頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定內(nèi)蒙酥油風(fēng)味物質(zhì)

薛 璐，張 琦，胡志和

（天津市食品生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院，天津300134）

酥油為中國(guó)傳統(tǒng)乳品之一，是乳發(fā)酵后提煉的乳脂肪，類(lèi)似于西式的發(fā)酵奶油，用途十分廣泛。酥油獨(dú)特的香氣是評(píng)價(jià)酥其品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，以往對(duì)于酥油香氣的判斷多采用感官評(píng)價(jià)方法，定性分析研究較少。固相微萃?。⊿PME）是近年發(fā)展起來(lái)的樣品前處理技術(shù)，具有操作簡(jiǎn)便、無(wú)需溶劑、萃取速度快等特點(diǎn)，被廣泛用于食品分析、藥物分析和生物分析等領(lǐng)域中，對(duì)于低沸點(diǎn)的醇類(lèi)、羧酸類(lèi)物質(zhì)能夠較好的檢出[1]。侯園園等[2]采用SPME結(jié)合GC-MS方法分析了乳脂肪中的風(fēng)味物質(zhì)，共檢出21種揮發(fā)性物質(zhì)，其中酮醛類(lèi)7種，酸類(lèi)9種，內(nèi)酯類(lèi)4種。石燕等[3]采用GC-MS方法對(duì)西藏牦牛酥油風(fēng)味物質(zhì)分離鑒定，共得到34種化合物，研究表明，對(duì)于西藏酥油風(fēng)味貢獻(xiàn)最大的為己酸和辛酸，其相對(duì)含量分別30.35%和33.22%，但是由于沒(méi)有配合使用SPEM技術(shù)，因此對(duì)西藏牦牛酥油的揮發(fā)性物質(zhì)未能進(jìn)行很好的分析。本文采用SPME技術(shù)與GC-MS分析相結(jié)合的方法對(duì)內(nèi)蒙古產(chǎn)酥油的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行了分析和鑒定，綜合文獻(xiàn)[1-2，4-5]，選用100μm PDMS、65μm PDMS/DVB和75μm CAR/PDMS三種萃取頭，并優(yōu)化了萃取條件，以期為酥油工業(yè)化生產(chǎn)中的風(fēng)味品質(zhì)研究和質(zhì)量控制提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

內(nèi)蒙酥油 含水量＜1%，購(gòu)自內(nèi)蒙古鄂爾多斯市。

TRFAME色譜柱（30m× 0.25mm P/N260M/42P）、TRACE GC ULTRA-DSQ氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（帶NIST 05 a.L質(zhì)譜譜庫(kù)） 美國(guó)Thermo公司；手動(dòng)固相微萃取進(jìn)樣手柄（soid-phase micro-extraction，SPME） 上海安譜科學(xué)儀器有限公司；回旋式水浴恒溫振蕩器 江蘇正基儀器有限公司；萃取纖維 100μm聚二甲基硅氧烷（PDMS）、65μm聚二甲基硅氧烷-二乙烯苯（PDMS/DVB）、75μm碳分子篩-聚二甲基硅氧烷（CAR/PDMS） 上海安譜科學(xué)儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 萃取頭老化 將不同極性的100μm PDMS（非極性）、65μm PDMS/DVB（雙極性偏非極性）、75μm CAR/PDMS（中等極性）3種固相微萃取頭在氣相色譜進(jìn)樣口290℃老化40min。

1.2.2 HS-SPME萃取條件的優(yōu)化 準(zhǔn)確吸取1mL酥油置于5mL的頂空瓶中，旋緊帶有硅膠隔墊的瓶蓋，在萃取溫度下水浴平衡20min后，將老化好的固相微萃取針插入樣品瓶中大約1cm處，推出萃取頭，頂空吸附30min，收進(jìn)萃取頭，拔出針頭后直接進(jìn)樣，在290℃解吸10min?？疾?00μm PDMS、65μm PDMS/DVB、75μm CAR/PDMS三種萃取頭對(duì)酥油中風(fēng)味化合物萃取的效果，考察萃取溫度（50、60、70、80、90℃）對(duì)酥油風(fēng)味物質(zhì)萃取效果的影響。

1.2.3 GC-MS分析條件 GC條件：進(jìn)樣口溫度290℃，載氣He，流速1.5mL/min，不分流進(jìn)樣；色譜柱：TRFAME（30m×0.25mm P/N260M/42P）；色譜柱升溫程序：50℃保持5min，以10℃/min的速率升至280℃，保持10min，共需38min。

MS條件：電子電離源（electron ionization，EI），電子轟擊能量70eV，離子源溫度230℃，掃描范圍30.00～650.00amu，質(zhì)譜譜庫(kù)為NIST 05 a.L。

1.2.4 定性與定量方法 化合物定性方法：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)Xcailibur軟件系統(tǒng)處理完成，化合物經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索，同時(shí)與NIST譜庫(kù)相匹配檢索定性。

化合物定量方法：按峰面積歸一化方法計(jì)算化合物的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)[6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 萃取頭的選擇

萃取頭的選擇對(duì)于提取待測(cè)物質(zhì)有重要的影響，萃取纖維的涂層種類(lèi)和厚度是影響萃取效果的關(guān)鍵因素，根據(jù)涂層親和力的“相似相溶原理”，極性涂層對(duì)于極性化合物吸附能力較強(qiáng)，非極性涂層對(duì)于非極性化合物吸附能力較強(qiáng)[2]。本實(shí)驗(yàn)采用的三種萃取頭中，100μm PDMS為非極性涂層，65μm PDMS/DVB為混合極性涂層，75μm CAR/PDMS為中等極性涂層，在相同的吸附時(shí)間（30min）、萃取溫度（60℃）和解析（290℃ 10min）條件下進(jìn)行比較，考察了三種萃取頭對(duì)酥油中風(fēng)味化合物萃取的吸附效果，用HS-SPME-GC/MS分析酥油中風(fēng)味物質(zhì)的總離子流圖如圖1～圖3所示。

結(jié)果表明，100μm PDMS萃取頭和65μm PDMS/DVB萃取頭均檢出19種風(fēng)味物質(zhì)，75μm CAR/PDMS萃取頭檢出21種風(fēng)味物質(zhì)。PDMS萃取纖維對(duì)酸類(lèi)物質(zhì)的吸附能力不及PDMS/DVB萃取頭和CAR/PDMS萃取頭，與Gonzalez-Cordova[7]研究中提出的PDMS纖維不適宜吸附酸類(lèi)物質(zhì)的結(jié)果一致。Kalua等[4]對(duì)橄欖油風(fēng)味成分的分析結(jié)果顯示，PDMS萃取頭更合適弱極性和非極性物質(zhì)，而酥油的香氣成分中，極性化合物含量較多，65μm PDMS/DVB為混合極性涂層，對(duì)于酥油風(fēng)味物質(zhì)的總體吸附程度較好。由總離子流圖可知，65μm PDMS/DVB纖維萃取得到待測(cè)成分的峰形較好，響應(yīng)更靈敏，綜合考慮，本實(shí)驗(yàn)選擇65μm PDMS/DVB作為纖維萃取。

圖1 酥油風(fēng)味物質(zhì)HS-SPME法的總離子流圖（100μm PDMS）Fig.1 TIC chromatogram of flavor compounds in ghee by HS-SPME（100μm PDMS fiber）

圖2 酥油風(fēng)味物質(zhì)HS-SPME法的總離子流圖（65μm PDMS/DVB）Fig.2 TIC chromatogram of flavor compounds in ghee by HS-SPME（65μm PDMS/DVB fiber）

圖3 酥油風(fēng)味物質(zhì)HS-SPME法的總離子流圖（75μm CAR/PDMS）Fig.3 TIC chromatogram of flavor compounds in ghee by HS-SPME（75μm CAR/PDMS fiber）

2.2 萃取溫度的選擇

萃取溫度對(duì)HS-SPME過(guò)程既影響萃取靈敏性，又影響萃取動(dòng)力學(xué)，是一個(gè)非常重要的優(yōu)化因素[8]。在平衡20min，萃取時(shí)間30min，解析溫度290℃，解析時(shí)間10min的條件下，實(shí)驗(yàn)考察了50～90℃對(duì)萃取效果的影響，結(jié)果如圖4所示。

圖4 不同萃取溫度對(duì)酥油風(fēng)味物質(zhì)萃取效果的比較Fig.4 Effects of extraction temperature on extraction results of flavor compounds in ghee

圖5 不同萃取溫度對(duì)酥油主要揮發(fā)性物質(zhì)吸附性比較Fig.5 Effects of extraction temperature on extraction results of main volatile material in ghee

酥油中主要呈味物質(zhì)為酮、醛、酸、酯類(lèi)物質(zhì)，由圖5可知，萃取溫度為90℃時(shí)，PDMS/DVB萃取頭對(duì)醛類(lèi)物質(zhì)的吸附較差，醛類(lèi)物質(zhì)的閾值一般較低，對(duì)食品整體風(fēng)味的貢獻(xiàn)較大，而在80℃時(shí)萃取頭對(duì)各類(lèi)物質(zhì)的吸附性較均勻，且吸附量較大，綜合考慮，選取80℃為萃取溫度。

2.3 酥油風(fēng)味物質(zhì)

酥油風(fēng)味物質(zhì)總離子流圖見(jiàn)圖6，檢出化合物種類(lèi)及相對(duì)含量見(jiàn)表1。

由表1可知，采用HS-SPME-GC/MS方法共檢出內(nèi)蒙酥油含有22種揮發(fā)性物質(zhì)，其中酮類(lèi)5種、酸類(lèi)2種、酯類(lèi)5種、醛類(lèi)5種及其他物質(zhì)5種。2-壬酮、2-十一酮和己酸的相對(duì)含量分別為22.91%、11.42%和11.37%，對(duì)酥油的風(fēng)味貢獻(xiàn)較大，2-壬酮具有果香、甜香和奶油的氣味，2-十一烷酮具有果香、酮香、脂肪香，并帶有奶油、乳酪的味道，己酸具有干酪、油脂腥臭[9]。將本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與石燕等對(duì)西藏酥油風(fēng)味物質(zhì)的分析相比，HS-SPME方法對(duì)醛類(lèi)物質(zhì)的靈敏度優(yōu)于水蒸汽蒸餾-萃取法。

3 結(jié)論

利用頂空固相微萃取技術(shù)和氣相色譜-質(zhì)譜分析方法對(duì)內(nèi)蒙酥油的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行研究，優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)條件，酥油的最佳分析條件為：萃取頭65μm PDMS/DVB，萃取溫度80℃，經(jīng)鑒定分析酥油中揮發(fā)性成分主要有酮類(lèi)、醇類(lèi)、醛類(lèi)、酸類(lèi)、酯類(lèi)等22種物質(zhì)，其中酮類(lèi)、酸類(lèi)為主要呈味物質(zhì)。

酥油作為天然發(fā)酵乳品，營(yíng)養(yǎng)豐富[10]，同時(shí)具有滑潤(rùn)腸道，增強(qiáng)蠕動(dòng)的保健功效[11]。酥油不僅在中國(guó)傳統(tǒng)乳制品中占有重要地位，在現(xiàn)代食品工業(yè)中，酥油可以代替氫化植物油、起酥油等應(yīng)用到蛋糕、面包、餅干等食品加工中。其含有的特殊風(fēng)味物質(zhì)不僅增添了產(chǎn)品的感官享受，且富有民族特色，更有益人體健康，其市場(chǎng)前景必將廣闊。

圖6 酥油風(fēng)味物質(zhì)HS-SPME法總離子流圖Fig.6 TIC chromatogram of flavor compounds in ghee by HS-SPME

表1 酥油風(fēng)味物檢出結(jié)果Table 1 GC/MS analysis result of aroma components of ghee

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