萃取时间对甜面酱中挥发性成分分析的影响

张 静，邹 伟，邓 静*，吴华昌，石娇娇

（四川理工学院 生物工程学院，四川 自贡 643000）

甜面酱也称甜酱、面酱，以面粉为原料，蒸煮后用米曲霉等种曲制曲，经微生物发酵酿制而成。具有酱香和酯香，口感绵长而柔和，深受消费者喜爱。其主要成分包括水分、还原糖、氨基酸、食盐、有机酸以及一些可挥发性的呈香物质等[1]。近年来，国内外对传统发酵调味品风味的研究逐渐丰富，如酱油[2-4]、豆豉[5-6]、泰式酱油[7-8]、白腐乳[9]、泡菜[10]、果醋[11]等。对甜面酱挥发性成分的研究有利于新产品研发和质量检测，同时对甜面酱风味调配具有较强的指导意义。顶空固相微萃取（headspace solid phase microextraction，HS-SPME）作为一项先进、快捷的挥发性成分检测技术被广泛应用于各种食品风味物质的检测[12-15]。与以往食品中挥发性化合物常用分析方法相比，这种技术具有不使用溶剂、操作方便、检测速度快、能够尽可能减少被分析的香气物质的损失等优点[16]，与气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）联用结合，可为实验研究提供极大的便利。

在影响甜面酱挥发性成分萃取效果的因素中，萃取时间受到多方面综合因素的作用。一般萃取过程在刚开始时吸附量迅速上升，出现转折点后上升缓慢，在达到吸附平衡后，吸附在萃取头上的物质可能会被解析而造成吸附量下降。本研究利用不同的萃取时间对甜面酱样品中的挥发性成分进行了分析和比较，希望可对甜面酱工艺改进和风味调配有一定的指导作用。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

甜面酱：四川省自贡市某厂提供。

氯化钠（分析纯）：成都科龙化工试剂厂。

1.2 仪器与设备

6890N/5975B气相色谱-质谱联用仪：美国Agilent公司；50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取头、15mL的顶空瓶及电热磁力搅拌器：美国Supelco公司。

1.3 实验方法

1.3.1 测定方法

准确称取4g甜面酱样品于15mL顶空瓶中恒温水浴，在相同条件下（50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取头、6mL蒸馏水、1g氯化钠、搅拌转速为600r/min）平衡5min，分别吸附30min、40min、50min、60min、70min后将萃取头移至气相色谱的高温汽化室中解吸5min，进行GC-MS分析。实验数据处理由GC-MS数据分析软件系统完成，未知化合物经计算机检索同时与美国国家标准技术研究所（national institute of standards and technology，NIST）谱库并结合程序升温保留指数（temperature programmed retent index，PTRI），仅当匹配度大于800（最大值为1 000）的鉴定结果才予以报道。采用峰面积归一化法定量计算出各挥发性成分在甜面酱中的相对含量[17]。

1.3.2 GC-MS条件

色谱条件：毛细管色谱柱Agilent HP-INNOWax（60m×250μm，0.25μm）；手动无分流进样，进样口温度250℃；程序升温：初始温度40℃，保留3min，以2℃/min的速率升至60℃，再以6℃/min的速率升至250℃，保留5min；检测器温度250℃；载气He，流速1mL/min。

质谱条件：离子源为电子电离（electron ionization，EI）源，电子能量70eV，扫描范围10～450u，离子源温度230℃；接口温度250℃。

2 结果与分析

2.1 不同萃取时间检测的挥发性成分数量的比较

不同萃取时间下甜面酱中挥发性成分的萃取结果见表1。由表1可知，不同萃取时间条件下共检测出35种化合物，主要为酯、醇、醛、酸、酮等6类物质。不同萃取时间能够检测出的相同物质共11种，分别为棕榈酸乙酯、亚油酸乙酯、2-甲基丁醇、苯乙醇等，然而在检测物质的总量上存在差异。萃取时间为30min时能够检测出23种化合物，其中4种酯、5种醇、7种醛、1种酸、3种其他物质；萃取时间为40min时能够检测出23种化合物，其中4种酯、5种醇、6种醛、2种酸、6种其他物质；萃取时间为50min时能够检测出24种化合物，其中3种酯、5种醇、7种醛、2种酸、1种酮、6种其他物质；萃取时间为60min时能够检测出27种化合物，其中5种酯、7种醇、7种醛、2种酸、1种酮、5种其他物质；萃取时间为70min时能够检测出15种化合物，其中3种酯、3种醇、5种醛、1种酸、3种其他物质。从挥发性物质的总量来说，萃取时间为60min时能够检测出最多的化合物种类。随着萃取时间的增加，萃取物质种类增加，60min时萃取到最多的物质，而萃取时间为70min时，化合物种类骤然下降，可能是由于挥发物在高温时已经解析。

表1 不同萃取时间下检测的挥发性成分数量的比较Table1 Comparison of volatile components identified in sweet flour paste by different extraction time

续表

2.2 不同萃取时间检测挥发性成分总量和种类的分类比较

萃取时间为60min时检测到的挥发性成分的色谱峰总面积最大为2.76×108、物质种类最多为27种，其次是40min。把不同质量浓度下所检测的挥发性成分进行归类分析，发现不同质量浓度在不同种类的挥发性成分检测方面存在明显差异，结果如图1所示。

由图1可知，在酯类物质检测方面，萃取60min时得到的色谱峰总面积最大为4.34×107，远远高于其他萃取时间；萃取得到的物质种类也最多为5种，其他萃取时间检测到的色谱峰总面积和物质种类都相当。

对于醇类物质的检测，萃取60min时检测的色谱峰总面积最大为1.54×107，且种类最多为7种，而70min时得到的色谱峰总面积和种类均为最小，可能是由于检测到的醇类物质在高温时不稳定，分解或合成为其他化合物。

不同萃取时间均能够检测出大量的醛类物质，其中萃取时间为60min时检测的最大的色谱峰总面积，为1.8×108，70min时醛类物质色谱峰总面积降低为1.3×108，且物质种类最少，为5种。

挥发性酸类物质在甜面酱中只有2种，分别为乙酸和十六烷酸，40min时检测到最大色谱峰总面积，随着时间的增加，色谱峰总面积减少，但40min、50min和60min时无明显差异，因此2种酸的性质比较稳定，不易分解。萃取时间太长或太短，都不利于挥发性酸类物质的检测。只有50min和60min时能够检测到酮类化合物，且色谱峰总面积都比较小，分别为3.6×106和2.0×106可能是由于合成量较少且检测时间的长短对其稳定性有影响。

不能归为以上几大类的化合物定为其它类，包括长链烷烃和杂环类化合物等，不同萃取时间检测到的其他类化合物的色谱峰总面积和种类差异显著。其中萃取时间为50min时的色谱峰总面积最大为1.28×107，40min和60min的萃取效果其次，且萃取效果相当。萃取量最少的为70min，色谱峰总面积仅为3.49×106；在萃取的物质种类方面最短的30min和最长的70min萃取的种类最少，仅有3种。

对不同种类的挥发性成分进行归类分析表明：在挥发性成分种类的检测方面，萃取时间为60min时检测到的酯、醇、醛类物质无论是色谱峰总面积还是物质种类都最多，而这些物质在甜面酱挥发性成分组成中占据绝对比重；在其他类化合物中的检测中，也表现良好，因此60min是最佳萃取时间。

2.3 不同萃取时间检测的挥发性组分相对峰面积及萃取种类百分含量的分类比较

萃取时间对甜面酱中各类挥发性成分色谱峰总面积和萃取种类的相对百分比有显著影响，结果如图2所示。

对不同萃取时间萃取的各类挥发性成分的色谱峰总面积进行分析，图2结果表明，醛类在不同萃取时间分析中占有优势，分别占总色谱峰面积的74.21%、73.07%、71.19%、70.88%、78.89%，在不同萃取时间其他化合物的色谱峰总面积相对百分含量无明显差异（图2A），表明顶空固相微萃取（HS-SPME）与气质联用（GC-MS）相结合技术非常适合醛类物质的检测，且受萃取时间影响较小。

图1 不同萃取时间对甜面酱挥发性成分的萃取效果Fig.1 Extraction effect of different extraction time on volatile components in sweet flour paste

图2 不同质量浓度萃取甜面酱挥发性成分色谱峰总面积(A)及萃取种类(B)相对百分含量比较Fig.2 Comparison of chromatographic peak area (A) and extraction species (B) of volatile fractions in sweet flour paste extracted by different mass concentrations

不同萃取时间所检测到的各类物质在种类方面无显著的规律性，所有的萃取时间都能够检测到较多的酯类、醇类和醛类，这3种物质分别占各萃取时间检测到的总挥发性成分的80%（30min）、65.22%（40min）、62.5%（50min）、70.37%（60min）和73.33%（70min）（图2B）。

2.4 不同萃取时间检测到的挥发性成分分子质量的分布

不同萃取时间所萃取的甜面酱挥发性成分的相对分子质量分布如图3所示。由图3可知，相对分子质量在100～200之间的化合物总数在所有萃取时间均最多，其中萃取时间为30～60min时，所萃取到的相对分子质量在100～200之间的化合物数量差别不大，萃取时间70min则萃取到挥发性成分总数显著降低；对于相对分子质量＜100的化合物，萃取时间为60min最为适宜，共萃取到8种挥发性物质；相对分子质量在200～300之间的化合物在萃取时间40min和50min时检测到的种类均为4种；相对分子质量＞300的化合物在60min时检测到的种类较多，为4种。萃取时间为60min时在不同相对分子质量区段均有较好的萃取效果，因此萃取时间应选择60min。

图3 不同萃取时间挥发性成分相对分子质量分布Fig.3 Comparison of molecular weight of volatile components identified in sweet sauce paste extracted with different extraction time

3 结论

甜面酱挥发性成分主要由酯、醇、醛、酸、酮类化合物组成，在甜面酱挥发性成分研究中，选择不同的时间萃取甜面酱样品并经GC-MS分析来考察萃取时间对甜面酱中挥发性成分分析的影响。结果表明，所有萃取时间检测到的醛类物质的色谱总峰面积都远远大于其他类物质，且所有萃取时间检测到的挥发性成分的相对分子质量都集中在100～200之间。萃取时间为60min时检测到的挥发性成分的色谱峰总面积最大为2.76×108，物质种类最多为27种。甜面酱中酯、醇、醛类物质在甜面酱挥发性成分组成中占据绝对比重，萃取时间为60min时检测到的这3类物质无论是色谱峰总面积还是物质种类都最多。因此，选择萃取时间60min最适合甜面酱挥发性成分的检测。

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