章丘大葱香气成分的提取及GC-MS 检测

曹佳，侯芳菲，刘悦，陈克，高明

（天津生物工程职业技术学院，天津300462）

大葱是北方常见的一种调味类蔬菜，属于百合科葱属，多年生草本植物，叶子圆筒形，中间空，脆弱易折。葱味辛，性微温，具有发表通阳、解毒等功效[1]，主要用于风寒感冒、恶寒发热、头痛鼻塞、阴寒腹痛、痢疾泄泻、虫积内阻、乳汁不通、二便不利等疾病的防治。

章丘大葱，山东省章丘市特产，全国农产品地理标志。章丘大葱含有较多的蛋白质、多种维生素、氨基酸和矿物质，特别是含有维生素A、维生素C 和具有强大的杀菌能力的蒜素。

有学者提出，大葱有特殊的香味，香气成分比较复杂，其中含硫化物较多[2]。大葱中香味物质的提取方法主要有水蒸气蒸馏法[2，3]、有机溶剂浸提法[4-7]，常用GC或GC-MS 鉴定葱的香气成分。本实验利用有机溶剂提取章丘大葱的香气成分，再用GC-MS 对葱中的香气成分进行鉴定，从而确定葱中的香气成分，分析发“香”原理。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

市售章丘大葱，购于生鲜超市；甲醇、乙酸乙酯、石油醚，以上试剂为分析纯。

1.2仪器与设备

Agilent 7890A-5975C，GC-MS 气相色谱质谱联用仪，美国Agilent 公司；色谱柱：HP-INNOWax（60 m×250 μm×0.25 μm），美国Agilent 公司；Hw·SY11 型电热恒温水浴锅，北京市长风仪器仪表公司；万分之一分析天平，上海恒平科学仪器有限公司。

1.3 方法

本实验香气成分的提取方法为有机溶剂提取法，提取出的物质再利用GC-MS 进行鉴定，从而确定葱中的香气成分。

1.3.1 章丘大葱中香气成分的提取

先将章丘大葱清洗，沥干水分，去掉葱叶，保留葱白部分，切成1 cm 长的小段，准确称取样品30.0000 g，转移到500 mL 圆底烧瓶，加入400 mL 供试的有机溶剂，加热提取一定时间后，取上层清液，根据GC-MS 检测结果确定最佳提取条件。

1.3.2 章丘大葱中香气成分的检测

（1）气相色谱条件

升温程序：初始温度40 ℃以5 ℃/min 速率升至100℃，待温度稳定后，再以4.5 ℃/min 速率升至220 ℃，然后以3 ℃/min 速率升至240 ℃。进样口温度240 ℃，检测器温度250 ℃；载气为He，流速1 mL/min，进样量1 mL，不分流进样。

（2）质谱条件

电子电离源（Electron ionization，EI），电子能量为70 eV，离子源温度230 ℃，柱箱温度165 ℃；MS 四级杆温度150 ℃。

2 结果与分析

2.1 确定最优提取条件

2.1.1 提取溶剂的确定

以溶剂为变量，以提取出的硫化物数目为标准，确定最优提取溶剂。在40 ℃时，以甲醇、乙酸乙酯、石油醚为提取溶剂提取1 h，通过GC-MS 检测提取出的香气成分，结果见表1。

表1 不同溶剂提取出的硫化物数目Table 1 The number of sulfide extracted using different solvents

由表1 可知，3 种提取溶剂中，以甲醇作为溶剂提取出来的硫化物数目最多，因此，将甲醇作为最佳提取溶剂。

2.1.2 提取温度的确定

甲醇为提取溶剂，分别以75、80、85、90、95、100 ℃为提取温度，提取时间1 h，以提取出的硫化物数目为检测指标，确定最优提取温度。通过GC-MS 检测提取出的香气成分，结果见表2。

表2 不同温度提取出的硫化物数目Table 2 The number of sulfide extracted at different temperatures

由表2 可知，不同温度下，以甲醇提取溶剂提取1 h，当溶剂温度95 ℃的提取出来的硫化物数目最多，为12 个，所以本试验将95 ℃作为最佳提取温度。

2.1.3 提取时间的确定

以时间为变量，以提取出的硫化物数目为评价指标，确定最优提取时间。以2、2.5、3、3.5、4 h 为提取时间，通过GC-MS 检测提取出的香气成分，结果见表3。

表3 不同时间提取出的硫化物数目Table 3 The number of sulfide extracted at different extraction time

由表3 可知，相同温度和提取溶剂提取不同时间，当提取时间3.5 h 时，提取出来的硫化物数目最多，为20个，所以3.5 h 为最佳提取时间。

2.1.4 香气成分的提取优化

根据单因素试验的结果，通过响应面法确定最佳提取条件。通过DE 8.0 软件中心点实验设计，以甲醇为提取溶剂，以95 ℃、3.5 h 为中心点，得出最佳提取条件为提取温度90 ℃、提取时间3 h。

2.2 章丘大葱中香气成分的检测

采用索氏提取法，以甲醇为提取溶剂，在90 ℃条件下，提取3 h，通过GC-MS 检测葱中的香气成分[8，9]。葱中香气成分如表4 所示。

表4 章丘大葱的香气成分Table 4 Aroma components in Chinese onions

续表

由表4 可知，章丘大葱中香气成分种类很多。通过质谱分析，从大葱提取物中分离出58 种化合物，包括异丁硫醇、甲基异脲硫酸盐、亚硫酸二丙酯、二甲基亚砜、二甲基硫、亚硫酸二乙酯、甲基硫代磺酸甲酯、二异丙硫醚等。

3 小结

通过对比提取溶剂种类、提取温度和提取时间的单因素试验结果，结合响应面法确定最佳提取条件：以甲醇为提取溶剂，最佳提取条件为90 ℃、3 h。最后通过GCMS 分析，得出葱中的香气成分主要为3-乙氧基丙醇、1,3-丙二醇等醇类以及碳酸二甲酯、草氨酸乙酯等酯类和二甲基亚砜、二甲基硫等硫化物，为大葱的功能成分开发提供理论数据。