張玉玉，黃明泉，田紅玉，孫寶國,*，陳海濤

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083；2.北京工商大學(xué) 食品添加劑與配料北京高校工程研究中心，北京 100048)

GC-MS定量分析傳統(tǒng)小麥醬中的揮發(fā)性成分

張玉玉1，黃明泉2，田紅玉2，孫寶國2,*，陳海濤2

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083；2.北京工商大學(xué) 食品添加劑與配料北京高校工程研究中心，北京 100048)

采用同時蒸餾萃取和氣-質(zhì)聯(lián)用技術(shù)，對傳統(tǒng)小麥醬中的揮發(fā)性成分進行提取、定性和定量分析。分析結(jié)果通過計算機聯(lián)機檢索，結(jié)合計算的保留指數(shù)和對照標(biāo)準(zhǔn)品，確定所含化合物的種類，采用面積歸一化法確定相對含量，采用內(nèi)標(biāo)法確定在傳統(tǒng)小麥醬中的含量。共鑒定出113種化合物，占色譜流出組分總量的95.368%，在傳統(tǒng)小麥醬中的含量為263.049μg/g，包括醛類10種(11.862μg/g)、酯類25種(6.955μg/g)、酸類20種(140.596μg/g)、烴類14種(1.934μg/g)、醇類9種(5.666μg/g)、雜環(huán)類化合物19種(53.938μg/g)、酮類7種(1.406μg/g)，其他化合物9 種(40.692μg/g)。

傳統(tǒng)小麥醬；揮發(fā)性成分；同時蒸餾萃取；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用

面醬在我國有幾千年的歷史，是我國的傳統(tǒng)調(diào)味品，有萬能調(diào)味品之美譽。其風(fēng)味獨特，是中式菜肴、炸醬面、北京烤鴨中必不可少的調(diào)味品。依據(jù)原料分類，面醬可以分為兩種，一種是以面粉為主要原料，另一種是直接以小麥為主要原料。面醬的釀制是利用以米曲霉為主的微生物發(fā)酵，其主要制作工藝可分為制曲、制醬和加工3個步驟[1-2]。

面醬作為中國傳統(tǒng)的調(diào)味佳品，深受人們的喜愛。目前，對發(fā)酵豆制品香氣的研究很多，如豆醬[3-7]、豆豉[8-10]、醬油[11]、腐乳[12]、干黃醬[13]等。近年來，對于面醬香氣的組成也有報道，康旭等優(yōu)化了固相微萃取甜面醬揮發(fā)性成分的條件[14]，并研究了釀造工藝對甜面醬風(fēng)味成分的影響[15]；孟鴛等[16]分析了3種萃取方法萃取的甜面醬中的揮發(fā)性成分，并研究了前期發(fā)酵溫度對甜面醬揮發(fā)性成分的形成及品質(zhì)的影響[17]；金華勇等[18]研究了3個不同地方的傳統(tǒng)甜面醬中的揮發(fā)性風(fēng)味成分。

膠東半島傳統(tǒng)的釀造工藝制作的傳統(tǒng)小麥醬，保持了我國傳統(tǒng)面醬的特色，色澤紅潤，醬香明顯。在研究了“六必居”面醬中的揮發(fā)性成分[19]的基礎(chǔ)上，本實驗依據(jù)膠東半島傳統(tǒng)的面醬制作工藝，以小麥為主要原料制作了面醬樣品(小麥醬)，采用同時蒸餾萃取(simultaneous distillation extraction，SDE)和氣 -質(zhì)聯(lián)用(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)連接DB-WAX毛細管柱技術(shù)分離與鑒定其揮發(fā)性成分，并以內(nèi)標(biāo)法進行定量分析，旨在為傳統(tǒng)小麥醬的風(fēng)味評價和良好的發(fā)酵工藝控制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

冬小麥、黃豆、食鹽、井水，以上原料均采自膠東半島當(dāng)?shù)亍?/p>

乙醚(分析純)、無水硫酸鈉(分析純) 國藥集團化學(xué)試劑有限公司；揮發(fā)性化合物標(biāo)準(zhǔn)品 迪馬科技公司；系列烷烴(C6～C20，色譜純) 北京化學(xué)試劑公司。

6890N-5973i氣-質(zhì)聯(lián)用儀 美國Agilent公司；同時蒸餾萃取裝置 北京玻璃儀器廠；RE-52 A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞榮生化儀器廠。

1.2 方法

1.2.1 傳統(tǒng)小麥醬樣品的制作[20]

傳統(tǒng)小麥醬的制作時間一般選在春夏之交的4～6月份，這時正值春末夏初，蒼蠅、蚊子等有害昆蟲的活動還不是很頻繁，可以為醬的制作提供良好的外部環(huán)境。首先，將5kg小麥淘洗干凈，加水浸泡2h，煮熟；2.5kg黃豆在鐵鍋中炒熟，在石臼中磨碎至無完整豆瓣，加入2kg水，攪拌均勻，上籠蒸約20min。然后，分別用塑料袋將蒸煮好的麥子與豆瓣密封，置于30℃左右環(huán)境下發(fā)酵兩周后，在太陽下曬干并粉碎成醬粉。最后將溫開水(40～50℃)、食鹽、醬粉，按質(zhì)量比6:1:4混合，攪拌均勻成醬坯料密封入瓷壇中發(fā)酵；10d后，每2d攪拌一次，90d后，即發(fā)酵成熟。

1.2.2 SDE提取揮發(fā)性成分

稱取200g傳統(tǒng)小麥醬樣品，放入1000mL圓底燒瓶中，加入400mL去離子水，置于同時蒸餾萃取儀的重相一側(cè)；裝有50mL乙醚的100mL圓底燒瓶置于裝置的輕相一側(cè)，加入適量沸石，加熱使裝置的兩端處于沸騰狀態(tài)。待出現(xiàn)回流時開始計時2h，提取完畢，將溶劑側(cè)的萃取液與U型管中的溶劑層合并，加入適量的活化無水硫酸鈉干燥，置于－18℃冰箱中過夜，過濾除去硫酸鈉得提取液。所得提取液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮至8～10mL，該過程重復(fù)1次，將兩次得到的濃縮液合并，用氮氣吹掃濃縮至0.5mL，得濃縮液，質(zhì)量為0.4380g，用于GC-MS分析。濃縮液在氣-質(zhì)聯(lián)機上平行進樣3次。

1.2.3 GC-MS測定條件

色譜條件：DB-WAX毛細管柱(30m×0.25mm，0.25μm)；載氣為氦氣，流速1mL/min；進樣口溫度230℃、分流比30:1、進樣量1μL。程序升溫：起始溫度40℃，保留5min，以3℃/min升至230℃，保留10min。

質(zhì)譜條件：電子電離(electron ionization，EI)源、電子轟擊能量70eV、離子源溫度230℃、四極桿溫度150℃、質(zhì)量掃描范圍25～450u、輔助溫度280℃，調(diào)諧文件為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)諧，掃描模式為全掃描；溶劑延遲3min。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

對檢測結(jié)果的定性分析，以計算機檢索NIST05譜庫為主，輔助以人工解析圖譜，并結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)品對照和計算保留指數(shù)[21]共同確定。定量分析，以十三烷為內(nèi)標(biāo)，根據(jù)內(nèi)標(biāo)物的濃度、樣品中各組分的峰面積與內(nèi)標(biāo)峰面積的比值，計算傳統(tǒng)小麥醬樣品中各組分的含量，認定內(nèi)標(biāo)的因子為1[22-23]；相對含量的確定：采用面積歸一化法。

2 結(jié)果與分析

用SDE法得到的傳統(tǒng)小麥醬提取濃縮液具有濃郁的醬香、烤香和甜香等香氣特征。從提取物這些香氣特征來看，該方法可以有效提取出傳統(tǒng)小麥醬中的香氣成分。GC-MS分離鑒定的傳統(tǒng)小麥醬中的揮發(fā)性成分，其結(jié)果經(jīng)NIST05數(shù)據(jù)庫檢索，結(jié)合保留指數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)品對照進行定性分析，并采用內(nèi)標(biāo)法進行定量分析。從傳統(tǒng)小麥醬中鑒定出的揮發(fā)性化合物的種類及含量見表1，其總離子流圖見圖1。

圖1 傳統(tǒng)小麥醬揮發(fā)性成分的GC-MS總離子流圖Fig.1 GC-MS total ion current chromatogram of volatile compounds in traditional fermented wheat paste

表1 傳統(tǒng)小麥醬中揮發(fā)性成分的定量分析結(jié)果Table 1 GC-MS analysis results of volatile compounds in traditional fermented wheat paste

續(xù)表1

從圖1和表1可以看出，SDE法提取傳統(tǒng)小麥醬中的揮發(fā)性成分，通過GC-MS分離鑒定出113種揮發(fā)性化合物，占色譜流出組分總量的95.368%，相對含量超過1%的化合物有2-甲基丁酸(29.672%)、2-乙氧基丙烷(12.687%)、正十六酸(9.412%)、四甲基吡嗪(8.558%)、糠醛(6.892%)、2-甲基丙酸(6.558%)、亞油酸(4.389%)、苯乙醛(1.484%)、異戊醛(1.255%)等。113種揮發(fā)性成分在傳統(tǒng)小麥醬中的含量為263.049μg/g，包括醛類10種(11.862μg/g)、酯類 25種(6.955μg/g)、酸類 20種(140.596μg/g)、烴類14種(1.934μg/g)、醇類9種(5.666μg/g)、雜環(huán)類化合物19種(53.938μg/g)、酮類7種(1.406μg/g)，其他化合物9種(40.692μg/g)。

在發(fā)酵過程中，醛類化合物可以通過脂質(zhì)過氧化和降解產(chǎn)生[25]。GC-MS從傳統(tǒng)小麥醬的揮發(fā)性成分中分離鑒定出10種醛類化合物，其中含量較高的有2-甲基丁醛(1.072μg/g)、異戊醛(3.801μg/g)、苯乙醛(4.458μg/g)、5-甲基-2-苯基-2-己烯醛(1.380μg/g)。2-甲基丁醛是一種具有果香、霉香和巧克力香的化合物；異戊醛則具有愉快的水果香氣；苯乙醛具有風(fēng)信子香氣，可用于調(diào)配草莓和櫻桃等香精；5-甲基-2-苯基-2-己烯醛也稱為可可醛，具有堅果和可可的香氣[26]。醛類化合物對傳統(tǒng)小麥醬中的甜香和果香香氣的貢獻比較大。鑒定出的酯類化合物共有25種，是傳統(tǒng)小麥醬中種類最多的一類化合物，這與金華勇等[18]分析甜面醬中揮發(fā)性成分的鑒定結(jié)果一致。酯類的含量不是很高，超過1μg/g的只有乙酸乙酯(1.356μg/g)，但酯類化合物是傳統(tǒng)小麥醬香氣不可缺少的組成部分。酯類化合物多數(shù)由細菌產(chǎn)生的有機酸和酵母產(chǎn)生的醇在酯化酶的催化下形成[15]。

酸類化合物有20種，在傳統(tǒng)小麥醬中的含量最高，為140.596μg/g。其中含量較高的有乙酸(2.007μg/g)、2-甲基丙酸(19.974μg/g)、2-甲基丁酸(90.500μg/g)、己酸(1.087μg/g)、辛酸(1.317μg/g)、亞油酸(8.598μg/g)、十六酸(12.536μg/g)。而其他文獻報道鑒定出的面醬中的酸類化合物的種類并不多，孟鴛等[17]檢測到2種，康旭等[14]檢測到1種，金華勇等[18]檢測出4種。烴類化合物有14種，在傳統(tǒng)小麥醬中的含量為1.934μg/g，但由于閾值比較高，所以對食品香氣貢獻不大[22]。醇類化合物有9種，在傳統(tǒng)小麥醬中的含量為5.666μg/g，含量較高的有乙醇(1.611μg/g)和異戊醇(2.642μg/g)。

鑒定出的雜環(huán)類化合物有19種，在傳統(tǒng)小麥醬中的含量為53.938μg/g，含量較高的有2,3,5-三甲基吡嗪(2.252μg/g)、糠醛(20.976μg/g)、四甲基吡嗪(26.032μg/g)、2-呋喃甲醇(1.353μg/g)。傳統(tǒng)小麥醬中糠醛含量較高，可能與制作傳統(tǒng)小麥醬原料中的淀粉含量較高有關(guān)。淀粉在微生物及其酶的作用下，降解可以生成各種醛類化合物?？啡┚哂刑鹣?、面包香、焦糖香，并帶有烘烤食品的氣味[26]，是傳統(tǒng)小麥醬香氣的重要組成部分。2,3,5-三甲基吡嗪和四甲基吡嗪都具有堅果香、可可和咖啡的香氣特點[26]。這兩種吡嗪類化合物的生成，可能與發(fā)酵過程中霉菌產(chǎn)生的蛋白酶催化產(chǎn)生小分子的風(fēng)味物質(zhì)有關(guān)。另外，小麥的麩皮中含有胚芽油，富含亞油酸和亞麻酸。這兩種脂肪酸既可以參與酯類物質(zhì)的形成，也可以在發(fā)酵過程中受酶的催化作用，氧化降解為小分子的風(fēng)味化合物，為傳統(tǒng)小麥醬的甜香、醬香、霉香和烤香的香氣特征，以及香氣的飽滿、濃郁發(fā)揮重要的作用。

3 結(jié) 論

3.1 以小麥為主要原料，采用膠東半島傳統(tǒng)的釀造工藝釀造的傳統(tǒng)小麥醬，保持了我國傳統(tǒng)面醬的香氣特點。采用同時蒸餾萃取法提取的傳統(tǒng)小麥醬揮發(fā)性成分的萃取液，具有醬的特征香氣。

3.2 氣-質(zhì)聯(lián)用技術(shù)從傳統(tǒng)小麥醬中共分離鑒定出113種揮發(fā)性化合物，占色譜流出組分總量的95.368%，在傳統(tǒng)小麥醬中的含量為263.049μg/g。其中酸類化合物含量最高為140.596μg/g(20種)，其次為雜環(huán)類化合物53.938μg/g(19種)，種類最多的為酯類化合物25種(6.955μg/g)。另外還包括醛類10種(11.862μg/g)，烴類14種(1.934μg/g)，醇類9種(5.666μg/g)，，酮類7種(1.406μg/g)，其他化合物9種(40.692μg/g)。

3.3 傳統(tǒng)小麥醬中含量較高的揮發(fā)性成分有2-甲基丁酸(90.500μg/g)、四甲基吡嗪(26.032μg/g)、糠醛(20.976μg/g)、2-甲基丙酸(19.974μg/g)、十六酸(12.536 μg/g)、亞油酸(8.598μg/g)、苯乙醛(4.458μg/g)、異戊醛(3.801μg/g)、異戊醇(2.642μg/g)、2,3,5-三甲基吡嗪(2.252 μg/g)、乙酸(2.007μg/g)、乙醇(1.611μg/g)、5-甲基-2-苯基-2-己烯醛(1.380μg/g)、乙酸乙酯(1.356 μg/g)、2-呋喃甲醇(1.353μg/g)、辛酸(1.317μg/g)、己酸(1.087μg/g)和2-甲基丁醛(1.072μg/g)等。

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Volatile Component Analysis of Traditional Fermented Flour Paste by GC-MS

ZHANG Yu-yu1，HUANG Ming-quan2，TIAN Hong-yu2，SUN Bao-guo2,*，CHEN Hai-tao2
(1. College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China；2. Beijing Higher Institution Engineering Research Center of Food Additives and Ingredients,Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)

The volatile composition of traditional fermented flour paste was analyzed by simultaneous distillation extraction(SDE) and gas chromatography and mass spectrometry (GC-MS). The volatile compounds separated from traditional fermented flour paste were identified by comparing their retention indices with those of reference compounds. Their relative contents were determined by peak area normalization method and their contents in traditional fermented flour paste were measured by internal standard method. A total of 113 compounds were identified accounting for 95.368% of the total peak area. Their total content in traditional fermented flour paste was 263.049 μg/g. These compounds included 10 aldehydes (11.862 μg/g), 25 esters(6.955 μg/g), 20 acids (140.596 μg/g), 14 hydrocarbons (1.934 μg/g), 9 alcohols (5.666 μg/g), 19 heterocycles (53.938 μg/g),7 ketones (1.406 μg/g) and 9 other compounds (40.692 μg/g).

traditional fermented wheat paste；volatile compounds；simultaneous distillation extraction；gas chromatography and mass spectrometry

TS207.3

A

1002-6630(2012)16-0100-06

2011-07-04

“十二五”國家科技支撐計劃項目(2011BAD23B01)

張玉玉(1982—)，女，博士研究生，研究方向為天然產(chǎn)物化學(xué)。E-mail：zhangyy2@163.com

*通信作者：孫寶國(1961—)，男，教授，博士，研究方向為香料化學(xué)。E-mail：sunbg@btbu.edu.cn