HS-SPME-GC-MS分析螺旋藻揮發性成分

張麗君，許柏球，王金林，羅歡忠，陳晚霞，林偉強

（深圳職業技術學院應用化學與生物技術學院，廣東 深圳 518055）

螺旋藻的營養價值、保健功效以及食用安全性決定了螺旋藻食品是螺旋藻加工的一個主要方向。但市場上多數產品螺旋藻固有的腥味較重，許多消費者難以接受，致使產品的深度開發受到限制。國內外學者也開展了螺旋藻脫腥技術研究，現有的方法有吸附法、風味掩蓋法、酶解法以及微生物發酵法等[1-3]。本實驗室也進行了該方面的研究，但在研究中發現這些方法只能降低腥味但不能根除，因此確定螺旋藻特征風味物質的種類和結構能夠為螺旋藻脫腥技術提供一定的數據信息。本文采用頂空固相微萃取-氣質聯用（HS-SPMEGC-MS）方法初步分析了我國原產螺旋藻主要揮發性物質，為進一步確定螺旋藻特征腥味物質奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

市售螺旋藻粉。Agilent5975-6890 氣質聯用儀：美國安捷倫公司產品；固相微萃取裝置（SPME 手柄、65 μmPDMS/DVB 萃取頭）：美國Supelco 公司產品。

1.2 頂空固相微萃取方法

先將固相微萃取纖維頭插入進樣口老化40 min，老化溫度為250 ℃。稱取0.4 g 螺旋藻粉置于頂空萃取瓶中，加密封蓋，插入裝有65 μmPDMS/DVB 萃取纖維頭的SPME 手柄，推出萃取頭使其距樣品2 mm～3 mm，室溫頂空萃取40 min。萃取完畢，將萃取頭縮回并抽出SPME 手柄，再將手柄插入GC-MS 氣相色譜進樣口，推出萃取頭，于250 ℃解吸5 min，同時啟動GC-MS 檢測分析。

1.3 GC-MS 條件

石英毛細管柱（DB-624）：60 m×0.25 mm×1.40 μm；載氣：高純He（99.999%）；流速：1 mL/min；進樣模式：不分流進樣；節省氣：20.0 mL/min；進樣口溫度：250 ℃；程序升溫：初溫40 ℃保持1 min，以8 ℃/min 升溫至220 ℃，保持2 min，再以4 ℃/min 升溫至250 ℃，保持20 min；GC-MS 接口溫度：280 ℃；EI 離子源，電離能量：70 eV；離子源溫度：230 ℃，四極桿溫度：150 ℃；質量掃描范圍：30 amu～500 amu。檢索譜庫：NIST08.L。

2 結果與分析

用HS-SPME-GC-MS 對螺旋藻的揮發性成分進行提取分析，其總離子流圖如圖1（65 μmPDMS/DVB萃取頭）。利用化學工作站對總離子流圖的色譜峰進行積分處理，峰面積歸一化法測量各組分的相對百分含量，采用計算機NIST08 譜庫檢索，初步分離確定各組分化合物的名稱及其相對含量，其結果見表1。

圖1 螺旋藻揮發性成分總離子流圖Fig.1 GC-MS total ionic chromatogram of aroma components in Spirulina platensis

表1 螺旋藻揮發性主要成分相對含量表Table 1 The relative content of aroma components in Spirulina platensis

由表1 可以看出，螺旋藻經65 μmPDMS/DVB 萃取頭萃取頭頂空萃取、GC-MS 分析，共鑒定出17 種揮發成分（其中兩種化合物出峰于不同保留時間）。在螺旋藻的揮發性成分中，烷烴類化合物鑒定出5 種，相對含量占總揮發物的79.19%；醛酮類化合物鑒定出6種，相對含量占總揮發物的18.27%；醇類化合物鑒定出2種，相對含量占總揮發物的0.84 %；環烴類化合物1種，相對含量占總揮發物的0.58%；芳香族化合物鑒定出1 種，占總揮發物的1.17%。螺旋藻的主要揮發成分依次為十七烷（平均相對含量為64.52%）、十五烷（平均相對含量為8.59%）、二氫獼猴桃內酯（平均相對含量為7.21%）、β-紫羅蘭酮（平均相對含量為6.65%）和十六烷（平均相對含量為4.29%）。

3 結論

建立高效脫腥工藝制備無腥味的螺旋藻原料是解決目前螺旋藻加工過程腥味殘留的有效途徑。而研究螺旋藻腥味物質的種類和結構是建立脫腥工藝的理論之一。螺旋藻腥味也是食品香氣一種，屬食品風味化學研究范疇，隨著儀器分析技術的進步以及對食品風味化學研究的深入，出現了許多新型的風味物質分離、分析技術以及評價方法，如固相微萃取－氣質聯用技術、電子鼻、氣相嗅覺測量[4]。已有研究者相繼用上述方法研究了如水果香、酒類、煙草、飲料、肉類、奶類、茶葉等具有揮發性氣味的食品的識別、分類和檢測。至今，查到相關文獻均提到經計算機圖譜分析，藻類的特有風味的物質主要成分有六氫吡啶衍生物、胺類、萜類、醛、苯等物質[5]。但對于螺旋藻這一具體藻類而言，Aguero 等[6]利用氣質聯用技術分析了古巴產地的鈍頂螺旋藻揮發性成分，發現其有50 種化學物質，主要有β 環氧化酮、十七烷和二氫獼猴桃內酯。Guven Ozdemir[7]等利用不同有機溶劑甲醇、乙醇、氯仿、丙酮以及己烷分別提取螺旋藻揮發性成分，經氣質聯用儀分析主要成分有15 種，其中的正十七烷占39.70%，十四烷占34.61%。本研究利用HS-SPME-GC-MS 檢測螺旋藻的揮發性成分，同樣檢測分析出其主要成份為十七烷（平均相對含量為64.52%），二氫獼猴桃內酯（平均相對含量為7.21%），β-紫羅蘭酮（4-（2，6，6-三甲基-1-環己烯-1-基)-3-丁烯-2-酮、4-（2，6，6-三甲基-1-環己烯-1-基)-2-丁酮）相對含量為9.02%，同Aguero 等研究結果相似，其中二氫獼猴桃內酯是煙草、番茄、草莓等植物的主要風味物質，醛酮類化合物也是水果香氣的主要成份。與上述研究報道所不同的是本研究并為檢出可能造成不良風味的含硫化合物，雖有檢測十四烷，但其含量只有0.44%，究其原因，可能與螺旋藻的來源以及揮發性物質的提取方法有一定的關系。但研究中所檢出的化合物，那些是螺旋藻主要的特征風味物質仍需進一步研究。

[1]謝林明,勵建榮.螺旋藻的脫腥研究[J].食品與發酵工業,2003,29(11)：67－71

[2]張麗君,劉冬,李世敏.螺旋藻脫腥工藝研究[J].食品與發酵工業,2008,34(6)：95-97

[3]Sakakibara,Masaki,Fukuda,et al.Process for treating spirulina.US Patent 7326558[P].2008-5

[4]郭凱,芮漢明.食品中揮發性風味成分的分離、分析技術和評價方法研究進展[J].食品與發酵工業,2007,33(4)：110-115

[5]黃梅麗.食品色香味化學[M].2 版.北京：中國輕工業出版社,2008：324

[6]Aguero J,Lora J,Estrada,et al.Volatile Components of a Commercial Sample of the Blue-Green Algae Spirulina platensis[J].Journal of essential oil research,2003(15)：114-117

[7]Guven Ozdemir,N.Ulku Karabay,Meltem Conk Dalay,et al.Antibacterial activity of volatile component and various extracts of Spirulina platensis[J].Phytotherapy research,2004,18(9)：754-757