氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)在桂皮揮發(fā)性成分檢測分析過程中的應(yīng)用

周 亞

(晉中職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 晉中 030600)

桂皮是日常生活中常見的食品烹飪調(diào)料，桂皮香氣是桂皮品質(zhì)的關(guān)鍵代表特性，因此對(duì)于桂皮香氣的研究具有十分重要的意義[1]。目前常用的桂皮提取物揮發(fā)性成分分析方法主要有氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)聯(lián)用法、氣相色譜聞香法和電子鼻測試法。本文采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)桂皮提取物中的揮發(fā)性成分進(jìn)行系統(tǒng)分析研究，對(duì)桂皮的質(zhì)量控制及開發(fā)提供了理論指導(dǎo)[2,3]。

1 桂皮揮發(fā)性成分

桂皮揮發(fā)性成分包含眾多的揮發(fā)性物質(zhì)，并且性質(zhì)不同，各種物質(zhì)含量較少，是反映桂皮品質(zhì)的核心要素。桂皮中的揮發(fā)性芳香物質(zhì)主要包含碳?xì)浠衔?、醇類物質(zhì)、醛類物質(zhì)和酯類物質(zhì)，該類物質(zhì)按照不同的比例進(jìn)行混合，構(gòu)成具有獨(dú)特香氣特征的桂皮[4]。

桂皮揮發(fā)性成分的提取方法主要包含蒸餾萃取法、固相微萃取法、液液萃取法和頂空分析法。蒸餾萃取法將萃取液進(jìn)行濃縮，得到桂皮揮發(fā)性化合物，蒸餾萃取法常用的萃取溶劑為二氯甲烷。固相萃取法對(duì)于中高沸點(diǎn)的成分萃取具有較高的回收率，萃取液中無遺留的揮發(fā)性成分，在萃取過程中能夠?qū)]發(fā)性香氣成分進(jìn)行濃縮，最大限度地進(jìn)行揮發(fā)性成分的分離[5]。固相微萃取過程通過對(duì)被檢測物質(zhì)進(jìn)行相似相溶處理，完成萃取前的吸附過程，使分析物在吸附層上擴(kuò)散，濃縮于吸附層上后，進(jìn)行化合物脫附萃取[6]。液液萃取是利用溶劑進(jìn)行萃取分離的過程，利用兩個(gè)互不相溶的成分特性進(jìn)行化合物的提取，液液萃取法在提取過程中會(huì)導(dǎo)致一些關(guān)鍵揮發(fā)性成分損失，需要較長的萃取時(shí)間[7]。頂空分析法是對(duì)桂皮揮發(fā)性成分進(jìn)行直接測定的過程，可有效地進(jìn)行揮發(fā)性化合物的提取，主要包含靜態(tài)分析提取和動(dòng)態(tài)揮發(fā)提取[8]。

2 桂皮揮發(fā)性成分提取檢測

本文采用固相微萃取方法對(duì)4種不同產(chǎn)地的桂皮進(jìn)行揮發(fā)性成分提取。在提取過程中，將萃取物在氣相色譜儀進(jìn)樣口進(jìn)行老化處理，保持進(jìn)樣口溫度250 ℃，老化時(shí)間60 min。分別將4種桂皮進(jìn)行粉碎，稱取2 g裝入20 mL容器中，并加入5 mL蒸餾水。對(duì)樣品進(jìn)行60 min吸附后，進(jìn)行吸附分解。

氣相色譜分析條件：初始毛細(xì)管柱溫度保持在50 ℃，保溫5 min后以3 ℃/min的升溫速率升溫至210 ℃，保溫3 min后升溫至230 ℃。

質(zhì)譜條件：質(zhì)譜離子源溫度設(shè)定為230 ℃，延遲3 min后加入溶劑，質(zhì)量掃描范圍保持在100～400 amu，流速1 mL/min。按照隨機(jī)樣本順序進(jìn)行檢測。

提取檢測完成后，計(jì)算桂皮提取物中揮發(fā)性成分的保留指數(shù)，并在標(biāo)準(zhǔn)譜庫中進(jìn)行對(duì)比檢索，按照計(jì)算值與譜庫數(shù)據(jù)的相似度和匹配度來進(jìn)行相對(duì)含量測定。碳?xì)浠衔?、醇類物質(zhì)、醛類物質(zhì)和酯類物質(zhì)質(zhì)譜圖見圖1。4種檢測樣品中提取物揮發(fā)性成分含量見表1。采用全自動(dòng)GC-MS檢測技術(shù)對(duì)桂皮提取物揮發(fā)性成分進(jìn)行檢測分析，鑒定出的揮發(fā)性成分含量存在不同程度的差異。

(a)碳?xì)浠衔?/p>

(b)醇類物質(zhì)

(c)醛類物質(zhì)

(d)酯類物質(zhì)

表1 桂皮提取物揮發(fā)性成分及含量Table 1 Volatile components and content of cinnamon extract

續(xù) 表

在4種不同產(chǎn)地的桂皮中，鑒定出4種不同含量的碳?xì)浠衔?，主要包含十六烷、十七烷、十八烷和甲基十六烷。碳?xì)浠衔锏暮看嬖谳^大的差異，呈現(xiàn)出桂皮的不同香味。由表1可知，4種不同產(chǎn)地的桂皮，4#桂皮樣品的十六烷、十七烷和十八烷含量最高；2#桂皮樣品的十六烷、十七烷和十八烷含量基本相當(dāng)；4種桂皮樣品中甲基十六烷的含量均低于其他碳?xì)浠衔锏暮?。?shù)據(jù)表明桂皮中的不飽和碳?xì)浠衔锖棵黠@高于飽和碳?xì)浠衔铩?/p>

在桂皮提取物中，醇類物質(zhì)的含量最低，醇類物質(zhì)是桂皮花香和木香的主要成分，同時(shí)也是葉綠素的降解產(chǎn)物。醇類物質(zhì)對(duì)桂皮香氣的貢獻(xiàn)還需要通過其他的檢測分析方法來進(jìn)一步確定。

醛類及酯類化合物對(duì)桂皮的香味形成具有非常關(guān)鍵的作用，是桂皮提取物進(jìn)行生物化學(xué)轉(zhuǎn)換的物質(zhì)基礎(chǔ)。揮發(fā)性成分在桂皮香氣的形成過程中主要借助其他微生物的作用，使各種醛類及酯類化合物按照不同的比例進(jìn)行綜合，從而形成獨(dú)特的多種香氣物質(zhì)。

3 氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用分析

對(duì)4種桂皮的提取物揮發(fā)性成分分析是通過與標(biāo)準(zhǔn)譜庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，并確定二者之間的相似度。通過對(duì)揮發(fā)性成分的測量值進(jìn)行分析，計(jì)算出色譜之間的相關(guān)系數(shù)和相合系數(shù)。

表2 相關(guān)系數(shù)與相合系數(shù)分析結(jié)果Table 2 Analysis results of correlation coefficients and consistency coefficients

由表2可知，1#樣品和4#樣品的碳?xì)浠衔锵嚓P(guān)系數(shù)基本相同，而碳?xì)浠衔餅槲镔|(zhì)的基本組成基體，由此表明1#樣品和4#樣品在密度、質(zhì)地和手感等外觀基本形式上存在較大的相似度。2#樣品和4#樣品的醛類物質(zhì)相關(guān)系數(shù)接近，而醛類物質(zhì)是桂皮中酮類物質(zhì)在酶的促進(jìn)作用下，經(jīng)過氧化后生成的一種具有獨(dú)特芳香氣味的物質(zhì)，由此說明2#樣品和4#樣品的芳香程度基本相同。

利用氣質(zhì)聯(lián)用方法對(duì)桂皮提取物揮發(fā)性成分分析完成后，對(duì)分析過程所用方法的檢出范圍和回收率等參數(shù)進(jìn)行確定，從而優(yōu)化氣質(zhì)聯(lián)用分析法在分析過程中的應(yīng)用特性[9]。

由表2可知，在進(jìn)行不同物質(zhì)種類檢測分析時(shí)，各種物質(zhì)呈現(xiàn)出不同的相關(guān)系數(shù)。對(duì)同一種物質(zhì)的4種不同樣品相關(guān)系數(shù)進(jìn)行擬合，可得出該種物質(zhì)在桂皮提取物揮發(fā)性成分分析中的相關(guān)系數(shù)，從而得出該種物質(zhì)的檢出限。不同物質(zhì)相關(guān)系數(shù)擬合值、物質(zhì)檢出限及回收率見表3。

桂皮提取物揮發(fā)性物質(zhì)的主成分分析是一種利用降維度的思想進(jìn)行主分量分析的過程，將復(fù)雜的提取物成分轉(zhuǎn)化為不同維度的少數(shù)指標(biāo)，低維度的成分分量可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性保留。為對(duì)桂皮提取物揮發(fā)性成分進(jìn)行主分量分析，建立的4(桂皮樣品)×4(物質(zhì)種類)二維矩陣表，并進(jìn)行分析，得出4種不同產(chǎn)地的桂皮提取物差異性，主分量分析結(jié)果見表4。分析結(jié)果表明，在不同桂皮樣品之間的揮發(fā)性成分含量差異，與實(shí)驗(yàn)檢測結(jié)果基本相符。

表4 桂皮提取物主分量分析結(jié)果Table 4 Results of principal component analysis of cinnamon extract

由表4可知，碳?xì)浠衔?、醛類物質(zhì)、酯類物質(zhì)構(gòu)成了桂皮的主要香氣成分，不同產(chǎn)地桂皮樣品之間的揮發(fā)性成分含量之間存在差異。1#樣品、2#樣品、3#樣品的碳?xì)浠衔镏鞣至棵黠@高于4#樣品；1#樣品與3#樣品的醛類物質(zhì)主分量基本相當(dāng)，但均高于2#樣品和4#樣品；1#樣品與2#樣品的酯類物質(zhì)主分量基本相當(dāng)，但均高于3#樣品和4#樣品。4#樣品的醇類物質(zhì)及酯類物質(zhì)主分量不大于0.1，表明4#樣品的主要香氣成分來自于碳?xì)浠衔锖腿╊愇镔|(zhì)。

4 結(jié)論

通過利用固相萃取的方法進(jìn)行桂皮提取物揮發(fā)性成分的提取，并采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用的技術(shù)進(jìn)行4種不同桂皮的揮發(fā)性成分測定。對(duì)測定數(shù)據(jù)進(jìn)行多變量統(tǒng)計(jì)分析，獲取桂皮提取物揮發(fā)性成分的差異性，并進(jìn)行定量分析。利用該方法進(jìn)行揮發(fā)性成分分析，操作簡便快捷，測定過程可通過自動(dòng)化方式實(shí)現(xiàn)，并具有較高的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，為桂皮提取物的揮發(fā)性成分檢測及分析提供了有效的方法。