爐溫和平衡時(shí)間對(duì)HS-GC-MS分析戴云山羊肉揮發(fā)性物質(zhì)的影響

邱珊蓮 李海明 張少平 吳水金 林寶妹 鄭開(kāi)斌

摘要：頂空條件是影響頂空（HS）-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）分析結(jié)果的重要因素，爐溫和平衡時(shí)間是頂空條件設(shè)置中最主要的2個(gè)因素，為確定福建戴云山羊肉揮發(fā)性風(fēng)味成分檢測(cè)的最佳頂空條件，分析了爐溫和平衡時(shí)間對(duì)GC-MS檢測(cè)羊肉揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響。結(jié)果表明，羊肉揮發(fā)性物質(zhì)總峰面積和種類(lèi)數(shù)隨爐溫升高而明顯增加，醛類(lèi)物質(zhì)含量總體上隨爐溫升高而降低，醇類(lèi)、烴類(lèi)等其余物質(zhì)含量總體上隨爐溫升高而升高。120 ℃爐溫條件下隨著平衡時(shí)間的延長(zhǎng)，檢出的揮發(fā)性物質(zhì)總峰面積和種類(lèi)數(shù)明顯上升，但平衡時(shí)間達(dá)到40 min時(shí)，檢出的成分種類(lèi)數(shù)保持穩(wěn)定，且醛類(lèi)、呋喃類(lèi)等各大類(lèi)物質(zhì)成分含量相對(duì)穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：爐溫;平衡時(shí)間;HS-GC-MS;羊肉;揮發(fā)性風(fēng)味成分

中圖分類(lèi)號(hào)： TS251.5+3? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2021）17-0166-05

收稿日期：2021-02-03

基金項(xiàng)目：福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（編號(hào)：STIT2017-2-11）。

作者簡(jiǎn)介：邱珊蓮（1979—），女，福建武平人，博士，副研究員，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工研究。E-mail：slqiu79@163.com。

通信作者：鄭開(kāi)斌，博士，研究員，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工研究。E-mail：kaibin118@163.com。

戴云山羊是福建省地方肉用山羊優(yōu)良品種，具有悠久的養(yǎng)殖歷史，其純種羊主要在戴云山脈一帶的德化、永春、大田、尤溪等地[1]。戴云山羊?qū)僦行◇w型肉用山羊，性情敏捷伶俐[2]，毛色全黑、個(gè)體適中、體軀結(jié)實(shí)、四肢強(qiáng)健、耐粗飼、適應(yīng)性廣、抗病力強(qiáng)，尤以早熟、繁殖率高、膻味較輕和肉質(zhì)鮮美而深受廣大消費(fèi)者喜愛(ài)[3]。

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)戴云山羊的報(bào)道多集中于飼養(yǎng)管理、資源調(diào)查、品種保護(hù)、生產(chǎn)性能等方面[2-5]，而對(duì)戴云山羊肉風(fēng)味成分的報(bào)道極少。頂空（HS）-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）是常用于揮發(fā)性物質(zhì)測(cè)定的一種重要檢測(cè)方法，將具有揮發(fā)性的樣品置于頂空瓶中，保持恒定溫度，使其上部（頂空）的氣體與樣品中的組分達(dá)到平衡，抽取上部氣體進(jìn)行 GC-MS 分析。頂空進(jìn)樣過(guò)程中爐溫、平衡時(shí)間是影響檢測(cè)結(jié)果的主要因素，本研究通過(guò)單因素試驗(yàn)分別研究了不同爐溫和平衡時(shí)間條件下戴云山羊羊肉的揮發(fā)性風(fēng)味成分，旨在確定最佳頂空條件下羊肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的組成，為挖掘戴云山羊的資源優(yōu)勢(shì)和合理利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

福建戴云山羊，90日齡斷奶后采用“白天放牧、晚上補(bǔ)飼”的舍養(yǎng)結(jié)合放養(yǎng)的方式進(jìn)行養(yǎng)殖，飼養(yǎng)至12月齡屠宰。

氮?dú)?、氦氣、氬氣（純度?9.999%，漳州市新興氣體有限公司）。

TriPlus 300 頂空自動(dòng)進(jìn)樣器（美國(guó)賽默飛公司）、Trace1300-TSQ 9000氣質(zhì)聯(lián)用儀（美國(guó)賽默飛公司）、JYS-M01粉碎機(jī)（濟(jì)南九陽(yáng)股份有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品制備

福建黑山羊禁食24 h后屠宰，頸靜脈放血致死，取背長(zhǎng)肌，放置在4 ℃冰箱內(nèi)排酸24 h，在沸水中煮30 min，冷卻后取中心部位羊肉，用粉碎機(jī)絞碎后稱(chēng)取5 g，放入20 mL頂空瓶中，封口密閉。將密封的頂空瓶放入自動(dòng)進(jìn)樣器等待進(jìn)樣。

1.2.2 氣相色譜-質(zhì)譜分析條件

爐溫：70、90、100、120 ℃，平衡時(shí)間均為120 min。

平衡時(shí)間：5、20、40、60、120 min，爐溫均為120 ℃。

氣相色譜分析條件：色譜柱，TG-5SILMS，30 m×0.25 mm×0.25 μm石英毛細(xì)管柱;升溫程序：起始溫度40 ℃，保持4 min，然后以6 ℃/min升溫到 160 ℃，再以10 ℃/min升溫到210 ℃，保持6 min;進(jìn)樣量1 000 μL，載氣為He，體積流量1.2 mL/min，不分流。

質(zhì)譜條件：電離方式為EI，離子源溫度280 ℃，接口溫度250 ℃。掃描質(zhì)量范圍為30～550 amu。

1.2.3 揮發(fā)性風(fēng)味成分分析

各組分質(zhì)譜經(jīng)NIST檢索，再結(jié)合文獻(xiàn)進(jìn)行人工譜圖分析以確定各化學(xué)成分，采用峰面積歸一法計(jì)算各成分相對(duì)百分含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 爐溫對(duì)HS-GC-MS分析羊肉揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響

隨爐溫的增高，氣質(zhì)聯(lián)用儀檢測(cè)到的山羊揮發(fā)性風(fēng)味成分組成及其含量發(fā)生明顯變化，由表1、表2、表4可知，總峰面積和成分種類(lèi)數(shù)隨爐溫升高而明顯增加，醛類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量總體上隨爐溫升高而降低，醇類(lèi)等其余物質(zhì)含量總體上隨爐溫升高而升高，且高爐溫條件下檢測(cè)到的成分均涵蓋低爐溫檢出成分。70 ℃爐溫條件下檢測(cè)出包含醛類(lèi)、醇類(lèi)和呋喃類(lèi)等3類(lèi)在內(nèi)的共7種化合物，主要成分為醛類(lèi)物質(zhì)，含5種成分，相對(duì)含量達(dá)93.03%，其中，正己醛含量最高，為70.94%，其次為庚醛（8.76%）和壬醛（6.77%）;醇類(lèi)和呋喃類(lèi)物質(zhì)各占1.69%和1.11%。90 ℃爐溫條件下檢測(cè)出包含醛類(lèi)、醇類(lèi)、呋喃類(lèi)、烴類(lèi)、酯類(lèi)和酮類(lèi)等6類(lèi)在內(nèi)的共17種化合物，主要成分仍為醛類(lèi)物質(zhì)，含7種成分，總含量為81.36%，其中，正己醛含量為47.74%、正辛醛10.82%、壬醛10.70%、庚醛9.52%;呋喃類(lèi)物質(zhì)含量次于醛類(lèi)，為7.85%，再次為醇類(lèi)，含量3.62%。100 ℃爐溫條件下與90 ℃爐溫相似，共檢測(cè)出包含醛類(lèi)、醇類(lèi)、呋喃類(lèi)、烴類(lèi)、酯類(lèi)和酮類(lèi)等6類(lèi)物質(zhì)，且各大類(lèi)物質(zhì)含量與90 ℃爐溫條件下差異不大，但總峰面積和總成分個(gè)數(shù)急劇增加，檢出27種揮發(fā)性風(fēng)味成分，醛類(lèi)和呋喃類(lèi)物質(zhì)種類(lèi)數(shù)均翻倍增加，分別增至14種和4種，正己醛含量為39.18%、正辛醛13.63%、壬醛13.33%、庚醛11.49%。120 ℃爐溫條件下檢測(cè)出包含醛類(lèi)、醇類(lèi)、呋喃類(lèi)、烴類(lèi)、酯類(lèi)、酮類(lèi)和酸類(lèi)等7類(lèi)在內(nèi)的共35種化合物，醛類(lèi)物質(zhì)16種，含量為59.73%，其中含量最高的為壬醛（16.87%），其次為正辛醛（12.70%），再次為正己醛（7.88%）和十六醛（7.48%）;醇類(lèi)物質(zhì)8種，含量為7.08%，其中正戊醇含量最高，占3.20%;呋喃類(lèi)物質(zhì)4種，含量18.88%，以2-正戊基呋喃（12.48%）為主;烴類(lèi)、酯類(lèi)、酮類(lèi)和酸類(lèi)物質(zhì)含量均小于5%。

2.2 平衡時(shí)間對(duì)HS-GC-MS分析羊肉揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響

平衡時(shí)間對(duì)HS-GC-MS分析羊肉揮發(fā)性風(fēng)味成分有重要的影響，由表1、表3、表4可知，120 ℃ 爐溫條件下，5～20 min范圍內(nèi)，隨著平衡時(shí)間的延長(zhǎng)，揮發(fā)性物質(zhì)總峰面積和種類(lèi)數(shù)急劇增加，但平衡時(shí)間達(dá)到20 min時(shí)，總峰面積上升幅度變緩，平衡時(shí)間達(dá)到40 min時(shí)，檢出的成分種類(lèi)數(shù)保持穩(wěn)定，且各大類(lèi)物質(zhì)成分含量相對(duì)穩(wěn)定，平衡時(shí)間為5 min時(shí)，檢測(cè)出包含醛類(lèi)、醇類(lèi)、呋喃類(lèi)、酯類(lèi)和酮類(lèi)等5類(lèi)在內(nèi)的共11種化合物，醛類(lèi)物質(zhì)含6種成分，相對(duì)含量最高，占59.19%，其中，正己醛含量為26.25%、正辛醛11.16%、壬醛10.82%、庚醛5.87%;呋喃類(lèi)和酮類(lèi)含量接近，分別為11.44%和11.46%，分別由2-正戊基呋喃和羥基丙酮單一成分組成;醇類(lèi)物質(zhì)含量3.41%，由單一成分正戊醇組成。平衡時(shí)間為20 min時(shí)，總峰面積增加幅度開(kāi)始趨緩，檢測(cè)出包含醛類(lèi)、醇類(lèi)、呋喃類(lèi)、烴類(lèi)、酯類(lèi)、酮類(lèi)和酸類(lèi)等7類(lèi)在內(nèi)的共32種化合物，醛類(lèi)成分增加9種，醇類(lèi)增加5種，呋喃類(lèi)增加3種，酯類(lèi)和酮類(lèi)各增加1種，新增烴類(lèi)和酸類(lèi)物質(zhì);醛類(lèi)物質(zhì)含量為61.69%，其中含量最高的為壬醛（17.80%），其次為正辛醛（13.24%），再次為正己醛（9.37%）;呋喃類(lèi)物質(zhì)含量為13.01%，主成分仍是2-正戊基呋喃（8.88%），醇類(lèi)物質(zhì)含量為7.08%，主要成分為正戊醇（3.28%），酸類(lèi)物質(zhì)含量6.97%，由單一成分乙酸組成。平衡時(shí)間為40 min 以上時(shí)，均檢測(cè)出包含醛類(lèi)、醇類(lèi)、呋喃類(lèi)、烴類(lèi)、酯類(lèi)、酮類(lèi)和酸類(lèi)等7類(lèi)在內(nèi)的共35種化合物，成分總數(shù)不再增加，且各大類(lèi)物質(zhì)含量較為穩(wěn)定，個(gè)別成分含量存在較明顯差異，如十六醛;醛類(lèi)物質(zhì)含量保持在60.19%～65.63%，均以壬醛含量最高;呋喃類(lèi)物質(zhì)含量保持在14.79%～18.88%，均以2-正戊基呋喃為主;醇類(lèi)物質(zhì)保持在5.60%～7.89%，均以正戊醇為主。烴類(lèi)、酯類(lèi)、酮類(lèi)和酸類(lèi)物質(zhì)含量均小于5%。

3 結(jié)果與分析

頂空自動(dòng)進(jìn)樣（HS）-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）是一種簡(jiǎn)便、快速、靈敏分析樣品中揮發(fā)性物質(zhì)的方法，其分析結(jié)果受頂空進(jìn)樣參數(shù)、色譜參數(shù)和質(zhì)譜參數(shù)的影響。本研究為提高戴云山羊羊肉風(fēng)味成分分析結(jié)果的準(zhǔn)確性就頂空進(jìn)樣參數(shù)的影響展開(kāi)研究。頂空進(jìn)樣參數(shù)包括爐溫（頂空溫度）、平衡時(shí)間、進(jìn)樣時(shí)間、加壓時(shí)間等，但爐溫和平衡時(shí)間是主要影響因素[6]。王芳研究了加熱爐溫度和平衡時(shí)間對(duì)頂空氣相色譜法測(cè)定甲醇結(jié)果的影響，發(fā)現(xiàn)隨加熱爐溫度的增高，峰面積增大，當(dāng)加熱爐溫度達(dá)到70 ℃時(shí)峰面積無(wú)顯著變化，隨平衡時(shí)間增加峰面積逐漸增大，當(dāng)平衡時(shí)間達(dá)到 25 min 時(shí)峰面積無(wú)明顯變化[7]。朱震海等研究了頂空溫度和平衡時(shí)間對(duì)頂空氣相色譜法測(cè)定水中鹵代烴結(jié)果的影響，發(fā)現(xiàn)隨著頂空溫度的升高，峰面積增加，固定頂空溫度條件下，隨著平衡時(shí)間延長(zhǎng)，峰面積響應(yīng)值逐漸增大，到達(dá)某一時(shí)間點(diǎn)響應(yīng)值趨于穩(wěn)定[8]。上述結(jié)果與本研究結(jié)果較為一致，即頂空溫度和平衡時(shí)間對(duì)峰面積影響明顯，隨著爐溫和平衡時(shí)間增加，峰面積逐漸增大，起始時(shí)峰面積的變化明顯，當(dāng)溫度和時(shí)間到達(dá)某一階段，峰面積的變化趨緩。這是由于爐溫升高和平衡時(shí)間延長(zhǎng)，被測(cè)樣品中揮發(fā)物含量增加，提高了待測(cè)樣品在平衡氣相中的濃度，其色譜響應(yīng)值（峰面積）增大[9]，當(dāng)頂空瓶蒸汽壓趨于平衡，響應(yīng)值就趨于穩(wěn)定。

爐溫和平衡時(shí)間不僅對(duì)揮發(fā)物總峰面積產(chǎn)生重要的影響，對(duì)出峰個(gè)數(shù)（成分種類(lèi)數(shù)）也會(huì)產(chǎn)生明顯影響。馮棋琴等采用頂空取樣結(jié)合GC-MS技術(shù)比較分析不同產(chǎn)地壓榨山茶油的揮發(fā)性風(fēng)味成分，發(fā)現(xiàn)隨著頂空溫度（60～180 ℃）升高，出峰個(gè)數(shù)和總峰面積均持續(xù)增加，10～25 min范圍內(nèi)隨頂空時(shí)間延長(zhǎng)，出峰個(gè)數(shù)和總峰面積均增加，平衡時(shí)間為25 min時(shí)，出峰個(gè)數(shù)達(dá)到平衡，30 min時(shí)總峰面積不再增加[10]。該研究結(jié)果與本研究一致，即隨著爐溫升高，出峰個(gè)數(shù)持續(xù)增加，在一定的時(shí)間范圍內(nèi)隨平衡時(shí)間的延長(zhǎng)，出峰個(gè)數(shù)增加，到達(dá)某一時(shí)間點(diǎn)，出峰個(gè)數(shù)達(dá)到平衡。

爐溫和平衡時(shí)間均對(duì)HS-GC-MS技術(shù)分析戴云山羊肉揮發(fā)性物質(zhì)組成會(huì)產(chǎn)生重要影響，隨著爐溫升高，揮發(fā)性物質(zhì)總峰面積和種類(lèi)數(shù)均持續(xù)增加，醛類(lèi)物質(zhì)含量總體上隨爐溫升高而降低，醇類(lèi)、烴類(lèi)等其余物質(zhì)含量總體上隨爐溫升高而升高。120 ℃爐溫條件下，5～20 min范圍內(nèi)隨著平衡時(shí)間的延長(zhǎng)，揮發(fā)性物質(zhì)總峰面積和種類(lèi)數(shù)明顯上升，但平衡時(shí)間為20 min時(shí)，總峰面積增加幅度趨緩，到40 min時(shí)，檢出的成分種類(lèi)數(shù)保持穩(wěn)定，且醛類(lèi)、

呋喃類(lèi)等各大類(lèi)物質(zhì)成分含量相對(duì)穩(wěn)定。因爐溫太高會(huì)引起頂空氣體壓力過(guò)高，導(dǎo)致系統(tǒng)漏氣，故建議檢測(cè)戴云山羊肉揮發(fā)性物質(zhì)的頂空設(shè)置條件為爐溫120 ℃、平衡時(shí)間40 min。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉 遠(yuǎn)，林碧芬，林仕欣，等. 淺談福建地方山羊品種高繁殖力資源的開(kāi)發(fā)利用[J].? 中國(guó)草食動(dòng)物，2010，30（6）：57-59.

[2]甘善化. 戴云山羊品種特性及飼養(yǎng)管理技術(shù)要點(diǎn)[C].? 福建省科協(xié)第十一屆學(xué)術(shù)年會(huì)畜牧獸醫(yī)分會(huì)論文集.惠安，2011：128-132.

[3]李文楊，張曉佩，高承芳，等. 福建戴云山羊的資源保護(hù)和開(kāi)發(fā)利用[J].? 中國(guó)草食動(dòng)物，2010（增刊1）：31-34.

[4]張國(guó)森，蔡雙英. 戴云山羊種質(zhì)資源及其保種措施[J].? 福建畜牧獸醫(yī)，2002，24（6）：33，34.

[5]劉 遠(yuǎn)，林仕欣，張曉佩，等. 戴云山羊品種特性與生產(chǎn)性能[J].? 家畜生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，32（4）：46-48.

[6]陳秀宏，肖 劍，陳 華. 頂空法測(cè)氣液平衡影響因素的研究[J].? 化學(xué)工程師，2005，19（12）：16-17.

[7]王 芳. 加熱爐溫度和加熱平衡時(shí)間對(duì)頂空氣相色譜法測(cè)定甲醇結(jié)果的影響[J].? 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2012（8）：268-268，272.

[8]朱震海，蔡 嶸，宣棟樑. 頂空溫度和平衡時(shí)間對(duì)頂空氣相色譜法測(cè)定水中鹵代烴結(jié)果的影響[J].? 中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2015，25（6）：797-800.

[9]馬永娥，金雅薇，劉 珩，等. 頂空氣相色譜法測(cè)定墨粉用苯丙樹(shù)脂殘余單體[J].? 熱固性樹(shù)脂，2016，31（4）：51-53.

[10]馮棋琴，馬玉瓊，吳滿梅，等. 不同產(chǎn)地壓榨山茶油揮發(fā)性風(fēng)味成分頂空取樣GC-MS分析[J].? 中國(guó)油脂，2018，43（2）：138-141，145.