曹佳,侯芳菲,劉悅,陳克,高明
(天津生物工程職業(yè)技術(shù)學院,天津300462)
大蔥是北方常見的一種調(diào)味類蔬菜,屬于百合科蔥屬,多年生草本植物,葉子圓筒形,中間空,脆弱易折。蔥味辛,性微溫,具有發(fā)表通陽、解毒等功效[1],主要用于風寒感冒、惡寒發(fā)熱、頭痛鼻塞、陰寒腹痛、痢疾泄瀉、蟲積內(nèi)阻、乳汁不通、二便不利等疾病的防治。
章丘大蔥,山東省章丘市特產(chǎn),全國農(nóng)產(chǎn)品地理標志。章丘大蔥含有較多的蛋白質(zhì)、多種維生素、氨基酸和礦物質(zhì),特別是含有維生素A、維生素C 和具有強大的殺菌能力的蒜素。
有學者提出,大蔥有特殊的香味,香氣成分比較復雜,其中含硫化物較多[2]。大蔥中香味物質(zhì)的提取方法主要有水蒸氣蒸餾法[2,3]、有機溶劑浸提法[4-7],常用GC或GC-MS 鑒定蔥的香氣成分。本實驗利用有機溶劑提取章丘大蔥的香氣成分,再用GC-MS 對蔥中的香氣成分進行鑒定,從而確定蔥中的香氣成分,分析發(fā)“香”原理。
市售章丘大蔥,購于生鮮超市;甲醇、乙酸乙酯、石油醚,以上試劑為分析純。
Agilent 7890A-5975C,GC-MS 氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀,美國Agilent 公司;色譜柱:HP-INNOWax(60 m×250 μm×0.25 μm),美國Agilent 公司;Hw·SY11 型電熱恒溫水浴鍋,北京市長風儀器儀表公司;萬分之一分析天平,上海恒平科學儀器有限公司。
本實驗香氣成分的提取方法為有機溶劑提取法,提取出的物質(zhì)再利用GC-MS 進行鑒定,從而確定蔥中的香氣成分。
1.3.1 章丘大蔥中香氣成分的提取
先將章丘大蔥清洗,瀝干水分,去掉蔥葉,保留蔥白部分,切成1 cm 長的小段,準確稱取樣品30.0000 g,轉(zhuǎn)移到500 mL 圓底燒瓶,加入400 mL 供試的有機溶劑,加熱提取一定時間后,取上層清液,根據(jù)GC-MS 檢測結(jié)果確定最佳提取條件。
1.3.2 章丘大蔥中香氣成分的檢測
(1)氣相色譜條件
升溫程序:初始溫度40 ℃以5 ℃/min 速率升至100℃,待溫度穩(wěn)定后,再以4.5 ℃/min 速率升至220 ℃,然后以3 ℃/min 速率升至240 ℃。進樣口溫度240 ℃,檢測器溫度250 ℃;載氣為He,流速1 mL/min,進樣量1 mL,不分流進樣。
(2)質(zhì)譜條件
電子電離源(Electron ionization,EI),電子能量為70 eV,離子源溫度230 ℃,柱箱溫度165 ℃;MS 四級桿溫度150 ℃。
2.1.1 提取溶劑的確定
以溶劑為變量,以提取出的硫化物數(shù)目為標準,確定最優(yōu)提取溶劑。在40 ℃時,以甲醇、乙酸乙酯、石油醚為提取溶劑提取1 h,通過GC-MS 檢測提取出的香氣成分,結(jié)果見表1。
表1 不同溶劑提取出的硫化物數(shù)目Table 1 The number of sulfide extracted using different solvents
由表1 可知,3 種提取溶劑中,以甲醇作為溶劑提取出來的硫化物數(shù)目最多,因此,將甲醇作為最佳提取溶劑。
2.1.2 提取溫度的確定
甲醇為提取溶劑,分別以75、80、85、90、95、100 ℃為提取溫度,提取時間1 h,以提取出的硫化物數(shù)目為檢測指標,確定最優(yōu)提取溫度。通過GC-MS 檢測提取出的香氣成分,結(jié)果見表2。
表2 不同溫度提取出的硫化物數(shù)目Table 2 The number of sulfide extracted at different temperatures
由表2 可知,不同溫度下,以甲醇提取溶劑提取1 h,當溶劑溫度95 ℃的提取出來的硫化物數(shù)目最多,為12 個,所以本試驗將95 ℃作為最佳提取溫度。
2.1.3 提取時間的確定
以時間為變量,以提取出的硫化物數(shù)目為評價指標,確定最優(yōu)提取時間。以2、2.5、3、3.5、4 h 為提取時間,通過GC-MS 檢測提取出的香氣成分,結(jié)果見表3。
表3 不同時間提取出的硫化物數(shù)目Table 3 The number of sulfide extracted at different extraction time
由表3 可知,相同溫度和提取溶劑提取不同時間,當提取時間3.5 h 時,提取出來的硫化物數(shù)目最多,為20個,所以3.5 h 為最佳提取時間。
2.1.4 香氣成分的提取優(yōu)化
根據(jù)單因素試驗的結(jié)果,通過響應面法確定最佳提取條件。通過DE 8.0 軟件中心點實驗設計,以甲醇為提取溶劑,以95 ℃、3.5 h 為中心點,得出最佳提取條件為提取溫度90 ℃、提取時間3 h。
采用索氏提取法,以甲醇為提取溶劑,在90 ℃條件下,提取3 h,通過GC-MS 檢測蔥中的香氣成分[8,9]。蔥中香氣成分如表4 所示。
表4 章丘大蔥的香氣成分Table 4 Aroma components in Chinese onions
續(xù)表
由表4 可知,章丘大蔥中香氣成分種類很多。通過質(zhì)譜分析,從大蔥提取物中分離出58 種化合物,包括異丁硫醇、甲基異脲硫酸鹽、亞硫酸二丙酯、二甲基亞砜、二甲基硫、亞硫酸二乙酯、甲基硫代磺酸甲酯、二異丙硫醚等。
通過對比提取溶劑種類、提取溫度和提取時間的單因素試驗結(jié)果,結(jié)合響應面法確定最佳提取條件:以甲醇為提取溶劑,最佳提取條件為90 ℃、3 h。最后通過GCMS 分析,得出蔥中的香氣成分主要為3-乙氧基丙醇、1,3-丙二醇等醇類以及碳酸二甲酯、草氨酸乙酯等酯類和二甲基亞砜、二甲基硫等硫化物,為大蔥的功能成分開發(fā)提供理論數(shù)據(jù)。