東北特產(chǎn)香其醬中揮發(fā)性成分的SPME-GC-MS分析*

苗志偉，劉玉平，孫寶國

(北京工商大學食品學院食品風味化學北京市重點實驗室，北京市100048)

東北特產(chǎn)香其醬中揮發(fā)性成分的SPME-GC-MS分析*

苗志偉，劉玉平，孫寶國

(北京工商大學食品學院食品風味化學北京市重點實驗室，北京市100048)

采用固相微萃取(SPME)對香其醬中揮發(fā)性成分進行萃取，分別用DB-5 ms、DB-17 ms和DB-WAX3種類型的色譜柱對其進行GC-MS分析，共鑒定出42種成分，其中3種色譜柱都鑒定出乙醇、2-甲基丙醛、3-甲基丁醛、乙酸乙酯、糠醇、2-乙酰基吡咯、甲苯、檸檬烯、鄰異丙基甲苯和3-蒈烯。分析結(jié)果表明:不同類型的色譜柱對各物質(zhì)的分離程度不同;香其醬的整體香氣不是單一物質(zhì)能體現(xiàn)的，而是多種物質(zhì)共同作用構(gòu)成的。

香其醬，揮發(fā)性成分，固相微萃取，分析，GC-MS

東北特產(chǎn)香其醬是由東北盛產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)大豆加上香菇、元蔥、芝麻、鮮姜等輔料深加工制成的熟醬，它的生產(chǎn)工藝主要包括原料精選、清洗、蒸煮、通風制曲、發(fā)酵、熬制、二次滅菌和灌裝等工序。香其醬醬香濃郁、鮮美醇厚、咸淡適口、風味獨特，既可開袋即食，也可作為多種菜肴的烹飪佐料，因而越來越受到廣大消費者的青睞。揮發(fā)性成分是食品品質(zhì)評價指標之一，分析食品中的揮發(fā)性成分對了解食品呈香的物質(zhì)有著重要意義。

固相微萃取(SPME)是20世紀80年代末出現(xiàn)的綠色環(huán)保型樣品分析前處理技術(shù)［1］，具有敏感、快速、操作簡便、樣品用量少、不用溶劑等優(yōu)點，它既適于液體樣品又適合氣體樣品，是目前香味樣品制備最有效的技術(shù)手段之一，現(xiàn)已廣泛應用于食品［2－3］、環(huán)境［4－5］、農(nóng)業(yè)［6］等領域的檢測分析上。

本文采用頂空固相微萃取為樣品前處理技術(shù)，并選用3種類型的色譜柱對香其醬中揮發(fā)性成分進行GC-MS分析，以期獲得香其醬中較全面的揮發(fā)性成分組成和了解不同色譜柱對各物質(zhì)的分離情況。

1 材料和方法

1.1 原料與試劑

香其醬，黑龍江省雙城香其醬業(yè)有限責任公司，生產(chǎn)日期為2010年6月25日，主要配料有大豆、水、精煉植物油、碘鹽、元蔥、鮮姜、辣椒、香菇、玉果、香辛料等。

C5～C30正構(gòu)烷烴，購自迪馬科技有限公司。

1.2 儀器與設備

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(6890N/5973I)，美國安捷侖公司;DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，河南省予華儀器有限公司。

萃取裝置:SPME專用采樣臺、手動進樣手柄及黑色萃取頭(Carboxen/PDMS，75 μm)，美國 Supelco公司;頂空進樣瓶(15 mL)，中國安普公司。

1.3 試驗與方法

1.3.1 樣品處理

先將SPME萃取頭在氣相色譜的進樣口于250℃老化至無雜峰，取10 g香其醬放入15 mL固相微萃取樣品瓶中，放入50℃恒水浴鍋中，再將SPME萃取頭通過瓶蓋插入到樣品中的頂空部分，推出纖維頭，頂空吸附40 min，然后抽回，從樣品瓶中拔出，再將其插入GC-MS儀的氣相色譜進樣口，推出纖維頭于250℃解析5 min。

1.3.2 GC-MS條件

3種色譜柱的規(guī)格均為30.0 m×250 μm×0.25 μm，其他詳細信息見表1。

色譜條件:色譜柱起始溫度35℃(保持1 min)，以4℃/min的速度升至120℃(保持2 min)，再以6℃/min速度升至220℃(保持10 min);氣化室溫度250℃;傳輸線溫度230℃;載氣 He;載氣流量1.0 mL/min;無分流比。

質(zhì)譜檢測條件:EI源;電子能量70 eV;離子源溫度250℃;四極桿150℃;掃描模式Scan;掃描質(zhì)量范圍為35～500amu;調(diào)諧文件atune.u;無溶劑延遲。

表1 色譜柱參數(shù)表

1.3.3 定性定量方法

定性:采用保留指數(shù)、NIST08譜庫檢索和人工圖譜解析共同確定。

保留指數(shù)計算公式［12］:

I=100×{n+［t(i)－t(n)］/［t(n+1)－t(n)］}

式中:n為碳數(shù);t(i)為待測組分的保留時間;t(n)為具有n個碳原子的正構(gòu)烷烴的保留時間;t(n+1)為具有(n+1)個碳原子的正構(gòu)烷烴的保留時間。

定量:采用面積歸一化法對檢測出的成分進行定量分析。

2 結(jié)果與討論

圖1 HP-5 ms色譜柱分析香其醬中揮發(fā)性成分的總離子流圖

圖2 DB-17 ms色譜柱分析香其醬中揮發(fā)性成分的總離子流圖

圖3 DB-wax色譜柱分析香其醬中揮發(fā)性成分的總離子流圖

表2 香其醬中揮發(fā)性成分的SPME-GC-MS分析結(jié)果

按1.3實驗步驟，采用黑色萃取頭對香其醬中揮發(fā)性成分進行萃取，并分別選用HP-5ms、DB-17ms和DB-WAX3種色譜柱對其進行GC-MS分析，所得相應的總離子流圖見圖1～圖3。經(jīng)過NIST08譜庫檢索和人工圖譜解析等手段，鑒定結(jié)果如表2所示。圖4、圖5是3種色譜柱分析結(jié)果直觀對比。鑒定結(jié)果(表1、圖4和圖5)顯示:香其醬中揮發(fā)性成分共鑒定出42種，主要包括醇類2種、酮類4種、醛類5種、酯類2種、酸類3種、烴類14種、雜環(huán)類10種和含硫類2種;其中烴類化合物在數(shù)量上和含量上都占絕對優(yōu)勢，它們是甲苯、對二甲苯、1，3，5-環(huán)庚三烯、γ-松油烯、β-水芹烯、異松油烯、檸檬烯、3-蒈烯、石竹烯、姜烯、鄰異丙基甲苯、α-姜黃烯、β-防風根烯，其中α-水芹烯、姜烯和α-姜黃烯可能來自所用的原料鮮姜，γ-松油烯、異松油烯和3-蒈烯可能來自所用辣椒及其他香辛料;其次是雜環(huán)類化合物，主要有呋喃、2-甲基呋喃、3-甲基呋喃、2，5-二甲基呋喃、糠醛、糠醇、2-戊基呋喃、2-乙酰基呋喃和2-乙?；量?，這些化合物主要是原料經(jīng)過微生物發(fā)酵及美拉德反應形成的;再次是醛類化合物，鑒定出的有2-甲基丙醛、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、苯甲醛和苯乙醛;剩下的幾類物質(zhì)數(shù)量上和含量上都接近。

圖4 3種色譜柱分析出各物質(zhì)數(shù)量的比較

對于不同色譜柱的具體分析情況如下:

HP-5ms:共鑒定出31種成分，其中烴類12種、雜環(huán)類7種、醛類4種、酯類2種、醇類2種、含硫類化合物2種、酮類1種和酸類1種。鑒定出烴類化合物的相對含量占總量的34.38%，相對含量較高(＞1%)的組分有甲苯(16.38%)、對二甲苯(1.14%)、α-水芹 烯 (1.13%)、檸 檬 烯 (6.44%)、石 竹 烯(2.29%)、姜烯(2.73%)、α-姜黃烯(1.14%);雜環(huán)化合物的相對含量占總含量的19.32%，其中3-甲基呋 喃 (1.65%)、糠 醇 (10.03%)、2-戊 基 呋 喃(2.61%)和2-乙?；量?3.40%);醛類物質(zhì)的相對含量占總含量的9.47%，其中苯甲醛占1.70%、苯乙醛占6.61%;酸類物質(zhì)就乙酸一種，占總含量的8.97%;醇類、含硫類、酯類和酮類含量分別為5.09%、4.2%、3.42%和2.27%。

DB-17ms:共鑒定出31種成分，其中烴類12種、雜環(huán)類5種、醛類5種、酮類3種、酸類2種、醇類1種和含硫類1種。烴類化合物的相對含量占總量的24.18%，相對含量較高(＞1%)的組分有甲苯(10.13%)、檸檬烯(6.62%)、γ-松油烯(2.07%)和α-水芹烯(1.84%);酸類化合物的相對含量占總含量的 13.54%，包括乙酸(13.42%)和亞油酸(0.12%)。醛類化合物的含量為10.45%，它們是2-甲基丙醛(2.34%)、3-甲基丁醛(1.32)、2-甲基丁醛(3.72)、苯甲醛(1.42)和苯乙醛(1.65)。醇類、雜環(huán)類、酯類、酮類和含硫類含量分別為8.8%、8.51%、8.22%、6.83%和3.59%。

DB-WAX:共鑒定出13種成分，其中烴類4種、雜環(huán)類3種、醛類3種、酯類1種、醇類1種和酮類1種。烴類化合物的相對含量占總量的48.79%，相對含量較高(＞1%)的組分有甲苯(46.17%)和檸檬烯(1.59%);醛類化合物的相對含量占總含量的23.63%，其 中 2-甲 基 丙 醛 (3.64)、3-甲 基 丁 醛(6.20%)和2-甲基丁醛(13.79%)。雜環(huán)化合物占總量的9.47%，它們是2-甲基呋喃(2.73%)、糠醇(4.59%)和2-乙?；量?2.15%)。剩下的還有酯類(5.10%)、醇類(3.27%)和酮類(1.27%)。酸類和含硫類化合物沒有被鑒定出。

從數(shù)量方面，HP-5ms、DB-17ms和 DB-WAX3種色譜柱對香其醬中各類物質(zhì)的響應值的變化趨勢相似，但含量方面上，2種色譜柱對各類物質(zhì)的響應值不同。烴類化合物在數(shù)量和含量上3種色譜柱都有很大的響應值，HP-5ms和DB-17ms2種色譜柱分離出的烴類成分比DB-WAX柱多。3種色譜柱都分離出的雜環(huán)化合物有糠醇和2-乙?；量琀P-5ms的成分比DB-17ms和DB-WAX多;3種色譜柱都分離出的醛類化合物有2-甲基丙醛和3-甲基丁醛，但是DB-17ms和DB-WAX比HP-5ms響應值大的多;對于醇類化合物，HP-5 ms分離出了2種成分，而其他2種色譜柱僅分離出一種，同時也是3種色譜柱都分離出的物質(zhì)—乙醇;而酮類化合物，DB-17 ms柱分離出了3種成分，其他2個柱子都分離出一種成分;而對于酸類和含硫類物質(zhì)，DB-WAX柱沒有分離出。

香其醬檢測出的成分中，糠醇天然存在于可可、咖啡、面包中，具有硫化物酯香、霉香、甜香、還有面包和咖啡香氣，2-戊基呋喃具有豆香、果香、蔬菜香，2-乙?；量┚哂姓T人的堅果香和甜香，這些物質(zhì)賦予香其醬烘烤和焦甜香氣;乙醇具有淡淡的酒香，可提高香其醬的香氣格調(diào);2-甲基丙醛具有辛辣的可可香和清甜的麥芽香，3-甲基丁醛具有水果、巧克力、可可香氣，這類物質(zhì)提供了香其醬青香和堅果香;還有乙酸乙酯(水果香和酒香)和苯甲酸乙酯(水果香和青香)等酯類化合物賦予了香其醬果香和青香;3-甲硫基丙醛和3-甲硫基丙醇具有洋蔥、大蒜香氣、咸香、醬香和肉香香氣，二者構(gòu)成了香其醬的主體香氣;這些物質(zhì)共同作用構(gòu)成了香其醬的整體香氣。

3 結(jié)論

(1)采用SPME-GC-MS對香其醬中揮發(fā)性成分進行分析檢測，共鑒定出42種成分，其中烴類和雜環(huán)類成分較多，分別含14種和10種，其余為醛類5種、酮類4種、酸類3種、醇類2種、酯類2種。

(2)HP-5ms、DB-17ms和 DB-WAX 3 種色譜柱對香其醬的分析結(jié)果不同，這是由于不同的色譜柱對各物質(zhì)的分配系數(shù)不同。從分析結(jié)果看，HP-5ms和DB-17ms對酮類、酸類、雜環(huán)類、含硫類和烴類化合物的響應值比DB-WAX柱大。

(3)從香其醬中分析出來的揮發(fā)性成分，雜環(huán)類化合物賦予了香其醬烘烤香氣和焦甜香氣，酯類化合物提供了果香和清甜香氣，醛類化合物具有青香和堅果香，對香其醬香氣起到了點綴的作用，含硫類化合物構(gòu)成了香其醬的主體香氣，酮類化合物和醇類使香其醬具有了一定的奶香和酒香。這些化合物共同作用形成了香其醬的整體香氣。

［1］ 胡國棟．固相微萃取技術(shù)的進展及其在食品分析中應用的現(xiàn)狀［J］．色譜，2009，27(1):1－8．

［2］ 謝建春，孫寶國，劉玉平，等．固相微萃取在食品香味分析中的應用［J］．食品科學，2003，24(8):229－233．

［3］ Marco A，Navarro J L，F(xiàn)lores M．Volatile compounds of dry-fermented sausages as affected by solid-phase microextraction(SPME)［J］．Food Chemistry，2004，86:633 －641．

［4］ 吳真真，林志芬，伊大強，殷克東．固相微萃取技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應用進展［J］．安全與環(huán)境學報，2008，8(2):87－91．

［5］ 雷殷，吳杰，賈瓊，等．固相微萃?。瓪庀嗌V聯(lián)用技術(shù)在環(huán)境分析中的應用［J］．分析科學學報，2008，24(5):595－602．

［6］ 陳良壁，曾景斌，趙瑨云，等．羥基聚甲基苯基硅氧烷固相微萃取纖維的制備及在蔬菜中農(nóng)藥殘留分析的應用［J］．分析科學學報，2009，25(06):634－638．

［7］ 黃明泉，田紅玉，孫寶國，等．同時蒸餾萃?。瓪赓|(zhì)聯(lián)用分析竹蓀揮發(fā)性成分［J］．食品科學，2011，32(2):205－212．

［8］ Pérez R A，Navarro T，De Lorenzo C．HS-SPME analysis of the volatile compounds from spices as a source of flavour in ＇Campo Real＇table olive preparations［J］．Flavour and Fragrance Journal，2007，22:265 －273．

［9］ Bonaiti C，Irlinger F，Spinnler HE，et al．An iterative sensory procedure to select odor-active associations in complex consortia of microorganisms:application to the construction of a cheese model［J］．Journal of Dairy Science，2005，88:1 671－1 684．

［10］ Jarunrattanasri A，Theerakulkait C，Cadwallader K R．A-roma components of acid-hydrolyzed vegetable protein made by partial hydrolysis of rice bran protein［J］．Journal of Agricultural and Food Chemistry，2007，55:3 044－3 050．

［11］ Radulovic N，Lazarevic J，Ristic N，et al．Chemotaxonomic significance of the volatiles in the genus Stachys(Lamiaceae):essential oil composition of four Balkan Stachys species［J］．Biochemical Systematics and Ecology，2007，35:196－208．

［12］ Roussis V，Tsoukatou M，Petrakis P V，et al．Volatile constituentsoffourHelichrysum speciesgrowingin Greece［J］．Biochemical Systematics and Ecology，2000，28:163－175．

［13］ Pino J A，Mesa J，Mu?oz Y，et al．Volatile components from mango(Mangifera indica L．)cultivars［J］．Jounral of Agricultural and Food Chemistry，2005，53:2 213－2 223．

［14］ Zhao C，Zeng Y，Wan M，et al．Comparative analysis of essential oils from eight herbal medicines with pungent flavor and cool nature by GC-MS and chemometric resolution methods［J］．Journal of Separation Science，2009，32:660－670．

［15］ Xie J，Sun B，Zheng F，et al．Volatile flavor constituents in roasted pork of mini-pig［J］．Food Chemistry，2008，109:506－514．

［16］ Pino JA，Mesa J，Mu?oz Y，et al．Volatile components from mango(Mangifera indica L．)cultivars［J］．Jounral of Agricultural and Food Chemistry，2005，53:2 213 －2 223．

［17］ Kim M R，Abd El-Aty A M，Kim I S，et al．Determination of volatile flavor components in danggui cultivars by solvent free injection and hydrodistillation followed by gas chromatographic-mass spectrometric analysis［J］．Journal of Chromatography A，2006，1116:259－264．

［18］ Zeng Y X，Zhao C X，Liang Y Z，et al．Comparative analysis of volatile components from Clematis species growing in China［J］．Analytica Chimica Acta，2007，595:328－339．

［19］ Martí MP，Mestres M，Sala C，et al．Solid-phase microextraction and gas chromatography olfactometry analysis of successively diluted samples．a(chǎn) new approach of the aroma extract dilution analysis applied to the characterization of wine aroma［J］．Jounral of Agricultural and Food Chemistry，2003，51:7 861－7 865．

［20］ Vichi S，Pizzale L，Conte L S，et al．Simultaneous determination of volatile and semi-volatile aromatic hydrocarbons in virgin olive oil by headspace solid－phase microextraction coupled to gas chromatography/mass spectrometry［J］．Journal of Chromatography A，2005，1090:146－154．

［21］ Chorianopoulos N，Evergets E，Mallouchos A，et al．Characterization of the essential oil volatiles of Satureja thymbra and Satureja parnassica:Influence of harvesting time and antimicrobial activity［J］．Journal of Agricultural and Food Chemistry，2006，54:3 139－3 145．

［22］ Asuming W A，Beauchamp P S，Descalzo J T，et al．Essential oil composition of four Lomatium Raf．species and their chemotaxonomy［J］．Biochemical Systematics and Ecology，2005，33:17－26．

［23］ Royas L B，Usubillaga A，Cegarra J A，et al．Composicion quimica y actividad antimicotica de el aceite esensial de la Lepechinia schiedeana(Schlecht)vatke［J］．Revista de la Facultad de Farmacia，2004，46(1):27－30．

［24］ Saroglou V，Dorizas N，Kypriotakis Z，et al．Analysis of the essential oil composition of eight Anthemis species from Greece［J］．Journal of Chromatography A，2006，1104:313－322．

［25］ Mevy J P，Bousquet-Melou A，Greff S，et al．Chemical composition of the volatile oil of Laggera aurita Schulz from Burkina-Faso［J］．Biochemical Systematics and E-cology，2006，34:815－818．

［26］ Yu Y，Huang T，Yang B，et al．Development of gas chromatography-mass spectrometry with microwave distillation and simultaneous solid-phase microextraction for rapid determination of volatile constituents in ginger［J］．Journal ofPharmaceuticaland BiomedicalAnalysis，2007，43:24－31．

［27］ Chorianopoulos N，Kalpoutzakis E，Aligiannis N，et al．Essential oils of satureja，origanum，and thymus species:chemical composition and antibacterial activities against foodborne pathogens［J］．Jounral of Agricultural and Food Chemistry，2004，52:8 261－8 267．

［28］ http://www．odour．org．uk/

［29］ 張書香，謝建春，靳林溪，等．同時蒸餾萃取/氣－質(zhì)聯(lián)用分析黑龍江香菇香味成分［J］．精細化工，2010，27(5):456－462．

［30］ 苗志偉，劉玉平，陳海濤，等．兩種陳釀期山西老陳醋揮發(fā)性成分分析［J］.食品科學，2010，31(24):380－384.

The SPME-GC-MS Analysis of Volatile Components in the Northeast Specialty XiangQi Sauce

Miao Zhi-wei，Liu Yu-ping，Sun Bao-guo
(School of Food Science and Technology，Beijing Technology and Business University，Beijing key Labaratory of Flavor chemistry，Beijing 100048，China)

The volatile compounds from the Northeast Specialty XiangQi Sauce were extracted by solid phase microextraction(SPME)and analyzed by gas chromatography-mass(GC-MS)spectrometry with DB-5ms column，DB-17ms column and DB-WAX column，respectively．A total of forty-two volatiles were identified ．The compounds detected three chromatographic column were ethanol，2-methyl propanal，3-methyl butanal，ethyl acetate，toluene，2-furanmethanol，2-acetyl pyrrole，limonene，o-isopropyl toluene and 3-carene．The results showed that different types of column have different separating capability．The overall aroma of XiangQi Sauce was not contributed as a single substance，but was formed by the interaction of a variety of composition．

XiangQi Sauce，volatile compounds，SPME，analysis，GC-MS

碩士研究生(劉玉平為通訊作者)。

*北京市教育委員會科技計劃面上項目(KM200910011003);北京市屬高等學校人才強教計劃資助項目(PHR20090504)

2011－06－20，改回日期:2011－09－09