SAFE用于液態(tài)奶味香精揮發(fā)性香成分的提取效果

李 寧，鄭福平，楊夢(mèng)云，顧 晨，孫寶國(guó),1,*

(1.陜西科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，陜西 西安 710021；2.北京工商大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100048)

SAFE用于液態(tài)奶味香精揮發(fā)性香成分的提取效果

李 寧1,2，鄭福平2，楊夢(mèng)云2，顧 晨2，孫寶國(guó)2,1,*

(1.陜西科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，陜西 西安 710021；2.北京工商大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100048)

為確定溶劑輔助香味物質(zhì)蒸發(fā)(SAFE)對(duì)不同奶味香料化合物提取率不同造成的定量結(jié)果與實(shí)際組成之間的差異，以19種奶味香料化合物組成的模擬奶味香精體系為試材，采用SAFE方法，結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，確定奶味香精的組成，對(duì)比其定量結(jié)果與奶味香精實(shí)際組成之間的差異，對(duì)不同種類奶香味香料化合物的提取率進(jìn)行分析。結(jié)果表明：SAFE對(duì)模擬奶味香精中酯類化合物的提取率最高，其次是酮類和含硫類化合物，由于內(nèi)酯類和其他類化合物的提取率較低，其定量結(jié)果需要做修正。

溶劑輔助香味物質(zhì)蒸發(fā)；奶味香精；揮發(fā)性香成分；氣質(zhì)聯(lián)用

溶劑輔助香味物質(zhì)蒸發(fā)(solvent assisted flavor evaporation，SAFE)是一種在低溫、高真空條件下提取樣品中香味成分的前處理方法[1]。由于這種前處理方法的操作溫度較低，避免了樣品長(zhǎng)時(shí)間在高溫條件下處理可能發(fā)生的次級(jí)反應(yīng)[2]，因此，該法得到的提取物香氣自然逼真[3]。已有應(yīng)用SAFE技術(shù)分離未知組分樣品中香味成分的研究[2,4-8]，但卻未見(jiàn)用該前處理方法對(duì)香味化合物提取效果的研究報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)在5種不同類型香料化合物中，選取了19種典型的奶味香料化合物[9-12]，組成一個(gè)模擬液態(tài)奶味香精，用SAFE預(yù)處理后，結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，研究不同種類奶味香料化合物提取率的差異，以確定該種香味物質(zhì)前處理方法用于未知奶味香料樣品分析調(diào)配時(shí)各種不同類型化合物需要做出的校正量。

1 材料與方法

1.1 試劑

乙酸乙酯、2,3-丁二酮、2-庚酮、硫代丁酸甲酯、

3-羥基-2-丁酮、乳酸乙酯、2-壬酮、辛酸乙酯、乙酸、2-十一酮、丁酸、2-甲基丁酸、己酸、乙基麥芽酚、γ-壬內(nèi)酯、辛酸、δ-癸內(nèi)酯、γ-十一內(nèi)酯、香蘭素、二氯甲烷(均為分析純) 北京化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

6890N-5973I氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國(guó)Agilent公司；SAFE裝置 北京玻璃儀器廠(類似于Engel等[13]采用的裝置)；微量進(jìn)樣器(100μL) 上海高鴿工貿(mào)有限公司；分子擴(kuò)散泵 北京中科科儀技術(shù)發(fā)展有限責(zé)任公司；DKB-501A型超級(jí)恒溫水槽 上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；DF-101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 河南省予華儀器有限公司。

1.3 氣相色譜和質(zhì)譜條件

氦氣作載氣，流速1mL/min。進(jìn)樣口襯管直徑0.75mm。樣品通過(guò)DB-Wax(30m×0.25mm，0.25μm)毛細(xì)管柱(美國(guó)Agilent公司)。柱箱的升溫程序：35℃保持5min，然后升溫到210℃(4℃/min)，保持10min；最后再升溫到230℃(20℃/min)。GC-MS接口溫度280℃，質(zhì)譜檢測(cè)器溫度150℃，EI離子源，離子源溫度230℃，電子能量70eV，質(zhì)譜掃描范圍為29～350m/z。

1.4 配制模擬奶味香精樣品

模擬奶味香精配方如下：乙酸乙酯，0.010g；2,3-丁二酮，0.148g；2-庚酮，0.062g；硫代丁酸甲酯，1.324g；3-羥基-2-丁酮，2.598g；乳酸乙酯，0.119g；2-壬酮，0.179g；辛酸乙酯，0.026g；乙酸，0.363g；2-十一酮，0.034g；丁酸，0.203g；2-甲基丁酸，0.344g；己酸，0.688g；乙基麥芽酚，0.972g；γ-壬內(nèi)酯，1.087g；辛酸，0.178g；δ-癸內(nèi)酯，0.246g；γ-十一內(nèi)酯，0.310g；香蘭素，0.332g。

1.5 用SAFE處理模擬奶味香精樣品

圖1 SAFE裝置示意圖[13]Fig.1 Schematic diagram of a SAFE instrument

SAFE裝置如圖1所示，將SAFE的蒸餾頭和腿通入45℃循環(huán)水，以250mL圓底燒瓶作為蒸餾瓶置于45℃的水浴中。用微量進(jìn)樣器取0.500mL配制的模擬奶味香精樣品和磁力轉(zhuǎn)子放入蒸餾瓶中。把液氮加入到冷阱中，并且將可揮發(fā)物質(zhì)收集瓶浸泡在裝滿液氮的保溫瓶中。打開(kāi)真空泵對(duì)系統(tǒng)抽真空，10min后打開(kāi)分子擴(kuò)散泵使系統(tǒng)壓力降至(4±0.5)×10-4Pa，約1.5h提取結(jié)束，關(guān)閉真空泵，釋放壓力，用重蒸的二氯甲烷5mL萃取裝有可揮發(fā)性物質(zhì)的收集燒瓶3次。將3次萃取液合并，放入25mL容量瓶中，用重蒸的二氯甲烷定容萃取液至25mL，取0.2μL萃取液，用GC-MS分析。按照上述操作，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

1.6 提取率測(cè)定

式中：Si為提取率；A1i為取0.500mL模擬奶味香精在25mL容量瓶中用重蒸的二氯甲烷稀釋至25mL后，取0.2μL用GC-MS分析得到的總離子流圖中化合物i的峰面積；A2i為用SAFE處理模擬奶味香精所得提取液中化合物i在總離子流圖中對(duì)應(yīng)的峰面積。

2 結(jié)果與分析

2.1 模擬奶味香精標(biāo)準(zhǔn)稀釋液GC-MS分析

模擬奶味香精直接稀釋后進(jìn)行GC-MS分析得到的總離子流圖見(jiàn)圖2；模擬奶味香精采用SAFE進(jìn)行樣品前處理后，對(duì)提取液進(jìn)行GC-MS分析得到的總離子流圖見(jiàn)圖3。

圖2 模擬奶味香精直接稀釋結(jié)合GC-MS分析得到的總離子流圖Fig.2 TIC chromatogram of diluted mimic dairy flavor

圖3 模擬奶味香精經(jīng)SAFE提取后結(jié)合GC-MS分析得到的總離子流圖Fig.3 TIC chromatogram of mimic dairy flavor pre-treated using SAFE

由圖2、3對(duì)比可知，模擬奶味香精經(jīng)過(guò)SAFE提取后沒(méi)有檢測(cè)出19種香料化合物以外的其他化合物，可見(jiàn)，SAFE的低溫操作可以避免在樣品前處理過(guò)程中發(fā)生次級(jí)反應(yīng)。總離子流圖中，保留時(shí)間超過(guò)28.90min后的香料化合物的提取率顯著降低，這是由于提取操作是在一定的低壓條件下進(jìn)行低溫蒸餾引起的，此方法的提取率的大小與香料化合物的揮發(fā)性、蒸汽壓和沸點(diǎn)有直接關(guān)系。對(duì)于揮發(fā)性和蒸汽壓較低、沸點(diǎn)較高的香料化合物而言，在進(jìn)行SAFE操作時(shí)，則需要提高蒸餾溫度和真空度以增大其提取率。用SAFE對(duì)樣品進(jìn)行前處理后，模擬奶味香精中香料化合物含量的變化數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，由表可知，使用SAFE結(jié)合GC-MS分析，可以檢測(cè)出全部的19種奶味香料化合物，其平均提取率為59.17%。

表1 SAFE對(duì)模擬奶味香精中香料化合物的提取率Table 1 Evaporation rates of aroma compounds in mimic dairy flavor identified using SAFE

2.2SAFE對(duì)不同種類奶味香料化合物提取率的影響

圖4 SAFE對(duì)不同奶味香料化合物的提取率Fig.4 Evaporation rates of different groups of dairy flavor compounds identified using SAFE

SAFE對(duì)5種不同類別奶味香料化合物提取率的影響如圖4所示。由圖可知，SAFE對(duì)酯類化合物的提取率(平均提取率為94.07%)最高，其次是酮類(82.34%)和含硫類(79.24%)化合物。內(nèi)酯類和其他類的提取率最低。除乙酸以外，酸類化合物的提取率是隨著碳鏈的增長(zhǎng)而降低。同時(shí)，內(nèi)酯類化合物是一類重要的奶香味香料化合物[9,14-15]，SAFE提取的內(nèi)酯類化合物平均含量?jī)H占模擬奶味香精中實(shí)際含量的4.69%，而其他類化合物中的乙基麥芽酚和香蘭素的提取率也很低，提取的量?jī)H為實(shí)際含量的4.84%。由此可知，當(dāng)使用SAFE作為奶味香料前處理方法時(shí)，內(nèi)酯類和其他類(乙基麥芽酚和香蘭素)的實(shí)際定量結(jié)果需要在測(cè)量結(jié)果的基礎(chǔ)上做較大的修正。

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)比模擬奶味香精中奶味香料化合物的實(shí)際組成與使用SAFE前處理后的組成，確定了SAFE對(duì)液態(tài)奶味香精揮發(fā)性香成分分析的影響。結(jié)果表明，使用SAFE結(jié)合GC-MS分析，可以檢測(cè)出全部的19種奶味香料化合物；該法對(duì)模擬奶味香精中不同種類香料化合物的提取率差別較大，其中，酯類化合物的提取率最高，其次是酮類和含硫類化合物，內(nèi)酯類和其他類化合物的提取率最低；當(dāng)使用SAFE作為奶味香料前處理方法時(shí)，內(nèi)酯類和其他類(乙基麥芽酚和香蘭素)的實(shí)際定量結(jié)果需要在測(cè)量結(jié)果的基礎(chǔ)上做較大的修正。

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Usability Evaluation of Solvent-assisted Flavor Evaporation as a Sample Pretreatment Method for Quantitative Analysis of Volatile Aroma Compounds of Liquid Dairy Flavors

LI Ning1,2，ZHENG Fu-ping2，YANG Meng-yun2，GU Chen2，SUN Bao-guo2,1,*
(1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Shaanxi University of Science and Technology, Xi’an 710021, China；2. School of Chemical and Environmental Engineering, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)

In order to determine the difference between quantitative results and actual composition, a mimic diary flavor system containing 19 kinds of diary-flavor compounds was used as the research subject to determine the volatile aroma compostion in the mimic diary flavor system by solvent-assisted flavor evaporation (SAFE) combined with GC- MS and compare the quantitative results and the actual composition. Results indicated that the highest evaporation rate was observed in esters, followed by ketones and sulfur-containing compounds among the mimic dairy flavor compounds isolated by SAFE. The evaporation rates of lactones and other kinds of compounds was the lowest. Therefore, their quantitative results of compounds identified by SAFE methods need to be corrected.

solvent assisted flavor evaporation；dairy flavor；volatile aroma；GC-MS

TS207.3

A

1002-6630(2010)18-0347-03

2010-07-04

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(20676003)

李寧(1982—)，女，博士研究生，主要從事香料化學(xué)研究。E-mail：galdness@gmail.com

*通信作者：孫寶國(guó)(1961—)，男，教授，博士，主要從事食品香精香料研究。E-mail：Sunbg@btbu.edu.cn