SPME或SDE结合GC-MS分析贾永信十香酱牛肉的挥发性风味成分

陈海涛，张 宁，孙宝国

(北京工商大学食品学院，北京市食品风味化学重点实验室，北京 100048)

SPME或SDE结合GC-MS分析贾永信十香酱牛肉的挥发性风味成分

陈海涛，张 宁，孙宝国

(北京工商大学食品学院，北京市食品风味化学重点实验室，北京 100048)

采用固相微萃取(SPME)法或同时蒸馏萃取(SDE)法提取贾永信十香酱牛肉的挥发性风味成分，用气相色谱-质谱联用技术对其进行分析。结果显示：共鉴定出78种挥发性风味成分，包括烃类7种、醛类15种、醇类23种、酮类12种、脂肪酸类2种、酯类3种、醚类2种、杂环化合物14种。两种方法不同之处在于，SPME法提取到较多的醇类(38.92%)和杂环化合物(21.40%)，SDE法提取到较多的醇类(42.63%)和醛类(42.61%)。两种方法均检测到的化合物有21种：3-甲基丁醛、己醛、苯甲醛、1-辛烯-3-醇、糠醇、2,3-戊二酮、3-羟基-2-丁酮、茴香脑、2,5-二甲基吡嗪等。

贾永信十香酱牛肉；挥发性成分；同时蒸馏萃取；固相微萃取；气相色谱-质谱联用

牛肉制品具有营养丰富、低脂肪、低胆固醇等特点，其制品的色香味形各具特色，迎合了不同消费者的嗜好习惯[1]。酱牛肉是酱卤制品的代表，其特色是重用黄酱和香辛料，是肉加调味料和香辛料，以水为加热介质煮制而成的[2-3]。贾永信十香酱牛肉是古城西安独有的风味之一，它选用优质牛肉，配以上等的天然调味料和酱味品，在保证肉质营养成分的情况下，用世传工艺酱制而成，其风味酱香浓郁、鲜醇不腻，深受人们的喜爱。

固相微萃取(solid phase microextraction，SPME) 是集萃取、浓缩、解吸、进样于一体的样品前处理新技术，已广泛应用于食品风味成分的检测[4-5]。同时蒸馏萃取(simultaneous distillation extraction， SDE)技术将水蒸气蒸馏与溶剂萃取相结合，对微量成分的提取效率较高。本实验结合两种方法对贾永信十香酱牛肉的挥发性风味成分进分析，旨在确定其整体风味特征，为今后的仿香研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

贾永信十香酱牛肉 市售；无水乙醚(分析纯)、无水硫酸钠(分析纯)、C6～C30正构烷烃(色谱纯) 国药集团化学试剂有限公司；氮气(纯度99.9%) 北京氦普北分气体工业有限公司。

1.2 仪器与设备

手动SPME进样器、固定搭载装置及75μm CAR/PDMS纤维 美国Supelco公司；同时蒸馏萃取装置(定制加工) 北京玻璃仪器厂；6890N-5973i气相色谱-质谱联用仪(配有液体自动进样器、吹扫捕集器、热脱附仪、二维气相色谱) 美国Aligent公司。

1.3 方法

1.3.1 SPME法提取挥发性成分

萃取前把SPME纤维在气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectroscopy，GC-MS)仪器进样口老化。取10.02g酱牛肉样品于30mL样品瓶中，用聚四氟乙烯隔垫密封，60℃条件下水浴平衡30min后，插入SPME萃取纤维头顶空取样40min，然后在GC-MS进样口解吸5min，进行气质联用分析。

1.3.2 SDE法提取挥发性成分

称取100g粉碎的贾永信酱牛肉置于1000mL圆底烧瓶中，加入300mL蒸馏水，搅拌均匀后置于同时蒸馏萃取装置的一端，油浴加热，温度为(130±1)℃，磁力搅拌；量取50mL重蒸的乙醚液体置于100mL的圆底烧瓶中，加入少量沸石，置于同时蒸馏萃取装置的另一端，水浴加热，温度为(42±1)℃。连续提取4h后，萃取液加入适量新鲜干燥的无水硫酸钠，置于冰箱中冷冻脱水，过滤，所得滤液用旋转蒸发仪浓缩至6m L，氮吹至0.5mL左右，得到香气浓郁的浅黄色透明液体，密封后置于冰箱中冷藏保存，待气质联用分析。

1.3.3 GC-MS分析条件

色谱条件：色谱柱：DB-WAX毛细管柱(30m×250μm，0.25μm)；进样口温度：250℃；升温程序：起始温度35℃，保持1min，以4℃/min升至60℃，保持1min，以10℃/min升至115℃，保持3min，以3℃/min升至200℃，保持2min，最后以12℃/min升至220℃，保持4min；载气(He)流速1.1mL/min，进样量1.0μL，分流比20:1(SPME采用不分流进样)。

质谱条件：电子电离(electron ionization，EI)离子源；电子能量：70eV；离子源温度：230℃；四极杆温度：150℃；质量扫描范围20～350u。扫描方式：全扫描；溶剂延迟2.5min；调谐文件为标准调谐。

1.4 数据处理

1.4.1 定性分析

挥发性非为物质的鉴定结果以NIST 08谱库检索及保留指数为主，结合人工谱图进行确定。保留指数是在分析样品中添加了C6～C30的正构烷烃内标物后，根据以下公式计算。

保留指数的计算公式[6]：

式中：n和n＋1分别为未知物流出前后正构烷烃的碳原子数，t＇(n)和t＇(n＋i)为相应的正构烷烃的调整保留时间，t＇(i)为待测组分的调整保留时间t＇(n)＜t＇(i)＜t＇(n＋i)。

1.4.2 定量分析

采用峰面积归一化法进行定量分析，求得各挥发性成分的相对含量。

2 结果与分析

2.1 两种方法测定的总离子流图谱

采用固相微萃取法，进行GC-MS分析，相应的质谱总离子流图如图1所示。采取同时蒸馏萃取法，以乙醚为溶剂，萃取时间为4h，所得萃取液经浓缩后进行GC-MS分析，相应的质谱总离子流图如图2所示。

图1 贾永信十香酱牛肉经SPME法萃取后结合GC-MS得到的总离子流图Fig.1 TIC of volatile compounds in Jiayongxin spiced beef extracted by SPME

图2 贾永信十香酱牛肉经SDE法萃取后结合GC-MS分析得到的总离子流图Fig.2 TIC of volatile compounds in Jiayongxin spiced beef extracted by SDE

2.2 SPME和SDE法提取的风味物质的比较

表1 贾永信十香酱牛肉挥发性风味成分的GC-MS鉴定结果Table 1 GC-MS identification of volatile compounds in Jiayongxin spiced beef

续表1

表2 SPME法和SDE法萃取贾永信十香酱牛肉挥发性风味成分种类和相对含量Table 2 Different groups of volatile compound and relative contents in SDE and SPME extracts from Jiayongxin spiced beef

从表1可以看到，结合固相微萃取和同时蒸馏萃取两种方法从贾永信十香酱牛肉中提取挥发性风味成分，经GC-MS分析，共鉴定出78中挥发性风味成分，包括烃类7种、醛类15种、醇类23种、酮类12种、脂肪酸类2种、酯类3种、醚类2种、含硫含氮及杂环化合物14种。两种方法均检测到的化合物有21种：D-柠檬烯、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、己醛、庚醛、壬醛、糠醛、苯甲醛、乙醇、1-戊醇、1-辛烯-3-醇、糠醇、2-丁酮、2,3-戊二酮、3-羟基-2-丁酮、乙酸、乙酸乙酯、茴香脑、2-戊基呋喃、2-甲基四氢呋喃-3-酮、甲基吡嗪。

SPME和SDE鉴定出风味物质的种类和相对含量比较如表2所示。从表2可以看出，SPME法鉴定出化合物48种，SDE法鉴定出化合物53种。采用SPME法鉴定出的烃类(5种)、酮类(8种)、脂肪酸类(2种)和杂环化合物(13种)的种类较SDE法鉴定出的多，而SDE法鉴定出了较多的醛类(15种)和醇类(17种)。

从表2还可以看出，采用SPME法提取贾永信十香酱牛肉的挥发性风味成分，醇类(38.92%)、杂环化合物(21.40%)的相对含量较多，其次为酮类(9.42%)、酯类(7.15%)和醛类(6.87%)。采用SDE法提取得到的挥发性风味成分中，醇类(42.63%)和醛类(42.61%)的相对含量较多，其次为醚类(2.68%)、酯类(2.49%)和酮类(1.89%)。2.3 风味成分分析

烃类(除萜烯类化合物)主要来源于脂肪酸烷氧自由基的均裂，其中主要是庚烷和甲苯[7]。检出的烃类物质中，以D-柠檬烯为主和2-侧柏烯为主，这可能与酱牛肉煮制过程中加入花椒等香辛料有关[8]。D-柠檬烯广泛存在于橙子、柠檬、胡椒等多种精油中，尤其是在柑桔类精油中含量高达90%左右，具有令人愉快的柠檬气息[9]。

肉类风味中的醛主要来自于脂肪氧化和降解，斯特雷克尔氨基酸反应也是重要来源之一。醛的阈值一般很低，具有脂肪香味，是肉香味的主要成分[10]。高含量的低分子量醛类物质与牛肉的风味强度有关，特别是带支链的醛类。本实验共鉴定出15种醛类物质，主要为2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、己醛、辛醛、壬醛、糠醛、苯甲醛等。其中，2-甲基丁醛(果香、青香)和3-甲基丁醛(稀释后有愉快的水果香气)来分别自异亮氨酸和亮氨酸的斯特雷克尔氨基酸反应[11]。己醛是亚油酸的主要氧化产物。辛醛和壬醛是油酸氧化的产物[12]。苯甲醛是苯丙氨酸的降解产物[13]。糠醛天然存在于威士忌、郎姆、红茶中，具有甜香、木香和烘烤食物的香气。

脂质氧化和降解的另一主要产物是酮，多数酮类物质阈值较高，对风味特征的贡献不大。但有些酮类是形成杂环化合物的重要中间体，对肉香的形成起着不可忽视的作用[14]。检出的酮类物质中，以2-丁酮、2,3-丁二酮、2,3-戊二酮、3-羟基-2-丁酮为主。

醇、酸来源于脂肪的氧化降解，脂肪酸和醇缩合形成酯。醇类物质中，直链饱和醇阈值较高，对风味影响不大，而不饱和醇阈值较低，认为对风味的形成产生一定贡献。检出的醇类物质中，乙醇、己醇、1-辛烯-3-醇、芳樟醇、糠醇、α-松油醇是酱牛肉风味的主要贡献化合物。检出的酸类物质以乙酸和丁酸为主，阈值较低，认为对整体风味具有一定作用。检出的酯类物质以乙酸酯类为主，包括乙酸乙酯、乙酸异丁酯、乙酸苯乙酯3种，它们是酒类中重要的香气成分[15]，这可能与酱牛肉煮制过程中加入料酒类等调味品有关。

醚类化合物在风味物质中也非常重要，特别是含苯环的醚，大多具有强烈而愉快的香气[16]。本实验鉴定出的茴香脑和桉叶油素，可能与酱牛肉在煮制过程中加入八角等茴香类辛香料有关[8]。

杂环类化合物，尤其是含硫或含氮的杂环类化合物的阈值较低，主要来源于氨基酸和还原糖之间的Maillard反应、氨基酸的热解和硫胺素的降解，具有硫样香气、洋葱样香气，多具有肉香[17]。杂环化合物的阈值较低，是肉香味的重要呈味物。实验鉴定出含硫含氮及杂环化合物14种，其中呋喃类化合物5种，含硫化合物4种，含氮类化合物5种。呋喃类化合物多是通过Amadori化合物1,2-烯醇化产生的，具有甜香和果香，能够协调整体风味。含硫化合物是产生基本肉香味的关键化合物[18-19]，甲硫醇、3-甲基噻吩、糠硫醇等化合物均已在在牛肉的香气成分中发现。含氮化合物以吡嗪类化合物为主，主要产生烘烤香气、坚果香气和烤花生香气。这些杂环化合物虽然相对含量不大，但对整体风味的形成起着至关重要的作用。

3 结 论

3.1 结合固相微萃取和同时蒸馏萃取两种方法从贾永信十香酱牛肉中提取挥发性风味成分，经GC-MS分析，共鉴定出78种挥发性风味成分，包括烃类7种、醛类15种，醇类23种、酮类12种、脂肪酸类2种、酯类3种、醚类2种、含硫含氮及杂环化合物14种。两种方法均检测到的化合物有21种：D-柠檬烯、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、己醛、庚醛、壬醛、糠醛、苯甲醛、乙醇、1-戊醇、1-辛烯-3-醇、糠醇、2-丁酮、2,3-戊二酮、3-羟基-2-丁酮、乙酸、乙酸乙酯、茴香脑、2-戊基呋喃、2-甲基四氢呋喃-3-酮、甲基吡嗪，这些物质可能对酱牛肉的风味贡献较大。

3.2 SPME法鉴定出化合物48种，SDE法鉴定出化合物53种。采用SPME法鉴定出的烃类(5种)、酮类(8种)、脂肪酸类(2种)和杂环化合物(13种)的种类较SDE法鉴定出的多，而SDE法鉴定出了较多的醛类(15种)和醇类(17种)；采用SPME法提取贾永信十香酱牛肉的挥发性风味成分，醇类(38.92%)、杂环化合物(21.40%)的相对含量较多，其次为酮类(9.42%)、酯类(7.15)和醛类(6.87%)。采用SDE法提取得到的挥发性风味成分中，醇类(42.63%)和醛类(42.61%)的相对含量较多，其次为醚类(2.68%)、酯类(2.49%)和酮类(1.89%)。

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Analysis of Volatile Compounds in Jiayongxin Spiced Beef by Solid Phase Microextraction or Simultaneous Distillation Extraction Coupled with Gas Chromatography-Mass Spectroscopy

CHEN Hai-tao，ZHANG Ning，SUN Bao-guo
(Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry, School of Food and Chemical Engineering,Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)

Volatile flavor components in Jiayongxin spiced beef were extracted by simultaneous distillation extraction (SDE)or solid-phase microextraction (SPME) and analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). A total of 78 volatile compounds were identified in Jiayongxin spiced beef, including 7 hydrocarbons, 15 aldehydes, 23 alcohols, 12 ketones,2 acids, 3 esters, 2 ethers and 14 heterocyclic compounds. Different results were obtained using the different extraction methods.The major compounds in the SPME extract were alcohols (38.92%) and heterocyclic compounds (21.40%), while the major compounds extracted by SDE were alcohols (42.63%) and aldehydes (42.61%). Twenty-one compounds were found in both extracts, including 3-methyl-butanal, hexanal, benzaldehyde, 1-Octen-3-ol, 2-furanmethanol, 2,3-pentanedione, 3-hydroxy-2-butanone, anethole and 2,5-dimethyl-pyrazine.

Jiayongxin spiced beef；volatile compounds；simultaneous distillation extraction (SDE)；solid phase microextraction (SPME)；gas chromatography-mass spectroscopy (GC-MS)

TS207.3

A

1002-6630(2012)18-0171-06

2012-04-09

“十二五”国家科技支撑计划项目(2011BAD23B01)；北京市教育委员会科技发展计划重点项目(KZ201110011015)

陈海涛(1973—)，男，高级工程师，硕士，研究方向为香料香精。E-mail：chenht@th.btbu.edu.cn