基于GC–MS和感官评价分析纸包装气味物质对巧克力风味的影响

景波，杨青华，林勤保

基于GC–MS和感官评价分析纸包装气味物质对巧克力风味的影响

景波，杨青华，林勤保

（暨南大学 包装工程研究所，广东 珠海 519070）

评价纸板样品气味与己醛、苯甲醛气味的相似度，以及3种浓度己醛和苯甲醛溶液经罗宾逊测试对巧克力风味的影响。通过评价人员的嗅闻分析，分析纸板样品与己醛和苯甲醛的气味相似程度并打分；以己醛和苯甲醛为模拟气味物质，通过品尝分析经体积分数为0.05%、1%、10%的己醛和苯甲醛溶液的罗宾逊测试后巧克力样品的风味变化，并超声辅助乙醇萃取巧克力样品中的己醛和苯甲醛，结合气相色谱质谱法（Gas Chromatography–Mass Spectrometry, GC–MS）定量分析样品中物质含量变化。纸板样品表现出一定的己醛和苯甲醛气味，相似度分别为48%和36%；不同浓度气味模拟物处理的巧克力样品出现轻微的风味变化，己醛和苯甲醛的检出含量分别小于45.0 mg/kg和1.0 mg/kg，均略高于未经处理的巧克力样品中己醛和苯甲醛含量（分别为39.2 mg/kg和0.6 mg/kg）。感官评价和GC–MS分析可相互验证，在不同浓度条件下，以与纸板样品具有一定气味相似性的己醛和苯甲醛作为气味模拟物，经罗宾逊测试后的巧克力样品会出现轻微的风味变化。

纸包装材料；巧克力；感官分析；GC–MS；风味

纸包装材料的“纸”气味特征主要来自于醇类、醛酮类挥发性物质，其中己醛、苯甲醛等经常被检出。这2种物质具有较低的嗅觉阈值属性[1]，即使较低浓度的己醛和苯甲醛也容易被察觉[2-5]。己醛表现出强烈的青草气味，而低浓度苯甲醛表现出杏仁香，高浓度的苯甲醛呈现令人愉悦的水果香气[6-7]。纸包装材料的气味，容易对风味食品的质量造成影响，比如巧克力，因此己醛和苯甲醛也常被用于感官评价培训的风味物质[8-10]。

感官分析可分为以嗅闻测试（OdourTest）为方式的气味分析和通过品尝测试（Taint Test）的食品风味分析[11-12]。其中罗宾逊测试（Robinson Test）是重要的食品接触包装材料感官分析手段，通过专业人员的品尝以评价食品接触用包装材料中化学物质对食品风味的影响。对于气味物质，气相色谱质谱联用（Gas Chromatography–Mass Spectrometry, GC–MS）是一种常用方法，能够有效定性定量地分析挥发性有机化合物。Vera等[6]研究分析了多种包装材料中释放的气味物质，表征评价了纸板包装中异味化合物的影响。张宜彩等[13]运用静态顶空–气相色谱质谱法（HS–GC–MS）分析鉴别了一系列食品包装用纸中的挥发性物质及其气味特征。

文中通过感官分析对比了6种纸板样品与己醛和苯甲醛气味的相似性，并以己醛、苯甲醛为纸包装材料的气味模拟物，通过感官评价人员评价3种不同浓度的己醛和苯甲醛的罗宾逊测试对巧克力风味的影响，并利用GC–MS定量验证分析测试前后巧克力样品中己醛和苯甲醛的含量变化。

1 实验

1.1 材料

主要材料：6种纸板样品，分别编号为S1—S6，S1为广东某公司生产的食品接触用纸；S2为山东某公司生产的非食品级卡纸；S3为美国某公司生产的食品级卡纸；S4为山东某公司的非食品级白卡纸；S5为瑞典某公司生产的食品级卡纸；S6为浙江某公司生产的非食品级卡纸。某品牌巧克力样品购买于珠海某市场。具体样品信息见表1。

1.2 试剂与仪器

主要试剂：己醛标准溶液（95%，色谱纯），中国上海麦克林生化科技有限公司；苯甲醛标准溶液（95%，色谱纯），中国上海麦克林生化科技有限公司；三乙酸甘油酯标准溶液（98.5%，色谱纯），中国上海麦克林生化科技有限公司。

表1 研究中样品的具体信息

主要仪器：7890A–5975C气相色谱–质谱联用仪，美国Agilent公司；AR224CN电子天平，中国常州奥豪斯仪器有限公司。

1.3 仪器条件

GC条件：Agilent DB–3MS色谱柱（30 m×0.25 mm× 0.25 μm）；进样口温度为250 ℃；载气为氦气；流速为1.0 mL/min；进样量为1 μL；不分流；升温程序为初始温度40 ℃，保持2 min，以10 ℃/min的速度升至180 ℃。

MS条件：离子源温度为280 ℃，四极杆温度为150 ℃，传输线温度为280 ℃，电离方式为EI，电离能量为70 eV，溶剂延迟时间为3.0 min，选择离子扫描（SIM）模式。

1.4 方法

1.4.1 气味相似度分析

将纸张样品（S1—S6）剪裁成A4纸尺寸，分别装入密封PE袋，室温条件存放60 d；分别将苯甲醛标准溶液、己醛标准溶液滴加在无味咖啡滤纸上，迅速放入玻璃烧瓶并密封后室温放置2 h，待气味相似度嗅辨测试。

1.4.2 罗宾逊测试

以己醛和苯甲醛为纸包装材料的气味模拟物，对巧克力样品进行罗宾逊测试[12]，分别将100 μL己醛和苯甲醛标准溶液溶解于三乙酸甘油酯中，并定容至100 mL，作为标准溶液储备液。

各自取1 mL标准储备溶液至20 mL三乙酸甘油酯中，作为标准工作溶液，现配现用。将标准工作溶液用三乙酸甘油酯分别配制体积分数为0.05%、1%、10%的己醛测试溶液和苯甲醛测试溶液。

分别取100 μL己醛测试溶液、苯甲醛测试溶液，各自滴加到1 dm2（10 cm×10 cm）的正方形无味咖啡滤纸上，同时准备同样尺寸未滴加溶液的咖啡滤纸作为空白对照，分别放入不同的玻璃器皿中；分别称量15 g（精准至0.001 g）的研磨巧克力依次放入玻璃器皿，与咖啡滤纸样品保持3 cm左右的距离。玻璃器皿底部加入60 mL饱和盐溶液以维持75%的相对湿度。加盖密封，在23～25 ℃条件下放置48 h后进行品尝测试[12]。

1.4.3 感官评价标准

由14名感官测试人员，首先通过扇闻己醛、苯甲醛标准品对气味进行记忆，之后依次对纸板样品气味特征进行识别并打分，不同样品间嗅闻时间间隔控制在30 s。气味相似度通过百分比形式记录，完全不相似评价为0%，气味具有一定相似度可记为25%、50%、75%，气味相似程度极高则记录为100%。

选定5名测试成员（编号为A—E），分别品尝巧克力样品并评分。当无法品尝到除巧克力本身外的味道评分为0，能察觉到异常味道但无法准确判断计为1分，具有轻微异常味道为2分，明显异常味道为3分，具有强烈异常味道为4分，允许出现0.5分[9-10]。

1.4.4 GC–MS分析

分别量取罗宾逊测试巧克力样品和空白处理样品各1.00 g（精准至0.001 g），加入10 mL乙醇常温超声萃取0.5 h后，过有机系尼龙微孔滤膜入进样小瓶，待GC–MS测试。每个样品准备3个平行。

1.4.5 混合标准溶液配制

标准储备液：分别准确取己醛、苯甲醛标准品各0.1 g于容量瓶，用乙醇定容至10 mL，配制成质量浓度为10 000 mg/L的混合标准溶液，置于0～5 ℃环境下储存备用。

标准工作液：分别准确移取适量的混合标准储备液，用乙醇定容至10 mL容量锥形瓶，逐级稀释配制出质量浓度范围为1 μg/L～500 mg/L的混合标准工作液，置于0～5 ℃环境下储存，用于经罗宾逊测试后巧克力样品的定量分析。

2 结果与分析

2.1 品尝测试合理性分析

感官评价容易受到人员主观倾向、注意力分散等影响，出现不合理的情况，故对5名感官人员的评价合理性进行分析，将过去一年内个人感官评价在各组的评分数据和当组数据平均分进行对比。

过去一年之中，该感官小组共进行了25次相关的评价分析，对小组内5名感官评价测试员的25次数据分别与每次组内评分均值作对比，见图1。结果表明，5名感官人员的评分与组内均分之间的差值均在−1～1内，说明相较于整个感官评价小组，5名测试员的数据同样稳定可靠，其评分具有可信性。

图1 5名评价员感官评分与小组平均分的比较(n=25)

2.2 气味相似度分析

经过14位非专业感官测试员的嗅闻分析，纸板样品气味与己醛、苯甲醛的气味相似性结果见图2。

从图2来看，接近一半评分为0%，即认为纸板气味与己醛和苯甲醛气味完全不相似，但是也有评价人员认为不同纸板样品的气味与己醛和苯甲醛气味具有一定相似性或相似程度极高。感官分析结果表明，将近半数的评价人员认为，纸板样品具有轻微的、类似于己醛和苯甲醛2种物质的气味特征，因此将己醛和苯甲醛作为气味模拟物以分析其对巧克力风味的影响。

2.3 罗宾逊测试对巧克力风味的影响分析

通过3种不同浓度的己醛和苯甲醛溶液的罗宾逊实验后，选定5名经过培训的感官人员（编号为A—E），对巧克力样品进行品尝并评分，结果见表2。尽管无法准确分辨来源，感官评价人员能够从巧克力样品中品尝出异常风味。结果表明，不同浓度的己醛和苯甲醛溶液能够引起巧克力食品的轻微风味变化，推测可能是由于处理后巧克力样品中的己醛和苯甲醛物质含量变化不明显，而较小的气味阈值使得青草味和苦杏仁味能被察觉出来。

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图2 不同纸板样品的气味相似度评分频率结果

表2 3种浓度己醛和苯甲醛溶液处理后巧克力样品的品尝得分

2.4 条件优化、线性方程及检出限、定量限

为了对样品中目标物质进行准确快速定量，运用GC–MS分析质量浓度为100 mg/L的混合标准工作液，在全扫描（/为40～550）模式下确定2种目标物质的出峰时间、定量、定性离子以及仪器条件参数优化（1.3节），具体结果见图3。己醛和苯甲醛2种物质的出峰时间分别为6.853 min和9.537 min，其中定量和定性离子并不存在相互干扰的情况，因此在SIM选择离子模式下，己醛和苯甲醛能实现比较明显的分离。

根据感官分析的结果来看，不同浓度己醛和苯甲醛溶液对巧克力风味的变化贡献并不明显，针对2种气味模拟物处理的样品，研究分别建立线性范围的标准曲线方程，以避免较大线性范围内的不准确性定量结果。将多浓度标准工作液进行GC–MS分析，以标准品质量浓度为横坐标（），峰面积为纵坐标（）建立线性回归方程，并以3倍信噪比（/=3）、10倍信噪比（/=10）分别作为2种目标物质的检出限和定量限。如表3所示，不同样品中的己醛、苯甲醛在不同线性范围内的线性关系良好。

图3 己醛和苯甲醛定量分析的参数确定

表3 不同样品中目标化学物的线性方程、相关系数、检出限及定量限(n=3)

2.5 空白加标回收率及精密度

在空白乙醇溶剂添加线性范围内3个浓度的目标化合物后，按照相同萃取前处理进行空白加标回收试验，并重复进行3次以检验方法精密度，结果见表4。3种浓度己醛和苯甲醛溶液中目标化合物质的空白加标回收率均为78%～96%，且RSD值在2%～8%内，说明目标物质的加标回收率和精密度符合测试标准和方法学的验证要求。

表4 己醛和苯甲醛的加标回收率及精密度(n=3)

2.6 巧克力样品中目标物质的定量结果

不同浓度己醛和苯甲醛及其标准品处理的巧克力样品经过罗宾逊测试后，按照1.4.4节进行样品前处理，并进行GC–MS分析，通过混合标准曲线定量，其结果见表5。在选择离子SIM模式下发现，未经过罗宾逊测试的空白巧克力样品在保留时间为6.857、9.578 min处同样出现色谱峰，同样满足己醛和苯甲醛的定性离子要求，说明巧克力原样品中可能存在微量的己醛和苯甲醛。这一推测与此前的研究结果相似，均发现在市售牛奶巧克力中检测出具有青草香的己醛、苦杏仁味的苯甲醛等多种气味活性化合物[14-15]。

在分别使用体积分数为0.05%、1%、10%的己醛和苯甲醛溶液对样品进行罗宾逊测试后，该巧克力样品中2种目标化合物的迁移含量水平变化不明显，分别小于45.0 mg/kg和1.0 mg/kg，均略高于未经处理的巧克力样品中己醛和苯甲醛含量（分别为39.2 mg/kg和0.6 mg/kg）。这一发现表明，在3种不同浓度的气味模拟物罗宾逊实验条件下，己醛和苯甲醛迁移到巧克力样品后，对巧克力样品产生可觉察的轻微的风味变化，这一变化可以从迁移量上得到验证。

表5 罗宾逊测试后巧克力样品中己醛和苯甲醛的含量(n=3)

3 结语

文中通过嗅闻分析纸板样品与己醛和苯甲醛的气味相似度，结果表明传统巧克力纸包装材料在一定程度上具有与己醛青草味、苯甲醛苦杏仁味相似的气味特征。以己醛和苯甲醛作为气味模拟物，对巧克力样品进行罗宾逊测试后品尝打分，发现不同浓度气味模拟物处理的巧克力样品出现了轻微的风味变化，与GC–MS定量分析结果一致，己醛和苯甲醛的检出含量分别小于45.0 mg/kg和1.0 mg/kg，但均略高于未经处理的巧克力样品中己醛和苯甲醛含量（分别为39.2 mg/kg和0.6 mg/kg）。利用感官分析和GC–MS分析评估纸包装材料中2种气味物质对巧克力风味食品的影响，希望为进一步研究纸包装材料的气味问题提供基础。

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Analysis on the Effect of Odour Substances in Paper Packaging Materials on Chocolate Flavor Based on GC-MS and Sensory Evaluation

JING Bo, YANG Qing-hua, LIN Qin-bao

(Packaging Engineering Institute, Jinan University, Guangdong Zhuhai 519070, China)

The work aims to evaluate the odour similarities between paperboard samples and hexanal and benzaldehyde and analyze the effects of three concentrations of hexanal and benzaldehyde solutions on chocolate flavor through Robinson test. After the analysis of odour characteristic by evaluators, the odour similarities between paperboard samples and hexanal and benzaldehyde were analyzed and scored. With hexanal and benzaldehyde as simulated odour substances, the flavor changes of chocolate samples undergoing Robinson test of 0.05%, 1% and 10% hexanal and benzaldehyde solutions were analyzed by taste, and the hexanal and benzaldehyde in chocolate samples were extracted by ethanol under ultrasound, and the changes of substance content in the samples were quantitatively analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The paperboard samples certainly exhibitedodour like hexanal and benzaldehyde, with the similarities of 48% and 36%, respectively. Chocolate samples treated by different concentrations of simulated odour substances showed a slight flavor change, and the detected levels of hexanal and benzaldehyde were less than 45.0 mg/kg and 1.0 mg/kg, slightly higher than those in untreated chocolate samples (39.2 mg/kg and 0.6 mg/kg), respectively. Sensory evaluation results can be verified by GC-MS. Under different concentrations, with hexanal and benzaldehyde having certain odour similarity with paperboard samples as odour simulants, the chocolate samples after Robinson test show slight flavor change.

paper packaging materials; chocolate; sensory analysis; GC-MS; flavor

TS206.4

A

1001-3563(2023)01-0259-06

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.01.029

2022–04–11

景波（1979—），男，在职研究生，主攻食品与药品包装。

林勤保（1968—），男，博士，研究员，主要研究方向为食品与药品包装。

责任编辑：曾钰婵