GC-MS法檢測川菜中揮發性成分的研究

陳誠

（天津職業大學海河園校區旅游管理學院，天津300410）

食物中揮發性物質種類繁多，其中有一部分成分是香氣物質，正是這些香氣物質賦予了食物特殊的風味，増進攝食者的食欲。川菜是我國“八大菜系”之一，調味多變，口味清鮮醇濃并重，特別以善用麻辣調味著稱。由此便生出千香百味來，其中最具有代表性的川菜味型有麻辣味型、酸辣味型、魚香味型、怪味味型等，都互有差異，各具特色[1-2]。

對于食物中揮發性成分的測定，最常用的是氣相色譜法，其適合于揮發性有機物的測定和研究[3-7]。本試驗在使用氣相色譜儀的基礎上串聯質譜，并運用歸一法對照質譜庫對揮發性成分逐一進行定性和定量分析。氣相色譜-質譜聯用技術（gas chromatographymass spectrometry，GC-MS）既發揮了色譜法的高分辨能力又發揮了質譜法的高鑒別能力，并通過頂空固相微 萃 取 （headspace solid phase microextraction，HSSPME）的優化，全面詳盡地分析經典川菜揮發性成分的變化規律[8-10]，為研究川菜菜肴提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 主要儀器

7890N-5973N GC-MS氣相色譜-質譜聯用儀、GC-MS數據分析系統（含NIST 05質譜庫、WILEY 275質譜庫）：美國Agilent公司；SPME萃取頭：美國Supelco公司。

1.2 樣品來源

樣品按照相關川菜烹飪工藝規范制作[11-14]，由四川旅游學院烹飪大師現場制作麻婆豆腐、酸辣魚片、魚香肉絲、怪味雞丁等4道經典川味菜肴。

1.3 方法

1.3.1 氣相色譜條件

在揮發性成分分離選擇的色譜柱方面，選擇HP-5MS石英毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.50 μm）。升溫程序：初始溫度50℃，保持2 min，以4℃/min升至120℃，保持3 min，然后以3℃/min升至160℃，保持5 min，最后以8℃/min升至270℃，保持10 min；進樣方式：不分流進樣；載氣：高純氦氣，流速為1.0 mL/min。

1.3.2 質譜條件

電子轟擊離子源；電子能量70 eV；燈絲發射電流200 μA；離子源溫度230℃；接口溫度280℃；四級桿溫度150℃；掃描質量范圍m/z 10 amu～500 amu。

1.3.3 萃取條件的優化

將萃取頭插入GC-MS進樣口中，于250℃老化2 h。稱取2 g樣品置于10 mL頂空進樣瓶瓶中，插入萃取頭，于不同的萃取溫度下頂空萃取一段時間，于250℃解析5.0 min。分別比較不同的萃取頭、萃取溫度以及萃取時間對樣品中揮發性成分萃取效果的影響。

1.4 數據分析

定性：檢測的未知化合物與NIST 05質譜庫、WILEY 275質譜庫中相匹配，對匹配度大于60%的鑒定結果予以確認。

定量：以峰面積歸一化法確定不同菜品中各化合物的相對含量[15-16]。

2 結果與分析

2.1 萃取頭的選擇

由于不同材質的萃取頭對化合物的萃取效果不同，因此萃取頭的選擇會影響到樣品中揮發性成分的萃取效果。比較了4種固相微萃取頭的萃取效果：100μm聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）、75 μm聚乙二醇（Carbowax）/聚二甲基硅氧烷（PDMS）、65 μm聚二甲基硅氧烷（PDMS）/二乙烯苯（divinylbenzene，DVB）以及 50/30 μm 二乙烯苯（DVB）/聚乙二醇（Carbowax）/聚二甲基硅氧烷（PDMS），萃取效果的比較見表1。

表1 4種萃取頭的萃取效果比較Table 1 Extraction efficiencies of 4 SPME fibers

由表1可知，不同的萃取頭對樣品中揮發性成分的數量有很大影響。萃取頭的萃取效果主要受萃取頭涂層極性與表面積的影響。非極性涂層可有效萃取非極性化合物，極性涂層可有效萃取極性化合物。PDMS對非極性化合物萃取效果較好；在PDMS基礎上加入其他適用于萃取極性化合物的涂層，如高分子材Carbowax和DVB，不僅可以增加表面積，還可以增強對極性分子的萃取能力，從而提高萃取效率。本試驗選擇的4種萃取頭中，65 μmPDMS/DVB萃取頭的萃取量較大，且有效峰較多，其次是50/30 μm DVB/Carbowax/PDMS、100 μm PDMS 和 75 μm Carbowax/PDMS。因此選取65 μm PDMS/DVB萃取頭作為此次川菜中揮發性成分萃取試驗的萃取頭。

2.2 萃取溫度的選擇

溫度對萃取頭的萃取效果有雙重影響，溫度升高時，有利于揮發性成分的擴散，縮短了萃取的時間，但是溫度的升高也會使目標物在萃取頭的涂層中分配系數降低，導致吸附量減小，影響萃取頭的靈敏度。比較分析不同萃取溫度下川菜揮發性風味物質的分析效果，結果見表2。

表2 萃取溫度篩選結果Table 2 Effect of extraction temperature on the detection results

結果如表2所示，50℃條件下的萃取峰面積最大，且得到的有效峰最多，說明川菜的揮發性成分在50℃條件下的萃取效果最佳。溫度較低時，萃取量和有效峰個數均低于50℃時的萃取結果，這可能與溫度較低導致川菜中揮發性成分揮發的速度較慢或不完全揮發所致；而溫度較高時，隨著溫度升高，萃取結果的總峰面積沒有增加反而有所下降，有效峰個數也略低于50℃條件下的有效峰個數，這可能是溫度過高導致揮發性物質在萃取頭涂層中吸附量下降所致。綜合考慮，試驗選擇將50℃作為川菜揮發性成分的萃取溫度。

2.3 萃取時間的選擇

比較分析不同萃取的時間對川菜中揮發性成分的影響，結果見表3。

表3 萃取時間篩選結果Table 3 Effect of extraction time on the detection results

結果如表3，從總峰面積上看，隨著萃取時間的增加，總峰面積明顯增加；當萃取時間超過40 min后，總峰面積變化不再顯著。從有效峰個數上看，萃取時間超過30 min后，有效峰個數變化不大，說明超過一定時間后萃取時間的延長對有效峰個數的影響不大。綜合以上結果，選擇40 min作為試驗中川菜揮發性成分的萃取時間。

2.4 不同味型川菜揮發性成分的化學種類和數量

依據上述優化后的萃取條件，對4種不同味型川菜進行揮發性成分檢測，得到總離子流圖如圖1所示。

通過GC-MS數據分析系統對4種味型川菜揮發性成分進行定性和定量分析，如表1所示。

圖1 4種味型川菜揮發性成分的總離子流圖Fig.1 Total ion flow diagram of volatile component in 4 flavored Sichuan cuisine

表4 不同味型川菜揮發性成分的GC-MS分析結果Table 4 Volatile components in different flavors of Sichuan cuisine by GC-MS

2.5 各類揮發性成分對川菜香氣形成的影響

2.5.1 酯類

酯類化合物在4種味型川菜中含量最多，共有13種種組分，相對含量總和分別為麻辣味型64.237%、酸辣味型52.985%、魚香味型63.056%、怪味味型72.263%。在川菜的烹飪過程中，酸和醇的酯化反應是主要反應之一，從而產生較多的酯類物質，賦予了川菜的酯香味[17-18]。

續表4 不同味型川菜揮發性成分的GC-MS分析結果Continue table 4 Volatile components in different flavors of Sichuan cuisine by GC-MS

2.5.2 酸類

4種味型川菜中酸類化合物只有3種，其中酸辣味型的含量最多，相對含量總和為19.061%。少量的低分子飽和酸類一般都有令人愉快的嗅感，其在菜肴的香氣形成中也十分重要[19]。

2.5.3 酚類

4種不同味型川菜中都檢測含有2，6-二叔丁基對甲基酚化合物，這可能與川菜烹飪工藝中普遍加入的香料八角有關[20]，是其中的一種抗氧化劑，能延長菜肴的保存時間。

2.5.4 醚類

醚類化合物大都具有香味，在4種味型川菜中都含有：對丙烯基茴香醚，具有辛香味道，在自然界中廣泛存在于茴香油、小茴香油、八角油中[21]，對于形成川菜特有的辛香味具有重要作用。

2.5.5 酮類

酮類化合物可以是醇的氧化產物，也可以是酯類分解的產物[22]。2-壬酮、甲基壬基甲酮具有木香果香和芳香香氣的味道，在魚香味型川菜和怪味味型的川菜中芳香香味的形成中至關重要。

2.5.6 醇類

醇類主要來自脂肪氧化，分為飽和醇和不飽和醇。飽和醇由于其風味閾值較高，對川菜的整體風味貢獻較小，而不飽和醇的風味閾值較低，對川菜的風味貢獻較大[23]。

2.5.7 烴類

烴類化合物在4種味型川菜中含有共鑒定出7種，烷烴的香氣閾值較高，賦予菜品的風味作用不大，但它們可能有助于提高菜品整體香味效果。

3 結論

本文建立了HS-SPME/GC-MS分析川菜中揮發性成分的方法。針對樣品是川菜的特點，試驗選擇65μm PDMS/DVB（聚二甲基硅氧烷/二乙烯苯）固相微萃取頭，50℃頂空萃取40 min。通過GC-MS對4種不同味型川菜中的揮發性成分進行分析，共檢出酯類、酸類、酚類、醚類、酮類、醇類、烴類等7類36種合物。川菜的香味十分復雜，不能單純用某一種香味來形容，其獨特的香味是川菜中豐富的揮發性成分共同作用的結果。其中酯類在不同味型川菜中相對含量均最高，是川菜的特征性風味成分。本試驗建立的方法，可對成分復雜的川菜香味進行分析和測定，有助于提高檢測試驗室的分析此類樣品的效率，在試驗室的推廣可行性較高，旨在為傳統川菜菜品的質量改進提供試驗依據，為我國川菜餐飲產業持續發展提供新的思路。