爐溫和平衡時間對HS-GC-MS分析戴云山羊肉揮發性物質的影響

邱珊蓮 李海明 張少平 吳水金 林寶妹 鄭開斌

摘要：頂空條件是影響頂空（HS）-氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）分析結果的重要因素，爐溫和平衡時間是頂空條件設置中最主要的2個因素，為確定福建戴云山羊肉揮發性風味成分檢測的最佳頂空條件，分析了爐溫和平衡時間對GC-MS檢測羊肉揮發性風味成分的影響。結果表明，羊肉揮發性物質總峰面積和種類數隨爐溫升高而明顯增加，醛類物質含量總體上隨爐溫升高而降低，醇類、烴類等其余物質含量總體上隨爐溫升高而升高。120 ℃爐溫條件下隨著平衡時間的延長，檢出的揮發性物質總峰面積和種類數明顯上升，但平衡時間達到40 min時，檢出的成分種類數保持穩定，且醛類、呋喃類等各大類物質成分含量相對穩定。

關鍵詞：爐溫;平衡時間;HS-GC-MS;羊肉;揮發性風味成分

中圖分類號： TS251.5+3? 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）17-0166-05

收稿日期：2021-02-03

基金項目：福建省農業科學院創新團隊項目（編號：STIT2017-2-11）。

作者簡介：邱珊蓮（1979—），女，福建武平人，博士，副研究員，主要從事農產品加工研究。E-mail：slqiu79@163.com。

通信作者：鄭開斌，博士，研究員，主要從事農產品加工研究。E-mail：kaibin118@163.com。

戴云山羊是福建省地方肉用山羊優良品種，具有悠久的養殖歷史，其純種羊主要在戴云山脈一帶的德化、永春、大田、尤溪等地[1]。戴云山羊屬中小體型肉用山羊，性情敏捷伶俐[2]，毛色全黑、個體適中、體軀結實、四肢強健、耐粗飼、適應性廣、抗病力強，尤以早熟、繁殖率高、膻味較輕和肉質鮮美而深受廣大消費者喜愛[3]。

目前，國內對戴云山羊的報道多集中于飼養管理、資源調查、品種保護、生產性能等方面[2-5]，而對戴云山羊肉風味成分的報道極少。頂空（HS）-氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）是常用于揮發性物質測定的一種重要檢測方法，將具有揮發性的樣品置于頂空瓶中，保持恒定溫度，使其上部（頂空）的氣體與樣品中的組分達到平衡，抽取上部氣體進行 GC-MS 分析。頂空進樣過程中爐溫、平衡時間是影響檢測結果的主要因素，本研究通過單因素試驗分別研究了不同爐溫和平衡時間條件下戴云山羊羊肉的揮發性風味成分，旨在確定最佳頂空條件下羊肉揮發性風味物質的組成，為挖掘戴云山羊的資源優勢和合理利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

福建戴云山羊，90日齡斷奶后采用“白天放牧、晚上補飼”的舍養結合放養的方式進行養殖，飼養至12月齡屠宰。

氮氣、氦氣、氬氣（純度≥99.999%，漳州市新興氣體有限公司）。

TriPlus 300 頂空自動進樣器（美國賽默飛公司）、Trace1300-TSQ 9000氣質聯用儀（美國賽默飛公司）、JYS-M01粉碎機（濟南九陽股份有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品制備

福建黑山羊禁食24 h后屠宰，頸靜脈放血致死，取背長肌，放置在4 ℃冰箱內排酸24 h，在沸水中煮30 min，冷卻后取中心部位羊肉，用粉碎機絞碎后稱取5 g，放入20 mL頂空瓶中，封口密閉。將密封的頂空瓶放入自動進樣器等待進樣。

1.2.2 氣相色譜-質譜分析條件

爐溫：70、90、100、120 ℃，平衡時間均為120 min。

平衡時間：5、20、40、60、120 min，爐溫均為120 ℃。

氣相色譜分析條件：色譜柱，TG-5SILMS，30 m×0.25 mm×0.25 μm石英毛細管柱;升溫程序：起始溫度40 ℃，保持4 min，然后以6 ℃/min升溫到 160 ℃，再以10 ℃/min升溫到210 ℃，保持6 min;進樣量1 000 μL，載氣為He，體積流量1.2 mL/min，不分流。

質譜條件：電離方式為EI，離子源溫度280 ℃，接口溫度250 ℃。掃描質量范圍為30～550 amu。

1.2.3 揮發性風味成分分析

各組分質譜經NIST檢索，再結合文獻進行人工譜圖分析以確定各化學成分，采用峰面積歸一法計算各成分相對百分含量。

2 結果與分析

2.1 爐溫對HS-GC-MS分析羊肉揮發性風味成分的影響

隨爐溫的增高，氣質聯用儀檢測到的山羊揮發性風味成分組成及其含量發生明顯變化，由表1、表2、表4可知，總峰面積和成分種類數隨爐溫升高而明顯增加，醛類物質相對含量總體上隨爐溫升高而降低，醇類等其余物質含量總體上隨爐溫升高而升高，且高爐溫條件下檢測到的成分均涵蓋低爐溫檢出成分。70 ℃爐溫條件下檢測出包含醛類、醇類和呋喃類等3類在內的共7種化合物，主要成分為醛類物質，含5種成分，相對含量達93.03%，其中，正己醛含量最高，為70.94%，其次為庚醛（8.76%）和壬醛（6.77%）;醇類和呋喃類物質各占1.69%和1.11%。90 ℃爐溫條件下檢測出包含醛類、醇類、呋喃類、烴類、酯類和酮類等6類在內的共17種化合物，主要成分仍為醛類物質，含7種成分，總含量為81.36%，其中，正己醛含量為47.74%、正辛醛10.82%、壬醛10.70%、庚醛9.52%;呋喃類物質含量次于醛類，為7.85%，再次為醇類，含量3.62%。100 ℃爐溫條件下與90 ℃爐溫相似，共檢測出包含醛類、醇類、呋喃類、烴類、酯類和酮類等6類物質，且各大類物質含量與90 ℃爐溫條件下差異不大，但總峰面積和總成分個數急劇增加，檢出27種揮發性風味成分，醛類和呋喃類物質種類數均翻倍增加，分別增至14種和4種，正己醛含量為39.18%、正辛醛13.63%、壬醛13.33%、庚醛11.49%。120 ℃爐溫條件下檢測出包含醛類、醇類、呋喃類、烴類、酯類、酮類和酸類等7類在內的共35種化合物，醛類物質16種，含量為59.73%，其中含量最高的為壬醛（16.87%），其次為正辛醛（12.70%），再次為正己醛（7.88%）和十六醛（7.48%）;醇類物質8種，含量為7.08%，其中正戊醇含量最高，占3.20%;呋喃類物質4種，含量18.88%，以2-正戊基呋喃（12.48%）為主;烴類、酯類、酮類和酸類物質含量均小于5%。

2.2 平衡時間對HS-GC-MS分析羊肉揮發性風味成分的影響

平衡時間對HS-GC-MS分析羊肉揮發性風味成分有重要的影響，由表1、表3、表4可知，120 ℃ 爐溫條件下，5～20 min范圍內，隨著平衡時間的延長，揮發性物質總峰面積和種類數急劇增加，但平衡時間達到20 min時，總峰面積上升幅度變緩，平衡時間達到40 min時，檢出的成分種類數保持穩定，且各大類物質成分含量相對穩定，平衡時間為5 min時，檢測出包含醛類、醇類、呋喃類、酯類和酮類等5類在內的共11種化合物，醛類物質含6種成分，相對含量最高，占59.19%，其中，正己醛含量為26.25%、正辛醛11.16%、壬醛10.82%、庚醛5.87%;呋喃類和酮類含量接近，分別為11.44%和11.46%，分別由2-正戊基呋喃和羥基丙酮單一成分組成;醇類物質含量3.41%，由單一成分正戊醇組成。平衡時間為20 min時，總峰面積增加幅度開始趨緩，檢測出包含醛類、醇類、呋喃類、烴類、酯類、酮類和酸類等7類在內的共32種化合物，醛類成分增加9種，醇類增加5種，呋喃類增加3種，酯類和酮類各增加1種，新增烴類和酸類物質;醛類物質含量為61.69%，其中含量最高的為壬醛（17.80%），其次為正辛醛（13.24%），再次為正己醛（9.37%）;呋喃類物質含量為13.01%，主成分仍是2-正戊基呋喃（8.88%），醇類物質含量為7.08%，主要成分為正戊醇（3.28%），酸類物質含量6.97%，由單一成分乙酸組成。平衡時間為40 min 以上時，均檢測出包含醛類、醇類、呋喃類、烴類、酯類、酮類和酸類等7類在內的共35種化合物，成分總數不再增加，且各大類物質含量較為穩定，個別成分含量存在較明顯差異，如十六醛;醛類物質含量保持在60.19%～65.63%，均以壬醛含量最高;呋喃類物質含量保持在14.79%～18.88%，均以2-正戊基呋喃為主;醇類物質保持在5.60%～7.89%，均以正戊醇為主。烴類、酯類、酮類和酸類物質含量均小于5%。

3 結果與分析

頂空自動進樣（HS）-氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）是一種簡便、快速、靈敏分析樣品中揮發性物質的方法，其分析結果受頂空進樣參數、色譜參數和質譜參數的影響。本研究為提高戴云山羊羊肉風味成分分析結果的準確性就頂空進樣參數的影響展開研究。頂空進樣參數包括爐溫（頂空溫度）、平衡時間、進樣時間、加壓時間等，但爐溫和平衡時間是主要影響因素[6]。王芳研究了加熱爐溫度和平衡時間對頂空氣相色譜法測定甲醇結果的影響，發現隨加熱爐溫度的增高，峰面積增大，當加熱爐溫度達到70 ℃時峰面積無顯著變化，隨平衡時間增加峰面積逐漸增大，當平衡時間達到 25 min 時峰面積無明顯變化[7]。朱震海等研究了頂空溫度和平衡時間對頂空氣相色譜法測定水中鹵代烴結果的影響，發現隨著頂空溫度的升高，峰面積增加，固定頂空溫度條件下，隨著平衡時間延長，峰面積響應值逐漸增大，到達某一時間點響應值趨于穩定[8]。上述結果與本研究結果較為一致，即頂空溫度和平衡時間對峰面積影響明顯，隨著爐溫和平衡時間增加，峰面積逐漸增大，起始時峰面積的變化明顯，當溫度和時間到達某一階段，峰面積的變化趨緩。這是由于爐溫升高和平衡時間延長，被測樣品中揮發物含量增加，提高了待測樣品在平衡氣相中的濃度，其色譜響應值（峰面積）增大[9]，當頂空瓶蒸汽壓趨于平衡，響應值就趨于穩定。

爐溫和平衡時間不僅對揮發物總峰面積產生重要的影響，對出峰個數（成分種類數）也會產生明顯影響。馮棋琴等采用頂空取樣結合GC-MS技術比較分析不同產地壓榨山茶油的揮發性風味成分，發現隨著頂空溫度（60～180 ℃）升高，出峰個數和總峰面積均持續增加，10～25 min范圍內隨頂空時間延長，出峰個數和總峰面積均增加，平衡時間為25 min時，出峰個數達到平衡，30 min時總峰面積不再增加[10]。該研究結果與本研究一致，即隨著爐溫升高，出峰個數持續增加，在一定的時間范圍內隨平衡時間的延長，出峰個數增加，到達某一時間點，出峰個數達到平衡。

爐溫和平衡時間均對HS-GC-MS技術分析戴云山羊肉揮發性物質組成會產生重要影響，隨著爐溫升高，揮發性物質總峰面積和種類數均持續增加，醛類物質含量總體上隨爐溫升高而降低，醇類、烴類等其余物質含量總體上隨爐溫升高而升高。120 ℃爐溫條件下，5～20 min范圍內隨著平衡時間的延長，揮發性物質總峰面積和種類數明顯上升，但平衡時間為20 min時，總峰面積增加幅度趨緩，到40 min時，檢出的成分種類數保持穩定，且醛類、

呋喃類等各大類物質成分含量相對穩定。因爐溫太高會引起頂空氣體壓力過高，導致系統漏氣，故建議檢測戴云山羊肉揮發性物質的頂空設置條件為爐溫120 ℃、平衡時間40 min。

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