萃取時間對甜面醬中揮發性成分分析的影響

張 靜，鄒 偉，鄧 靜*，吳華昌，石嬌嬌

（四川理工學院 生物工程學院，四川 自貢 643000）

甜面醬也稱甜醬、面醬，以面粉為原料，蒸煮后用米曲霉等種曲制曲，經微生物發酵釀制而成。具有醬香和酯香，口感綿長而柔和，深受消費者喜愛。其主要成分包括水分、還原糖、氨基酸、食鹽、有機酸以及一些可揮發性的呈香物質等[1]。近年來，國內外對傳統發酵調味品風味的研究逐漸豐富，如醬油[2-4]、豆豉[5-6]、泰式醬油[7-8]、白腐乳[9]、泡菜[10]、果醋[11]等。對甜面醬揮發性成分的研究有利于新產品研發和質量檢測，同時對甜面醬風味調配具有較強的指導意義。頂空固相微萃取（headspace solid phase microextraction，HS-SPME）作為一項先進、快捷的揮發性成分檢測技術被廣泛應用于各種食品風味物質的檢測[12-15]。與以往食品中揮發性化合物常用分析方法相比，這種技術具有不使用溶劑、操作方便、檢測速度快、能夠盡可能減少被分析的香氣物質的損失等優點[16]，與氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）聯用結合，可為實驗研究提供極大的便利。

在影響甜面醬揮發性成分萃取效果的因素中，萃取時間受到多方面綜合因素的作用。一般萃取過程在剛開始時吸附量迅速上升，出現轉折點后上升緩慢，在達到吸附平衡后，吸附在萃取頭上的物質可能會被解析而造成吸附量下降。本研究利用不同的萃取時間對甜面醬樣品中的揮發性成分進行了分析和比較，希望可對甜面醬工藝改進和風味調配有一定的指導作用。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

甜面醬：四川省自貢市某廠提供。

氯化鈉（分析純）：成都科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設備

6890N/5975B氣相色譜-質譜聯用儀：美國Agilent公司；50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取頭、15mL的頂空瓶及電熱磁力攪拌器：美國Supelco公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 測定方法

準確稱取4g甜面醬樣品于15mL頂空瓶中恒溫水浴，在相同條件下（50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取頭、6mL蒸餾水、1g氯化鈉、攪拌轉速為600r/min）平衡5min，分別吸附30min、40min、50min、60min、70min后將萃取頭移至氣相色譜的高溫汽化室中解吸5min，進行GC-MS分析。實驗數據處理由GC-MS數據分析軟件系統完成，未知化合物經計算機檢索同時與美國國家標準技術研究所（national institute of standards and technology，NIST）譜庫并結合程序升溫保留指數（temperature programmed retent index，PTRI），僅當匹配度大于800（最大值為1 000）的鑒定結果才予以報道。采用峰面積歸一化法定量計算出各揮發性成分在甜面醬中的相對含量[17]。

1.3.2 GC-MS條件

色譜條件：毛細管色譜柱Agilent HP-INNOWax（60m×250μm，0.25μm）；手動無分流進樣，進樣口溫度250℃；程序升溫：初始溫度40℃，保留3min，以2℃/min的速率升至60℃，再以6℃/min的速率升至250℃，保留5min；檢測器溫度250℃；載氣He，流速1mL/min。

質譜條件：離子源為電子電離（electron ionization，EI）源，電子能量70eV，掃描范圍10～450u，離子源溫度230℃；接口溫度250℃。

2 結果與分析

2.1 不同萃取時間檢測的揮發性成分數量的比較

不同萃取時間下甜面醬中揮發性成分的萃取結果見表1。由表1可知，不同萃取時間條件下共檢測出35種化合物，主要為酯、醇、醛、酸、酮等6類物質。不同萃取時間能夠檢測出的相同物質共11種，分別為棕櫚酸乙酯、亞油酸乙酯、2-甲基丁醇、苯乙醇等，然而在檢測物質的總量上存在差異。萃取時間為30min時能夠檢測出23種化合物，其中4種酯、5種醇、7種醛、1種酸、3種其他物質；萃取時間為40min時能夠檢測出23種化合物，其中4種酯、5種醇、6種醛、2種酸、6種其他物質；萃取時間為50min時能夠檢測出24種化合物，其中3種酯、5種醇、7種醛、2種酸、1種酮、6種其他物質；萃取時間為60min時能夠檢測出27種化合物，其中5種酯、7種醇、7種醛、2種酸、1種酮、5種其他物質；萃取時間為70min時能夠檢測出15種化合物，其中3種酯、3種醇、5種醛、1種酸、3種其他物質。從揮發性物質的總量來說，萃取時間為60min時能夠檢測出最多的化合物種類。隨著萃取時間的增加，萃取物質種類增加，60min時萃取到最多的物質，而萃取時間為70min時，化合物種類驟然下降，可能是由于揮發物在高溫時已經解析。

表1 不同萃取時間下檢測的揮發性成分數量的比較Table1 Comparison of volatile components identified in sweet flour paste by different extraction time

續表

2.2 不同萃取時間檢測揮發性成分總量和種類的分類比較

萃取時間為60min時檢測到的揮發性成分的色譜峰總面積最大為2.76×108、物質種類最多為27種，其次是40min。把不同質量濃度下所檢測的揮發性成分進行歸類分析，發現不同質量濃度在不同種類的揮發性成分檢測方面存在明顯差異，結果如圖1所示。

由圖1可知，在酯類物質檢測方面，萃取60min時得到的色譜峰總面積最大為4.34×107，遠遠高于其他萃取時間；萃取得到的物質種類也最多為5種，其他萃取時間檢測到的色譜峰總面積和物質種類都相當。

對于醇類物質的檢測，萃取60min時檢測的色譜峰總面積最大為1.54×107，且種類最多為7種，而70min時得到的色譜峰總面積和種類均為最小，可能是由于檢測到的醇類物質在高溫時不穩定，分解或合成為其他化合物。

不同萃取時間均能夠檢測出大量的醛類物質，其中萃取時間為60min時檢測的最大的色譜峰總面積，為1.8×108，70min時醛類物質色譜峰總面積降低為1.3×108，且物質種類最少，為5種。

揮發性酸類物質在甜面醬中只有2種，分別為乙酸和十六烷酸，40min時檢測到最大色譜峰總面積，隨著時間的增加，色譜峰總面積減少，但40min、50min和60min時無明顯差異，因此2種酸的性質比較穩定，不易分解。萃取時間太長或太短，都不利于揮發性酸類物質的檢測。只有50min和60min時能夠檢測到酮類化合物，且色譜峰總面積都比較小，分別為3.6×106和2.0×106可能是由于合成量較少且檢測時間的長短對其穩定性有影響。

不能歸為以上幾大類的化合物定為其它類，包括長鏈烷烴和雜環類化合物等，不同萃取時間檢測到的其他類化合物的色譜峰總面積和種類差異顯著。其中萃取時間為50min時的色譜峰總面積最大為1.28×107，40min和60min的萃取效果其次，且萃取效果相當。萃取量最少的為70min，色譜峰總面積僅為3.49×106；在萃取的物質種類方面最短的30min和最長的70min萃取的種類最少，僅有3種。

對不同種類的揮發性成分進行歸類分析表明：在揮發性成分種類的檢測方面，萃取時間為60min時檢測到的酯、醇、醛類物質無論是色譜峰總面積還是物質種類都最多，而這些物質在甜面醬揮發性成分組成中占據絕對比重；在其他類化合物中的檢測中，也表現良好，因此60min是最佳萃取時間。

2.3 不同萃取時間檢測的揮發性組分相對峰面積及萃取種類百分含量的分類比較

萃取時間對甜面醬中各類揮發性成分色譜峰總面積和萃取種類的相對百分比有顯著影響，結果如圖2所示。

對不同萃取時間萃取的各類揮發性成分的色譜峰總面積進行分析，圖2結果表明，醛類在不同萃取時間分析中占有優勢，分別占總色譜峰面積的74.21%、73.07%、71.19%、70.88%、78.89%，在不同萃取時間其他化合物的色譜峰總面積相對百分含量無明顯差異（圖2A），表明頂空固相微萃取（HS-SPME）與氣質聯用（GC-MS）相結合技術非常適合醛類物質的檢測，且受萃取時間影響較小。

圖1 不同萃取時間對甜面醬揮發性成分的萃取效果Fig.1 Extraction effect of different extraction time on volatile components in sweet flour paste

圖2 不同質量濃度萃取甜面醬揮發性成分色譜峰總面積(A)及萃取種類(B)相對百分含量比較Fig.2 Comparison of chromatographic peak area (A) and extraction species (B) of volatile fractions in sweet flour paste extracted by different mass concentrations

不同萃取時間所檢測到的各類物質在種類方面無顯著的規律性，所有的萃取時間都能夠檢測到較多的酯類、醇類和醛類，這3種物質分別占各萃取時間檢測到的總揮發性成分的80%（30min）、65.22%（40min）、62.5%（50min）、70.37%（60min）和73.33%（70min）（圖2B）。

2.4 不同萃取時間檢測到的揮發性成分分子質量的分布

不同萃取時間所萃取的甜面醬揮發性成分的相對分子質量分布如圖3所示。由圖3可知，相對分子質量在100～200之間的化合物總數在所有萃取時間均最多，其中萃取時間為30～60min時，所萃取到的相對分子質量在100～200之間的化合物數量差別不大，萃取時間70min則萃取到揮發性成分總數顯著降低；對于相對分子質量＜100的化合物，萃取時間為60min最為適宜，共萃取到8種揮發性物質；相對分子質量在200～300之間的化合物在萃取時間40min和50min時檢測到的種類均為4種；相對分子質量＞300的化合物在60min時檢測到的種類較多，為4種。萃取時間為60min時在不同相對分子質量區段均有較好的萃取效果，因此萃取時間應選擇60min。

圖3 不同萃取時間揮發性成分相對分子質量分布Fig.3 Comparison of molecular weight of volatile components identified in sweet sauce paste extracted with different extraction time

3 結論

甜面醬揮發性成分主要由酯、醇、醛、酸、酮類化合物組成，在甜面醬揮發性成分研究中，選擇不同的時間萃取甜面醬樣品并經GC-MS分析來考察萃取時間對甜面醬中揮發性成分分析的影響。結果表明，所有萃取時間檢測到的醛類物質的色譜總峰面積都遠遠大于其他類物質，且所有萃取時間檢測到的揮發性成分的相對分子質量都集中在100～200之間。萃取時間為60min時檢測到的揮發性成分的色譜峰總面積最大為2.76×108，物質種類最多為27種。甜面醬中酯、醇、醛類物質在甜面醬揮發性成分組成中占據絕對比重，萃取時間為60min時檢測到的這3類物質無論是色譜峰總面積還是物質種類都最多。因此，選擇萃取時間60min最適合甜面醬揮發性成分的檢測。

[1]金華勇，曾燦偉，康 旭，等.頂空固相微萃取-氣-質聯用技術分析傳統甜面醬中揮發性風味成分[J].中國釀造，2009，28（5）：152-154.

[2]WANG H,WEI Q,LV Z,et al.Search for potential molecular indices for the fermentation progress of soy sauce through dynamic changes of volatile compounds[J].Food Res Int,2013,53(1):189-194.

[3]FAN W,SHEN H,XU Y.Quantification of volatile compounds in Chinese soy sauce aroma type liquor by stir bar sorptive extraction and gas chromatography-mass spectrometry[J].J Sci Food Agr,2011,91(7):1187-1198.

[4]劉貞誠，李國基，耿予歡，等.固相微萃取提取醬油中揮發性成分條件的優化[J].中國釀造，2011，30（11）：130-134.

[6]蔣立文，廖盧燕，劉 嘉，等.瀏陽豆豉揮發性成分的研究[J].中國釀造，2011，30（5）：131-133.

[7]WANAKHACHORNKRAI P,LERTSIRI S.Comparison of determination method for volatile compounds in Thai soy sauce[J].Food chem,2003,83(4):619-629.

[8]WAH T T,WALAISRI S,ASSAVANIG A,et al.Co-culturing ofPichia guilliermondiienhanced volatile flavor compound formation byZygosaccharomyces rouxiiin the model system of Thai soy sauce fermentation[J].Int J Food Microbiol,2013,160(3):282-289.

[9]蔣麗婷，李 理.HS-SPME 結合GC-MS 測定白腐乳中揮發性風味成分[J].中國釀造，2011，30（3）：150-155.

[10]陳 功，張其圣，余文華，等.四川泡菜揮發性成分及主體風味物質的研究（二）[J].中國釀造，2010，29（12）：19-23.

[11]李巍青，王 浩，蔣麗婷，等.頂空固相微萃取-氣質聯用測定荔枝果醋中揮發性成分[J].中國釀造，2011，30（12）：160-162.

[12]鐘海雁，鄭仕紅，張朝飛，等.砂梨果汁香氣成分的SPME 處理條件的優化[J].食品與機械，2005，21（6）：49-50，57.

[13]劉百戰.固相微萃取和同時蒸餾萃取與氣相色譜-質譜法分析芥末膏制品的風味成分[J].分析化學研究簡報，2000，28（12）：1489-1492.

[14]ZHAO J,DAI X,LIU X,et al.Comparison of aroma compounds in naturally fermented and inoculated Chinese soybean pastes by GC-MS and GC-Olfactometry analysis[J].Food Control,2011,22 (6):1008-1013.

[15]孟 鴛，喬 宇，康 旭，等.甜面醬成曲的揮發性成分分析[J].食品工業科技，2011，32（12）：229-232.

[16]錢 敏，劉堅真，白衛東，等.食品風味成分儀器分析技術研究進展[J].食品與機械，2009，25（4）：177-181.

[17]王 武，查甫本，張 靜，等.響應面法優化固相微萃取-氣質聯用法檢測鴨肉中揮發性風味物質[J].食品科學，2010，31（20）：329-334.

[18]ZANDER A,BISHOP A G,PRENZLER P D,et al.A solid phase microextraction method to fingerprint dissolved organic carbon released from Eucalyptus camaldulensis (Dehnh.) (River Red Gum)leaves[J].Anal Chim Acta,2005,530(2):325-333.