基于SPME-GC-MS分析油温对椒麻糊挥发性物质的影响

乔明锋，胡金祥，王林，易宇文，邓静，何莲

(四川旅游学院，成都 610100)

椒麻糊是以红花椒、葱青叶、菜籽油等为原料制备的一种用于中高端凉菜的复合调味汁[1]，其色泽青翠、微麻、葱椒香味浓郁。制作椒麻糊的关键，除选择质优的原料外，油温也是重要因素，它的香味是葱和花椒在受热时小分子物质挥发所致，不同物质的沸点差异较大，故油温的不同可能会导致样品在气味上的差异，原料在受热时除自身小分子物质挥发外，一般还会进行焦糖化、美拉德反应等，这些都是生成气味物质的主要途径。

目前对椒麻糊的研究比较少，且研究主要集中在原料创新和配方优化、标准化等方面[2-3]，未见油温对椒麻糊挥发性物质影响的相关研究。温度是影响食品挥发性物质的重要因素，杨阳等[4]研究温度对南美对虾挥发性物质的影响发现随着温度的升高，烷烃类物质、碳原子大于10的饱和醛类相对含量明显增加，而醇类挥发性成分相对含量降低。罗凡等[5]研究加热前后油茶籽油挥发性物质的变化表明，加热后油茶籽油中的杂环类物质、部分醇类、醛类和酸类物质相对含量呈上升趋势，己醛、环戊烷、环辛烷的含量随温度升高先增加后减少。另外，研究食品挥发性物质的常用方法主要包括电子鼻、快速气相电子鼻、气质联用仪、气相离子迁移谱等，其中，气质联用仪(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)是气相色谱和质谱技术的简称，能够实现复杂有机化合物的定性和定量分析，是研究食品挥发性物质的主要工具之一，在调味品[6]、肉制品[7]等领域有广泛应用。食品风味物质的萃取技术包括同时蒸馏萃取(SDE)、搅拌棒吸附萃取(SBSE)、固相微萃取(SPME)、溶剂辅助蒸发萃取(SAFE)，其中，固相微萃取(solid-phase microextraction,SPME)技术是加拿大滑铁卢大学的学者Pawliszyn和Arthur在1989年首次提出的，集样品采集、萃取、浓缩和进样于一体，克服了传统样品前处理方法繁琐的缺陷，在食品[8-9]、环境[10]和医药[11]行业应用广泛。

本文主要利用固相微萃取结合气质联用(SPME-GC-MS)分析不同油温(120，140，160，180，200 ℃)对椒麻糊挥发性物质的影响，研究不同油温下椒麻糊挥发性物质的差异，为川式复合味型调味品工业化生产和气味指纹图谱的构建提供了参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

香葱：购于成都市永辉超市；菜籽油：金龙鱼特香菜籽油；红花椒：四川茂县。

1.2 仪器设备

PC-420D专用磁力加热搅拌装置、75 μm CAR/PDMS手动萃取头 美国Supelco公司；Clarus 680气相色谱仪；Clarus SQ8T质谱仪；色谱柱Elite-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；20 mL顶空瓶 美国PerkinElmer公司；其他实验室常用设备。

1.3 样品制备

椒麻糊配方：花椒碎30 g、葱青叶碎250 g、菜籽油200 g。

加工方法：取红花椒150 g，去籽去梗、铡碎成末；取葱青叶1250 g，铡碎成末；取碗5个，在每个碗中放入花椒碎30 g、葱青叶碎250 g；然后将菜籽油倒入锅中加热，在油温120，140，160，180，200 ℃(编号A、B、C、D、E)时分别取200 g淋在原料上，然后迅速用保鲜膜密封，防止挥发性物质散发，制成样品A、B、C、D、E。

取样：将样品搅匀，每个样品取2.0 g装入顶空瓶中，密封备用。

1.4 固相微萃取参数设置、色谱、质谱条件

固相微萃取条件：磁力搅拌装置温度70 ℃，转速1 r/s，平衡600 s，然后将老化(250 ℃，600 s)的萃取针扎入样品瓶中，并伸出萃取头，萃取吸附1200 s，随后插入GC-MS进样口，解吸600 s。

色谱条件：色谱柱Elite-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；进样口温度为250 ℃；升温程序：起始温度40 ℃，保留10 min，以5 ℃/min升温至220 ℃，以10 ℃/min升温至250 ℃，保留6 min，载气99.999% He，流速1.0 mL/min。

MS条件：EI离子源，电子轰击能量70 eV，离子源温度250 ℃，电子倍增电压1430 V；质量扫描范围45～400 m/z；扫描延迟70 s；标准调谐文件。

定性方法：选取正反匹配度均大于700，参考NIST 2011谱库，同时结合人工和参考文献解谱。

2 结果与分析

2.1 椒麻糊总离子流图

使用PE Elite-5MS毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)分离、质谱检测得到的样品总离子流图见图1。

图1 样品总离子流图Fig.1 Total ion flow diagrams of samples

样品A、B、C、D、E的出峰时间主要集中在1～31 min之间，但E样品在31～54 min之间仍有峰出现。样品相对强度较高的挥发性物质均集中在10～24 min之间。由图1总离子流图可以看出，5种样品的主要挥发性物质出峰时间基本一致。

2.2 椒麻糊样品挥发性物质差异比较

2.2.1 椒麻糊共有物质分析

不同油温下椒麻糊GC-MS检测结果的共有挥发性物质见表1。

表1 椒麻糊共有物质分析Table 1 Analysis of common substances in Jiaoma paste

由表1可知，5个样品共检测到34种共有挥发性物质，烯烃类13种、醛类9种、酯类1种、含硫类1种、醇类6种、酮类2种、呋喃类2种；相对含量均大于1%的14种(烯烃类9种、醇类4种、酮类1种)，γ-松油烯、松油烯、α-蒎烯、β-蒎烯、罗勒烯、(±)-β-水芹烯、柠檬烯、邻伞花烃、α-水芹烯、4-萜烯醇、芳樟醇、α-松油醇、桉叶油醇、胡椒酮。5个样品共有组分的百分含量：A(77.465%)、B(83.631%)、C(90.553%)、D(84.010%)、E(84.653%)，说明油温对椒麻糊的挥发性物质有一定影响，但差异不大。含量最高的均为柠檬烯，分别为A(24.525%)、B(25.002%)、C(25.351%)、D(26.933%)和E(27.050%)，柠檬烯可能来源于红花椒，也可能来源于葱，是椒麻糊的主要挥发性物质。

2.2.2 椒麻糊非共有物质分析

椒麻糊GC-MS检测结果的非共有物质见表2。

表2 椒麻糊非共有物质Table 2 Non-common substances in Jiaoma paste

续 表

由表2可知，5个样品共检测到非共有组分65种，其中烯烃类18种、醛类10种、酯类9种、含硫类2种、醇类13种、酮类4种、烷烃类3种、苯环类4种、其他2种。样品A独有物质5种：3-乙基-1,4-己二烯(0.060%)、2-甲基-5-(1-甲基乙烯基)-2-环己烯-1-醇(0.044%)、4-(1-甲基乙烯基)-1-环己烯-1-甲醇(0.060%)、三环[2.2.1.0(2,6)]庚烷(1.305%)、丙基环丙烷(0.043%)；样品B独有物质6种：莰烯(0.154%)、柠檬醛(0.037%)、二氢香芹醇乙酸酯(0.024%)、乙酸异戊酯(0.019%)、反式-薄荷基-2,8-二烯-1-醇(0.051%)、二叔丁基过氧化物(0.038%)；样品C独有物质9种：(1S,3R)-顺式-4-蒈烯(0.247%)、2,4-癸二烯醛(0.111%)、正己酸乙烯酯(0.055%)、乙酸香茅酯(0.052%)、桃金娘烯醇(0.083%)、反式-松香芹醇(0.034%)、(Z)-3,3-二甲基环亚己基乙醇(0.121%)、右旋香芹酮(0.092%)、1-乙烯基-3,5-二甲基苯(0.089%)。D样品独有物质5种：1,5,5-三甲基l-3-亚甲基-1-环己烯(0.310%)、(E)-β-罗勒烯(6.070%)、反式-2-癸烯醛(0.047%)、(E)-2-庚烯醛(0.021%)、新异戊醇(0.066%)。E样品独有物质1种：3,6,6-三甲基-双环(3.1.1)庚-2-烯(1.094%)。独有物质的存在可能会导致样品气味有差异，需要进一步结合电子鼻研究。

2.2.3 椒麻糊主要挥发性物质

椒麻糊GC-MS检测结果的主要挥发性物质见表3。

表3 椒麻糊主要挥发性物质Table 3 Main volatile compounds in Jiaoma paste

续 表

由表3可知，不同油温下的椒麻糊在主要挥发性物质上有一定差异(54%～74%)，椒麻糊的挥发性物质以烯烃类为主，其他还有醇类和酮类物质。柠檬烯(24%～28%)和β-蒎烯(15%～19%)组内含量差异较小，柠檬烯是椒麻糊含量最高的共有物质，其次为β-蒎烯。(E)-β-罗勒烯是D样品的独有物质，其他样品均未检出。

2.2.4 椒麻糊挥发性物质类别差异分析

椒麻糊挥发性物质类别差异分析表见表4。

表4 椒麻糊挥发性物质类别差异分析Table 4 Difference analysis of species of volatile compounds in Jiaoma paste

续 表

由表4可知，5个样品在挥发性组分类别上差异不大，烯烃类物质是种类最多、含量最高的物质，其中E样品的烯烃类物质(74.075%)最高，其次为D样品(71.879%)，最低的为A样品(60.620%)；D样品是烯烃类种类(23种)最多的物质，其次为A(22种)，B、C均为21种。醇类物质的含量也较高，C样品(18.276%)含量最高，其次为B样品(17.570%)，最低的为E样品(10.696%)。醛类物质虽然种类较多，但含量较低。酯类、硫醚类、酮类、苯环类和其他类物质含量均较低，且组内差异均较小。

3 讨论

5个样品共检测到99种挥发性物质，其中A样品检测到67种物质，占总含量的84.162%，B样品检测到69种挥发性物质，占总含量的88.619%，C样品检测到65种挥发性物质，占总含量的96.501%，D样品检测到62种挥发性物质，占总含量的93.864%，E样品检测到49种挥发性物质，占总含量的90.537%。5个样品挥发性物质相对含量有一定差异，最低的为A样品，检测到的挥发物质种类较少的是E样品。

烯烃类物质是不同温度条件下椒麻糊的主要挥发性物质。烯烃类物质属于烃类化合物，其阈值较低，一般具有青草香、薄荷香和柑橘类香气；5个温度条件下检测到的烯烃类物质，最高的为E样品(74.075%)，其次为D样品(71.879%)、C样品(68.601%)、B样品(62.678%)，最低的为A样品(60.620%)，可以看出烯烃类物质随温度升高，其相对含量也逐步升高。共有物质13种，相对含量在57%～69%之间，大多数物质的相对含量在160～200 ℃时达到最高，基本呈现出递增的关系，这可能是随着温度的升高，小分子物质挥发得更彻底。但有研究表明[12]，烯烃类物质含有不稳定的双键，化学性质活泼，稳定性差，在高温时容易分解，而使烯烃类物质含量降低，这与本文研究结果有出入，需要进一步研究。β-蒎烯(松脂及干木香气息)、柠檬烯(柠檬香气)、罗勒烯(青香、木香和蔬菜的香气)是烯烃类的主要挥发性物质，其相对含量差异均不大，说明不同油温对椒麻糊主要挥发性物质影响不大。共有物质中差异较大的是α-蒎烯，E样品(6.625%)、C样品(5.726%)含量较高，B样品(1.109%)含量较低，α-蒎烯的阈值较低(6 ng/g)，是一种具有松香气味的物质，研究表明α-蒎烯不是葱[13-14]的挥发性物质，在花椒中有检出[15]。非共有物质18种，其相对含量在1%～8%之间，D样品的相对含量最高(7.116%)，其次为E样品(5.265%)，C样品含量最低(1.749%)。(E)-β-罗勒烯是一种具有新鲜青草香气的物质，是花椒中主要挥发性物质，是D样品检测到的独有物质，其含量较高(6.070%)，但未在其他样品中检出，其具体原因需要进一步研究。

检测到醇类物质的种类为8～12种，含量在10%～19%之间，含量最高的为C样品(18.276%)，其次为B样品(17.570%)，最低的为E样品(10.696%)。 检测到共有醇类6种，其中4-萜烯醇具有胡椒气息，且能抑菌消炎、抗感染，是A、B、C、D样品的主要挥发性物质。桉叶油醇为共有主要挥发性物质，具有樟脑气息和清凉草药的味道，具有抗菌和驱虫的功能。β-松油醇是一种具有紫丁香味的物质，为A、B、C样品的主要挥发性物质。非共有醇类物质13种，含量较低(<2%)。

醛类物质含量种类较多(11～14种)，但含量较低(2%～4.1%)，含量最高的是D样品(4.063%)，其次是C样品(3.743%)，A样品最低(2.549%)。醛类物质的共有物质有9种，其含量在2.3%～3.8%之间。醛类物质主要是通过脂质氧化产生，赋予样品花果香气。醛类是羰基化合物，属于不稳定的中间产物，易被还原成醇类物质[16]。样品中大多数醛类物质相对含量在160～180 ℃达到最高，然后开始下降，2-己醛含量均大于1%(除D样品外)，是含量较高的物质。非共有物质10种，含量低(0.1%～0.3%)。醛类物质的阈值极低，一般具有果香、糖果香。醛类物质不是主要挥发性物质，它们的存在主要对样品的气味起修饰作用。

酮类物质检测到4～5种，含量在2.2%～3.8%之间。共有酮类2种，其中胡椒酮具有类似樟脑和薄荷的气息，为C、D样品的主要挥发性物质；非共有酮类3种，含量低(<0.3%)。

5个样品还检测到酯类物质、含硫化合物、烷烃类物质和呋喃类物质，它们大部分种类较少，含量也较低。其中，研究表明酯类物质即使在浓度很低的情况下，其对食品的香气起着重要作用[17]，酯类物质的含量在140 ℃时(B样品)最高，然后呈下降趋势，说明酯类物质在高温下快速挥发或分解。

椒麻糊的挥发性物质相对含量在120 ℃时(A样品)最低，在200 ℃时(E样品)种类最少。椒麻糊挥发性物质的种类和相对含量均在140～180 ℃时达到最高，随后开始呈下降趋势。

4 结论

为探究油温(120，140，160，180，200 ℃)对椒麻糊挥发性物质的影响，实验采用固相微萃取结合气质联用分析不同油温下椒麻糊挥发性物质的差异。实验共鉴定出99种挥发性物质，A、B、C、D、E样品分别鉴定出67，69，65，62，49种；相对含量分别为84.162%、88.619%、96.501%、93.864%、90.537%。鉴定出共有物质34种，共有组分相对含量在77%～91%之间，不同油温下椒麻糊共有组分在含量上差异不大；相对含量均大于3%的共有物质为β-蒎烯、罗勒烯、(±)-β-水芹烯、柠檬烯、桉叶油醇，它们是椒麻糊的共有主要挥发性物质；所有样品含量最高的物质均为柠檬烯(>24%)，其次为β-蒎烯(>15%)。油温对椒麻糊共有主要挥发性物质的影响不大。5个样品除共有主要挥发性物质外，A样品的主要挥发性物质还有4-萜烯醇、桉叶油醇；B样品：4-萜烯醇、β-松油醇；C样品：2-蒎烯、4-萜烯醇、β-松油醇、胡椒酮；D样品：(E)-β-罗勒烯、4-萜烯醇、胡椒酮；E样品：2-蒎烯。鉴定出非共有物质65种，非共有物质含量在4%～10%之间。非共有组分中(E)-β-罗勒烯是D样品的主要挥发性物质。非共有物质的存在可能是不同油温条件下椒麻糊气味差异的主要来源。椒麻糊挥发性物质的种类和相对含量均在140～180 ℃时达到最高，随后呈下降趋势。实验结果表明，油温对椒麻糊的主要挥发性物质的相对含量影响不大，油温对椒麻糊的主要挥发性物质种类影响很小；不同油温条件下椒麻糊的主要挥发性物质均为烯烃类，其次为醇类物质。实验结果可为经典川式复合味型的指纹图谱及工业化生产提供参考。