固相微萃取结合GC-MS分析黄原胶挥发性成分研究

2017-10-11郑梅霞朱育菁

福建农业科技 2017年6期

关键词：黄原二甲基挥发性

郑梅霞，朱育菁，陈峥，刘波

(福建省农业科学院农业生物资源研究所 350003)

固相微萃取结合GC-MS分析黄原胶挥发性成分研究

郑梅霞，朱育菁*，陈峥，刘波*

(福建省农业科学院农业生物资源研究所 350003)

采用顶空固相微萃取技术(HS-SPME)对黄原胶的挥发性成分进捕集，利用气相-质谱联用(GC-MS)技术对挥发性成分进行鉴定，结果表明：黄原胶的挥发性成分主要有8种化合物，分别是2,6-二甲基十一烷、4,8-二甲基十一烷、1-甲基萘、2,6,10-三甲基十二烷、2-丙基十四烷基亚硫酸酯、十三烷、十四烷和10-甲基二十烷，其含量占比16.7002%。

黄原胶；固相微萃取；气相色谱-质谱联用；挥发性成分

Abstract: The volatile components of xanthan gum were collected by using the technology of HS-SPME, and the volatile components were identified by GC-MS technique. Results showed that the main volatile components in xanthan gum have 8 kinds, i.e. 2, 6-dimethyl undecane, 4, 8-dimethyl undecane and 1-methyl naphthalene, 2,6,10-2-propyl methyl dodecane, myristyl sulfurous acid ester, tridecane, tetradecyl and 10-methyl eicosane respectively, and their content accounted for 16.7002%.

Keywords: Xanthan gum; solid-phase microextraction; gas chromatography-mass spectrometry; volatile components

黄原胶具有剪切稀释、悬浮乳化、增稠、耐盐、耐酸碱、耐高温等独特性能，被广泛应用于石油开采、化工、医药和食品等领域[1]。在食品领域可作为食品添加剂、凝结剂、保鲜剂等[2]，应用在果汁、风味面包、冷冻食品、液体饮料、调味品和干制混合食品等生产中[3]。吴雪辉等[4]将黄原胶应用于制备风味独特的橄榄汁；李晨[5]将黄原胶应用在对冲菜风味的控制释放；王武等[6]采用顶空固相微萃取和气质联用技术测定鸭肉脯挥发性风味物质，结果表明，添加黄原胶可以减缓鸭肉脯挥发性风味物质的挥发，有效保持鸭肉脯的挥发性风味物质。然而，食品在添加黄原胶后风味的变化与黄原胶本身的风味是否相关的研究少见报道。

食品中的挥发性风味物质的分析包括香味组分的抽提、借助仪器的测定分析，以及对重要的特殊挥发性组分进行分析，评价其对香气的贡献[7]。顶空固相微萃取技术(HS-SPME)对挥发性成分有很好的吸附作用，该法与传统的挥发性成分的收集、分离手段相比，具有快速、灵敏和不需要溶剂等优点[8]。郑梅霞等[8]利用顶空固相微萃取技术结合GC-MS分析苏云金芽胞杆菌的挥发性成分；陈双等[9]利用顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用技术测定酿造用高粱蒸煮挥发性香气成分；刘璐等[10]采用顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用技术对香菇的挥发性成分进行定性分析；贾培培等[11]通过顶空-固相微萃取技术,提取中华鳖裙边的挥发性成分，再利用气相色谱-质谱联用仪对其挥发性成分进行分析。所以，通过顶空固相微萃取技术与GC-MS 技术联用对挥发性成分进行初步鉴定，可快速、准确地对黄原胶的主要挥发性成分进行检测。

本试验利用从高产菌地毯草黄单胞菌FJAT-10151菌株的发酵液提取获得的黄原胶为试验材料，采用HS-SPME对其挥发性成分进行捕集，应用气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术对黄原胶的挥发性成分进行初步鉴定。

1 材料与方法

1.1黄原胶的制备

参照文献[12]制备FJAT-10151-DTJZ黄原胶：挑取FJAT-10151单菌落至种子液中于30℃、170 r/min培养16 h后，按2%的接种量接入发酵液中30℃、190 r/min培养72 h，获得发酵液。离心分离后收集上清液，用3 倍体积的冰乙醇沉降多糖胶质，于4℃条件下静置过夜，离心分离后无水乙醇洗涤3 遍，氮气吹干，称量，粉碎得粗多糖产物FJAT-10151-DTJZ，即获得由地毯草黄单胞菌FJAT-10151发酵液中提取的黄原胶，备用。称取0.1 g黄原胶于顶空瓶中，盖好盖子。

1.2试验方法

1.2.1萃取头老化 65 μm PDMS/DVB萃取头用丙酮浸泡30 min后，在250℃老化30 min。

1.2.2萃取条件测试样品于60℃水浴3 h后达到气液平衡后，插入SPME纤维头吸附60 min，进行GC-MS分析。

1.2.3色谱条件色谱柱HP-5MS 柱(30 m×0.25 mm×0.25 m)；不分流进样，进样口温度250℃；初始柱温 40℃，保持 2 min，以5℃/min 升至60℃，然后以5℃/min升至100℃，然后以 10℃/min升至240℃，保持6 min，载气为氦气。质谱条件：采用EI 电离方式，离子源温度230℃；电子能量70 eV；色谱-质谱接口温度280℃；阀值100；扫描质量数50～550 amu。

1.2.4物质定性分析将未知物质图谱与NIST08a.L Database(Agilent Technologies Inc.)中标准图谱进行比对。

2 结果与分析

2.1黄原胶挥发性成分分析

采用顶空固相微萃取-气质联用检测黄原胶中挥发性特征风味成分种类及含量，其总离子流图如图1所示，经GC-MS分析，黄原胶中共检出23种化合物，将其进行归一化(近似计算)，计算这些化合物的相对含量。由于匹配度≥80%的物质才具有可信度，黄原胶挥发性成分中初步鉴定的匹配度≥80%的物质有8种化合物，分别为2,6-二甲基十一烷、4,8-二甲基十一烷、1-甲基萘、2,6,10-三甲基十二烷、2-丙基十四烷基亚硫酸酯、十三烷、十四烷和10-甲基二十烷，其含量占比16.7002%(表1)。其中，①烷烃：2,6-二甲基十一烷、4,8-二甲基十一烷、2,6,10-三甲基十二烷、十三烷、十四烷和10-甲基二十烷；②脂类：2-丙基十四烷基亚硫酸酯；③芳烃：1-甲基萘。

图1 黄原胶挥发性成分的总离子流图

表1 黄原胶主要挥发性成分

2.2黄原胶挥发性成分中香气成分分析

黄原胶的8种挥发性成分中的香气成分主要有4种：

(1)2,6-二甲基十一烷，CAS：17301-23-4，分子式为C13H28，分子量为184.36，相对含量为1.0221%，匹配度为83%。麻旭东[13]利用气质联用技术检测到健康南瓜中2,6-二甲基十一烷的含量为2.997%；吴方宁等[14]利用气质联用方法检测真空冷冻干燥的白玉蕈中2,6-二甲基十一烷的含量为6%。

(2)2,6,10-三甲基十二烷，CAS：3891-98-3，分子式为C15H32，分子量为212.41，相对含量为1.6092%，匹配度为83%。高婷婷等[15]利用固相微萃取和气质联用技术在山楂果肉中检测到2,6,10-三甲基十二烷的含量为1.43%，匹配度为83%；张玉荣等[16]采用顶空固相微萃取和气质联用技术发现储藏时间对小麦中2,6,10-三甲基十二烷的影响较大。

(3)10-甲基二十烷，CAS：54833-23-7，分子式为C21H44，分子量为296.57，相对含量为2.0666%，匹配度为90%。孙晶等[17]利用水蒸气蒸馏法提取鸡嗉子叶的挥发性成分，利用气质联用测定鸡嗉子叶的挥发性成分，其中10-甲基二十烷的含量为3.463%。

(4)十三烷，CAS：629-50-5，分子式为C13H28，分子量为184.36，相对含量为1.6119%，匹配度为83%。王武等[6]利用顶空固相微萃取和气质联用技术检测到鸭肉脯中的十三烷在刚开始时为1.41%，储藏1个月后降低为0.54%，第3、4个月检测不到。说明储藏时间对十三烷含量影响较大。

3 结论与讨论

黄原胶应用于食品的功效：一是能改善其风味，除了黄原胶自身的香气以外，添加黄原胶以后，会有新的化合物如4-戊烯-2-醇[6]等的生成，使四棱豆高蛋白乳饮料具有特殊风味[18]。二是能改善食品质构，巫雨婷等[19]在大豆蛋白营养棒中添加黄原胶改变体系微观网络结构，改善其质构和口感。罗红霞等[20]通过添加黄原胶改善传统方法制作夸克干酪的口感和风味。

本研究采用的HS-SPME/GC-MS 测定方法能够快速测定黄原胶的挥发性风味成分，黄原胶的挥发性成分主要为烷烃类，其中有4种香气成分，分别为2,6-二甲基十一烷、2,6,10-三甲基十二烷、10-甲基二十烷和十三烷，其中2,6-二甲基十一烷和十三烷受储藏时间的影响较大。

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