烤制鹌鹑蛋挥发性成分SPME条件优化

吴 巧，王 武，章立新，董 琪，夏新武

(合肥工业大学生物与食品工程学院，安徽合肥230009)

食品中挥发性风味成分的含量低，要研究挥发性风味成分，了解其化学组成，就需将挥发性风味成分分离出来。固相微萃取(solid-phase microextraction，SPME)法是1989年由加拿大Waterloo大学C.L.Arthurhe和J.Pawliszyn等开发的新型无溶剂样品前处理技术，该方法是在固相萃取方法的基础上结合顶空分析而建立的一种新型样品预处理的方法［1］，花费低、耗时少、灵敏度高，常应用于分析食品中各种香气和芳香化合物［2］，集采样、萃取、浓缩以及进样于一体，是食品挥发性成分分析的常用技术［3］。SPME吸附过程是待测物与涂层相互平衡的过程，受到很多因素的影响，譬如萃取时间、萃取温度、无机离子、搅拌速度以及解吸时间等［4］。因此，利用固相微萃取法萃取鹌鹑蛋的挥发性成分，需要优化萃取条件。Matiella和Hsieh［5］对炒鸡蛋的挥发性化合物进行了研究，鉴定出38种化合物包括醛类、酮类、醇类、呋喃、酯类等，其中醛类是炒鸡蛋样品挥发性化合物中含量最丰富的物质。Umano，Hagi和Shoji等人［6］通过GC-MS研究加热后的蛋黄的挥发性风味物质时，指出醛类和吡嗪类是蛋黄挥发性物质中的主要成分。国内的肖润［7］利用顶空进样和气质联用的方法分析了鸡蛋的香气组成，鉴定出31种成分，其中除脂肪酸含量较高外，醛类的含量其次，但它们并非鸡蛋的主体香气，他认为对鸡蛋起关键作用的主要是一些杂环类化合物。王雪燕、杨富民、杨振［8］利用固相微萃取结合GC-MS技术对蓝孔雀蛋的挥发性风味物质进行了分析检测，得出有贡献的主要挥发性物质为L-丙氨酸乙酯、己醛、丙酮、乙醇、壬醛、庚醛、1-辛烯-3-醇、苯甲醛、正二十烷等。但是烤制鹌鹑蛋制品挥发性风味成分的研究目前国内外研究很少。本文研究了烤制鹌鹑蛋挥发性成分SPME条件优化，并结合气相色谱-质谱(GC/MS)分析检测烤制鹌鹑蛋中的挥发性成分，为今后研究烤制鹌鹑蛋风味提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

鹌鹑蛋 市售。

50/30μm DVB/CAR/PDMS、65μm PDMS/DVB、75μmCAR/PDMS萃取头和 57330U固相微萃取(SPME)手柄 美国Supelco公司;QP-2010气质联用仪(GC-MS) 日本岛津公司;CY-1-10远红外烤箱 瑞安市成业食品机械厂。

1.2 实验方法

1.2.1 萃取头老化 将首次使用的50/30μm DVB/CAR/PDMS、65μm PDMS/DVB 和 75μmCAR/PDMS萃取头分别在气相色谱的进样口老化至无杂峰，老化温度分别为270、270、300℃，老化时间分别为90、60、120min。

1.2.2 样品制备 将鹌鹑蛋在沸水中预煮3min后激冷3min，去壳，然后在180℃的烤制温度下烤制40min，将烤制后的鹌鹑蛋分别切碎混匀捣成粉末状备用。

1.2.3 检测方法 将萃取头插到样品瓶后缓慢推出纤维头(切勿碰到鹌鹑蛋样品)，在一定温度一定时间下萃取，然后于250℃热解吸一定时间，同时启动仪器采集数据。检测不同萃取条件对总峰面积的影响。

1.2.4 检测条件

1.2.4.1 色谱条件 色谱柱:DB-5MS毛细管色谱柱(60m ×0.32mm，1μm，Agilent公司);升温程序:起始柱温50℃，保持2min，以8℃/min上升至200℃，保留3min;再以10℃/min上升至250℃，无保留。载气为He气，流速1mL/min;恒压40kPa，不分流，进样口温度与接口温度均为250℃，检测温度240℃。

1.2.4.2 质谱条件 电子轰击(EI)离子源;电子能量70eV;离子源温度 200℃;质量扫描范围 m/z:50～500 u。

1.2.5 化合物定性 化合物经计算机检索同时与NIST library(107k compounds)和Wiley Library(320k compounds，version6.0)相匹配，从而确定其化学成分。仅报道匹配度和纯度大于800(最大值1000)的鉴定结果［6］。

1.2.6 化合物定量 化合物相对百分含量按峰面积归一化计算。

1.2.7 单因素实验 在鹌鹑蛋萃取量为2g，萃取温度为55℃，萃取时间为30min，解吸时间为2min的条件下，研究三种萃取头对总峰面积的影响，萃取头选取为 DVB/CAR/PDMS、PDMS/DVB、CAR/PDMS。

选取上述实验最佳水平，在萃取时间为30min，萃取温度为55℃，解吸时间为2min的条件下，研究鹌鹑蛋萃取量对总峰面积的影响，因素水平选取为1.5、2、2.5、3g。

选取上述实验最佳水平，在萃取温度为55℃，解析时间为2min的条件下研究萃取时间对总峰面积的影响，因素水平选取为 10、20、30、40min。

选取上述实验最佳水平，在解析时间为2min的条件下，研究萃取温度对总峰面积的影响，因素水平选取为 45、55、65、75℃。

选取上述实验最佳水平，研究解吸时间对总峰面积的影响，因素水平选取为 1、2、3、4min。

1.2.8 萃取条件的优化 综合单因素实验结果，选择DVB/CAR/PDMS萃取头，解吸时间固定为2min，以鹌鹑蛋的萃取量、萃取时间及萃取温度作为三个影响因素，采用L9(34)正交表进行正交实验，优化工艺参数，实验设计见表1。

2 结果与分析

2.1 萃取条件优化

2.1.1 萃取头种类对烤制鹌鹑蛋挥发性化合物总峰面积的影响 萃取头作为整个固相微萃取的核心部分，它的涂层对所分析的物质具有选择性［9］。萃取头种类对烤制鹌鹑蛋挥发性化合物总峰面积的影响如图1所示。

表1 正交实验因素与水平设计Table 1 The design of factors and levels in orthogonal tests

图1 萃取头种类对烤制鹌鹑蛋挥发性化合物总峰面积的影响Fig.1 Effect of types of fibers on total peak areas

由图1可知，DVB/CAR/PDMS萃取头萃取得到的总峰面积远远大于PDMS/DVB萃取头和CAR/PDMS萃取头，并且检测出的风味物质种类也远多于另外二种，故萃取头类型选择DVB/CAR/PDMS。

2.1.2 样品萃取量对烤制鹌鹑蛋挥发性化合物总峰面积的影响 由于瓶内容积固定，样品萃取量对挥发性成分的影响较大。样品萃取量对烤制鹌鹑蛋挥发性化合物总峰面积的影响如图2所示。

图2 萃取量对总峰面积的影响Fig.2 Effect of amount of quail eggs on total peak areas

由图2可知，挥发性风味物质总峰面积随着鹌鹑蛋萃取量的增加而增大，当萃取量为2.5g达到最大。2.5g以后峰数减少，可能是随着样品量的继续增加，顶部的空间减少，挥发物浓度增加，使得低沸点的物质与高沸点的物质出现竞争吸附，纤维头吸附饱和时就很难再对高沸点的物质进行吸附［10］。因此，样品萃取量为2.5g时较好。

2.1.3 萃取时间对烤制鹌鹑蛋挥发性化合物总峰面积的影响 萃取时间过久易挥发性物质会从纤维头上脱附，而萃取时间过短，部分物质尤其是高沸点、难逸散的挥发物又来不及被纤维头吸附［11］。萃取时间对烤制鹌鹑蛋挥发性化合物总峰面积的影响如图3所示。

图3 萃取时间对总峰面积的影响Fig.3 Effect of extraction time on total peak areas

由图3可知，随着时间的延长，总峰面积不断增大，30min时达到最大，随着时间的增加，面积反而有所减小，故萃取时间定为30min。

2.1.4 萃取温度对烤制鹌鹑蛋挥发性化合物总峰面积的影响 萃取温度对SPME的影响具有双重效应，萃取温度对烤制鹌鹑蛋挥发性化合物总峰面积的影响如图4所示。

图4 萃取温度对总峰面积的影响Fig.4 Effect of extraction temperature on total peak areas

由图4可知，随着温度的升高，总峰面积不断增大，在65℃时达到最大值，然后随着温度升高开始下降。这是由于温度升高，有利于鹌鹑蛋中芳香物质的挥发;但当达到一定的温度后，再升温会使固定相涂层的吸附量减少，降低萃取效率，而且温度过高也可能会使一些低沸点的成分从萃取头上解析下来［12］。因此，本实验选择萃取温度为65℃。

2.1.5 解析时间对烤制鹌鹑蛋挥发性化合物总峰面积的影响 解吸时间的长短一般和萃取头涂层的厚度有关，萃取头涂层越厚，解吸时间就相应地延长。解析时间对烤制鹌鹑蛋挥发性化合物总峰面积的影响如图5所示。

由图5可知，随着解吸时间的增加，峰面积也在增大，但在解吸时间为2min之后峰面积基本不变，在保证充分解析的情况下尽量缩短解析时间，故本实验选择解吸时间为2min。

2.2 正交实验结果与分析

图5 解吸时间对总峰面积的影响Fig.5 Effect of desorption time on total peak areas

正交实验结果与分析如表2所示。由表2可知，直接分析的最佳组合条件是2号方案，即A1B2C2。极差分析三个因素的主次顺序为萃取时间＞萃取温度＞萃取量。最优的组合条件是A1B2C2。直接分析与极差分析结果一致。因此萃取条件定为:萃取头为DVB/CAR/PDMS，解析时间为 2min，萃取时间30min，萃取温度为65℃，萃取量为2g。

表2 正交实验结果与分析Table 2 Results and analysis of orthogonal tests

2.3 烤制鹌鹑蛋挥发性成分的检测

根据上述优化后的萃取条件，对烤制鹌鹑蛋挥发性成分进行萃取，其GC-MS色谱图如图6所示。总离子流检测结果见表3。

图6 烤制鹌鹑蛋中挥发性成分的总离子流图Fig.6 The TIC of volatile components in baked quail eggs

表3 烤制鹌鹑蛋挥发物质的SPME-GC-MS分析结果Table 3 SPME-GC-MS analysis results of volatile components in baked quail eggs

烤制鹌鹑蛋中香气成分分析结果见表3。由表3可知，鹌鹑蛋中的挥发性成分主要为:醇类8种，占12.07%;醛类化合物12种，占56.18%;酮类3种，占1.43%;杂环类为5种，占5.89%;其他有 6种，占6.96%。可见鹌鹑蛋中挥发性成分主要为醛类、醇类、杂环类，酮类及其他烃类。杂环化合物具有较低的风味阈值，因而对烤制鹌鹑蛋的整体风味贡献很大;烃类化合物由于其风味阈值较高而对整体风味贡献不大。

3 结论

本文研究了萃取头种类、萃取量、萃取温度、萃取时间以及解析时间对烤制鹌鹑蛋挥发性成分萃取效果的影响。结果表明，在萃取头为 DVB/CAR/PDMS，萃取时间为30min，萃取温度为65℃，烤制鹌鹑蛋样品萃取量为2g，解析时间为2min的条件下，萃取效果较好。在此条件下，测得烤制鹌鹑蛋中的主要挥发性成分为:醇类8种，占12.07%;醛类化合物12种，占56.18%;酮类3种，占1.43%;杂环类为5种，占5.89%;其他有6种，占6.96%。

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