HS-SPME-GC-MS法分析蘇打餅干中揮發(fā)性風(fēng)味成分

楊萌 ，秦磊磊，覃先武 ，羅必英 ，陳少鋒

1.安琪酵母股份有限公司（宜昌 443000）；2.酵母功能湖北省重點實驗室（宜昌 443003）；3.三峽公共檢驗檢測中心（宜昌 443000）

蘇打餅干是由小麥粉、蘇打粉和黃油等材料制作而成的食品[1]，營養(yǎng)成分較高，可以中和過多的胃酸，易消化吸收，深受廣大消費者的喜愛。蘇打餅干在制作過程中需要加入酵母發(fā)酵，使其組織更加蓬松。與此同時，發(fā)酵過程中酵母代謝產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)賦予蘇打餅干獨特的香味[2]。隨著人們對生活水平要求越來越高，風(fēng)味成為食品品質(zhì)的一個重要考量因素，因此關(guān)于風(fēng)味餅干的研究越來越多。崔瑞鑫等[3]將猴頭菇粉加入蘇打餅干中提升其風(fēng)味，添加量7.5%時，添加猴頭菇粉的蘇打餅干比普通蘇打餅干增加18種不同的風(fēng)味物質(zhì)。王雨萌等[4]發(fā)現(xiàn)文冠果餅干中含有豐富的酯類及不飽和醛類，風(fēng)味更加有層次。頂空固相微萃?。╤eadspace solid-phase microextraction，HS-SPME）是使用最多的樣品前處理方法[5-7]，通過帶有吸附劑涂層的萃取頭對揮發(fā)性化合物進(jìn)行富集，結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（gas chromatography-mass spectrum，GC-MS）技術(shù)可實現(xiàn)對富集到的化合物進(jìn)行定性及定量分析，該方法簡便快捷，被廣泛應(yīng)用于科研中[8-9]。

采用HS-SPME結(jié)合GC-MS對奶鹽味蘇打餅干中揮發(fā)性成分進(jìn)行定性及定量檢測，分析其中的風(fēng)味物質(zhì)及香氣特征，找出其特征香氣及關(guān)鍵香氣化合物。為風(fēng)味蘇打餅干的產(chǎn)品開發(fā)提供理論依據(jù)及數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

蘇打餅干奶鹽味（卡夫食品有限公司）；4-甲基-2-戊酮（阿拉?。籊C-MS（7890B-5977B，Agilent）；固相微萃取吸附頭（50/30 μm DVB/CAR/PDMS，美國Supelco）。

1.2 樣品處理

采用頂空固相微萃取法對蘇打餅干的揮發(fā)性氣味化合物進(jìn)行提取和富集。在萃取瓶中加入2 g蘇打餅干屑，和1 μL 4-甲基-2-戊酮內(nèi)標(biāo)，質(zhì)量濃度為4.005 g/L，立即用帶有硅橡膠墊的瓶蓋密封，放入GC-MS儀器上自動進(jìn)行旋轉(zhuǎn)振蕩，于50 ℃平衡30 min，用DVB/CAR/PDMS復(fù)合萃取頭在50 ℃下萃取30 min，待吸附結(jié)束后進(jìn)樣，在250 ℃進(jìn)樣口推出吸附頭，解析5 min，用GC-MS檢測其中揮發(fā)性化合物。

1.3 GC-MS條件

色譜條件：毛細(xì)管色譜柱HP-INNOWAX，柱長60 m，內(nèi)徑0.25 mm，液膜厚度0.25 μm，載氣為高純氦，載氣流速1.66 mL/min；進(jìn)樣口溫度250 ℃。柱溫：初溫40 ℃保持3 min，以5 ℃/min速率升至200℃，以10 ℃/min速率升至250 ℃，保持3 min。

質(zhì)譜條件：EI源，掃描范圍40~500 Da，四極桿溫度150 ℃，離子源溫度230 ℃，傳輸線溫度250 ℃。

1.4 揮發(fā)性成分定性及定量分析

將圖譜中峰的質(zhì)譜圖與NIST17庫中的物質(zhì)質(zhì)譜圖進(jìn)行比對，保留匹配度大于80的化合物，找出蘇打餅干的氣味物質(zhì)組成，按式（1）計算化合物相對于內(nèi)標(biāo)的濃度。

式中：Ci為未知物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，μg/kg；Si為未知物的峰面積；SA為內(nèi)標(biāo)物的峰面積；CA為內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，μg/kg。

1.5 OAV的計算

每一種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)在樣品中呈現(xiàn)的強度不一樣，化合物對整體氣味的作用效果是由濃度和閾值共同影響[10]?；衔飳φw氣味的貢獻(xiàn)程度與濃度呈正比，與閾值呈反比[11]。采用香氣活度值（odor activity value，OAV）代表蘇打餅干的揮發(fā)性物質(zhì)對主體風(fēng)味貢獻(xiàn)程度[12]。當(dāng)OAV＜0.1時，說明該物質(zhì)對樣品香氣貢獻(xiàn)較小，當(dāng)0.1≤OAV＜1時，說明該物質(zhì)對整體香氣起到修飾作用，當(dāng)OAV≥1時，說明該物質(zhì)是樣品的關(guān)鍵香氣活性化合物[13]。OAV按式（2）計算。

式中：Ci為計算出的揮發(fā)性成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，μg/kg；Ti為揮發(fā)性成分的閾值，μg/kg。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘇打餅干香氣成分檢測

采用頂空固相微萃取對蘇打餅干中的氣味成分進(jìn)行檢測，得到總離子流色譜圖，如圖1所示。蘇打餅干的GC-MS圖譜經(jīng)過NIST17庫比對定性后，將揮發(fā)性成分按照物質(zhì)的種類進(jìn)行分類統(tǒng)計。

圖1 蘇打餅干揮發(fā)性風(fēng)味成分總離子流圖

不同類物質(zhì)在整體風(fēng)味物質(zhì)中的占比如圖2所示。蘇打餅干中共檢出30種風(fēng)味化合物，其中：醇類物質(zhì)6種，占總物質(zhì)的40.09%，含量最高；其次為酸類物質(zhì)共7種，占比29.25%，酯類物質(zhì)共6種，占比19.88%，醛類物質(zhì)共4種，占比3.92%，其他雜環(huán)類物質(zhì)共3種，占比3.38%，酮類物質(zhì)共3種，占比2.89%，醚類物質(zhì)1種，占比0.59%，30種揮發(fā)性化合物呈現(xiàn)的氣味各不相同，共同組成蘇打餅干的風(fēng)味，見表1。

表1 蘇打餅干氣味物質(zhì)組成

圖2 不同種類物質(zhì)的相對含量占比

由表1可知，物質(zhì)中含量最高的為醇類物質(zhì)，蘇打餅干為發(fā)酵類餅干，酵母發(fā)酵代謝產(chǎn)生大量醇類，其中苯乙醇含量最高，由苯丙氨酸代謝而來[14-15]，苯乙醇為玫瑰花香味，也是發(fā)酵香味的重要組成成分，可使餅干具有濃郁的發(fā)酵香氣[16]。芳樟醇在餅干中的含量為9.92 ng/g，具有甜嫩新鮮的花香，似鈴蘭香氣[17-18]，可以賦予餅干甜香味。

酸類物質(zhì)雖然可以提升樣品風(fēng)味，但是過高的酸類物質(zhì)會導(dǎo)致樣品氣味過于刺激，使得感官評分下降[19]。蘇打餅干中含量較高的酸類物質(zhì)為乙酸和己酸，含量分別為362.73 ng/g和109.17 ng/g，但是乙酸和己酸的閾值均較高，因此聞起來也并不刺激，反而適量的酸類物質(zhì)可以使餅干的氣味更加豐富。

酯類物質(zhì)由低級飽和脂肪酸和醇類物質(zhì)反應(yīng)形成，具有水果香，香氣持久濃郁[20]，蘇打餅干中含有的酯類物質(zhì)比較豐富，其中辛酸乙酯、癸酸乙酯、丙位壬內(nèi)酯的含量均大于100 ng/g，對餅干整體氣味的貢獻(xiàn)很大。

醛類物質(zhì)大多為脂肪氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化而來[21]，可使餅干的香氣更加醇厚，有助于呈現(xiàn)出發(fā)酵香味。其中，苯甲醛含量最高，為29.61 ng/g，具有杏仁氣味，使餅干的堅果味香韻更加強烈。

餅干中還檢測到含氮雜環(huán)類物質(zhì)，這一類具有濃郁的烤堅果的香味[22]，大部分來源于還原糖與氨基酸之間的美拉德反應(yīng)[3]，蘇打餅干中檢測出2-甲基吡嗪及2-乙酰基吡啶，呈現(xiàn)爆米花香味及果仁香味，在餅干中的含量分別為12.07 ng/g及50.30 ng/g，這2種物質(zhì)使餅干的谷物香氣更濃郁。

2.2 揮發(fā)性成分香氣活度值分析

對蘇打餅干中揮發(fā)性物質(zhì)的OAV計算結(jié)果進(jìn)行綜合分析，結(jié)果見表2。

表2 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的OAV值

OAV大于1的物質(zhì)共有10種，數(shù)值由高到底分別為反式-2, 4-癸二烯醛、芳樟醇、癸酸乙酯、辛酸乙酯、丙位壬內(nèi)酯、甲基壬烯甲酮、壬醛、2-乙?；拎ぁ⒈揭掖?、丁位癸內(nèi)酯，這些物質(zhì)對整體氣味的貢獻(xiàn)程度較大，是小蘇打的關(guān)鍵香氣活性成分。其中，反式-2, 4-癸二烯醛呈強烈的雞肉香和雞油味，使蘇打餅干的氣味更加溫潤咸香。癸酸乙酯、辛酸乙酯、丙位壬內(nèi)酯為對整體氣味貢獻(xiàn)較大的酯類，辛酸乙酯和癸酸乙酯有果味及甜香味，丙位壬內(nèi)酯和丁位癸內(nèi)酯具有使蘇打餅干奶香更香濃[23]。甲基壬基甲酮和壬醛呈現(xiàn)柑橘味及青味，使整體氣味更加清新。苯乙醇使餅干具有發(fā)酵的香味。2-乙?；拎ぞ哂斜谆ǖ臍馕?，使餅干具有濃郁的谷物香氣。0.1≤OAV＜1的物質(zhì)有7種，其中數(shù)值較大的為甜香味的4-烯丙基苯甲醚、甲基庚烯酮和香葉基丙酮，OAV在0.5~1，使小蘇打的整體香氣更加香甜豐富，對整體氣味起到修飾作用。綜上所述，餅干中的主要香型為雞肉香、發(fā)酵香、奶味、甜味及谷物香，5種香韻共同構(gòu)成餅干的整體香氣。

3 結(jié)論

通過頂空固相微萃取結(jié)合GC-MS法分析蘇打餅干中的香氣成分，共檢測出風(fēng)味化合物30種，以醇、酸、酯類化合物為主，通過OAV值計算對化合物的香氣貢獻(xiàn)進(jìn)行評估，找到OAV＞1的關(guān)鍵香氣活性化合物共10種，包括反式-2, 4-癸二烯醛、芳樟醇、癸酸乙酯、辛酸乙酯、丙位壬內(nèi)酯、甲基壬烯甲酮、壬醛、2-乙?；拎ぁ⒈揭掖?、丁位癸內(nèi)酯。這些化合物使蘇打餅干呈現(xiàn)雞肉香、發(fā)酵香、奶味、甜味及谷物香，構(gòu)成餅干的主體香韻。通過對蘇打餅干特征香氣物質(zhì)及香韻的研究，可為企業(yè)進(jìn)行蘇打餅干相關(guān)風(fēng)味產(chǎn)品的開發(fā)提供數(shù)據(jù)支持。