基于GC–MS和感官評價分析紙包裝氣味物質(zhì)對巧克力風(fēng)味的影響

景波，楊青華，林勤保

基于GC–MS和感官評價分析紙包裝氣味物質(zhì)對巧克力風(fēng)味的影響

景波，楊青華，林勤保

（暨南大學(xué) 包裝工程研究所，廣東 珠海 519070）

評價紙板樣品氣味與己醛、苯甲醛氣味的相似度，以及3種濃度己醛和苯甲醛溶液經(jīng)羅賓遜測試對巧克力風(fēng)味的影響。通過評價人員的嗅聞分析，分析紙板樣品與己醛和苯甲醛的氣味相似程度并打分；以己醛和苯甲醛為模擬氣味物質(zhì)，通過品嘗分析經(jīng)體積分?jǐn)?shù)為0.05%、1%、10%的己醛和苯甲醛溶液的羅賓遜測試后巧克力樣品的風(fēng)味變化，并超聲輔助乙醇萃取巧克力樣品中的己醛和苯甲醛，結(jié)合氣相色譜質(zhì)譜法（Gas Chromatography–Mass Spectrometry, GC–MS）定量分析樣品中物質(zhì)含量變化。紙板樣品表現(xiàn)出一定的己醛和苯甲醛氣味，相似度分別為48%和36%；不同濃度氣味模擬物處理的巧克力樣品出現(xiàn)輕微的風(fēng)味變化，己醛和苯甲醛的檢出含量分別小于45.0 mg/kg和1.0 mg/kg，均略高于未經(jīng)處理的巧克力樣品中己醛和苯甲醛含量（分別為39.2 mg/kg和0.6 mg/kg）。感官評價和GC–MS分析可相互驗證，在不同濃度條件下，以與紙板樣品具有一定氣味相似性的己醛和苯甲醛作為氣味模擬物，經(jīng)羅賓遜測試后的巧克力樣品會出現(xiàn)輕微的風(fēng)味變化。

紙包裝材料；巧克力；感官分析；GC–MS；風(fēng)味

紙包裝材料的“紙”氣味特征主要來自于醇類、醛酮類揮發(fā)性物質(zhì)，其中己醛、苯甲醛等經(jīng)常被檢出。這2種物質(zhì)具有較低的嗅覺閾值屬性[1]，即使較低濃度的己醛和苯甲醛也容易被察覺[2-5]。己醛表現(xiàn)出強(qiáng)烈的青草氣味，而低濃度苯甲醛表現(xiàn)出杏仁香，高濃度的苯甲醛呈現(xiàn)令人愉悅的水果香氣[6-7]。紙包裝材料的氣味，容易對風(fēng)味食品的質(zhì)量造成影響，比如巧克力，因此己醛和苯甲醛也常被用于感官評價培訓(xùn)的風(fēng)味物質(zhì)[8-10]。

感官分析可分為以嗅聞測試（OdourTest）為方式的氣味分析和通過品嘗測試（Taint Test）的食品風(fēng)味分析[11-12]。其中羅賓遜測試（Robinson Test）是重要的食品接觸包裝材料感官分析手段，通過專業(yè)人員的品嘗以評價食品接觸用包裝材料中化學(xué)物質(zhì)對食品風(fēng)味的影響。對于氣味物質(zhì)，氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（Gas Chromatography–Mass Spectrometry, GC–MS）是一種常用方法，能夠有效定性定量地分析揮發(fā)性有機(jī)化合物。Vera等[6]研究分析了多種包裝材料中釋放的氣味物質(zhì)，表征評價了紙板包裝中異味化合物的影響。張宜彩等[13]運用靜態(tài)頂空–氣相色譜質(zhì)譜法（HS–GC–MS）分析鑒別了一系列食品包裝用紙中的揮發(fā)性物質(zhì)及其氣味特征。

文中通過感官分析對比了6種紙板樣品與己醛和苯甲醛氣味的相似性，并以己醛、苯甲醛為紙包裝材料的氣味模擬物，通過感官評價人員評價3種不同濃度的己醛和苯甲醛的羅賓遜測試對巧克力風(fēng)味的影響，并利用GC–MS定量驗證分析測試前后巧克力樣品中己醛和苯甲醛的含量變化。

1 實驗

1.1 材料

主要材料：6種紙板樣品，分別編號為S1—S6，S1為廣東某公司生產(chǎn)的食品接觸用紙；S2為山東某公司生產(chǎn)的非食品級卡紙；S3為美國某公司生產(chǎn)的食品級卡紙；S4為山東某公司的非食品級白卡紙；S5為瑞典某公司生產(chǎn)的食品級卡紙；S6為浙江某公司生產(chǎn)的非食品級卡紙。某品牌巧克力樣品購買于珠海某市場。具體樣品信息見表1。

1.2 試劑與儀器

主要試劑：己醛標(biāo)準(zhǔn)溶液（95%，色譜純），中國上海麥克林生化科技有限公司；苯甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液（95%，色譜純），中國上海麥克林生化科技有限公司；三乙酸甘油酯標(biāo)準(zhǔn)溶液（98.5%，色譜純），中國上海麥克林生化科技有限公司。

表1 研究中樣品的具體信息

主要儀器：7890A–5975C氣相色譜–質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國Agilent公司；AR224CN電子天平，中國常州奧豪斯儀器有限公司。

1.3 儀器條件

GC條件：Agilent DB–3MS色譜柱（30 m×0.25 mm× 0.25 μm）；進(jìn)樣口溫度為250 ℃；載氣為氦氣；流速為1.0 mL/min；進(jìn)樣量為1 μL；不分流；升溫程序為初始溫度40 ℃，保持2 min，以10 ℃/min的速度升至180 ℃。

MS條件：離子源溫度為280 ℃，四極桿溫度為150 ℃，傳輸線溫度為280 ℃，電離方式為EI，電離能量為70 eV，溶劑延遲時間為3.0 min，選擇離子掃描（SIM）模式。

1.4 方法

1.4.1 氣味相似度分析

將紙張樣品（S1—S6）剪裁成A4紙尺寸，分別裝入密封PE袋，室溫條件存放60 d；分別將苯甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液、己醛標(biāo)準(zhǔn)溶液滴加在無味咖啡濾紙上，迅速放入玻璃燒瓶并密封后室溫放置2 h，待氣味相似度嗅辨測試。

1.4.2 羅賓遜測試

以己醛和苯甲醛為紙包裝材料的氣味模擬物，對巧克力樣品進(jìn)行羅賓遜測試[12]，分別將100 μL己醛和苯甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液溶解于三乙酸甘油酯中，并定容至100 mL，作為標(biāo)準(zhǔn)溶液儲備液。

各自取1 mL標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液至20 mL三乙酸甘油酯中，作為標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，現(xiàn)配現(xiàn)用。將標(biāo)準(zhǔn)工作溶液用三乙酸甘油酯分別配制體積分?jǐn)?shù)為0.05%、1%、10%的己醛測試溶液和苯甲醛測試溶液。

分別取100 μL己醛測試溶液、苯甲醛測試溶液，各自滴加到1 dm2（10 cm×10 cm）的正方形無味咖啡濾紙上，同時準(zhǔn)備同樣尺寸未滴加溶液的咖啡濾紙作為空白對照，分別放入不同的玻璃器皿中；分別稱量15 g（精準(zhǔn)至0.001 g）的研磨巧克力依次放入玻璃器皿，與咖啡濾紙樣品保持3 cm左右的距離。玻璃器皿底部加入60 mL飽和鹽溶液以維持75%的相對濕度。加蓋密封，在23～25 ℃條件下放置48 h后進(jìn)行品嘗測試[12]。

1.4.3 感官評價標(biāo)準(zhǔn)

由14名感官測試人員，首先通過扇聞己醛、苯甲醛標(biāo)準(zhǔn)品對氣味進(jìn)行記憶，之后依次對紙板樣品氣味特征進(jìn)行識別并打分，不同樣品間嗅聞時間間隔控制在30 s。氣味相似度通過百分比形式記錄，完全不相似評價為0%，氣味具有一定相似度可記為25%、50%、75%，氣味相似程度極高則記錄為100%。

選定5名測試成員（編號為A—E），分別品嘗巧克力樣品并評分。當(dāng)無法品嘗到除巧克力本身外的味道評分為0，能察覺到異常味道但無法準(zhǔn)確判斷計為1分，具有輕微異常味道為2分，明顯異常味道為3分，具有強(qiáng)烈異常味道為4分，允許出現(xiàn)0.5分[9-10]。

1.4.4 GC–MS分析

分別量取羅賓遜測試巧克力樣品和空白處理樣品各1.00 g（精準(zhǔn)至0.001 g），加入10 mL乙醇常溫超聲萃取0.5 h后，過有機(jī)系尼龍微孔濾膜入進(jìn)樣小瓶，待GC–MS測試。每個樣品準(zhǔn)備3個平行。

1.4.5 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

標(biāo)準(zhǔn)儲備液：分別準(zhǔn)確取己醛、苯甲醛標(biāo)準(zhǔn)品各0.1 g于容量瓶，用乙醇定容至10 mL，配制成質(zhì)量濃度為10 000 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于0～5 ℃環(huán)境下儲存?zhèn)溆谩?/p>

標(biāo)準(zhǔn)工作液：分別準(zhǔn)確移取適量的混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液，用乙醇定容至10 mL容量錐形瓶，逐級稀釋配制出質(zhì)量濃度范圍為1 μg/L～500 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)工作液，置于0～5 ℃環(huán)境下儲存，用于經(jīng)羅賓遜測試后巧克力樣品的定量分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 品嘗測試合理性分析

感官評價容易受到人員主觀傾向、注意力分散等影響，出現(xiàn)不合理的情況，故對5名感官人員的評價合理性進(jìn)行分析，將過去一年內(nèi)個人感官評價在各組的評分?jǐn)?shù)據(jù)和當(dāng)組數(shù)據(jù)平均分進(jìn)行對比。

過去一年之中，該感官小組共進(jìn)行了25次相關(guān)的評價分析，對小組內(nèi)5名感官評價測試員的25次數(shù)據(jù)分別與每次組內(nèi)評分均值作對比，見圖1。結(jié)果表明，5名感官人員的評分與組內(nèi)均分之間的差值均在?1～1內(nèi)，說明相較于整個感官評價小組，5名測試員的數(shù)據(jù)同樣穩(wěn)定可靠，其評分具有可信性。

圖1 5名評價員感官評分與小組平均分的比較(n=25)

2.2 氣味相似度分析

經(jīng)過14位非專業(yè)感官測試員的嗅聞分析，紙板樣品氣味與己醛、苯甲醛的氣味相似性結(jié)果見圖2。

從圖2來看，接近一半評分為0%，即認(rèn)為紙板氣味與己醛和苯甲醛氣味完全不相似，但是也有評價人員認(rèn)為不同紙板樣品的氣味與己醛和苯甲醛氣味具有一定相似性或相似程度極高。感官分析結(jié)果表明，將近半數(shù)的評價人員認(rèn)為，紙板樣品具有輕微的、類似于己醛和苯甲醛2種物質(zhì)的氣味特征，因此將己醛和苯甲醛作為氣味模擬物以分析其對巧克力風(fēng)味的影響。

2.3 羅賓遜測試對巧克力風(fēng)味的影響分析

通過3種不同濃度的己醛和苯甲醛溶液的羅賓遜實驗后，選定5名經(jīng)過培訓(xùn)的感官人員（編號為A—E），對巧克力樣品進(jìn)行品嘗并評分，結(jié)果見表2。盡管無法準(zhǔn)確分辨來源，感官評價人員能夠從巧克力樣品中品嘗出異常風(fēng)味。結(jié)果表明，不同濃度的己醛和苯甲醛溶液能夠引起巧克力食品的輕微風(fēng)味變化，推測可能是由于處理后巧克力樣品中的己醛和苯甲醛物質(zhì)含量變化不明顯，而較小的氣味閾值使得青草味和苦杏仁味能被察覺出來。

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圖2 不同紙板樣品的氣味相似度評分頻率結(jié)果

表2 3種濃度己醛和苯甲醛溶液處理后巧克力樣品的品嘗得分

2.4 條件優(yōu)化、線性方程及檢出限、定量限

為了對樣品中目標(biāo)物質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確快速定量，運用GC–MS分析質(zhì)量濃度為100 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)工作液，在全掃描（/為40～550）模式下確定2種目標(biāo)物質(zhì)的出峰時間、定量、定性離子以及儀器條件參數(shù)優(yōu)化（1.3節(jié)），具體結(jié)果見圖3。己醛和苯甲醛2種物質(zhì)的出峰時間分別為6.853 min和9.537 min，其中定量和定性離子并不存在相互干擾的情況，因此在SIM選擇離子模式下，己醛和苯甲醛能實現(xiàn)比較明顯的分離。

根據(jù)感官分析的結(jié)果來看，不同濃度己醛和苯甲醛溶液對巧克力風(fēng)味的變化貢獻(xiàn)并不明顯，針對2種氣味模擬物處理的樣品，研究分別建立線性范圍的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，以避免較大線性范圍內(nèi)的不準(zhǔn)確性定量結(jié)果。將多濃度標(biāo)準(zhǔn)工作液進(jìn)行GC–MS分析，以標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)（），峰面積為縱坐標(biāo)（）建立線性回歸方程，并以3倍信噪比（/=3）、10倍信噪比（/=10）分別作為2種目標(biāo)物質(zhì)的檢出限和定量限。如表3所示，不同樣品中的己醛、苯甲醛在不同線性范圍內(nèi)的線性關(guān)系良好。

圖3 己醛和苯甲醛定量分析的參數(shù)確定

表3 不同樣品中目標(biāo)化學(xué)物的線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限及定量限(n=3)

2.5 空白加標(biāo)回收率及精密度

在空白乙醇溶劑添加線性范圍內(nèi)3個濃度的目標(biāo)化合物后，按照相同萃取前處理進(jìn)行空白加標(biāo)回收試驗，并重復(fù)進(jìn)行3次以檢驗方法精密度，結(jié)果見表4。3種濃度己醛和苯甲醛溶液中目標(biāo)化合物質(zhì)的空白加標(biāo)回收率均為78%～96%，且RSD值在2%～8%內(nèi)，說明目標(biāo)物質(zhì)的加標(biāo)回收率和精密度符合測試標(biāo)準(zhǔn)和方法學(xué)的驗證要求。

表4 己醛和苯甲醛的加標(biāo)回收率及精密度(n=3)

2.6 巧克力樣品中目標(biāo)物質(zhì)的定量結(jié)果

不同濃度己醛和苯甲醛及其標(biāo)準(zhǔn)品處理的巧克力樣品經(jīng)過羅賓遜測試后，按照1.4.4節(jié)進(jìn)行樣品前處理，并進(jìn)行GC–MS分析，通過混合標(biāo)準(zhǔn)曲線定量，其結(jié)果見表5。在選擇離子SIM模式下發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)過羅賓遜測試的空白巧克力樣品在保留時間為6.857、9.578 min處同樣出現(xiàn)色譜峰，同樣滿足己醛和苯甲醛的定性離子要求，說明巧克力原樣品中可能存在微量的己醛和苯甲醛。這一推測與此前的研究結(jié)果相似，均發(fā)現(xiàn)在市售牛奶巧克力中檢測出具有青草香的己醛、苦杏仁味的苯甲醛等多種氣味活性化合物[14-15]。

在分別使用體積分?jǐn)?shù)為0.05%、1%、10%的己醛和苯甲醛溶液對樣品進(jìn)行羅賓遜測試后，該巧克力樣品中2種目標(biāo)化合物的遷移含量水平變化不明顯，分別小于45.0 mg/kg和1.0 mg/kg，均略高于未經(jīng)處理的巧克力樣品中己醛和苯甲醛含量（分別為39.2 mg/kg和0.6 mg/kg）。這一發(fā)現(xiàn)表明，在3種不同濃度的氣味模擬物羅賓遜實驗條件下，己醛和苯甲醛遷移到巧克力樣品后，對巧克力樣品產(chǎn)生可覺察的輕微的風(fēng)味變化，這一變化可以從遷移量上得到驗證。

表5 羅賓遜測試后巧克力樣品中己醛和苯甲醛的含量(n=3)

3 結(jié)語

文中通過嗅聞分析紙板樣品與己醛和苯甲醛的氣味相似度，結(jié)果表明傳統(tǒng)巧克力紙包裝材料在一定程度上具有與己醛青草味、苯甲醛苦杏仁味相似的氣味特征。以己醛和苯甲醛作為氣味模擬物，對巧克力樣品進(jìn)行羅賓遜測試后品嘗打分，發(fā)現(xiàn)不同濃度氣味模擬物處理的巧克力樣品出現(xiàn)了輕微的風(fēng)味變化，與GC–MS定量分析結(jié)果一致，己醛和苯甲醛的檢出含量分別小于45.0 mg/kg和1.0 mg/kg，但均略高于未經(jīng)處理的巧克力樣品中己醛和苯甲醛含量（分別為39.2 mg/kg和0.6 mg/kg）。利用感官分析和GC–MS分析評估紙包裝材料中2種氣味物質(zhì)對巧克力風(fēng)味食品的影響，希望為進(jìn)一步研究紙包裝材料的氣味問題提供基礎(chǔ)。

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Analysis on the Effect of Odour Substances in Paper Packaging Materials on Chocolate Flavor Based on GC-MS and Sensory Evaluation

JING Bo, YANG Qing-hua, LIN Qin-bao

(Packaging Engineering Institute, Jinan University, Guangdong Zhuhai 519070, China)

The work aims to evaluate the odour similarities between paperboard samples and hexanal and benzaldehyde and analyze the effects of three concentrations of hexanal and benzaldehyde solutions on chocolate flavor through Robinson test. After the analysis of odour characteristic by evaluators, the odour similarities between paperboard samples and hexanal and benzaldehyde were analyzed and scored. With hexanal and benzaldehyde as simulated odour substances, the flavor changes of chocolate samples undergoing Robinson test of 0.05%, 1% and 10% hexanal and benzaldehyde solutions were analyzed by taste, and the hexanal and benzaldehyde in chocolate samples were extracted by ethanol under ultrasound, and the changes of substance content in the samples were quantitatively analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The paperboard samples certainly exhibitedodour like hexanal and benzaldehyde, with the similarities of 48% and 36%, respectively. Chocolate samples treated by different concentrations of simulated odour substances showed a slight flavor change, and the detected levels of hexanal and benzaldehyde were less than 45.0 mg/kg and 1.0 mg/kg, slightly higher than those in untreated chocolate samples (39.2 mg/kg and 0.6 mg/kg), respectively. Sensory evaluation results can be verified by GC-MS. Under different concentrations, with hexanal and benzaldehyde having certain odour similarity with paperboard samples as odour simulants, the chocolate samples after Robinson test show slight flavor change.

paper packaging materials; chocolate; sensory analysis; GC-MS; flavor

TS206.4

A

1001-3563(2023)01-0259-06

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.01.029

2022–04–11

景波（1979—），男，在職研究生，主攻食品與藥品包裝。

林勤保（1968—），男，博士，研究員，主要研究方向為食品與藥品包裝。

責(zé)任編輯：曾鈺嬋