發(fā)酵桂葉渣揮發(fā)性芳香氣體成分固相微萃取氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用分析研究

李軍集 周麗珠 梁忠云 谷瑤 孟中磊 陳海燕

摘 要 采用頂空固相微萃取氣質(zhì)聯(lián)用的方法分析發(fā)酵桂葉渣的揮發(fā)性香味成分，固相微萃取的條件為：萃取時間10 min，萃取溫度90℃，色譜分離得到106種揮發(fā)性成分，66種可被鑒定，其主成分為乙酸乙酯（8.375%）、己酸丁酯（6.337%）、丁酸丁酯（4.866%）、δ蓽澄茄烯（4.612%）、 r衣蘭油烯（4.405%）、α衣蘭油烯（3.416%）、古巴烯（3.313%）等。

關(guān)鍵詞 固相微萃取 ；氣質(zhì)聯(lián)用 ；發(fā)酵 ；桂葉渣

中圖分類號 TQ28 ；O657.61 Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2016.04.019

Analysis of Aroma Components of Fermentation Cinnamon Residue

by Solid Phase Micro-extraction Combined with Gas

Chromatography-Mass Spectrometry

LI Junji1，2） ZHOU Lizhu1，3） LIANG Zhongyun1，3）

GU Yao1，3） MENG Zhonglei4） CHEN Haiyan2，3）

（1 Guangxi Academy of Forestry， Nanning， Guangxi 530002；

2 Research Center of Anise & Cinnamon Technology， SFA， Nanning， Guangxi 530002；

3 Guangxi Key Laboratory of Special Nonwood Forest Cultivation & Utilization，

Nanning， Guangxi 530002；

4 Beijing Forestry University， Beijing 100083）

Abstact Using headspace solid phase microextraction GC-MS to analysis the fermentation cassia leaf residue of volatile aroma components. Solid phase microextraction conditions as follows： 10 min extraction time， extraction temperature 90℃， Chromatographic separation for 106 kinds of volatile components， 66 can be identified， its main component is Hexanoic acid， ethyl ester（8.375%）， Hexanoic acid， butyl（6.337%）， Butanoic acid， butyl ester （4.866）， δ-cadinene （4.612%）， r-Muurolene（4.405%）， α-muurolene（3.416%）， Copaene（3.313%）etc.

Keyword solid phase micro-extraction ； GC-MS ； cinnamon leaf residue ； fermentation

肉桂（Cinnamomum cassia presl）又名玉桂，系樟科樟屬，常綠喬木，是一種珍貴的藥材，也是我國特產(chǎn)的香辛料食及日用化工產(chǎn)品的香料藥材[1-2]。目前市場上肉桂皮主要作為香料食材、藥材使用，肉桂葉主要用于肉桂油的提取。肉桂油的提取一般利用水蒸氣蒸餾、超臨界萃取等技術(shù)從肉桂皮、肉桂枝葉中提取肉桂油，肉桂油已被廣泛應(yīng)用于各類食品及日化行業(yè)中。提取精油后的桂皮渣及桂葉渣基本當(dāng)作燃料或直接遺棄，目前對桂皮渣的利用和研究有少量相關(guān)報道，如張笮晦等[3]對桂皮渣進(jìn)行生物降解制備肉桂酰胺，庫詠峰[4]對桂皮渣中的黃酮類物質(zhì)進(jìn)行相關(guān)研究，但未見有以桂葉渣為原料進(jìn)行生物發(fā)酵的相關(guān)研究。

本文通過固相微萃取氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)研究桂葉渣發(fā)酵后揮發(fā)性香氣成分，通過指紋圖譜和文獻(xiàn)資料對比確定香氣中每個化學(xué)成分，通過香氣成分的變化來研究發(fā)酵過程中桂葉渣化學(xué)成分的變化。直接分析發(fā)酵后發(fā)酵產(chǎn)物化學(xué)成份非常困難和復(fù)雜，通過本方法可快速簡便的判斷發(fā)酵產(chǎn)物中部分化學(xué)成分的變化和發(fā)酵的深度，為進(jìn)一步開發(fā)利用桂葉渣提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實驗材料

發(fā)酵原料桂葉渣：肉桂葉經(jīng)水蒸氣蒸餾提取桂油后所得殘渣，本實驗所用桂葉渣取至廣西防城港市那梭香料廠；微生物菌種：EM菌（北京康源綠洲生物科技有限公司），酵母菌（市場購買）。

1.1.2 主要儀器

電熱恒溫干燥箱（天津泰斯特儀器有限公司 WGLL-230BE），數(shù)顯電熱培養(yǎng)箱（上海儀純實業(yè)有限公司DH250A），TQ456氣質(zhì)聯(lián)用儀（美國BRUKER公司），色譜柱[彈性石英毛細(xì)管柱BR-5（30 m×0.25 mm×0.25 μm）] ，SPME手動進(jìn)樣器（50/30 μm），微萃取探頭[DVB/CAR/PDMS萃取纖維（北京康林科技有限公司）]。

1.2 方法

1.2.1 桂葉渣發(fā)酵

1.2.1.1 菌種活化及制備

酵母菌：以菌水質(zhì)量比1∶80混合均勻，水域控溫35℃，攪拌15 min后，備用；EM菌：將質(zhì)量百分比15%紅糖水和EM菌按l∶50質(zhì)量之比混合，攪拌均勻，密封發(fā)酵，30℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng) 3 d，測得pH 4左右，備用；混合菌劑：將活化好的酵母菌與EM菌按1∶1混合后作為本次試驗所用發(fā)酵菌劑。

1.2.1.2 發(fā)酵原料處理

原料經(jīng)粉碎機粉碎，過16目篩（d=1 mm），放置于烘箱120℃滅菌15 min.

1.2.1.3 發(fā)酵條件

原料與混合菌液質(zhì)量比10∶1、料水比1∶1，溫度30℃接種后密封發(fā)酵10 d。

1.2.2 頂空固相微萃?。℉S-SPME）[5-7]

稱取發(fā)酵桂葉渣樣品3.0 g置于15 mL帶有聚四氟乙烯隔墊的專用樣品瓶內(nèi)，加蓋封口密封，把樣品瓶移到恒溫加熱部件上預(yù)熱到90℃，通過隔墊插入已活化好的DVB/CAR/PDMS涂層SPME萃取頭（270℃活化30 min），并推出纖維頭，頂空吸附10 min，纖維頭進(jìn)入GC-MS的進(jìn)樣口在230℃解析120 s。

1.2.3 GC-MS分析

定性分析：樣品用氣相色譜質(zhì)譜計算機聯(lián)用儀分析鑒定，通過 NIST02 譜圖庫自動檢索獲得初步鑒定結(jié)果，根據(jù)所得質(zhì)譜圖，與EPA/NIH 質(zhì)樸圖集的標(biāo)注譜圖對照，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)作人工譜圖解析，最終確定揮發(fā)油中各化學(xué)成份的相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)；定量分析：通過 Xcalibur 化學(xué)工作站數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，按照峰面積歸一法進(jìn)行定量分析，求出揮發(fā)油中各化學(xué)成分的相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)；色譜條件：載氣為高純氦氣；程序升溫：40℃（1 min），以3℃/min升至100℃，以10℃/min升至200℃，再以5℃/min升至230℃，停留3 min；進(jìn)樣口230℃；接口250℃。分流比1∶1；質(zhì)譜條件：EI離子源；電離電壓70 ev；掃描范圍45～350 amu；全掃描方式。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵后肉桂渣

顏色：成黃褐色、無霉?fàn)€、無黑色結(jié)塊。氣味：帶有酸香、醇香味，無腐臭味、無強酸味、無霉味。質(zhì)地：蓬松、柔軟，無手感發(fā)粘及結(jié)塊現(xiàn)象。

2.2 頂空固相微萃取氣質(zhì)聯(lián)用香氣組分分析

2.2.1 發(fā)酵肉桂葉渣SPME-GC-MS總離子流圖

從表1可知，見圖1。

2.2.2 香氣揮發(fā)成分組成

SPME-GC-MS分離鑒定出的發(fā)酵桂葉渣揮發(fā)性芳香氣體成分及其相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表1。

其主要成分為酯類，有28個化合物，占總峰面積37.77%，其次為烯烴類，有24個化合物，占總峰面積的35.54%，醇類有6個化合物占5.58%，酸類有3個化合物占1.08%，其他成分占2.29%（圖2）。

主要揮發(fā)性芳香氣體成分為乙酸乙酯8.375%、己酸丁酯6.337%、丁酸丁酯4.866%、δ蓽澄茄烯4.612%、 r-衣蘭油烯4.405%、α-衣蘭油烯3.416%、古巴烯3.313%等。

3 討論與結(jié)論

本研究中發(fā)酵桂葉渣固相微萃取成分中幾乎未發(fā)現(xiàn)有反式-肉桂醛、苯甲醛、順式-肉桂醛、苯乙烯、香豆素、乙酸肉桂酯、水楊醛等桂葉揮發(fā)性成分[8]。說明本研究所用桂葉經(jīng)過水蒸氣蒸餾提取肉桂油工藝后，肉桂葉中的揮發(fā)成份幾乎沒有殘留。肉桂葉經(jīng)過水蒸氣蒸餾后所剩桂葉渣幾乎沒有芳香氣味，而經(jīng)過發(fā)酵工藝后發(fā)酵桂葉渣氣味芳香。

本研究利用固相微萃取氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)分析出的芳香味主要成分為：乙酸乙酯8.375%、己酸丁酯6.337%、丁酸丁酯4.866%、δ-蓽澄茄烯4.612%、 r-衣蘭油烯4.405%、α-衣蘭油烯3.416%、古巴烯3.313%等酯類、烯烴類、醇類、酸類。

研究說明，發(fā)酵后化學(xué)成份發(fā)生了較大的變化，揮發(fā)性芳香氣味的成份是肉桂葉及桂葉渣中未檢測出的物質(zhì)，一方面，說明本研究所配制的發(fā)酵菌酶及發(fā)酵工藝對桂葉渣也能產(chǎn)生了非常有效的作用，通過菌酶的作用降解了桂葉渣中的粗纖維，同時生成了酯、烯、酸、醇、醛等各種有機化合物，從而使原本無味的桂葉渣具備了芳香氣味。另一方面，如果將發(fā)酵桂葉渣作為發(fā)酵飼料進(jìn)行開發(fā)利用，通過生物發(fā)酵[9-10]能大大的改善原料的適口性，是一種有效的方法，也有廣闊的發(fā)展空間。

研究發(fā)現(xiàn)，菌種和發(fā)酵工藝的選擇對桂葉渣發(fā)酵的效果有很大的影響，有待進(jìn)一步進(jìn)行深入研究；另外在檢測到的成分中出現(xiàn)峰面積較大的涂層峰，因微萃取纖維頭吸附揮發(fā)性成分的量非常微小，以至于檢測到從色譜柱和纖維頭涂層中攜帶出的一些微量化學(xué)成份所形成的峰的面積相對較大，對檢測結(jié)果造成了不小的影響，在研究中應(yīng)注意規(guī)避和排除其對結(jié)果的影響。本研究將為進(jìn)一步開發(fā)利用桂葉渣，為更好的利用肉桂特色資源提供理論基礎(chǔ)。

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