SPME或SDE結(jié)合GC-MS分析賈永信十香醬牛肉的揮發(fā)性風(fēng)味成分

陳海濤，張 寧，孫寶國

(北京工商大學(xué)食品學(xué)院，北京市食品風(fēng)味化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100048)

SPME或SDE結(jié)合GC-MS分析賈永信十香醬牛肉的揮發(fā)性風(fēng)味成分

陳海濤，張 寧，孫寶國

(北京工商大學(xué)食品學(xué)院，北京市食品風(fēng)味化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100048)

采用固相微萃取(SPME)法或同時蒸餾萃取(SDE)法提取賈永信十香醬牛肉的揮發(fā)性風(fēng)味成分，用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對其進(jìn)行分析。結(jié)果顯示：共鑒定出78種揮發(fā)性風(fēng)味成分，包括烴類7種、醛類15種、醇類23種、酮類12種、脂肪酸類2種、酯類3種、醚類2種、雜環(huán)化合物14種。兩種方法不同之處在于，SPME法提取到較多的醇類(38.92%)和雜環(huán)化合物(21.40%)，SDE法提取到較多的醇類(42.63%)和醛類(42.61%)。兩種方法均檢測到的化合物有21種：3-甲基丁醛、己醛、苯甲醛、1-辛烯-3-醇、糠醇、2,3-戊二酮、3-羥基-2-丁酮、茴香腦、2,5-二甲基吡嗪等。

賈永信十香醬牛肉；揮發(fā)性成分；同時蒸餾萃取；固相微萃??；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用

牛肉制品具有營養(yǎng)豐富、低脂肪、低膽固醇等特點(diǎn)，其制品的色香味形各具特色，迎合了不同消費(fèi)者的嗜好習(xí)慣[1]。醬牛肉是醬鹵制品的代表，其特色是重用黃醬和香辛料，是肉加調(diào)味料和香辛料，以水為加熱介質(zhì)煮制而成的[2-3]。賈永信十香醬牛肉是古城西安獨(dú)有的風(fēng)味之一，它選用優(yōu)質(zhì)牛肉，配以上等的天然調(diào)味料和醬味品，在保證肉質(zhì)營養(yǎng)成分的情況下，用世傳工藝醬制而成，其風(fēng)味醬香濃郁、鮮醇不膩，深受人們的喜愛。

固相微萃取(solid phase microextraction，SPME) 是集萃取、濃縮、解吸、進(jìn)樣于一體的樣品前處理新技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于食品風(fēng)味成分的檢測[4-5]。同時蒸餾萃取(simultaneous distillation extraction， SDE)技術(shù)將水蒸氣蒸餾與溶劑萃取相結(jié)合，對微量成分的提取效率較高。本實(shí)驗(yàn)結(jié)合兩種方法對賈永信十香醬牛肉的揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)分析，旨在確定其整體風(fēng)味特征，為今后的仿香研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

賈永信十香醬牛肉 市售；無水乙醚(分析純)、無水硫酸鈉(分析純)、C6～C30正構(gòu)烷烴(色譜純) 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；氮?dú)?純度99.9%) 北京氦普北分氣體工業(yè)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

手動SPME進(jìn)樣器、固定搭載裝置及75μm CAR/PDMS纖維 美國Supelco公司；同時蒸餾萃取裝置(定制加工) 北京玻璃儀器廠；6890N-5973i氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(配有液體自動進(jìn)樣器、吹掃捕集器、熱脫附儀、二維氣相色譜) 美國Aligent公司。

1.3 方法

1.3.1 SPME法提取揮發(fā)性成分

萃取前把SPME纖維在氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(gas chromatography-mass spectroscopy，GC-MS)儀器進(jìn)樣口老化。取10.02g醬牛肉樣品于30mL樣品瓶中，用聚四氟乙烯隔墊密封，60℃條件下水浴平衡30min后，插入SPME萃取纖維頭頂空取樣40min，然后在GC-MS進(jìn)樣口解吸5min，進(jìn)行氣質(zhì)聯(lián)用分析。

1.3.2 SDE法提取揮發(fā)性成分

稱取100g粉碎的賈永信醬牛肉置于1000mL圓底燒瓶中，加入300mL蒸餾水，攪拌均勻后置于同時蒸餾萃取裝置的一端，油浴加熱，溫度為(130±1)℃，磁力攪拌；量取50mL重蒸的乙醚液體置于100mL的圓底燒瓶中，加入少量沸石，置于同時蒸餾萃取裝置的另一端，水浴加熱，溫度為(42±1)℃。連續(xù)提取4h后，萃取液加入適量新鮮干燥的無水硫酸鈉，置于冰箱中冷凍脫水，過濾，所得濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至6m L，氮吹至0.5mL左右，得到香氣濃郁的淺黃色透明液體，密封后置于冰箱中冷藏保存，待氣質(zhì)聯(lián)用分析。

1.3.3 GC-MS分析條件

色譜條件：色譜柱：DB-WAX毛細(xì)管柱(30m×250μm，0.25μm)；進(jìn)樣口溫度：250℃；升溫程序：起始溫度35℃，保持1min，以4℃/min升至60℃，保持1min，以10℃/min升至115℃，保持3min，以3℃/min升至200℃，保持2min，最后以12℃/min升至220℃，保持4min；載氣(He)流速1.1mL/min，進(jìn)樣量1.0μL，分流比20:1(SPME采用不分流進(jìn)樣)。

質(zhì)譜條件：電子電離(electron ionization，EI)離子源；電子能量：70eV；離子源溫度：230℃；四極桿溫度：150℃；質(zhì)量掃描范圍20～350u。掃描方式：全掃描；溶劑延遲2.5min；調(diào)諧文件為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)諧。

1.4 數(shù)據(jù)處理

1.4.1 定性分析

揮發(fā)性非為物質(zhì)的鑒定結(jié)果以NIST 08譜庫檢索及保留指數(shù)為主，結(jié)合人工譜圖進(jìn)行確定。保留指數(shù)是在分析樣品中添加了C6～C30的正構(gòu)烷烴內(nèi)標(biāo)物后，根據(jù)以下公式計算。

保留指數(shù)的計算公式[6]：

式中：n和n＋1分別為未知物流出前后正構(gòu)烷烴的碳原子數(shù)，t＇(n)和t＇(n＋i)為相應(yīng)的正構(gòu)烷烴的調(diào)整保留時間，t＇(i)為待測組分的調(diào)整保留時間t＇(n)＜t＇(i)＜t＇(n＋i)。

1.4.2 定量分析

采用峰面積歸一化法進(jìn)行定量分析，求得各揮發(fā)性成分的相對含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 兩種方法測定的總離子流圖譜

采用固相微萃取法，進(jìn)行GC-MS分析，相應(yīng)的質(zhì)譜總離子流圖如圖1所示。采取同時蒸餾萃取法，以乙醚為溶劑，萃取時間為4h，所得萃取液經(jīng)濃縮后進(jìn)行GC-MS分析，相應(yīng)的質(zhì)譜總離子流圖如圖2所示。

圖1 賈永信十香醬牛肉經(jīng)SPME法萃取后結(jié)合GC-MS得到的總離子流圖Fig.1 TIC of volatile compounds in Jiayongxin spiced beef extracted by SPME

圖2 賈永信十香醬牛肉經(jīng)SDE法萃取后結(jié)合GC-MS分析得到的總離子流圖Fig.2 TIC of volatile compounds in Jiayongxin spiced beef extracted by SDE

2.2 SPME和SDE法提取的風(fēng)味物質(zhì)的比較

表1 賈永信十香醬牛肉揮發(fā)性風(fēng)味成分的GC-MS鑒定結(jié)果Table 1 GC-MS identification of volatile compounds in Jiayongxin spiced beef

續(xù)表1

表2 SPME法和SDE法萃取賈永信十香醬牛肉揮發(fā)性風(fēng)味成分種類和相對含量Table 2 Different groups of volatile compound and relative contents in SDE and SPME extracts from Jiayongxin spiced beef

從表1可以看到，結(jié)合固相微萃取和同時蒸餾萃取兩種方法從賈永信十香醬牛肉中提取揮發(fā)性風(fēng)味成分，經(jīng)GC-MS分析，共鑒定出78中揮發(fā)性風(fēng)味成分，包括烴類7種、醛類15種、醇類23種、酮類12種、脂肪酸類2種、酯類3種、醚類2種、含硫含氮及雜環(huán)化合物14種。兩種方法均檢測到的化合物有21種：D-檸檬烯、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、己醛、庚醛、壬醛、糠醛、苯甲醛、乙醇、1-戊醇、1-辛烯-3-醇、糠醇、2-丁酮、2,3-戊二酮、3-羥基-2-丁酮、乙酸、乙酸乙酯、茴香腦、2-戊基呋喃、2-甲基四氫呋喃-3-酮、甲基吡嗪。

SPME和SDE鑒定出風(fēng)味物質(zhì)的種類和相對含量比較如表2所示。從表2可以看出，SPME法鑒定出化合物48種，SDE法鑒定出化合物53種。采用SPME法鑒定出的烴類(5種)、酮類(8種)、脂肪酸類(2種)和雜環(huán)化合物(13種)的種類較SDE法鑒定出的多，而SDE法鑒定出了較多的醛類(15種)和醇類(17種)。

從表2還可以看出，采用SPME法提取賈永信十香醬牛肉的揮發(fā)性風(fēng)味成分，醇類(38.92%)、雜環(huán)化合物(21.40%)的相對含量較多，其次為酮類(9.42%)、酯類(7.15%)和醛類(6.87%)。采用SDE法提取得到的揮發(fā)性風(fēng)味成分中，醇類(42.63%)和醛類(42.61%)的相對含量較多，其次為醚類(2.68%)、酯類(2.49%)和酮類(1.89%)。2.3 風(fēng)味成分分析

烴類(除萜烯類化合物)主要來源于脂肪酸烷氧自由基的均裂，其中主要是庚烷和甲苯[7]。檢出的烴類物質(zhì)中，以D-檸檬烯為主和2-側(cè)柏烯為主，這可能與醬牛肉煮制過程中加入花椒等香辛料有關(guān)[8]。D-檸檬烯廣泛存在于橙子、檸檬、胡椒等多種精油中，尤其是在柑桔類精油中含量高達(dá)90%左右，具有令人愉快的檸檬氣息[9]。

肉類風(fēng)味中的醛主要來自于脂肪氧化和降解，斯特雷克爾氨基酸反應(yīng)也是重要來源之一。醛的閾值一般很低，具有脂肪香味，是肉香味的主要成分[10]。高含量的低分子量醛類物質(zhì)與牛肉的風(fēng)味強(qiáng)度有關(guān)，特別是帶支鏈的醛類。本實(shí)驗(yàn)共鑒定出15種醛類物質(zhì)，主要為2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、己醛、辛醛、壬醛、糠醛、苯甲醛等。其中，2-甲基丁醛(果香、青香)和3-甲基丁醛(稀釋后有愉快的水果香氣)來分別自異亮氨酸和亮氨酸的斯特雷克爾氨基酸反應(yīng)[11]。己醛是亞油酸的主要氧化產(chǎn)物。辛醛和壬醛是油酸氧化的產(chǎn)物[12]。苯甲醛是苯丙氨酸的降解產(chǎn)物[13]?？啡┨烊淮嬖谟谕考?、郎姆、紅茶中，具有甜香、木香和烘烤食物的香氣。

脂質(zhì)氧化和降解的另一主要產(chǎn)物是酮，多數(shù)酮類物質(zhì)閾值較高，對風(fēng)味特征的貢獻(xiàn)不大。但有些酮類是形成雜環(huán)化合物的重要中間體，對肉香的形成起著不可忽視的作用[14]。檢出的酮類物質(zhì)中，以2-丁酮、2,3-丁二酮、2,3-戊二酮、3-羥基-2-丁酮為主。

醇、酸來源于脂肪的氧化降解，脂肪酸和醇縮合形成酯。醇類物質(zhì)中，直鏈飽和醇閾值較高，對風(fēng)味影響不大，而不飽和醇閾值較低，認(rèn)為對風(fēng)味的形成產(chǎn)生一定貢獻(xiàn)。檢出的醇類物質(zhì)中，乙醇、己醇、1-辛烯-3-醇、芳樟醇、糠醇、α-松油醇是醬牛肉風(fēng)味的主要貢獻(xiàn)化合物。檢出的酸類物質(zhì)以乙酸和丁酸為主，閾值較低，認(rèn)為對整體風(fēng)味具有一定作用。檢出的酯類物質(zhì)以乙酸酯類為主，包括乙酸乙酯、乙酸異丁酯、乙酸苯乙酯3種，它們是酒類中重要的香氣成分[15]，這可能與醬牛肉煮制過程中加入料酒類等調(diào)味品有關(guān)。

醚類化合物在風(fēng)味物質(zhì)中也非常重要，特別是含苯環(huán)的醚，大多具有強(qiáng)烈而愉快的香氣[16]。本實(shí)驗(yàn)鑒定出的茴香腦和桉葉油素，可能與醬牛肉在煮制過程中加入八角等茴香類辛香料有關(guān)[8]。

雜環(huán)類化合物，尤其是含硫或含氮的雜環(huán)類化合物的閾值較低，主要來源于氨基酸和還原糖之間的Maillard反應(yīng)、氨基酸的熱解和硫胺素的降解，具有硫樣香氣、洋蔥樣香氣，多具有肉香[17]。雜環(huán)化合物的閾值較低，是肉香味的重要呈味物。實(shí)驗(yàn)鑒定出含硫含氮及雜環(huán)化合物14種，其中呋喃類化合物5種，含硫化合物4種，含氮類化合物5種。呋喃類化合物多是通過Amadori化合物1,2-烯醇化產(chǎn)生的，具有甜香和果香，能夠協(xié)調(diào)整體風(fēng)味。含硫化合物是產(chǎn)生基本肉香味的關(guān)鍵化合物[18-19]，甲硫醇、3-甲基噻吩、糠硫醇等化合物均已在在牛肉的香氣成分中發(fā)現(xiàn)。含氮化合物以吡嗪類化合物為主，主要產(chǎn)生烘烤香氣、堅果香氣和烤花生香氣。這些雜環(huán)化合物雖然相對含量不大，但對整體風(fēng)味的形成起著至關(guān)重要的作用。

3 結(jié) 論

3.1 結(jié)合固相微萃取和同時蒸餾萃取兩種方法從賈永信十香醬牛肉中提取揮發(fā)性風(fēng)味成分，經(jīng)GC-MS分析，共鑒定出78種揮發(fā)性風(fēng)味成分，包括烴類7種、醛類15種，醇類23種、酮類12種、脂肪酸類2種、酯類3種、醚類2種、含硫含氮及雜環(huán)化合物14種。兩種方法均檢測到的化合物有21種：D-檸檬烯、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、己醛、庚醛、壬醛、糠醛、苯甲醛、乙醇、1-戊醇、1-辛烯-3-醇、糠醇、2-丁酮、2,3-戊二酮、3-羥基-2-丁酮、乙酸、乙酸乙酯、茴香腦、2-戊基呋喃、2-甲基四氫呋喃-3-酮、甲基吡嗪，這些物質(zhì)可能對醬牛肉的風(fēng)味貢獻(xiàn)較大。

3.2 SPME法鑒定出化合物48種，SDE法鑒定出化合物53種。采用SPME法鑒定出的烴類(5種)、酮類(8種)、脂肪酸類(2種)和雜環(huán)化合物(13種)的種類較SDE法鑒定出的多，而SDE法鑒定出了較多的醛類(15種)和醇類(17種)；采用SPME法提取賈永信十香醬牛肉的揮發(fā)性風(fēng)味成分，醇類(38.92%)、雜環(huán)化合物(21.40%)的相對含量較多，其次為酮類(9.42%)、酯類(7.15)和醛類(6.87%)。采用SDE法提取得到的揮發(fā)性風(fēng)味成分中，醇類(42.63%)和醛類(42.61%)的相對含量較多，其次為醚類(2.68%)、酯類(2.49%)和酮類(1.89%)。

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Analysis of Volatile Compounds in Jiayongxin Spiced Beef by Solid Phase Microextraction or Simultaneous Distillation Extraction Coupled with Gas Chromatography-Mass Spectroscopy

CHEN Hai-tao，ZHANG Ning，SUN Bao-guo
(Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry, School of Food and Chemical Engineering,Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)

Volatile flavor components in Jiayongxin spiced beef were extracted by simultaneous distillation extraction (SDE)or solid-phase microextraction (SPME) and analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). A total of 78 volatile compounds were identified in Jiayongxin spiced beef, including 7 hydrocarbons, 15 aldehydes, 23 alcohols, 12 ketones,2 acids, 3 esters, 2 ethers and 14 heterocyclic compounds. Different results were obtained using the different extraction methods.The major compounds in the SPME extract were alcohols (38.92%) and heterocyclic compounds (21.40%), while the major compounds extracted by SDE were alcohols (42.63%) and aldehydes (42.61%). Twenty-one compounds were found in both extracts, including 3-methyl-butanal, hexanal, benzaldehyde, 1-Octen-3-ol, 2-furanmethanol, 2,3-pentanedione, 3-hydroxy-2-butanone, anethole and 2,5-dimethyl-pyrazine.

Jiayongxin spiced beef；volatile compounds；simultaneous distillation extraction (SDE)；solid phase microextraction (SPME)；gas chromatography-mass spectroscopy (GC-MS)

TS207.3

A

1002-6630(2012)18-0171-06

2012-04-09

“十二五”國家科技支撐計劃項目(2011BAD23B01)；北京市教育委員會科技發(fā)展計劃重點(diǎn)項目(KZ201110011015)

陳海濤(1973—)，男，高級工程師，碩士，研究方向?yàn)橄懔舷憔?。E-mail：chenht@th.btbu.edu.cn