SDE/SPME-GC-MS分析苦荞的挥发性香气成分

余 丽，王灼琛，程江华，谢宁宁，黄晶晶

（安徽省农业科学院 农产品加工研究所，安徽 合肥 230031）

SDE/SPME-GC-MS分析苦荞的挥发性香气成分

余 丽，王灼琛，程江华，谢宁宁，黄晶晶

（安徽省农业科学院 农产品加工研究所，安徽 合肥 230031）

为了分析不同方法萃取苦荞样品中挥发性物质的差异，采用同时蒸馏萃取法（SDE）和固相微萃取法（SPME）提取苦荞样品中的挥发性成分，用气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术定性鉴定，并用总离子流色谱峰的峰面积进行归一化定量分析。同时蒸馏萃取-气谱-质谱法（SDE-GC-MS）分析出23种挥发性成分，固相微萃取-气相色谱-质谱法（SPME-GC-MS）分析出35种挥发性成分，2种方法均提取出酯类、烃类、酮类、醛类和醇类，其中酯类和醛类的含量较多，说明酯类和醛类对苦荞的风味贡献较大。同时蒸馏萃取法适合对高沸点、低挥发性物质进行分离，固相微萃取法具有快速简便、不使用溶剂和样品检测非破坏性等优点，适合易挥发性化合物的检测。将两种提取方法相结合对苦荞挥发性物质提取能得到比较全面的结果。

苦荞；挥发性成分；同时蒸馏萃取；固相微萃取；气相色谱-质谱

苦荞学名鞑靼荞麦（Fagopyrum tataricum），与何首乌、大黄等同属蓼科，是我国药食同源文化的典型体现[1]。苦荞被誉为“五谷之王”、“三降食品”（降血压、降血糖、降血脂），有着卓越的营养保健价值和非凡的食疗功效，苦荞功能成分引起越来越多的科研工作者重视[2-3]。苦荞挥发性物质是评价苦荞及产品品质的重要指标之一，国外对苦荞及产品中挥发性物质分析的相关报道较多，但在国内相关方面还缺乏系统性的研究。1983年ENGLYST H N等[4]对煮过的甜荞麦粉进行了香气分析，发现209种成分，20世纪90年代有关苦荞挥发性成分方面的学术报道几乎空白，直至2008年JANEŠD等[5-7]从方法比较、成分分析等方面对荞麦的挥发性成分进行分析。国内学术研究者对苦荞产品的挥发物质研究近年来虽然逐渐增多，如宫凤秋等研究了苦荞醋的清除DPPH自由基及抗氧化作用[8]。同年中国农科院研究了苦荞茶的挥发性成分，确定了77种物质[9]，但对苦荞原料的挥发性物质组成仍缺乏基础性的研究。

同时蒸馏萃取法（simultaneous distillation extraction，SDE）和固相微萃取法（solid phase microextraction，SPME）是近年来发展起来的两种提取样品挥发性物质的方法[10-12]，SDE法将水蒸气蒸馏与溶剂萃取结合，减少实验步骤，缩短分析时间，节省萃取试剂；SPME法具有分析时间短，不使用有机溶剂，样品不需前处理等优点[13-16]。本试验采用两种方法对安徽地区苦荞中挥发性成分提取，并用气相色谱-质谱测定法（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）对挥发性物质进行检测，比较提取两种方法差异，初步探讨样品挥发性物质组成与感官特性的关系，为进一步分析苦荞特征香气组分建立分析方法。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

苦荞原料：安徽大地食品有限公司；无水乙醚（分析纯）：国药化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

同时蒸馏萃取装置、HH-S6电热恒温水浴锅：北京科伟永兴仪器有限公司；手动固相微萃取装置和萃取纤维头60μm PDMS/DVB：美国SUPELCO公司；HP7890A/5973 GC-MS联用仪：美国安捷伦公司。

1.3 试验方法

采用同时蒸馏萃取和固相微萃取两种方法进行样品前处理，提取苦荞挥发性成分，具体操作步骤如下：

1.3.1 乙醚的纯化

取250 mL无水乙醚加入7.5 mL 20%FeSO4的水溶液及2.5 mL 1∶1的硫酸，再加入40 mL蒸馏水，振荡洗涤并除去水层，重复洗至除尽过氧化物为止（用2%KI检查无色），重蒸后备用。

1.3.2 SDE提取苦荞挥发性物质方法

称取样品约30.0 g，置于1 L的圆底烧瓶中，加入去离子水300 mL，取乙醚25 mL置于250 mL三角烧瓶中，分别连接在SDE装置的两端。1 L圆底烧瓶用电热套加热，保持微沸，250 mL三角烧瓶用45～50℃水浴锅加热，同时蒸馏萃取2 h，然后往乙醚萃取液中加入10 g无水硫酸钠4℃干燥过夜。最后用氮吹仪将乙醚萃取液浓缩至1 mL，供GC-MS分析用。

1.3.3 SPME提取苦荞挥发性物质方法

取样品2.0 g，置于15 mL固相微萃取仪采样瓶中，加入6 mL去离子水，在48℃旋转加热平衡30 min后，插入装60μm纤维头的手动进样器，顶空萃取60 min取出，快速移出萃取头并立即插入设置好条件的GC-MS气相层析的注射口（250℃），热解析10 min。

1.3.4 挥发性物质GC-MS分析

（1）色谱条件

GC条件：色谱柱为HP-5MS弹性石英毛细管柱（30 m× 0.25 mm×0.25μm）；色谱柱起始温度50℃，保留2 min，以5℃/min升温速率升至190℃，保留2 min，再以2℃/min升温至210℃，最后以10℃/min升温至250℃，保留14 min；汽化室温度为250℃；载气为He，流速1.0 mL/min；分流比20∶1；进样量1.0μL。

MS条件：离子源为电子电离（electronic ionization，EI）源；离子源温度230℃；电子能量70 eV；总离子流（totalion chromatography，TIC）扫描范围50～550 m/z。

（2）谱图分析

定性：挥发性成分经气相色谱分析，不同组分形成其各自的色谱峰，用气相色谱-质谱-计算机联用仪进行分析鉴定。对总离子流图中的各峰经质谱计算机数据系统检索，核对NIST2005标准质谱图及参照已发表的质谱资料，确定大部分挥发性化学成分。

定量：用峰面积归一化法算出各个化学成分的相对含量。

2 结果与分析

2.1 两种方法提取的挥发性成分总离子流图

采用SDE和SPME提取苦荞中挥发性成分，经GC-MS分析得到的总离子色谱流图见图1。

由图1可知，SDE法提取苦荞中挥发性物质的出峰在保留时间上分布较宽，分离效果较好；而SPME法提取的挥发性物质出峰保留时间相对靠前，且出峰多较集中。另外，图1中有几个丰度较大的化合物，并非是苦荞中的物质，而是柱流失所造成的硅氧烷类物质。由此可知SDE法对于沸点较高的成分萃取效率比较高，SPME法的萃取效率较低。

2.2 同时蒸馏萃取苦荞挥发性成分分析

SDE-GC-MS分析检测出的苦荞挥发性成分及相对含量见表1。

通过同时蒸馏萃取苦荞的挥发性物质并经GC-MS检测，苦荞检测出匹配度在70以上的挥发性成分23种，其中包括酯类8种、酸类5种、烃类4种、酮类2种、醛类1种、醇类1种、烯类1种、杂环类1种。在这些挥发性物质中，一些含量相对较高的成分可能对苦荞的香气起到重要的作用。鉴定出的挥发性成分相对含量较高的为邻苯二甲酸二异丁酯（45.80%）、（Z,Z）-9,12-十八烷二烯酸（28.10%）、n-十六烷酸（11.31%）、己二酸二（2-乙基己）酯（5.02%）、邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯（2.65%）。

2.3 固相微萃取苦荞挥发性成分分析

苦荞经SPME-GC-MS分析检测出的挥发性成分及相对含量如表2所示。

从苦荞中用SPME-GC-MS法共检测出匹配度在70以上的挥发性成分35种，其中醛类7种、烃类7种、酮类5种、烯类5种、萘类3种、酯类3种、杂环类2种、醇类2种、其他1种。以醛类和酮类为主，相对含量较大，主要挥发性成分为甲氧基-苯基肟（12.79%）、安香息醛（7.29%）、2-正戊基呋喃（8.42%）、壬醛（8.66%）、1-壬醇（5.16%）、2-十一酮（5.12%）、甲酸辛酯（4.82%）、香叶基丙酮（4.19%）、六氢假紫罗酮（3.64%）、萘（3.82%）。

用两种方法处理同一批苦荞样品，由于两种实验方法在提取挥发性物质时温度、时间不同，使得鉴定结果存在较大差异，其中主要体现由表1、表2可以看出，经过相对定量同时蒸馏萃取法仅分析出23种挥发性成分，固相微萃取法可分析出35种挥发性成分，均含的挥发性物质是酯类、烃类、酮类、醛类和醇类，前者主要以酯类为主，后者以醛类为主。两种方法都检测出其它资料中没有的挥发性物质，如吲哚、2-癸酮、苊、芴，主要原因可能是苦荞的品种不同或受到苦荞生长地域性环境的影响。SDE法提取挥发性物质过程提供了高温的条件，而酯类化合物在高温条件下容易积蓄，所以提取出的酯类物质相对含量较高，中、短链的酯类物质对香气的影响较大，能够赋予苦荞特殊的酯香。醛类物质的化学性质活泼，在一定条件下易被还原成相应的醇，醛类具有脂肪香味，苦荞中检测出的壬醛、癸醛具有令人愉快的甜香和花香。两种方法均提取出烃类物质，其中以烷烃为主，可赋予苦荞清甜香味。萃取出的萜烯类物质如α-衣兰油烯、+）-花侧柏烯等具有花香、木香特征。SPME法在苦荞中提取了相对含量较高的甲氧基-苯基肟，但该物质的香气特征几乎没有报道。此外，还检测出芴、苊、二苯并呋喃等其他化合物，尽管大多相对含量较低，但这些物质阈值较低都具有重要的感官特征，对苦荞的香气可能产生一定的影响。

3 结论

比较两种方法提取挥发性成分的检测结果可以看出，SPME法检测出的挥发性成分较多。SDE法对高沸点、低挥发性成分的分离效果较好，由于SDE法使样品经过长时间高温蒸煮，容易发生变化的化合物检出量会有所减少。SPME法由于是对样品进行直接吸附，样品处理时间短，操作步骤简单，所以SPME法分析出的化合物多于SDE法的。苦荞的几种提取方法或多或少存在一定的缺陷；要准确、全面、真实地了解其挥发性物质的成分，必须几种方法结合，相互补充，取长补短，综合分析，才能达到预期的结果。

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Analysis of volatile aroma compounds in tartary buckwheat by SDE/SPME-GC-MS

YULi,WANGZhuochen,CHENG Jianghua,XIE Ningning,HUANGJingjing

(Institute of Agro-Products Processing Science and Technology,Anhui Academy of AgriculturalSciences,Hefei 230031,China)

In order to analyze the difference ofvolatiles extracted by two differentmethods,the volatile components oftartary buckwheatwere extracted by simultaneous distillation extraction(SDE)and solid phase microextraction(SPME),and the results were qualitatively identified by GC-MS,and the peak area was quantitatively analyzed by total ion currentchromatographic.Results showed that23 volatile compounds were identified by SDE and 35 compounds were detected by SPME.Esters,hydrocarbons,ketones,aldehydes and alcohols were extracted by both method,and esters and aldehydes made a greater contribution to the favor of taratry buckwheat due to the higher relative contents.Simultaneous distillation extraction method provided better results in detection of high boiling-pointand low volatile compounds,while solid phase micro-extraction method was more rapid,simple,without solvent and non-destructive which was suitable for volatile compounds determination.More comprehensive information of the volatile compounds in tartaty buckwheatcould be obtained by the combination ofboth methods.

tartary buckwheat;volatile compounds;SDE;SPME;GC-MS

TS207.3

A

0254-5071（2015）02-0148-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.02.033

2014-12-23

2014年学科建设面上项目（14A1231）；2014年新建科技创新团队（14C1207）；2013年公益性行业（农业）科研专项项目（201303069）

余 丽（1989-），女，研究实习员，硕士，研究方向为功能食品与营养。