基于SPME-GC-MS和HS-GC-MS分析變質(zhì)醋中揮發(fā)性成分

張懷敏，段國鋒，陳嘉，王如福*

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，山西 太谷 030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，山西 太谷 030801；3.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮研究所，太原 030000)

基于SPME-GC-MS和HS-GC-MS分析變質(zhì)醋中揮發(fā)性成分

張懷敏1，段國鋒2，陳嘉3，王如福1*

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，山西 太谷 030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，山西 太谷 030801；3.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮研究所，太原 030000)

老陳醋腐敗變質(zhì)現(xiàn)象持續(xù)發(fā)生，導(dǎo)致醋產(chǎn)品質(zhì)量受到質(zhì)疑，也使發(fā)酵食品的安全問題再次受到關(guān)注。主要針對變質(zhì)醋進行基本理化指標、揮發(fā)性成分和氣體成分的分析。結(jié)果表明：變質(zhì)醋理化指標基本符合國標；揮發(fā)性成分比正常醋樣多出了12種物質(zhì)，主要是酮類、醇類、烴類和一些未知物；氣體成分比正常醋樣多出了5種物質(zhì)，主要檢測到一種含硫(二甲基二硫)的有害物質(zhì)。

老陳醋；固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜(SPME-GC-MS)；頂空-氣相色譜-質(zhì)譜(HS-GC-MS)；揮發(fā)性成分

山西老陳醋位居“中國四大名醋”之首，以其獨特的風(fēng)味和悠久的釀造歷史著稱于世，榮獲“國家非物質(zhì)文化遺產(chǎn)”稱號。近年來市場上又出現(xiàn)醋爆瓶、拉絲等現(xiàn)象，給企業(yè)帶來了經(jīng)濟上的巨大損失，也對發(fā)酵食品安全問題提出質(zhì)疑，更制約了山西老陳醋的發(fā)展，本文主要針對這些醋樣進行理化和成分分析。

由于老陳醋中含水量多，清香味濃， 適合用固相萃取[1-6]法提取其中的揮發(fā)性成分。氣質(zhì)聯(lián)用法分析揮發(fā)性成分已經(jīng)成為研究者的重要手段，其中固相微萃取前處理步驟少、所需樣品少、無需有機溶劑、成本低、集樣品萃取濃縮為一體、靈敏度高、重現(xiàn)性好[7，8]；頂空法針對揮發(fā)性較強的成分，直接采集樣品中的氣體，可以避免其他液體成分對樣品分析的影響，而且靈敏度高、操作方便，更適合研究者對質(zhì)量標準的考察[9]，在食品[10-12]、環(huán)保[13，14]領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。張妮等采用頂空固相微萃取(HS-SPME)與氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)(GC-MS)測定櫻桃酒中的揮發(fā)性成分，準確地測定出櫻桃酒中的揮發(fā)性成分，最終確定了其中的主要揮發(fā)性物質(zhì)[15]；成曉玲等也在利用氣相色譜和氣質(zhì)聯(lián)用儀分析葡萄酒香氣成分中得出該方法具有可行性[16]；苗志偉等在對兩種陳釀期山西老陳醋揮發(fā)性成分分析中也證明了該方法的可靠性[17]。本文主要采用SPME-GC-MS和HS-GC-MS對正常醋和變質(zhì)醋中揮發(fā)性成分進行研究，以期得出樣品醋中揮發(fā)性成分的變化情況。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

材料：正常醋、變質(zhì)醋，均由醋廠提供。

試劑：NaOH、葡萄糖、菲林試劑(甲、乙)、甲醛、H2SO4(濃)、HCl(濃)。

設(shè)備：pH計、蒸餾裝置、鐵架臺、酸堿滴定管、Thermo氣質(zhì)聯(lián)用儀。

1.2 方法

1.2.1 總酸的測定

根據(jù)GB/T 5009.41-2003《食醋衛(wèi)生標準的分析方法》中的酸堿滴定法測定。

1.2.2 總脂的測定

根據(jù)GB/T 19777-2005，GB/T 5009.41-2003的方法測定。

1.2.3 不揮發(fā)酸的測定

根據(jù)GB/T 19777-2005，GB/T 5009.41-2003的方法測定，在測定過程中采用試樣連續(xù)測定以減少誤差。

1.2.4 氨基酸態(tài)氮的測定

氨基氮的測定采用GB/T 5009.41-2003中的甲醛值法測定。

1.2.5 還原糖的測定

還原糖的測定采用GB/T 5009.7-2003《食品中還原糖的測定》中的直接滴定法測定。

1.2.6 揮發(fā)性成分的測定[18]

本試驗采用SPME-GC-MS分析食醋中的揮發(fā)性成分，條件如下：

色譜條件：DB-1701色譜柱，柱長30 m，內(nèi)徑0.25 mm，液膜厚度0.25 μm，載氣He，流量1 mL/min，不分流，進樣口溫度250 ℃，柱溫：起始溫度30 ℃，保持4 min，以1 ℃/min升溫至35 ℃，保持1 min，然后以2 ℃/min升溫至75 ℃，保持1 min，再以5 ℃/min升溫至130 ℃，保持3 min。

質(zhì)譜檢測條件：EI離子源，電子能量70 eV；離子源溫度250 ℃；傳輸線溫度280 ℃，四極桿溫度250 ℃；掃描模式Scan；掃描質(zhì)量范圍33～400 amu。

1.2.7 氣體成分的測定[19]

本試驗采用HS-GC-MS分析食醋中的氣體成分，條件如下：

色譜條件：HP-5MS柱；進樣口溫度為280 ℃；程序升溫為初始溫度40 ℃，保持3 min，以10 ℃/min升到230 ℃，保持3 min；載氣為高純氦氣，流速為1 mL/min，分流比為30∶1。

質(zhì)譜檢測條件：EI離子源，電子能量為70 eV；離子源溫度為280 ℃，四極桿溫度為280 ℃；調(diào)節(jié)方式為標準調(diào)節(jié)；質(zhì)譜掃描方式為全掃描，掃描范圍為35～500 amu；閾值為30。

2 結(jié)果與分析

2.1 變質(zhì)醋理化指標的分析結(jié)果

對樣品醋基本理化指標進行測定后，結(jié)果見表1。

表1 變質(zhì)醋的理化指標

根據(jù)GBT 19777-2013《地理標志產(chǎn)品 山西老陳醋》中對于山西老陳醋理化指標的規(guī)定，見表2。

表2 山西老陳醋質(zhì)量指標

由表2可知，樣品醋中氨基酸態(tài)氮含量比國標的要求高出了10倍，pH值略低于國標要求，其他指標均符合國標。從結(jié)果來看，樣品醋理化指標基本符合要求。

2.2 醋揮發(fā)性成分的測定

分別取正常醋樣和變質(zhì)醋樣6 mL，通過氣質(zhì)聯(lián)用的方法對正常醋和樣品醋進行揮發(fā)性成分分析，結(jié)果見表3。

由表3可知，正常醋中含有28種物質(zhì)，變質(zhì)醋中含有40種物質(zhì)，變質(zhì)醋比正常醋多出了12種物質(zhì)；食醋中主要的酸、醇、醛，如：乙酸、乙醇、苯甲醛幾乎沒有變化，主要的變化是變質(zhì)醋在變質(zhì)的過程中生成了酮類物質(zhì)，如：3-羥基-2-丁酮、3-乙酰氧基-2-丁酮；醇類、烴類和一些未知物也有所變化，如：4,7-二甲基-4-辛醇、1,3,5,7-環(huán)辛四烯、十二甲基環(huán)六硅氧烷等，它們是正常醋和變質(zhì)醋主要的區(qū)別所在，這些物質(zhì)中有些物質(zhì)對環(huán)境可能有危害，還有些物質(zhì)是化工中間體，它們均是正常醋和變質(zhì)醋主要的區(qū)別所在。此結(jié)果表明，醋在變質(zhì)的過程中通過物理、化學(xué)、生物等方法把已有物轉(zhuǎn)化成了新的物質(zhì)，而這些物質(zhì)的形成使老陳醋在風(fēng)味成分上發(fā)生了微小變化。

表3 正常醋和變質(zhì)醋氣質(zhì)結(jié)果

續(xù) 表

注：“*”為正常醋和樣品醋中均存在的物質(zhì)；“NA”為未知化合物。

2.3 醋中揮發(fā)性(氣體)成分的測定

針對老陳醋的變質(zhì)情況，對正常醋和變質(zhì)醋進行頂空進樣的方法分析揮發(fā)性(主要是氣體)成分的變化，結(jié)果見表4。

表4 正常醋和變質(zhì)醋頂空進樣結(jié)果

續(xù) 表

注：“*”為正常醋和樣品醋中均存在的物質(zhì)：“NA”為未知化合物。

由表4可知，正常醋中檢測到38種物質(zhì)，其中酸類物質(zhì)有4種，醇類物質(zhì)有4種，醛類物質(zhì)有5種，酯類物質(zhì)有6種，酮類物質(zhì)有3種，其他類物質(zhì)有16種；變質(zhì)醋中檢測到44種物質(zhì)，其中酸類物質(zhì)有2種，醇類物質(zhì)有6種，醛類物質(zhì)有5種，酯類物質(zhì)有7種，酮類物質(zhì)有2種，其他類物質(zhì)有22種；其中醇類物質(zhì)變化較大，變質(zhì)醋比正常醋多了(2S,3S)-(+)-2,3-丁二醇、3,4-二甲基-3-己醇、異戊醇、乙烯二乙酯。從總量上可知，變質(zhì)醋比正常醋樣多出了6種物質(zhì)，有H-Ala-Gly-Oh、二甲基二硫及未知物(NA)等，其中二甲基二硫是一種有害物，會給醋帶來不良風(fēng)味，但其含量僅占樣品含量的0.19%。

3 結(jié)果與討論

目前對山西老陳醋中成分分析較多，苗志偉等對兩種陳釀期山西老陳醋揮發(fā)性成分分析得出老陳醋中主要是酸、酮、酯、醇、酚和雜環(huán)類化合物；李麗等在對山西老陳醋香氣成分分析中建立了山西老陳醋香氣成分測定與質(zhì)量評價的方法，并得出不同等級醋樣的香氣成分有顯著的差別[20]。

本試驗通過對變質(zhì)醋理化性質(zhì)的測定，結(jié)果表明變質(zhì)醋理化指標基本符合要求。采用SPME-GC-MS法對醋樣中揮發(fā)性成分分析得出，正常醋中含有28種物質(zhì)，變質(zhì)醋中含有40種物質(zhì)，樣品醋比正常醋多出了12種物質(zhì)；主要的變化是變質(zhì)醋在變質(zhì)的過程中生成了酮類、醇類、烴類和一些未知物。同時采用頂空-氣質(zhì)聯(lián)用分析醋中氣體成分，結(jié)果表明變質(zhì)醋比正常醋樣多出了5種物質(zhì)，其中有一種含硫物質(zhì)是對人體有害的物質(zhì)，王莉娜等在利用頂空進樣-毛細管氣相色譜法測定啤酒的香味組分中也檢測到二甲基硫的存在，且二甲基硫是國內(nèi)啤酒行業(yè)正在關(guān)注的一種含量極微的不良風(fēng)味組分[21]。

從上述結(jié)果來看，正常醋中主要成分與苗志偉等在利用HS-SPME和GC-MS聯(lián)用分析山西老陳醋中揮發(fā)性香味成分結(jié)果一致[22]；吳繼軍等在桑果醋揮發(fā)性成分分析中也鑒定出主要成分包括酸類、酯類、醇類、酮類等，與本試驗結(jié)果相匹配[23]。雖然采用氣質(zhì)聯(lián)用儀分析得出樣品醋中的一些成分，但由于這些成分均是一些數(shù)據(jù)庫無法識別的未知化合物，仍需結(jié)合GC-O(氣相色譜-嗅覺測量法)對這些未知化合物進一步分析、檢測，確定它們的存在是否影響老陳醋品質(zhì)以及是否對人體有害。

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Analysis of Volatile Components in Metamorphic Vinegar Based on SPME-GC-MS and HS-GC-MS

ZHANG Huai-min1, DUAN Guo-feng2, CHEN Jia3, WANG Ru-fu1*

(1.College of Science and Engineering,Shanxi Agricultural University,Taigu 030801,China;2.College of Horticulture,Shanxi Agricultural University,Taigu 030801,China;3.Agricultural Products Storage and Fresh-keeping Institute,Shanxi Academy of Agricultural Sciences,Taiyuan 030000,China)

The spoilage phenomenon of vinegar continues to occur, which causes the quality of vinegar product being questioned, and makes the security problems of fermented foods to concern again. Mainly analyze the basic physical and chemical indicators, volatile components and gas components of metamorphic vinegar. The results show that the physical and chemical indicators of metamorphic vinegar are consistent with the national standard; there are 12 kinds of substances in volatile components more than normal vinegar, mainly are ketones, alcohols, hydrocarbons and someunknown substances; there are 5 kinds of substances in gas components more than normal vinegar, a kind of hazardous substance containing sulfur (DMDS) is detected.

mature vinegar; SPME gas chromatography-mass spectrometry; HS-gas chromatography-mass spectrometry; volatile components

2016-07-07 *通訊作者

山西省重點研發(fā)項目山西老陳醋產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與示范(2015-TN-10)

張懷敏(1992-)，女，碩士，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏工程； 王如福(1960-)，男，教授，博士，研究方向：食品科學(xué)。

TS264.22

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.01.008

1000-9973(2017)01-0031-06