顶空固相微萃取-气质联用检测猪肉新鲜度

马瑜璐，朱 斌，张 雷，徐昕荣

(1.华南理工大学化学与化工学院，广东 广州 510640；2.华南理工大学分析测试中心，广东 广州 510640)

顶空固相微萃取-气质联用检测猪肉新鲜度

马瑜璐1，朱 斌2,*，张 雷1，徐昕荣2

(1.华南理工大学化学与化工学院，广东 广州 510640；2.华南理工大学分析测试中心，广东 广州 510640)

以猪肉为研究对象，采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用(HS-SPME-GC-MS)技术考察在不同新鲜程度下挥发性成分的变化，建立一种可用于评价猪肉的新鲜度的检测方法。结果显示，不同新鲜度的猪肉的挥发性成分有很大差异，随着新鲜程度的降低，出现了甲硫醇、二甲基二硫、二甲基三硫、二甲基四硫、吲哚等物质。结果表明，HS-SPME-GC-MS可以检测到这些物质的变化，因此可尝试用HS-SPME-GC-MS技术来评价猪肉新鲜度。

顶空固相微萃取(HS-SPME)；气相色谱-质谱法(GC-MS)；猪肉；新鲜度

猪肉是人们最常食用的肉类食品。在贮存过程中，由于自身和外界环境的影响，猪肉会发生腐败现象，新鲜度下降，产生不良风味，导致猪肉品质下降。检验肉类新鲜度的方法，一般分为感官检验、理化检验和微生物检验。在猪肉品质评价过程中，感官评价受人为因素影响较大，微生物和理化检测存在费时、费力等缺点，因此需要一种新的客观、简洁、快速准确评价猪肉新鲜度的技术[1]。

气质联用[2]具有客观、准确、快捷地评价挥发性气体，并且重复性好的特点，固相微萃取(SPME)自从19世纪被应用于分析挥发性组分以来就显示了其独特的优势，简便、快速、经济安全、无溶剂、选择性好且灵敏度高，可直接与气相色谱-质谱(GC-MS)联用，集采样、萃取、浓缩、进样于一体，大大加快了分析检测的速度，近年来被广泛应用于检测肉类食品[3-13]中的挥发性物质。气质联用在肉品中的风味物质，以前的研究或者是研究新鲜肉中的风味物质，或者最近出现的研究猪胴体变质后的有机物[14]，关于研究肉的新鲜度的变化(不同等级)的较少。本工作以猪肉为研究对象，采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用(HS-SPME-GCMS)技术考察在不同新鲜程度下挥发性成分的变化，旨在为HS-SPME-GC-MS技术评价猪肉新鲜度提供一定的参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜猪肉 广州市天河区五山路金沙超市。

三合一自动进样器 美国CTC公司；Varian4000GC/MS/MS system气相色谱质谱联用仪(配有EI电离源) 美国瓦里安公司；50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取头 Supelco公司；进样隔垫[ThermogreenTMLB-2 Septa，diam=11.0mm (7/16 in.)]；BS110S电子天平 北京赛多利斯天平有限公司；顶空瓶(22mm×75mm×20mL)；色谱柱： 19091R-316毛细管柱VOC(60m×0.32mm，1.80 μm) 美国Agilent公司；绞肉机 飞利浦(中国)公司。

1.2 方法

1.2.1 原料处理

将鲜猪肉用绞肉机(使用前消毒，以减少微生物的污染)搅碎。猪肉搅碎的目的是为了使样品均匀；每次购肉500g左右，绞肉机绞肉2遍，每遍绞1～2min。对猪肉碎肉称质量，每份样品为1g(精确到0.001g)。研究肉在冰箱冷冻-18℃(每隔1d检测1次)、冷藏4℃(每隔1d检测1次)和20℃条件下(每隔4h左右检测1次)肉的变化情况，限于冷冻-18℃、冷藏4℃保存时间较长，室温20℃肉新鲜程度的变化较快，结果显著，本实验仅对室温20℃的情况进行讨论。

1.2.2 顶空固相微萃取

萃取纤维头的老化：第一次使用之前，萃取纤维头按照厂家提供的温度、时间进行老化。以后使用时先于老化温度下老化30min，再在与做样相同的条件下不加样品做数次空白，直到解析空白萃取头的色谱峰不变再做样。

在20mL顶空瓶中加1g猪肉样品，将顶空瓶中的肉类样品在50℃，500r/min平衡30min，然后插入50/30μm DVB/CAR/PDMS纤维头，于50℃萃取5min。

1.2.3 色谱条件

色谱柱：Agilent 19091R-316毛细管柱，VOC(60m× 0.32mm，1.80μm)；升温程序：35℃保持3min，以10℃/min升至85℃，以2℃/min升至160℃，以20℃/min升至200℃，保持5min；载气(He)流速1.0mL/min，进样口温度：220℃；进样方式：不分流进样。解吸时间：5min。

1.2.4 质谱条件

电子轰击(EI)离子源；电子能量70eV；传输线温度230℃；离子源温度170℃；离子肼温度180℃，质量扫描范围m/z 30～200。分析结果运用NIST检索，并结合相关文献及标准品进行解谱。

2 结果与分析

猪肉的新鲜程度对猪肉的风味和营养具有很大的影响，其主要原因在于猪肉中氨基酸的分解。猪肉在一定温度下的存放过程中，其气味的变化主要是其挥发性成分随新鲜程度的不同而变化。本实验使用GC-MS联用技术检测了20℃条件下猪肉中挥发物随猪肉新鲜程度不同的变化情况。本实验研究了猪肉保存到90h的挥发物质的变化规律。

猪肉在20℃条件下保存时产生的挥发性物质通过气相色谱-质谱联用技术进行检测，结果见图1。新鲜猪肉中的挥发物种类比较少，峰强度较低，随着新鲜程度的下降挥发物种类不断增多，且峰强度增加。肉的新鲜度的判断参照传统肉的新鲜度的检测方法，结果表明两者较吻合。

图1 不同新鲜程度猪肉挥发物的GC-MS总离子流图Fig.1 TIC of volatile components of pork at different freshness levels

猪肉在20℃条件下保存不同时间使猪肉的新鲜程度下降后变化明显的9种化合物的分析结果(使用SPSS软件进行主成分分析结果)(表1)。对9种含量变化明显的化合物的特征离子进行抽提后的离子流图的面积积分结果，从该积分面积可以看出各种组分的相对变化(表2)。由表1、2可以看出，1号物质(2-氨基-1-丙醇）在新鲜猪肉和次新鲜猪肉中含量(质量分数，下同)比较低，随着新鲜程度的降低该物质含量也增加；3号物质在新鲜猪肉中含量较低、随着猪肉新鲜程度的降低，该物质含量增加；4号物质(3-羟基-2-丁酮)在新鲜猪肉中含量较高，随着新鲜程度的降低逐渐较少，并逐渐检测不到；2、5、7、8号含硫化合物(甲硫醇、二甲基硫醚、二甲基三硫、二甲基四硫)在新鲜猪肉中检测不到，随着猪肉品质变得不新鲜，出现了这些含硫化合物，且这些含硫化合物随着猪肉新鲜程度的降低而增加，并且这些物质的增加趋势一致，这可能是蛋氨酸通过酵母代谢的中间产物，甲硫醇可进一步转化为二甲基二硫、二甲基三硫等化合物[15]；6号物质(苯酚)，从腐败到一定程度以后出现，并且随着腐败程度的增加有上升的趋势；9号物质(吲哚)在新鲜猪肉中含量很低，随着新鲜程度的下降，吲哚含量急剧增加。

表1 20℃贮存条件下9种含量变化明显的的化合物的分析结果Table 1 Information on 9 volatile compounds changing significantly during storage at 20 ℃

选取同样储存条件下的猪肉分析5次，各个色谱峰峰面积和保留时间的平均相对标准偏差(RSD)分别在3.2%～4.70%和0.31%～0.62%之间。此结果表明方法具有较高的精密度和重现性。

实验说明：在20℃条件下保存不同时间，猪肉样品从新鲜到严重腐败，其挥发物的种类和峰面积发生了显著变化，这可能是因为在一定的保存温度下，随着保存时间的延长，猪肉样品在微生物和酶等因素的作用下，蛋白质发生的催化降解反应，致使猪肉样品产生了不同的挥发性成分，并且随着反应的进程，挥发性的成分发生了显著变化，含氮和含硫化合物最明显反映了肉的变质，对应于表1中的2、3、5～9组分，这些微观的化学变化过程可以通过GC-MS检测到，并且通过对这些物质进行分析，可以反映出肉类的新鲜程度，该方法可以作为一种肉类新鲜度的检验评价方法。

表2 20℃贮存条件下9种含量变化明显的化合物的积分面积Table 2 Integral areas of 9 volatile compounds changing significantly after different periods of storage at 20 ℃×104

3 结 论

本实验通过对新鲜程度不同的猪肉样品的气相色谱-质谱联用检测发现，随着新鲜程度的变化，猪肉样品的挥发性物质会发生明显的变化，在不同新鲜程度下，猪肉挥发性成分发生变化，GC-MS可以检测到这些组分的变化。本方法检测肉的新鲜度只需使用少量样品即可，对样品消耗极低，并且前处理简单、快速，整个检测过程完全自动化，可解决目前传统的感官检验、理化检验猪肉的新鲜度等方法存在的主观性、复杂性、不准确性等缺点，显著提高肉的新鲜度的检测的客观性和准确性，有利于开发一种客观、简洁、快速、准确检测猪肉新鲜度的新方法。

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Evaluation of Pork Freshness by HS-SPME-GC-MS

MA Yu-lu1，ZHU Bin2,*，ZHANG Lei1，XU Xin-rong2
(1. School of Chemistry and Chemical Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China；2. Analytical and Testing Center, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China)

A method to evaluate pork freshness was proposed based on the use of headspace solid-phase microextraction gas chromatography-mass spectrometry (HS-SPME-GC-MS) to analyze changes in the volatile composition of pork with different freshness. Pork samples with different freshness showed a big difference in their volatile composition. Along with the decrease in freshness, some toxic sulfides and amines were detected including methanethiol, disulfide dimethyl, dimethyl trisulfide, tetrasulfide dimethyl, indole and so on. Our results indicated that HS-SPME-GC-MS could changes in these compounds in pork, therefore providing an applicable approach to evaluate pork freshness.

headspace-solid-phase microextraction (HS-SPME)；gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)；pork；freshness

O657.63

A

1002-6630(2011)14-0253-04

2010-09-14

马瑜璐(1985—)，女，硕士研究生，主要从事分析化学研究。E-mail：zzumayulu@163.com

*通信作者：朱斌(1966—)，男，高级工程师，博士，主要从事分析化学研究。E-mail：esbzhu@scut.edu.cn