prakash M， Bhat K K. Vanilla flavor evaluation
by sensory and electronic nose techniques[J]. Journal of Sensory
Studies， 2006， 21（2）： 228-239.
[10] 朱潘炜， 周建弟， 刘东红. 不同年份成品黄酒对照 GC-MS 指
纹图谱的建立[J]. 中国食品学报， 2012， 12（1）： 191-198.
[11] Cheng H， Qin Z H， Guo X F， et al. Geographical origin identification
of propolis using GC-MS and electronic nose combined with principal
component analysis [J]. Food Research International， 2013， 51
（2）： 813-822.
[12] 李长城， 方 婷， 陈锦权. 不同杀菌方式处理西瓜汁感官评价
分析[J]. 安徽农学通报， 2010， 16（23）： 145-150.
[13] 刘 红， 王庆煌， 邬华松. 电子鼻技术对胡椒粉感官品质的快
速分析[J]. 热带作物学报， 2012， 33（4）： 747-750.
[14] 赵梦田， 杜佳苏， 黄 洁， 等. 基于电子鼻的库尔勒香梨品质
区分方法研究[J]. 中国食品学报， 2014， 3（14）： 225-229.
[15] 赵 颖， 王飞生， 许 灿， 等. 不同处理工艺板栗酥饼风味成
分的电子鼻检测[J]. 食品工业科技， 2014， 35（3）： 283-287.
[16] 吴彩娥， 范龚健， 李婷婷， 等. 电子鼻技术对不同贮藏条件银
杏果挥发性组分的比较[J]. 食品科学， 2012， 33（16）： 167-171.
[17] 李 智， 初 众， 张彦军， 等. 海南产不同等级香草兰豆挥发
性成分分析[J/OL]. 食品科学， （2015-06-17）.
[18] Ansorena D， Astlasaran I， Bello J. Influence of the simultaneous
addition of the protease flavourzyme and the lipase novozym 677BG
on dry fermented sausage compounds extracted by SDE and analyzed
by GC-MS[J]. Food Chemistry， 2000， 48（6）： 2 395-2 400.
[19] 田怀香， 王 璋， 许时婴. GC-O 法鉴别金华火腿中的风味活
性物质[J]. 食品与发酵工业， 2004， 12（30）： 117-123.
[20] Marisa S， Laura V， Antonio M， et al. Volatile composition and
descriptive sensory analysis of Italian vanilla torrone[J]. International
Journal of Food Science and Technology， 2010， 45： 1 586-1 593.
[21] Gassenmeier K， Riesen B， Magyar B. Commercial quality and
analytical parameters of cured vanilla beans （Vanilla planifolia）
from different origins from the 2006-2007 crop[J]. Flavour and
Fragrance Journal， 2008， 23（3）： 194-201.
责任编辑： 林海妹
初 众等： 香草兰豆挥发性香气成分比较研究与电子感官图谱绘制 2107- -