东北特产香其酱中挥发性成分的SPME-GC-MS分析*

苗志伟，刘玉平，孙宝国

(北京工商大学食品学院食品风味化学北京市重点实验室，北京市100048)

东北特产香其酱中挥发性成分的SPME-GC-MS分析*

苗志伟，刘玉平，孙宝国

(北京工商大学食品学院食品风味化学北京市重点实验室，北京市100048)

采用固相微萃取(SPME)对香其酱中挥发性成分进行萃取，分别用DB-5 ms、DB-17 ms和DB-WAX3种类型的色谱柱对其进行GC-MS分析，共鉴定出42种成分，其中3种色谱柱都鉴定出乙醇、2-甲基丙醛、3-甲基丁醛、乙酸乙酯、糠醇、2-乙酰基吡咯、甲苯、柠檬烯、邻异丙基甲苯和3-蒈烯。分析结果表明:不同类型的色谱柱对各物质的分离程度不同;香其酱的整体香气不是单一物质能体现的，而是多种物质共同作用构成的。

香其酱，挥发性成分，固相微萃取，分析，GC-MS

东北特产香其酱是由东北盛产的优质大豆加上香菇、元葱、芝麻、鲜姜等辅料深加工制成的熟酱，它的生产工艺主要包括原料精选、清洗、蒸煮、通风制曲、发酵、熬制、二次灭菌和灌装等工序。香其酱酱香浓郁、鲜美醇厚、咸淡适口、风味独特，既可开袋即食，也可作为多种菜肴的烹饪佐料，因而越来越受到广大消费者的青睐。挥发性成分是食品品质评价指标之一，分析食品中的挥发性成分对了解食品呈香的物质有着重要意义。

固相微萃取(SPME)是20世纪80年代末出现的绿色环保型样品分析前处理技术［1］，具有敏感、快速、操作简便、样品用量少、不用溶剂等优点，它既适于液体样品又适合气体样品，是目前香味样品制备最有效的技术手段之一，现已广泛应用于食品［2－3］、环境［4－5］、农业［6］等领域的检测分析上。

本文采用顶空固相微萃取为样品前处理技术，并选用3种类型的色谱柱对香其酱中挥发性成分进行GC-MS分析，以期获得香其酱中较全面的挥发性成分组成和了解不同色谱柱对各物质的分离情况。

1 材料和方法

1.1 原料与试剂

香其酱，黑龙江省双城香其酱业有限责任公司，生产日期为2010年6月25日，主要配料有大豆、水、精炼植物油、碘盐、元葱、鲜姜、辣椒、香菇、玉果、香辛料等。

C5～C30正构烷烃，购自迪马科技有限公司。

1.2 仪器与设备

气相色谱-质谱联用仪(6890N/5973I)，美国安捷仑公司;DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器，河南省予华仪器有限公司。

萃取装置:SPME专用采样台、手动进样手柄及黑色萃取头(Carboxen/PDMS，75 μm)，美国 Supelco公司;顶空进样瓶(15 mL)，中国安普公司。

1.3 试验与方法

1.3.1 样品处理

先将SPME萃取头在气相色谱的进样口于250℃老化至无杂峰，取10 g香其酱放入15 mL固相微萃取样品瓶中，放入50℃恒水浴锅中，再将SPME萃取头通过瓶盖插入到样品中的顶空部分，推出纤维头，顶空吸附40 min，然后抽回，从样品瓶中拔出，再将其插入GC-MS仪的气相色谱进样口，推出纤维头于250℃解析5 min。

1.3.2 GC-MS条件

3种色谱柱的规格均为30.0 m×250 μm×0.25 μm，其他详细信息见表1。

色谱条件:色谱柱起始温度35℃(保持1 min)，以4℃/min的速度升至120℃(保持2 min)，再以6℃/min速度升至220℃(保持10 min);气化室温度250℃;传输线温度230℃;载气 He;载气流量1.0 mL/min;无分流比。

质谱检测条件:EI源;电子能量70 eV;离子源温度250℃;四极杆150℃;扫描模式Scan;扫描质量范围为35～500amu;调谐文件atune.u;无溶剂延迟。

表1 色谱柱参数表

1.3.3 定性定量方法

定性:采用保留指数、NIST08谱库检索和人工图谱解析共同确定。

保留指数计算公式［12］:

I=100×{n+［t(i)－t(n)］/［t(n+1)－t(n)］}

式中:n为碳数;t(i)为待测组分的保留时间;t(n)为具有n个碳原子的正构烷烃的保留时间;t(n+1)为具有(n+1)个碳原子的正构烷烃的保留时间。

定量:采用面积归一化法对检测出的成分进行定量分析。

2 结果与讨论

图1 HP-5 ms色谱柱分析香其酱中挥发性成分的总离子流图

图2 DB-17 ms色谱柱分析香其酱中挥发性成分的总离子流图

图3 DB-wax色谱柱分析香其酱中挥发性成分的总离子流图

表2 香其酱中挥发性成分的SPME-GC-MS分析结果

按1.3实验步骤，采用黑色萃取头对香其酱中挥发性成分进行萃取，并分别选用HP-5ms、DB-17ms和DB-WAX3种色谱柱对其进行GC-MS分析，所得相应的总离子流图见图1～图3。经过NIST08谱库检索和人工图谱解析等手段，鉴定结果如表2所示。图4、图5是3种色谱柱分析结果直观对比。鉴定结果(表1、图4和图5)显示:香其酱中挥发性成分共鉴定出42种，主要包括醇类2种、酮类4种、醛类5种、酯类2种、酸类3种、烃类14种、杂环类10种和含硫类2种;其中烃类化合物在数量上和含量上都占绝对优势，它们是甲苯、对二甲苯、1，3，5-环庚三烯、γ-松油烯、β-水芹烯、异松油烯、柠檬烯、3-蒈烯、石竹烯、姜烯、邻异丙基甲苯、α-姜黄烯、β-防风根烯，其中α-水芹烯、姜烯和α-姜黄烯可能来自所用的原料鲜姜，γ-松油烯、异松油烯和3-蒈烯可能来自所用辣椒及其他香辛料;其次是杂环类化合物，主要有呋喃、2-甲基呋喃、3-甲基呋喃、2，5-二甲基呋喃、糠醛、糠醇、2-戊基呋喃、2-乙酰基呋喃和2-乙酰基吡咯，这些化合物主要是原料经过微生物发酵及美拉德反应形成的;再次是醛类化合物，鉴定出的有2-甲基丙醛、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、苯甲醛和苯乙醛;剩下的几类物质数量上和含量上都接近。

图4 3种色谱柱分析出各物质数量的比较

对于不同色谱柱的具体分析情况如下:

HP-5ms:共鉴定出31种成分，其中烃类12种、杂环类7种、醛类4种、酯类2种、醇类2种、含硫类化合物2种、酮类1种和酸类1种。鉴定出烃类化合物的相对含量占总量的34.38%，相对含量较高(＞1%)的组分有甲苯(16.38%)、对二甲苯(1.14%)、α-水芹 烯 (1.13%)、柠 檬 烯 (6.44%)、石 竹 烯(2.29%)、姜烯(2.73%)、α-姜黄烯(1.14%);杂环化合物的相对含量占总含量的19.32%，其中3-甲基呋 喃 (1.65%)、糠 醇 (10.03%)、2-戊 基 呋 喃(2.61%)和2-乙酰基吡咯(3.40%);醛类物质的相对含量占总含量的9.47%，其中苯甲醛占1.70%、苯乙醛占6.61%;酸类物质就乙酸一种，占总含量的8.97%;醇类、含硫类、酯类和酮类含量分别为5.09%、4.2%、3.42%和2.27%。

DB-17ms:共鉴定出31种成分，其中烃类12种、杂环类5种、醛类5种、酮类3种、酸类2种、醇类1种和含硫类1种。烃类化合物的相对含量占总量的24.18%，相对含量较高(＞1%)的组分有甲苯(10.13%)、柠檬烯(6.62%)、γ-松油烯(2.07%)和α-水芹烯(1.84%);酸类化合物的相对含量占总含量的 13.54%，包括乙酸(13.42%)和亚油酸(0.12%)。醛类化合物的含量为10.45%，它们是2-甲基丙醛(2.34%)、3-甲基丁醛(1.32)、2-甲基丁醛(3.72)、苯甲醛(1.42)和苯乙醛(1.65)。醇类、杂环类、酯类、酮类和含硫类含量分别为8.8%、8.51%、8.22%、6.83%和3.59%。

DB-WAX:共鉴定出13种成分，其中烃类4种、杂环类3种、醛类3种、酯类1种、醇类1种和酮类1种。烃类化合物的相对含量占总量的48.79%，相对含量较高(＞1%)的组分有甲苯(46.17%)和柠檬烯(1.59%);醛类化合物的相对含量占总含量的23.63%，其 中 2-甲 基 丙 醛 (3.64)、3-甲 基 丁 醛(6.20%)和2-甲基丁醛(13.79%)。杂环化合物占总量的9.47%，它们是2-甲基呋喃(2.73%)、糠醇(4.59%)和2-乙酰基吡咯(2.15%)。剩下的还有酯类(5.10%)、醇类(3.27%)和酮类(1.27%)。酸类和含硫类化合物没有被鉴定出。

从数量方面，HP-5ms、DB-17ms和 DB-WAX3种色谱柱对香其酱中各类物质的响应值的变化趋势相似，但含量方面上，2种色谱柱对各类物质的响应值不同。烃类化合物在数量和含量上3种色谱柱都有很大的响应值，HP-5ms和DB-17ms2种色谱柱分离出的烃类成分比DB-WAX柱多。3种色谱柱都分离出的杂环化合物有糠醇和2-乙酰基吡咯，HP-5ms的成分比DB-17ms和DB-WAX多;3种色谱柱都分离出的醛类化合物有2-甲基丙醛和3-甲基丁醛，但是DB-17ms和DB-WAX比HP-5ms响应值大的多;对于醇类化合物，HP-5 ms分离出了2种成分，而其他2种色谱柱仅分离出一种，同时也是3种色谱柱都分离出的物质—乙醇;而酮类化合物，DB-17 ms柱分离出了3种成分，其他2个柱子都分离出一种成分;而对于酸类和含硫类物质，DB-WAX柱没有分离出。

香其酱检测出的成分中，糠醇天然存在于可可、咖啡、面包中，具有硫化物酯香、霉香、甜香、还有面包和咖啡香气，2-戊基呋喃具有豆香、果香、蔬菜香，2-乙酰基吡咯具有诱人的坚果香和甜香，这些物质赋予香其酱烘烤和焦甜香气;乙醇具有淡淡的酒香，可提高香其酱的香气格调;2-甲基丙醛具有辛辣的可可香和清甜的麦芽香，3-甲基丁醛具有水果、巧克力、可可香气，这类物质提供了香其酱青香和坚果香;还有乙酸乙酯(水果香和酒香)和苯甲酸乙酯(水果香和青香)等酯类化合物赋予了香其酱果香和青香;3-甲硫基丙醛和3-甲硫基丙醇具有洋葱、大蒜香气、咸香、酱香和肉香香气，二者构成了香其酱的主体香气;这些物质共同作用构成了香其酱的整体香气。

3 结论

(1)采用SPME-GC-MS对香其酱中挥发性成分进行分析检测，共鉴定出42种成分，其中烃类和杂环类成分较多，分别含14种和10种，其余为醛类5种、酮类4种、酸类3种、醇类2种、酯类2种。

(2)HP-5ms、DB-17ms和 DB-WAX 3 种色谱柱对香其酱的分析结果不同，这是由于不同的色谱柱对各物质的分配系数不同。从分析结果看，HP-5ms和DB-17ms对酮类、酸类、杂环类、含硫类和烃类化合物的响应值比DB-WAX柱大。

(3)从香其酱中分析出来的挥发性成分，杂环类化合物赋予了香其酱烘烤香气和焦甜香气，酯类化合物提供了果香和清甜香气，醛类化合物具有青香和坚果香，对香其酱香气起到了点缀的作用，含硫类化合物构成了香其酱的主体香气，酮类化合物和醇类使香其酱具有了一定的奶香和酒香。这些化合物共同作用形成了香其酱的整体香气。

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The SPME-GC-MS Analysis of Volatile Components in the Northeast Specialty XiangQi Sauce

Miao Zhi-wei，Liu Yu-ping，Sun Bao-guo
(School of Food Science and Technology，Beijing Technology and Business University，Beijing key Labaratory of Flavor chemistry，Beijing 100048，China)

The volatile compounds from the Northeast Specialty XiangQi Sauce were extracted by solid phase microextraction(SPME)and analyzed by gas chromatography-mass(GC-MS)spectrometry with DB-5ms column，DB-17ms column and DB-WAX column，respectively．A total of forty-two volatiles were identified ．The compounds detected three chromatographic column were ethanol，2-methyl propanal，3-methyl butanal，ethyl acetate，toluene，2-furanmethanol，2-acetyl pyrrole，limonene，o-isopropyl toluene and 3-carene．The results showed that different types of column have different separating capability．The overall aroma of XiangQi Sauce was not contributed as a single substance，but was formed by the interaction of a variety of composition．

XiangQi Sauce，volatile compounds，SPME，analysis，GC-MS

硕士研究生(刘玉平为通讯作者)。

*北京市教育委员会科技计划面上项目(KM200910011003);北京市属高等学校人才强教计划资助项目(PHR20090504)

2011－06－20，改回日期:2011－09－09