沙蟲及沙蟲美拉德反應物的揮發性成分分析

蔡璐

摘要：采用固相微萃取-氣相色譜-質譜法（SPME-GC-MS）對沙蟲（Sipunculs nudus）及沙蟲美拉德反應物的揮發性成分進行測定。結果表明，從沙蟲和沙蟲美拉德反應物中分別鑒定出34種和46種揮發性化合物，主要包括醇、醛、酮、烴、雜環類化合物等，通過比較，沙蟲美拉德反應物比沙蟲香氣成分的種類增多，如（-）-4-萜品醇、α-松油醇、香葉基丙酮、（+）-檸檬烯、萜品烯等，苯甲醇和苯甲醛含量明顯增加。

關鍵詞：沙蟲（Sipunculs nudus）；美拉德反應；揮發性成分

中圖分類號：TS201.2 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）02-0414-05

Analyses of Volatile Components from Sipunculus nudus and Its Maillard

Reaction Products

CAI Lu1，XUE Ming-xiong2，GUO Jian3，4a，SONG Wen-dong4b

（1.College of Food Science and Technology， Guangdong Ocean University， Zhanjiang 524088，Guangdong，China；

2.Beihai SBD Bio-Science Technology Ltd.，Beihai 536000，Guangdong，China； 3.College of Environmental Science and Engineering，

Donghua University，Shanghai 201620，China； 4a.College of Food and Medical； 4b.Petrochemical & Energy Engineering College，

Zhejiang Ocean University，Zhoushan 316000，Zhejiang，China）

Abstract： The volatile compounds in Sipunculs nudus and its Maillard reaction products were detected by solid-phase micro-extraction-gas chromatography-mass spectrometer （SPME-GC-MS） techniques. The results showed that there were 34 and 46 kinds of volatile compounds， respectively， most of which were alcohol， aldehydes， hydrocarbon and heterocyclic compounds et al. By comparison， the Maillard reaction products had more kinds of aroma components such as（-）-4-terpineol， α-terpineol， geranylacetone，（+）-Limonene， terpinene. The contents of Benzyl alcohol and benzaldehyde dramatically increased in the Maillard reaction products.

Key words： Sipunculs nudus； Maillard reaction products； volatile compounds

沙蟲（Sipunculs nudus）屬星蟲門星蟲科，又稱方格星蟲、光裸星蟲、沙腸子，是中國南海名貴海珍品。沙蟲肉質脆嫩，味道鮮美，營養豐富，富含蛋白質、多糖、多種氨基酸、微量元素[1]，沙蟲還有較高的藥用功效和食療價值，因其具有清肺、滋陰降火和健脾功能，有些地區將其代替冬蟲夏草使用。美拉德反應是非酶褐變反應之一，主要是指食品中的氨基化合物（氨基酸、肽及蛋白質）與羰基化合物（糖類）發生的復雜反應。美拉德反應產物種類繁多，不僅對食品的色澤、風味有重要貢獻，還能提高食品的氧化穩定性，延長貨架期。目前國內主要研究沙蟲的生物活性成分[2-4]、營養成分[1]及培育繁殖等內容[5]，對沙蟲的揮發性成分研究較少。

目前，食品風味成分分析主要是溶劑提取法、蒸餾萃取法、固相微萃取法、頂空法等獲得樣品溶液，然后通過GC-MS分析。固相萃取技術集取樣、萃取及富集于一體，操作簡便，而且具有萃取速度快、操作成本低等優點，被廣泛用于藥物分析、煙草分析及食品風味的分析等。本文采用固相微萃取-氣相色譜-質譜法（SPME-GC-MS）分析沙蟲及沙蟲美拉德反應液的揮發性成分，重點分析比較沙蟲揮發性成分及美拉德反應后成分的變化，旨在為其加工利用提供基礎參考數據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮沙蟲，購于湛江東風水產品市場；木瓜蛋白酶（南寧龐博生物工程有限公司）；分析純葡萄糖（廣東光華化學廠有限公司）；分析純NaOH（廣東光華化學廠有限公司）。

1.2 儀器與設備

固相微萃取裝置75 μm CAR/PDMS萃取頭；Trace DSQ氣相色譜-質譜聯用儀（美國熱電）；電熱恒溫水浴鍋。

1.3 方法

1.3.1 沙蟲待測液的制備 將沙蟲搗碎，加入一定比例的去離子水常壓蒸餾，沙蟲與水的比例為1∶2（g/mL），反應液待測。

1.3.2 沙蟲Maillard反應物的制備 將沙蟲搗碎，加入去離子水，沙蟲與水的比例為1∶2（g/mL），用1 mol/L的NaOH調pH值至7.5，按2%（m/m）酶底比加入木瓜蛋白酶，55 ℃水解4 h，得沙蟲酶解液。在酶解液中加入4%（m/V）的葡萄糖，100 ℃恒溫水浴60 min后，待測。

1.3.3 氣相色譜-質譜（GC-MS） 在樣品瓶中分別裝入沙蟲和沙蟲美拉德反應液樣品，用乙醚萃取30 min后進行GC-MS分析。色譜條件為RTX-WAX柱，0.25μm×0.25 μm×30 m；程序升溫條件為起始溫度50 ℃，以2 ℃/min升到100 ℃，再以5 ℃/min升到250 ℃；載氣為He，體積流量0.8 mL/min；柱壓100 kPa；電離方式為EI，電子能量70 eV，離子源溫度為200 ℃，掃描范圍為35～400 amu。

1.3.4 數據處理 試驗數據由Xcalibur系統完成，未知化合物經NIST（107 k Compounds）譜庫和Wiley譜庫（320 k Compounds）匹配，只分析正反匹配度均大于800（最大1 000）的化合物，并結合有關文獻進行人工譜圖解析，對所測樣品的各揮發性成分定性，確定其化學成分，按面積歸一化法求各化學成分的相對含量。

2 結果與分析

沙蟲和沙蟲美拉德反應物揮發性成分的總離子流色譜圖見圖1和圖2，各組分及相對含量見表1和表2。從沙蟲及沙蟲美拉德反應物中分別鑒定出34種和46種有效揮發性成分。這些揮發性成分主要包括烴類、醇類、酮類、醛類、酯類、酚類和雜環類化合物。在沙蟲中的含量分別為8.40%、13.02%、4.46%、3.14%、1.99%、32.41%、4.69%；在沙蟲美拉德反應物中的含量分別為1.27%、26.87%、9.90%、5.49%、4.83%、0.26%、4.09%，其中烴類化合物含量明顯減少，醇類、酮類、醛類、酯類含量明顯增加，可見沙蟲經過美拉德反應后，其揮發性成分變化較大。

2.1 醇類化合物分析

一般來說，不飽和醇的香氣閾值一般較低，具有蘑菇香氣和類似金屬味，對肉類風味的形成具有一定作用[6]。飽和醇可能是加熱過程中脂肪經氧化分解或是羰基化合物還原產生[7]，7個碳原子以內的低級脂肪醇一般產生令人不愉快的香氣，隨著碳鏈的增長香味增加，具備清香、木香和脂肪香的特征，但由于其感觀閾值較高，因此除非以高濃度存在，否則對肉的風味貢獻很小[8]。在沙蟲中共檢出醇類化合物9種，在沙蟲美拉德反應物中檢出10種。其中共有揮發性組分是2-乙基己醇（沙蟲含1.72%，美拉德反應物含0.75%）和苯甲醇（沙蟲含1.84%，美拉德反應物含18.34%）。2-乙基己醇具有蘑菇香氣，可能對沙蟲的特征風味有貢獻；苯甲醇是極有用的定香劑，是茉莉、月下香、伊蘭等香精調配時不可缺少的香料。在沙蟲中1-辛烯-3-醇、順-3-壬烯-1-醇、苯甲醇所占比例較大，對沙蟲風味特征貢獻大，其中1-辛烯-3-醇是亞油酸氫過氧化物的降解產物[9]，表現出類似蘑菇的香氣，普遍存在于淡水魚及海水魚中，同時也是薄荷類、百里香、鮮蘑菇、香蕉、漿果、啤酒、豬肉以及大豆等食品的呈味化合物。在沙蟲的美拉德反應物中，苯甲醇、（-）-4-萜品醇所占比例較大，其中（-）-4-萜品醇是單環單萜類化合物，天然存在于水果、茶葉、蜂蜜中，具有丁香味。此外還檢測出α-松油醇，它與（-）-4-萜品醇互為同分異構體，但含量較低。通過比較2種樣品的揮發性組分，發現在沙蟲中檢出的醇類物質多數為低級脂肪醇，而沙蟲美拉德反應物中則含有較多的高級脂肪醇和具有香氣的萜品醇，因此，經過美拉德反應處理的沙蟲風味更豐富。另外沙蟲美拉德反應液中檢測出的（-）-4-萜品醇和α-松油醇還具有抑菌作用，其中（-）-4-萜品醇具有抗炎活性[10]。

2.2 羰基化合物分析

在沙蟲中共檢出3種醛類化合物，沙蟲美拉德反應物中檢出8種。其中壬醛（沙蟲含1.18%，美拉德反應物含0.30%）和苯甲醛（沙蟲含1.53%，美拉德反應物含3.27%）為2種樣品所共有。飽和直鏈醛通常呈現出一些令人不愉快的青草味和辛辣的刺激氣味，且它們的閾值很低，例如在2種樣品中都檢出壬醛，而在沙蟲美拉德反應物中檢出的正辛醛對沙蟲腥味貢獻最大。此外，在沙蟲中檢出的苯甲醛、反，順-2，6-壬二烯醛以及在沙蟲美拉德反應物中檢出的5，9，13-三甲基-4，8，12-三烯十四醛對沙蟲腥味也有貢獻，其中均檢測到的苯甲醛是烤花生的主要羰基化合物，具有令人愉快的杏仁香、堅果香和水果香[11]。試驗表明，美拉德反應可提高沙蟲中的苯甲醛含量；反，順-2，6-壬二烯醛也能產生瓜果類香氣，在氣味中有加和作用。上述醛類化合物可能來源于不飽和脂肪酸氧化后形成的過氧化物裂解，如Drumm等[12]已經證實己醛是ω6-脂肪酸過氧化物降解的主要產物，辛醛和壬醛是油酸氧化的產物。

酮類化合物的風味閾值高于其同分異構體的醛[13]，對沙蟲風味貢獻相對較小，但肉的風味差異主要由羰基化合物的種類和含量決定。在沙蟲美拉德反應液中香葉基丙酮含量最高（9.08%），是主要呈味物質。香葉基丙酮是具有木蘭香氣的名貴香料，現已廣泛應用于日化、食品和醫藥等行業[14]。

2.3 烴類化合物分析

在沙蟲和沙蟲美拉德反應液中檢出的烴類化合物分別為7種和6種。烴類物質來源于脂肪酸烷氧自由基的均裂，但其閾值較高，對整體風味貢獻不大。從表1和表2可知，經過美拉德反應后，沙蟲中的長鏈脂肪烷烴含量明顯降低，表明美拉德反應可減少脂肪烷烴的生成。在沙蟲美拉德反應液中檢出了γ-萜品烯和（+）-檸檬烯，其中γ-萜品烯具有柑橘和檸檬香氣，常見于芫荽子油、檸檬油、枯茗油和香旱芹油中，具抗菌作用；（+）-檸檬烯具類似檸檬香味，可用于調香，常見于日化香精配方中。另外檸檬烯具有多種生理功效，可祛痰、止咳、平喘、溶解膽結石和鎮靜中樞神經，特別是具有抗腫瘤活性[15]。

2.4 雜環類化合物分析

在沙蟲和沙蟲美拉德反應液中均檢出大量雜環化合物，包括呋喃甲醇、2-乙酰基噻唑、苯并噻唑、吲哚、2-戊基呋喃、N-（2-氨基乙基）嗎啉、6-溴吲哚-3-甲醛、4-十八基嗎啉、2，5-二甲基吡嗪、2，4，6-三甲基吡啶。其中，2-戊基呋喃是亞油酸經自氧化、環化等步驟產生[16]。大部分雜環化合物是通過美拉德反應生成，且具有肉香味[17]，其中吡嗪類化合物是美拉德反應生成的含氮雜環化合物，不同取代基吡嗪的風味特征不同。例如烷基吡嗪由蛋白質、肽、氨基酸和磷脂的NH3、R-NH2與α-二羰基化合物反應產生，具有烤堅果的風味特征[18]。吡啶化合物氣味特征較多，對食品風味同時有正面和負面影響。在高濃度時，吡啶類化合物賦予食品刺激性氣味，在低濃度時，賦予食品令人愉快的芳香特征。2-乙酰基噻唑具有谷物、爆玉米花氣味；苯并噻唑具有肉香、蔬菜、咖啡、堅果香[19]。另外，上述化合物具有抗氧化性、抑菌等多種活性，其抗氧化性對延長貨架期起到較好的作用[20]。

2.5 其他類化合物分析

在沙蟲及其美拉德反應液中均檢出酚類物質，特別是2，6-二叔丁基對甲酚在沙蟲中含量特別高，常作抗氧化劑，并具有一定的抗菌作用。酸類的來源比較復雜，乙酸、丙酸等小分子有機酸主要由微生物降解糖類產生[21]。酯是由組織中脂質氧化產生的醇和游離脂肪酸相互作用產生。脂肪族揮發性的酯大多數具備水果香。美拉德反應后，沙蟲中酯的種類和含量增加。2種樣品中均檢出甲氧基-苯基肟，是沙蟲特殊肉香的主要呈味化合物[19]。

3 結論

通過固相微萃取方法提取并經氣-質聯用儀分析，分別確定了沙蟲及其美拉德反應液中的34和47種成分，包括醇、醛、酮、烴、雜環類化合物等。美拉德反應使沙蟲的揮發性成分發生較大變化。特別是香氣成分種類增多，比如（-）-4-萜品醇、α-松油醇、香葉基丙酮、（+）-檸檬烯、萜品烯等，苯甲醇、苯甲醛含量增高明顯，且香味成分具有協同效應，使沙蟲呈現出令人愉快的風味，這可能是由沙蟲中一些鍵合態香氣前體物質通過美拉德反應釋放產生香味；另外，功能性成分明顯增多，包括具有抗菌作用的γ-萜品烯，具有抗癌作用的（+）-檸檬烯和苯甲醛，具有平喘作用的（-）-4-萜品醇。綜上所述，美拉德反應使沙蟲呈現更多的風味物質，提高了其營養價值，具備開發相關高級天然調味料以及高級營養保健食品的潛力，同時也為開發沙蟲的烹飪方法提供了數據參考。

參考文獻：

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2.5 其他類化合物分析

在沙蟲及其美拉德反應液中均檢出酚類物質，特別是2，6-二叔丁基對甲酚在沙蟲中含量特別高，常作抗氧化劑，并具有一定的抗菌作用。酸類的來源比較復雜，乙酸、丙酸等小分子有機酸主要由微生物降解糖類產生[21]。酯是由組織中脂質氧化產生的醇和游離脂肪酸相互作用產生。脂肪族揮發性的酯大多數具備水果香。美拉德反應后，沙蟲中酯的種類和含量增加。2種樣品中均檢出甲氧基-苯基肟，是沙蟲特殊肉香的主要呈味化合物[19]。

3 結論

通過固相微萃取方法提取并經氣-質聯用儀分析，分別確定了沙蟲及其美拉德反應液中的34和47種成分，包括醇、醛、酮、烴、雜環類化合物等。美拉德反應使沙蟲的揮發性成分發生較大變化。特別是香氣成分種類增多，比如（-）-4-萜品醇、α-松油醇、香葉基丙酮、（+）-檸檬烯、萜品烯等，苯甲醇、苯甲醛含量增高明顯，且香味成分具有協同效應，使沙蟲呈現出令人愉快的風味，這可能是由沙蟲中一些鍵合態香氣前體物質通過美拉德反應釋放產生香味；另外，功能性成分明顯增多，包括具有抗菌作用的γ-萜品烯，具有抗癌作用的（+）-檸檬烯和苯甲醛，具有平喘作用的（-）-4-萜品醇。綜上所述，美拉德反應使沙蟲呈現更多的風味物質，提高了其營養價值，具備開發相關高級天然調味料以及高級營養保健食品的潛力，同時也為開發沙蟲的烹飪方法提供了數據參考。

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[21] KANDLER R O. Carbohydrate metabolism in lactic acid bacteria[J]. Antonie van Leeuwenhoek，1983，49（3）：209-224.

2.5 其他類化合物分析

在沙蟲及其美拉德反應液中均檢出酚類物質，特別是2，6-二叔丁基對甲酚在沙蟲中含量特別高，常作抗氧化劑，并具有一定的抗菌作用。酸類的來源比較復雜，乙酸、丙酸等小分子有機酸主要由微生物降解糖類產生[21]。酯是由組織中脂質氧化產生的醇和游離脂肪酸相互作用產生。脂肪族揮發性的酯大多數具備水果香。美拉德反應后，沙蟲中酯的種類和含量增加。2種樣品中均檢出甲氧基-苯基肟，是沙蟲特殊肉香的主要呈味化合物[19]。

3 結論

通過固相微萃取方法提取并經氣-質聯用儀分析，分別確定了沙蟲及其美拉德反應液中的34和47種成分，包括醇、醛、酮、烴、雜環類化合物等。美拉德反應使沙蟲的揮發性成分發生較大變化。特別是香氣成分種類增多，比如（-）-4-萜品醇、α-松油醇、香葉基丙酮、（+）-檸檬烯、萜品烯等，苯甲醇、苯甲醛含量增高明顯，且香味成分具有協同效應，使沙蟲呈現出令人愉快的風味，這可能是由沙蟲中一些鍵合態香氣前體物質通過美拉德反應釋放產生香味；另外，功能性成分明顯增多，包括具有抗菌作用的γ-萜品烯，具有抗癌作用的（+）-檸檬烯和苯甲醛，具有平喘作用的（-）-4-萜品醇。綜上所述，美拉德反應使沙蟲呈現更多的風味物質，提高了其營養價值，具備開發相關高級天然調味料以及高級營養保健食品的潛力，同時也為開發沙蟲的烹飪方法提供了數據參考。

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