高京草，周存田，程智慧，張靜，唐愛均

（西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院，陜西楊凌712100）

大蒜揮發(fā)性成分頂空取樣與固相微萃取GC-MS分析

高京草，周存田，程智慧*，張靜，唐愛均

（西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院，陜西楊凌712100）

為了探索大蒜揮發(fā)性成分分析前處理方法，以新鮮大蒜和市售的糖醋蒜為材料，分別采用頂空取樣和固相微萃取提取其揮發(fā)性成分，并進(jìn)行GC-MS分析，結(jié)果表明：不同采集方法檢出的揮發(fā)性成分和含量有所不同，頂空取樣檢測出新鮮大蒜和糖醋蒜的揮發(fā)性成分種類和相對(duì)含量以及含硫化合物相對(duì)含量都較高；兩種方法分別檢出新鮮大蒜和糖醋蒜的共有含硫化合物分別為11種和6種。相對(duì)固相微萃取，頂空取樣操作簡單，快速，可用于大蒜及其加工品揮發(fā)性成分的測定。

大蒜；揮發(fā)性成分；頂空取樣；固相微萃??；氣質(zhì)聯(lián)用分析

大蒜（Allium sativum L.）是重要保健蔬菜和調(diào)味品，其深加工品也廣泛用于醫(yī)藥和食品工業(yè)。其中揮發(fā)性含硫化合物是它的主要生物活性成分。固相微萃取法（solid-phase microextraction，SPME）是目前大蒜揮發(fā)性成分測定使用最為廣泛的方法，具有集采樣、萃取、濃縮、進(jìn)樣于一體的優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是萃取頭種類繁多，不同萃取頭的固定相/吸附劑和膜厚度不同，對(duì)樣品的萃取吸附具有選擇性，且進(jìn)樣針較粗，容易使進(jìn)樣隔墊形成穿孔，導(dǎo)致漏氣和隔墊流失，萃取頭流失干擾和需要老化處理等，操作繁瑣。頂空（Headspace，HS）取樣是將樣品放在一個(gè)密封的小瓶中，常溫或加熱下，攪拌（或振蕩）一定時(shí)間，使達(dá)到氣液平衡，抽取頂空氣體進(jìn)樣分析，操作簡單、快速，適于分析容易揮發(fā)的成分[1]，其優(yōu)點(diǎn)是能直接得到所提取的揮發(fā)性物質(zhì)，對(duì)揮發(fā)性成分不需要富集或濃縮，可以免除冗長煩瑣的樣品前處理過程，既可避免在除去溶劑時(shí)引起揮發(fā)物的損失，又可降低共提物引起的噪音，具有更高靈敏度和分析速度，對(duì)分析人員和環(huán)境危害小，操作簡便，是一種符合“綠色分析化學(xué)”要求的分析手段。在云南野生干巴菌[2]、荊芥穗[3]、白胡椒[4]、虎杖花[5]的揮發(fā)性成分測定中都取得很好的效果。但至今未見用頂空取樣測定大蒜揮發(fā)性成分的報(bào)道。本研究以大蒜和市售的糖醋蒜為材料，分別采用HS和SPME采集其揮發(fā)性成分，并進(jìn)行GC-MS分析，通過對(duì)檢出的揮發(fā)性成分種類、含硫化合物種類和含硫化合物相對(duì)含量的比較，探索HS取樣用于大蒜揮發(fā)性成分測定的可行性，為大蒜及其加工品的揮發(fā)性成分研究和開發(fā)利用提供方法依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 儀器

試驗(yàn)在西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，采用TRACE ISQ氣質(zhì)聯(lián)用儀：Thermofisher科技有限公司，配有頂空自動(dòng)進(jìn)樣器；20 mL頂空樣品瓶；SPME手動(dòng)進(jìn)樣器：美國Supelco公司；15 mL樣品瓶。

1.2 材料及處理方法

1.2.1 材料

以新鮮大蒜和加工品糖醋（糖醋液腌制，從超市購買）為試材，選10個(gè)蒜頭，切塊混勻，勻漿粉碎，稱取5 g裝入樣品瓶，立即封口，試驗(yàn)重復(fù)3次。

1.2.2 樣品處理方法

HS方法：采用本研究前期對(duì)頂空取樣3、5、7、9 g樣品量，20、30、40、50℃平衡溫度和20、30、40 min平衡時(shí)間等篩選的分析條件：取5 g樣品，在40℃下平衡30 min。

SPME方法：采用Sun-Neo Lee（Sun-Neo Lee，2003）使用的方法：選用50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭，萃取前在進(jìn)樣口250℃老化1 h后進(jìn)空樣去除干擾，然后40℃水浴萃取40 min，在進(jìn)樣口解吸3 min。

1.2.3 GC-MS分析條件

GC條件：GS-Tek-5MS（0.25 mm×30 m×0.25μm）石英毛細(xì)管柱，程序升溫40℃（2 mim）—6℃/min 170℃（5 min）—10℃/min 250℃（1 min）；進(jìn)樣口溫度230℃；載氣He流速1 mL/min，分流進(jìn)樣，分流比50∶1；進(jìn)樣量2 mL。

MS條件：EI源，70 eV，離子源溫度250℃，傳輸線250℃，質(zhì)量掃描范圍40 amu～450 amu。

1.2.4 揮發(fā)性成分定性定量

利用隨機(jī)Xcalibar工作站NIST2008標(biāo)準(zhǔn)譜庫檢索各組分，參考文獻(xiàn)及標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)機(jī)檢結(jié)果進(jìn)行核對(duì)和確認(rèn)，僅報(bào)道匹配度大于800的鑒定結(jié)果，按面積歸一化法計(jì)算各組分相對(duì)含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 大蒜揮發(fā)性成分分析比較

對(duì)大蒜揮發(fā)性成分進(jìn)行GC-MS分析結(jié)果見表1。

表1 大蒜揮發(fā)性成分及相對(duì)含量比較Table 1 Comparison of volatile components and relative contents ingarlic

從表1可以看出，采用HS取樣鑒定出18種化合物，其峰面積之和占總色譜峰面積的98.85%，其中含硫化合物15種，都是大蒜的主要功能成分[6]，含硫化合物峰面積之和占總色譜峰面積的98.6%；含量較高的組分為二烯丙基二硫醚（66.29%）、二烯丙基三硫醚（8.87%）、1，3-二噻烷（15.05%）；含硫化合物中環(huán)狀化合物4種，峰面積之和為17.28%。采用SPME取樣從大蒜中檢出17種化合物，其峰面積之和占總色譜峰面積的95.90%，其中含硫化合物也是15種，含硫化合物峰面積之和占總色譜峰面積的94.93%；含量較高的組分為二烯丙基二硫醚（34.87%）、二烯丙基三硫醚（23.36%）、3-乙烯基-5-烯-1，2-環(huán)己硫醚（20.17%）；含硫化合物中環(huán)狀化合物為8種，峰面積之和為31.12%。兩種方法分析結(jié)果中有11種共有含硫化合物，這些共有化合物在HS提取的揮發(fā)性成分中占96.29%，在SPME提取的揮發(fā)性成分中占93.72%，其余4種峰面積之和不足1%。

由此可見，與SPME取樣相比，HS取樣檢測出的揮發(fā)性成分種類和相對(duì)含量以及含硫化合物相對(duì)含量都較高，尤其二烯丙基二硫醚含量高出31.42%，而SPME檢出的環(huán)狀含硫化合物種類和含量顯著較高，這可能是由于SPME萃取頭選擇性吸附所致，因此，測定大蒜揮發(fā)性成分，HS較SPME取樣效果好。

2.2 糖醋蒜揮發(fā)性成分分析比較

對(duì)糖醋蒜揮發(fā)性成分進(jìn)行GC-MS分析結(jié)果見表2。

由表2可看出，采用HS取樣鑒定出17種揮發(fā)性成分，其峰面積之和占總色譜峰面積的99.90%；其中含硫化合物10種，含硫化合物峰面積之和分別占總色譜峰面積的94.3%，含量較高的組分為二烯丙基硫醚（63.32%），二烯丙基二硫醚（18.75%）、烯丙基甲基硫醚（6.41%）；采用SPME取樣從糖醋蒜中檢出14種揮發(fā)性成分，其峰面積之和占總色譜峰面積的96.46%，其中含硫化合物也是10種，含硫化合物峰面積之和分別占總色譜峰面積的80.30%，含量較高的組分為二烯丙基硫醚（56.90%），二烯丙基二硫醚（17.53%）、棕櫚酸乙酯（12.79）。兩種方法分析結(jié)果中有6種共有含硫化合物，這些共有化合物在HS提取的揮發(fā)性成分中占89.27%，在SPME提取的揮發(fā)性成分中占77.76%。

從糖醋蒜的分析結(jié)果可以看出，HS取樣較SPME取樣檢出揮發(fā)性成分種類和相對(duì)含量、含硫化合物相對(duì)含量明顯高；在不含硫揮發(fā)性成分中SPME取樣檢出的長鏈酯類相對(duì)含量較高，因此，對(duì)于以測定生物活性成分含硫化合物為主要目標(biāo)，HS比SPME更適合糖醋蒜的測定。

3 討論

綜合以上大蒜及其加工品糖醋蒜分析結(jié)果可以看出，與SPME相比，HS取樣檢測的大蒜及糖醋蒜揮發(fā)性成分種類和相對(duì)含量以及含硫化合物相對(duì)含量都較高，對(duì)于低沸點(diǎn)、揮發(fā)性強(qiáng)的大蒜主要揮發(fā)性成分來說，由于HS進(jìn)樣分析可以直接得到樣品所釋放的氣體的化學(xué)組成，并且具有高通量，高分辨率，高靈敏度，和快速的特點(diǎn)[7]，無需萃取過程，避免了萃取頭選擇富集的干擾，可用于大蒜及其加工品揮發(fā)性成分的測定。

至于SPME，雖然在新鮮大蒜中檢出的含硫化合物種類與HS相同，但檢出的環(huán)狀含硫化合物種類和含量顯著較高，在糖醋蒜中檢出的長鏈酯類相對(duì)含量也較高，這可能與萃取頭選擇性吸附有關(guān)。雖SPME是目前大蒜揮發(fā)性成分測定使用最廣泛的方法，但其缺點(diǎn)是萃取頭種類多，測定結(jié)果各異，O.Calvo-Gómez[8]認(rèn)為polyacrylate 85 μm（PA）測定主要成分效果最好，其次是100 μm PDMS；Sun-Neo Lee[9]則認(rèn)為50/30 μm DVB/CAR/PDMS最好，其次是100 μm PDMS；周江菊[10]和Na Young Kim[11]則選用75 μm CAR-PDMS測定大蒜揮發(fā)性成分。因此本試驗(yàn)采用Sun-Neo Lee的方法與HS取樣比較。

此外，與新鮮大蒜相比，糖醋蒜不僅酯類化合物含量高，而且二烯丙基二硫醚含量下降，二烯丙基硫醚含量增加，這可能是糖醋蒜辣味不顯著的原因。二烯丙基二硫醚是天然大蒜的主要成分，被稱作大蒜辣素[12]，常作為大蒜油質(zhì)量控制指標(biāo)[13]和大蒜藥用價(jià)值的衡量指標(biāo)[14-15]。說明大蒜加工成糖醋蒜，其活性成分含量下降。

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Comparison of Sampling Methods Headspace and SPME GC-MS for Analysis of Volatile Components in Garlic

GAO Jing-cao，ZHOU Cun-tian，CHENG Zhi-hui*，ZHANG Jing，TANG Ai-jun
（College of Horticulture，Northwest A&F University，Yangling 712100，Shaanxi，China）

In order to explore the pre-treatment methods for analyzing the volatile components of garlic，in this research，fresh garlic and the market sweet and sour pickled garlic were used as materials，Headspace（HS）sampling and solid phase micro extraction（SPME）to extract the volatile components respectively and analyzed by GC-MS.The results showed that the volatile components derived from HS sampling and SPME differs.The kinds of volatile components and it's relative content，relative content of sulfur compounds identified derived from Headspace sampling were more than from SPME.Totally 11 and 6 sulfur compounds were detected in fresh garlic and sweet and sour pickled garlic in both methods respectively，but it's relative content is higher from HS sampling also.Compared with SPME，Headspace sampling operation is simple，fast，can be used for the determination of volatile components of garlic and its processed products.

garlic；volatile components；headspace sampling；SPME；GC-MS

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.19.025

2013-04-09

西北農(nóng)業(yè)科技大學(xué)大型儀器設(shè)備新功能開發(fā)項(xiàng)目（Dysb110106）；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31171949）；國家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（200903018-7）

高京草（1963—），女（漢），高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，碩士，主要從事實(shí)驗(yàn)室管理。

*通信作者