孙 颖，陈怡颖，丁 奇，赵 静，张玉玉 *，孙宝国，陈海涛
（食品营养与人类健康北京高精尖创新中心，北京市食品风味化学重点实验室，食品质量与安全北京实验室，北京工商大学，北京 100048）
摘 要：为了研究小根蒜的特征香气成分，以独头蒜为对比，采用固相微萃取和液液萃取的方法提取小根蒜和独头蒜中的挥发性风味成分，通过连接HP-5柱子的气相色谱-质谱联用仪对其进行分离鉴定。结果显示：采用液液萃取法在小根蒜、独头蒜样品中共鉴定出23 种化合物；采用固相微萃取法在小根蒜、独头蒜样品中共鉴定出28 种化合物；2 种方法均检测到的化合物有9 种。小根蒜与独头蒜中相对质质分数最高的均为醚类化合物和含硫化合物，但二烯丙基硫醚和3-乙烯基-1,2-二硫环己-5-烯在独头蒜中含质较高，而甲基丙烯基二硫醚、二甲基三硫醚、二甲基四硫醚和3,5- 二乙基-1,2,4-三硫杂环戊烷等仅在小根蒜中分析鉴定出。因此，这些化合物对小根蒜的特殊香气组成可能具有重要的作用。
关键词：小根蒜；独头蒜；挥发性风味成分；固相微萃取；液液萃取；气相色谱-质谱联用
小根蒜（Allium macrostemon Bunge.），属于百合科多年生草本植物 [1]，其干燥鳞茎是中药薤白的药用来源之一 [2]，营养价值丰富，具有抗菌消炎、提高机体免疫力、防治肿瘤等多方面的功能 [3-4]，香气浓郁，可以加工成多种食材 [5-6]，属药食同源植物。小根蒜与独头蒜（Allium sativum L.）同属百合科葱属，风味却有所差别。含硫化合物是独头蒜中的主要活性成分，也是独头蒜具有刺激性气味的主要原因，所以目前国内关于独头蒜挥发性成分的研究较多 [7-8]。独头蒜亦为药食两用植物 [9-11]，但相比而言小根蒜的香气更加浓郁。目前，对小根蒜挥发性成分的研究较少。
固相微萃取（solid-phase microextraction，SPME）法集采样、萃取、浓缩、进样于一体，所需样品质少，减少了溶剂消耗，无污染、成本低，有利于萃取小根蒜和独头蒜中低沸点物质，保持了样品完整性，灵敏度和精密度高 [12]。液液萃取法是一种从复杂食品基质中温和、全面地提取挥发性成分的方法，使萃取物具有样品原有的自然、逼真的香味，尤其适于小根蒜、独头蒜等复杂的天然食品中挥发性化合物的鉴定分析。
为了确定小根蒜的挥发性风味特征成分，本实验采用液液萃取法和SPME法结合气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）技术，通过与独头蒜挥发性风味成分的对比，进一步对小根蒜的挥发性风味成分进行分析，旨在为小根蒜的工业化生产及其香精的调配提供处论依据。
1.1 材料与试剂
小根蒜、独头蒜 市售；无水乙醚（分析纯）、二氯甲烷（分析纯）、无水硫酸钠（分析纯）、C 6～C 30正构烷烃（色谱纯） 国药集团化学试剂有限公司；氮气（纯度99.9%） 北京氦普北分气体工业有限公司。
1.2 仪器与设备
N-1100旋转蒸发仪 日本Eyela公司；手动SPME进样器、固定搭载装置及75 μm CAR/PDMS 纤维 美国Supelco公司；6890N-5973i GC-MS联用仪（配有液体自动进样器、吹扫捕集器、热脱附仪、二维气相色谱）美国Agilent公司。
1.3 方法
1.3.1 小根蒜、独头蒜样品的预处处
分别取150.0 g小根蒜及独头蒜，洗净，放入天然青石捣蒜器，并将其都碎成蒜泥。
1.3.2 样品的制备
1.3.2.1 液液萃取
参照Fan Wenlai等 [13-15]的方法，各称取20 g蒜泥，迅速置于500 mL圆底烧瓶中，按照料液比1∶5（g/mL）加入100 mL有机溶剂（二氯甲烷），与蒜泥充分混合，混合后滤出溶剂，将蒜泥与有机溶剂分离，收集有机溶剂，继续加入100 mL相同有机溶剂，重复以上操作3 次，最后将得到的所有有机提取液合并，重蒸。用旋转蒸发仪浓缩富集，浓缩至6 mL，氮吹至0.5 mL左右，得到香气浓郁的深黄色透明液体，密封后置于冰箱中冷藏保存，待GC-MS联机分析。
1.3.2.2 SPME
参照陈怡颖等 [16]的方法，先将萃取头在GC的进样口老化，老化温度为250 ℃，载气体积流量为1.0 mL/min，老化时间42 min。取1.5 g蒜泥迅速放入15 mL样品瓶中，盖上盖子，在35 ℃恒温水浴中平衡20 min，将SPME器的萃取头插入到样品瓶中，推出纤维头，注意萃取头不要接触蒜泥。于35 ℃条件下吸附30 min，随后抽回纤维头，再将萃取头插入GC仪于250 ℃条件下解吸5 min，同时启动仪器采集数据。
1.3.3 GC-MS测定条件
GC条件：色谱柱：HP-5MS 毛细管柱（30 m×250 μm，0.25 μm）；进样口温度：250 ℃；升温程序：起始温度40 ℃，保持3 min，以6 ℃/min升至220 ℃，保持5 min；载气（He）流速1.1 mL/min，进样量1.0 μL，分流比50∶1（SPME采用不分流进样）。
MS条件：电子电离源；电子能量：70 eV；离子源温度：230 ℃；四极杆温度：150 ℃；质量扫描范围m/z 20～350；扫描方式：全扫描；溶剂延迟4 min（SPME无溶剂延迟）；调谐文件为标准调谐。
1.4 数据处处
1.4.1 定性分析
对检测结果的定性分析，以计算机检索NIST 11谱库、人工解析图谱和计算保留指数共同确定 [15]。保留指数（I）根据式（1）计算 [17]。
式中：n和n+1分别为未知物流出前后正构烷烃的碳原子数；t’（n）和t’（n+1）为相应正构烷烃的调整保留时间；t’（i）为待测组分的调整保留时间，t’（n）＜t’（i）＜t’（n+1）。
1.4.2 定质分析
采用峰面积归一化法进行定量分析，求得各挥发性成分的相对质量分数。
2.1 两种方法测定的总离子流图谱
采取固相微萃取法，以二氯甲烷为溶剂，萃取时间为4 h，所得萃取液经浓缩后进行GC-MS分析，相应的总离子流色谱图如图1所示。
图1 SPME法萃取小根蒜和独头蒜得到的总离子流色谱图
Fig.1 TIC of volatile compounds in Allium macrostemon Bunge. and Allium sativum L. by SPME
采取液液萃取法，进行GC-MS分析，相应的总离子流色谱图如图2所示。
图2 液液萃取法萃取小根蒜和独头蒜得到的总离子流色谱图
Fig.2 TIC of volatile compounds in Allium macrostemon Bunge. and Allium sativum L. by liquid-liquid extraction
图1 和图2为分别采用SPME法和液液萃取法提取小根蒜和独头蒜中的挥发性风味成分，以连接HP-5柱子的GC-MS联用仪对其进行分离鉴定。结果显示：通过液液萃取法从小根蒜中提取鉴定出12 种挥发性风味成分，包括醚类2 种、含硫化合物8 种、其他化合物2 种；从独头蒜中提取鉴定出13 种挥发性风味成分，包括醚类5 种、含硫化合物7 种、其他化合物1 种。通过SPME法从小根蒜中提取鉴定出15 种挥发性风味成分，包括醛类3 种、醚类4 种、含硫化合物4 种、其他化合物4 种；从独头蒜中提取鉴定出17 种挥发性风味成分，包括醛类5 种、醚类4 种、含硫化合物6 种、其他化合物2 种。
2.2 SPME-液液萃取法分析小根蒜、独头蒜样品的挥发性风味物质
从图1、2和表2可以看出，采用液液萃取法在小根蒜、独头蒜样品中共鉴定出23 种化合物。小根蒜的挥发性风味成分中含质较高的化合物为含硫化合物（39.99%）；独头蒜的挥发性风味成分含质较高的化合物是含硫化合物（72.92%），其次是醚类（15.04%）。
采用SPME法在小根蒜、独头蒜样品中共鉴定出28 种化合物。小根蒜的挥发性风味成分中含质较高的化合物为醚类（8.69%），其次是醛类（3.18%）和含硫化合物（2.83%）；独头蒜的挥发性风味成分含质较高的化合物是醚类（74.62%），其次是含硫化合物（16.87%）、醛类（1.73%）。
2 种方法均检测到的化合物有9 种。2 种方法鉴定出的含质较高的化合物均为醚类、含硫化合物类，而相对独头蒜而言，小根蒜中含质较高的化合物还有2，4-二叔丁基苯酚、左旋萜二烯、邻苯二甲酸二丁酯。高京草等 [8]采用静态顶空取样GC-MS分析大蒜挥发性成分鉴定出24 种挥发性成分，周春丽等 [18]采用SPME-GC-MS和嗅觉检测法对新鲜大蒜中的挥发性物质进行分析，共鉴定出9 种化合物。与其相比，本实验鉴定出的独头蒜和小根蒜的挥发性成分更多，且甲基烯丙基硫醚、二烯丙基硫醚、甲基烯丙基硫醚、3-乙烯基-1,2-二硫环己-5-烯 [19]、二烯丙基二硫醚、二烯丙基三硫醚、甲基烯丙基二硫醚和二烯丙基四硫醚等大蒜主要挥发性成分都有检出。
完整小根蒜、独头蒜并无明显刺激性气味 [20]，小根蒜、独头蒜的气味主要来源于其中的挥发性含硫化合物 [21]。独头蒜中挥发性含硫化合物主要有：二烯丙基二硫醚、甲基烯丙基二硫醚 [22]、甲基烯丙基三硫醚、二烯丙基二硫化物、二烯丙基三硫醚、二甲基三硫醚、3-乙烯基-1,2-二硫环己-4-烯、3-乙烯基-1,2-二硫环己-5-烯。王瑜等 [23]采用气相色谱仪结合嗅闻法对挥发性成分中的含硫化合物的风味进行了评价，发现不同含硫化合物对应的风味，如大蒜素具有特有的大蒜刺激味；二烯丙基二硫醚具有较微的香味；二烯丙基二硫化物具有哈鼻味、刺激味；二烯丙基三硫醚具有哈鼻味、刺激味、燃烧味、硫磺味；甲基烯丙基二硫醚具有较微硫磺味；甲基烯丙基三硫醚具有蒜哈鼻味、硫磺味、甜味、蒜煮熟味；3-乙烯基-4H-1,2-二噻烯具有蒜中度哈鼻味；2-乙烯基-4H-l,3-二噻烯具有蒜轻微的哈鼻味。另外，大蒜风味中还有令人不愉快的恶臭味，其主要成分是硫化氢、二甲基三硫醚 [24-25]等化合物。
小根蒜中提取鉴定出3 种醛类化合物，而独头蒜中提取鉴定出5 种醛类化合物，2-甲基-2-丁烯醛天然存在于洋葱、大蒜等中，具有青香、坚果香，并带有水果的味道。乙醛、丙醛、2-丁烯醛均具有刺激性气味。小根蒜中提取鉴定出6 种醚类化合物，而独头蒜中提取鉴定出7 种醚类化合物。在独头蒜中含质最多的二烯丙基二硫醚 [26]，它具有强烈的洋葱、大蒜、芥末香气及味道,可用于调味品、肉制品的香精，二烯丙基硫醚具有洋葱、大蒜、蔬菜、辣根、小萝卜香气和味道 [27]，二烯丙基二硫醚具有洋葱香、大蒜香；而采用液液萃取GC-MS联机和SPME-GC-MS联机方法对小根蒜挥发性风味物质进行成分分析，均未检测到二烯丙基二硫醚和二烯丙基硫醚。小根蒜中提取鉴定出11 种含硫化合物，而独头蒜中提取鉴定出10 种含硫化合物，烯丙硫醇具有强烈的洋葱、大蒜、韭葱香气和味道，可用于肉味、调味品、洋葱、大蒜等食品香精 [28]，小根蒜挥发性含硫化合物主要有甲基丙烯基二硫醚、二甲基三硫醚和二甲基四硫醚等。甲基丙烯基二硫醚具有洋葱香、韭菜香、大蒜及盐渍的蒜头香味，可用于肉制品、调味品等香精。二甲硫醚类具有浆果、洋葱、甘蓝、蔬菜、土豆、西红柿、鱼、扇贝、奶油香气 [29]，甲基烯丙基三硫醚具有大蒜、洋葱香气 [30]，可用于焙烤食品、肉制品、调味品、泡菜等香精，3,5-二乙基-1,2,4-三硫杂环戊烷具有硫化物样、橡胶样、龙蒿香和小茴香香气，其中，3,5-二乙基-1,2,4-三硫杂环戊烷在独头蒜中未检测到。小根蒜中提取鉴定出6 种其他类化合物，而独头蒜中提取鉴定出3 种其他类化合物，相对独头蒜而言，小根蒜中提取鉴定出较多的2，4-二叔丁基苯酚、左旋萜二烯、邻苯二甲酸二丁酯，从而赋予它区别于独头蒜的独特的清新蒜葱味道。
表1 小根蒜和独头蒜挥发性风味成分的GC-MS鉴定结果
T Allium macrostemon Bunge. and Allium sativum L. by GC-MS
注：—.未检测到或未查到。
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2 SPME和液液萃取法提取小根蒜和独头蒜的挥发性风味成分种类的相对质量分数
Table 2 Chemical classes and relative contents of volatile compounds in Allium macrostemon Bunge. and Allium sativum L.
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采用液液萃取法在小根蒜、独头蒜样品中共鉴定出23 种化合物；采用SPME法在小根蒜、独头蒜样品中共鉴定出28 种化合物。2 种方法均检测到的化合物有9 种：甲基烯丙基二硫醚、甲基烯丙基三硫醚、3,4-二甲基噻吩、2-亚乙基-1,3-二噻烷、3-乙烯基-1,2-二硫环己-4-烯、3-乙烯基-1,2-二硫环己-5-烯、二硫戊环、二烯丙基硫醚、二烯丙基二硫醚。
小根蒜与独头蒜中相对质质分数最高的均为醚类化合物和含硫化合物，其中甲基丙烯基二硫醚、二甲基三硫醚、二甲基四硫醚和3,5-二乙基-1,2,4-三硫杂环戊烷只在小根蒜中分析鉴定出，在独头蒜中未鉴定出来，可能是因为小根蒜具有区别于独头蒜的洋葱香、韭菜香 [29]，而这些物质正好有这种香味特质。而二烯丙基硫醚和3-乙烯基-1,2-二硫环己-5-烯在独头蒜中含质较多，在小根蒜中未鉴定出来，可能是独头蒜所含的大蒜、蔬菜、腊根、小萝卜香气和味道更为浓郁 [27]的缘故。
液液萃取法适于小根蒜、独头蒜等复杂的天然食品中挥发性化合物的鉴定分析；与液液萃取法相比，SPME法因为有利于萃取中低沸点物质，所以更适合萃取小根蒜与独头蒜挥发性风味成分中的醛类化合物。
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Analysis of Volatile Aroma Compounds in Allium macrostemon Bunge.
SUN Ying， CHEN Yiying， DING Qi， ZHAO Jing， ZHANG Yuyu*， SUN Baoguo， CHEN Haitao
（Beijing Innovation Centre of Food Nutrition and Human Health, Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry, Beijing Laboratory for Food Quality and Safety, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China）
Abstract：Either solid-phase micro extraction (SPME) or liquid-liquid extraction coupled to gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) equipped with an HP-5MS column was used to analyze volatile aroma compounds in the bulbs of Allium macrostemon Bunge.. The bulbs of Allium sativum L. were used as a comparative sample. The results showed that 23 volatile compounds were identifi ed in Allium macrostemon Bunge. and Allium sativum L. by liquid-liquid extraction, and 28 by solid-phase microextraction. Nine volatile compounds were detected by both extraction methods. The relative contents of ethers and sulfur compounds were higher in both Allium macrostemon Bunge. and Allium sativum L. The contents of diallyl sulfi de and 3-vinyl-1,2-dithiacyclohex-5-ene were higher in Allium sativum L., while methyl 1-propenyl disulfi de, dimethyl trisulfi de, dimethyl tetrasulfi de, and 3,5-diethyl-1,2,4-trithiolane were identifi ed only in Allium macrostemon Bunge. So, these volatile components made a major contribution to the aroma of Allium macrostemon Bunge.
Key words：Allium macrostemon Bunge.; Allium sativum L.; volatile flavor compounds; solid-phase microextraction; liquid-liquid extraction; gas chromatography and mass spectrometry
中图分类号：TS207.3
文献标志码：A
文章编号：1002-6630（2015）16-0117-05
doi：10.7506/spkx1002-6630-201516021
收稿日期：2015-03-31
基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（31401604）；“十二五”国家科技支撑计划项目（2014BAD04B06）
作者简介：孙颖（1991—），女，硕士研究生，研究方向为食用香料化学及其应用。E-mail：455398783@qq.com
*通信作者：张玉玉（1982—），女，讲师，博士，研究方向为食用香料化学及其应用。E-mail：zhangyy2@163.com