顶空固相微萃取－气质联用分析不同储藏条件下小麦粉挥发性成分变化

袁 建 付 强 高瑀珑 鞠兴荣 沈崇钰

(南京财经大学食品科学与工程学院1，南京 210003)

(江苏进出口检验检疫局2，南京 210004)

顶空固相微萃取－气质联用分析不同储藏条件下小麦粉挥发性成分变化

袁 建1付 强1高瑀珑1鞠兴荣1沈崇钰2

(南京财经大学食品科学与工程学院1，南京 210003)

(江苏进出口检验检疫局2，南京 210004)

利用顶空固相微萃取和气相色谱－质谱(HS－SPME－GC/MS)对不同储藏条件下的小麦粉挥发性成分进行研究。对固相微萃取头、萃取温度、萃取时间和解析时间进行条件优化。实验结果表明:小麦粉挥发性成分的最佳分析条件为，萃取头DVB/CAR/PDMS;萃取温度80℃;萃取时间60 min;解析时间3 min。经鉴定分析小麦粉中挥发性成分主要有烃类、醛类、酮类、醇类、有机酸及杂环类等多种成分。原样和储后2个月样中最高的是烃类和醛类，其次为醇类、酮类。储藏2个月后，变化较明显的挥发性物质有己醛、苯甲醛、辛醛、2－壬醛、己醇、十二烷、十六烷和十八烷。

小麦粉 储藏 挥发性成分 顶空固相微萃取 气质联用

小麦粉在储藏期间由于完全丧失了保护组织，其品质会因储藏环境以及有害生物等的变化而不断变化。因而，小麦粉会逐渐失去原有的香味、食味而产生各种异味、霉味、酸味和哈味，以及小麦粉颜色变灰暗，酸度增高等现象。

目前国内外关于利用顶空固相微萃取技术分析小麦［1］、稻谷［2］、大米［3］、玉米［4］等挥发性成分的研究较多，且已把挥发物作为谷物储藏品质检测的重要指标之一。Lorenz等［5］通过对冬麦和春麦粉比较发现，两种小麦粉挥发物无本质区别，只有量的差别。Lorenz等［5］和 Youngs等［6］研究发现小麦粉中主要含有低分子醛类，烃类化合物在小麦粉中含量很少，n－正构烷在C9和C33之间，且C11含量最少。

目前有关小麦粉储藏过程中挥发物变化研究尚未见报道。因此若能找到一种或几种挥发性物质来反映小麦粉的储藏品质，对指导小麦粉安全储藏，减少粮食损失具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 仪器与材料

7890A/5975C GC/MS气质联用仪和20 mL顶空微萃取瓶:美国 Agilent公司;30 m ×0.25 mm ×0.25 μm DB－5MS色谱柱:美国Agilent公司;固相微萃取头:美国Supelco公司;CH－9230恒温水浴锅:瑞士步琪公司;PQX－300D型多段可编程人工气候箱:宁波东南仪器有限公司。

含水量为14%的新加工中筋小麦粉(产自江苏，储藏期为1年):南京金陵面粉有限公司。取小麦粉样品600 g装入自封袋，密封后置于人工气候箱中，分别在20、25、30和35℃条件下进行储藏试验。

1.2 样品制备

称取5.00 g小麦粉加入顶空样品瓶中，密封后置于预先设好的恒温水浴锅中平衡10 min，再将萃取头插入顶空瓶吸附60 min，于 GC/MS进样口250℃解析3 min。

1.3 GC/MS 分析条件

采用DB－5MS毛细管柱;MSD检测器;升温程序:起始温度40℃，保持4 min;以5℃/min上升至200℃，保持2 min;再以20℃/min上升至280℃，保持4 min;进样口温度250℃;载气:He;氦气流速1.0 mL/min;不分流方式。

质谱条件:离子源EI源，离子源温度230℃，接口温度280℃，电子能量为70 eV，扫描范围m/z为50.0～500.0，采集方式 Scan。

1.4 数据处理

样品中各未知挥发性成分的定性由计算机检索与NIST08标准质谱库匹配求得，统计匹配度均大于800左右的挥发性成分;挥发性成分定量分析采用峰面积归一化法。

2 结果与讨论

2.1 固相微萃取头的选择

合适的萃取纤维头对提取待测物质具有重要影响。本试验选用了4种萃取头:100 μm PDMS(聚二甲基硅氧烷)、65 μm PDMS/DVB(聚二甲基硅氧烷/聚二乙烯基苯)、85 μm PA(聚甲基丙烯酸甲酯)和30/50 μm DVB/CAR/PDMS(聚二甲基硅氧烷/碳分子筛/聚二乙烯基苯)，在相同的吸附时间(60 min)、萃取温度(80℃)和解析(250℃ 3 min)条件下比较。

如图1所示，中等极性DVB/CAR/PDMS萃取总峰面积明显最大，而极性PA涂层的吸附能力最差，因此，本研究选择30/50 μm DVB/CAR/PDMS萃取头。

2.2 萃取温度及时间的选择

萃取温度对吸附样品的影响具有两面性［7］，一方面，升高温度有利于顶空萃取;另一方面，升高温度同时会降低萃取头萃取分析组分的能力。本试验选取30/50 μm DVB/CAR/PDMS萃取头，分别在60、70、80、90℃4种温度下考察萃取温度对萃取效果的影响。结果表明，随着萃取温度的升高，峰面积呈递增趋势，在80℃时峰面积达到最大1.5×108，后又下降。因此，以80℃作为萃取温度，见图2所示。

萃取时间过长和过短都不利于样品的收集。本实验比较了在萃取温度80℃下40、50、60和70 min 4个不同萃取时间。随着萃取时间的延长，峰面积递增幅度不大，特别在60和70 min处，见图3所示，峰面积相接近，本研究萃取时间为60 min。

2.3 解析时间的选择

解析时间不完全时将会影响下一次测定，本研究采用250℃下分别解析1、3、5 min。图4结果表明，样品解析量随解析时间的延长呈现先上升后下降趋势，在3 min时达到最大，可能由于解析时间过长而导致不同的峰相叠加造成峰面积下降。

图4 不同解析时间对萃取效果的影响

2.4 精密度

在最佳顶空固相微萃取条件下，同一样品进行5次重复性试验，计算总峰面积和总峰高的相对标准偏差，总峰面积0.31%和总峰高4.04%。

2.5 SPME提取的小麦粉挥发性物质及鉴定

使用优化的SPME提取条件对小麦粉挥发性物质进行GC/MS鉴定，如图5所示。共检出43种化合物，其中醛类12种，醇类8种，酮类最少5种，烷烃类最多18种，各成分及相对含量见表2。小麦粉大部分成分出峰位置相似，仅在含量上有所区别。与原始样品相比，不同储藏温度下小麦粉种类差别主要在8～22 min之间，且色谱峰图形有所不同，说明挥发性成分组成存在差别。说明在上述气相色谱条件和萃取方法下，可将原始样品以及储藏后2个月样品中的各个挥发性成分达到最好的分离效果。

图5 不同储藏时间、温度下小麦粉挥发性成分总离子流色谱图

表1 小麦粉各类挥发性成分质量分数随储藏温度的变化

由表1知，储藏后与原样相比，醛类质量分数最大增加了2.19%，35℃时烃类含量比原样增加了79.04%，醇类下降幅度最大比原样少了3.48%，酮类随温度的升高而下降，20℃时最高为0.54%，35℃时最小为0.27%。在挥发性成分中，烷烃类所占面积百分比含量最大，可能一方面是因为烷烃类种类较多，主要含有大量支链烷烃类;另一方面因为在储藏过程中，小麦粉未发生明显变质现象，即没有产生大量的醛、酮类物质。因此，烷烃类物质在4类挥发物中的相对含量最高。

其次，各温度间总挥发物含量差别不大，20℃时含量最高，总挥发物含量比原样增加了43.29%。35℃总挥发物含量增加的最小，增加值为37.1%。除烃类随储藏温度增高略有增加外，醛、酮和醇类随温度的升高呈明显下降趋势。

2.6 储藏过程小麦粉挥发性物质变化

小麦粉挥发性成分中烃类、醛类、醇类主要是由脂类的氧化或分解而形成的;酮类主要是糖类或蛋白质的降解，也可能是微生物引起上述挥发性成分的变化。

除少量硅氧烷类化合物以及柱流失外，在匹配度大于800的43种挥发物中，变化较为显著的主要成份见表2。

表2 小麦粉各类挥发性成分及质量分数/%

由表2可知，对于醛类，庚醛在原样中未检出，己醛、2－庚醛、壬醛、2－壬醛下降较为明显，储藏2个月后小麦粉中苯甲醛、辛醛要比原样高，其他挥发物含量变化不明显。己醛、2－庚醛、2－辛烯醛随储藏温度升高而明显增高;苯甲醛和辛醛随储藏温度的升高呈下降趋势，其余各物质无明显变化规律。对于醇类，2－呋喃甲醇、2－乙基－己醇、辛醇、2－己基－癸醇在原样中未检出，己醇下降最为明显，从2.177%下降到最低的0.464%，而其他物质变化无明显趋势，除辛醇随储藏温度升高而明显增高外，其余所有醇类物质随储藏温度的升高呈下降趋势。苯乙酮、3－十一酮在原样检出，且随储藏温度升高而下降。烷烃类，下降较明显的有十二烷、十四烷、壬基－环戊烷。上升较明显的有十六烷、十七烷、十八烷，其中3－甲基－十八烷在原样中无检出，其余无明显变化规律。除十七烷、十八烷和二十烷等随储藏温度的升高而升高外，大部分烷烃类随储藏温度的升高呈下降趋势。

3 结论

利用顶空固相微萃取和气相色谱－质谱技术对不同储藏条件下小麦粉的挥发性成分进行研究，优化了试验条件，包括固相微萃取头、萃取温度、萃取时间和解析时间。小麦粉挥发性成分的最佳分析条件为:萃取头DVB/CAR/PDMS，萃取温度80℃，萃取时间60 min，解析时间3 min，经鉴定分析小麦粉中挥发性成分主要有烃类、醛类、酮类、醇类、有机酸及杂环类等多种成分。

原样和储后2个月样中各挥发性成分总含量顺序没什么变化，最高的是烃类和醛类，其次为醇类、酮类。醛类质量分数比原样最大增加了2.19%，35℃时烃类含量比原样增加了79.04%，醇类和酮类随储藏温度的升高而下降，而各温度间总挥发物含量差别不大。储藏2个月后，变化较明显的挥发性物质有庚醛、苯甲醛、辛醛、2－壬醛、己醇、十二烷、十六烷和十八烷。

［1］张玉荣，高艳娜，林家永，等.顶空固相微萃取－气质联用分析小麦储藏过程中挥发性成分变化［J］.分析化学，2010，38(7):953 －957

［2］林家永，高艳娜，吴胜芳，等.顶空固相微萃取－气质联用法分析稻谷挥发性成分［J］.食品科学，2009，30(20):277－282

［3］周显青，张玉荣，张勇.储藏玉米陈化机理及挥发物与品质变化的关系［J］.农业工程学报，2008，24(7):242－246

［4］Riana W，John D C，Michael W.Changes in volatile components of paddy，brown and white fragrant rice during storage［J］.Journal of the Science of Food and Agriculture，1996，71:218－224

［5］Lorenz K，Maga J A.Triticale and wheat flour studies:composition of fatty acid，carbonyls，and hydrocarbons［J］.Journal of the Agriculture of Food Chemistry，1972，26(1):769 －772

［6］Youngs V L，Gilles K A.Wheat hydrocarbons［J］.Cereal Chemistry，1970，47(4)，317 －323

［7］田怀香.金华火腿风味物质研究及其风味基料的研制［D］.江苏:江南大学，2005:23.

Analysis of Volatile Compounds Changes in Wheat Flour during Storage by Headspace Solid Phase Micro－Extraction and Gas Chromatography－Mass Spectrometry

Yuan Jian1Fu Qiang1Gao Yulong1Ju Xingrong1Shen Chongyu2
(College of Food Science and Engineering，Nanjing University of Finance and Economics1，Nanjing 210003)
(Import and export inspection and Quarantine Bureau of Jiangsu2，Nanjing 210004)

The volatile compounds of wheat flour sample were analyzed by using headspace solid－phase micro－ extraction，together with gas chromatography and mass spectrometry.The HS － SPME conditions such as extraction fiber，extraction temperature，extraction time，and desorption time have been optimized.The results showed that the optimized pretreatment conditions were DVB/CAR/PDMS，80 ℃，60 min，and 3 min，respectively.The main volatile compounds in wheat flour by this identification method were hydrocarbons，aldehydes，alcohols，ketones，organic acid and heterocyclic material.The wheat flour volatile compounds with more significant changing after two months storage were hexanal，benzaldehyde，octanal，2 － nonenal，hexanol，dodecane，hexadecane and octadecane.

wheat flour，storage，volatile compounds，head space solid phase micro － extraction，gas chromatography－mass spectrometry

TS211.7

A

1003－0174(2012)04－0106－04

国家科技支撑计划(2006BAD08B04)，国家科技支撑计划重点项目(2009BAD A0B005)

2011－06－15

袁建，男，1965年出生，教授，食品质量与安全