顶空固相微萃取气质联用测定鸡蛋黄香气成分

焦梦悦，郑旭，王颖，康红艳，田益玲，*

（1.河北农业大学食品科技学院，河北保定071000；2.河北新希望天香乳业有限公司，河北保定071000）

顶空固相微萃取气质联用测定鸡蛋黄香气成分

焦梦悦1，郑旭1，王颖1，康红艳2，田益玲1，*

（1.河北农业大学食品科技学院，河北保定071000；2.河北新希望天香乳业有限公司，河北保定071000）

鉴于市场上鸡蛋香精所占比例的增大，对鸡蛋香气成分的研究需求增大，采用顶空固相微萃取气相色谱-质谱联用仪（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS法测定煮制15 min、冷却10 min熟蛋黄的挥发性香气成分。以有效峰个数为指标，以添加鸡蛋样品的质量、萃取时间、萃取温度为因素，应用单因素试验及响应面设计试验，优化萃取吸附工艺。结果表明最佳萃取工艺条件为：鸡蛋黄添加量3 g，萃取时间43 min，萃取温度69℃时萃取出的鸡蛋挥发性香气成分最多，效果最好。综上，顶空固相微萃取GC-MS可以作为一种简单、快速检测鸡蛋的有效且高效的方法，此方法的深入仍需进一步研究。

鸡蛋黄；热处理；响应面法；挥发性风味物质；顶空固相微萃取

Abstract：With the increase of the proportion of egg flavor on the market，the demand for egg aroma components research is rising.The volatile aroma components of cooked egg yolk were detected by headspace solidphase micro-extraction coupled with gas chromatography-mass spectrometer（GC-MS）method after cooked for 15 min，cooled for 10 min.Taking the number of effective peaks as the index，the quality of the egg samples，the extraction time and the extraction temperature were taken as factors.The single factor experiment and the response surface design experiment were used to optimize the extraction and adsorption process.The results showed that the optimum extraction conditions were as follows:the addition of egg yolk 3 g，extraction time 43 min，extraction temperature 69℃.In summary，headspace solid-phase micro-extraction coupled with gas chromatography-mass spectrometer can be used as an efficient method for the rapid detection of the volatile gas of eggs yolk.This method still needs further study.

Key words：egg yolk；heat treatment；response surface；volatile flavor compounds；headspace solid-phase micro-extraction

鸡蛋作为日常家庭生活中的常用食材，营养价值非常高，含有人体所需的一些营养素[1-2]。鸡蛋是由蛋白质、磷脂和碳水化合物组成的，在对鸡蛋的加工处理过程中，这些组分就会发生一系列可产生香味的反应，如水解、氧化、脱水脱羧等等。此外，鸡蛋的加热过程有利于美拉德反应和Strecker降解反应[3]，而它们的反应产物之间又相互反应，就会产生更多香味物质并有利于释放香气成分。鸡蛋感官分析是目前评定蛋风味品质的重要方法，能解决一般理化分析不能解决的复杂生理感受问题[4]。但是仅凭感官分析并不能定量分析香味物质，所以就需要借助仪器设备进行分析。

目前，针对于鸡蛋的挥发性香味物质的试验项目在国内还相对很少。有试验人员采用热脱附气相色谱质谱联用仪测定生蛋黄中的挥发性香味物质，检测出的挥发性风味物质有八种，分别为醇类、脂肪烃类、醛类、酮类、芳香族、呋喃类、硫化物与萜类化合物[5]。而这些风味物质大多比较常见或同样存在于其他食品中，并没有独属于蛋的特征性风味物质，因此有研究人员分析蛋的风味是由多种化合物按照不同的浓度配比混合组成的综合性香味。

固相萃取是目前应用最好的一种试样前处理方法[6]。但是固相萃取方法仍然需要在解析的时候使用溶剂并且还需要柱填充物，所以，在此基础上完善的顶空固相微萃取技术克服了这些缺点，是对挥发性物质提取以便分析的优势方法。

在分离型仪器当中，气相色谱法对于分析挥发性香味物质的效果是最好的；在一般情况下，虽然核磁共振要优于质谱，但是核磁最大的缺点是不能与分离型仪器如气相连接，灵敏度相对质谱来说也较低。此外，质谱对于痕量物质的分析效果好，所以是目前鉴别未知物质最有效的方法。因此，气相质谱联用广泛应用于食品的挥发性风味分析[7-10]，例如各种畜肉制品、果品蔬菜、酒类和香精等等。

本研究拟通过对鸡蛋香味物质的成分研究，大致确定其类别及其所占比例，以便为以后制作其相应的鸡蛋香味制品提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鸡蛋：河北省保定市周边地区；3-辛醇（99%）：美国Sigma-Aldrich公司；氯化钠：天津市凯通化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

Agilent 7890A-5975C GC/MS气相谱质谱联用仪、HP-INNOWAX石英毛细管色谱柱（60 m×250 μm×0.25 μm）：美国 Agilent公司；50/30 μm（DVB/CAR/PDMS）碳分子筛/二乙烯苯/聚二甲基硅氧烷微萃取头：美国SUPELCO公司[11]；SPME手动进样手柄及萃取针头、15 mL顶空瓶：上海安谱科学仪器有限公司；HW·SY11型电热恒温水浴锅：北京市长风仪器仪表公司。

1.3 方法

1.3.1 蛋黄香气萃取

采用顶空固相微萃取对鸡蛋黄样品的香味物质进行萃取，将鲜鸡蛋放入沸水中煮制15 min，冷却10 min，分离蛋清与蛋黄，装入事先准备好的塑封袋中，并将蛋黄碾碎。量取3 g蛋黄置于15 mL的顶空瓶内，加入2 mL NaCl饱和溶液，再加入0.2 mL内标物(3-辛醇），旋紧瓶盖后放置于加热至60℃的电子恒温水浴锅中[12]，后将活化（250℃，1 h）好的萃取针头插入顶空瓶，并置于顶空瓶上空萃取，萃取针头距离鸡蛋样品1 cm～2 cm。在60℃条件下进行顶空吸附40 min[13]。

1.3.2 气质联用条件

气相色谱升温程序：40℃保持3 min，后以4℃/min速度升至150℃，保持1 min，再以8℃/min速度升温至250℃，保持6 min。进样口温度为250℃，检测器温度为230℃；载气为He，流速1 mL/min[14]，不分流进样。

质谱条件：电子电离（electronionization，EI）源，电子能量为70 eV，离子源温度230℃，四级杆温度150℃。溶剂延迟1 min，质谱质量扫描范围45 m/z～650 m/z。

后将萃取好的萃取针头手动进样于GC-MS进样口进行挥发性成分的分离鉴定。

1.3.3 单因素试验

采取1.3.1下方法顶空萃取鸡蛋黄香气，萃取条件为：固定萃取时间为40 min、萃取温度为60℃，考察不同样品质量（2、2.5、3、3.5、4 g）对香气萃取的影响；固定样品质量为3 g、萃取温度60℃，考察萃取时间（25、30、35、40、45 min）对香气萃取的影响；固定样品质量为 3 g、萃取时间为 40 min，考察萃取温度（50、55、60、65、70℃）对香气萃取的影响。

1.4 响应面优化萃取工艺

采用Design-Expert8.0.5.0软件处理数据。根据单因素试验结果，选取添加鸡蛋黄样品的量、萃取温度、萃取时间3个因素作为试验因素，以有效峰个数为响应值，设计试验。试验因素及水平见表1。

表1 鸡蛋黄试验因素及水平Table 1 Experimental factors and levels of egg yolk

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 鸡蛋黄样品添加量与有效峰个数关系

鸡蛋黄样品添加量与有效峰个数的关系见图1。由图1所示，在萃取时间与萃取温度恒定的条件下，有效峰个数随着样品添加量的增加而增多，但当添加量超过3 g时不再增加反而降低。这可能是由于鸡蛋黄样品的量影响色谱峰的分离效果，添加量过多使色谱峰的分离度有所降低，故检测结果不佳。本试验选取添加鸡蛋黄样品量3 g，进行下一步的分析。

图1 鸡蛋黄样品添加量与有效峰个数的关系Fig.1 The relationship between the amount of egg yolk and the number of effective peaks

2.1.2 萃取温度与有效峰个数关系

鸡蛋黄萃取温度与有效峰个数的关系见图2。

图2 鸡蛋黄萃取温度与有效峰个数的关系Fig.2 The relationship between the extraction temperature and the number of effective peaks

由图2所示，在鸡蛋黄样品添加量与萃取时间恒定的条件下，有效峰个数随着萃取温度的增加而增多，但当萃取温度超过65℃时不再增加反而降低。这是因为伴随着萃取温度的升高，待测组分扩散速度也增大，使挥发性成分在顶空瓶内的无规则运动增加，进而有利于萃取；但温度过高后，吸附达到饱和之后，再度升温会增加萃取针头固定相的解吸，进而降低萃取针头萃取待测物的能力，影响其灵敏度[15]。本试验选择萃取温度65℃。

2.1.3 萃取时间与有效峰个数关系

鸡蛋黄萃取时间与有效峰个数的关系见图3。由图3所示，在鸡蛋黄样品添加量与萃取温度恒定的条件下，有效峰个数随着萃取时间的增加而增多，但当萃取时间超过40 min时不再增加反而降低。这可能是由于吸附与解吸平衡[16]导致的，发生吸附的界面，同时存在吸附过程与解吸过程，在初始阶段可能以吸附为主，但在一段时间后，吸附量缓慢增大到最大吸附量时，吸附量不会快速增加，而是会稳定在一定值附近，这时候的解吸与吸附达到了平衡，而且这两个量基本持平不会再有很大的变化。本试验选择萃取时间为40 min。

图3 鸡蛋黄萃取时间与有效峰个数的关系Fig.3 The relationship between the extraction time and the number of effective peaks

2.2 响应面优化分析

2.2.1 模型的建立及显著性检验

对响应面共设计了17个试验点，12个析因试验，5个中心点试验，设计及结果见表2。

表2 鸡蛋黄挥发性成分萃取响应面试验设计及结果Table 2 The response surface design and results of the extraction of volatile components from egg yolk

采用响应面分析法分析试验结果，得到以有效峰个数为响应值得回归方程：

峰个数=2.15-0.20A+0.23B+0.29C+0.20AB+0.21AC-0.029BC-0.31A2-0.20B2-0.19C2

式中：A为鸡蛋黄添加量，g；B为萃取温度，℃；C为萃取时间，min。

响应面法分析对有效峰个数的ANOVA分析见表3。

表3 响应面法分析对有效峰个数的ANOVA分析Table 3 Response surface methodology for ANOVA analysis of effective number of peaks

由方差分析可知回归方程模型显著，说明该模型与实际拟合良好，试验方法可靠，失拟项不显著，说明所得方程与实际拟合中非正常误差所占比例小，可用该回归方程代替实验真实点对试验结果进行分析。

2.2.2 响应面交互作用分析

通过Design Expert软件对各因素之间的交互作用进行响应面分析，绘制响应面曲线。根据软件获得响应值的3D曲面，分析各因素对鸡蛋香气萃取的影响及各因素间的交互作用。

图4、图5、图6分别是鸡蛋黄添加量、萃取时间、萃取温度3个因素交互作用的响应面及等高线图。从这些等高线图能够直观地反映出每2个变量之间交互作用，从各因素之间的等高线图和响应面图反映出来，其曲线走势的坡度越陡，说明该因素对有效峰个数的影响越显著；坡度越平滑，影响则越小。由图4、图5、图6响应面立体图和等高线图可知：鸡蛋黄添加量和萃取温度、鸡蛋黄添加量与萃取时间、萃取时间和萃取温度的交互作用对有效峰个数均有一定的影响。

图4 鸡蛋黄添加质量与萃取时间对有效峰个数交互影响的三维曲面图和等高线图Fig.4 Three dimensional surface and contour maps of the effect of the quality and extraction time on the number of effective peaks

图5 鸡蛋黄添加质量与萃取温度对有效峰个数交互影响的三维曲面图和等高线图Fig.5 Three dimensional surface and contour maps of the effect of egg yolk quality and extraction temperature on the effective number of peaks

2.2.3 验证试验

为了确定最佳点的值，对试验模型进行分析，以得到最佳萃取条件，经分析得出的最佳工艺条件为：鸡蛋黄添加量3.08 g，萃取时间42.96 min，萃取温度69.07℃，模型预测的最佳工艺条件下有效峰个数15个。为检验试验的可靠性，采用上述最优工艺条件进行试验，同时考虑到实际操作的便利，最佳条件修正为鸡蛋黄添加量3 g，萃取时间43 min，萃取温度69℃，实际测得有效峰个数达到15，与预测值比较可知，本试验优化得到的最佳条件参数准确可靠，具有实用价值。

图6 萃取时间与萃取温度对有效峰个数交互影响的三维曲面图和等高线图Fig.6 Three dimensional surface and contour maps of the interaction between extraction time and extraction temperature

2.2.4 鸡蛋中的挥发性成分分析及研究

应用顶空固相微萃取与气质联用技术，分析蛋黄的挥发性香气成分，得到已鉴定的各挥发性成分及其保留时间、相对含量见表4。

由表4可得，蛋黄中的挥发性组分有15种。由表可得鸡蛋黄样品中的香气物质主要为醇类、苯环类、醛类、酯类及烯烃类[17-20]。其中，醇类在所有香气物质中所占比例最大，含量最多的为6-甲基-3-庚醇。其它类挥发性气体所占比例较小，但都是鸡蛋香气的组成部分[21]。

表4 蛋黄挥发性物质Table 4 Volatile substances in egg yolk

3 结论

通过本研究确定了对于检测鸡蛋黄样品挥发性香气成分的顶空固相微萃取法的最佳条件：鸡蛋黄添加量3 g，萃取时间43 min，萃取温度69℃。在此条件下，可得到种类最多的挥发性香味物质，效果最好。

由最佳条件检测得到的结果可知鸡蛋黄挥发性香气成分的组成，有利于鸡蛋香味物质及其香精后期的进一步研究，进一步研究起主要作用的挥发性气体成分。还可判断不同品种鸡蛋的特有香气及种类，根据特有挥发性气体或气体所占比例进行分类。此外，确定鸡蛋黄挥发性香气成分的检测条件，可用于对鸡蛋贮藏过程中品质、挥发性气体的检测，以此为检测指标进行判断。综上，SPME-GC/MS可以作为一种简单、快速检测鸡蛋挥发性香气成分的有效且高效的方法，此方法的深入仍需进一步研究。

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Study on Determination of Aroma Components of Egg Yolk by Headspace Solid-phase Micro-extraction Coupled with Gas Chromatography-Mass Spectrometer

JIAO Meng-yue1，ZHENG Xu1，WANG Ying1，KANG Hong-yan2，TIAN Yi-ling1，*
（1.School of Food Science and Technology ，Agricultural University of Hebei，Baoding 071000，Hebei，China；2.New Hope Hebei Tianxiang Dairy Co.，Ltd.，Baoding 071000，Hebei，China）

2017-04-13

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.19.031

河北省食品科学与工程学科“双一流”建设资金项目（2016SPGC18）

焦梦悦（1993—），女（汉），硕士研究生，研究方向：粮食、油脂及植物蛋白工程。

*通信作者：田益玲（1974—），女（汉），副教授，研究方向：粮油食品添加剂的开发与应用和杂粮深加工研究。