固相微萃取-气相色谱-质谱联用法分析草豆寇挥发性风味成分

张冲，李磊，李恩霞，许慧

（山东省分析测试中心，山东 济南 250014）

固相微萃取-气相色谱-质谱联用法分析草豆寇挥发性风味成分

张冲，李磊，李恩霞，许慧

（山东省分析测试中心，山东 济南 250014）

采用顶空固相微萃前处理方法，气相色谱-质谱联用仪定性分析了草豆蔻的挥发性香味成分，讨论了萃取时间、萃取温度对所鉴定出的化合物数量和百分含量的影响，从而得到了固相微萃取方法的最佳条件：萃取时间30 min，萃取温度60℃，草豆蔻挥发成分经气相色谱共分离出47种挥发性成分，经计算机质谱库（NIST/WILEY）的检索，共可鉴定出了化合物41种，其中含量较高的且对草豆蔻味贡献较大的有：茴香脑（48.82%）、肉桂醛（7.335%）、酚类（10.79%）。

草豆蔻；顶空固相微萃取；气相色谱-质谱联用；挥发性风味成分

固相微萃取（SPME）是一种可以用于气体、液体、固体等样品中各类挥发性或半挥发性物质的分析技术［1-15］。发展至今短短的十几年时间，已在环境、生物、工业、食品、临床医学等领域的各个方面得到广泛的应用。在发展过程中，主要涉及到探针的固相涂层材料及涂渍技术、萃取方法、联用技术的发展、理论的进一步完善和的应用等几个方面。顶空固相微萃取作为一种先进的萃取技术，集合样品采集、目标物萃取、样品浓缩和进样等过程于一身，能够简便和快速地检测待检物，整个检测过程不需要任何溶剂而且具有良好的选择性和高的灵敏度等特点，常结合GC - MS联用技术，在食品药品挥发性风味组分的分析检测中有着广泛地应用。目前，关于草豆蔻挥发油中挥发性成分的研究已有报道，但未见关于固相微萃取技术的研究报道。目前，关于草豆蔻挥发油中挥发性成分的研究已有报道，但未见关于固相微萃取技术的研究报道。

草豆蔻（Alpinia katsumadai Hayata）又称草寇仁等，是姜科山姜属植物草豆蔻的干燥近成熟种子，其性温，味辛辣，具有祛寒燥湿、温胃止呕的功效。草豆蔻既可以入药也可作为香料，已在食品烹饪和加工中普遍使用。草豆蔻因含有挥发油而香气馥郁，可使肉类菜肴祛腥解腻，芳香可口，进而令人食欲大增。因此对于其挥发性气味的研究也具有重要意义。

1.　材料与方法

1.1试验材料与仪器

市售食用草豆蔻；20ml自动顶空瓶（美国Agilent公司制造）；数显恒温水浴锅（金坛市江南仪器厂）；手动SPME进样器，85μm聚丙烯酸酯（ PA）萃取头；气相色谱-质谱联用仪Agilent6890N-5973N，美国Agilent公司制造。

1.2试验方法

1.2.1样品处理

先将萃取头在气相色谱的进样口老化，老化温度为220℃。将草豆蔻剪切成小片，取5g迅速放入20mL样品瓶中，橡胶塞密封。将配有85μm聚丙烯酸酯（ PA）萃取头插入到样品瓶中，推出纤维头，不可使萃取头碰到样品，在40℃下吸附萃取30min。随后抽回纤维头，从样品瓶上拔出萃取头，将其插入气相色谱仪推出纤维头，于250 ℃解吸2.0min，之后抽回纤维头后拔出萃取头。同时启动气相色谱质谱联用仪器采集数据。

1.2.2试验条件

色谱条件：HP-5毛细管色谱柱（30m ×0. 25mm×0. 25μm）；载气高纯氦；不分流，恒压35kPa ；起始柱温50℃（2min），以5 ℃/ min 至100 ℃，保留3min；再以10 ℃/ min 至200 ℃，保持10min。进样口温度与接口温度均为250 ℃。

质谱条件: 离子源温度230 ℃，电离方式EI，电子能量70ev，灯丝电流150μA，扫描质量范围为29～500amu。

1.2.3定性定量方法

定性：化合物经计算机检索同时与NIST11 library（107k compunds）和Wiley Library（320k compound，version 6. 0）相匹配。仅报道匹配度和纯度大于80（最大值100）的鉴定结果。

定量：相对百分含量按峰面积归一化法计算。

2.　结果与讨论

2.1草豆蔻样品前处理分析条件的优化

2.1.1萃取时间的优化

为考察萃取时间对草豆蔻挥发性成分分析的影响，选取了10，20，30，40，50min 5个萃取条件，萃取温度固定在40℃，GC-MS分析所检出的挥发性物质数量如图1所示。

图1　相同温度下不同萃取时间挥发性物质的变化

2.2.2萃取温度的优化

选取在30℃，35℃，40℃，45℃，50℃5个萃取温度，萃取时间为30min，GC-MS分析所检出的挥发性物质数量如图2所示。

图2　相同萃取时间不同温度下挥发性物质的数量变化

由图1可知，当萃取时间达到30min时，草豆蔻挥发性物质基本挥发，随着时间数量变化不大，故选取30min为最佳萃取时间；图2表明萃取温度达到40℃时，挥发物质的数量达到最大值，温度继续升高其变化不大，综合两图可得到最佳的萃取条件为：40℃温度下萃取30min。

2.2草豆蔻挥发性成分色谱

图3为在萃取温度为40 ℃、萃取时间为30 min条件下利用顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用技术检测得到的总离子流图谱。在色谱条件下草豆蔻的挥发性组分得到了很好分离，且个别组分质量分数相对较高。对其中匹配度大于80%的挥发性组分进行了质谱检索定性，结果见表1。

图3　草豆蔻挥发性成分总离子流色谱图

从图3可以看出，利用HS-SPME法萃取出的挥发性成分较多而且萃取效果良好；大多数的挥发性成分在色谱条件下得到了较好分离，个别成分含量相对较高。

2.3草豆蔻挥发性成分分析

由表1可知，草豆蔻挥发成分经气相色谱分析共分离出47种挥发性成分，经机质谱库（NIST/WILEY）的检索，共可鉴定出了化合物41种，经面积归一化法分析，其中含量较高的且对草豆蔻味贡献较大的有：茴香脑（48.82%）、肉桂醛（7.335%）、酚类（10.79%）。

结果分析

表2显示，草豆蔻挥发性风味中茴香脑含量最高。

2.4检出各类化合物对香味的贡献

草豆蔻具有特殊的香味，通过对其成分分析可知，其香气主要来自其主成分茴香脑。

3.　结论

（1）本文考察了固相微萃取时间、萃取温度对气相-质谱联用分析检出的中药草豆蔻挥发性物质的数量，找到优化的前处理固相微萃取条件为：萃取时间30min，萃取温度40℃。

（2）通过顶空固相微萃取与气-质联用分析草豆蔻挥发性成分，共检出47种挥发性物质，其中对草豆蔻风味贡献较大的化合物是茴香脑（48.82%）、肉桂醛（7.335%）、酚类（10.79%）。

表1　草豆蔻挥发性各成分及百分含量

表2　各类物质的所占百分比总汇表

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Analysis of Volatile Flavors of Alpinia Katsumadai by Solid Phase Microextraction combined with Gas Chromatography - Mass Spectrometry

Chong Zhang，Lei Li，Enxiang Li，Hui Xu
（Shandong Analysis and Test Center，Jinan 250014，China）

In this work，volatile flavors of Alpinia Katsumadai were analyzed by HS-SPME coupling with GC-MS. Effect of extraction time and temperature on the number of identified compounds and total mass fraction were discussed for the optimal SPME conditions: extraction time 30 min，extraction temperature 60℃. 47 kinds of volatile components were detected by GC-MS with good chromatographic separation，41 of which could be identified. The main components was Benzene，1-methoxy-4-（1-propenyl）（48.82%）and other ingredients with higher levels were cinnamaldehyde（7.335%），and phenol（10.793%），etc.

Alpinia Katsumadai；HS-SPME；GC-MS；Volatile flavor components

Q65 ［Document Code］ A

10. 11967/ 2016140408

Q65

ADOI: 10. 11967/ 2016140408

山东省自然科学基金（ZR201213Q009）。

单位名称：山东省分析测试中心 。

张冲，（1981-），女，山东淄博人，实验师。

联系方式：0531-82605345 zhangch@sdatc.com.cn。