SAFE用于液态奶味香精挥发性香成分的提取效果

李 宁，郑福平，杨梦云，顾 晨，孙宝国,1,*

(1.陕西科技大学化学与化工学院，陕西 西安 710021；2.北京工商大学化学与环境工程学院，北京 100048)

SAFE用于液态奶味香精挥发性香成分的提取效果

李 宁1,2，郑福平2，杨梦云2，顾 晨2，孙宝国2,1,*

(1.陕西科技大学化学与化工学院，陕西 西安 710021；2.北京工商大学化学与环境工程学院，北京 100048)

为确定溶剂辅助香味物质蒸发(SAFE)对不同奶味香料化合物提取率不同造成的定量结果与实际组成之间的差异，以19种奶味香料化合物组成的模拟奶味香精体系为试材，采用SAFE方法，结合气相色谱-质谱联用技术，确定奶味香精的组成，对比其定量结果与奶味香精实际组成之间的差异，对不同种类奶香味香料化合物的提取率进行分析。结果表明：SAFE对模拟奶味香精中酯类化合物的提取率最高，其次是酮类和含硫类化合物，由于内酯类和其他类化合物的提取率较低，其定量结果需要做修正。

溶剂辅助香味物质蒸发；奶味香精；挥发性香成分；气质联用

溶剂辅助香味物质蒸发(solvent assisted flavor evaporation，SAFE)是一种在低温、高真空条件下提取样品中香味成分的前处理方法[1]。由于这种前处理方法的操作温度较低，避免了样品长时间在高温条件下处理可能发生的次级反应[2]，因此，该法得到的提取物香气自然逼真[3]。已有应用SAFE技术分离未知组分样品中香味成分的研究[2,4-8]，但却未见用该前处理方法对香味化合物提取效果的研究报道。本实验在5种不同类型香料化合物中，选取了19种典型的奶味香料化合物[9-12]，组成一个模拟液态奶味香精，用SAFE预处理后，结合气相色谱-质谱联用技术，研究不同种类奶味香料化合物提取率的差异，以确定该种香味物质前处理方法用于未知奶味香料样品分析调配时各种不同类型化合物需要做出的校正量。

1 材料与方法

1.1 试剂

乙酸乙酯、2,3-丁二酮、2-庚酮、硫代丁酸甲酯、

3-羟基-2-丁酮、乳酸乙酯、2-壬酮、辛酸乙酯、乙酸、2-十一酮、丁酸、2-甲基丁酸、己酸、乙基麦芽酚、γ-壬内酯、辛酸、δ-癸内酯、γ-十一内酯、香兰素、二氯甲烷(均为分析纯) 北京化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

6890N-5973I气相色谱-质谱联用仪 美国Agilent公司；SAFE装置 北京玻璃仪器厂(类似于Engel等[13]采用的装置)；微量进样器(100μL) 上海高鸽工贸有限公司；分子扩散泵 北京中科科仪技术发展有限责任公司；DKB-501A型超级恒温水槽 上海森信实验仪器有限公司；DF-101S型集热式恒温加热磁力搅拌器 河南省予华仪器有限公司。

1.3 气相色谱和质谱条件

氦气作载气，流速1mL/min。进样口衬管直径0.75mm。样品通过DB-Wax(30m×0.25mm，0.25μm)毛细管柱(美国Agilent公司)。柱箱的升温程序：35℃保持5min，然后升温到210℃(4℃/min)，保持10min；最后再升温到230℃(20℃/min)。GC-MS接口温度280℃，质谱检测器温度150℃，EI离子源，离子源温度230℃，电子能量70eV，质谱扫描范围为29～350m/z。

1.4 配制模拟奶味香精样品

模拟奶味香精配方如下：乙酸乙酯，0.010g；2,3-丁二酮，0.148g；2-庚酮，0.062g；硫代丁酸甲酯，1.324g；3-羟基-2-丁酮，2.598g；乳酸乙酯，0.119g；2-壬酮，0.179g；辛酸乙酯，0.026g；乙酸，0.363g；2-十一酮，0.034g；丁酸，0.203g；2-甲基丁酸，0.344g；己酸，0.688g；乙基麦芽酚，0.972g；γ-壬内酯，1.087g；辛酸，0.178g；δ-癸内酯，0.246g；γ-十一内酯，0.310g；香兰素，0.332g。

1.5 用SAFE处理模拟奶味香精样品

图1 SAFE装置示意图[13]Fig.1 Schematic diagram of a SAFE instrument

SAFE装置如图1所示，将SAFE的蒸馏头和腿通入45℃循环水，以250mL圆底烧瓶作为蒸馏瓶置于45℃的水浴中。用微量进样器取0.500mL配制的模拟奶味香精样品和磁力转子放入蒸馏瓶中。把液氮加入到冷阱中，并且将可挥发物质收集瓶浸泡在装满液氮的保温瓶中。打开真空泵对系统抽真空，10min后打开分子扩散泵使系统压力降至(4±0.5)×10-4Pa，约1.5h提取结束，关闭真空泵，释放压力，用重蒸的二氯甲烷5mL萃取装有可挥发性物质的收集烧瓶3次。将3次萃取液合并，放入25mL容量瓶中，用重蒸的二氯甲烷定容萃取液至25mL，取0.2μL萃取液，用GC-MS分析。按照上述操作，实验重复3次。

1.6 提取率测定

式中：Si为提取率；A1i为取0.500mL模拟奶味香精在25mL容量瓶中用重蒸的二氯甲烷稀释至25mL后，取0.2μL用GC-MS分析得到的总离子流图中化合物i的峰面积；A2i为用SAFE处理模拟奶味香精所得提取液中化合物i在总离子流图中对应的峰面积。

2 结果与分析

2.1 模拟奶味香精标准稀释液GC-MS分析

模拟奶味香精直接稀释后进行GC-MS分析得到的总离子流图见图2；模拟奶味香精采用SAFE进行样品前处理后，对提取液进行GC-MS分析得到的总离子流图见图3。

图2 模拟奶味香精直接稀释结合GC-MS分析得到的总离子流图Fig.2 TIC chromatogram of diluted mimic dairy flavor

图3 模拟奶味香精经SAFE提取后结合GC-MS分析得到的总离子流图Fig.3 TIC chromatogram of mimic dairy flavor pre-treated using SAFE

由图2、3对比可知，模拟奶味香精经过SAFE提取后没有检测出19种香料化合物以外的其他化合物，可见，SAFE的低温操作可以避免在样品前处理过程中发生次级反应。总离子流图中，保留时间超过28.90min后的香料化合物的提取率显著降低，这是由于提取操作是在一定的低压条件下进行低温蒸馏引起的，此方法的提取率的大小与香料化合物的挥发性、蒸汽压和沸点有直接关系。对于挥发性和蒸汽压较低、沸点较高的香料化合物而言，在进行SAFE操作时，则需要提高蒸馏温度和真空度以增大其提取率。用SAFE对样品进行前处理后，模拟奶味香精中香料化合物含量的变化数据见表1，由表可知，使用SAFE结合GC-MS分析，可以检测出全部的19种奶味香料化合物，其平均提取率为59.17%。

表1 SAFE对模拟奶味香精中香料化合物的提取率Table 1 Evaporation rates of aroma compounds in mimic dairy flavor identified using SAFE

2.2SAFE对不同种类奶味香料化合物提取率的影响

图4 SAFE对不同奶味香料化合物的提取率Fig.4 Evaporation rates of different groups of dairy flavor compounds identified using SAFE

SAFE对5种不同类别奶味香料化合物提取率的影响如图4所示。由图可知，SAFE对酯类化合物的提取率(平均提取率为94.07%)最高，其次是酮类(82.34%)和含硫类(79.24%)化合物。内酯类和其他类的提取率最低。除乙酸以外，酸类化合物的提取率是随着碳链的增长而降低。同时，内酯类化合物是一类重要的奶香味香料化合物[9,14-15]，SAFE提取的内酯类化合物平均含量仅占模拟奶味香精中实际含量的4.69%，而其他类化合物中的乙基麦芽酚和香兰素的提取率也很低，提取的量仅为实际含量的4.84%。由此可知，当使用SAFE作为奶味香料前处理方法时，内酯类和其他类(乙基麦芽酚和香兰素)的实际定量结果需要在测量结果的基础上做较大的修正。

3 结 论

本实验通过对比模拟奶味香精中奶味香料化合物的实际组成与使用SAFE前处理后的组成，确定了SAFE对液态奶味香精挥发性香成分分析的影响。结果表明，使用SAFE结合GC-MS分析，可以检测出全部的19种奶味香料化合物；该法对模拟奶味香精中不同种类香料化合物的提取率差别较大，其中，酯类化合物的提取率最高，其次是酮类和含硫类化合物，内酯类和其他类化合物的提取率最低；当使用SAFE作为奶味香料前处理方法时，内酯类和其他类(乙基麦芽酚和香兰素)的实际定量结果需要在测量结果的基础上做较大的修正。

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Usability Evaluation of Solvent-assisted Flavor Evaporation as a Sample Pretreatment Method for Quantitative Analysis of Volatile Aroma Compounds of Liquid Dairy Flavors

LI Ning1,2，ZHENG Fu-ping2，YANG Meng-yun2，GU Chen2，SUN Bao-guo2,1,*
(1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Shaanxi University of Science and Technology, Xi’an 710021, China；2. School of Chemical and Environmental Engineering, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)

In order to determine the difference between quantitative results and actual composition, a mimic diary flavor system containing 19 kinds of diary-flavor compounds was used as the research subject to determine the volatile aroma compostion in the mimic diary flavor system by solvent-assisted flavor evaporation (SAFE) combined with GC- MS and compare the quantitative results and the actual composition. Results indicated that the highest evaporation rate was observed in esters, followed by ketones and sulfur-containing compounds among the mimic dairy flavor compounds isolated by SAFE. The evaporation rates of lactones and other kinds of compounds was the lowest. Therefore, their quantitative results of compounds identified by SAFE methods need to be corrected.

solvent assisted flavor evaporation；dairy flavor；volatile aroma；GC-MS

TS207.3

A

1002-6630(2010)18-0347-03

2010-07-04

国家自然科学基金项目(20676003)

李宁(1982—)，女，博士研究生，主要从事香料化学研究。E-mail：galdness@gmail.com

*通信作者：孙宝国(1961—)，男，教授，博士，主要从事食品香精香料研究。E-mail：Sunbg@btbu.edu.cn