袁 建 付 強(qiáng) 高瑀瓏 鞠興榮 沈崇鈺

(南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院1，南京 210003)

(江蘇進(jìn)出口檢驗(yàn)檢疫局2，南京 210004)

頂空固相微萃取－氣質(zhì)聯(lián)用分析不同儲(chǔ)藏條件下小麥粉揮發(fā)性成分變化

袁 建1付 強(qiáng)1高瑀瓏1鞠興榮1沈崇鈺2

(南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院1，南京 210003)

(江蘇進(jìn)出口檢驗(yàn)檢疫局2，南京 210004)

利用頂空固相微萃取和氣相色譜－質(zhì)譜(HS－SPME－GC/MS)對(duì)不同儲(chǔ)藏條件下的小麥粉揮發(fā)性成分進(jìn)行研究。對(duì)固相微萃取頭、萃取溫度、萃取時(shí)間和解析時(shí)間進(jìn)行條件優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:小麥粉揮發(fā)性成分的最佳分析條件為，萃取頭DVB/CAR/PDMS;萃取溫度80℃;萃取時(shí)間60 min;解析時(shí)間3 min。經(jīng)鑒定分析小麥粉中揮發(fā)性成分主要有烴類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)、醇類(lèi)、有機(jī)酸及雜環(huán)類(lèi)等多種成分。原樣和儲(chǔ)后2個(gè)月樣中最高的是烴類(lèi)和醛類(lèi)，其次為醇類(lèi)、酮類(lèi)。儲(chǔ)藏2個(gè)月后，變化較明顯的揮發(fā)性物質(zhì)有己醛、苯甲醛、辛醛、2－壬醛、己醇、十二烷、十六烷和十八烷。

小麥粉 儲(chǔ)藏 揮發(fā)性成分 頂空固相微萃取 氣質(zhì)聯(lián)用

小麥粉在儲(chǔ)藏期間由于完全喪失了保護(hù)組織，其品質(zhì)會(huì)因儲(chǔ)藏環(huán)境以及有害生物等的變化而不斷變化。因而，小麥粉會(huì)逐漸失去原有的香味、食味而產(chǎn)生各種異味、霉味、酸味和哈味，以及小麥粉顏色變灰暗，酸度增高等現(xiàn)象。

目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于利用頂空固相微萃取技術(shù)分析小麥［1］、稻谷［2］、大米［3］、玉米［4］等揮發(fā)性成分的研究較多，且已把揮發(fā)物作為谷物儲(chǔ)藏品質(zhì)檢測(cè)的重要指標(biāo)之一。Lorenz等［5］通過(guò)對(duì)冬麥和春麥粉比較發(fā)現(xiàn)，兩種小麥粉揮發(fā)物無(wú)本質(zhì)區(qū)別，只有量的差別。Lorenz等［5］和 Youngs等［6］研究發(fā)現(xiàn)小麥粉中主要含有低分子醛類(lèi)，烴類(lèi)化合物在小麥粉中含量很少，n－正構(gòu)烷在C9和C33之間，且C11含量最少。

目前有關(guān)小麥粉儲(chǔ)藏過(guò)程中揮發(fā)物變化研究尚未見(jiàn)報(bào)道。因此若能找到一種或幾種揮發(fā)性物質(zhì)來(lái)反映小麥粉的儲(chǔ)藏品質(zhì)，對(duì)指導(dǎo)小麥粉安全儲(chǔ)藏，減少糧食損失具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 儀器與材料

7890A/5975C GC/MS氣質(zhì)聯(lián)用儀和20 mL頂空微萃取瓶:美國(guó) Agilent公司;30 m ×0.25 mm ×0.25 μm DB－5MS色譜柱:美國(guó)Agilent公司;固相微萃取頭:美國(guó)Supelco公司;CH－9230恒溫水浴鍋:瑞士步琪公司;PQX－300D型多段可編程人工氣候箱:寧波東南儀器有限公司。

含水量為14%的新加工中筋小麥粉(產(chǎn)自江蘇，儲(chǔ)藏期為1年):南京金陵面粉有限公司。取小麥粉樣品600 g裝入自封袋，密封后置于人工氣候箱中，分別在20、25、30和35℃條件下進(jìn)行儲(chǔ)藏試驗(yàn)。

1.2 樣品制備

稱(chēng)取5.00 g小麥粉加入頂空樣品瓶中，密封后置于預(yù)先設(shè)好的恒溫水浴鍋中平衡10 min，再將萃取頭插入頂空瓶吸附60 min，于 GC/MS進(jìn)樣口250℃解析3 min。

1.3 GC/MS 分析條件

采用DB－5MS毛細(xì)管柱;MSD檢測(cè)器;升溫程序:起始溫度40℃，保持4 min;以5℃/min上升至200℃，保持2 min;再以20℃/min上升至280℃，保持4 min;進(jìn)樣口溫度250℃;載氣:He;氦氣流速1.0 mL/min;不分流方式。

質(zhì)譜條件:離子源EI源，離子源溫度230℃，接口溫度280℃，電子能量為70 eV，掃描范圍m/z為50.0～500.0，采集方式 Scan。

1.4 數(shù)據(jù)處理

樣品中各未知揮發(fā)性成分的定性由計(jì)算機(jī)檢索與NIST08標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫(kù)匹配求得，統(tǒng)計(jì)匹配度均大于800左右的揮發(fā)性成分;揮發(fā)性成分定量分析采用峰面積歸一化法。

2 結(jié)果與討論

2.1 固相微萃取頭的選擇

合適的萃取纖維頭對(duì)提取待測(cè)物質(zhì)具有重要影響。本試驗(yàn)選用了4種萃取頭:100 μm PDMS(聚二甲基硅氧烷)、65 μm PDMS/DVB(聚二甲基硅氧烷/聚二乙烯基苯)、85 μm PA(聚甲基丙烯酸甲酯)和30/50 μm DVB/CAR/PDMS(聚二甲基硅氧烷/碳分子篩/聚二乙烯基苯)，在相同的吸附時(shí)間(60 min)、萃取溫度(80℃)和解析(250℃ 3 min)條件下比較。

如圖1所示，中等極性DVB/CAR/PDMS萃取總峰面積明顯最大，而極性PA涂層的吸附能力最差，因此，本研究選擇30/50 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭。

2.2 萃取溫度及時(shí)間的選擇

萃取溫度對(duì)吸附樣品的影響具有兩面性［7］，一方面，升高溫度有利于頂空萃取;另一方面，升高溫度同時(shí)會(huì)降低萃取頭萃取分析組分的能力。本試驗(yàn)選取30/50 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭，分別在60、70、80、90℃4種溫度下考察萃取溫度對(duì)萃取效果的影響。結(jié)果表明，隨著萃取溫度的升高，峰面積呈遞增趨勢(shì)，在80℃時(shí)峰面積達(dá)到最大1.5×108，后又下降。因此，以80℃作為萃取溫度，見(jiàn)圖2所示。

萃取時(shí)間過(guò)長(zhǎng)和過(guò)短都不利于樣品的收集。本實(shí)驗(yàn)比較了在萃取溫度80℃下40、50、60和70 min 4個(gè)不同萃取時(shí)間。隨著萃取時(shí)間的延長(zhǎng)，峰面積遞增幅度不大，特別在60和70 min處，見(jiàn)圖3所示，峰面積相接近，本研究萃取時(shí)間為60 min。

2.3 解析時(shí)間的選擇

解析時(shí)間不完全時(shí)將會(huì)影響下一次測(cè)定，本研究采用250℃下分別解析1、3、5 min。圖4結(jié)果表明，樣品解析量隨解析時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)，在3 min時(shí)達(dá)到最大，可能由于解析時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致不同的峰相疊加造成峰面積下降。

圖4 不同解析時(shí)間對(duì)萃取效果的影響

2.4 精密度

在最佳頂空固相微萃取條件下，同一樣品進(jìn)行5次重復(fù)性試驗(yàn)，計(jì)算總峰面積和總峰高的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，總峰面積0.31%和總峰高4.04%。

2.5 SPME提取的小麥粉揮發(fā)性物質(zhì)及鑒定

使用優(yōu)化的SPME提取條件對(duì)小麥粉揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行GC/MS鑒定，如圖5所示。共檢出43種化合物，其中醛類(lèi)12種，醇類(lèi)8種，酮類(lèi)最少5種，烷烴類(lèi)最多18種，各成分及相對(duì)含量見(jiàn)表2。小麥粉大部分成分出峰位置相似，僅在含量上有所區(qū)別。與原始樣品相比，不同儲(chǔ)藏溫度下小麥粉種類(lèi)差別主要在8～22 min之間，且色譜峰圖形有所不同，說(shuō)明揮發(fā)性成分組成存在差別。說(shuō)明在上述氣相色譜條件和萃取方法下，可將原始樣品以及儲(chǔ)藏后2個(gè)月樣品中的各個(gè)揮發(fā)性成分達(dá)到最好的分離效果。

圖5 不同儲(chǔ)藏時(shí)間、溫度下小麥粉揮發(fā)性成分總離子流色譜圖

表1 小麥粉各類(lèi)揮發(fā)性成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨儲(chǔ)藏溫度的變化

由表1知，儲(chǔ)藏后與原樣相比，醛類(lèi)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大增加了2.19%，35℃時(shí)烴類(lèi)含量比原樣增加了79.04%，醇類(lèi)下降幅度最大比原樣少了3.48%，酮類(lèi)隨溫度的升高而下降，20℃時(shí)最高為0.54%，35℃時(shí)最小為0.27%。在揮發(fā)性成分中，烷烴類(lèi)所占面積百分比含量最大，可能一方面是因?yàn)橥闊N類(lèi)種類(lèi)較多，主要含有大量支鏈烷烴類(lèi);另一方面因?yàn)樵趦?chǔ)藏過(guò)程中，小麥粉未發(fā)生明顯變質(zhì)現(xiàn)象，即沒(méi)有產(chǎn)生大量的醛、酮類(lèi)物質(zhì)。因此，烷烴類(lèi)物質(zhì)在4類(lèi)揮發(fā)物中的相對(duì)含量最高。

其次，各溫度間總揮發(fā)物含量差別不大，20℃時(shí)含量最高，總揮發(fā)物含量比原樣增加了43.29%。35℃總揮發(fā)物含量增加的最小，增加值為37.1%。除烴類(lèi)隨儲(chǔ)藏溫度增高略有增加外，醛、酮和醇類(lèi)隨溫度的升高呈明顯下降趨勢(shì)。

2.6 儲(chǔ)藏過(guò)程小麥粉揮發(fā)性物質(zhì)變化

小麥粉揮發(fā)性成分中烴類(lèi)、醛類(lèi)、醇類(lèi)主要是由脂類(lèi)的氧化或分解而形成的;酮類(lèi)主要是糖類(lèi)或蛋白質(zhì)的降解，也可能是微生物引起上述揮發(fā)性成分的變化。

除少量硅氧烷類(lèi)化合物以及柱流失外，在匹配度大于800的43種揮發(fā)物中，變化較為顯著的主要成份見(jiàn)表2。

表2 小麥粉各類(lèi)揮發(fā)性成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%

由表2可知，對(duì)于醛類(lèi)，庚醛在原樣中未檢出，己醛、2－庚醛、壬醛、2－壬醛下降較為明顯，儲(chǔ)藏2個(gè)月后小麥粉中苯甲醛、辛醛要比原樣高，其他揮發(fā)物含量變化不明顯。己醛、2－庚醛、2－辛烯醛隨儲(chǔ)藏溫度升高而明顯增高;苯甲醛和辛醛隨儲(chǔ)藏溫度的升高呈下降趨勢(shì)，其余各物質(zhì)無(wú)明顯變化規(guī)律。對(duì)于醇類(lèi)，2－呋喃甲醇、2－乙基－己醇、辛醇、2－己基－癸醇在原樣中未檢出，己醇下降最為明顯，從2.177%下降到最低的0.464%，而其他物質(zhì)變化無(wú)明顯趨勢(shì)，除辛醇隨儲(chǔ)藏溫度升高而明顯增高外，其余所有醇類(lèi)物質(zhì)隨儲(chǔ)藏溫度的升高呈下降趨勢(shì)。苯乙酮、3－十一酮在原樣檢出，且隨儲(chǔ)藏溫度升高而下降。烷烴類(lèi)，下降較明顯的有十二烷、十四烷、壬基－環(huán)戊烷。上升較明顯的有十六烷、十七烷、十八烷，其中3－甲基－十八烷在原樣中無(wú)檢出，其余無(wú)明顯變化規(guī)律。除十七烷、十八烷和二十烷等隨儲(chǔ)藏溫度的升高而升高外，大部分烷烴類(lèi)隨儲(chǔ)藏溫度的升高呈下降趨勢(shì)。

3 結(jié)論

利用頂空固相微萃取和氣相色譜－質(zhì)譜技術(shù)對(duì)不同儲(chǔ)藏條件下小麥粉的揮發(fā)性成分進(jìn)行研究，優(yōu)化了試驗(yàn)條件，包括固相微萃取頭、萃取溫度、萃取時(shí)間和解析時(shí)間。小麥粉揮發(fā)性成分的最佳分析條件為:萃取頭DVB/CAR/PDMS，萃取溫度80℃，萃取時(shí)間60 min，解析時(shí)間3 min，經(jīng)鑒定分析小麥粉中揮發(fā)性成分主要有烴類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)、醇類(lèi)、有機(jī)酸及雜環(huán)類(lèi)等多種成分。

原樣和儲(chǔ)后2個(gè)月樣中各揮發(fā)性成分總含量順序沒(méi)什么變化，最高的是烴類(lèi)和醛類(lèi)，其次為醇類(lèi)、酮類(lèi)。醛類(lèi)質(zhì)量分?jǐn)?shù)比原樣最大增加了2.19%，35℃時(shí)烴類(lèi)含量比原樣增加了79.04%，醇類(lèi)和酮類(lèi)隨儲(chǔ)藏溫度的升高而下降，而各溫度間總揮發(fā)物含量差別不大。儲(chǔ)藏2個(gè)月后，變化較明顯的揮發(fā)性物質(zhì)有庚醛、苯甲醛、辛醛、2－壬醛、己醇、十二烷、十六烷和十八烷。

［1］張玉榮，高艷娜，林家永，等.頂空固相微萃?。瓪赓|(zhì)聯(lián)用分析小麥儲(chǔ)藏過(guò)程中揮發(fā)性成分變化［J］.分析化學(xué)，2010，38(7):953 －957

［2］林家永，高艷娜，吳勝芳，等.頂空固相微萃?。瓪赓|(zhì)聯(lián)用法分析稻谷揮發(fā)性成分［J］.食品科學(xué)，2009，30(20):277－282

［3］周顯青，張玉榮，張勇.儲(chǔ)藏玉米陳化機(jī)理及揮發(fā)物與品質(zhì)變化的關(guān)系［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2008，24(7):242－246

［4］Riana W，John D C，Michael W.Changes in volatile components of paddy，brown and white fragrant rice during storage［J］.Journal of the Science of Food and Agriculture，1996，71:218－224

［5］Lorenz K，Maga J A.Triticale and wheat flour studies:composition of fatty acid，carbonyls，and hydrocarbons［J］.Journal of the Agriculture of Food Chemistry，1972，26(1):769 －772

［6］Youngs V L，Gilles K A.Wheat hydrocarbons［J］.Cereal Chemistry，1970，47(4)，317 －323

［7］田懷香.金華火腿風(fēng)味物質(zhì)研究及其風(fēng)味基料的研制［D］.江蘇:江南大學(xué)，2005:23.

Analysis of Volatile Compounds Changes in Wheat Flour during Storage by Headspace Solid Phase Micro－Extraction and Gas Chromatography－Mass Spectrometry

Yuan Jian1Fu Qiang1Gao Yulong1Ju Xingrong1Shen Chongyu2
(College of Food Science and Engineering，Nanjing University of Finance and Economics1，Nanjing 210003)
(Import and export inspection and Quarantine Bureau of Jiangsu2，Nanjing 210004)

The volatile compounds of wheat flour sample were analyzed by using headspace solid－phase micro－ extraction，together with gas chromatography and mass spectrometry.The HS － SPME conditions such as extraction fiber，extraction temperature，extraction time，and desorption time have been optimized.The results showed that the optimized pretreatment conditions were DVB/CAR/PDMS，80 ℃，60 min，and 3 min，respectively.The main volatile compounds in wheat flour by this identification method were hydrocarbons，aldehydes，alcohols，ketones，organic acid and heterocyclic material.The wheat flour volatile compounds with more significant changing after two months storage were hexanal，benzaldehyde，octanal，2 － nonenal，hexanol，dodecane，hexadecane and octadecane.

wheat flour，storage，volatile compounds，head space solid phase micro － extraction，gas chromatography－mass spectrometry

TS211.7

A

1003－0174(2012)04－0106－04

國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2006BAD08B04)，國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(2009BAD A0B005)

2011－06－15

袁建，男，1965年出生，教授，食品質(zhì)量與安全