HS-SPME-GC-MS分析螺旋藻挥发性成分

张丽君，许柏球，王金林，罗欢忠，陈晚霞，林伟强

（深圳职业技术学院应用化学与生物技术学院，广东 深圳 518055）

螺旋藻的营养价值、保健功效以及食用安全性决定了螺旋藻食品是螺旋藻加工的一个主要方向。但市场上多数产品螺旋藻固有的腥味较重，许多消费者难以接受，致使产品的深度开发受到限制。国内外学者也开展了螺旋藻脱腥技术研究，现有的方法有吸附法、风味掩盖法、酶解法以及微生物发酵法等[1-3]。本实验室也进行了该方面的研究，但在研究中发现这些方法只能降低腥味但不能根除，因此确定螺旋藻特征风味物质的种类和结构能够为螺旋藻脱腥技术提供一定的数据信息。本文采用顶空固相微萃取-气质联用（HS-SPMEGC-MS）方法初步分析了我国原产螺旋藻主要挥发性物质，为进一步确定螺旋藻特征腥味物质奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

市售螺旋藻粉。Agilent5975-6890 气质联用仪：美国安捷伦公司产品；固相微萃取装置（SPME 手柄、65 μmPDMS/DVB 萃取头）：美国Supelco 公司产品。

1.2 顶空固相微萃取方法

先将固相微萃取纤维头插入进样口老化40 min，老化温度为250 ℃。称取0.4 g 螺旋藻粉置于顶空萃取瓶中，加密封盖，插入装有65 μmPDMS/DVB 萃取纤维头的SPME 手柄，推出萃取头使其距样品2 mm～3 mm，室温顶空萃取40 min。萃取完毕，将萃取头缩回并抽出SPME 手柄，再将手柄插入GC-MS 气相色谱进样口，推出萃取头，于250 ℃解吸5 min，同时启动GC-MS 检测分析。

1.3 GC-MS 条件

石英毛细管柱（DB-624）：60 m×0.25 mm×1.40 μm；载气：高纯He（99.999%）；流速：1 mL/min；进样模式：不分流进样；节省气：20.0 mL/min；进样口温度：250 ℃；程序升温：初温40 ℃保持1 min，以8 ℃/min 升温至220 ℃，保持2 min，再以4 ℃/min 升温至250 ℃，保持20 min；GC-MS 接口温度：280 ℃；EI 离子源，电离能量：70 eV；离子源温度：230 ℃，四极杆温度：150 ℃；质量扫描范围：30 amu～500 amu。检索谱库：NIST08.L。

2 结果与分析

用HS-SPME-GC-MS 对螺旋藻的挥发性成分进行提取分析，其总离子流图如图1（65 μmPDMS/DVB萃取头）。利用化学工作站对总离子流图的色谱峰进行积分处理，峰面积归一化法测量各组分的相对百分含量，采用计算机NIST08 谱库检索，初步分离确定各组分化合物的名称及其相对含量，其结果见表1。

图1 螺旋藻挥发性成分总离子流图Fig.1 GC-MS total ionic chromatogram of aroma components in Spirulina platensis

表1 螺旋藻挥发性主要成分相对含量表Table 1 The relative content of aroma components in Spirulina platensis

由表1 可以看出，螺旋藻经65 μmPDMS/DVB 萃取头萃取头顶空萃取、GC-MS 分析，共鉴定出17 种挥发成分（其中两种化合物出峰于不同保留时间）。在螺旋藻的挥发性成分中，烷烃类化合物鉴定出5 种，相对含量占总挥发物的79.19%；醛酮类化合物鉴定出6种，相对含量占总挥发物的18.27%；醇类化合物鉴定出2种，相对含量占总挥发物的0.84 %；环烃类化合物1种，相对含量占总挥发物的0.58%；芳香族化合物鉴定出1 种，占总挥发物的1.17%。螺旋藻的主要挥发成分依次为十七烷（平均相对含量为64.52%）、十五烷（平均相对含量为8.59%）、二氢猕猴桃内酯（平均相对含量为7.21%）、β-紫罗兰酮（平均相对含量为6.65%）和十六烷（平均相对含量为4.29%）。

3 结论

建立高效脱腥工艺制备无腥味的螺旋藻原料是解决目前螺旋藻加工过程腥味残留的有效途径。而研究螺旋藻腥味物质的种类和结构是建立脱腥工艺的理论之一。螺旋藻腥味也是食品香气一种，属食品风味化学研究范畴，随着仪器分析技术的进步以及对食品风味化学研究的深入，出现了许多新型的风味物质分离、分析技术以及评价方法，如固相微萃取－气质联用技术、电子鼻、气相嗅觉测量[4]。已有研究者相继用上述方法研究了如水果香、酒类、烟草、饮料、肉类、奶类、茶叶等具有挥发性气味的食品的识别、分类和检测。至今，查到相关文献均提到经计算机图谱分析，藻类的特有风味的物质主要成分有六氢吡啶衍生物、胺类、萜类、醛、苯等物质[5]。但对于螺旋藻这一具体藻类而言，Aguero 等[6]利用气质联用技术分析了古巴产地的钝顶螺旋藻挥发性成分，发现其有50 种化学物质，主要有β 环氧化酮、十七烷和二氢猕猴桃内酯。Guven Ozdemir[7]等利用不同有机溶剂甲醇、乙醇、氯仿、丙酮以及己烷分别提取螺旋藻挥发性成分，经气质联用仪分析主要成分有15 种，其中的正十七烷占39.70%，十四烷占34.61%。本研究利用HS-SPME-GC-MS 检测螺旋藻的挥发性成分，同样检测分析出其主要成份为十七烷（平均相对含量为64.52%），二氢猕猴桃内酯（平均相对含量为7.21%），β-紫罗兰酮（4-（2，6，6-三甲基-1-环己烯-1-基)-3-丁烯-2-酮、4-（2，6，6-三甲基-1-环己烯-1-基)-2-丁酮）相对含量为9.02%，同Aguero 等研究结果相似，其中二氢猕猴桃内酯是烟草、番茄、草莓等植物的主要风味物质，醛酮类化合物也是水果香气的主要成份。与上述研究报道所不同的是本研究并为检出可能造成不良风味的含硫化合物，虽有检测十四烷，但其含量只有0.44%，究其原因，可能与螺旋藻的来源以及挥发性物质的提取方法有一定的关系。但研究中所检出的化合物，那些是螺旋藻主要的特征风味物质仍需进一步研究。

[1]谢林明,励建荣.螺旋藻的脱腥研究[J].食品与发酵工业,2003,29(11)：67－71

[2]张丽君,刘冬,李世敏.螺旋藻脱腥工艺研究[J].食品与发酵工业,2008,34(6)：95-97

[3]Sakakibara,Masaki,Fukuda,et al.Process for treating spirulina.US Patent 7326558[P].2008-5

[4]郭凯,芮汉明.食品中挥发性风味成分的分离、分析技术和评价方法研究进展[J].食品与发酵工业,2007,33(4)：110-115

[5]黄梅丽.食品色香味化学[M].2 版.北京：中国轻工业出版社,2008：324

[6]Aguero J,Lora J,Estrada,et al.Volatile Components of a Commercial Sample of the Blue-Green Algae Spirulina platensis[J].Journal of essential oil research,2003(15)：114-117

[7]Guven Ozdemir,N.Ulku Karabay,Meltem Conk Dalay,et al.Antibacterial activity of volatile component and various extracts of Spirulina platensis[J].Phytotherapy research,2004,18(9)：754-757