小根蒜揮發性風味成分分析

孫 穎，陳怡穎，丁 奇，趙 靜，張玉玉，孫寶國，陳海濤

（食品營養與人類健康北京高精尖創新中心，北京市食品風味化學重點實驗室，食品質量與安全北京實驗室，北京工商大學，北京 100048）

小根蒜揮發性風味成分分析

孫 穎，陳怡穎，丁 奇，趙 靜，張玉玉*，孫寶國，陳海濤

（食品營養與人類健康北京高精尖創新中心，北京市食品風味化學重點實驗室，食品質量與安全北京實驗室，北京工商大學，北京 100048）

為了研究小根蒜的特征香氣成分，以獨頭蒜為對比，采用固相微萃取和液液萃取的方法提取小根蒜和獨頭蒜中的揮發性風味成分，通過連接HP-5柱子的氣相色譜-質譜聯用儀對其進行分離鑒定。結果顯示：采用液液萃取法在小根蒜、獨頭蒜樣品中共鑒定出23 種化合物；采用固相微萃取法在小根蒜、獨頭蒜樣品中共鑒定出28 種化合物；2 種方法均檢測到的化合物有9 種。小根蒜與獨頭蒜中相對質質分數最高的均為醚類化合物和含硫化合物，但二烯丙基硫醚和3-乙烯基-1,2-二硫環己-5-烯在獨頭蒜中含質較高，而甲基丙烯基二硫醚、二甲基三硫醚、二甲基四硫醚和3,5- 二乙基-1,2,4-三硫雜環戊烷等僅在小根蒜中分析鑒定出。因此，這些化合物對小根蒜的特殊香氣組成可能具有重要的作用。

小根蒜；獨頭蒜；揮發性風味成分；固相微萃??；液液萃取；氣相色譜-質譜聯用

小根蒜（Allium macrostemon Bunge.），屬于百合科多年生草本植物[1]，其干燥鱗莖是中藥薤白的藥用來源之一[2]，營養價值豐富，具有抗菌消炎、提高機體免疫力、防治腫瘤等多方面的功能[3-4]，香氣濃郁，可以加工成多種食材[5-6]，屬藥食同源植物。小根蒜與獨頭蒜（Allium sativum L.）同屬百合科蔥屬，風味卻有所差別。含硫化合物是獨頭蒜中的主要活性成分，也是獨頭蒜具有刺激性氣味的主要原因，所以目前國內關于獨頭蒜揮發性成分的研究較多[7-8]。獨頭蒜亦為藥食兩用植物[9-11]，但相比而言小根蒜的香氣更加濃郁。目前，對小根蒜揮發性成分的研究較少。

固相微萃?。╯olid-phase microextraction，SPME）法集采樣、萃取、濃縮、進樣于一體，所需樣品質少，減少了溶劑消耗，無污染、成本低，有利于萃取小根蒜和獨頭蒜中低沸點物質，保持了樣品完整性，靈敏度和精密度高[12]。液液萃取法是一種從復雜食品基質中溫和、全面地提取揮發性成分的方法，使萃取物具有樣品原有的自然、逼真的香味，尤其適于小根蒜、獨頭蒜等復雜的天然食品中揮發性化合物的鑒定分析。

為了確定小根蒜的揮發性風味特征成分，本實驗采用液液萃取法和SPME法結合氣相色譜-質譜聯用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）技術，通過與獨頭蒜揮發性風味成分的對比，進一步對小根蒜的揮發性風味成分進行分析，旨在為小根蒜的工業化生產及其香精的調配提供處論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小根蒜、獨頭蒜 市售；無水乙醚（分析純）、二氯甲烷（分析純）、無水硫酸鈉（分析純）、C6～C30正構烷烴（色譜純） 國藥集團化學試劑有限公司；氮氣（純度99.9%） 北京氦普北分氣體工業有限公司。

1.2 儀器與設備

N-1100旋轉蒸發儀 日本Eyela公司；手動SPME進樣器、固定搭載裝置及75 μm CAR/PDMS 纖維 美國Supelco公司；6890N-5973i GC-MS聯用儀（配有液體自動進樣器、吹掃捕集器、熱脫附儀、二維氣相色譜）美國Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 小根蒜、獨頭蒜樣品的預處處

分別取150.0 g小根蒜及獨頭蒜，洗凈，放入天然青石搗蒜器，并將其都碎成蒜泥。

1.3.2 樣品的制備

1.3.2.1 液液萃取

參照Fan Wenlai等[13-15]的方法，各稱取20 g蒜泥，迅速置于500 mL圓底燒瓶中，按照料液比1∶5（g/mL）加入100 mL有機溶劑（二氯甲烷），與蒜泥充分混合，混合后濾出溶劑，將蒜泥與有機溶劑分離，收集有機溶劑，繼續加入100 mL相同有機溶劑，重復以上操作3 次，最后將得到的所有有機提取液合并，重蒸。用旋轉蒸發儀濃縮富集，濃縮至6 mL，氮吹至0.5 mL左右，得到香氣濃郁的深黃色透明液體，密封后置于冰箱中冷藏保存，待GC-MS聯機分析。

1.3.2.2 SPME

參照陳怡穎等[16]的方法，先將萃取頭在GC的進樣口老化，老化溫度為250 ℃，載氣體積流量為1.0 mL/min，老化時間42 min。取1.5 g蒜泥迅速放入15 mL樣品瓶中，蓋上蓋子，在35 ℃恒溫水浴中平衡20 min，將SPME器的萃取頭插入到樣品瓶中，推出纖維頭，注意萃取頭不要接觸蒜泥。于35 ℃條件下吸附30 min，隨后抽回纖維頭，再將萃取頭插入GC儀于250 ℃條件下解吸5 min，同時啟動儀器采集數據。

1.3.3 GC-MS測定條件

GC條件：色譜柱：HP-5MS 毛細管柱（30 m×250 μm，0.25 μm）；進樣口溫度：250 ℃；升溫程序：起始溫度40 ℃，保持3 min，以6 ℃/min升至220 ℃，保持5 min；載氣（He）流速1.1 mL/min，進樣量1.0 μL，分流比50∶1（SPME采用不分流進樣）。

MS條件：電子電離源；電子能量：70 eV；離子源溫度：230 ℃；四極桿溫度：150 ℃；質量掃描范圍m/z 20～350；掃描方式：全掃描；溶劑延遲4 min（SPME無溶劑延遲）；調諧文件為標準調諧。

1.4 數據處處

1.4.1 定性分析

對檢測結果的定性分析，以計算機檢索NIST 11譜庫、人工解析圖譜和計算保留指數共同確定[15]。保留指數（I）根據式（1）計算[17]。

式中：n和n+1分別為未知物流出前后正構烷烴的碳原子數；t’（n）和t’（n+1）為相應正構烷烴的調整保留時間；t’（i）為待測組分的調整保留時間，t’（n）＜t’（i）＜t’（n+1）。

1.4.2 定質分析

采用峰面積歸一化法進行定量分析，求得各揮發性成分的相對質量分數。

2 結果與分析

2.1 兩種方法測定的總離子流圖譜

采取固相微萃取法，以二氯甲烷為溶劑，萃取時間為4 h，所得萃取液經濃縮后進行GC-MS分析，相應的總離子流色譜圖如圖1所示。

圖1 SPME法萃取小根蒜和獨頭蒜得到的總離子流色譜圖Fig.1 TIC of volatile compounds in Allium macrostemon Bunge. and Allium sativum L. by SPME

采取液液萃取法，進行GC-MS分析，相應的總離子流色譜圖如圖2所示。

圖2 液液萃取法萃取小根蒜和獨頭蒜得到的總離子流色譜圖Fig.2 TIC of volatile compounds in Allium macrostemon Bunge. and Allium sativum L. by liquid-liquid extraction

圖1 和圖2為分別采用SPME法和液液萃取法提取小根蒜和獨頭蒜中的揮發性風味成分，以連接HP-5柱子的GC-MS聯用儀對其進行分離鑒定。結果顯示：通過液液萃取法從小根蒜中提取鑒定出12 種揮發性風味成分，包括醚類2 種、含硫化合物8 種、其他化合物2 種；從獨頭蒜中提取鑒定出13 種揮發性風味成分，包括醚類5 種、含硫化合物7 種、其他化合物1 種。通過SPME法從小根蒜中提取鑒定出15 種揮發性風味成分，包括醛類3 種、醚類4 種、含硫化合物4 種、其他化合物4 種；從獨頭蒜中提取鑒定出17 種揮發性風味成分，包括醛類5 種、醚類4 種、含硫化合物6 種、其他化合物2 種。

2.2 SPME-液液萃取法分析小根蒜、獨頭蒜樣品的揮發性風味物質

從圖1、2和表2可以看出，采用液液萃取法在小根蒜、獨頭蒜樣品中共鑒定出23 種化合物。小根蒜的揮發性風味成分中含質較高的化合物為含硫化合物（39.99%）；獨頭蒜的揮發性風味成分含質較高的化合物是含硫化合物（72.92%），其次是醚類（15.04%）。

采用SPME法在小根蒜、獨頭蒜樣品中共鑒定出28 種化合物。小根蒜的揮發性風味成分中含質較高的化合物為醚類（8.69%），其次是醛類（3.18%）和含硫化合物（2.83%）；獨頭蒜的揮發性風味成分含質較高的化合物是醚類（74.62%），其次是含硫化合物（16.87%）、醛類（1.73%）。

2 種方法均檢測到的化合物有9 種。2 種方法鑒定出的含質較高的化合物均為醚類、含硫化合物類，而相對獨頭蒜而言，小根蒜中含質較高的化合物還有2，4-二叔丁基苯酚、左旋萜二烯、鄰苯二甲酸二丁酯。高京草等[8]采用靜態頂空取樣GC-MS分析大蒜揮發性成分鑒定出24 種揮發性成分，周春麗等[18]采用SPME-GC-MS和嗅覺檢測法對新鮮大蒜中的揮發性物質進行分析，共鑒定出9 種化合物。與其相比，本實驗鑒定出的獨頭蒜和小根蒜的揮發性成分更多，且甲基烯丙基硫醚、二烯丙基硫醚、甲基烯丙基硫醚、3-乙烯基-1,2-二硫環己-5-烯[19]、二烯丙基二硫醚、二烯丙基三硫醚、甲基烯丙基二硫醚和二烯丙基四硫醚等大蒜主要揮發性成分都有檢出。

完整小根蒜、獨頭蒜并無明顯刺激性氣味[20]，小根蒜、獨頭蒜的氣味主要來源于其中的揮發性含硫化合物[21]。獨頭蒜中揮發性含硫化合物主要有：二烯丙基二硫醚、甲基烯丙基二硫醚[22]、甲基烯丙基三硫醚、二烯丙基二硫化物、二烯丙基三硫醚、二甲基三硫醚、3-乙烯基-1,2-二硫環己-4-烯、3-乙烯基-1,2-二硫環己-5-烯。王瑜等[23]采用氣相色譜儀結合嗅聞法對揮發性成分中的含硫化合物的風味進行了評價，發現不同含硫化合物對應的風味，如大蒜素具有特有的大蒜刺激味；二烯丙基二硫醚具有較微的香味；二烯丙基二硫化物具有哈鼻味、刺激味；二烯丙基三硫醚具有哈鼻味、刺激味、燃燒味、硫磺味；甲基烯丙基二硫醚具有較微硫磺味；甲基烯丙基三硫醚具有蒜哈鼻味、硫磺味、甜味、蒜煮熟味；3-乙烯基-4H-1,2-二噻烯具有蒜中度哈鼻味；2-乙烯基-4H-l,3-二噻烯具有蒜輕微的哈鼻味。另外，大蒜風味中還有令人不愉快的惡臭味，其主要成分是硫化氫、二甲基三硫醚[24-25]等化合物。

小根蒜中提取鑒定出3 種醛類化合物，而獨頭蒜中提取鑒定出5 種醛類化合物，2-甲基-2-丁烯醛天然存在于洋蔥、大蒜等中，具有青香、堅果香，并帶有水果的味道。乙醛、丙醛、2-丁烯醛均具有刺激性氣味。小根蒜中提取鑒定出6 種醚類化合物，而獨頭蒜中提取鑒定出7 種醚類化合物。在獨頭蒜中含質最多的二烯丙基二硫醚[26]，它具有強烈的洋蔥、大蒜、芥末香氣及味道,可用于調味品、肉制品的香精，二烯丙基硫醚具有洋蔥、大蒜、蔬菜、辣根、小蘿卜香氣和味道[27]，二烯丙基二硫醚具有洋蔥香、大蒜香；而采用液液萃取GC-MS聯機和SPME-GC-MS聯機方法對小根蒜揮發性風味物質進行成分分析，均未檢測到二烯丙基二硫醚和二烯丙基硫醚。小根蒜中提取鑒定出11 種含硫化合物，而獨頭蒜中提取鑒定出10 種含硫化合物，烯丙硫醇具有強烈的洋蔥、大蒜、韭蔥香氣和味道，可用于肉味、調味品、洋蔥、大蒜等食品香精[28]，小根蒜揮發性含硫化合物主要有甲基丙烯基二硫醚、二甲基三硫醚和二甲基四硫醚等。甲基丙烯基二硫醚具有洋蔥香、韭菜香、大蒜及鹽漬的蒜頭香味，可用于肉制品、調味品等香精。二甲硫醚類具有漿果、洋蔥、甘藍、蔬菜、土豆、西紅柿、魚、扇貝、奶油香氣[29]，甲基烯丙基三硫醚具有大蒜、洋蔥香氣[30]，可用于焙烤食品、肉制品、調味品、泡菜等香精，3,5-二乙基-1,2,4-三硫雜環戊烷具有硫化物樣、橡膠樣、龍蒿香和小茴香香氣，其中，3,5-二乙基-1,2,4-三硫雜環戊烷在獨頭蒜中未檢測到。小根蒜中提取鑒定出6 種其他類化合物，而獨頭蒜中提取鑒定出3 種其他類化合物，相對獨頭蒜而言，小根蒜中提取鑒定出較多的2，4-二叔丁基苯酚、左旋萜二烯、鄰苯二甲酸二丁酯，從而賦予它區別于獨頭蒜的獨特的清新蒜蔥味道。

表1 小根蒜和獨頭蒜揮發性風味成分的GC-MS鑒定結果T Allium macrostemon Bunge. and Allium sativum L. by GC-MS

2 SPME和液液萃取法提取小根蒜和獨頭蒜的揮發性風味成分種類的相對質量分數Table 2 Chemical classes and relative contents of volatile compounds in Allium macrostemon Bunge. and Allium sativum L.

3 結論與討論

采用液液萃取法在小根蒜、獨頭蒜樣品中共鑒定出23 種化合物；采用SPME法在小根蒜、獨頭蒜樣品中共鑒定出28 種化合物。2 種方法均檢測到的化合物有9 種：甲基烯丙基二硫醚、甲基烯丙基三硫醚、3,4-二甲基噻吩、2-亞乙基-1,3-二噻烷、3-乙烯基-1,2-二硫環己-4-烯、3-乙烯基-1,2-二硫環己-5-烯、二硫戊環、二烯丙基硫醚、二烯丙基二硫醚。

小根蒜與獨頭蒜中相對質質分數最高的均為醚類化合物和含硫化合物，其中甲基丙烯基二硫醚、二甲基三硫醚、二甲基四硫醚和3,5-二乙基-1,2,4-三硫雜環戊烷只在小根蒜中分析鑒定出，在獨頭蒜中未鑒定出來，可能是因為小根蒜具有區別于獨頭蒜的洋蔥香、韭菜香[29]，而這些物質正好有這種香味特質。而二烯丙基硫醚和3-乙烯基-1,2-二硫環己-5-烯在獨頭蒜中含質較多，在小根蒜中未鑒定出來，可能是獨頭蒜所含的大蒜、蔬菜、臘根、小蘿卜香氣和味道更為濃郁[27]的緣故。

液液萃取法適于小根蒜、獨頭蒜等復雜的天然食品中揮發性化合物的鑒定分析；與液液萃取法相比，SPME法因為有利于萃取中低沸點物質，所以更適合萃取小根蒜與獨頭蒜揮發性風味成分中的醛類化合物。

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Analysis of Volatile Aroma Compounds in Allium macrostemon Bunge.

SUN Ying， CHEN Yiying， DING Qi， ZHAO Jing， ZHANG Yuyu*， SUN Baoguo， CHEN Haitao
（Beijing Innovation Centre of Food Nutrition and Human Health, Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry, Beijing Laboratory for Food Quality and Safety, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China）

Either solid-phase micro extraction (SPME) or liquid-liquid extraction coupled to gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) equipped with an HP-5MS column was used to analyze volatile aroma compounds in the bulbs of Allium macrostemon Bunge.. The bulbs of Allium sativum L. were used as a comparative sample. The results showed that 23 volatile compounds were identifi ed in Allium macrostemon Bunge. and Allium sativum L. by liquid-liquid extraction, and 28 by solid-phase microextraction. Nine volatile compounds were detected by both extraction methods. The relative contents of ethers and sulfur compounds were higher in both Allium macrostemon Bunge. and Allium sativum L. The contents of diallyl sulfi de and 3-vinyl-1,2-dithiacyclohex-5-ene were higher in Allium sativum L., while methyl 1-propenyl disulfi de, dimethyl trisulfi de, dimethyl tetrasulfi de, and 3,5-diethyl-1,2,4-trithiolane were identifi ed only in Allium macrostemon Bunge. So, these volatile components made a major contribution to the aroma of Allium macrostemon Bunge.

Allium macrostemon Bunge.; Allium sativum L.; volatile flavor compounds; solid-phase microextraction; liquid-liquid extraction; gas chromatography and mass spectrometry

TS207.3

A

1002-6630（2015）16-0117-05

10.7506/spkx1002-6630-201516021

2015-03-31

國家自然科學基金青年科學基金項目（31401604）；“十二五”國家科技支撐計劃項目（2014BAD04B06）

孫穎（1991—），女，碩士研究生，研究方向為食用香料化學及其應用。E-mail：455398783@qq.com

*通信作者：張玉玉（1982—），女，講師，博士，研究方向為食用香料化學及其應用。E-mail：zhangyy2@163.com