吹掃捕集-氣相色譜/質譜法測定不同餅干中揮發性成分

梁穎 任敏 邵鵬 賈麗 楊寅 李寶明 汪雨

(北京市理化分析測試中心，北京 100089；北京市食品安全分析測試工程技術研究中心，北京 100089；北京市科學技術研究院分析測試技術重點實驗室，北京 100089)

餅干是以小麥粉(可添加糯米粉、淀粉等)為主要原料，加入(或不加入)糖、油脂及其他原料，經調粉(或調漿)、成型、烘烤(或煎烤)等工藝制成的口感酥松或松脆的食品[1]。餅干中的風味物質是影響餅干口感的重要因素，通過對餅干中揮發性風味物質成分的研究，可為餅干加工工藝提供科學的依據和基礎。

目前，食品中揮發性成分的分析方法主要頂空-固相微萃取、同時蒸餾萃取法等與氣相色譜/質譜法聯用等[2-6]。吹掃捕集進樣技術是針對揮發性物質的一種動態頂空樣品富集技術，具有前處理簡單、富集倍數高等特點，其與氣相色譜/質譜法聯用在揮發性物質的分析中應用廣泛[7,8]。而吹掃捕集-氣相色譜/質譜法在分析餅干揮發性成分方面還未見報道。本實驗利用吹掃捕集-氣相色譜/質譜法定性分析5種餅干中的揮發性成分。

1 實驗部分

1.1 主要儀器及試劑

CDS 7000E/7400吹掃捕集自動進樣器，配5mL砂芯式吹掃管，Vocarb3000捕集阱；40mL VOC棕色樣品瓶，內襯有聚四氟乙烯膜螺旋蓋；QP2010 Ultra GC/MS 氣相色譜/質譜儀(日本島津公司)。實驗用水為超純水(電阻率≥18.3MΩ·cm)；5種市售餅干樣品(購自超市)。

1.2 儀器條件

吹掃捕集條件：吹脫氣(高純氮氣)，流速40mL/min，吹掃時間11min；10#捕集阱，解析預熱溫度180℃，解析溫度190℃，烘焙溫度220℃。解析時間0.5min，烘焙時間10min，樣品加熱溫度40℃。閥溫110℃，傳輸線溫度110℃。

氣相色譜條件：HP-VOC 毛細管色譜柱(60 m×0.32mm×1.80μm)；汽化室溫度220℃，分流進樣，分流比5∶1；柱箱溫度：初溫30℃，保持5min，以10℃/min升至190℃，不保持，再以20℃/min升至250℃，保持3min；柱前壓70.9 kPa。

質譜條件：電子轟擊(EI)離子源溫度200℃，接口溫度220℃。電子倍增器電壓1.2 kV，掃描速度666 amu/s，掃描范圍45～350 amu/s，掃描時間1～27min。

1.3 實驗方法

將餅干樣品粉碎。精確稱取2.0g(精確至0.0001g)粉碎后餅干樣品于40mL VOC棕色樣品瓶中，加入8mL超純水，加蓋擰緊。在80℃水浴溫度下加熱30min，然后在上述儀器條件下進行分析。

2 結果與討論

2.1 分析結果

按上述實驗條件和儀器條件分析得出氣相色譜/質譜總離子流圖如圖1所示，利用NIST數據庫對所確認的餅干揮發性成分的化合物名稱TIC圖的面積歸一法相對含量列于表1。

圖1 餅干樣品的吹掃捕集-氣相色譜/質譜法分析總離子流圖

序號樣品1樣品2樣品3樣品4樣品5名稱%名稱%名稱%名稱%名稱%1異丁烯0.96乙醇4.12氯甲烷0.20氯甲烷0.12甲硫醇2乙醇3.392,2-二甲基-3-羥基丙醛2.92異丁烯0.60異丁烯0.65乙醇0.8532-乙基環丁醇0.52丙酮0.25乙醇6.88乙醇3.82丙烯醛2.504丙酮2.76呋喃2.722,2-二甲基-3-羥基丙醛0.302,2-二甲基-3-羥基丙醛0.22丙酮0.975呋喃0.48二甲基硫0.30丙酮2.39丙酮3.79呋喃3.336二甲基硫0.73二氯甲烷0.55呋喃0.70呋喃1.02二氯甲烷0.697二氯甲烷3.40異丁醛0.91二氯甲烷1.20乙酸甲酯0.14甲基環氧丙烷0.348異丁醛4.982-甲基丙烯醛4.01甲基環氧丙烷6.98二氯甲烷0.532-甲基丁醇7.1492-甲基丁醇0.323-甲基戊烷0.343-甲基戊烷0.40甲基環氧丙烷8.12環硫乙烷0.20102-甲基-1-戊烯0.38環硫乙烷0.42環硫乙烷0.103-甲基戊烷0.39———0.2011環硫乙烷0.211,3-丙二胺1.694-乙氨基-丁胺1.99環硫乙烷0.40甲基環氧丙烷1.5312二異丁胺1.41甲基環氧丙烷0.67甲基環氧丙烷0.804-乙氨基-丁胺1.552-甲基呋喃0.6013甲基環氧丙烷0.972-甲基呋喃0.722-甲基呋喃0.30甲基環氧丙烷0.933-甲基-4-氧代戊酸0.56142-甲基呋喃0.683-甲基-4-氧代戊酸0.583-甲基-4-氧代戊酸1.502-甲基呋喃0.36三氯甲烷0.14153-甲基-4-氧代戊酸0.46三氯甲烷0.17三氯甲烷0.403-甲基-4-氧代戊酸0.42異戊醛0.1616三氯甲烷0.38甲基環戊烷0.19甲基環戊烷0.30三氯甲烷0.142-甲基丁醛18.5517甲基環戊烷0.33異戊醛8.93異戊醛22.93甲基環戊烷0.232,3-戊二酮15.5518異戊醛18.582-甲基丁醛9.482-甲基丁醛16.35異戊醛22.98戊醛0.56

續表1

本研究利用吹掃捕集-氣相色譜/質譜法獲得并鑒定出5種市售餅干中近40種揮發性物質，其中主要包括醇類、醛類、酮類、烷烴類、酯類及雜環類等化合物，這些化合物中烷烴結構一般含不飽和鍵結構；在5種餅干定性分析化合物中，TIC圖峰面積比均較大的化合物主要為2-甲基丁醛、異戊醛、苯甲醛、己醛等，這些化合物大都屬于芳香醛類物質，對餅干風味形成具有重要的影響。

2.2 與其他方法的比較

吹掃捕集進樣技術與其他前處理方法相比，如頂空-固相微萃取、同時蒸餾萃取法等，其突出優點是在分析過程中不會造成強揮發性組分的損失。本實驗定性分析的低碳數化合物(碳數≤5個)數量比其他相關文獻報道方法要顯著多一些，尤其是針對低碳化合物，如烯烴類化合物在其他相關文獻中罕見報道。因此使用吹掃捕集方法可以較為全面的獲得餅干樣品中低沸點揮發性成分信息。

3 結論

本研究采用吹掃捕集-氣相色譜/質譜法對5種餅干樣品中的揮發性成分進行了定性分析，并利用總離子流圖峰面積歸一化法計算了各化合物的含量。從不同餅干樣品中共鑒定出近39種揮發性成分，要包括醇類、醛類、酮類、烷烴類、酯類及雜環類等化合物。在5種餅干樣品定性分析化合物中，TIC圖峰面積比均較大的化合物主要為2-甲基丁醛、異戊醛、苯甲醛、己醛等芳香醛類物質。

本實驗將揮發性物質分析中常用的吹掃捕集進樣技術用于餅干樣品中的揮發性物質的鑒定。實驗表明，吹掃捕集-氣相色譜/質譜法可有效獲得強揮發性組分信息，本研究所鑒定出不同餅干樣品中近39種揮發性物質對餅干加工工藝及風味物質的研究提供了一定的基礎和依據。

[1] 中國輕工業聯合會.GB/T 20980-2007 餅干[S].北京,中國標準出版社,2008

[2] 宋昊,鄭玉芝.黃豆豆渣發酵產物中揮發性風味化合物成分分析 .食品科學.2015(10): 176-182.

[3] 周熠,譚興和,李清明.同時蒸餾萃取箬竹葉揮發油的氣相色譜-質譜分析[J].食品科學,2009,30(10): 199-202.

[4] 喬發東,馬長偉.宣威火腿加工過程中揮發性風味化合物分析[J].食品研究與開發,2006(3): 24-29.

[5] 康明麗,潘思軼,范剛,等.柑橘果酒釀造過程中揮發性風味化合物的變化[J].食品科學,2015(18):155-161.

[6] 謝誠,歐昌榮,湯海青,等.食品中揮發性風味成分提取技術研究進展[J].核農學報,2015(12): 2366-2374

[7] Maw-Rong Lee,Jin-Shing Lee,Wei-Shing Hsiang,et al.Purge-and-trap gas chromatography-mass spectrometry in the analysis of volatile organochlorine compounds in water[J].Journal of Chromatography A,1997,775(1-2): 267-274.

[8] Aznar M,Arroyo T.Analysis of wine volatile profile by purge-and-trap-gas chromatography-mass spectrometrystar.Application to the analysis of red and white wines from different Spanish regions[J].Journal of Chromatography A,2007,1165(1-2): 151-157.