武昌魚中揮發性成分的HS—SPME和GC—MS分析

摘要：以湖北省特色水產武昌魚（Megalobrama amblycephala）為材料，

關鍵詞：頂空固相微萃取；氣質聯用儀；武昌魚（Megalobrama amblycephala）；揮發性成分

中圖分類號：O657.63；O657.7+1 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）04-0907-05

Analyzing of Volatile Components in Megalobrama amnblycephala by Headspace

Solid-Phase Microextraction Coupled with Gas Chromatography-Mass Spectrometry

LI Yang1，2，WANG Chao1，HU Jian-zhong1，LIAO Li2，WANG Jun2，WANG Lan2，WU Wen-jin2， XIONG Guang-quan2，CHEN Wei2， LI Dong-sheng1，QIAO Yu2

（1. College of food and pharmaceutical， Hubei University of Technology， Wuhan 430068， China；

2. Research Institute of Agricultural Products Processing and Nuclear-Agricultural Technology， Hubei Academy of Agricultural Sciences/Agricultural Products Processing Subcenter of Hubei Agricultural Science Technology Innovation Center， Wuhan 430064， China）

Abstract： The volatile components of Hubei special aquatic product， Megalobrama amblycephala were extracted by headspace solid-phase microextraction（HS-SPME） and identified by gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）. The extractions were optimized with reference to these high content of compound in the fish as hexanal， benzaldehyde， 1-octen-3-ol， octanal， （Z）-1， 3， 6-octatriene， 3，7-dimethyl， （E）-2-octenal， nonanal， （E）-2-nonenal， nonanol， （E， E）-2， 4-decadienal. The optimized conditions of HS-SPME were as follow： divinyl benzene-carboxen-polydimethylsiloxane（DVB-CAR-PDMS） fiber， the quality of fish （3 g）， extraction time （60 min）， extraction temperature （60 ℃）， saturated salt water （10 mL）（36% NaCl）. The extraction of volatile components from fresh Megalobrama amblycephala were determined using the optimized conditions of HS-SPME coupled with GC-MS. 62 volatile components were identified by comparing their mass spectra with those contained in the NIST08 mass spectral database and reference documents. The greatest relative amounts of aldehydes， ketones and alcohols were 21.66%， 4.84% and 54.29%， respectively.

Key words： headspase solid-phase microextraction； gas chromatography-mass spectrometry； Megalobrama amblycephala； volatile components

武昌魚，學名團頭魴（Megalobrama amblycephala），原產于湖北省鄂州梁子湖，自1975年在國內開展推廣養殖。武昌魚風味獨特，目前在我國淡水魚養殖產業中，已經成為主要養殖品種[1]。長期以來，由于淡水魚生長在池塘或湖泊中，不可避免地帶有魚腥味、土腥味等缺點，不僅難以被消費者接受，同時也影響淡水魚加工產品的發展。目前國內對鰱魚、鯉魚等淡水魚的風味研究較為常見[2-5]，關于武昌魚的研究報道主要集中在武昌魚的加工工藝上，風味研究未見報道。

固相微萃取技術（Solid Phase Microextraction，SPME） 是20 世紀90 年代出現的樣品處理方法，無需有機溶劑，操作簡單方便，分析成本低，集采樣、萃取、濃縮、進樣于一體，能夠與氣相或液相色譜儀聯用，已廣泛應用于魚體揮發性成分檢測中[6-8]。試驗擬采用頂空固相微萃取技術與氣相色譜-質譜（GC-MS）聯用技術分析鑒定武昌魚魚肉中的氣味成分，優化頂空固相微萃取的萃取參數，建立武昌魚揮發性物質的分析方法，旨在為武昌魚加工制品的風味改善和控制提供理論參考，并且對于豐富水產品加工的科學與理論，完善水產品的質量評價體系和提高水產品品質具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料

湖北工業大學社區生鮮市場購得鮮活武昌魚，殺取魚肉，置于-20 ℃保存待用。

1.2 試劑與儀器

NaCl（AR級）購于國藥集團化學試劑有限公司；SPME萃取裝置57330U（SUPELCO）；氣質聯用儀7890A/5975C（Agilent）；集熱式恒溫加熱磁力攪拌器DF-101S（鄭州長城科工貿有限公司）；萃取頭57348-U（SUPELCO）。

1.3 方法

1.3.1 萃取頭的選擇 稱取5 g魚肉樣品于10 mL去離子水中，在600 r/min條件下，采用3種不同涂層的萃取頭75 μm CAR—PDMS、65 μm PDMS—DVB和50/30 μm DVB—CAR—PDMS 在50 ℃水浴中平衡5 min，保溫30 min，待用。

1.3.2 樣品處理 分別取1、3、5、10、15 g魚肉于10 mL去離子水中，以600 r/min攪拌，采用50/30 μm DVB-CAR-PDMS在50 ℃水浴中平衡5 min后保溫30 min后分析。

1.3.3 萃取溫度 稱取3 g魚肉樣品，在其他條件不變的情況下，分別于30、40、50、60、70、80 ℃的恒溫水浴條件下，采用50/30 μm DVB—CAR—PDMS萃取頭萃取30 min。

1.3.4 萃取時間 在其他條件不變的情況下，選擇水浴溫度為60 ℃，用50/30 μm DVB-CAR-PDMS萃取頭分別萃取30、40、50、60、70、80 min。

1.3.5 離子強度 為了考慮不同離子強度對萃取量的影響，在其他條件不變的情況下，把10 mL去離子水換成0、13%、36%（m/V，下同）NaCl溶液。

1.3.6 氣質聯用儀條件 色譜柱采用Agilent DB-5非極性毛細管柱60 m×250 μm×0.25 μm；程序升溫；初溫40 ℃以2.5 ℃/min升至130 ℃，保持1 min，再以8 ℃/min升至250 ℃保持1 min；載氣為氦氣；體積流量為1.0 mL/min；進樣口溫度250 ℃，不分流。質譜電離方式為EI模式；電子能量70 eV；電壓350 V；掃描35～395 amu范圍；采用NIST08數據庫對目標化合物進行定性分析和面積歸一化法定量分析。

2 結果與分析

2.1 固相微萃取條件的優化

考慮到待測化合物的沸點、極性和分配系數，選用適合提取武昌魚特征風味物質的萃取頭。試驗比較了3種纖維萃取頭在50 ℃下萃取30 min時對武昌魚魚肉揮發性成分的萃取效果。

通過對比圖1、圖2、圖3可以看出3種萃取頭對苯甲醛、辛醛、（Z）-1，3，6-辛三烯，3，7-二甲基、壬醛、1-辛烯-3-醇、己醛、1-壬醇、（E）-2-壬烯醛、（E）-2-辛烯醛、（E， E）-2，4-癸二烯醛的萃取效果。其中二乙基苯-碳分子篩-聚二甲基硅氧烷（DIVINYL—BENZENE—CARBOXEN—Poly dimethyl siloxane，DVB—CAR—PDMS）涂層的萃取頭萃取效果最優，而聚二甲基硅氧烷萃取頭萃取效果較差。另外，涂層為碳分子篩-聚二甲基硅氧烷的萃取頭較適合萃取小分子化合物；涂層為聚二甲基硅氧烷-二乙基苯的萃取頭可在較大質量范圍內吸附化合物，具有良好的吸附質量范圍。DVB—CAR—PDMS型萃取頭兼備了上述萃取頭的優點，既能夠萃取小分子化合物，同時又具有良好的質量吸附范圍，萃取效果好。綜合以上分析，最終選擇萃取頭CAR—DVB—PDMS作為固相微萃取頭。

2.2 樣品質量的優化

樣品質量對風味物質的吸附效果具有兩面性，一方面在較低的質量范圍內，樣品中揮發性化合物的濃度隨樣品質量升高而呈上升趨勢；另一方面當樣品質量增高到一定程度后，再增加樣品質量會因樣品發生凝結膠連，使揮發性成分難以揮發導致萃取頭吸附組分的能力降低，吸附量下降。試驗以10 mL去離子水浸泡樣品，50 ℃萃取30 min，分別比較不同質量（1、3、5、10、15 g）時萃取頭CAR—DVB—PDMS萃取魚肉中揮發性成分的效果。結果見圖4。

由圖4可知，除1-辛烯-3-醇隨著樣品質量的增加萃取量先顯著降低然后再緩慢回升之外，其余化合物苯甲醛、辛醛、（Z）-1，3，6-辛三烯，3，7-二甲基、壬醛、己醛、1-壬醇、（E）-2-壬烯醛、（E）-2-辛烯醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛均是隨著樣品質量增加呈先升高再緩慢降低的趨勢。樣品質量為3 g時，萃取頭對武昌魚風味物質的萃取能力最好。

2.3 萃取溫度的選擇

萃取溫度對吸附效果的影響也具有兩面性——升高溫度可促進分子運動，從而增大液體的蒸氣壓，有利于萃取頭吸附樣品中揮發性成分；但過高溫度，可能會降低萃取頭的吸附能力。試驗稱取3 g魚肉于10 mL去離子水中，萃取60 min比較了30、40、50、60、70、80 ℃時，萃取頭DVB—CAR—PDMS的萃取效果，結果見圖5。

由圖5可知，萃取溫度從30 ℃升至60 ℃時，魚體中的揮發性特征物質——苯甲醛、辛醛、（Z）-1，3，6-辛三烯，3，7-二甲基、壬醛、1-辛烯-3-醇、己醛、1-壬醇、（E）-2-壬烯醛、（E）-2-辛烯醛、（E， E）-2，4-癸二烯醛等化合物的峰面積都有不同幅度的增加，然而從60 ℃上升到70 ℃時，上述11種物質的峰面積開始有不同程度的回落，即60 ℃萃取溫度時上述10種化合物均有最大峰面積，由此判斷60 ℃時有最佳萃取效果。

2.4 萃取時間的選擇

萃取達到或接近平衡所需要的時間是萃取時間，在對揮發性成分萃取的初始階段，因萃取頭上揮發性成分含量很低，待分析組分富集到萃取頭上的速度很快，然而隨著萃取時間的延長，萃取頭上待測物質的濃度達到一定程度之后，萃取頭對待測組分的萃取速度降低，吸附和解析達到一個平衡值。試驗在稱取3 g魚肉于10 mL去離子水中，萃取60 min條件下，比較不同萃取時間萃取頭為DVB—CAR—PDMS的萃取效果，結果見圖6。由圖6可知，除1-辛烯-3-醇、己醛、1-壬醇的萃取量與萃取時間呈正相關外，其余魚體揮發性特征物——苯甲醛、辛醛、（Z）-1，3，6-辛三烯，3，7-二甲基、壬醛、（E）-2-壬烯醛、（E）-2-辛烯醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛等化合物在一定萃取時間（30～60 min）與萃取量呈正相關，但萃取時間為60～70 min時，上述幾種揮發性化合物萃取量卻隨著萃取時間的延長而降低，所以選擇60 min為最佳萃取時間。

2.5 NaCl水濃度的選擇

在樣品中添加無機鹽可以產生鹽析效果，使有機化合物的溶解度降低，從而提升揮發性化合物的分配系數和萃取頭的吸附能力。在上述最佳試驗條件下，比較0、13%、36%NaCl溶液對揮發性特征物的提取情況，結果見圖7。從圖7可知，魚體揮發性特征物質——苯甲醛、辛醛、（Z）-1，3，6-辛三烯，3，7-二甲基、壬醛、1-辛烯-3-醇、己醛、1-壬醇、（E）-2-壬烯醛、（E）-2-辛烯醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛峰面積隨NaCl的濃度升高而增加，表明添加10 mL 36% NaCl溶液有助于提取揮發性化合物。

2.6 新鮮武昌魚肉揮發性成分組成

采取優化后的頂空固相微萃取條件，對新鮮武昌魚魚肉揮發性成分進行分析，經NIST08譜庫檢索以及文獻參考[2-5，9]，確定62種成分：醛類23種，醇類15種，酮類5種，烯烴7種，烷烴7種，其他5種（表1）。其中醛類、酮類和醇類化合物相對含量所占比例較大，分別為21.66%、4.84%、54.29%。江建等[10]對鰱、鳙、鯽、草魚4種淡水魚的揮發性風味成分進行感官評定，推測4種魚肉的揮發性風味成分主要是由揮發性羰基化合物和醇類化合物組成。本試驗檢測羰基化合物醛類所占比例最大，其中己醛、（E）-2-辛烯醛、壬醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛的含量分別為3.09%、1.80%、6.74%、1.64%；酮類中的2，3-辛二酮含量為4.5%；醇類中己醇、1-辛烯-3-醇、辛醇、壬醇的含量分別為14.75%、12.74%、7.47%、9.93%。由此可見，揮發性羰基化合物和醇類化合物是構成武昌魚揮發性成分的主體成分，對武昌魚特征風味貢獻最大。

3 小結與討論

采用頂空固相微萃取-氣質聯用分析新鮮武昌魚中揮發性成分，初步鑒定了62種化合物，這些化合物中醛類、酮類和醇類化合物所占比例較大，分別為21.66%、4.84%、54.29%。其中揮發性的羰基化合物和醇類化合物構成了武昌魚的風味主體，對武昌魚特征風味貢獻最大。本試驗采用現代風味分析技術，建立了快速有效的武昌魚揮發性成分分析方法，并對湖北特色淡水魚武昌魚揮發性成分進行初步鑒定，但由于魚體揮發性物質的組分復雜多變，受多種因素影響，需要進一步進行感官評定或電子鼻分析，為全面了解武昌魚揮發性組分構成，武昌魚加工制品的風味改善和控制提供理論參考。

參考文獻：

[1] 徐興川，張江紅，鮑繼良.我國武昌魚產業發展回顧與前景展望[J].漁業致富指南，2011（15）：12-14.

[2] 陳俊卿，王錫昌.頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜法分析白鰱魚中的揮發性成分[J]. 質譜學報，2005，26（2）：76-80.

[3] 楊玉平，焦春海，廖 濤，等.鯉魚揮發性成分測定及其產生機理初探[J]. 湖北農業科學，2010，49（3）：688-691.

[4] 楊玉平，熊光權，焦春海，等.頂空固相微萃取與氣相色譜-質譜聯用分析白鰱魚體中的揮發性成分[J].湖北農業科學，2012， 51（21）：4876-4879，4959.

[5] 章超樺，平野敏行，鈴木健，等.鯽的揮發性成分[J].水產學報，2000，24（4）：354-359.

[6] GANEKO N， GANEKO N， SHODA M， et al. Analysis of volatile flavor compounds of sardine（Sardinops melanostica） by solid phase microextraction[J]. Journal of Food Science，2008， 73（1）：83-88.

[7] GIOVANNI M， VITTORIO M， TIZIANA M， et al. Effects of dietary lipid source on fillet chemical composition， flavour volatile compounds and sensory characteristics in the freshwater fish tench[J]. Food Chemistry，2007，102（4）：1144-1155.

[8] JAFFR？魬S E， LALANNE V， MACE S， et al. Sensory characteristics of spoilage and volatile compounds associated with bacteria isolated from cooked and peeled tropical shrimps using SPME-GC-MS analysis[J]. International Journal of Food Microbiology，2011，147（3）：195-202.

[9] IIDA H. Studies on the accumulation of dimethyl-propiothetin and the formation of dimethyl-sulfide in aquatic organisms[J]. Bull Tokairey Fish Res Lab，1988，124：35-63.

[10] 江 健，王錫昌，陳西瑤.頂空固相微萃取與GC-MS聯用法分析淡水魚肉氣味成分[J].現代食品科技，2006，22（2）：219-222.