顶空固相微萃取-气质联用分析荞麦加工前后风味成分

陈霞，安巧，张明，先春，王道平

(1.毕节医学高等专科学校，贵州 毕节 551700；2.贵州省中国科学院天然产物化学重点实验室，贵州 贵阳 550002；3.贵州省产品质量监督检验院仁怀分院，贵州 仁怀 564500)

荞麦属于蓼科荞麦属，是重要的天然药用植物[1]，具有预防高血压、糖尿病、心血管硬化的药理作用，同时有健胃消食、促进小孩生长及智力发育、增强免疫力的功效[2-3]。荞麦中蛋白质含量一般在10%～12%之间，氨基酸种类含有18种，同时还富含10多种矿物质元素[4]。荞麦是一种独特的食药两用粮食作物，是开发生产功能性食品的良好原料，随着人们对保健食品及其食疗功效的重视，荞麦具有广阔的应用开发前景[5]。荞酥是毕节地理标志产品，以荞麦为主要原料，为全国独家特产，荞酥的营养价值与荞麦的品质关系密不可分。近年来从荞麦中分离出的化学成分主要是黄酮、甾体、酚类[6-7]，目前国内外对荞麦的化学成分研究主要集中在黄酮、植物甾体、蛋白质、矿质元素等，对其挥发性成分的研究甚少。

本研究采用顶空固相微萃取技术采集荞麦加工前后的风味成分，并用气质联用方法比较了荞麦加工前后风味成分组成和含量的异同，并对此差异进行了分析，以期为进一步开发利用荞麦及贵州毕节特产荞酥的品质研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料 试验荞麦2018年采购于贵州毕节威宁五里岗工业园区，经贵州省中国科学院天然产物化学重点实验室专家鉴定为荞麦(FagopyrumesculentumMoench)。

1.2 仪器与设备 气相色谱-质谱(GC/MS)联用仪(HP6890/5975C，美国安捷伦公司)；固相微萃取手动进样(萃取纤维头为：2 cm-50/30 μm DVB/CAR/PDMS StableFlex，美国Supelco公司)。

1.3 样品加工[8]取5 g荞麦(带壳)，筛选、清理、干燥、脱壳、磨成粉末备用。

1.4 风味成分提取 分别取1 g荞麦样品(带壳)和1 g加工后的荞麦样品，置于10 mL采样瓶中并迅速密封，插入装有萃取纤维头的手动进样器，在60 ℃左右加热平板上顶空萃取40 min后移出萃取头，然后立即插入气相色谱仪进样口中，于250 ℃热解析6 min后进样。

1.5 GC/MS条件

1.5.1 气相色谱条件 色谱柱为HP-5MS弹性石英毛细管柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm)；柱温38 ℃，保留2 min，然后以3 ℃·min-1的升温速率升温至176 ℃，以6 ℃·min-1的升温速率升温至200 ℃，运行时间：52 min；汽化室温度：250 ℃；载气：高纯He(99.999%)；柱前压15.74 psi，载气流量1.0 mL·min-1；不分流进样；溶剂延迟时间：3 min 。

1.5.2 质谱条件 离子源为EI源；离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃；电子能量70 eV；发射电流34.6 μA；倍增器电压1 847 V；接口温度280 ℃；质量范围29～500 amu。

1.6 试验分析

1.6.1 试性分析 对样品总离子流图中的各峰经质谱计算机数据系统检索及Nist2014和Wiley275标准质谱数据库匹配，确定不同种类挥发性化学成分名称及相关信息。

1.6.2 定量分析 用峰面积归一化法计算得到各化学成分的相对含量。

2 结果与分析

按照GC/MS条件对荞麦(带壳)和加工后的荞麦的风味成分进行测试，得到总离子流图(见图1)。经面积归一法测定各组分的相对含量结果见表1。

2.1 荞麦(带壳)风味成分分析 由表1可知，在荞麦(带壳)风味物质中，共鉴定出52个成分，鉴定成分占总挥发物成分峰面积的92.68%，包括醛类11种(50.08%)、烷烃类17种(21.38%)、醇类11种(16.84%)、萜类2种(1.43%)、酮类6种(1.09%)、酯类2种(1.00%)、酸类3种(0.86%)。风味主要组成成分是醛类、烷烃类、醇类。在已鉴定的化合物中，含量超过10%的风味成分共4种，占总质量分数的58.17%，分别为己醛(18.73%)、癸醛(14.66%)、2，2，4，6，6-五甲基庚烷(14.06%)、壬醛(13.11%)。其他含量较高的主要风味成分为沉香醇(4.26%)、2-乙基己醇(4.23%)、壬醇(2.24%)、2-甲基丁醇(2.07%)。

表1 荞麦(带壳)和加工后的荞麦的风味成分对比结果

注：“-”表示未检测到该成分

2.2 加工后的荞麦风味成分分析 由表1可知，在加工后的荞麦风味物质中，共鉴定出 41个成分，鉴定成分占总挥发物成分峰面积的84.83% 。包括醛类11种(50.63%)、烷烃类16种(22.39%)、醇类8种(6.23%)、酮类2种(1.99%)、萜类3种(1.82%)、酯类1种(1.76%)。风味主要组成成分是醛类、烷烃类、醇类。含量超过10%的风味成分共4种，占总质量分数的62.9%，分别为己醛(19.32%)、壬醛(14.14%)、2，2，4，6，6-五甲基庚烷(13.844%)、癸醛(12.39%)。其他含量较高的主要风味成分为沉香醇(3.59%)、3-甲基十一烷(2.18%)。

2.3 荞麦(带壳)和加工后的荞麦风味成分差异分析 由表1可知，荞麦(带壳)和加工后的荞麦的风味成分种类和相对含量发生了不同程度的改变。二者共同检出风味成分57种，其中荞麦(带壳)中共鉴定出52个成分，加工后的荞麦中共鉴定出 41个成分，两者共有的风味成分有36种。此外，荞麦(带壳)中有16种成分在加工后的荞麦中未检测到，在荞麦加工过程中，由于去壳原因，这部分成分未检测到，可初步推断这16种成分是荞壳中的挥发性成分，在其中含量较多的主要是2-乙基己醇(4.23%)、壬醇(2.24%)、正己醇(1.37%)3种，而其他13种成分含量均低于1%。加工后的荞麦中有5种成分在荞麦(带壳)中未检测到，且含量均较低，这有可能是磨粉后一些含量低且不易挥发的风味物质更易挥发出来的原因。同时，醇类物质在荞麦(带壳)中的含量明显高于在加工后的荞麦中的含量，对加工前后荞麦风味造成主要差异的正是该类成分。

3 结论

首次采用顶空固相微萃取-气质联用技术对加工前后荞麦的风味成分进行了定性与定量分析，从荞麦(带壳)的总离子流图中共鉴定 52种化合物，占总峰面积的 92.68%，从加工后的荞麦总离子流图中共鉴定41 种化合物，占总峰面积的 84.83%。加工前后荞麦的主要风味成分均为醛类、烷烃类、醇类，其中含量最高的风味化合物均为己醛、壬醛、癸醛、2,2,4,6,6-五甲基庚烷。醇类和醛类主要赋予果实清香和草香味，己醛等C6醛具有绿苹果和青草样香味[9]，壬醛和癸醛具有果香、花香和油脂气味[10]。由于脂肪烃类化合物没有特殊气味[10]，可以认为该类物质对荞麦的风味没有贡献。醇类物质是对加工前后荞麦风味造成主要差异的成分。加工前荞麦中含量较多的沉香醇有似铃兰或百合花样香气[10]；2-乙基己醇、壬醇除了具有清香、果香外，还具有油脂气味[10]；2-甲基丁醇具有清快气味[11]。这些成分是荞麦风味特征的主要组成部分，而荞麦作为荞酥的原料来源，推测其风味品质与这些成分密切相关，本研究为进一步开发利用荞麦及贵州毕节特产荞酥的品质研究提供理论依据。