楊國峰，和 珊，丁 超,2，趙 娟，朱江明

(1.南京財經(jīng)大學食品科學與工程學院，江蘇 南京 210046；2.南京農(nóng)業(yè)大學食品科技學院，江蘇 南京 210095)

頂空固相微萃取(headspace solid phase microextraction，HS-SPME)法是一種集采樣、萃取、濃縮、進樣于一體的無溶劑樣品預處理技術(shù)，具有處理時間短、不使用有機溶劑、真實反映樣品中揮發(fā)性成分及組成等優(yōu)點[1]。與傳統(tǒng)的頂空取樣方法相比，頂空固相微萃取由于頂空中的分析物被濃縮富集在固相微萃取涂層上，能提高檢出靈敏度幾倍到幾十倍[2]。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(gas chromatography- mass spectrometry，GC-MS)技術(shù)集色譜分離技術(shù)和質(zhì)譜定性分析于一體，可在短時間內(nèi)檢索出幾十種甚至上百種化合物。將固相微萃取技術(shù)與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用方法結(jié)合，可有效地分析樣品中痕量有機物，重復性好，具有操作簡便、分析準確、快速等優(yōu)點[3-4]，在國內(nèi)外的食品領(lǐng)域如果蔬、糧油領(lǐng)域如稻谷、小麥、蕎麥、菜籽及其加工產(chǎn)品等的研究中已得到部分應用[3-14]。其中與菜籽相關(guān)的有菜籽油主要揮發(fā)性風味成分、菜籽蛋白酶水解產(chǎn)物衍生風味物質(zhì)等研究[13-14]。但國內(nèi)應用于油菜籽揮發(fā)性成分的研究尚未見報道。本研究利用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法分析油菜籽揮發(fā)性成分，旨在利用新檢測技術(shù)探索快速評價油菜籽干燥品質(zhì)的新方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

德油5號甘藍型油菜籽(2011年生產(chǎn)，水分含量9.6%)，采購于安徽省廬江縣。

1.2 儀器與設備

7890A/5975C氣質(zhì)聯(lián)用儀 美國安捷倫公司；24Ga固相微萃取手持裝置、Carboxen/PDMS萃取頭(75μm) 美國 Supelco公司；帶塞萃取瓶(100mL) 定制；數(shù)顯電子恒溫水浴鍋、調(diào)速多用振蕩器 國華電器有限公司；TP電子分析天平 德國賽多利斯股份公司；電子鼓風干燥箱 上海蘇進儀器設備廠。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備方法

為模擬剛收獲的油菜籽狀態(tài)，除雜后用去離子水增濕至目標水分18%，密封于自封袋中置于振蕩器上振蕩30min，使水分混合均勻，置于4℃電子恒溫箱中放置48h，期間取出一次搖晃均勻，使水分被充分吸收均勻至菜籽內(nèi)部。測其水分含量，水分測定方法參照GB/T 14489.1—2008/ISO 665：2000《油料水分及揮發(fā)物含量測定》。

1.3.2 熱風干燥

將制備好的樣品1360g平鋪于網(wǎng)狀托盤中，放入薄層干燥設備中，分別在50、70、90、110℃四種溫度下進行干燥。每組樣品在干燥過程中，每隔固定的時間取出，放在電子天平上稱質(zhì)量，記錄數(shù)據(jù)，再將樣品放回，每次稱樣過程時間控制在10s以內(nèi)。待樣品大約干燥至目標水分時，將其取出，測定樣品水分，然后裝入自封袋中。

1.3.3 頂空固相微萃取

取20g干燥后的油菜籽置于 100mL頂空瓶中，用錫紙裹住配套橡膠塞，在60℃恒溫水浴鍋中平衡30min，頂空萃取30min后收回萃取頭并取出針管，迅速插入氣質(zhì)聯(lián)用儀進樣口中，250℃不分流模式下解吸5min。

1.3.4 GC-MS測定條件

色譜條件： 色譜柱： H P - 5 M S 毛細管柱(30m×250μm，0.25μm)；升溫程序：35℃保持2min，以5℃/min升至80℃，保持2min，以5℃/min升至140℃，保持2min，以10℃/min 升至180℃，保持2min，以15℃/min升溫至220℃，保持5min。載氣(He)流速1.0mL/min，采用不分流進樣。

質(zhì)譜條件：離子源溫度230℃，四極桿溫度150℃，輔助通道溫度280℃，電離方式為電子電離源(electron ionization，EI)，電子能量70eV；全掃描質(zhì)量參數(shù)25～450u。

1.4 數(shù)據(jù)處理

油菜籽樣品中各揮發(fā)性成分的定性由計算機檢索與NIST 08質(zhì)譜庫匹配求得，分析匹配度不低于于80%的成分。各揮發(fā)性成分的定量方法為，排除雜質(zhì)峰后按照峰面積的歸一化法進行定量分析，求得油菜籽樣品中各揮發(fā)性成分的相對含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 GC-MS實驗精密度

在實驗所取的頂空固相微萃取條件下，用同一組樣品重復6次實驗，在氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀上分析微波干燥后的菜籽揮發(fā)性氣體成分。計算總峰面積和總峰高的相對標準偏差?？偡甯叩南鄬藴势顬?.1%，總峰面積的相對標準偏差為5.6%，說明本方法具有較好的精密度。

2.2 熱風干燥后菜籽GC-MS總離子峰圖

圖 1 50(A)、70(B)、90(C)、110(D)℃熱風干燥后菜籽GC-MS總離子峰圖Fig.1 GC-MS total ion current chromatograms of rapeseeds dried at different temperatures

由圖1可知，固相微萃取可以很好地吸附菜籽的揮發(fā)性物質(zhì)，總離子峰圖中各物質(zhì)的分離度較好。經(jīng)NIST08質(zhì)譜庫檢索，匹配度高于80%的物質(zhì)較多，說明此實驗方法可以較快且較準確地分析檢測出油菜籽揮發(fā)性成分。

2.3 菜籽的揮發(fā)性成分

2.3.1 熱風干燥后油菜籽揮發(fā)性總組分

熱風干燥后菜籽中含有烴類、醇類、醚類、酯類、醛類、酸類、酚類、酮類以及其他化合物等揮發(fā)性成分，共計85余種物質(zhì)，各類揮發(fā)性成分的具體數(shù)目如圖2A。由圖2A可知，熱風干燥后菜籽氣味成分種類數(shù)目最多的是烴類，有45種成分；其次是酯類，有12種成分；醇類有9種成分；醛類有5種成分；醚類、酸類、酚類、酮類各含有1種成分。

圖 2 菜籽熱風干燥后氣味組分種類數(shù)目(A)和相對含量(B)Fig.2 Volatile profi le of dried rapeseeds

由圖2B可知，熱風干燥后油菜籽氣味成分排除包含在其他類別的成分外，其余成分總相對含量由高到低依次是醛類、烴類、醇類、酯類、酸類、酚類、酮類和醚類。

2.3.2 熱風干燥后油菜籽各類揮發(fā)性成分及其相對含量根據(jù)表1中的各類氣味成分的相對含量，取總組分相對含量較高的烴類、酯類、醇類、醛類4種揮發(fā)性成分，分析其在不同熱風干燥溫度下的相對含量，得到結(jié)果見圖3。從圖3可知，酯類成分在4種不同干燥溫度下的總相對含量保持在較低的水平，無明顯波動；醇類成分在50℃溫度下干燥后相對含量最低，70～110℃溫度下干燥后相對含量比50℃溫度下的相對含量顯著升高并保持基本持平狀態(tài)；其余成分相對含量無明顯規(guī)律可循。

圖 3 菜籽中烴類、酯類、醇類、醛類總相對含量Fig.3 Relative contents of hydrocarbons, esters, alcohols and aldehydes in rapeseeds dried at different temperatures

表 1 油菜籽熱風干燥后烴類揮發(fā)性成分及相對含量Table 1 Volatile compounds and their relative contents in rapeseeds dried at different temperatures

2.3.3 烴類揮發(fā)性成分

將烴類成分中的46種物質(zhì)分為幾個小類別，并將其中烷烴、烯烴、苯類、萘類成分的總相對含量統(tǒng)計如圖4。由圖4可知，烯烴的總相對含量在50℃干燥溫度下最高，達到33.95%，隨著干燥溫度的升高，總相對含量呈總體下降的趨勢，在110℃干燥溫度下略有回升。其余各組成分總相對含量無明顯規(guī)律可循。

圖 4 菜籽中烷烴、烯烴、苯類、萘類總相對含量Fig.4 Relative contents of alkanes, alkenes, benzene and naphthalene in rapeseeds dried at different temperatures

2.3.4 硫甙降解產(chǎn)物

在熱風干燥時，由于菜籽內(nèi)部水分的汽化與向外遷移，會不同程度地導致菜籽內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，發(fā)生內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化的菜籽可在所含芥子酶[15]的作用下水解產(chǎn)生異硫氰酸鹽、硫氰酸鹽、腈等有害產(chǎn)物。經(jīng)綜合分析，熱風干燥后菜籽的氣味成分中含有的可能的硫甙降解產(chǎn)物有：甲代烯丙基氰，5-氰基-1-戊烯，4-異硫氰酸-1-丁烯，苯丙烷腈，5-甲硫基-戊腈，亞硫酸丁基十六酯，亞硫酸-2-丙基十八酯，亞硫酸丁基十四酯等。將上述物質(zhì)的相對含量統(tǒng)計于圖5。

圖 5 熱風干燥后菜籽揮發(fā)性物質(zhì)中硫甙降解產(chǎn)物Fig.5 Relative contents of possible glucosinolate degradation products in rapeseeds dried at different temperatures

由圖5可知，在50～90℃熱風干燥溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，硫甙降解產(chǎn)物總相對含量呈上升的趨勢；到110℃時總相對含量轉(zhuǎn)為降低。其原因可能是隨著熱風干燥溫度的上升，菜籽內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)變化越大，導致硫甙降解產(chǎn)物增多；但在110℃高溫下，部分硫甙降解產(chǎn)物可能與菜籽內(nèi)部其他成分發(fā)生反應，使得可檢測到的揮發(fā)性硫甙降解產(chǎn)物相對含量降低，因此使得檢測到的總相對含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。也可能是因為在110℃干燥溫度下，硫甙降解產(chǎn)物的量是增加的，而菜籽揮發(fā)性成分總量增加，導致硫甙降解產(chǎn)物的相對含量降低，因此產(chǎn)生此變化趨勢。具體原因還待今后進一步研究。

3 結(jié) 論

使用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用的方法分析熱風干燥后菜籽的揮發(fā)性成分，檢測出85余種物質(zhì)，分別屬于烴類、醇類、醚類、酯類、醛類、酸類、酚類、酮類等。在這幾個大類中，總相對含量由高到低依次是醛類、烴類、醇類、酯類、酸類、酚類、酮類和醚類。其中，酯類成分在4種不同干燥溫度下的總相對含量穩(wěn)定在較低的水平；醇類成分在50℃溫度下干燥后相對含量最低，而在70～110℃溫度范圍干燥后相對含量顯著升高并保持基本持平狀態(tài)；在50～90℃范圍內(nèi)，烯烴的總相對含量隨著干燥溫度的升高呈總體下降的趨勢，在110℃干燥溫度下略有回升。另外，菜籽揮發(fā)性成分中硫甙降解產(chǎn)物有：甲代烯丙基氰、5-氰基-1-戊烯、4-異硫氰酸-1-丁烯、苯丙烷腈、5-甲硫基-戊腈、亞硫酸丁基十六酯、亞硫酸-2-丙基十八酯、亞硫酸丁基十四酯等。在50℃至90℃熱風干燥溫度范圍內(nèi)，其總相對含量隨著溫度的升高呈上升的趨勢；到110℃時總相對含量轉(zhuǎn)為降低。

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