萃取時(shí)間對(duì)甜面醬中揮發(fā)性成分分析的影響

張 靜，鄒 偉，鄧 靜*，吳華昌，石嬌嬌

（四川理工學(xué)院 生物工程學(xué)院，四川 自貢 643000）

甜面醬也稱甜醬、面醬，以面粉為原料，蒸煮后用米曲霉等種曲制曲，經(jīng)微生物發(fā)酵釀制而成。具有醬香和酯香，口感綿長而柔和，深受消費(fèi)者喜愛。其主要成分包括水分、還原糖、氨基酸、食鹽、有機(jī)酸以及一些可揮發(fā)性的呈香物質(zhì)等[1]。近年來，國內(nèi)外對(duì)傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品風(fēng)味的研究逐漸豐富，如醬油[2-4]、豆豉[5-6]、泰式醬油[7-8]、白腐乳[9]、泡菜[10]、果醋[11]等。對(duì)甜面醬揮發(fā)性成分的研究有利于新產(chǎn)品研發(fā)和質(zhì)量檢測，同時(shí)對(duì)甜面醬風(fēng)味調(diào)配具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。頂空固相微萃?。╤eadspace solid phase microextraction，HS-SPME）作為一項(xiàng)先進(jìn)、快捷的揮發(fā)性成分檢測技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種食品風(fēng)味物質(zhì)的檢測[12-15]。與以往食品中揮發(fā)性化合物常用分析方法相比，這種技術(shù)具有不使用溶劑、操作方便、檢測速度快、能夠盡可能減少被分析的香氣物質(zhì)的損失等優(yōu)點(diǎn)[16]，與氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）聯(lián)用結(jié)合，可為實(shí)驗(yàn)研究提供極大的便利。

在影響甜面醬揮發(fā)性成分萃取效果的因素中，萃取時(shí)間受到多方面綜合因素的作用。一般萃取過程在剛開始時(shí)吸附量迅速上升，出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)后上升緩慢，在達(dá)到吸附平衡后，吸附在萃取頭上的物質(zhì)可能會(huì)被解析而造成吸附量下降。本研究利用不同的萃取時(shí)間對(duì)甜面醬樣品中的揮發(fā)性成分進(jìn)行了分析和比較，希望可對(duì)甜面醬工藝改進(jìn)和風(fēng)味調(diào)配有一定的指導(dǎo)作用。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

甜面醬：四川省自貢市某廠提供。

氯化鈉（分析純）：成都科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

6890N/5975B氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：美國Agilent公司；50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取頭、15mL的頂空瓶及電熱磁力攪拌器：美國Supelco公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 測定方法

準(zhǔn)確稱取4g甜面醬樣品于15mL頂空瓶中恒溫水浴，在相同條件下（50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取頭、6mL蒸餾水、1g氯化鈉、攪拌轉(zhuǎn)速為600r/min）平衡5min，分別吸附30min、40min、50min、60min、70min后將萃取頭移至氣相色譜的高溫汽化室中解吸5min，進(jìn)行GC-MS分析。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理由GC-MS數(shù)據(jù)分析軟件系統(tǒng)完成，未知化合物經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索同時(shí)與美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（national institute of standards and technology，NIST）譜庫并結(jié)合程序升溫保留指數(shù)（temperature programmed retent index，PTRI），僅當(dāng)匹配度大于800（最大值為1 000）的鑒定結(jié)果才予以報(bào)道。采用峰面積歸一化法定量計(jì)算出各揮發(fā)性成分在甜面醬中的相對(duì)含量[17]。

1.3.2 GC-MS條件

色譜條件：毛細(xì)管色譜柱Agilent HP-INNOWax（60m×250μm，0.25μm）；手動(dòng)無分流進(jìn)樣，進(jìn)樣口溫度250℃；程序升溫：初始溫度40℃，保留3min，以2℃/min的速率升至60℃，再以6℃/min的速率升至250℃，保留5min；檢測器溫度250℃；載氣He，流速1mL/min。

質(zhì)譜條件：離子源為電子電離（electron ionization，EI）源，電子能量70eV，掃描范圍10～450u，離子源溫度230℃；接口溫度250℃。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同萃取時(shí)間檢測的揮發(fā)性成分?jǐn)?shù)量的比較

不同萃取時(shí)間下甜面醬中揮發(fā)性成分的萃取結(jié)果見表1。由表1可知，不同萃取時(shí)間條件下共檢測出35種化合物，主要為酯、醇、醛、酸、酮等6類物質(zhì)。不同萃取時(shí)間能夠檢測出的相同物質(zhì)共11種，分別為棕櫚酸乙酯、亞油酸乙酯、2-甲基丁醇、苯乙醇等，然而在檢測物質(zhì)的總量上存在差異。萃取時(shí)間為30min時(shí)能夠檢測出23種化合物，其中4種酯、5種醇、7種醛、1種酸、3種其他物質(zhì)；萃取時(shí)間為40min時(shí)能夠檢測出23種化合物，其中4種酯、5種醇、6種醛、2種酸、6種其他物質(zhì)；萃取時(shí)間為50min時(shí)能夠檢測出24種化合物，其中3種酯、5種醇、7種醛、2種酸、1種酮、6種其他物質(zhì)；萃取時(shí)間為60min時(shí)能夠檢測出27種化合物，其中5種酯、7種醇、7種醛、2種酸、1種酮、5種其他物質(zhì)；萃取時(shí)間為70min時(shí)能夠檢測出15種化合物，其中3種酯、3種醇、5種醛、1種酸、3種其他物質(zhì)。從揮發(fā)性物質(zhì)的總量來說，萃取時(shí)間為60min時(shí)能夠檢測出最多的化合物種類。隨著萃取時(shí)間的增加，萃取物質(zhì)種類增加，60min時(shí)萃取到最多的物質(zhì)，而萃取時(shí)間為70min時(shí)，化合物種類驟然下降，可能是由于揮發(fā)物在高溫時(shí)已經(jīng)解析。

表1 不同萃取時(shí)間下檢測的揮發(fā)性成分?jǐn)?shù)量的比較Table1 Comparison of volatile components identified in sweet flour paste by different extraction time

續(xù)表

2.2 不同萃取時(shí)間檢測揮發(fā)性成分總量和種類的分類比較

萃取時(shí)間為60min時(shí)檢測到的揮發(fā)性成分的色譜峰總面積最大為2.76×108、物質(zhì)種類最多為27種，其次是40min。把不同質(zhì)量濃度下所檢測的揮發(fā)性成分進(jìn)行歸類分析，發(fā)現(xiàn)不同質(zhì)量濃度在不同種類的揮發(fā)性成分檢測方面存在明顯差異，結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，在酯類物質(zhì)檢測方面，萃取60min時(shí)得到的色譜峰總面積最大為4.34×107，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他萃取時(shí)間；萃取得到的物質(zhì)種類也最多為5種，其他萃取時(shí)間檢測到的色譜峰總面積和物質(zhì)種類都相當(dāng)。

對(duì)于醇類物質(zhì)的檢測，萃取60min時(shí)檢測的色譜峰總面積最大為1.54×107，且種類最多為7種，而70min時(shí)得到的色譜峰總面積和種類均為最小，可能是由于檢測到的醇類物質(zhì)在高溫時(shí)不穩(wěn)定，分解或合成為其他化合物。

不同萃取時(shí)間均能夠檢測出大量的醛類物質(zhì)，其中萃取時(shí)間為60min時(shí)檢測的最大的色譜峰總面積，為1.8×108，70min時(shí)醛類物質(zhì)色譜峰總面積降低為1.3×108，且物質(zhì)種類最少，為5種。

揮發(fā)性酸類物質(zhì)在甜面醬中只有2種，分別為乙酸和十六烷酸，40min時(shí)檢測到最大色譜峰總面積，隨著時(shí)間的增加，色譜峰總面積減少，但40min、50min和60min時(shí)無明顯差異，因此2種酸的性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易分解。萃取時(shí)間太長或太短，都不利于揮發(fā)性酸類物質(zhì)的檢測。只有50min和60min時(shí)能夠檢測到酮類化合物，且色譜峰總面積都比較小，分別為3.6×106和2.0×106可能是由于合成量較少且檢測時(shí)間的長短對(duì)其穩(wěn)定性有影響。

不能歸為以上幾大類的化合物定為其它類，包括長鏈烷烴和雜環(huán)類化合物等，不同萃取時(shí)間檢測到的其他類化合物的色譜峰總面積和種類差異顯著。其中萃取時(shí)間為50min時(shí)的色譜峰總面積最大為1.28×107，40min和60min的萃取效果其次，且萃取效果相當(dāng)。萃取量最少的為70min，色譜峰總面積僅為3.49×106；在萃取的物質(zhì)種類方面最短的30min和最長的70min萃取的種類最少，僅有3種。

對(duì)不同種類的揮發(fā)性成分進(jìn)行歸類分析表明：在揮發(fā)性成分種類的檢測方面，萃取時(shí)間為60min時(shí)檢測到的酯、醇、醛類物質(zhì)無論是色譜峰總面積還是物質(zhì)種類都最多，而這些物質(zhì)在甜面醬揮發(fā)性成分組成中占據(jù)絕對(duì)比重；在其他類化合物中的檢測中，也表現(xiàn)良好，因此60min是最佳萃取時(shí)間。

2.3 不同萃取時(shí)間檢測的揮發(fā)性組分相對(duì)峰面積及萃取種類百分含量的分類比較

萃取時(shí)間對(duì)甜面醬中各類揮發(fā)性成分色譜峰總面積和萃取種類的相對(duì)百分比有顯著影響，結(jié)果如圖2所示。

對(duì)不同萃取時(shí)間萃取的各類揮發(fā)性成分的色譜峰總面積進(jìn)行分析，圖2結(jié)果表明，醛類在不同萃取時(shí)間分析中占有優(yōu)勢，分別占總色譜峰面積的74.21%、73.07%、71.19%、70.88%、78.89%，在不同萃取時(shí)間其他化合物的色譜峰總面積相對(duì)百分含量無明顯差異（圖2A），表明頂空固相微萃?。℉S-SPME）與氣質(zhì)聯(lián)用（GC-MS）相結(jié)合技術(shù)非常適合醛類物質(zhì)的檢測，且受萃取時(shí)間影響較小。

圖1 不同萃取時(shí)間對(duì)甜面醬揮發(fā)性成分的萃取效果Fig.1 Extraction effect of different extraction time on volatile components in sweet flour paste

圖2 不同質(zhì)量濃度萃取甜面醬揮發(fā)性成分色譜峰總面積(A)及萃取種類(B)相對(duì)百分含量比較Fig.2 Comparison of chromatographic peak area (A) and extraction species (B) of volatile fractions in sweet flour paste extracted by different mass concentrations

不同萃取時(shí)間所檢測到的各類物質(zhì)在種類方面無顯著的規(guī)律性，所有的萃取時(shí)間都能夠檢測到較多的酯類、醇類和醛類，這3種物質(zhì)分別占各萃取時(shí)間檢測到的總揮發(fā)性成分的80%（30min）、65.22%（40min）、62.5%（50min）、70.37%（60min）和73.33%（70min）（圖2B）。

2.4 不同萃取時(shí)間檢測到的揮發(fā)性成分分子質(zhì)量的分布

不同萃取時(shí)間所萃取的甜面醬揮發(fā)性成分的相對(duì)分子質(zhì)量分布如圖3所示。由圖3可知，相對(duì)分子質(zhì)量在100～200之間的化合物總數(shù)在所有萃取時(shí)間均最多，其中萃取時(shí)間為30～60min時(shí)，所萃取到的相對(duì)分子質(zhì)量在100～200之間的化合物數(shù)量差別不大，萃取時(shí)間70min則萃取到揮發(fā)性成分總數(shù)顯著降低；對(duì)于相對(duì)分子質(zhì)量＜100的化合物，萃取時(shí)間為60min最為適宜，共萃取到8種揮發(fā)性物質(zhì)；相對(duì)分子質(zhì)量在200～300之間的化合物在萃取時(shí)間40min和50min時(shí)檢測到的種類均為4種；相對(duì)分子質(zhì)量＞300的化合物在60min時(shí)檢測到的種類較多，為4種。萃取時(shí)間為60min時(shí)在不同相對(duì)分子質(zhì)量區(qū)段均有較好的萃取效果，因此萃取時(shí)間應(yīng)選擇60min。

圖3 不同萃取時(shí)間揮發(fā)性成分相對(duì)分子質(zhì)量分布Fig.3 Comparison of molecular weight of volatile components identified in sweet sauce paste extracted with different extraction time

3 結(jié)論

甜面醬揮發(fā)性成分主要由酯、醇、醛、酸、酮類化合物組成，在甜面醬揮發(fā)性成分研究中，選擇不同的時(shí)間萃取甜面醬樣品并經(jīng)GC-MS分析來考察萃取時(shí)間對(duì)甜面醬中揮發(fā)性成分分析的影響。結(jié)果表明，所有萃取時(shí)間檢測到的醛類物質(zhì)的色譜總峰面積都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他類物質(zhì)，且所有萃取時(shí)間檢測到的揮發(fā)性成分的相對(duì)分子質(zhì)量都集中在100～200之間。萃取時(shí)間為60min時(shí)檢測到的揮發(fā)性成分的色譜峰總面積最大為2.76×108，物質(zhì)種類最多為27種。甜面醬中酯、醇、醛類物質(zhì)在甜面醬揮發(fā)性成分組成中占據(jù)絕對(duì)比重，萃取時(shí)間為60min時(shí)檢測到的這3類物質(zhì)無論是色譜峰總面積還是物質(zhì)種類都最多。因此，選擇萃取時(shí)間60min最適合甜面醬揮發(fā)性成分的檢測。

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