顶空-固相微萃取-气质联用法分析腌制麻竹笋挥发性成分

郑 炯1,2,宋家芯1,陈光静1,林 茂1,阚建全1,2,*­­

(1.西南大学食品科学学院,重庆 400715;

2.农业部农产品贮藏保鲜质量安全风险评估实验室(重庆),重庆 400715)

 

摘 要:采用顶空-固相微萃取-气质联用法对腌制麻竹笋的挥发性成分进行分析,并比较了50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取头和75μm CAR/PDMS萃取头对腌制麻竹笋的挥发性成分的萃取差异。结果表明:从腌制麻竹笋中共鉴定出57种挥发性物质,主要包括20种醛类、5种酮类、11种醇类、3种酸类、4种酯类、2种酚类、6种芳香烃类、6种其他类,其中主要的挥发性成分有4-甲基-苯酚、苯酚、苯甲醛、己醛、壬醛、2-庚烯醛、2,3-丁二醇、1-辛烯-3-醇、芳樟醇、乙酸、柠檬烯、环庚烷腈等。50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取头比75μm CAR/PDMS萃取头多鉴定出12种挥发性成分,包括醛类2种、酮类1种、酸类2种、酯类3种、芳香烃类4种。

关键词:腌制麻竹笋;顶空-固相微萃取;气相色谱-质谱联用;挥发性成分

 

Analysis of Volatile Compounds in Pickled Ma Bamboo Shoots (Dendrocalamus latiflorus) Using Headspace Solid Phase Microextraction Coupled with GC-MS

 

ZHENG Jiong1,2,SONG Jia-xin1,CHEN Guang-jing1,LIN Mao1,KAN Jian-quan1,2,*­­

(1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China;2. Laboratory of Quality and Safety Risk Assessment for Agro-products on Storage and Preservation (Chongqing), Ministry of Agriculture, Chongqing 400715, China)

 

Abstract:The volatile compounds of pickled Ma bamboo shoots were analyzed by headspace solid phase micro-extraction (HS-SPME) coupled with GC-MS. The extraction efficiencies of 50/30 μm DVB/CAR/PDMS SPME fiber and 75 μm CAR/PDMS SPME fiber were compared for volatile compounds from pickled Ma bamboo shoots. Results indicated that 57 volatile compounds including 20 aldehydes, 5 ketones, 11 alcohols, 3 acids, 4 esters, 2 phenolic compounds, 6 aromatic hydrocarbons and 6 others were identified. The major volatile components in pickled Ma bamboo shoots were 4-methyl-phenol, phenol, benzaldehyde, hexanal, nonanal, 2-heptenal, 2,3-butanediol, 1-octen-3-ol, linalool, acetic acid, limonene and cycloheptyl cyanide. Twelve new volatile compounds were extracted by DVB/CAR/PDMS fiber when compared with CAR/PDMS fiber, including 2 aldehydes, 1 ketones, 2 acids, 3 esters and 4 aromatic hydrocarbons.

Key words:pickled Ma bamboo shoots;headspace solid phase microextraction (HS-SPME);gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS);volatile compounds

中图分类号:TS255.36 文献标志码:A 文章编号:1002-6630(2013)18-0193-04

doi:10.7506/spkx1002-6630-201318039

竹笋(bamboo shoot),别名笋或闽笋,是禾本科(Poaceae)竹亚科(Bambusoideae)植物的新生芽。现代营养学研究表明,竹笋中富含蛋白质、18种氨基酸、多种维生素及铁、磷、镁等无机盐。竹笋中脂肪、淀粉含量少,膳食纤维含量丰富,膳食纤维在肠内可以减少人体对脂肪的吸收,增加肠蠕动,促进粪便排出,减少与高血脂有关疾病的发病率[1]。此外,还有研究表明竹笋具有抗菌[2]、抗氧化以及降血压[3]等生物活性功能。近年来,竹笋作为一种低脂肪、低糖、低热量的天然保健食品,在日本及欧美等一些发达国家的需求量与日俱增。

竹笋常见的加工方法有腌制、干制、罐装等[4],其中腌制是竹笋一种重要的加工方式,腌制不仅是一种保藏新鲜竹笋的方法,也是一种改善竹笋制品风味的方式。蔬菜通过腌制将形成多种风味化合物,从而具有特殊的风味和营养价值。因此,国内外许多学者对腌制蔬菜的挥发性风味物质进行了研究[5-10]。虽然关于腌制蔬菜中风味物质的研究较多,但是目前关于腌制竹笋中风味物质的研究还鲜有报道。因此,本实验拟以顶空-固相微萃取(headspace-solid phase microextraction,HS-SPME)结合气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)技术对腌制麻竹笋的挥发性成分进行分析,并对两种在蔬菜挥发性成分研究中的常用萃取头(50/30μm DVB/CAR/PDMS和75μm CAR/PDMS)的鉴定结果进行比较,旨在进一步了解腌制麻竹笋的挥发性成分,并为腌制麻竹笋风味成分的研究和评价提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大叶麻竹笋采自重庆市北碚区施家梁镇大叶麻竹笋种植基地;葵酸乙酯标准品(纯度≥98%) 美国Sigma公司。

1.2 仪器与设备

GC-MS 2010气相色谱-质谱联用仪(配有电子电离 (electron ionization,EI)源及GC-MS solution 2.50工作站) 日本岛津公司;固相微萃取装置(配有50/30μm DVB/CAR/PDMS和75μm CAR/PDMS萃取头) 美国Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 麻竹笋的腌制工艺

鲜笋→切分(4cm×3cm×0.3cm)→沸水漂烫至煮透→沥干→冷却→采用干腌法分3次加盐(盐与笋质量比为1:5)→榨干→密封保存

1.3.2 顶空-固相微萃取

取5.0g粉碎样品置于25mL SPME专用样品瓶中,加入10μL葵酸乙酯(50μg/mL)作为内标物,用聚四氟乙烯隔垫密封,在60℃水浴中平衡5min,分别将50/30μm DVB/CAR/PDMS和75μm CAR/PDMS萃取头通过聚四氟乙烯隔垫插入样品瓶中,顶空吸附30min,缩回纤维头后从样品瓶中拔出萃取头,将萃取头插入GC-MS进样口,250℃解吸5min,同时启动仪器采集数据。

1.3.3 GC-MS分析

色谱条件:DB-5MS石英毛细色谱柱(30m×0.25mm,0.25µm);升温程序:50℃保持3min,以5℃/min升至120℃,以10℃/min升至230℃,保持5min;进样口温度:250℃;进样方式:不分流进样;载气:高纯He(99.999%);流速:1.0mL/min。

质谱条件:电子电离源;检测器电压:830eV;离子源温度:230℃;接口温度:230℃;ACQ方式:Scan;扫描速率:769u/s;质量扫描范围m/z:40~400。

1.3.4 挥发性成分的定性与定量分析

通过仪器所配置的NIST 08.LIB 和NIST 08s.LIB谱库进行自动检索,结合相似度并参考有关文献色谱保留指数,进行定性,采用内标法半定量计算各挥发性成分的含量(相对峰面积表示)[11]。

419594.jpg

式中:A1为各组分峰面积;A2为内标物质的峰面积。

2 结果与分析

2.1 腌制麻竹笋的挥发性成分分析

419607.jpg 

A. 50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取头

419620.jpg 

B. 75μm CAR/PDMS萃取头

图 1 腌制麻竹笋挥发性成分的GC-MS色谱图

Fig.1 GC-MS chromatogram of volatile compounds in pickled

Ma bamboo shoots

表 1 腌制麻竹笋中挥发性成分的鉴定结果

Table 1 Identified volatile compounds in pickled Ma bamboo shoots

编号

化合物名称

含量(相对峰面积)/%

50/30μm DVB/CAR/PDMS

75μm CAR/PDMS

 

醛类

 

 

1

己醛hexanal

3.14

5.69

2

庚醛heptanal

0.32

0.71

3

2-庚烯醛2-heptenal

3.34

3.30

4

(E)-2-庚醛(E)-2-heptenal

3.34

5

苯甲醛benzaldehyde

6.02

11.04

6

(E,E)-2,4-庚二烯醛(E,E)-2,4-heptadienal

0.31

7

辛醛octanal

1.71

2.97

8

苯乙醛benzeneacetaldehyde

0.52

9

(E)-2-辛烯醛(E)-2-octenal

2.35

0.66

10

壬醛nonanal

4.21

4.31

11

(E)-2-壬烯醛(E)-2-nonenal

0.99

0.36

12

(E,Z)-2,6-壬二烯醛(E,Z)-2,6-nonadienal

0.11

0.03

13

葵醛decanal

1.40

0.63

14

(E,E)-2,4-壬二烯醛(E,E)-2,4-nonadienal

0.69

0.17

15

β-环柠檬醛β-cyclocitral

0.14

16

β-柠檬醛β-citral

0.12

17

(E)-2-葵烯醛(E)-2-decenal

2.18

0.45

18

十一醛undecanal

0.09

0.08

19

(E,E)-2,4-癸二烯醛(E,E)-2,4-decadienal

0.23

20

2-十一烯醛2-undecenal

0.80

0.08

 

酮类

 

 

21

1-辛烯-3-酮1-octen-3-one

0.98

0.85

22

3-辛烯-2-酮3-octen-2-one

1.63

23

3,5-辛二烯-2-酮3,5-octadien-2-one

1.41

1.85

24

2-十一酮2-undecanone

0.32

25

香叶基丙酮geranyl acetone

0.36

 

醇类

 

 

26

1-戊醇1-pentanol

1.69

27

2,3-丁二醇2,3-butanediol

1.55

10.08

28

1-己醇1-hexanol

0.30

29

2-辛烯-1-醇2-octen-1-ol

1.33

0.97

30

1-辛烯-3-醇1-octen-3-ol

3.47

5.15

31

2,4-癸二烯-1-醇2,4-decadien-1-ol

0.57

32

3,5-辛二烯-2-醇3,5-octadien-2-ol

0.64

33

1-辛醇1-octanol

1.44

1.64

34

芳樟醇linalool

1.89

1.99

35

2-壬烯-1-醇2-nonen-1-ol

0.22

0.09

36

苯乙醇benzeneethanol

0.13

0.22

 

酸类

 

 

37

乙酸acetic acid

4.76

2.31

38

丁酸butyric acid

1.34

39

己酸hexanoic acid

0.86

 

酯类

 

 

40

水杨酸甲酯salicylic acid, methyl ester

1.10

0.29

41

己酸异戊酯isopentyl hexanoate

0.21

42

己酸甲硫丁酯s-butyl hexanethioate

0.15

43

γ-壬内酯γ-nonanolactone

0.12

 

酚类

 

 

44

苯酚phenol

9.81

19.68

45

4-甲基-苯酚4-methyl-phenol

27.51

34.23

 

芳香烃类

 

 

46

4-异丙基甲苯p-cimene

0.22

0.36

47

异丙烯基甲苯o-isopropenyltoluene

2.32

48

萘naphthalene

0.21

49

大茴香脑p-propenyl-anisole

0.17

1.52

50

1-甲基-萘1-methyl-naphthalene

1.86

51

1,3-二甲基-萘1,3-dimethyl-naphthalene

0.27

 

其他类

 

 

52

甲氧基苯基肟methoxy-phenyl-oxime

0.68

1.81

53

柠檬烯limonene

3.11

5.40

54

1,10-十一碳二烯1,10-undecadiene

0.14

55

紫罗烯ionene

0.48

56

环庚烷腈 cycloheptyl cyanide

2.68

1.52

57

壬腈 nonanenitrile

1.04

0.48

 

注:-.未检测出。

 

由表1可知,两种样品共鉴定出57种挥发性成分,其中50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取头鉴定出51种,75μm CAR/PDMS鉴定出39种,这些成分主要包括20种醛类、5种酮类、11种醇类、3种酸类、4种酯类、2种酚类、6种芳香烃类、6种其他类。通过对腌制麻竹笋挥发性成分的综合分析,其主要挥发性成分包括4-甲基-苯酚、苯酚、苯甲醛、己醛、壬醛、2-庚烯醛、2,3-丁二醇、1-辛烯-3-醇、芳樟醇、乙酸、柠檬烯、环庚烷腈等。

酚类是腌制麻竹笋的挥发性成分中检测到的含量最高的一类物质,主要包括苯酚和4-甲基-苯酚。酚类物质常常会产生刺激性气味和一些特殊异味,且阈值较低,所以可能对腌制麻竹笋的风味产生重要的影响。两种不同萃取头的检测结果都是4-甲基-苯酚的含量最高,这与Fu等[12]的研究结果比较一致,他们对发酵毛竹笋中的活性风味成分进行研究,结果也检测到较高含量的4-甲基-苯酚。4-甲基-苯酚具有一定的类似药味和刺激性气味,并且具有较低的阈值,以及在样品中具有较高的含量,说明其可能为腌制麻竹笋的主要风味成分。Selmer等[13]报道4-甲基-苯酚是酪氨酸的发酵副产物,而酪氨酸是竹笋中的主要游离氨基酸[14],表明麻竹笋中酪氨酸可能是产生4-甲基-苯酚的前体物质。

醛类是腌制麻竹笋中含量最丰富的挥发性物质,由于醛类物质的阈值较低,其对腌制麻竹笋的风味具有重要贡献。在检测出的醛类物质中,含量最高的为苯甲醛,其次分别是己醛、壬醛、2-庚烯醛。苯甲醛广泛存在水果和蔬菜中[15],主要以苷的形式存在于植物的茎皮、叶或种子中,具有苦杏仁味[16],可能对腌制麻竹笋的风味也具有重要贡献。己醛具有生的油脂、青草及苹果香味,天然存在于许多水果和蔬菜中[17],由于己醛具有较低的阈值,可能也是腌制麻竹笋的主要风味成分之一。

醇类物质的数量是腌制麻竹笋中仅次于醛类的挥发性物质,醇类具有令人愉快的香味和芬芳的气味[18],可能对腌制竹笋的风味也起着重要作用。2,3-丁二醇、1-辛烯-3-醇、芳樟醇是腌制麻竹笋中的主要醇类物质,其中,75μm CAR/PDMS萃取头提取到的2,3-丁二醇的含量较高。2,3-丁二醇具有令人愉快的香气,赵大云等[19]在雪里蕻腌菜中也检测到较高含量的2,3-丁二醇,并分析其可能是腌制过程中乳酸菌代谢产生。1-辛烯-3-醇具有蘑菇风味,在发酵毛竹笋中也被检测到[12]。Marsili等[20]在发酵黄瓜的挥发性成分中也鉴定出了β-芳樟醇。

在腌制麻竹笋中检测到的酸类较少,只有乙酸、丁酸和己酸,这可能是因为采用的非发酵性腌制方式对麻竹笋进行的腌制,高盐浓度抑制了微生物的发酵产酸。此外,在腌制麻竹笋中还检测到一些烯烃类和腈类化合物,其中含量较高的有柠檬烯和环庚烷腈,这些化合物大多具有芳香味,存在于多种植物精油中,对腌制蔬菜的风味也有一定的影响。柠檬烯具有类似柠檬的味道,是许多水果(主要为柑橘类)、蔬菜及香料中存在的天然成分[21]。

2.2 不同萃取头对腌制麻竹笋挥发性成分提取的比较

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图 2 不同萃取头提取的挥发性成分组成

Fig.2 Compositions of volatile compounds extracted by the two different fibers

由图2可知,50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取头从腌制麻竹笋样品中鉴定出51种挥发性成分,其中包括18种醛类、4种酮类、9种醇类、3种酸类、4种酯类、2种酚类、6种芳香烃类、5种其他类;而75μm CAR/PDMS萃取头鉴定出39种挥发性成分,其中包括16种醛类、3种酮类、9种醇类、1种酸类、1种酯类、2种酚类、2种芳香烃类、5种其他类。50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取头比70μm CAR/PDMS萃取头多检测出12种挥发性成分,包括醛类2种、酮类1种、酸类2种、酯类3种、芳香烃类4种。其主要区别在于75μm CAR/PDMS较适合萃取挥发性的小分子质量化合物(如醛类、醇类、烯烃类等),而50/30μm DVB/CAR/PDMS除了可以萃取到一些挥发性的小分子质量化合物,对一些半挥发性的大分子质量化合物(如酸类、酯类、芳香烃类等)也有较好的萃取效果。所以,采用50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取头能更加全面的萃取到腌制麻竹笋的挥发性成分。因此,对腌制麻竹笋的挥发性成分进行顶空-固相微萃取-气质联用分析时,更适合采用50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取头。

3 结 论

通过顶空-固相微萃取-气质联用分析对腌制麻竹笋的主要挥发性成分进行分析,共鉴定出57种挥发性物质,主要包括20种醛类、5种酮类、11种醇类、3种酸类、4种酯类、2种酚类、6种芳香烃类、6种其他类,其中主要的挥发性成分有4-甲基-苯酚、苯酚、苯甲醛、己醛、壬醛、2-庚烯醛、2,3-丁二醇、1-辛烯-3-醇、芳樟醇、乙酸、柠檬烯、环庚烷腈等。

50/30μm DVB/CAR/PDMS和75μm CAR/PDMS两种萃取头对腌制麻竹笋挥发性成分的检测结果存在较大差别,50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取头比75μm CAR/PDMS萃取头多鉴定出12种挥发性成分,包括醛类2种、酮类1种、酸类2种、酯类3种、芳香烃类4种,对腌制麻竹笋挥发性成分进行顶空-固相微萃取-气质联用分析时,更适合采用50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取头。

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收稿日期:2012-07-30

基金项目:中央高校基本科研业务费专项(XDJK2013C131)

作者简介:郑炯(1982—),男,博士研究生,研究方向为食品化学与营养学。E-mail:zhengjiong248@163.com

*通信作者:阚建全(1965—),男,教授,博士,研究方向为食品化学与营养学及食品生物技术。E-mail:ganjq1965@163.com