GC-MS法檢測川菜中揮發(fā)性成分的研究

陳誠

（天津職業(yè)大學海河園校區(qū)旅游管理學院，天津300410）

食物中揮發(fā)性物質種類繁多，其中有一部分成分是香氣物質，正是這些香氣物質賦予了食物特殊的風味，増進攝食者的食欲。川菜是我國“八大菜系”之一，調味多變，口味清鮮醇濃并重，特別以善用麻辣調味著稱。由此便生出千香百味來，其中最具有代表性的川菜味型有麻辣味型、酸辣味型、魚香味型、怪味味型等，都互有差異，各具特色[1-2]。

對于食物中揮發(fā)性成分的測定，最常用的是氣相色譜法，其適合于揮發(fā)性有機物的測定和研究[3-7]。本試驗在使用氣相色譜儀的基礎上串聯(lián)質譜，并運用歸一法對照質譜庫對揮發(fā)性成分逐一進行定性和定量分析。氣相色譜-質譜聯(lián)用技術（gas chromatographymass spectrometry，GC-MS）既發(fā)揮了色譜法的高分辨能力又發(fā)揮了質譜法的高鑒別能力，并通過頂空固相微 萃 取 （headspace solid phase microextraction，HSSPME）的優(yōu)化，全面詳盡地分析經(jīng)典川菜揮發(fā)性成分的變化規(guī)律[8-10]，為研究川菜菜肴提供基礎數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要儀器

7890N-5973N GC-MS氣相色譜-質譜聯(lián)用儀、GC-MS數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)（含NIST 05質譜庫、WILEY 275質譜庫）：美國Agilent公司；SPME萃取頭：美國Supelco公司。

1.2 樣品來源

樣品按照相關川菜烹飪工藝規(guī)范制作[11-14]，由四川旅游學院烹飪大師現(xiàn)場制作麻婆豆腐、酸辣魚片、魚香肉絲、怪味雞丁等4道經(jīng)典川味菜肴。

1.3 方法

1.3.1 氣相色譜條件

在揮發(fā)性成分分離選擇的色譜柱方面，選擇HP-5MS石英毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.50 μm）。升溫程序：初始溫度50℃，保持2 min，以4℃/min升至120℃，保持3 min，然后以3℃/min升至160℃，保持5 min，最后以8℃/min升至270℃，保持10 min；進樣方式：不分流進樣；載氣：高純氦氣，流速為1.0 mL/min。

1.3.2 質譜條件

電子轟擊離子源；電子能量70 eV；燈絲發(fā)射電流200 μA；離子源溫度230℃；接口溫度280℃；四級桿溫度150℃；掃描質量范圍m/z 10 amu～500 amu。

1.3.3 萃取條件的優(yōu)化

將萃取頭插入GC-MS進樣口中，于250℃老化2 h。稱取2 g樣品置于10 mL頂空進樣瓶瓶中，插入萃取頭，于不同的萃取溫度下頂空萃取一段時間，于250℃解析5.0 min。分別比較不同的萃取頭、萃取溫度以及萃取時間對樣品中揮發(fā)性成分萃取效果的影響。

1.4 數(shù)據(jù)分析

定性：檢測的未知化合物與NIST 05質譜庫、WILEY 275質譜庫中相匹配，對匹配度大于60%的鑒定結果予以確認。

定量：以峰面積歸一化法確定不同菜品中各化合物的相對含量[15-16]。

2 結果與分析

2.1 萃取頭的選擇

由于不同材質的萃取頭對化合物的萃取效果不同，因此萃取頭的選擇會影響到樣品中揮發(fā)性成分的萃取效果。比較了4種固相微萃取頭的萃取效果：100μm聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）、75 μm聚乙二醇（Carbowax）/聚二甲基硅氧烷（PDMS）、65 μm聚二甲基硅氧烷（PDMS）/二乙烯苯（divinylbenzene，DVB）以及 50/30 μm 二乙烯苯（DVB）/聚乙二醇（Carbowax）/聚二甲基硅氧烷（PDMS），萃取效果的比較見表1。

表1 4種萃取頭的萃取效果比較Table 1 Extraction efficiencies of 4 SPME fibers

由表1可知，不同的萃取頭對樣品中揮發(fā)性成分的數(shù)量有很大影響。萃取頭的萃取效果主要受萃取頭涂層極性與表面積的影響。非極性涂層可有效萃取非極性化合物，極性涂層可有效萃取極性化合物。PDMS對非極性化合物萃取效果較好；在PDMS基礎上加入其他適用于萃取極性化合物的涂層，如高分子材Carbowax和DVB，不僅可以增加表面積，還可以增強對極性分子的萃取能力，從而提高萃取效率。本試驗選擇的4種萃取頭中，65 μmPDMS/DVB萃取頭的萃取量較大，且有效峰較多，其次是50/30 μm DVB/Carbowax/PDMS、100 μm PDMS 和 75 μm Carbowax/PDMS。因此選取65 μm PDMS/DVB萃取頭作為此次川菜中揮發(fā)性成分萃取試驗的萃取頭。

2.2 萃取溫度的選擇

溫度對萃取頭的萃取效果有雙重影響，溫度升高時，有利于揮發(fā)性成分的擴散，縮短了萃取的時間，但是溫度的升高也會使目標物在萃取頭的涂層中分配系數(shù)降低，導致吸附量減小，影響萃取頭的靈敏度。比較分析不同萃取溫度下川菜揮發(fā)性風味物質的分析效果，結果見表2。

表2 萃取溫度篩選結果Table 2 Effect of extraction temperature on the detection results

結果如表2所示，50℃條件下的萃取峰面積最大，且得到的有效峰最多，說明川菜的揮發(fā)性成分在50℃條件下的萃取效果最佳。溫度較低時，萃取量和有效峰個數(shù)均低于50℃時的萃取結果，這可能與溫度較低導致川菜中揮發(fā)性成分揮發(fā)的速度較慢或不完全揮發(fā)所致；而溫度較高時，隨著溫度升高，萃取結果的總峰面積沒有增加反而有所下降，有效峰個數(shù)也略低于50℃條件下的有效峰個數(shù)，這可能是溫度過高導致?lián)]發(fā)性物質在萃取頭涂層中吸附量下降所致。綜合考慮，試驗選擇將50℃作為川菜揮發(fā)性成分的萃取溫度。

2.3 萃取時間的選擇

比較分析不同萃取的時間對川菜中揮發(fā)性成分的影響，結果見表3。

表3 萃取時間篩選結果Table 3 Effect of extraction time on the detection results

結果如表3，從總峰面積上看，隨著萃取時間的增加，總峰面積明顯增加；當萃取時間超過40 min后，總峰面積變化不再顯著。從有效峰個數(shù)上看，萃取時間超過30 min后，有效峰個數(shù)變化不大，說明超過一定時間后萃取時間的延長對有效峰個數(shù)的影響不大。綜合以上結果，選擇40 min作為試驗中川菜揮發(fā)性成分的萃取時間。

2.4 不同味型川菜揮發(fā)性成分的化學種類和數(shù)量

依據(jù)上述優(yōu)化后的萃取條件，對4種不同味型川菜進行揮發(fā)性成分檢測，得到總離子流圖如圖1所示。

通過GC-MS數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對4種味型川菜揮發(fā)性成分進行定性和定量分析，如表1所示。

圖1 4種味型川菜揮發(fā)性成分的總離子流圖Fig.1 Total ion flow diagram of volatile component in 4 flavored Sichuan cuisine

表4 不同味型川菜揮發(fā)性成分的GC-MS分析結果Table 4 Volatile components in different flavors of Sichuan cuisine by GC-MS

2.5 各類揮發(fā)性成分對川菜香氣形成的影響

2.5.1 酯類

酯類化合物在4種味型川菜中含量最多，共有13種種組分，相對含量總和分別為麻辣味型64.237%、酸辣味型52.985%、魚香味型63.056%、怪味味型72.263%。在川菜的烹飪過程中，酸和醇的酯化反應是主要反應之一，從而產(chǎn)生較多的酯類物質，賦予了川菜的酯香味[17-18]。

續(xù)表4 不同味型川菜揮發(fā)性成分的GC-MS分析結果Continue table 4 Volatile components in different flavors of Sichuan cuisine by GC-MS

2.5.2 酸類

4種味型川菜中酸類化合物只有3種，其中酸辣味型的含量最多，相對含量總和為19.061%。少量的低分子飽和酸類一般都有令人愉快的嗅感，其在菜肴的香氣形成中也十分重要[19]。

2.5.3 酚類

4種不同味型川菜中都檢測含有2，6-二叔丁基對甲基酚化合物，這可能與川菜烹飪工藝中普遍加入的香料八角有關[20]，是其中的一種抗氧化劑，能延長菜肴的保存時間。

2.5.4 醚類

醚類化合物大都具有香味，在4種味型川菜中都含有：對丙烯基茴香醚，具有辛香味道，在自然界中廣泛存在于茴香油、小茴香油、八角油中[21]，對于形成川菜特有的辛香味具有重要作用。

2.5.5 酮類

酮類化合物可以是醇的氧化產(chǎn)物，也可以是酯類分解的產(chǎn)物[22]。2-壬酮、甲基壬基甲酮具有木香果香和芳香香氣的味道，在魚香味型川菜和怪味味型的川菜中芳香香味的形成中至關重要。

2.5.6 醇類

醇類主要來自脂肪氧化，分為飽和醇和不飽和醇。飽和醇由于其風味閾值較高，對川菜的整體風味貢獻較小，而不飽和醇的風味閾值較低，對川菜的風味貢獻較大[23]。

2.5.7 烴類

烴類化合物在4種味型川菜中含有共鑒定出7種，烷烴的香氣閾值較高，賦予菜品的風味作用不大，但它們可能有助于提高菜品整體香味效果。

3 結論

本文建立了HS-SPME/GC-MS分析川菜中揮發(fā)性成分的方法。針對樣品是川菜的特點，試驗選擇65μm PDMS/DVB（聚二甲基硅氧烷/二乙烯苯）固相微萃取頭，50℃頂空萃取40 min。通過GC-MS對4種不同味型川菜中的揮發(fā)性成分進行分析，共檢出酯類、酸類、酚類、醚類、酮類、醇類、烴類等7類36種合物。川菜的香味十分復雜，不能單純用某一種香味來形容，其獨特的香味是川菜中豐富的揮發(fā)性成分共同作用的結果。其中酯類在不同味型川菜中相對含量均最高，是川菜的特征性風味成分。本試驗建立的方法，可對成分復雜的川菜香味進行分析和測定，有助于提高檢測試驗室的分析此類樣品的效率，在試驗室的推廣可行性較高，旨在為傳統(tǒng)川菜菜品的質量改進提供試驗依據(jù)，為我國川菜餐飲產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展提供新的思路。