SPME-GC-MS測(cè)定稀奶油中的揮發(fā)性化合物

李 良，馬 鶯，楊 鑫

(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，150090哈爾濱;2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，150030哈爾濱)

稀奶油是從乳中分離出的含脂肪部分，可以添加或者不添加食品添加劑和食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑經(jīng)過(guò)加工制成脂肪含量較低的產(chǎn)品［1］.稀奶油是一種呈味物質(zhì)，可以賦予食品(如甜點(diǎn)、蛋糕和一些巧克力糖果)美味［2］.還可以稀奶油為主要原料，利用相關(guān)微生物、酶水解等生物技術(shù)手段加工，再經(jīng)修飾調(diào)配制成奶味香精［3］，大量應(yīng)用于食品工業(yè)中.稀奶油的風(fēng)味對(duì)于相關(guān)食品的風(fēng)味有重大影響，研究稀奶油的風(fēng)味十分必要.對(duì)奶油風(fēng)味的研究［4-5］主要是對(duì)成品稀奶油［6］、天然乳脂［7］、酶解奶油［8］等進(jìn)行分析，對(duì)原料天然稀奶油分析很少，更談不上應(yīng)用先進(jìn)的分析技術(shù).固相微萃取(SPME)可以在很短的時(shí)間內(nèi)獲得揮發(fā)性物質(zhì)［9］，而且不會(huì)受溫度或者溶劑的影響引起揮發(fā)性物質(zhì)的變化［10］，廣泛應(yīng)用于風(fēng)味物質(zhì)的分析，與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)已成功分析了多種化合物［11］.本文通過(guò)固相微萃取與氣質(zhì)技術(shù)結(jié)合分析稀奶油的風(fēng)味物質(zhì)，為進(jìn)一步探討稀奶油對(duì)于相關(guān)食品及以稀奶油為原料奶味香精風(fēng)味的影響提供參考.

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑與儀器

氣相色譜-質(zhì)譜儀，惠普5890型氣相色譜儀(Hewlett-Packard.palo Alto，California，USA);計(jì)算機(jī)工作站(GC Workstation)HP3398A GChemStation;FID檢測(cè)器，質(zhì)譜選擇性檢測(cè)器;固相微萃取裝置(SPME)Supelco，Bellafonte，PA，USA.

1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.2.1 稀奶油的制備

過(guò)程如下:原料乳→預(yù)熱→分離→均質(zhì)→殺菌→冷卻.原料乳:市售新鮮牛乳;預(yù)熱:35～40℃;分離:兩次，將第一次分離所得脫脂乳再分離一次;兩次獲得的稀奶油混合;均質(zhì):15～18 MPa;殺菌:85℃×15 min，加熱時(shí)應(yīng)注意攪拌，加熱后要立即冷卻至18～20℃.

1.2.2 固相微萃取(SPME)技術(shù)萃取揮發(fā)性化合物

稱取20 g稀奶油放人100 mL頂空瓶中，將已老化好的萃取頭插入樣品瓶中進(jìn)行萃取，吸附時(shí)間為90 min.

1.2.3 色譜操作條件

1)條件A.色譜柱:DB-5(60 m×250 μm× 0.25 μm);色譜操作條件:載氣為氦氣，流速1.0 mL·min-1，進(jìn)樣口溫度為250℃;進(jìn)樣模式為splitless.升溫條件:初始溫度 60℃，保持3 min;以 6℃ ·min-1升溫至 150℃;以4℃·min-1升溫至230℃.分析總時(shí)間48 min. SPME探針類型:PA(85 μm).

2)條件B.色譜柱:DB-5(60 m×250 μm× 0.25 μm);色譜操作條件:載氣為氦氣，流速1.0 mL·min-1，進(jìn)樣口溫度為250℃;進(jìn)樣模式為splitless.升溫條件:初始溫度 60℃，保持3 min;以 6℃ ·min-1升溫至 150℃;以4℃·min-1升溫至230℃.分析總時(shí)間48 min. SPME探針類型:PDMS/DVB(100 μm).

3)條件C.色譜柱:HB-5;色譜操作條件:載氣為氦氣，流速1.0 mL·min-1，進(jìn)樣口溫度為250℃;進(jìn)樣模式為splitless.升溫條件:初始溫度40℃，保持10 min;以2℃·min-1升溫至50℃，保持5 min;以5℃·min-1升溫至120℃;以10℃·min-1升溫至230℃.SPME探針類型: PDMS/DVB(100 μm).

1.2.4 揮發(fā)性化合物分析

各組分質(zhì)譜鑒定是根據(jù)HP化學(xué)工作站軟件，對(duì)照NIST62庫(kù)所提供的質(zhì)譜資料進(jìn)行檢索定性，確定揮發(fā)性化合物成分，在色譜圖上剔除峰面積小的揮發(fā)性化合物，對(duì)剩下的揮發(fā)性化合物峰面積求和，利用峰面積歸一化法求得各組分峰面積分?jǐn)?shù)［12］.

2 結(jié)果與討論

2.1 SPME-GC-MS方法分析條件的選擇

分析條件的選擇對(duì)稀奶油揮發(fā)物質(zhì)的檢測(cè)具有重要影響.3種不同測(cè)定條件對(duì)于稀奶油揮發(fā)物質(zhì)測(cè)定的影響結(jié)果見(jiàn)圖1～3.

圖1 條件A下測(cè)得的稀奶油中揮發(fā)性香氣成分總離子流色譜圖

圖2 條件B下測(cè)得的稀奶油中揮發(fā)性香氣成分總離子流色譜圖

圖3 條件C下測(cè)得的稀奶油中揮發(fā)性香氣成分總離子流色譜圖

從圖1～3可以看出，條件B較好地分離了稀奶油中揮發(fā)性物質(zhì)，這是由于固相微萃取過(guò)程中，探針涂層起著決定性的作用，許多特殊的因素需要考慮［13］，如極性化合物最好使用極性萃取頭，PA［14］萃取頭比較適合于分析親水的化合物［15］，主要應(yīng)用于極性半揮發(fā)性物質(zhì)(酚類).而PDMS/DVB萃取頭屬于兩級(jí)性質(zhì)［16］，對(duì)極性芳香物質(zhì)更有效率，主要應(yīng)用于極性揮發(fā)性物質(zhì)［11］.因此，選擇條件B進(jìn)行研究.

2.2 稀奶油中揮發(fā)性物質(zhì)的分析

采用固相微萃取與氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)相結(jié)合，從稀奶油中共檢測(cè)出21種主要揮發(fā)性化合物(見(jiàn)表1)，可以看出，21種揮發(fā)性物質(zhì)中烷烴5種、硫醚類1種、游離脂肪酸類5種、甲基酮4種、內(nèi)酯1種、醇類1種、雜環(huán)類及其他物質(zhì)4種.在稀奶油中，甲基酮對(duì)風(fēng)味影響較大，其中2-庚酮具有新鮮的奶油味，2-壬酮具有清新、脂肪味，2-十一酮?dú)馕短卣魇峭?花香味.游離脂肪酸也是一類重要的風(fēng)味物質(zhì)，與一般脂肪酸相比，乳脂肪的脂肪酸組成中，水溶性、揮發(fā)性脂肪酸含量高的這類乳脂風(fēng)味也特別好，而且易于消化［17］.在稀奶油中檢測(cè)到的是C4～C12之間的偶數(shù)脂肪酸.

表1 稀奶油中揮發(fā)性化合物的組成分析

3 結(jié)論

1)使用PDMS/DVB萃取頭的SPME-GC-MS技術(shù)可以用于稀奶油揮發(fā)性物質(zhì)的分析.

2)稀奶油中共檢出21種揮發(fā)性物質(zhì)，主要為揮發(fā)性脂肪酸、甲基酮類、內(nèi)酯和一些其他揮發(fā)性化合物.其中揮發(fā)性脂肪酸有5種，主要是中短鏈脂肪酸，包括丁酸、己酸、辛酸、癸酸和十二酸，是稀奶油重要的風(fēng)味物質(zhì);甲基酮有4種，主要是2-庚酮、2-壬酮、2-十一酮，這幾種甲基酮賦予產(chǎn)品奶油的風(fēng)味.

［1］中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).GB/T5415-2008奶油［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

［2］吳暉，吳濤，吳劍鋒，等.稀奶油及其應(yīng)用［J］.中國(guó)乳品工業(yè)，2005，33(2):44-47.

［3］蔣曉鶴，陳歷俊，羅永康，等.酶法制備天然乳脂增味物的研究［J］.中國(guó)乳品工業(yè)，2008，36(7):35-39.

［4］WONG N P.A comparison of the volatile compounds of fresh and decomposed cream by gas chromatography［J］. Journal of Dairy Science，1963，46(6):571-573.

［5］KURTOVIC I，MARSHALL S N，MILLER M R，et al. Flavour development in dairy cream using fish digestive lipases from Chinook salmon(Oncorhynchus tshawytscha) and New Zealand hoki(Macruronus novaezealandiae)［J］.Food Chemistry，2011，127:1562-1568.

［6］王蓓，許時(shí)嬰.SPME-GC-MS對(duì)不同牛奶香精和稀奶油中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)比較［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2008，34(7):115-121.

［7］侯園園，王興國(guó)，劉元法.GC-O與GC-MS結(jié)合鑒定天然乳脂風(fēng)味中的特征致香成分［J］.食品工業(yè)科技，2008，29(3):143-145.

［8］汪薇，趙文紅，白衛(wèi)東，等.酶促奶油水解制備天然奶味香精［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2009，37(1):94-97.

［9］DELGADO F J，GONZALEZ-CRESPO J，CAVA R，et al.Formation of the aroma of a raw goat milk cheese during maturation analysed by SPME-GC-MS［J］. Food Chemistry，2011，129:1156-1163.

［10］OLIVEIRA A P，SILVA L R，PINHO de P G，et al.Volatile profiling of Ficus carica varieties by HS-SPME and GC -IT-MS［J］.Food Chemistry，2010，123:548-557.

［11］VAS G，ALQUIER L，CYNTHIA A，et al.Investigation of mass-balance issue in e-beam sterilized paclitaxel eluting coronary stents by SPME/GC-MS［J］.Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis，2008，48:568-572.

［12］何勝華，楊鑫，李海梅，等.固相微萃取技術(shù)(SPME)分析羊奶中揮發(fā)性化合物［J］.食品工業(yè)科技，2009，30(12):133-135.

［13］ZHANG Z M，DUAN H B，ZHANG L，et al.Direct determination of anabolic steroids in pig urine by a new SPMEGC-MS method［J］.Talanta，2009，78:1083-1089.

［14］BUCHHOLZ K D，PAWLISZYN J.Optimization of solid-phase microextraction conditions for determination of phenols［J］.Anal Chem，1994，66:160-167.

［15］SAGRATINI G，MAGGI F，CAPRIOLI G，et al.Comparative study of aroma profile and phenolic content of Montepulciano monovarietal red wines from the Marches and Abruzzo regions of Italy using HS-SPME-GCMS and HPLC-MS［J］.Food Chemistry，2012，132: 1592-1599.

［16］FILHO A M，DOS S F N，PAULA de P P A.Development，validation and application of a methodology based on solid-phase micro extraction followed by gas chromatography coupled to mass spectrometry(SPME/GC-MS)for the determination of pesticide residues in mangoes［J］.Talanta，2010，81:346-354.

［17］劉梅森，何唯平，賴敬財(cái)，等.奶粉脂肪酸與乳制品風(fēng)味關(guān)系研究［J］.中國(guó)乳品工業(yè)，2008，36(2):13-15.