基于GC-MS技術(shù)分析香蕉成熟前后香味物質(zhì)變化①

蔣盈盈 卿志星

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院 湖南長(zhǎng)沙410128)

香蕉（Musa nanaL.）為芭蕉科（Musaceae）芭蕉屬（MusaL.）的多年生大型草木熱帶果樹(shù)，原產(chǎn)于東南亞、中國(guó)和馬來(lái)西亞。香蕉是熱帶、亞熱帶四大水果（荔枝、菠蘿、椰子、香蕉）之一。中國(guó)香蕉的主要產(chǎn)地為廣東、廣西、云南、海南、福建［1-3]。香蕉在中國(guó)已有3000 多年的栽培歷史［4]。香蕉不僅便于食用，而且植株生長(zhǎng)迅速、全年均可豐收。有關(guān)學(xué)者采用不同的研究方法對(duì)香蕉的揮發(fā)性成分進(jìn)行測(cè)定，已從香蕉的香氣成分中鑒定出了150 多種化學(xué)成分［5-12]，香蕉的果肉與果皮中含有酚類化合物、黃酮類、類胡蘿卜素、兒茶酚胺等，這些化合物與香蕉的抗?jié)儭⒅胃篂a、降血糖、抗腫瘤、抗抑郁、抗氧化等保健功能密切相關(guān)。有研究顯示，香蕉變熟過(guò)程中的揮發(fā)性成分及其含量具有明顯的差異［13]，但關(guān)于熟香蕉香味分析研究較少，本研究采用頂空固相微萃取法并且結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，對(duì)生香蕉和熟香蕉果實(shí)的揮發(fā)性成分進(jìn)行測(cè)定，以期闡明香蕉變熟之后，香味變得更加濃郁的原因。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗(yàn)材料

香蕉材料購(gòu)自于興盛優(yōu)選小程序，供應(yīng)商為付洋平水果店，品牌為“付四果業(yè)”，產(chǎn)地為老撾。生香蕉表皮為青色，熟香蕉表皮為黃色且有少許黑斑出現(xiàn)。分別取生香蕉與熟香蕉果實(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

1.1.2 儀器與設(shè)備

GC/MS-QP2010 型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、GC/MS Solution 色譜工作站和NIST.17 質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)（日本島津公司）；固相微萃取儀、Stableflex 固相微萃取纖維頭（灰色）、頂空萃取瓶（上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司）；MM400 混合型研磨儀（廣州艾威儀器科技有限公司）；AE200 型電子天平（瑞士Mettler-Toledo）。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)樣品制備

分別將生香蕉和熟香蕉樣品用球磨儀進(jìn)行打磨（頻率為23 Hz，時(shí)間為30 s），精密稱取磨碎后的生香蕉和熟香蕉樣品各2.0 g，置于10 mL頂空萃取瓶中，并使其均勻分布在瓶底，待檢測(cè)。

1.2.2 萃取方法

為去除空氣中或纖維頭上的殘余雜質(zhì)，先對(duì)萃取纖維頭進(jìn)行老化處理。氣化室溫度設(shè)定為240℃，將萃取纖維頭插入氣相色譜儀氣化室中，老化40 min即可。

固相微萃取裝置的溫度設(shè)定為45℃，把萃取瓶放置于固相微萃取裝置上并固定好，預(yù)熱40 min；取磨碎生香蕉樣品時(shí)，以遞減的方式對(duì)取樣量進(jìn)行優(yōu)化，分別取2、1、0.5 g 樣品置于頂空萃取瓶中；放入磁力攪拌子并開(kāi)啟磁力攪拌（1600 r/min）；將萃取進(jìn)樣手柄插入頂空樣品瓶中，推出萃取纖維頭萃取45 min 后，縮回萃取纖維頭，取出萃取手柄。

1.2.3 GC-MS條件

CD-WAX 色譜柱（30.0 m×0.25 mm×0.25 μm，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司）；柱箱的溫度：60℃；進(jìn)樣口的溫度：240℃；進(jìn)樣的方式：不分流；載氣：高純He（含有量為99.99%）；載氣氣體體積流速：0.98 mL/min；分割比例：-0.1；程序升溫條件：初始溫度為60℃，保持3 min 后，以3℃/min 升至140℃，保持3 min 后，再以5℃/min升至210℃，保持5 min，分析檢測(cè)時(shí)間共50 min。

離子源：EI源；離子源溫度：200 ℃；接口溫度：220 ℃；電子能量：70 eV；質(zhì)核比掃描范圍：45～500 m/z；將所得質(zhì)譜圖利用NIST.17 譜庫(kù)進(jìn)行檢索比對(duì)。

1.2.4 柱溫條件

柱溫是氣相色譜分離時(shí)的一個(gè)重要參數(shù)，氣相色譜柱柱溫一般選擇接近或略低于組分平均沸點(diǎn)時(shí)的溫度（50和60℃）。

2 結(jié)果與分析

2.1 取樣量的優(yōu)化

結(jié)果顯示，3 種取樣量的揮發(fā)性成分種類區(qū)別不大，但由于1 g 及0.5 g 樣品量較少，2-己烯醛含量所占的比例較高，使得其他離子豐度較低，影響總離子流圖中峰型整體美觀度，因此選用2 g為本實(shí)驗(yàn)的取樣量。

2.2 柱溫條件的選擇

結(jié)果顯示，揮發(fā)性成分的種類表現(xiàn)為：60℃（10種）＞50℃（7種）。因此選擇吸附揮發(fā)性成分種類較多、分離效果好的柱溫，即以60℃柱溫作為實(shí)驗(yàn)條件。

2.3 生香蕉和熟香蕉果實(shí)的揮發(fā)性成分解析

利用氣相色譜-質(zhì)譜技術(shù)分別對(duì)生香蕉和熟香蕉果實(shí)的揮發(fā)性成分進(jìn)行測(cè)定，得總離子流圖（圖1）。經(jīng)過(guò)檢索NIST.17 質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)，從各離子相對(duì)豐度等方面進(jìn)行比較，采用面積歸一法計(jì)算色譜峰占總峰面積的百分比，測(cè)得2種果實(shí)揮發(fā)性成分的相對(duì)百分含量及其種類（表1）。

由表1可以看出，從生香蕉到熟香蕉，醛類物質(zhì)、醇類物質(zhì)和酸類物質(zhì)的相對(duì)百分含量均減少。因此，成熟香蕉果實(shí)中的酯類物質(zhì)，很有可能是生香蕉果實(shí)中的醛類物質(zhì)被氧化成酸，酸類物質(zhì)進(jìn)一步與醇類物質(zhì)發(fā)生酯化反應(yīng)或酸類物質(zhì)直接與醇類物質(zhì)發(fā)生酯化反應(yīng)生成酯類物質(zhì)。

表1 香蕉成熟前后果實(shí)中揮發(fā)性成分種類的相對(duì)含量 單位：%

由表2 可知，共鑒定出46 種不同化合物，其中生香蕉果實(shí)中共鑒定出10種，特有的化合物有7種；熟香蕉果實(shí)中共鑒定出39 種，特有的化合物有36 種（圖2）。生、熟香蕉中揮發(fā)性成分種類差異較大，生香蕉中含量最高的化合物為2-己烯醛，其次為正己醛；熟香蕉中化合物含量最高的是異丁酸異戊酯，其次是反-2-己烯醛和乙酸異戊酯。上述化合物均為允許添加的食用香料。

表2 生香蕉與熟香蕉果實(shí)揮發(fā)性成分分析表

續(xù)表2 生香蕉與熟香蕉果實(shí)揮發(fā)性成分分析表

3 討論

本研究采用頂空固相微萃取法結(jié)合色譜條件為氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，對(duì)生香蕉和熟香蕉果實(shí)中的揮發(fā)性成分進(jìn)行測(cè)定。共鑒定46 種揮發(fā)性成分，其中生香蕉果實(shí)有10 種，熟香蕉果實(shí)中有39 種。結(jié)果表明，2 種香蕉共有的揮發(fā)性成分僅3種，包括正己醛、反-2-己烯醛和正己醇。

生香蕉果實(shí)中的揮發(fā)性物質(zhì)絕大部分都是醛類，而大多數(shù)的醛類物質(zhì)都具有類似于青草的氣味，為香蕉的特征性氣味。此外，青草味的首類代表分子是順-3-己烯醛，它的嗅覺(jué)閾值十分低，只有0.25 ppb（ppb＝parts per billion，十億分率），即只需空氣中稍微有一點(diǎn)點(diǎn)就能夠被聞到［14]，但這種化合物不太穩(wěn)定，很容易重排成反式-2-己烯醛（生香蕉中含量最高的化合物）。由于生香蕉中所含的酯類物質(zhì)很少，所以此時(shí)的香蕉果香味特別淡。

成熟香蕉果實(shí)中，酯類成分含量明顯升高，這對(duì)熟香蕉濃郁的果香味影響很大。揮發(fā)性酯類、醇類、酸類和羰基類化合物是香蕉香氣中的4種主要成分。研究認(rèn)為，酯類是香蕉中特有的風(fēng)味化合物，尤其是乙酸異戊酯和乙酸異丁酯代表了成熟香蕉果實(shí)中的特征果香味［15]。

市面上各種香蕉味的產(chǎn)品味道大多都比新鮮香蕉更加濃厚，可能是因?yàn)檫@些食品里面沒(méi)有成熟的天然香蕉成分，僅是添加了香蕉味的人造香精；若是香精的制作工藝不佳，或者沒(méi)有按照優(yōu)化的比例添加，將會(huì)導(dǎo)致香蕉的味道失真。因此，在制作此類香精時(shí)，可以成熟香蕉中的主要揮發(fā)性成分為原料。

中國(guó)是香蕉的原產(chǎn)地之一，而香蕉生長(zhǎng)迅速，全年均可收獲。本實(shí)驗(yàn)對(duì)生香蕉和熟香蕉果實(shí)揮發(fā)性成分進(jìn)行鑒定，共鑒定出46 種不同的揮發(fā)性化合物，生香蕉果實(shí)中的揮發(fā)性物質(zhì)絕大部分是醛類，且具有淡淡的青草氣味；熟香蕉果實(shí)中的揮發(fā)性成分以酯類為主，賦予香蕉果實(shí)特殊的果香味。本研究結(jié)論為了解香蕉從生到熟過(guò)程中的芳香特性提供一定的參考價(jià)值。