貝調味料中關鍵香氣化合物的鑒定

陳美花,吉宏武,鐘秋平,藍尉冰

(1.欽州學院海洋學院,廣西欽州 535000;2.廣西北部灣海洋生物多樣性養護重點實驗室,欽州學院,廣西欽州 535000;3.廣東省水產品加工與安全重點實驗室,廣東普通高等學校水產品深加工重點實驗室,廣東海洋大學食品科技學院,廣東湛江 524088)

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貝調味料中關鍵香氣化合物的鑒定

陳美花1,2,吉宏武3,*,鐘秋平1,2,藍尉冰1,2

(1.欽州學院海洋學院,廣西欽州 535000;2.廣西北部灣海洋生物多樣性養護重點實驗室,欽州學院,廣西欽州 535000;3.廣東省水產品加工與安全重點實驗室,廣東普通高等學校水產品深加工重點實驗室,廣東海洋大學食品科技學院,廣東湛江 524088)

為了給貝調味料生產過程中的質量控制提供理論依據,應用頂空-固相微萃取-氣相色譜-質譜(HS-SPME-GC-MS)技術對貝調味料的揮發性成分進行定性定量分析,計算各揮發性成分的氣味活性值(OAV),結果表明:二甲基硫醚、3-(甲硫基)丙醛、2-甲基丁醛、2-乙基呋喃、3-甲基丁醛、甲硫醇、2-甲基丁酸甲酯、2-甲基丙醛、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、丁酸甲酯、2-戊基呋喃、庚醛、(Z)-4-庚烯醛和2-丙基呋喃是貝調味料的關鍵香氣化合物,共同賦予了貝調味料的整體香氣,使貝類的特征香氣突出,堅果香、焦糖香濃郁,且具有烘烤香及其他令人愉快的香氣。

貝調味料,關鍵香氣化合物,頂空-固相微萃取-氣相色譜-質譜,氣味活性值

馬氏珠母貝(Pinctadamartensii)是我國南海海水珍珠養殖的主要品種,我國的廣東、廣西、海南等地均有分布,馬氏珠母貝全臟器是海水珍珠生產過程中產生的副產物,其產量多達4000噸/年[1],是我國尚未充分利用的大宗低值蛋白資源。酶解技術是提高蛋白資源利用率和附加值的有效途徑,研究表明馬氏珠母貝全臟器的酶法提取物含有豐富的風味成分,是生產高檔海鮮調味品的優良材料[2]。據報道,以馬氏珠母貝(全臟器)酶法提取物為原料,運用美拉德(Maillard)反應可制備得到頭香天然圓潤、貝類香氣突出,體香濃郁豐滿,尾香留香持久,整體香氣協調統一的貝調味料[3]。

頂空-固相微萃取-氣相色譜-質譜(HS-SPME-GC-MS)技術可萃取揮發性成分,并對揮發性成分進行定性定量分析,已廣泛用于食品風味研究中[4],Machiels等人[5]和Garcia-Esteban等人[6]采用50μm DVB/CAR/PDMS萃取頭分別對牛肉和火腿的揮發性風味成分進行萃取,均獲得了良好的效果。現在業界公認,并非食品中所有的揮發性成分而是僅有有限數目的揮發性成分對食品的氣味有貢獻,這些揮發性成分稱為關鍵香氣化合物(氣味活性成分)。關鍵香氣化合物的分析通常是在GC-MS的基礎上,采用GC-O法進行的[7]。與GC-O法相比,在定量的基礎上測定氣味活性值(odor activity value,OAV)的方法具有耗時少的優點,在篩選氣味活性成分上很有實用價值(盡管OAV未考慮揮發性成分間及揮發性成分與食品基質間的相互作用),被廣泛應用[8-9]。OAV是食品體系中某一特定成分的濃度與其氣味閾值(某一揮發性化合物能引起嗅覺反應的最低濃度)的比值,OAV大于1的揮發性成分是氣味活性成分,對風味有貢獻,OAV越大的成分對食品的風味貢獻越大,而OAV小于1的揮發性化合物則可能對風味無貢獻[8-9]。

為了給貝調味料生產過程中的質量控制提供理論依據,本研究采用HS-SPME-GC-MS技術對其揮發性成分進行定性定量分析,計算各揮發性成分的OAV,據OAV的大小確定貝調味料中的關鍵香氣化合物。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

貝調味料 自制,運用Maillard反應改良馬氏珠母貝酶法提取物制備而來[3];3-辛醇(特純)、甲醇(GC-分析純) 均購自日本東京化成工業株式會社。

50μmDVB/CAR/PDMS SPME萃取頭 上海安譜科學儀器有限公司;Agilent GC6890N/MS5973氣質聯用儀(帶HS100型頂空自動進樣裝置) 美國Agilent公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 HS-SPME捕集揮發性成分 量取5mL樣品放入樣品瓶(77.5mm×22.5mm)中,加入1μL 3-辛醇(40.9μg/100mL甲醇)作為內標物[10],用于定量計算。將樣品瓶放入樣品盤待自動頂空進樣裝置完成平衡、萃取和進樣操作。平衡溫度60℃,平衡時間30min;萃取溫度60℃,萃取時間40min(SPME萃取頭預先于250℃下老化30min);萃取完成后由自動頂空進樣裝置將萃取頭自動插入氣相色譜進樣口中,于250℃下解吸2min。

1.2.2 GC-MS色譜分析條件 色譜柱:DB-5彈性石英毛細管柱,柱長30m,口徑0.25mm、膜厚0.25μm;載氣及流量:He,1.0mL/min,不分流;程序升溫:初始溫度40℃,保持4min;然后以3℃/min的升溫速率升至50℃,再以5℃/min的速率升溫至160℃,最后以8℃/min的速率升溫到230℃,保持8min。

1.2.3 GC-MS質譜分析條件 電離方式為EI,電子能量70eV;發射電流:350μA;接口溫度250℃;離子源溫度230℃;掃描質量范圍為33～450amu。

1.2.4 揮發性化合物的定性鑒定 根據GC-MS分析對揮發性化合物進行鑒定。未知化合物經計算機檢索同時與Wiley譜圖庫(320k Compounds,version 6.0)和NIST譜圖庫(107k Compounds)相匹配,僅當正反匹配度均大于800的鑒定結果才予以報道。

1.2.5 揮發性化合物的定量分析 采用內標法計算香氣成分的濃度,其計算方法如下:

揮發性化合物的含量(μg/100mL)=揮發性化合物的峰面積/內標的峰面積×內標濃度

1.2.6 關鍵香氣化合物(氣味活性成分)的確定 根據GC-MS分析的定量結果及各揮發性成分的氣味閾值,計算OAV(OAV=某一特定成分的濃度/某一特定成分相應的氣味閾值)。

2 結果與討論

采用HS-SPME捕集貝調味料的揮發性成分,經GC-MS分析所得的總離子流圖如圖1所示。經質譜數據庫檢索,并以3-辛醇為內標進行定量,所得結果如表1所示。

表1 貝調味料中的揮發性成分含量Table1 Concentrations of volatiles in the shellfish flavorings

續表

圖1 貝調味料揮發性成分的總離子流圖Fig.1 Total ion chromatogram(TIC) of volatiles in the shellfish flavorings

從表1可知,從貝調味料中共檢出9類共44種成分,碳氫類5種、醇類4種、醛類10種、酮類3種、酸類4種、酯類3種、含氮類5種、呋喃類6種、含硫類4種;其中,呋喃類(33.16%)、酸類(28.60%)和醛類三種化合物(19.53%)的相對含量達79.29%。

根據GC-MS分析的定量結果及各揮發性成分的氣味閾值,計算貝調味料中檢出的除氣味閾值未見報道的2-甲基-5-乙基呋喃外的43種揮發性成分的OAV,OAV大于1的結果見表2。

由表2可知,貝調味料的揮發性成分中,OAV大于1的共14種,這些化合物是貝調味料中真正對風味有重要貢獻的關鍵氣味成分(即氣味活性成分)。

從氣味特征來考慮,這14種化合物可分成貢獻“貝肉香”、“堅果香”、“烘烤香”、“焦糖香”、“甜的果香”及“其他氣味特征”的六類。從OAV來看,“貝肉香”、“ 堅果香”、“焦糖香” 在貝調味料的香氣中占重要地位;二甲基硫醚、3-(甲硫基)丙醛、2-甲基丁醛、2-乙基呋喃、3-甲基丁醛是貝調味料氣味活性成分中最重要的5種香味活性化合物。

馬氏珠母貝酶法提取物在Maillard反應過程中發生了復雜的化學變化,形成了大量的風味物質,賦予貝調味料獨特的風味。如:二甲基硫醚可能是由二甲基-β-胱氨酸(由浮游植物合成,通過食物鏈轉移至其他生物體中)的熱分解形成的,二甲基硫醚是產生類似海濱氣味的重要物質,在濃度較低時(<100μg/kg)產生令人愉快的類蟹香,在濃度較高時產生異味[11]；據報道,二甲基硫醚是煮蛤和牡蠣的特征風味化合物,產生頭香[15],故貝調味料的頭香極有可能是由二甲基硫醚賦予的。3-(甲硫基)丙醛是由甲硫氨酸Strecker降解產生的[8],有肉味和煮土豆味[8];2-甲基丁醛可能來自異亮氨酸的Strecker降解[8],3-甲基丁醛可能由亮氨酸經脫氨基作用轉變成4-甲基-2-氧代戊酸(α-Ketoisocaproic acid),4-甲基-2-氧代戊酸進一步產生,它們能賦予貝調味料以堅果香。呋喃類物質可由Heyns化合物(或Amadori化合物)通過1,2-烯醇化途徑產生[16],也可由脂肪酸的氧化產生[8];呋喃型化合物是非常重要的風味成分,不含硫的呋喃型化合物(如貝調味料中檢出的2-乙基呋喃、2-丙基呋喃、2-戊基呋喃)不具有肉香特征,主要是甜香、水果香、堅果香與焦香,但它們對煮熟或烤熟的肉的整體風味有貢獻[12];其中2位上有甲基取代基的呋喃是Maillard反應形成的最為重要的肉類風味化合物之一[16],貝調味料中檢出了較高含量的2-甲基-5-乙基呋喃,但其閾值未見報道,故2-甲基-5-乙基呋喃可能是能賦予貝調味料肉類風味的一種重要氣味活性成分。烷基吡嗪(如貝調味料中檢出的3-乙基-2,5-二甲基吡嗪)產生的可能機制是:α-雙酮與氨基酸通過Strecker降解縮合形成α-氨基酮,這些α-氨基酮與其他α-氨基酮縮合產生雜環化合物,雜環化合物再經氧化產生吡嗪類化合物[17],3-乙基-2,5-二甲基吡嗪對貝調味料的烘烤香有貢獻。

3 結論

貝調味料氣味成分含量豐富,香氣突出,堅果香、焦糖香濃郁,且具烘烤香及其他令人愉快的香氣。貝調味料的特征香氣至少是由二甲基硫醚、3-(甲硫基)丙醛、2-甲基丁醛、2-乙基呋喃、3-甲基丁醛、甲硫醇、2-甲基丁酸甲酯、2-甲基丙醛、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、丁酸甲酯、2-戊基呋喃、庚醛、(Z)-4-庚烯醛、2-丙基呋喃這14種氣味活性成分貢獻的,任何單一一種化合物都不能賦予貝調味料以特征香氣。

表2 貝調味料關鍵揮發性成分的氣味特征、氣味閾值及氣味活性值(OAV)Table2 Odour descriptions,threshold values,OAV of key volatiles in the shellfish flavorings

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Identification of key odorant compounds of shellfish flavorings

CHEN Mei-hua1,2,JI Hong-wu3,*,ZHONG Qiu-ping1,2,LAN Wei-bing1,2

(1. College of Ocean,Qinzhou University,Qinzhou 535000,China;2. Guangxi Key Laboratory of Beibu Gulf Marine Biodiversity Conservation,Qinzhou University,Qinzhou 535000,China;3. Guangdong Provincial Key Laboratory of Aquatic Product Processing and Safety,Key Laboratory of Advanced Processing of Aquatic Products of Guangdong Higher Education Institution,College of Food Science and Technology,Guangdong Ocean University,Zhanjiang 524088,China)

In order to provide a theoretical basis for the quality control during shellfish flavorings production,the qualitative and quantitative analysis of the volatiles in the shellfish flavorings were carried out using headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry(HS-SPME-GC-MS)method,and then their odour active value(OAV)were calculated. The results showed that Dimethyl sulfide,3-(Methylthio)-propanal,2-Methyl-butyraldehyde,2-Ethyl-furan,3-Methyl-butyraldehyde,Methanethiol,2-Methylbutanoic acid methyl ester,2-Methyl-propanal,3-Ethyl-2,5-dimethyl-pyrazine,Methyl butyrate,2-Pentyl-furan,Heptanal,(Z)-4-Heptenal and 2-Propyl-furan were the key aroma compounds of the shellfish flavorings which contributed to its overall aroma,made it be characteristic of clear shellfish flavor and with full-bodied nutty and caramel aroma,roast aroma and other pleasant aroma.

shellfish flavorings;key aroma compounds;HS-SPME-GC-MS;OAV

2014-08-05

陳美花(1983-),女,碩士,講師,研究方向:食品資源開發利用。

*通訊作者:吉宏武(1962-),男,博士,教授,研究方向:南海低值水產原料化學成分及其高值化利用。

TS207.3

A

:1002-0306(2015)09-0292-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.09.055