4種市售醬油揮發性成分研究

姬曉悅

摘要[目的]研究4種市售醬油的揮發性成分。[方法]將頂空固相微萃取（headspace solid-phase microextraction，HS-SPME）和氣相色譜/質譜聯用（gas chromatography/mass spectrometry，GC/MS）技術結合，分析與比較了4種常見市售醬油的揮發性成分，并對固相微萃取條件進行了優化。[結果]確定HS-SPME較佳的試驗條件：65 μm PDMS/DVB萃取頭，萃取溫度為60 ℃，萃取時間為40 min，解析時間為3 min，樣品量為75 mL。在此條件下，在海天特級金標生抽、魯花自然鮮醬香醬油、李錦記精選生抽和欣和六月鮮特級醬油中分別檢測出34、30、33、31種化合物，主要為醇類、酯類和酚類等物質。[結論]不同醬油所含的揮發性成分的種類及含量均存在著明顯的差異。該方法為科學評價和鑒別醬油的內在質量提供理論依據。

關鍵詞醬油;揮發性成分;氣相色譜-質譜聯用;頂空固相微萃取

中圖分類號TS261.2+1文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2018）28-0172-04

Study of the Volatile Components of Four Kinds of Marketed Soy Sauce

JI Xiaoyue（Advanced Analysis and Testing Center of Nanjing Forestry University，Nanjing，Jiangsu 210037）

Abstract[Objective] The research aimed to study the volatile constituents of four kinds of marketed soy sauces.[Method]The volatile components of four kinds of marketed soy sauce were analyzed and compared by the headspace solid-phase microextraction （HS-SPME） coupled with gas chromatography/mass spectrometry （GC/MS），and the conditions of solid phase microextraction were optimized.[Result]The optimum experimental conditions of HS-SPME were determined as follows： the 65 μm PDMS/DVB fiber was used，the extraction temperature was 60 ℃，the extraction time was 40 min，the desorption time was 3 min，and the sample amount was 75 mL.Under these conditions，34，30，33 and 31 compounds were detected in the Haitian premium golden label superior light soy sauce，Luhua soy sauce aroma style，Lee Kum Kee selected soy sauce and June fresh premium soy sauce，which were mainly alcohols，esters and phenols.[Conclusion]There are significant differences in the types and contents of volatile components contained in different soy sauces.This method provides a theoretical basis for the scientific evaluation and identification of the intrinsic quality of soy sauce.

Key wordsSoy sauce;Volatile components;Gas chromatography/mass spectrometry （GC/MS）;Headspace solid-phase microextraction（HS-SPME）

醬油是一種具有獨特醬香的古老調味品，它是由蛋白質、碳水化合物和食鹽等組成的紅褐色水溶液[1-2]。醬油鮮香美味，能夠促進食欲，且價格低廉[3-4]，深受我國消費者的歡迎。由于釀造各種醬油的原料、條件以及發酵微生物種類等不同，不同醬油具有不同的香氣特點[5]。醬油中香氣的差異性是衡量其品質的重要指標之一。但是醬油中的香氣成分種類多樣，不穩定，大部分含量較低，因此有必要發展高效、快速、高選擇性的方法，用以分離分析醬油中揮發性成分。

固相微萃取（SPME）作為一種新穎的萃取技術，具有萃取時間短、所需樣品量少、無需溶劑、能耗低等特點[6-8]，與氣相色譜（gas chromatography，GC）或氣相色譜/質譜聯用（gas chromatography/mass spectrometry，GC/MS）被廣泛地用于提取、分析揮發性及半揮發性樣品，在食品香氣的研究中被廣泛應用[9-11]。筆者以4種常見市售醬油為研究對象，將

頂空固相微萃取（headspace solid-phase microextraction，HS-SPME）

與GC/MS聯合，對樣品中的揮發性成分進行了系統的分析與比較，為獲得更好的測試結果，對HS-SPME條件進行了優化，以期為科學評價和鑒別醬油的內在質量提供理論依據。

1材料與方法

1.1材料與試劑

4種醬油樣品，市售;其中，海天特級金標生抽，佛山市海天調味品食品股份有限公司;魯花自然鮮醬香醬油，山東魯花生物科技有限公司;李錦記精選生抽，李錦記（新會）食品有限公司;欣和六月鮮特級醬油，煙臺欣和企業食品有限公司。樣品編號依次為HT、LH、LJJ、XH。

1.2儀器與設備

儀器型號：TRACE ISQ （美國Thermo Fisher Scientific公司）; SPME 手動進樣器、65 μm PDMS/DVB萃取頭、100 μm PDMS萃取頭、75 μm Car/PDMS萃取頭、85 μm PA萃取頭（美國Supelco公司）;HHS電熱恒溫水浴鍋（上海博迅實業有限公司醫療設備廠）。

1.3試驗方法

1.3.1色譜條件。

DB-5MS毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）;高純氦氣（99.999%）為載氣，進樣口溫度為250 ℃，采用恒流模式，流速為1 mL/min。升溫程序：起始溫度35 ℃，保持3 min，而后以5 ℃/min升至150 ℃，再以15 ℃/min升至250 ℃，保留3 min。進樣模式為不分流進樣。

1.3.2質譜條件。電離方式：電子電離源（electron ionization，EI），傳輸線溫度為250 ℃，離子源溫度250 ℃，電子能量70 eV，全掃描模式，掃描質量范圍為33～450 amu，溶劑延遲時間為1 min。操作系統為Xcalibur軟件。

1.3.3數據分析。

根據質譜數據和GC-MS聯用儀標準圖譜數據庫（NIST14）檢索結果鑒定揮發性成分化學組分;各個不同揮發性化學組分的相對百分含量采用峰面積歸一化法計算。

1.3.4HS-SPME萃取過程。

取75 mL 的樣品于250 mL的樣品瓶中，用封口膜封口后，向瓶中插入萃取頭（新萃取頭在使用前需根據使用說明在GC進樣口進行老化），頂空吸附一定的時間后拔出，隨即插入進樣口溫度為250 ℃的GC/MS儀，解吸時間為3 min，進行GC/MS分析。

1.3.5SPME萃取條件的優化。

為使SPME方法高效、快速、高選擇地從各品牌醬油中萃取富集揮發性成分，并得到靈敏、正確的分析結果，以海天特級金標生抽為參考，對萃取頭、萃取溫度、萃取時間進行優化，以醬油的揮發性成分的峰面積、峰數2個評價指標綜合分析，確定較佳的萃取條件。

1.3.5.1萃取頭的選擇。SPME萃取裝置的核心是萃取頭，它直接影響方法的靈敏度、選擇性和分析時間[12]。為了得到較佳的萃取條件，比較了4種不同極性和厚度的萃取頭（100 μm PDMS、85 μm PA、65 μm PDMS/DVB、75 μm Car/PDMS）對醬油揮發性成分的萃取效果。樣品量75 mL，萃取溫度為20 ℃，萃取時間為40 min，解吸時間為3 min，結果如圖1所示。結果表明萃取頭的涂層材料對萃取的效率具有顯著的影響。從萃取的揮發性成分的總數來看，100 μm PDMS、85 μm PA、65 μm PDMS/DVB和75 μm Car/PDMS分別吸附了7、18、23和7個組分，所以選擇65 μm PDMS/DVB萃取頭萃取樣品的揮發性成分。

1.3.5.2萃取溫度的選擇。萃取溫度對萃取結果具有雙重影響，一方面，當溫度升高時有利于提高分析物的擴散速率，從而增加萃取速率;另一方面，當溫度升高時會降低萃取頭的靈敏度，所以有必要對萃取溫度進行優化。該試驗選取20、40、50、60、70 ℃進行萃取。65 μm PDMS/DVB萃取頭，樣品量75 mL，萃取時間為40 min，解吸時間為3 min，結果如圖2所示。由圖2可見，隨著萃取溫度增加，有效峰個數逐漸增加，當萃取溫度達到60 ℃時峰數達到最大，當溫度進一步增加時，有效峰個數略微降低。因此，選擇60 ℃作為該試驗的萃取溫度。

1.3.5.3

萃取時間的選擇。萃取時間是指開始萃取至達到平衡所需的時間，SPME方法是基于分配平衡，分析物在涂層上的最大萃取量是在平衡時間達到[13]。在該試驗中，采用65 μm PDMS/DVB萃取頭分別探究了20、30、40、50 min各時間點的萃取效果。樣品量75 mL，萃取溫度為60 ℃，解析時間為3 min，結果如圖3所示。由圖3可見，隨著萃取時間的增加，有效峰個數增加，當40 min時，達到萃取平衡。所以40 min為最佳的萃取時間。

2結果與分析

采用HS-SPME技術萃取4種市售醬油的揮發性有機化合物，并應用GC/MS對其進行分離分析，總離子流圖如圖4所示，其分析結果如表1所示。醬油的揮發性成分主要由醇、酯、酸、醛、酮、酚和雜環類化合物構成，它們協同作用形成了各種醬油特有的香氣。從4種市售醬油揮發性成分中共鑒定出56種化學成分，其中共有相同成分14種。在共有香氣成分中，乙醇、異戊醇、乙酸-5-乙基-2-甲基-3（2氫）-呋喃酮-4-醇酯、丁二酸二乙酯、4-乙基-2-甲氧基苯酚等的相對含量較高。

HS-SPME-GC/MS檢測到海天特級金標生抽含有34種揮發性成分，包括6種醇類物質（53.34%）、9種酯類物質（23.78%）、3種酸類物質（10.21%）、4種醛類物質（3.11%）、3種酮類物質（2.60%）、2種烷烴（2.40%）、3種酚類化合物（1.56%）、2種雜環類化合物（0.72%）、2種其他類化合物（1.93%）;其中，乙醇（25.82%）、苯乙醇（21.01%）相對含量較高。通過HS-SPME-GC-MS檢測到魯花自然鮮醬香醬油30種揮發性成分，包括7種醇類物質（63.88%）、8種酯類物質（9.09%）、2種酸類物質（3.17%）、3種醛類物質（3.73%）、3種酮類物質（3.33%）、1種烷烴（0.38%）、2種酚類化合物（9.94%）、4種雜環類化合物（1.85%）;其中，乙醇（36.54%）、苯乙醇（19.86%）、4-乙基-2-甲氧基苯酚（9.05%）相對含量較高。通過HS-SPME-GC-MS檢測到欣和六月鮮特級醬油 31種揮發性成分，包括5種醇類物質（46.97%）、11種酯類物質（10.24%）、1種酸類物質（0.15%）、4種醛類物質（3.57%）、 3種酮類物質（2.35%）、1種烷烴（1.06%）、4種酚類化合物（34.55%）、1種雜環類化合物（0.35%）、1種其他類化合物（0.67%）;其中，乙醇（32.27%）、苯乙醇（11.50%）、4-乙基-2-甲氧基苯酚（32.60%）相對含量較高。通過HS-SPME-GC-MS檢測到李錦記精選生抽33種揮發性成分，包括5種醇類物質（49.74%）、8種酯類物質（9.82%）、4種酸類物質（19.45%）、5種醛類物質（2.54%）、 3種酮類物質（2.28%）、1種烷烴（0.80%）、6種酚類化合物（14.61%）、1種雜環類化合物（0.34%）。其中，乙醇（23.77%）、苯乙醇（20.22%）、山梨酸（18.82%）相對含量較高。

醬油揮發性成分受到釀造原料、生產工藝、參與發酵的微生物以及環境條件等的影響，構成了它們不同的特點[2]。由表1可知，在4種醬油樣品中所檢測到的揮發性物質中，酯類種類最多。酯類化合物通常具有特殊的香氣[14-15]，如4種醬油樣品都含有的2-甲基戊酸乙酯有蘋果樣的香氣特征，并伴有青香香氣;苯乙酸乙酯有濃烈而甜的蜂蜜香氣，常用于配制各種花香型日用香精。

乙醇、異戊醇、苯乙醇在4種醬油樣品中的相對含量都較高，其中具有蘋果白蘭地香氣和辛辣味的異戊醇主要用以

配制蘋果和香蕉型香精;而具有玫瑰花香氣的苯乙醇應用在玫瑰花、蘋果等香型香精中。酚類和雜環類化合物也是醬油樣品香氣的重要組成部分。在李錦記精選生抽中，酚類化合物的種類多于其他3種醬油樣品，而在魯花自然鮮醬香醬油的香氣成分中雜環化合物的種類多于其他3種樣品。具有草藥似香氣的4-乙基-2-甲氧基苯酚是4種醬油樣品香氣成分中的共有成分，但在欣和六月鮮特級醬油中相對含量明顯高于其他3種醬油樣品。

3結論

該研究優化了HS-SPME試驗條件，并與GC/MS結合，建立了醬油揮發性成分的分析方法。結果表明，4種醬油樣品中所含揮發性成分種類和含量之間存在明顯的差異，揮發性成分主要由醇類、酯類、酸類、醛類、酮類、酚類和雜環類化合物構成，形成了各種醬油特有的香氣特征與質量上的不同。

參考文獻

[1]

黃持都，魯緋，紀鳳娣，等.醬油研究進展[J].中國釀造，2009，28（10）：7-9.

[2] LIOE H N，SELAMAT J，YASUDA M.Soy sauce and its umami taste： A link from the past to current situation[J].Journal of food science，2010，75（3）：71-76.

[3] 劉婷，羅秀華，孫晶，等.醬油中香氣成分的提取和分析方法[J].中國調味品，2014（4）：135-140.

[4] KOBAYASHI M.Immunological functions of soy sauce：Hypoallergenicity and antiallergic activity of soy sauce[J].Journal of bioscience & bioengineering，2005，100（2）：144-151.

[5] ZHAO G Z，YAO Y P，WANG X H，et al.Functional properties of soy sauce and metabolism genes of strains for fermentation[J].International journal of food science & technology，2013，48（5）：903-909.

[6] 蔣生祥，馮娟娟.固相微萃取研究進展[J].色譜，2012，30（3）：219-221.

[7] MOREIRA N，LOPES P，CABRAL M，et al.HSSPME/GCMS methodologies for the analysis of volatile compounds in cork material[J].European food research & technology，2016，242（4）：457-466.

[8] KATAOKA H，SAITO K.Recent advances in SPME techniques in biomedical analysis[J].Journal of pharmaceutical & biomedical analysis，2011，54（5）：926-950.

[9] 劉源，周光宏，徐幸蓮.固相微萃取及其在食品分析中的應用[J].食品與發酵工業，2003，29（7）：83-87.

[10] 胡國棟.固相微萃取技術的進展及其在食品分析中應用的現狀[J].色譜，2009，27（1）：1-8.

[11] ABDULRAUF L B，HAMMED W A，TAN G H.SPME fibers for the analysis of pesticide residues in fruits and vegetables：A review[J].Critical reviews in analytical chemistry，2012，42（2）：152-161.

[12] 劉妍，楊富巍，田銳，等.固相微萃取涂層的研究進展[J].資源開發與市場，2011，27（11）：981-984.

[13] 吳采櫻.固相微萃取[M].北京：化學工業出版社，2011：115.

[14] 陳萬超，楊焱，李文，等.香菇揮發性成分SPME-GC-MS分析及特征指紋圖譜的建立[J].食品與生物技術學報，2016，35（10）：1074-1080.

[15] CAPORASO F，SINK J D，DIMICK P S，et al.Volatile flavor constituents of ovine adipose tissue[J].Journal of agricultural & food chemistry，1977，25（6）：1230-1234.