小根蒜揮發(fā)性風(fēng)味成分分析

孫 穎，陳怡穎，丁 奇，趙 靜，張玉玉，孫寶國(guó)，陳海濤

（食品營(yíng)養(yǎng)與人類健康北京高精尖創(chuàng)新中心，北京市食品風(fēng)味化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，食品質(zhì)量與安全北京實(shí)驗(yàn)室，北京工商大學(xué)，北京 100048）

小根蒜揮發(fā)性風(fēng)味成分分析

孫 穎，陳怡穎，丁 奇，趙 靜，張玉玉*，孫寶國(guó)，陳海濤

（食品營(yíng)養(yǎng)與人類健康北京高精尖創(chuàng)新中心，北京市食品風(fēng)味化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，食品質(zhì)量與安全北京實(shí)驗(yàn)室，北京工商大學(xué)，北京 100048）

為了研究小根蒜的特征香氣成分，以獨(dú)頭蒜為對(duì)比，采用固相微萃取和液液萃取的方法提取小根蒜和獨(dú)頭蒜中的揮發(fā)性風(fēng)味成分，通過連接HP-5柱子的氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀對(duì)其進(jìn)行分離鑒定。結(jié)果顯示：采用液液萃取法在小根蒜、獨(dú)頭蒜樣品中共鑒定出23 種化合物；采用固相微萃取法在小根蒜、獨(dú)頭蒜樣品中共鑒定出28 種化合物；2 種方法均檢測(cè)到的化合物有9 種。小根蒜與獨(dú)頭蒜中相對(duì)質(zhì)質(zhì)分?jǐn)?shù)最高的均為醚類化合物和含硫化合物，但二烯丙基硫醚和3-乙烯基-1,2-二硫環(huán)己-5-烯在獨(dú)頭蒜中含質(zhì)較高，而甲基丙烯基二硫醚、二甲基三硫醚、二甲基四硫醚和3,5- 二乙基-1,2,4-三硫雜環(huán)戊烷等僅在小根蒜中分析鑒定出。因此，這些化合物對(duì)小根蒜的特殊香氣組成可能具有重要的作用。

小根蒜；獨(dú)頭蒜；揮發(fā)性風(fēng)味成分；固相微萃?。灰阂狠腿。粴庀嗌V-質(zhì)譜聯(lián)用

小根蒜（Allium macrostemon Bunge.），屬于百合科多年生草本植物[1]，其干燥鱗莖是中藥薤白的藥用來源之一[2]，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，具有抗菌消炎、提高機(jī)體免疫力、防治腫瘤等多方面的功能[3-4]，香氣濃郁，可以加工成多種食材[5-6]，屬藥食同源植物。小根蒜與獨(dú)頭蒜（Allium sativum L.）同屬百合科蔥屬，風(fēng)味卻有所差別。含硫化合物是獨(dú)頭蒜中的主要活性成分，也是獨(dú)頭蒜具有刺激性氣味的主要原因，所以目前國(guó)內(nèi)關(guān)于獨(dú)頭蒜揮發(fā)性成分的研究較多[7-8]。獨(dú)頭蒜亦為藥食兩用植物[9-11]，但相比而言小根蒜的香氣更加濃郁。目前，對(duì)小根蒜揮發(fā)性成分的研究較少。

固相微萃?。╯olid-phase microextraction，SPME）法集采樣、萃取、濃縮、進(jìn)樣于一體，所需樣品質(zhì)少，減少了溶劑消耗，無污染、成本低，有利于萃取小根蒜和獨(dú)頭蒜中低沸點(diǎn)物質(zhì)，保持了樣品完整性，靈敏度和精密度高[12]。液液萃取法是一種從復(fù)雜食品基質(zhì)中溫和、全面地提取揮發(fā)性成分的方法，使萃取物具有樣品原有的自然、逼真的香味，尤其適于小根蒜、獨(dú)頭蒜等復(fù)雜的天然食品中揮發(fā)性化合物的鑒定分析。

為了確定小根蒜的揮發(fā)性風(fēng)味特征成分，本實(shí)驗(yàn)采用液液萃取法和SPME法結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）技術(shù)，通過與獨(dú)頭蒜揮發(fā)性風(fēng)味成分的對(duì)比，進(jìn)一步對(duì)小根蒜的揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行分析，旨在為小根蒜的工業(yè)化生產(chǎn)及其香精的調(diào)配提供處論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小根蒜、獨(dú)頭蒜 市售；無水乙醚（分析純）、二氯甲烷（分析純）、無水硫酸鈉（分析純）、C6～C30正構(gòu)烷烴（色譜純） 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；氮?dú)猓兌?9.9%） 北京氦普北分氣體工業(yè)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

N-1100旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 日本Eyela公司；手動(dòng)SPME進(jìn)樣器、固定搭載裝置及75 μm CAR/PDMS 纖維 美國(guó)Supelco公司；6890N-5973i GC-MS聯(lián)用儀（配有液體自動(dòng)進(jìn)樣器、吹掃捕集器、熱脫附儀、二維氣相色譜）美國(guó)Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 小根蒜、獨(dú)頭蒜樣品的預(yù)處處

分別取150.0 g小根蒜及獨(dú)頭蒜，洗凈，放入天然青石搗蒜器，并將其都碎成蒜泥。

1.3.2 樣品的制備

1.3.2.1 液液萃取

參照Fan Wenlai等[13-15]的方法，各稱取20 g蒜泥，迅速置于500 mL圓底燒瓶中，按照料液比1∶5（g/mL）加入100 mL有機(jī)溶劑（二氯甲烷），與蒜泥充分混合，混合后濾出溶劑，將蒜泥與有機(jī)溶劑分離，收集有機(jī)溶劑，繼續(xù)加入100 mL相同有機(jī)溶劑，重復(fù)以上操作3 次，最后將得到的所有有機(jī)提取液合并，重蒸。用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮富集，濃縮至6 mL，氮吹至0.5 mL左右，得到香氣濃郁的深黃色透明液體，密封后置于冰箱中冷藏保存，待GC-MS聯(lián)機(jī)分析。

1.3.2.2 SPME

參照陳怡穎等[16]的方法，先將萃取頭在GC的進(jìn)樣口老化，老化溫度為250 ℃，載氣體積流量為1.0 mL/min，老化時(shí)間42 min。取1.5 g蒜泥迅速放入15 mL樣品瓶中，蓋上蓋子，在35 ℃恒溫水浴中平衡20 min，將SPME器的萃取頭插入到樣品瓶中，推出纖維頭，注意萃取頭不要接觸蒜泥。于35 ℃條件下吸附30 min，隨后抽回纖維頭，再將萃取頭插入GC儀于250 ℃條件下解吸5 min，同時(shí)啟動(dòng)儀器采集數(shù)據(jù)。

1.3.3 GC-MS測(cè)定條件

GC條件：色譜柱：HP-5MS 毛細(xì)管柱（30 m×250 μm，0.25 μm）；進(jìn)樣口溫度：250 ℃；升溫程序：起始溫度40 ℃，保持3 min，以6 ℃/min升至220 ℃，保持5 min；載氣（He）流速1.1 mL/min，進(jìn)樣量1.0 μL，分流比50∶1（SPME采用不分流進(jìn)樣）。

MS條件：電子電離源；電子能量：70 eV；離子源溫度：230 ℃；四極桿溫度：150 ℃；質(zhì)量掃描范圍m/z 20～350；掃描方式：全掃描；溶劑延遲4 min（SPME無溶劑延遲）；調(diào)諧文件為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)諧。

1.4 數(shù)據(jù)處處

1.4.1 定性分析

對(duì)檢測(cè)結(jié)果的定性分析，以計(jì)算機(jī)檢索NIST 11譜庫(kù)、人工解析圖譜和計(jì)算保留指數(shù)共同確定[15]。保留指數(shù)（I）根據(jù)式（1）計(jì)算[17]。

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+1）為相應(yīng)正構(gòu)烷烴的調(diào)整保留時(shí)間；t’（i）為待測(cè)組分的調(diào)整保留時(shí)間，t’（n）＜t’（i）＜t’（n+1）。

1.4.2 定質(zhì)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(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 兩種方法測(cè)定的總離子流圖譜

采取固相微萃取法，以二氯甲烷為溶劑，萃取時(shí)間為4 h，所得萃取液經(jīng)濃縮后進(jìn)行GC-MS分析，相應(yīng)的總離子流色譜圖如圖1所示。

圖1 SPME法萃取小根蒜和獨(dú)頭蒜得到的總離子流色譜圖Fig.1 TIC of volatile compounds in Allium macrostemon Bunge. and Allium sativum L. by SPME

采取液液萃取法，進(jìn)行GC-MS分析，相應(yīng)的總離子流色譜圖如圖2所示。

圖2 液液萃取法萃取小根蒜和獨(dú)頭蒜得到的總離子流色譜圖Fig.2 TIC of volatile compounds in Allium macrostemon Bunge. and Allium sativum L. by liquid-liquid extraction

圖1 和圖2為分別采用SPME法和液液萃取法提取小根蒜和獨(dú)頭蒜中的揮發(fā)性風(fēng)味成分，以連接HP-5柱子的GC-MS聯(lián)用儀對(duì)其進(jìn)行分離鑒定。結(jié)果顯示：通過液液萃取法從小根蒜中提取鑒定出12 種揮發(fā)性風(fēng)味成分，包括醚類2 種、含硫化合物8 種、其他化合物2 種；從獨(dú)頭蒜中提取鑒定出13 種揮發(fā)性風(fēng)味成分，包括醚類5 種、含硫化合物7 種、其他化合物1 種。通過SPME法從小根蒜中提取鑒定出15 種揮發(fā)性風(fēng)味成分，包括醛類3 種、醚類4 種、含硫化合物4 種、其他化合物4 種；從獨(dú)頭蒜中提取鑒定出17 種揮發(fā)性風(fēng)味成分，包括醛類5 種、醚類4 種、含硫化合物6 種、其他化合物2 種。

2.2 SPME-液液萃取法分析小根蒜、獨(dú)頭蒜樣品的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

從圖1、2和表2可以看出，采用液液萃取法在小根蒜、獨(dú)頭蒜樣品中共鑒定出23 種化合物。小根蒜的揮發(fā)性風(fēng)味成分中含質(zhì)較高的化合物為含硫化合物（39.99%）；獨(dú)頭蒜的揮發(fā)性風(fēng)味成分含質(zhì)較高的化合物是含硫化合物（72.92%），其次是醚類（15.04%）。

采用SPME法在小根蒜、獨(dú)頭蒜樣品中共鑒定出28 種化合物。小根蒜的揮發(fā)性風(fēng)味成分中含質(zhì)較高的化合物為醚類（8.69%），其次是醛類（3.18%）和含硫化合物（2.83%）；獨(dú)頭蒜的揮發(fā)性風(fēng)味成分含質(zhì)較高的化合物是醚類（74.62%），其次是含硫化合物（16.87%）、醛類（1.73%）。

2 種方法均檢測(cè)到的化合物有9 種。2 種方法鑒定出的含質(zhì)較高的化合物均為醚類、含硫化合物類，而相對(duì)獨(dú)頭蒜而言，小根蒜中含質(zhì)較高的化合物還有2，4-二叔丁基苯酚、左旋萜二烯、鄰苯二甲酸二丁酯。高京草等[8]采用靜態(tài)頂空取樣GC-MS分析大蒜揮發(fā)性成分鑒定出24 種揮發(fā)性成分，周春麗等[18]采用SPME-GC-MS和嗅覺檢測(cè)法對(duì)新鮮大蒜中的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行分析，共鑒定出9 種化合物。與其相比，本實(shí)驗(yàn)鑒定出的獨(dú)頭蒜和小根蒜的揮發(fā)性成分更多，且甲基烯丙基硫醚、二烯丙基硫醚、甲基烯丙基硫醚、3-乙烯基-1,2-二硫環(huán)己-5-烯[19]、二烯丙基二硫醚、二烯丙基三硫醚、甲基烯丙基二硫醚和二烯丙基四硫醚等大蒜主要揮發(fā)性成分都有檢出。

完整小根蒜、獨(dú)頭蒜并無明顯刺激性氣味[20]，小根蒜、獨(dú)頭蒜的氣味主要來源于其中的揮發(fā)性含硫化合物[21]。獨(dú)頭蒜中揮發(fā)性含硫化合物主要有：二烯丙基二硫醚、甲基烯丙基二硫醚[22]、甲基烯丙基三硫醚、二烯丙基二硫化物、二烯丙基三硫醚、二甲基三硫醚、3-乙烯基-1,2-二硫環(huán)己-4-烯、3-乙烯基-1,2-二硫環(huán)己-5-烯。王瑜等[23]采用氣相色譜儀結(jié)合嗅聞法對(duì)揮發(fā)性成分中的含硫化合物的風(fēng)味進(jìn)行了評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)不同含硫化合物對(duì)應(yīng)的風(fēng)味，如大蒜素具有特有的大蒜刺激味；二烯丙基二硫醚具有較微的香味；二烯丙基二硫化物具有哈鼻味、刺激味；二烯丙基三硫醚具有哈鼻味、刺激味、燃燒味、硫磺味；甲基烯丙基二硫醚具有較微硫磺味；甲基烯丙基三硫醚具有蒜哈鼻味、硫磺味、甜味、蒜煮熟味；3-乙烯基-4H-1,2-二噻烯具有蒜中度哈鼻味；2-乙烯基-4H-l,3-二噻烯具有蒜輕微的哈鼻味。另外，大蒜風(fēng)味中還有令人不愉快的惡臭味，其主要成分是硫化氫、二甲基三硫醚[24-25]等化合物。

小根蒜中提取鑒定出3 種醛類化合物，而獨(dú)頭蒜中提取鑒定出5 種醛類化合物，2-甲基-2-丁烯醛天然存在于洋蔥、大蒜等中，具有青香、堅(jiān)果香，并帶有水果的味道。乙醛、丙醛、2-丁烯醛均具有刺激性氣味。小根蒜中提取鑒定出6 種醚類化合物，而獨(dú)頭蒜中提取鑒定出7 種醚類化合物。在獨(dú)頭蒜中含質(zhì)最多的二烯丙基二硫醚[26]，它具有強(qiáng)烈的洋蔥、大蒜、芥末香氣及味道,可用于調(diào)味品、肉制品的香精，二烯丙基硫醚具有洋蔥、大蒜、蔬菜、辣根、小蘿卜香氣和味道[27]，二烯丙基二硫醚具有洋蔥香、大蒜香；而采用液液萃取GC-MS聯(lián)機(jī)和SPME-GC-MS聯(lián)機(jī)方法對(duì)小根蒜揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行成分分析，均未檢測(cè)到二烯丙基二硫醚和二烯丙基硫醚。小根蒜中提取鑒定出11 種含硫化合物，而獨(dú)頭蒜中提取鑒定出10 種含硫化合物，烯丙硫醇具有強(qiáng)烈的洋蔥、大蒜、韭蔥香氣和味道，可用于肉味、調(diào)味品、洋蔥、大蒜等食品香精[28]，小根蒜揮發(fā)性含硫化合物主要有甲基丙烯基二硫醚、二甲基三硫醚和二甲基四硫醚等。甲基丙烯基二硫醚具有洋蔥香、韭菜香、大蒜及鹽漬的蒜頭香味，可用于肉制品、調(diào)味品等香精。二甲硫醚類具有漿果、洋蔥、甘藍(lán)、蔬菜、土豆、西紅柿、魚、扇貝、奶油香氣[29]，甲基烯丙基三硫醚具有大蒜、洋蔥香氣[30]，可用于焙烤食品、肉制品、調(diào)味品、泡菜等香精，3,5-二乙基-1,2,4-三硫雜環(huán)戊烷具有硫化物樣、橡膠樣、龍蒿香和小茴香香氣，其中，3,5-二乙基-1,2,4-三硫雜環(huán)戊烷在獨(dú)頭蒜中未檢測(cè)到。小根蒜中提取鑒定出6 種其他類化合物，而獨(dú)頭蒜中提取鑒定出3 種其他類化合物，相對(duì)獨(dú)頭蒜而言，小根蒜中提取鑒定出較多的2，4-二叔丁基苯酚、左旋萜二烯、鄰苯二甲酸二丁酯，從而賦予它區(qū)別于獨(dú)頭蒜的獨(dú)特的清新蒜蔥味道。

表1 小根蒜和獨(dú)頭蒜揮發(fā)性風(fēng)味成分的GC-MS鑒定結(jié)果T Allium macrostemon Bunge. and Allium sativum L. by GC-MS

2 SPME和液液萃取法提取小根蒜和獨(dú)頭蒜的揮發(fā)性風(fēng)味成分種類的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 2 Chemical classes and relative contents of volatile compounds in Allium macrostemon Bunge. and Allium sativum L.

3 結(jié)論與討論

采用液液萃取法在小根蒜、獨(dú)頭蒜樣品中共鑒定出23 種化合物；采用SPME法在小根蒜、獨(dú)頭蒜樣品中共鑒定出28 種化合物。2 種方法均檢測(cè)到的化合物有9 種：甲基烯丙基二硫醚、甲基烯丙基三硫醚、3,4-二甲基噻吩、2-亞乙基-1,3-二噻烷、3-乙烯基-1,2-二硫環(huán)己-4-烯、3-乙烯基-1,2-二硫環(huán)己-5-烯、二硫戊環(huán)、二烯丙基硫醚、二烯丙基二硫醚。

小根蒜與獨(dú)頭蒜中相對(duì)質(zhì)質(zhì)分?jǐn)?shù)最高的均為醚類化合物和含硫化合物，其中甲基丙烯基二硫醚、二甲基三硫醚、二甲基四硫醚和3,5-二乙基-1,2,4-三硫雜環(huán)戊烷只在小根蒜中分析鑒定出，在獨(dú)頭蒜中未鑒定出來，可能是因?yàn)樾「饩哂袇^(qū)別于獨(dú)頭蒜的洋蔥香、韭菜香[29]，而這些物質(zhì)正好有這種香味特質(zhì)。而二烯丙基硫醚和3-乙烯基-1,2-二硫環(huán)己-5-烯在獨(dú)頭蒜中含質(zhì)較多，在小根蒜中未鑒定出來，可能是獨(dú)頭蒜所含的大蒜、蔬菜、臘根、小蘿卜香氣和味道更為濃郁[27]的緣故。

液液萃取法適于小根蒜、獨(dú)頭蒜等復(fù)雜的天然食品中揮發(fā)性化合物的鑒定分析；與液液萃取法相比，SPME法因?yàn)橛欣谳腿≈械头悬c(diǎn)物質(zhì)，所以更適合萃取小根蒜與獨(dú)頭蒜揮發(fā)性風(fēng)味成分中的醛類化合物。

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Analysis of Volatile Aroma Compounds in Allium macrostemon Bunge.

SUN Ying， CHEN Yiying， DING Qi， ZHAO Jing， ZHANG Yuyu*， SUN Baoguo， CHEN Haitao
（Beijing Innovation Centre of Food Nutrition and Human Health, Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry, Beijing Laboratory for Food Quality and Safety, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China）

Either solid-phase micro extraction (SPME) or liquid-liquid extraction coupled to gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) equipped with an HP-5MS column was used to analyze volatile aroma compounds in the bulbs of Allium macrostemon Bunge.. The bulbs of Allium sativum L. were used as a comparative sample. The results showed that 23 volatile compounds were identifi ed in Allium macrostemon Bunge. and Allium sativum L. by liquid-liquid extraction, and 28 by solid-phase microextraction. Nine volatile compounds were detected by both extraction methods. The relative contents of ethers and sulfur compounds were higher in both Allium macrostemon Bunge. and Allium sativum L. The contents of diallyl sulfi de and 3-vinyl-1,2-dithiacyclohex-5-ene were higher in Allium sativum L., while methyl 1-propenyl disulfi de, dimethyl trisulfi de, dimethyl tetrasulfi de, and 3,5-diethyl-1,2,4-trithiolane were identifi ed only in Allium macrostemon Bunge. So, these volatile components made a major contribution to the aroma of Allium macrostemon Bunge.

Allium macrostemon Bunge.; Allium sativum L.; volatile flavor compounds; solid-phase microextraction; liquid-liquid extraction; gas chromatography and mass spectrometry

TS207.3

A

1002-6630（2015）16-0117-05

10.7506/spkx1002-6630-201516021

2015-03-31

國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（31401604）；“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2014BAD04B06）

孫穎（1991—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)槭秤孟懔匣瘜W(xué)及其應(yīng)用。E-mail：455398783@qq.com

*通信作者：張玉玉（1982—），女，講師，博士，研究方向?yàn)槭秤孟懔匣瘜W(xué)及其應(yīng)用。E-mail：zhangyy2@163.com