孫潔雯，楊克玉，李燕敏，劉玉平

（食品營養(yǎng)與人類健康北京高精尖創(chuàng)新中心，食品質(zhì)量與安全北京實驗室，北京市食品風(fēng)味化學(xué)重點實驗室，北京工商大學(xué)，北京100048）

東北特產(chǎn)許氏大醬中揮發(fā)性成分的提取與分析

孫潔雯，楊克玉，李燕敏，劉玉平*

（食品營養(yǎng)與人類健康北京高精尖創(chuàng)新中心，食品質(zhì)量與安全北京實驗室，北京市食品風(fēng)味化學(xué)重點實驗室，北京工商大學(xué)，北京100048）

為了研究作為東北特產(chǎn)的許氏大醬的揮發(fā)性成分，采用同時蒸餾萃取法對許氏大醬揮發(fā)性成分進行提取，并考察了原料量和提取時間對結(jié)果的影響。提取物經(jīng)氣-質(zhì)聯(lián)用儀分析，結(jié)合計算保留指數(shù)和NIST11譜庫檢索，確定了許氏大醬中揮發(fā)性成分的種類，采用內(nèi)標法確定了揮發(fā)性成分在許氏大醬中的含量。共鑒定出33種揮發(fā)性成分，在許氏大醬中含量為24.41 μg/g，包括酯類13種（8.24 μg/g）、醛類5種（11.74 μg/g）、雜環(huán)類4種（0.87 μg/g）、酮類3種（0.85 μg/g）、含硫化合物2種（0.36 μg/g）、其他類6種（2.35 μg/g）。其中3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、乙酸乙酯含量較大，且香氣活性值（OAV值）＞1，且數(shù)值較高，屬于許氏大醬特征性香氣成分。此外，己醛、苯乙醛、3-辛酮、二甲基二硫、2，3-戊二酮、2-戊基呋喃雖含量較少，但OAV值＞1，且數(shù)值較高，對許氏大醬整體香氣貢獻較大。

東北特產(chǎn)；許氏大醬；揮發(fā)性成分；同時蒸餾萃?。⊿DE）；氣-質(zhì)聯(lián)用（GC-MS）；香氣活性值（OAV值）

大醬又稱黃豆醬、大豆醬、黃醬，我國北方地區(qū)稱大醬［1］。東北特產(chǎn)許氏大醬是以龍江特等大豆為主要原材料，經(jīng)過浸泡蒸煮后攪碎，自然接菌制成醬塊后打碎入缸，加入鹽水，經(jīng)過幾個月的天然發(fā)酵，最終形成的半流動狀態(tài)的發(fā)酵性食品［2］。許氏大醬醬香濃郁，不僅美味可口，而且營養(yǎng)豐富。大醬經(jīng)天然發(fā)酵后，大豆蛋白極易被人體吸收；而其中富含的磷、鈣、鐵等礦物質(zhì)，也由于加工過程中酶的作用，更易被人體消化吸收［3］。

從20世紀80年代至今，對大醬的研究大多集中在微生物的檢測和防腐效果的研究上，如徐鑫［1］等對農(nóng)家大醬中耐鹽性乳酸菌進行了分離與鑒定；劉巖［4］等研究了尼泊金酯在大醬中的防腐效果。但大醬的香氣質(zhì)量是其重要的感官指標，而對東北大醬中的揮發(fā)性香氣成分進行系統(tǒng)的報道則很少，因此對其進行研究顯得尤為必要。

同時蒸餾萃取（SDE）法提取揮發(fā)性成分對微量成分提取效率高，僅需要少量的溶劑就可以實現(xiàn)對揮發(fā)性成分的高效率萃取，并且具有良好的重復(fù)性和較高的萃取量，是一種行之有效的前處理方法［5］。香氣活性值（OAV值）是香氣物質(zhì)的濃度與其閾值的比值，化合物的OAV值大于或者等于1，則認為該化合物對其香氣有作用，且OAV值越大，對整體香氣的貢獻度就越大［6］。OAV值能夠確切的體現(xiàn)該香成分對整體香氣的作用。

本文采用同時蒸餾萃?。⊿DE）法結(jié)合氣-質(zhì)聯(lián)用（GC-MS）分離鑒定東北特產(chǎn)許氏大醬的揮發(fā)性成分，分析比較原料用量和提取時間這兩種因素對提取效果的影響，優(yōu)化了提取條件，并采用內(nèi)標法進行定量分析，結(jié)合OAV值，確定許氏大醬的特征性香成分，為許氏大醬的風(fēng)味評價及工藝改進提供理論參考。

1材料與方法

1.1材料、試劑與儀器

1.1.1材料

許氏大醬（凈含量100 g）：黑龍江省雙城市順彩食品有限責任公司，生產(chǎn)日期為2015年4月2日。

1.1.2試劑

鄰二氯苯（色譜純，＞98.0%）、無水硫酸鈉（分析純）：國藥集團化學(xué)試劑有限公司；99.5%二氯甲烷（分析純）、99.5%甲醇（分析純）：北京化工廠；C5～C30正構(gòu)烷烴混合物（色譜純）：美國Supelco公司。

1.1.3儀器

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（7890B-5977A）：美國安捷侖公司；同時蒸餾萃取裝置、精餾裝置：肯堡博美（北京）實驗器皿有限公司。

1.2揮發(fā)性成分提取方法

1.2.1內(nèi)標溶液的配制

抽取100 μg鄰二氯苯，打入100 mL容量瓶中，加入甲醇溶液稀釋至刻度線，搖勻，待用。

1.2.2SDE法操作

取400 g許氏大醬，放入1 000 mL單口圓底燒瓶中，加入300 mL去離子水和適量沸石，放置于裝置輕相端，油浴加熱，溫度在（125±1）℃范圍內(nèi)。另取50 mL重蒸二氯甲烷和適量沸石加入到100 mL圓底燒瓶中，放置于裝置重相端，水浴加熱，溫度在（45±1）℃范圍內(nèi)，蒸餾萃取4 h后分離二氯甲烷相，用適量的無水硫酸鈉干燥，過濾，精餾濃縮至約5 mL，再用氮氣吹掃至1 mL，加入1 mL內(nèi)標溶液混勻后，進行GC-MS檢測，平行試驗3次。

1.3分析方法

1.3.1GC-MS測定條件

色譜條件：HP-5 MS型色譜柱（30 m×250 μm× 0.25 μm），載氣為He，載氣流量為1.0 mL/min，進樣口溫度280℃；升溫程序：起始溫度40℃（保持2 min），以3℃/min的速度升到55℃，再以10℃/min的速度升到105℃，最后以15℃/min的速度升到300℃（保持2 min）。分流比為1 0∶1。

質(zhì)譜條件：電子能量70 eV，EI源，離子源溫度230℃，四極桿150℃，溶劑延遲1.8 min，全掃描模式，掃描質(zhì)量范圍為25 amu～500 amu。

1.3.2定性定量方法

定性方法：計算保留指數(shù)以及NIST11譜庫檢索保留指數(shù)計算公式［7］：

式中：n為碳數(shù)，t（i）為待測組分的調(diào)整保留時間；t（n）為具有n個碳原子的正構(gòu)烷烴的調(diào)整保留時間；t（n+1）為具有（n+1）個碳原子的正構(gòu)烷烴的調(diào)整保留時間。

定量方法：以鄰二氯苯為內(nèi)標，根據(jù)內(nèi)標物的濃度、樣品中各組分的峰面積與內(nèi)標峰面積的比值，計算許氏大醬樣品中各組分的含量，認定內(nèi)標的因子為1［8］。

定量分析計算公式［9］：

式中：Ao為內(nèi)標物鄰二氯苯的峰面積；Ai為待測物質(zhì)的峰面積；Co為內(nèi)標溶液的質(zhì)量濃度，（mg/mL）；Ci為待測物質(zhì)的質(zhì)量濃度，（mg/mL）；X為待測物質(zhì)的含量，（mg/g）；Vi為萃取液的體積，mL；no/i為混合液中所含的內(nèi)標物體積與萃取液體積之比；ms為前處理前樣品的質(zhì)量，g。

2結(jié)果與討論

2.1原料用量對提取效果的影響

選取原料用量分別為100、200、300、400、500 g，考察原料用量對提取效果的影響，結(jié)果見圖1。

圖1　原料用量對許氏大醬揮發(fā)性成分提取效果的影響Fig.1Effect of amount of raw materials on the extraction of volatile compounds from the XuShi soybean paste

由圖1可見，從總峰面積和分離出的有效峰個數(shù)來看，原料量為100 g時，總峰面積以及提取的揮發(fā)性成分種類均較少，隨著加入原料量的增大，揮發(fā)性成分種類增多，而總峰面積總體也呈增加趨勢，在原料用量400 g時分離出的有效峰個數(shù)和總峰面積達到較大值。繼續(xù)增加原料用量，總峰面積基本無太大變化，而揮發(fā)性成分的種類反而減少。這是因為去離子水的添加量固定不變，原料用量的增加會增大提取出的揮發(fā)性成分種類和含量，而當原料用量過多時，原料不能和去離子水充分混合，影響了提取效果。故原料用量為400 g時較適宜。

2.2提取時間對提取效果的影響

固定原料量400 g，分別選取提取時間為1、2、3、4、5 h，考察提取時間對提取效果的影響，結(jié)果見圖2。

由圖2可見，隨著提取時間的增加，總峰面積和分離出的有效峰個數(shù)逐漸增大；提取時間達到4 h時，總峰面積和分離出的有效峰個數(shù)均達到較大值；提取時間繼續(xù)增加，分離出的有效峰個數(shù)和總峰面積均減小。這是由于提取的揮發(fā)性成分大多是易揮發(fā)、低沸點的成分，提取時間較短時，萃取不完全；隨著提取時間的增長，提取逐漸充分完全。而提取時間過長時，則會造成易揮發(fā)、低沸點成分的損失，或者使提取出來的成分之間發(fā)生反應(yīng)；故提取時間為4 h時較為適宜。

圖2　提取時間對許氏大醬揮發(fā)性成分提取效果的影響Fig.2Effect of extraction time on the extraction of volatile compounds from the XuShi soybean paste

2.3揮發(fā)性成分分析

采用同時蒸餾萃取法對400 g許氏大醬提取4 h，結(jié)合GC-MS對得到的提取物進行定性分析，并采用內(nèi)標法進行定量分析，所得總離子流圖如圖3所示，鑒定出的成分見表1。

圖3　許氏大醬中揮發(fā)性成分總離子流圖Fig.3Total ion chromatogram of volatile compounds from the XuShi soybean paste

表1　許氏大醬中揮發(fā)性成分的GC-MS分析結(jié)果Table 1Results of GC-MS analysis of volatile constituents in XuShi soybean paste

續(xù)表1許氏大醬中揮發(fā)性成分的GC-MS分析結(jié)果Continue table 1Results of GC-MS analysis of volatile constituents in XuShi soybean paste

由圖3和表1可知，采用同時蒸餾萃取結(jié)合氣-質(zhì)聯(lián)用提取分析東北特產(chǎn)許氏大醬的揮發(fā)性香氣成分，共鑒定出33種揮發(fā)性成分，在許氏大醬中含量為24.41 μg/g，包括酯類13種（8.24 μg/g）、醛類5種（11.74 μg/g）、雜環(huán)類4種（0.87 μg/g）、酮類3種（0.85 μg/g）、含硫化合物2種（0.36 μg/g）、其他類6種（2.35 μg/g）。其中含量大于1 μg/g的化合物有：3-甲基丁醛（7.14 μg/g）、2-甲基丁醛（3.17 μg/g）、乙酸乙酯（3.35 μg/g）、亞油酸乙酯（1.82 μg/g）。

從鑒定出的成分含量來看，醛類化合物所占含量最多。并且醛類的閾值較低，對許氏大醬的整體香氣有較大貢獻。其中含量較大的3-甲基丁醛有強烈的辛辣刺激性氣味，濃度極低時具有濃重的藥草的、微帶水果和堅果樣的風(fēng)味；而2-甲基丁醛具有強烈的窒息性氣味，濃度低時有獨特的可可和咖啡樣的香氣，且2-甲基丁醛和3-甲基丁醛的OAV值遠＞1，說明2-甲基丁醛和3-甲基丁醛為許氏大醬特征性香成分。而其他含量較小的醛類化合物，包括己醛具有青香；苯乙醛有近似風(fēng)信子花香和甜香，己醛和苯乙醛含量雖小，但兩者的OAV值也遠＞1，表明兩者對許氏大醬的整體香氣貢獻也較大。醛類化合物的形成可能是發(fā)酵過程中放熱引起不飽和脂肪酸的碳鏈氧化或者脫羧基而生成的［22］。

其次是酯類化合物，且酯類化合物的種類較多。其中含量較大的乙酸乙酯具有特有的乙醚樣的氣味，相似于菠蘿的果香氣，且乙酸乙酯的OAV值遠＞1，說明乙酸乙酯是許氏大醬的特征性香氣成分。此外，2-甲基丁酸乙酯具有強烈蘋果和菠蘿香氣；異戊酸乙酯具有蘋果樣的香氣；苯甲酸甲酯帶有水果微帶依蘭油香氣；苯甲酸乙酯則稍有水果氣味，近似于依蘭香氣，香氣比苯甲酸甲酯柔和［23］；亞油酸乙酯有油脂氣息，可能是由于大豆中所含的亞油酸衍生而來；月桂酸甲酯具有近似于酒香的花香香氣，正是由于SDE方法的萃取溫度較高，使這些沸點較高的化合物被提取鑒定了出來。酯類化合物的形成可能是來源于微生物在發(fā)酵過程中的酶催化，或者是大醬中所含化合物的非酶催化的酯化反應(yīng)。酯類化合物中的低級脂肪酸酯賦予了許氏大醬果香、花香和少許的酒香，而那些高級脂肪酸酯類由于它們的閾值較高，對許氏大醬的香氣貢獻不大。

酮類化合物中的2，3-戊二酮具有苯醌樣微甜味、酒窖、黃油氣味；3-辛酮具有水果微帶薰衣草的氣味，且2，3-戊二酮和3-辛酮雖含量小，但OAV值均＞1，表明兩者對許氏大醬的整體香氣有所貢獻。而含硫化合物中鑒定出的二甲基二硫閾值低，具有洋蔥和蘿卜氣味，含量較小但OAV值遠＞1，表明二甲基二硫?qū)υS氏大醬的整體香氣起了很大的貢獻，為許氏大醬的特征性香氣成分。而含硫化合物可能是由含硫氨基酸分解而成。酸類化合物和醇類化合物沒有被檢測出，可能是由于SDE法溫度較高，酸類化合物與醇類化合物發(fā)生了非酶催化，進行了酯化反應(yīng)。

雜環(huán)化合物閾值較低，較好的體現(xiàn)了許氏大醬的風(fēng)味。其中2-戊基呋喃具有豆香、果香、泥土、青香及類似蔬菜的香韻，且OAV值＞1，對許氏大醬整體香氣起到一定的作用。2，3，5-三甲基吡嗪和2，3，5，6-四甲基吡嗪都具有堅果香、可可和咖啡的香氣特點［24］，吡嗪類化合物的生成，可能與發(fā)酵過程中微生物產(chǎn)生的的蛋白酶催化有關(guān)。上述化合物增加了許氏大醬的醬香、烤香，也使許氏大醬的整體香氣透發(fā)濃郁。

3結(jié)論

1）采用同時蒸餾萃取法提取東北特產(chǎn)許氏大醬的揮發(fā)性成分，并考察了原料用量和提取時間對提取效果的影響。結(jié)果表明，原料用量為400 g、提取時間為4 h時較適宜。

2）在優(yōu)化的條件下，采用SDE法提取并結(jié)合GCMS分析許氏大醬的揮發(fā)性成分，鑒定出33種揮發(fā)性成分，含量為24.41 μg/g；其中酯類化合物（8.24 μg/g）種類較多，有13種；而醛類化合物（5種）含量較多，為11.74 μg/g；另外還包括雜環(huán)類4種（0.87 μg/g）、酮類3種（0.85 μg/g）、含硫化合物2種（0.36 μg/g）、其他類6種（2.35 μg/g）。

3）根據(jù)分離鑒定出的揮發(fā)性成分的香氣特證和所占含量，并結(jié)合OAV值，得出東北特產(chǎn)許氏大醬特征性香氣成分有3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、二甲基二硫、乙酸乙酯等。這些化合物賦予了許氏大醬果香、醬香、花香和少許的酒香。而其他化合物如吡嗪類化合物對許氏大醬的整體香氣也有一定的貢獻，使整體香氣濃郁飽滿。

［1］徐鑫，王茜茜，王曉蕊，等.傳統(tǒng)農(nóng)家大醬中耐鹽性乳酸菌的分離與鑒定［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2014，40（11）:33-40

［2］王成立.做好東北農(nóng)家大醬［J］.中國調(diào)味品，2007（8）:56-57

［3］高秀芝，艾啟俊，仝其根，等.傳統(tǒng)豆醬和商品豆醬發(fā)酵過程中營養(yǎng)及理化指標動態(tài)［J］.中國食品學(xué)報，2013，13（2）:205-210

［4］劉巖，馬春穎.尼泊金酯在醬油和大醬中防腐效果的研究［J］.江蘇調(diào)味副食品，2207，24（5）:12-14

［5］黃香華，蔣立文，易燦.臭豆腐菌種鑒定、發(fā)酵及氣味成分分析［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工，2009（4）:76-78

［6］何聰聰，蘇柯冉，劉夢雅，等.基于AEDA和OAV值確定西瓜汁香氣活性化合物的比較［J］.現(xiàn)代食品科技，2014，30（7）:279-285

［7］謝建春.現(xiàn)代香味分析技術(shù)及應(yīng)用［M］.北京:中國標準出版社，2008:17-18

［8］XIE Jianchun，SUN Baoguo，ZHENG Fuping，et al.Volatile flavor constituents in roasted pork of mini-pig［J］.Food Chemistry，2008，109（3）:506-51

［9］宋光林，楊昌彪，肖飛，等.內(nèi)標-氣相色譜法分析白酒中的正丙醇含量［J］.貴州科學(xué)，2012，30（6）:70-72

［10］Bonaiti C，Irlinger F，Spinnler H E，et al.An iterative sensory procedure to select odor-active associations in complex consortia of microorganisms:application to the construction of a cheese model［J］. Dairy Sci J，2005，88（5）:1671-1684

［11］Skaltsa H D，Mavrommati A，Constantinidis T.A chemotaxonomic investigation of volatile constituents in Stachys subsect.Swainsonianeae（Labiatae）［J］.Phytochemistry，2001，57（2）:235-244

［12］Pino J A，Mesa J，Munoz Y，et al.Volatile components from mango（Mangifera indica L.）cultivars［J］.J Agric Food Chem，2005，53（6）: 2213-2223

［13］Zeng Y-X，Zhao C-X，Liang Y-Z，et al.Comparative analysis of volatile components from Clematis species growing in China，Anal［J］.Chim Acta，2007，595（1/2）:328-339

［14］Kim T H，Kim T H，Shin J H，et al.Characteristics of aroma-active compounds in the pectin-elicited suspension culture of Zanthoxylum piperitum（prickly ash）［J］.Biotechnology Letters，2002，24（7）: 551-556

［15］Zhao C X，Li X N，Liang Y Z，et al.Comparative analysis of chemical components of essential oils from different samples of Rhododendron with the help of chemometrics methods［J］.Chemom Intell Lab Syst，2006，82:218-228

［16］Cho S-K，Abd El-Aty］A M，Choi J-H，et al.Optimized conditions for the extraction of secondary volatile metabolites in Angelica roots by accelerated solvent extraction［J］.J Pharm Biomed Anal，2007，44（5）:1154-1158

［17］Saroglou V，Dorizas N，Kypriotakis Z，et al.Analysis of the essential oilcompositionofeightAnthemisspeciesfromGreece［J］.J Chromatogr A，2006，1104（1/2）:313-322

［18］Vagionas K，Ngassapa O，Runyoro D，et al.Chemical analysis of edible aromatic plants growing in Tanzania［J］.Food Chem，2007，105: 1711-1717

［19］Cerny C，Guntz-Dubini R.Role of the solvent glycerol in the MaillardreactionofD-fructoseandL-aniline［J］.JAgricFoodChem，2006，54（2）:574-577

［20］Ansorena D，Gimeno O，Astiasaran I，et al.Analysis of volatile compounds by GC-MS of a dry fermented sausage:chorizo de Pamplona［J］.Food Res Int，2001，34:67-75

［21］Benkaci-Ali F，Baaliouamer A，Meklati B Y，et al.Chemical composition of seed essential oils from Algerian Nigella sativa extracted by microwave and hydrodistillation［J］.Flavour Fragr J，2007，22（2）: 148-153

［22］張玉玉，黃明泉，田紅玉，等.“六必居”面醬揮發(fā)性成分SDE法提取及GC-MS分析［J］.中國食品學(xué)報，2010，10（2）:154-159

［23］朱瑞鴻，薛群成，李忠臣，等.合成食用香料手冊［M］.北京:中國輕工業(yè)出版社，1993:607

［24］孫寶國.食用調(diào)香術(shù)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003:121-140

Extraction and Analysis of Volatile Flavor Constituents of XuShi Soybean Paste as Northeast Special Product

SUN Jie-wen，YANG Ke-yu，LI Yan-min，LIU Yu-ping*
（Beijing Innovation Centre of Food Nutrition and Human Health，Beijing Laboratory for Food Quality and Safety，Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China）

The characteristic aroma components in XuShi soybean paste as Northeast Special Product were extracted by simultaneous distillation-extraction（SDE）.The operating conditions of SDE were optimized for their effect on the analysis of flavors，including amount of raw materials and extraction time.Based on the calculated retention indices and RI qualitative analysis，33 compounds were identified in XuShi soybean paste，Their total content in XuShi soybean paste was 24.41 μg/g.These compounds included 13 esters（8.24 μg/g），5 aldehydes（11.74 μg/g），4 heterocyclic compounds（0.87 μg/g），3 ketones（0.85 μg/g），2 sulfur-containing ethers（0.36 μg/g），6 other compounds（2.35 μg/g）.The major aroma components were 3-Methyl-butanal，2-Methyl-butanal，ethyl acetate.Hexanal，benzeneacetaldehyde，3-Octanone，dimethyl disulfide，2，3-Pentanedione，2-Pentyl furan made a greater contribution to the odor characteristics of XuShi soybean paste.

northeast special product；XuShi soybean paste；volatile compounds；simultaneous distillationextraction（SDE）；gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）；odour active values（OAV）

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.14.029

2015-06-25

孫潔雯（1990—），女（漢），碩士研究生，研究方向：香料化學(xué)與應(yīng)用。