頂空氣相色譜法測定兔肉中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)己醛和己酸

鄧大川，賀稚非,2，張東，吳練軍，李洪軍,2*

1(西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶,400715) 2(重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶， 400715)

兔肉，以其“四高四低”的營養(yǎng)特點[1]在國外被視為功能性肉制品[2]。然而，中國大部分人認(rèn)為兔肉有腥味[3]，肉的風(fēng)味很大程度上影響著消費(fèi)者的購買行為[4]，兔肉腥味很大程度上制約了兔肉的消費(fèi)，研究兔肉腥味物質(zhì)的組成和含量可以為研究脫腥提供一定的理論基礎(chǔ)，進(jìn)而提高消費(fèi)者對兔肉的接受度。

兔肉腥味是指兔肉在加熱后所產(chǎn)生的一種令人不愉快的特殊氣味[1]。目前，關(guān)于兔肉腥味物質(zhì)的研究非常少，國外對兔肉風(fēng)味的研究幾乎沒有，國內(nèi)學(xué)者在兔肉腥味物質(zhì)的提取鑒定和主要腥味物質(zhì)的確定方面進(jìn)行了一些研究，提出了各自觀點；姜穎等[5-7]認(rèn)為中級醛類(尤其是己醛)、鹵代烷烴、胺類和呋喃衍生物是兔肉腥味的重要成分；在最近的報道中，謝躍杰等[8-10]利用同時蒸餾萃取、固相微萃取和超臨界CO2流體萃取3 種方式萃取兔肉腥味物質(zhì)，結(jié)合氣味活度值法進(jìn)行分析，得出己醛、辛醛、壬醛、己酸等是兔肉腥味的主體成分。

在兔肉腥味物質(zhì)的研究中，己醛等中級醛因為嗅聞閾值較低、在兔肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中含量較高的特點常被認(rèn)為是兔肉的主要腥味物質(zhì)。然而，謝等[11]用超臨界CO2流體萃取兔肉腥味物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)己酸含量高于己醛，并且對兔肉腥味貢獻(xiàn)程度高于己醛。己酸，作為一種腥味物質(zhì)，可以由己醛進(jìn)一步氧化而來[12]，也可以通過亞油酸、油酸、硬脂酸等脂肪酸轉(zhuǎn)化而成[13-15]。但是，圍繞己醛和己酸含量的相關(guān)研究還未見報道。本文建立了兔肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)己醛和己酸的頂空氣相色譜檢測方法。

1　材料與方法

1.1　材料與試劑

兔肉，購自重慶渝北阿興記肉兔養(yǎng)殖基地，同一飼養(yǎng)環(huán)境下75日齡的伊拉兔公兔20只，統(tǒng)一宰殺后，用裝有碎冰的保溫箱帶回實驗室進(jìn)行分割，分別取后腿、前腿、背部和腹部肌肉真空包裝，于-18 ℃凍藏，待用。

己酸標(biāo)品(standard for GC, ≥99.5%)，己醛標(biāo)品(standard for GC, ≥99.0%)，正己烷(色譜級,≥98.0%)均購自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2　儀器與設(shè)備

GC-2010 Plus氣相色譜儀，日本島津公司；HSS 86.50 Plus自動頂空進(jìn)樣器，意大利DANI Instruments S.p.A.公司；BSA323S電子精密天平，賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司。

1.3　實驗方法

1.3.1樣品的前處理

將真空包裝的冷凍兔肉置于4 ℃冰箱中解凍24 h后，把兔肉切成小塊，用家用攪拌機(jī)絞碎，隨后取出密封，4 ℃冷藏備用。

1.3.2標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置

參考RAMONA等[16]的方法，準(zhǔn)確稱取己醛標(biāo)品0.100 g于20 mL頂空瓶中，用10 mL正己烷稀釋，得到10 mg/mL的己醛標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液，-18 ℃保存?zhèn)溆?；?50 μL標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液于20 mL頂空瓶中，加入10 mL正己烷稀釋，得到濃度為250 μg/mL的己醛標(biāo)準(zhǔn)溶液A；再取100 μL己醛標(biāo)準(zhǔn)溶液A于20 mL頂空瓶中，加入10 mL正己烷稀釋，得到濃度為2.50 μg/mL的己醛標(biāo)準(zhǔn)工作溶液(H)，4 ℃冷藏待用。取己酸標(biāo)品0.100 g，重復(fù)上述操作，可配置2.5 μg/mL的己酸標(biāo)準(zhǔn)工作溶液HA，4 ℃冷藏待用。

1.3.3頂空條件的優(yōu)化

固定頂空平衡時間為 30 min, 考察平衡溫度為 40、50、60、70、80、90 ℃ 時己醛和己酸響應(yīng)值的變化趨勢，以此確定平衡溫度T；固定平衡溫度T, 考察平衡時間為5、10、15、20、25、30 min對己醛和己酸峰面積的影響，以此確定平衡時間。頂空定量管溫度130 ℃, 傳輸線溫度150 ℃。

1.3.4GC條件

色譜柱：Rtx-Wax (30 m×0.25 mm×0.25 μm)；進(jìn)樣口溫度 250 ℃；升溫程序：40 ℃保持 1 min， 以20 ℃/min升至115 ℃，再以6 ℃/min升至180 ℃(保持3 min)，最后以20 ℃/min升至220 ℃(保持3 min)；柱流量為1.5 mL/min，流速1.06 mL/min，載氣為N2；自動頂空進(jìn)樣器進(jìn)樣,分流比 10∶1；

1.3.5待測樣品的制備

準(zhǔn)確稱量1.3.1中的肉樣1.500 g于20 mL頂空瓶中，加入1.5 mL飽和NaCl溶液，立即將頂空瓶密封，輕輕搖勻，然后將頂空瓶放到自動頂空進(jìn)樣器的托盤上，等待進(jìn)樣分析。

1.3.6定性和定量分析

定性分析：在一定的色譜條件下，先利用適宜濃度的己酸和己醛標(biāo)準(zhǔn)溶液確定其保留時間，然后參考肉樣中各個揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的保留時間，兩相比對完成定性[17]。

定量分析[18]：采用外標(biāo)法定該化合物的絕對含量。

1.3.7氣味活度值法分析[19]

利用氣味活度值(odor active value，OAV)法鑒定兔肉主體風(fēng)味物質(zhì)；當(dāng)OAV≥1 時，認(rèn)為此物質(zhì)對總體風(fēng)味有重要貢獻(xiàn)；當(dāng)OAV<1 時，認(rèn)為此物質(zhì)對總體風(fēng)味無貢獻(xiàn)。

(1)

式中：C為氣味物質(zhì)濃度，即測得的該化合物絕對含量；T，即該化合物的嗅聞閾值。

1.3.8感官評價

制樣：將解凍后的兔肉切成形狀規(guī)則的小塊，準(zhǔn)確稱取5 g兔肉于干凈的頂空瓶中，加入5 mL飽和NaCl溶液，立即將頂空瓶密封，輕輕搖勻，放入70 ℃的恒溫水浴鍋內(nèi)加熱20 min。

感官評定：請10名食品專業(yè)碩士研究生(5男5女)對兔肉腥味強(qiáng)度進(jìn)行感官評分，感官嗅聞時要求評定人員緩緩打開頂空瓶蓋，先嗅聞頂空瓶口氣體的氣息，隨后將頂空瓶中的兔肉和汁液倒在干凈的濾紙片上，立即嗅聞其氣味，然后打分，每人每個樣品評價1次，具體評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1　兔肉腥味程度的感官評價標(biāo)準(zhǔn)表Table 1　Criteria for sensory evaluation of rabbit meat

1.3.9統(tǒng)計分析

采用SPSS 17.0對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，采用Orign 8.6軟件繪圖。

2　結(jié)果與分析

2.1　色譜條件的確定

由于己酸的極性相對較強(qiáng)，因此，本實驗選用Rtx-Wax色譜柱分離己酸。在進(jìn)樣口溫度為250 ℃、FID溫度250 ℃的條件下，考察了揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)己酸和己醛在不同升溫程序下的分離效果。通過實驗發(fā)現(xiàn)，柱箱升溫程序為初始溫度40 ℃(保持1 min)，以20 ℃/min升至115 ℃，再以6 ℃/min升至180 ℃(保持3 min)，最后以20 ℃/min升至220 ℃(保持3 min)，柱流量為1.5 mL/min，分流比為10∶1時，兔肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)己酸和己醛的色譜峰與雜質(zhì)峰有良好的基線分離；其分離效果及出峰順序見圖1。圖1-a是己酸和己醛混標(biāo)的HS-GC-FID圖，圖1-b是兔肉樣品中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的HS-GC-FID圖，圖1中峰號1代表己醛，峰號2代表己酸。

a-己醛和己酸混標(biāo)的HS-GC-FID圖；b-兔肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的HS-GC-FID圖；1-己醛；峰號2-己酸圖1　風(fēng)味物質(zhì)己醛和己酸的HS-GC-FID圖Fig.1　Typical chromatograms of volatile compounds hexanaland hexanoic acid by HS-GC-FID

在上述色譜條件下，己酸的保留時間為13 min左右，己醛和己酸的分離可在13 min左右完成，分析時長適宜，且可得到尖銳對稱的色譜峰，當(dāng)然13 min后的升溫程序是必要的，這能避免一些雜質(zhì)組分在色譜柱內(nèi)沉積，污染色譜柱。另外由于基質(zhì)的不同，己醛和己酸在標(biāo)液和肉樣中流出的時間稍有變化，表2列出了己酸和己醛分別在混標(biāo)和肉質(zhì)中的保留時間，相比于兩者各自的標(biāo)準(zhǔn)溶液出峰情況，己醛保留時間縮短了0.048 min，己酸保留時間縮短了0.002 min。

表2　己酸和己醛在混標(biāo)和肉質(zhì)中保留時間Table 2　Retention time of hexanal and hexanoic acid inmixed standards and raw rabbit meat

2.2　頂空條件的確定

頂空平衡溫度、平衡時間、樣品的性質(zhì)都將影響方法最終的靈敏度[20-21]。本實驗首先考察了頂空平衡時間、平衡溫度對方法靈敏度的影響，實驗結(jié)果見圖2-a，圖2-b。

隨著頂空平衡溫度升高 , 更多的己醛和己酸從基質(zhì)中釋放到頂空中，從而使頂空的目標(biāo)分析物濃度增加，進(jìn)而增加檢測方法的靈敏度，并使達(dá)到平衡的時間縮短; 但如果平衡溫度過高，則會造成蒸汽中水汽含量過高，進(jìn)樣后會對柱子和檢測器造成損害。固定頂空平衡時間為 30 min, 分別考察了平衡溫度為 40、50、60、70、80、90 ℃ 時己醛和己酸響應(yīng)值的變化趨勢 , 如圖2-a所示，平衡溫度達(dá)到70 ℃后，隨著溫度的升高，己酸和己醛的峰面積趨于穩(wěn)定，因此平衡溫度確定為70 ℃較為合適。

頂空平衡時間主要由待測組分分子從樣品基質(zhì)到氣相的擴(kuò)散速率決定。固定平衡溫度70℃ , 分別考察了平衡時間為5、10、15、20、25、30 min對己醛和己酸峰面積的影響 , 圖2-b表明：當(dāng)平衡時間超過 20 min后，己酸和己醛的峰面積趨于平穩(wěn)，因此本實驗確定的頂空平衡時間為20 min。

a-不同平衡溫度下己酸和己醛響應(yīng)值的變化；b-不同平衡時間下己酸和己醛響應(yīng)值的變化圖2　平衡時間和平衡溫度對己醛和己酸響應(yīng)值的影響Fig.2　Effects of equilibration time and temperatures on theresponses of hexanal and hexanoic acid

鹽析作用能提高頂空氣相色譜法的檢測靈敏度，即在待測樣品中加入飽和NaCl溶液來改變揮發(fā)性組分的分配系數(shù)。在平衡時間為20 min、平衡溫度為70 ℃的條件下，實驗發(fā)現(xiàn)，添加飽和食鹽水溶液能夠增加檢測到的己酸和己醛峰面積，因此本實驗在制樣時會在頂空瓶中加入適量飽和食鹽水溶液。

2.3　線性關(guān)系、標(biāo)準(zhǔn)曲線以及檢出限

在頂空樣品瓶中加入1.5 g干凈的玻璃珠和1.5 mL飽和食鹽水，制成不含任何己酸和己醛的空白基質(zhì)[16]。分別向空白基質(zhì)中加入 3、6、15、30、60 μL己醛標(biāo)準(zhǔn)工作溶液H和己酸標(biāo)準(zhǔn)工作溶液HA，制成質(zhì)量濃度為5、10、25、50、100 μg/kg的標(biāo)準(zhǔn)樣品在確定的最優(yōu)條件下進(jìn)行測定(n=3)，以目標(biāo)物的峰面積與對相應(yīng)的質(zhì)量濃度(μg/kg)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線[22]，如表3所示，己酸和己醛在5～100 μg/k內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)分別為0.999 3和0.999 5。

方法的檢測限(LOD)和定量限(LOQ)按照公式LOD=3.3×SDBlank/Slope和LOQ=10×SDBlank/Slope進(jìn)行計算，Slope是表3中標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率，SDBlank代表使用本方法進(jìn)行分析時背景響應(yīng)值的大小，其具體的測定方法是在本實驗確定的條件下分析幾份空白樣品(n=6)，然后計算其響應(yīng)值的標(biāo)準(zhǔn)差得出[23]。此方法下己酸和己醛的檢出限(LOD)分別為1.49 μg/kg和2.57 μg/kg，定量限(LOQ)分別為4.5 μg/kg和7.78 μg/kg。

表3　己醛和己酸的線性范圍、檢測限、定量限、標(biāo)準(zhǔn)曲線方程及相關(guān)系數(shù)Table 3　Linear rang, limit of detection, limit of quantitation, equations of standard curves andcoefficient R2 of determination of the calibration curve for hexanal and hexanoic acid

2.4　方法的回收率與精密度

向2.3中空白樣中添加36 μL 己醛標(biāo)準(zhǔn)工作溶液H，使己醛的最終添加含量為60 μg/kg，按相同的方式制6個平行樣品，在本實驗確定的最優(yōu)條件下分析。測得己醛的加標(biāo)回收率為89%～98%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.81%；向空白樣中添加30 μL 己酸標(biāo)準(zhǔn)工作溶液HA，使己酸的最終添加含量為50 μg/kg，重復(fù)上述分析方式，己酸的加標(biāo)回收率為90%～96%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.41%，結(jié)果見表4。

表4　方法的回收率與精密度(n=6)Table 4　Recovery and precision of the method (n=6)

2.5　實際樣品測定

在本實驗確定的最優(yōu)條件下，使用HS-GC方法測定了兔前腿、兔后腿、背最長和腹部肌肉中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)己醛和己酸的含量，其結(jié)果如表5所示。

從表5中可以看出，兔肉中己醛檢出量為49.62～ 67.73 μg/kg，腹部和前腿己醛含量并無明顯差異，前腿、背部和后腿3個部位己醛含量差異顯著；己醛含量由高到低分別是：腹部>前腿>背部>后腿。己酸檢出量為10.32～14.92 μg/kg，前腿和后腿己酸含量并無明顯差異，后腿、背部和腹部3個部位己酸含量差異顯著；己酸含量由高到低分別是：腹部>背部>前腿>后腿。

表5　不同部位兔肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)己酸和己醛的含量及OAV分析

注：表5中濃度列的肩標(biāo)字母相同表示差異不顯著，不同則表示差異顯著(p<0.05)。化合物的嗅聞閾值參考相關(guān)文獻(xiàn)得出。

表5中列出了不同部位兔肉中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)己酸和己醛的OAV分析，在既定條件下：OAV > 1，說明該組分可能對總體氣味有直接影響；且在一定范圍內(nèi)，OAV 值越大說明該組分對總體氣味貢獻(xiàn)越大。盡管不同部位兔肉中己酸和己醛含量不同，但己醛的OAV值為11.02到15.05之間，己酸的OAV值為9.38到13.5之間，這說明己醛和己酸對兔肉腥味有直接影響，與謝躍杰[10-11]研究結(jié)果較為一致。

2.6　不同部位兔肉腥味的感官評價

兔肉腥味是指兔肉在加熱后所產(chǎn)生的一種令人不愉快的特殊氣味，本實驗通過感官評價的方式對基于HS-GC方法的測定結(jié)果進(jìn)行了驗證。在圖3中，感官得分越高，代表腥味越強(qiáng)，因此從感官嗅聞的角度來說，腥味強(qiáng)度從大到小分別是：腹部>前腿>背部>后腿。值得注意的是，圖3中腹部和前腿腥味強(qiáng)度的感官得分并無顯著差異，背部和后腿的感官評分差異也不顯著，但背部和后腿的感官評分顯著低于腹部和前腿，這說明腹部和前腿的腥味明顯強(qiáng)于后腿和背部，并且可以通過感官嗅聞的方式分辨出來。

圖3　不同部位兔肉腥味程度的感官評價結(jié)果Fig.3　Sensory evaluation results of rabbit meat odor indifferent parts of rabbit meat注：圖中誤差線上方字母相同表示差異不顯著，不同則表示差異顯著(p<0.05)。

在HS-GC方法的測定結(jié)果中，己醛含量由高到低分別是：腹部>前腿>背部>后腿，這和感官實驗中腥味強(qiáng)度從大到小的順序完全吻合。己酸含量由高到低分別是：腹部>背部>前腿>后腿，這和感官嗅聞的結(jié)果稍有出入，但是兔肉腥味是由多種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)共同貢獻(xiàn)的結(jié)果；并且在一定條件下，OAV 值越大說明該組分對總體氣味貢獻(xiàn)越大[19]，表5中的OAV分析表明己醛對兔肉背部和前腿腥味的貢獻(xiàn)比己酸更大，因此盡管實際測量中背部的己酸含量高于前腿，但因為前腿的己醛含量高于背部，所以感官嗅聞得出前腿腥味顯著強(qiáng)于背部也是有可能的?？偟膩碚f，感官評價的結(jié)果和HS-GC方法的測定結(jié)果是較為一致的。

3　結(jié)論

本研究建立了基于HS-GC-FID的同時測定兔肉中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)己酸和己醛的方法。實驗表明該方法前處理簡單易行，測定結(jié)果準(zhǔn)確，能達(dá)到所需要的檢測目的，此法也適用于其他食品中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)己酸和己醛的檢測。

作為揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，兔肉中己醛檢出量為49.62～67.73 μg/kg；己酸檢出量為10.32～14.92 μg/kg。OAV分析表明己酸和己醛對兔肉腥味有直接影響。

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