咸味香精的氣相指紋圖譜及質(zhì)量評價研究

劉 娜， 戴永鑫

(天津春發(fā)食品配料有限公司研發(fā)中心，天津 300300)

咸味香精的氣相指紋圖譜及質(zhì)量評價研究

劉 娜， 戴永鑫

(天津春發(fā)食品配料有限公司研發(fā)中心，天津 300300)

采用固相微萃取法提取香精的揮發(fā)性成分，應用氣相色譜技術(shù)進行分析，研究了咸味香精揮發(fā)性組分的氣相指紋圖譜的分析方法，并同時分析了氣相指紋圖譜用于咸味香精質(zhì)量控制的可行性.結(jié)果表明:咸味香精揮發(fā)性組分指紋圖譜穩(wěn)定性好，相似度高，具有較強的特征性和唯一性.該圖譜能綜合、準確地反映咸味香精的風味情況，是一種有效的咸味香精質(zhì)量控制模式.

氣相色譜;指紋圖譜;咸味香精;揮發(fā)性成分;質(zhì)量評價;固相微萃取法

咸味香精是20世紀70年代興起的一類新型食品香精，我國20世紀80年代開始研究生產(chǎn)咸味食品香精，90年代是我國咸味食品香精飛速發(fā)展的10年.經(jīng)過30多年的研究，目前我國咸味食品香精生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)進入世界先進行列，咸味食品香精生產(chǎn)量和消費量也進入世界前列［1］.隨著咸味食品香精生產(chǎn)和使用量的擴大，對其品質(zhì)控制的要求也越來越高.

以往香精行業(yè)對咸味香精產(chǎn)品的品質(zhì)控制，主要是酸值、澄清度、揮發(fā)性成份總量、色度、密度、折光度、混溶度等少數(shù)理化指標的檢測和微生物指標的檢測.而這些指標受溶劑的影響較大，對香精產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量缺乏直觀、全面的表征，不能準確客觀地反映香精產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量，其品質(zhì)的穩(wěn)定性難以得到有效控制.目前，關(guān)于咸味香精的分析方法還沒有一個固定模式，這主要是由于香精組成復雜，很難使用單一方法剖析出香精的主要組分，針對其中一兩個化學成分進行指標成分分析，難以真正有效監(jiān)控其品質(zhì).而常用的感官評價方法進行感官檢測和品質(zhì)控制主觀性較強，可能產(chǎn)生較大的誤差.

指紋圖譜是隨著現(xiàn)代分析技術(shù)發(fā)展而誕生的一種從整體上研究復雜物質(zhì)體系的技術(shù)，是以各種光譜、波譜、色譜等技術(shù)為依托的又一種質(zhì)量控制模式［2－3］.色譜指紋圖譜具有整體性和模糊性［4］.氣相指紋圖譜分析技術(shù)［5］是近10年來針對復雜樣品而發(fā)展起來的一項新技術(shù)，是一種從整體上研究復雜物質(zhì)體系的技術(shù)，具有指紋特征分析、宏觀推斷分析等特點，適合于考察復雜成分重要內(nèi)在質(zhì)量的均一性和穩(wěn)定性.由于化學計量統(tǒng)計學方法具有高效解析化學信息的作用，因而能對復雜的數(shù)據(jù)信息進行提煉，對樣品整體性特征作辨識，進而用于定性、定量及質(zhì)量控制，這在很大程度上能解決人工風味感官檢測和品質(zhì)控制帶來的問題.如果能建立起咸味香精香氣指紋圖譜，使之與感官品評相結(jié)合，應用于產(chǎn)品質(zhì)量及穩(wěn)定性的評測，就能為其相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)、生產(chǎn)工藝的控制、風味的優(yōu)化等方面提供科學依據(jù)，因此建立咸味香精香氣指紋圖譜不失為一種科學、有效的評價手段［6－7］.

本文的目的是提供一種分析咸味香精的氣相指紋圖譜分析方法，對咸味香精產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量進行直觀的表征，用數(shù)據(jù)準確客觀地反映咸味香精產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量，從而更好地控制產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性.采用GC/MS對咸味香精進行鑒別研究，以此獲取咸味香精的色譜圖，其揮發(fā)性特征成分在總離子流圖中可檢出，以其出峰先后及相對含量為特征，構(gòu)成了咸味香精的氣相指紋圖譜.利用指紋圖譜結(jié)合統(tǒng)計學分析方法處理所得到的數(shù)據(jù)，進一步表征出咸味香精的組成特征，以指紋圖譜中特征成分的相對含量保持穩(wěn)定為標準來有效控制香精產(chǎn)品質(zhì)量，從而實現(xiàn)對咸味香精質(zhì)量的整體監(jiān)控.

1 材料與方法

1.1 材料與設備

咸味香精待測樣品:公司自制，車間生產(chǎn)，隨機攙兌1%原料，選取4批樣品作為待測樣，分別命名為 a、b、c、d.

咸味香精對照品，公司自制，經(jīng)感官評價人員綜合評定合格的樣品.

6890－5975型氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用分析儀，美國安捷倫公司.

固相微萃取裝置，手柄和50/30 μm二乙烯苯－聚乙二醇－聚二甲基硅氧烷(DVB-CAR-PDMS)萃取纖維頭，美國Supelco.

渦流混合器，天津奧特賽思儀器有限公司.METTLER TOLEDO XS205型電子天平.

1.2 實驗方法

1.2.1 固相微萃取(SPME)步驟

稱取香精樣品1 g，連同5 mL去離子水、5 mL飽和氯化鈉溶液加入到20 mL配有聚四氟乙烯膠墊的小瓶中，渦流混合器上充分混合2 min，在室溫下平衡15 min，將固相微萃取裝置(纖維頭提前經(jīng)過250℃老化30 min)穿過膠墊插入密封瓶中，推出萃取頭，頂空萃取20 min，取出萃取頭，立即插入GC進樣口中，脫附2 min，進行分析.

1.2.2 儀器分析條件

GC條件:色譜柱，HP－5MS彈性石英毛細管色譜柱(30 m ×0.25 mm ×0.25 μm);進樣口溫度，250℃;載氣，高純(≥99.999%)氦氣;載氣流速，1.0 mL/min，進樣方式為不分流進樣;色譜柱升溫程序，起始溫度40℃，保持3.0 min，5℃/min升至100℃，保持1 min，再以20℃/min升至230℃，保持5.0 min.

MS條件:電子轟擊(EI)源分析，電子能量70 eV，電子倍增器電壓1 654 V，離子源溫度230℃，四級桿溫度 150℃，接口溫度 260℃，選用全掃描(SCAN)模式，質(zhì)量掃描40～450 u，延遲3 min.

2 結(jié)果與討論

2.1 指紋圖譜的建立

選取10批香精對照品，按1.2.1操作進行前處理，然后按1.2.2的儀器分析條件進行樣品分析，記錄總離子流圖.在整個色譜的全貌中，選擇峰面積最大的，同時出峰位置、峰形、分離度和穩(wěn)定性均較好的峰作為參比峰，標號為S，以相對保留時間標定共有指紋峰和考察相對峰面積，從中選取了11個分離度較好的共有峰，作為可以構(gòu)成該香精香味的特征指紋峰，特征指紋峰的峰面積占總峰面積的85%以上(見圖1).色譜圖中以數(shù)字編號的峰為共有峰，由此建立起咸味香精的指紋圖譜.2，S，4，5，7，8，9 號峰構(gòu)成了指紋的主要特征，1，3，6，10，11 號峰雖然對指紋圖譜的貢獻相對較小，但在不同樣品間均穩(wěn)定存在，構(gòu)成了指紋的次要特征.

表1 香精標準品特征峰相對保留時間Tab.1 RRT of characteristic peaks of standard flavoring

圖1 香精標準指紋圖譜Fig.1 Standard fingerprint chromatogram of flavoring

特征指紋峰相對保留時間和相對峰面積如表1和表2，由共同的相對保留時間和相對峰面積均值建立香精標樣的指紋圖譜，見表3.

2.2 方法學考察

為了考察分析方法的可靠性，以香精標樣為樣品，對儀器的精密度、方法的重現(xiàn)性以及樣品的穩(wěn)定性進行考察.

表2 香精標準品特征峰相對峰面積Tab.2 RA of characteristic peaks of standard flavoring

表3 香精標準品特征指紋Tab.3 Characteristic finger of standard flavoring

2.2.1 精密度實驗

取香精對照品按1.2.1操作及1.2.2色譜條件進行分析，連續(xù)進樣5次，以S峰為參照峰，考察儀器精密度.結(jié)果顯示特征峰的相對保留時間值的RSD均小于1.9% ，且特征峰的相對峰面積的RSD均小于2.6%.表明了固相微萃取法與氣相色譜－質(zhì)譜法檢測香精中的揮發(fā)性成分具有較好的精密度，符合指紋圖譜的檢測要求.

2.2.2 重復性實驗

取同一香精對照品，按1.2.1操作及1.2.2色譜條件進行分析，連續(xù)實驗5 d.以S峰為參照峰，考察方法的重現(xiàn)性.結(jié)果顯示特征峰的相對保留時間值的RSD均小于2.1%，且特征峰的相對峰面積的RSD均小于2.4%.表明固相微萃取法與氣相色譜－質(zhì)譜法檢測香精中的揮發(fā)性成分具有較好的重復性，符合指紋圖譜的檢測要求［6－7］.

2.2.3 穩(wěn)定性實驗

取同一香精對照品，按1.2.1操作及1.2.2色譜條件進行分析，分別在前處理后 0，3，6，9，12，15，18，21，24 h不同時間點進行分析，以S峰為參照峰，考察樣品待測液的穩(wěn)定性.結(jié)果顯示特征峰的相對保留時間的RSD均小于2.6%，且特征峰的相對峰面積的RSD均小于3.0%.說明前處理后的香精樣品待測液在24 h內(nèi)穩(wěn)定，完全符合指紋圖譜的檢測要求.

2.3 色譜指紋圖譜相似度計算與待測樣品分析

指紋圖譜要能反映復雜成分內(nèi)在質(zhì)量的均一性和穩(wěn)定性，而相似度正是一種重要的評價指標.指紋圖譜的相似度是指紋圖譜的整體相關(guān)性，其分析強調(diào)準確的辨認，而不是精密的計算.相似度著眼于宏觀規(guī)律的特征分析，重在辨認圖譜的整體面貌，而不追求細枝末節(jié).色譜指紋圖譜的相似度是指圖譜的整體相關(guān)性，它把色譜指紋圖譜的重疊率和共有峰的峰強度結(jié)合起來［8］.

目前相似度的評價方法主要有3種類型:一是利用指紋圖譜間的差異性進行評價，如距離系數(shù)法;二是利用指紋圖譜間的相似性進行評價，如夾角余弦法;三是相似性與差異性結(jié)合來評價，如改進的Nei系數(shù)法.本文選擇了對色譜峰的差異具有較強檢測能力的夾角余弦法進行相似度評價［9－11］.

采用夾角余弦法計算指紋圖譜的相似度.夾角余弦公式如下:

夾角余弦公式中向量Xi為待測樣品對應保留時間下的峰面積，Yi為標準樣品對應保留時間下的峰面積.

由此計算出10批香精對照品的相似度如表4，10個批次的對照品的香氣指紋圖譜相似度較高.

表4 10批香精標準品相似度Tab.4 Similarities between 10 batches of standard flavoring

另外將4個待測香精樣品按1.2.1操作及1.2.2色譜條件進行分析，經(jīng)分析結(jié)果計算待測品與標準品的相似度，結(jié)果為a相似度=0.987 10，b相似度=0.997 42，c相似度=0.999 04，d相似度=0.989 08.

根據(jù)大量的實驗數(shù)據(jù)及實際驗證表明，相似度≥0.999時樣品與標準品無明顯差異，可認定其質(zhì)量合格.據(jù)此判定c質(zhì)量合格，a、b、d質(zhì)量不合格.

參兌后的香精待測樣品的相似度有所降低，說明產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生了一定的波動.由此可見，利用固相萃取－氣相色譜－質(zhì)譜指紋圖譜技術(shù)對香精風味具有較強的綜合評價能力.

3 結(jié)論

經(jīng)過SPME-GC-MS法的制備與分析，由10個批次的樣品構(gòu)建的咸味香精揮發(fā)性組分氣相指紋圖譜具有較強的特征性和唯一性，利用夾角余弦法進行相似度計算，能考察樣品質(zhì)量的穩(wěn)定性.結(jié)果表明氣相指紋圖譜能較綜合、準確地反映樣品的香氣質(zhì)量情況，各特征指紋峰具有一定的特殊性，形成了特有的“條碼”，表現(xiàn)出一定的專屬特征，有利于從峰號、峰數(shù)、相對峰面積等局部因素對其指紋特征進行“準確的辨認”，方法簡單，可操作性強，為香精的質(zhì)量評價提供了簡單、快速而有效的新途徑，能科學反映香精的內(nèi)在品質(zhì)，為評定食品風味品質(zhì)方法提供了新的思路.

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(責任編輯:檀彩蓮)

Researches on Gas Chromatographic Fingerprint and Quality Evaluation of Savory Flavoring

LIU Na，DAI Yong-xin
(Tianjin Chun Fa Flavour＆ Fragrance Co.，Ltd.R＆D Center，Tianjin 300300，China)

The volatile flavor components of savory flavoring were extracted with solid phase micro-extraction(SPME)and analyzed by gas chromatography(GC).The gas chromatographic fingerprint method of savory flavoring was established preliminarily.The feasibility of gas chromatographic fingerprint in quality evaluation of savory flavoring was examined.The results showed that the gas chromatographic fingerprint of volatile flavor components in savory flavoring had fine stability，high similarity，greater characteristic and uniqueness.The quality of savory flavoring aroma could be reflected generally and exactly using this method，which would be an effective pattern to evaluate the quality of savory flavoring.

gas chromatography;fingerprint;savory flavoring;volatile flavor compound;quality evaluation;solid phase micro-extraction

TS202.3

A

1671-1513(2011)04-0028-05

2011－04－26

劉 娜，女，工程師，碩士，主要從事食品配料方面的研發(fā)工作.