4種市售香米中揮發性成分提取與分析

劉玉平，苗志偉，陳海濤，黃明泉，孫寶國

(北京工商大學食品學院，食品風味化學北京市重點實驗室，北京 100048)

4種市售香米中揮發性成分提取與分析

劉玉平，苗志偉，陳海濤，黃明泉，孫寶國

(北京工商大學食品學院，食品風味化學北京市重點實驗室，北京 100048)

分析香米中的揮發性成分。采用水蒸氣蒸餾的方法對北京市場上銷售的4種香米中的揮發性成分進行提取。提取物經氣相色譜-質譜聯用儀分析，結合計算分離出的成分保留指數。結果共鑒定出51種成分，其中烴類31種、酯類6種、含氮化合物5種、有機酸類5種、醛類2種、縮醛類和醚類各1種；采用面積歸一化法確定其相對含量；4種香米中均鑒定出的揮發性成分有19種，分別是2,3-二甲基-2-丁烯、乙酸乙酯、3-甲基-2-戊烯、甲基環戊烷、乙基異丁基醚、2,3-二甲基-1-戊烯、苯、2-甲基己烷、2,3-二甲基戊烷、3-甲基己烷、環己烯、三氯乙烯、己醛、N,N-二甲基苯胺、苯并噻唑、十四酸、十六酸、亞油酸、油酸；在4種香米中未鑒定出香米的特征香成分2-乙酰基吡咯啉。

香米；揮發性成分；水蒸氣蒸餾；分析

香米是稻米中重要的一類，用它做出的米飯香氣濃郁、營養豐富，深受廣大消費者喜愛。通過分析香米中的揮發性成分，發現2-乙酰基吡咯啉是香米中的關鍵香成分，2-乙酰基吡咯啉的香氣閥值低(僅為0.1μg/kg)[1]，在香米中的含量少，且受到多種因素影響，如儲存時間[2]、儲存方式[3]、香米加工工藝[4-5]、生長過程中使用生長調節劑[6]等。

由于真正的香米價格較高，銷售量大，目前市場上銷售的極個別企業生產的香米是采用普通大米中加入香米香精制得。衛生部在2009年第15號公告中明確規定大米等糧食在生產過程中不得使用香精。香米是否是采用普通大米加入香精制得的，可以通過提取其中的揮發性成分與真正的香米中的揮發性成分進行比較，以此作為判斷真偽的依據；另外，通過對比不同香米中的揮發性成分，可以對它們的品質進行判斷。

文獻報道提取香米中揮發性成分的主要方法有同時蒸餾萃取法[7-9]、頂空固相微萃取法[10-12]、頂空攪拌棒吸附法[13]、吸附劑吸附法[2,9,14]、溶劑直接萃取法[15]等。本實驗采用水蒸氣蒸餾法對北京市售4種香米中揮發性成分進行提取，采用氣相色譜-質譜聯用(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)進行分析，對北京市場上銷售的香米中的揮發性成分進行研究，為判斷真假香米提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

所選4種香米為：樣品1是由金健米業(泰國)有限公司生產的金健原裝泰國茉莉香米，生產日期為2010年8月18日；樣品2是由黑龍江省五常大倉米業有限公司生產的隆副源生態香米，生產日期為2011年1月10日；樣品3是由慶安青清米業有限公司生產的孟泰谷泰國巴吞香米，生產日期為2011年3月1日；樣品4是由慶安青清米業有限公司生產的孟泰蓮泰國原產香米，生產日期為2010年5月1日。

乙醚、無水硫酸鈉均為分析純。

7890A/5975C型氣相色譜-質譜聯用儀 美國Agilent公司；N-EvapTM111型氮吹儀 美國Organomation公司；水蒸氣發生儀 自制。

1.2 方法

1.2.1 水蒸氣蒸餾提取香米中的揮發性成分

向裝有蒸餾頭、冷凝管和牛角管的500mL三口圓底燒瓶中加入100g香米，然后向三口燒瓶中通入水蒸氣，水蒸氣對香米進行加熱，蒸汽從蒸餾頭流出，經冷凝管冷凝后，冷凝液由牛角管流出，用1000mL的分液漏斗收集。待500mL三口圓底燒瓶中香米被水完全浸泡后，停止通水蒸氣，此時收集到的溜出液為600mL左右。用80mL×3的重蒸乙醚萃取溜出液中的揮發性成分，合并萃取液，用無水硫酸鈉干燥，過濾除去硫酸鈉，濾液在45℃水浴加熱下用Vigreux柱濃縮至約5mL，再用氮吹儀進一步濃縮至約1mL，濃縮液具有香米的特征香氣，采用氣相色譜-質譜聯用儀對萃取所得濃縮液進行分析。

1.2.2 GC-MS分析條件

色譜條件：HP-5MS型色譜柱(30m×250μm，0.25μm)，進樣口溫度250℃，載氣氦氣，流速1.0mL/min；升溫程序：起始溫度35℃(保持2min)，然后以3℃/min速度升到140℃(保持5min)，再以8℃/min速度升到230℃(保持10min)；進樣量1μL，分流比40:1。

質譜條件：EI源，電子轟擊能量70eV；離子源溫度為230℃，四極桿溫度150℃；溶劑延遲2.7min，掃描模式為全掃描，掃描質量范圍35～500u；調諧文件atune.u。

1.2.3 定性定量方法

對檢測出的成分采用質譜和保留指數進行定性，用面積歸一化法對檢測出的成分進行簡單定量。

2 結果與分析

所得4種市售香米中揮發性成分經GC-MS分析，通過檢索Nist 08譜庫、人工解析質譜圖以及計算保留指數對分析出的成分進行定性，具體結果見表1。

從表1可知，共鑒定出51種物質，4種香米中都鑒定出的成分有19種：其中樣品1中鑒定出21種成分，樣品2中鑒定出41種成分，樣品3中鑒定出35種成分，樣品4中鑒定出28種成分；在這51種被鑒定的物質中，未發現我國允許使用的人造食用香料。

從鑒定出的揮發性成分的結構來看，51種成分中烴類最多，有31種(其中烷烴13種、烯烴12種、芳香烴4種、鹵代烴2種)，酯類有6種，含氮化合物有5種，有機酸類有5種，醛類有2種，縮醛類和醚類各1種。

從這些成分的溶解性來看，大部分屬于在水中溶解度較小的。因為采用水蒸氣蒸餾的方法提取揮發性成分時，揮發性成分與水蒸氣一起流出，被冷凝后變成液體；采用溶劑對冷凝后的液體進行萃取時，在水中溶解度較小的成分容易被提取出來；而易溶于水、且在香米中含量低的成分不易被提取出來，采用GC-MS分析時很難被鑒定出來。從分析結果可知，香米中被鑒定出的易溶于水的揮發性成分不多，可能與它們在香米中的含量低有關。

從鑒定出的揮發性成分的香氣特征及香氣閥值來看，烴類化合物的閾值較高，雖然它們種類多，但對香米的香氣貢獻較小。鑒定出的其他成分中，對香米香氣貢獻較大的有苯并噻唑、2-甲硫基苯并噻唑、己醛、壬醛、乙酸乙酯、吲哚。苯并噻唑具有肉香、蔬菜香、堅果香，2-甲硫基苯并噻唑具有烤香、堅果香、蘿卜香和肉香，二者賦予香米堅果香、烤香和淡的肉香；己醛具有青香、木香、草香，它使得香米的香氣清新；壬醛具有蠟香和脂肪香，它賦予香米淡淡的脂肪香；乙酸乙酯具有果香、甜香、酒香，它賦予香米淡的果香；吲哚在濃度高時具有令人不愉快的糞臭氣息，但被稀釋到一定濃度時具有花香，它能賦予香米茉莉花的香氣。

本實驗結果中香米的特征性香成分2-乙酰基吡咯啉沒有被鑒定出來，其中的原因主要包括以下幾個方面：1) 2-乙酰基吡咯啉不穩定，可以轉變成其他物質，有采用堿性條件下對其進行提取與分析的文獻報道[14]；2) 2-乙酰基吡咯啉易溶于水，而本實驗采用的是水蒸氣蒸餾方法，它可能主要存在于被冷凝的水中，沒有被萃取出來；3) 其他揮發性成分含量高，對2-乙酰基吡咯啉干擾大，使得它沒有被分離、鑒定出來；4) 與所使用的原料有關，本實驗采用的香米是市售成品米，隨著碾磨程度的提高，2-乙酰基吡咯啉在香米中的含量

降低[4-5,12]，也有在成品米中沒有被鑒定出來的文獻報道[4,10]；5) 與香米的包裝方式有關，減壓氣調儲藏對香米中揮發性成分(尤其是2-乙酰基吡咯啉)的生成可以起到良好的控制作用[3]。本實驗所采用的4種香米中，除樣品2是采用常壓紙箱包裝外，另外3種香米都是采用真空塑料包裝；而樣品2中鑒定出的揮發性成分最多，實驗結果證實了包裝方式對揮發性成分的生成有一定影響。

表1 4種不同品牌的香米中揮發性成分的GC-MS分析結果Table 1 GC-MS analysis of volatiles from 4 kinds of aromatic rice marketed in Beijing

揮發性成分多少，在某種程度上與香米的質量有著一定關系。在3種真空包裝的香米中，售價從高到低的順序為樣品1、樣品4、樣品3；而由它們的提取物中檢測到的組分數依次為23種(鑒定出21種)、32種(鑒定出28種)、39種(鑒定出35種)。

3 結 論

3.1 本實驗采用水蒸氣蒸餾的方法，對北京市場上銷售的4種香米中的揮發性成分進行提取，從中共鑒定出51種成分，其中烴類有31種(其中烷烴13種、烯烴12種、芳香烴4種、鹵代烴2種)；酯類有6種，含氮化合物有5種，有機酸類有5種，醛類有2種，縮醛類和醚類各1種。51種成分中未發現我國允許使用的人造食用香料。

3.2 4種香米中都鑒定出的揮發性成分有19種，分別是2,3-二甲基-2-丁烯、乙酸乙酯、3-甲基-2-戊烯、甲基環戊烷、乙基異丁基醚、2,3-二甲基-1-戊烯、苯、2-甲基己烷、2,3-二甲基戊烷、3-甲基己烷、環己烯、三氯乙烯、己醛、N,N-二甲基苯胺、苯并噻唑、十四酸、十六酸、亞油酸、油酸。

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Extraction and Analysis of Volatile Constituents of Four Kinds of Aromatic Rice Marketed in Beijing

LIU Yu-ping，MIAO Zhi-wei，CHEN Hai-tao，HUANG Ming-quan，SUN Bao-guo
(Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry, School of Food and Chemical Engineering, Beijing Technology and Business University,Beijing 100048, China)

The volatile constituents of 4 kinds of aromatic rice marketed in Beijing were extracted by steam distillation and analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). According to MS spectrum and retention index comparison, 51 compounds were identified, including 31 hydrocarbons, 6 esters, 5 nitrogen-containing compounds, 5 organic acids, 2 aldehydes,1 acetal and 1 ether. Nineteen compounds shared by four rice were 2,3-dimethyl-2-butene, ethyl acetate, 3-methyl-2-pentene,methylcyclopentane, ethyli-butyl ether, 2,3-dimethyl-1-pentene, benzene, 2-methylhexane, 2,3-dimethylpentane, 3-methylhexane,cyclohexene, trichloroethylene, hexanal,N,N-dimethylaniline, benzothiazole, tetradecanoic acid,n-hexadecanoic acid, linoleic acid and oleic acid. However, the characteristic compound of aromatic rice, 2-acetyl-1-pyrroline was not found in the extracts.

aromatic rice；volatile constituents；steam distillation；analysis

TS207.3

A

1002-6630(2011)20-0181-04

2011-07-02

“十二五”國家科技支撐計劃項目(2011BAD23B01)

劉玉平(1969—)，男，副教授，博士，研究方向為香料化學。E-mail：liuyp@th.btbu.edu.cn