基于SPME-GC-MS分析油溫對椒麻糊揮發(fā)性物質(zhì)的影響

喬明鋒，胡金祥，王林，易宇文，鄧靜，何蓮

(四川旅游學(xué)院，成都 610100)

椒麻糊是以紅花椒、蔥青葉、菜籽油等為原料制備的一種用于中高端涼菜的復(fù)合調(diào)味汁[1]，其色澤青翠、微麻、蔥椒香味濃郁。制作椒麻糊的關(guān)鍵，除選擇質(zhì)優(yōu)的原料外，油溫也是重要因素，它的香味是蔥和花椒在受熱時小分子物質(zhì)揮發(fā)所致，不同物質(zhì)的沸點差異較大，故油溫的不同可能會導(dǎo)致樣品在氣味上的差異，原料在受熱時除自身小分子物質(zhì)揮發(fā)外，一般還會進(jìn)行焦糖化、美拉德反應(yīng)等，這些都是生成氣味物質(zhì)的主要途徑。

目前對椒麻糊的研究比較少，且研究主要集中在原料創(chuàng)新和配方優(yōu)化、標(biāo)準(zhǔn)化等方面[2-3]，未見油溫對椒麻糊揮發(fā)性物質(zhì)影響的相關(guān)研究。溫度是影響食品揮發(fā)性物質(zhì)的重要因素，楊陽等[4]研究溫度對南美對蝦揮發(fā)性物質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高，烷烴類物質(zhì)、碳原子大于10的飽和醛類相對含量明顯增加，而醇類揮發(fā)性成分相對含量降低。羅凡等[5]研究加熱前后油茶籽油揮發(fā)性物質(zhì)的變化表明，加熱后油茶籽油中的雜環(huán)類物質(zhì)、部分醇類、醛類和酸類物質(zhì)相對含量呈上升趨勢，己醛、環(huán)戊烷、環(huán)辛烷的含量隨溫度升高先增加后減少。另外，研究食品揮發(fā)性物質(zhì)的常用方法主要包括電子鼻、快速氣相電子鼻、氣質(zhì)聯(lián)用儀、氣相離子遷移譜等，其中，氣質(zhì)聯(lián)用儀(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)是氣相色譜和質(zhì)譜技術(shù)的簡稱，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜有機化合物的定性和定量分析，是研究食品揮發(fā)性物質(zhì)的主要工具之一，在調(diào)味品[6]、肉制品[7]等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。食品風(fēng)味物質(zhì)的萃取技術(shù)包括同時蒸餾萃取(SDE)、攪拌棒吸附萃取(SBSE)、固相微萃取(SPME)、溶劑輔助蒸發(fā)萃取(SAFE)，其中，固相微萃取(solid-phase microextraction,SPME)技術(shù)是加拿大滑鐵盧大學(xué)的學(xué)者Pawliszyn和Arthur在1989年首次提出的，集樣品采集、萃取、濃縮和進(jìn)樣于一體，克服了傳統(tǒng)樣品前處理方法繁瑣的缺陷，在食品[8-9]、環(huán)境[10]和醫(yī)藥[11]行業(yè)應(yīng)用廣泛。

本文主要利用固相微萃取結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用(SPME-GC-MS)分析不同油溫(120，140，160，180，200 ℃)對椒麻糊揮發(fā)性物質(zhì)的影響，研究不同油溫下椒麻糊揮發(fā)性物質(zhì)的差異，為川式復(fù)合味型調(diào)味品工業(yè)化生產(chǎn)和氣味指紋圖譜的構(gòu)建提供了參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

香蔥：購于成都市永輝超市；菜籽油：金龍魚特香菜籽油；紅花椒：四川茂縣。

1.2 儀器設(shè)備

PC-420D專用磁力加熱攪拌裝置、75 μm CAR/PDMS手動萃取頭 美國Supelco公司；Clarus 680氣相色譜儀；Clarus SQ8T質(zhì)譜儀；色譜柱Elite-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；20 mL頂空瓶 美國PerkinElmer公司；其他實驗室常用設(shè)備。

1.3 樣品制備

椒麻糊配方：花椒碎30 g、蔥青葉碎250 g、菜籽油200 g。

加工方法：取紅花椒150 g，去籽去梗、鍘碎成末；取蔥青葉1250 g，鍘碎成末；取碗5個，在每個碗中放入花椒碎30 g、蔥青葉碎250 g；然后將菜籽油倒入鍋中加熱，在油溫120，140，160，180，200 ℃(編號A、B、C、D、E)時分別取200 g淋在原料上，然后迅速用保鮮膜密封，防止揮發(fā)性物質(zhì)散發(fā)，制成樣品A、B、C、D、E。

取樣：將樣品攪勻，每個樣品取2.0 g裝入頂空瓶中，密封備用。

1.4 固相微萃取參數(shù)設(shè)置、色譜、質(zhì)譜條件

固相微萃取條件：磁力攪拌裝置溫度70 ℃，轉(zhuǎn)速1 r/s，平衡600 s，然后將老化(250 ℃，600 s)的萃取針扎入樣品瓶中，并伸出萃取頭，萃取吸附1200 s，隨后插入GC-MS進(jìn)樣口，解吸600 s。

色譜條件：色譜柱Elite-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；進(jìn)樣口溫度為250 ℃；升溫程序：起始溫度40 ℃，保留10 min，以5 ℃/min升溫至220 ℃，以10 ℃/min升溫至250 ℃，保留6 min，載氣99.999% He，流速1.0 mL/min。

MS條件：EI離子源，電子轟擊能量70 eV，離子源溫度250 ℃，電子倍增電壓1430 V；質(zhì)量掃描范圍45～400 m/z；掃描延遲70 s；標(biāo)準(zhǔn)調(diào)諧文件。

定性方法：選取正反匹配度均大于700，參考NIST 2011譜庫，同時結(jié)合人工和參考文獻(xiàn)解譜。

2 結(jié)果與分析

2.1 椒麻糊總離子流圖

使用PE Elite-5MS毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)分離、質(zhì)譜檢測得到的樣品總離子流圖見圖1。

圖1 樣品總離子流圖Fig.1 Total ion flow diagrams of samples

樣品A、B、C、D、E的出峰時間主要集中在1～31 min之間，但E樣品在31～54 min之間仍有峰出現(xiàn)。樣品相對強度較高的揮發(fā)性物質(zhì)均集中在10～24 min之間。由圖1總離子流圖可以看出，5種樣品的主要揮發(fā)性物質(zhì)出峰時間基本一致。

2.2 椒麻糊樣品揮發(fā)性物質(zhì)差異比較

2.2.1 椒麻糊共有物質(zhì)分析

不同油溫下椒麻糊GC-MS檢測結(jié)果的共有揮發(fā)性物質(zhì)見表1。

表1 椒麻糊共有物質(zhì)分析Table 1 Analysis of common substances in Jiaoma paste

由表1可知，5個樣品共檢測到34種共有揮發(fā)性物質(zhì)，烯烴類13種、醛類9種、酯類1種、含硫類1種、醇類6種、酮類2種、呋喃類2種；相對含量均大于1%的14種(烯烴類9種、醇類4種、酮類1種)，γ-松油烯、松油烯、α-蒎烯、β-蒎烯、羅勒烯、(±)-β-水芹烯、檸檬烯、鄰傘花烴、α-水芹烯、4-萜烯醇、芳樟醇、α-松油醇、桉葉油醇、胡椒酮。5個樣品共有組分的百分含量：A(77.465%)、B(83.631%)、C(90.553%)、D(84.010%)、E(84.653%)，說明油溫對椒麻糊的揮發(fā)性物質(zhì)有一定影響，但差異不大。含量最高的均為檸檬烯，分別為A(24.525%)、B(25.002%)、C(25.351%)、D(26.933%)和E(27.050%)，檸檬烯可能來源于紅花椒，也可能來源于蔥，是椒麻糊的主要揮發(fā)性物質(zhì)。

2.2.2 椒麻糊非共有物質(zhì)分析

椒麻糊GC-MS檢測結(jié)果的非共有物質(zhì)見表2。

表2 椒麻糊非共有物質(zhì)Table 2 Non-common substances in Jiaoma paste

續(xù) 表

由表2可知，5個樣品共檢測到非共有組分65種，其中烯烴類18種、醛類10種、酯類9種、含硫類2種、醇類13種、酮類4種、烷烴類3種、苯環(huán)類4種、其他2種。樣品A獨有物質(zhì)5種：3-乙基-1,4-己二烯(0.060%)、2-甲基-5-(1-甲基乙烯基)-2-環(huán)己烯-1-醇(0.044%)、4-(1-甲基乙烯基)-1-環(huán)己烯-1-甲醇(0.060%)、三環(huán)[2.2.1.0(2,6)]庚烷(1.305%)、丙基環(huán)丙烷(0.043%)；樣品B獨有物質(zhì)6種：莰烯(0.154%)、檸檬醛(0.037%)、二氫香芹醇乙酸酯(0.024%)、乙酸異戊酯(0.019%)、反式-薄荷基-2,8-二烯-1-醇(0.051%)、二叔丁基過氧化物(0.038%)；樣品C獨有物質(zhì)9種：(1S,3R)-順式-4-蒈烯(0.247%)、2,4-癸二烯醛(0.111%)、正己酸乙烯酯(0.055%)、乙酸香茅酯(0.052%)、桃金娘烯醇(0.083%)、反式-松香芹醇(0.034%)、(Z)-3,3-二甲基環(huán)亞己基乙醇(0.121%)、右旋香芹酮(0.092%)、1-乙烯基-3,5-二甲基苯(0.089%)。D樣品獨有物質(zhì)5種：1,5,5-三甲基l-3-亞甲基-1-環(huán)己烯(0.310%)、(E)-β-羅勒烯(6.070%)、反式-2-癸烯醛(0.047%)、(E)-2-庚烯醛(0.021%)、新異戊醇(0.066%)。E樣品獨有物質(zhì)1種：3,6,6-三甲基-雙環(huán)(3.1.1)庚-2-烯(1.094%)。獨有物質(zhì)的存在可能會導(dǎo)致樣品氣味有差異，需要進(jìn)一步結(jié)合電子鼻研究。

2.2.3 椒麻糊主要揮發(fā)性物質(zhì)

椒麻糊GC-MS檢測結(jié)果的主要揮發(fā)性物質(zhì)見表3。

表3 椒麻糊主要揮發(fā)性物質(zhì)Table 3 Main volatile compounds in Jiaoma paste

續(xù) 表

由表3可知，不同油溫下的椒麻糊在主要揮發(fā)性物質(zhì)上有一定差異(54%～74%)，椒麻糊的揮發(fā)性物質(zhì)以烯烴類為主，其他還有醇類和酮類物質(zhì)。檸檬烯(24%～28%)和β-蒎烯(15%～19%)組內(nèi)含量差異較小，檸檬烯是椒麻糊含量最高的共有物質(zhì)，其次為β-蒎烯。(E)-β-羅勒烯是D樣品的獨有物質(zhì)，其他樣品均未檢出。

2.2.4 椒麻糊揮發(fā)性物質(zhì)類別差異分析

椒麻糊揮發(fā)性物質(zhì)類別差異分析表見表4。

表4 椒麻糊揮發(fā)性物質(zhì)類別差異分析Table 4 Difference analysis of species of volatile compounds in Jiaoma paste

續(xù) 表

由表4可知，5個樣品在揮發(fā)性組分類別上差異不大，烯烴類物質(zhì)是種類最多、含量最高的物質(zhì)，其中E樣品的烯烴類物質(zhì)(74.075%)最高，其次為D樣品(71.879%)，最低的為A樣品(60.620%)；D樣品是烯烴類種類(23種)最多的物質(zhì)，其次為A(22種)，B、C均為21種。醇類物質(zhì)的含量也較高，C樣品(18.276%)含量最高，其次為B樣品(17.570%)，最低的為E樣品(10.696%)。醛類物質(zhì)雖然種類較多，但含量較低。酯類、硫醚類、酮類、苯環(huán)類和其他類物質(zhì)含量均較低，且組內(nèi)差異均較小。

3 討論

5個樣品共檢測到99種揮發(fā)性物質(zhì)，其中A樣品檢測到67種物質(zhì)，占總含量的84.162%，B樣品檢測到69種揮發(fā)性物質(zhì)，占總含量的88.619%，C樣品檢測到65種揮發(fā)性物質(zhì)，占總含量的96.501%，D樣品檢測到62種揮發(fā)性物質(zhì)，占總含量的93.864%，E樣品檢測到49種揮發(fā)性物質(zhì)，占總含量的90.537%。5個樣品揮發(fā)性物質(zhì)相對含量有一定差異，最低的為A樣品，檢測到的揮發(fā)物質(zhì)種類較少的是E樣品。

烯烴類物質(zhì)是不同溫度條件下椒麻糊的主要揮發(fā)性物質(zhì)。烯烴類物質(zhì)屬于烴類化合物，其閾值較低，一般具有青草香、薄荷香和柑橘類香氣；5個溫度條件下檢測到的烯烴類物質(zhì)，最高的為E樣品(74.075%)，其次為D樣品(71.879%)、C樣品(68.601%)、B樣品(62.678%)，最低的為A樣品(60.620%)，可以看出烯烴類物質(zhì)隨溫度升高，其相對含量也逐步升高。共有物質(zhì)13種，相對含量在57%～69%之間，大多數(shù)物質(zhì)的相對含量在160～200 ℃時達(dá)到最高，基本呈現(xiàn)出遞增的關(guān)系，這可能是隨著溫度的升高，小分子物質(zhì)揮發(fā)得更徹底。但有研究表明[12]，烯烴類物質(zhì)含有不穩(wěn)定的雙鍵，化學(xué)性質(zhì)活潑，穩(wěn)定性差，在高溫時容易分解，而使烯烴類物質(zhì)含量降低，這與本文研究結(jié)果有出入，需要進(jìn)一步研究。β-蒎烯(松脂及干木香氣息)、檸檬烯(檸檬香氣)、羅勒烯(青香、木香和蔬菜的香氣)是烯烴類的主要揮發(fā)性物質(zhì)，其相對含量差異均不大，說明不同油溫對椒麻糊主要揮發(fā)性物質(zhì)影響不大。共有物質(zhì)中差異較大的是α-蒎烯，E樣品(6.625%)、C樣品(5.726%)含量較高，B樣品(1.109%)含量較低，α-蒎烯的閾值較低(6 ng/g)，是一種具有松香氣味的物質(zhì)，研究表明α-蒎烯不是蔥[13-14]的揮發(fā)性物質(zhì)，在花椒中有檢出[15]。非共有物質(zhì)18種，其相對含量在1%～8%之間，D樣品的相對含量最高(7.116%)，其次為E樣品(5.265%)，C樣品含量最低(1.749%)。(E)-β-羅勒烯是一種具有新鮮青草香氣的物質(zhì)，是花椒中主要揮發(fā)性物質(zhì)，是D樣品檢測到的獨有物質(zhì)，其含量較高(6.070%)，但未在其他樣品中檢出，其具體原因需要進(jìn)一步研究。

檢測到醇類物質(zhì)的種類為8～12種，含量在10%～19%之間，含量最高的為C樣品(18.276%)，其次為B樣品(17.570%)，最低的為E樣品(10.696%)。 檢測到共有醇類6種，其中4-萜烯醇具有胡椒氣息，且能抑菌消炎、抗感染，是A、B、C、D樣品的主要揮發(fā)性物質(zhì)。桉葉油醇為共有主要揮發(fā)性物質(zhì)，具有樟腦氣息和清涼草藥的味道，具有抗菌和驅(qū)蟲的功能。β-松油醇是一種具有紫丁香味的物質(zhì)，為A、B、C樣品的主要揮發(fā)性物質(zhì)。非共有醇類物質(zhì)13種，含量較低(<2%)。

醛類物質(zhì)含量種類較多(11～14種)，但含量較低(2%～4.1%)，含量最高的是D樣品(4.063%)，其次是C樣品(3.743%)，A樣品最低(2.549%)。醛類物質(zhì)的共有物質(zhì)有9種，其含量在2.3%～3.8%之間。醛類物質(zhì)主要是通過脂質(zhì)氧化產(chǎn)生，賦予樣品花果香氣。醛類是羰基化合物，屬于不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物，易被還原成醇類物質(zhì)[16]。樣品中大多數(shù)醛類物質(zhì)相對含量在160～180 ℃達(dá)到最高，然后開始下降，2-己醛含量均大于1%(除D樣品外)，是含量較高的物質(zhì)。非共有物質(zhì)10種，含量低(0.1%～0.3%)。醛類物質(zhì)的閾值極低，一般具有果香、糖果香。醛類物質(zhì)不是主要揮發(fā)性物質(zhì)，它們的存在主要對樣品的氣味起修飾作用。

酮類物質(zhì)檢測到4～5種，含量在2.2%～3.8%之間。共有酮類2種，其中胡椒酮具有類似樟腦和薄荷的氣息，為C、D樣品的主要揮發(fā)性物質(zhì)；非共有酮類3種，含量低(<0.3%)。

5個樣品還檢測到酯類物質(zhì)、含硫化合物、烷烴類物質(zhì)和呋喃類物質(zhì)，它們大部分種類較少，含量也較低。其中，研究表明酯類物質(zhì)即使在濃度很低的情況下，其對食品的香氣起著重要作用[17]，酯類物質(zhì)的含量在140 ℃時(B樣品)最高，然后呈下降趨勢，說明酯類物質(zhì)在高溫下快速揮發(fā)或分解。

椒麻糊的揮發(fā)性物質(zhì)相對含量在120 ℃時(A樣品)最低，在200 ℃時(E樣品)種類最少。椒麻糊揮發(fā)性物質(zhì)的種類和相對含量均在140～180 ℃時達(dá)到最高，隨后開始呈下降趨勢。

4 結(jié)論

為探究油溫(120，140，160，180，200 ℃)對椒麻糊揮發(fā)性物質(zhì)的影響，實驗采用固相微萃取結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用分析不同油溫下椒麻糊揮發(fā)性物質(zhì)的差異。實驗共鑒定出99種揮發(fā)性物質(zhì)，A、B、C、D、E樣品分別鑒定出67，69，65，62，49種；相對含量分別為84.162%、88.619%、96.501%、93.864%、90.537%。鑒定出共有物質(zhì)34種，共有組分相對含量在77%～91%之間，不同油溫下椒麻糊共有組分在含量上差異不大；相對含量均大于3%的共有物質(zhì)為β-蒎烯、羅勒烯、(±)-β-水芹烯、檸檬烯、桉葉油醇，它們是椒麻糊的共有主要揮發(fā)性物質(zhì)；所有樣品含量最高的物質(zhì)均為檸檬烯(>24%)，其次為β-蒎烯(>15%)。油溫對椒麻糊共有主要揮發(fā)性物質(zhì)的影響不大。5個樣品除共有主要揮發(fā)性物質(zhì)外，A樣品的主要揮發(fā)性物質(zhì)還有4-萜烯醇、桉葉油醇；B樣品：4-萜烯醇、β-松油醇；C樣品：2-蒎烯、4-萜烯醇、β-松油醇、胡椒酮；D樣品：(E)-β-羅勒烯、4-萜烯醇、胡椒酮；E樣品：2-蒎烯。鑒定出非共有物質(zhì)65種，非共有物質(zhì)含量在4%～10%之間。非共有組分中(E)-β-羅勒烯是D樣品的主要揮發(fā)性物質(zhì)。非共有物質(zhì)的存在可能是不同油溫條件下椒麻糊氣味差異的主要來源。椒麻糊揮發(fā)性物質(zhì)的種類和相對含量均在140～180 ℃時達(dá)到最高，隨后呈下降趨勢。實驗結(jié)果表明，油溫對椒麻糊的主要揮發(fā)性物質(zhì)的相對含量影響不大，油溫對椒麻糊的主要揮發(fā)性物質(zhì)種類影響很小；不同油溫條件下椒麻糊的主要揮發(fā)性物質(zhì)均為烯烴類，其次為醇類物質(zhì)。實驗結(jié)果可為經(jīng)典川式復(fù)合味型的指紋圖譜及工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。