顶空固相微萃取-气相色谱-质谱法测定北极虾虾头的挥发性成分.pdf

第 3 9 卷 2 0 l 1年 1 2月 分析化学 ( F E NX I H U A X U E ) 研究报告 Ch i n e s e J o u r na l o f An a l y t i c a l Ch e mi s t r y 第 1 2期 1 8 5 2 l 85 7 顶 空固相微萃取一 气相色谱一 质谱法测定 北极虾虾头的挥发性成分 解 万翠 杨锡洪 章超桦 吉宏武 张丽风 ( 水产 品深加工广东省普通高校重点实验室 ， 广东海洋大学食 品科技学 院， 湛 江 5 2 4 0 8 8 ) 摘要为 了 测定 北极 虾 ( PB o r e a l i s ) 虾 头 中 的挥发 性 风 味成 分 ， 采用 顶 空 固相 微 萃取一 气 相 色谱一 质 谱 ( HS S P M&G C MS ) 分离及初步鉴定 ， 以 C 5 C 2 0 正构烷烃 系列标 准 品进行 K o v a t s 保 留指数 ( R e n t e n t i o n i n d e x ， R I ) 验证 ， 在此基础上利用未知物标准品匹配法 最终确证 。对虾头 中的 6 2种挥发性 化合 物进 行了定性及半 定 量分析 ， 主要有烃类 1 8 种 ( 2 7 9 8 ) 、 醇类 6种 ( 9 5 7 ) 、 酮类 1 4种 ( 2 1 9 3 ) 、 脂类 5种 ( 1 3 2 0 ) 、 醛 类 8种 ( 2 8 6 ) 、 呋 喃化 合 物 1 种 ( 0 4 1 ) 、 含 氮 化 合物 4种 ( 1 9 5 8 ) 、 含 硫 化 合 物 1种 ( 0 7 1 ) 及 未 知 物 4种 ( 3 7 6 ) 。含量 较高的( 顺 ， 反 ) 3 ， 5辛二 烯一 2 一 酮和 ( 反 ， 反 ) 3 ， 3 一 辛二烯一 2 _ 酮 以及 1 一 戊烯 3酮 、 3 一 戊 烯一 2 一 酮、 辛 烯 2 一 酮等以甜的 、 新鲜 的蘑 菇风 味成 为虾 头风味 特征 的主 要贡献 ； 醋 酸 乙酯 等脂 类化合 物 和 卜戊烯 3 一 醇 、 2 _ 乙基一 1己醇及 1 一 辛烯 3 一 醇等醇类化合物对虾头特征风味也有较大贡献。另外 ， 虾头 中含 氮化合 物 ( 如三 甲 胺) 的含量达 1 2 6 1 ， 导致虾头明显的腥味和虾 的特征风 味。结果表 明， 以 G C - MS结合 R J 及 S t a n d a r d确证进 行复杂未知物的定性鉴定 ， 增加 了结果的可信度 。建 立了北极虾虾 头挥发性风 味化合物 的检测 方法 ， 为水 产 品复杂挥发性风味化合物的分析检测 提供 参考 。 关键词 北极虾虾头 ； 挥发性风味 ； 顶 空固相微萃取 气相 色谱一 质谱 ； 保 留指数 l 引 言 天然化合物中香气物质具有复杂性和未知性， 对其进行定性与定量分析存在很大难度 。气相色谱 质谱联用 ( G C MS ) 是 目前常用的挥发性成分分离与鉴定方法 I2 。但是，对于复杂未知组分的分析 ， 仅 依靠质谱定性 ， 可信度低 。采用保留指数( R e t e n t i o n i n d e x ， R I ) 与 MS共 同定性 ， 使准确度大大提高 。 Gi r i 等 采用 MS ， R I 及标准品对照多重筛选法 ， 检测 了发酵鱼酱的香气 ； P o n t e s 等川 采用 G C MS结合 R I 定性 ， 检测 了百香果香料的 5 1 种香气化合物 ； 连宗衍等 采用 S P ME G C MS分析了广藿香中的挥发 性成分 。国内关于风味化合物的分析多采用 MS直接定性 ， 较少利用 R I 进行验证。但 目前通常都要求 GC MS 分析未知挥发性化合物时计算其 R I 值 ， 认为以 G C MS结合 R I 及标准品( S T D) 匹配法进行定性 分析是可信度最高的方法。 虾头是对虾加工中的副产品， 占虾体重量 的 3 0 4 0 ， 含有丰 富的蛋 白质 、 不饱和脂肪酸、 类胡 萝 卜 素及多种人体必须的微量元素等 ， 不仅营养丰富 ， 而且具有浓郁 的海鲜风味 ， 是加工海鲜调味 料 的 良好原料 。为 了准确 测定 北极虾 ( PB o r e a l i s ) 虾头 中复杂 的挥 发 性风 味组 分 ， 采 用顶 空 固相微 萃取一 气相色谱一 质谱 ( HS S P ME - G C MS ) 对其 中的挥发性化合物进行分离与鉴定， 选择 c c ： 。 正构烷 烃标准品 ， 实验测得各未知化合物的保留指数 R I ， 将实验测定值与文献值进行对 比验证 ， 结合 MS鉴定 与 R I 验证共同确定未知化合物， 最终以未知物标准品进样确证。本研究通过 G C MS结合 R I 及 S T D 确证完善北极虾虾头挥发性化合物分析的手段 ， 为天然化合物 中挥发性风味化合物的研究提供参考。 2 实验部分 2 1仪器 与试 剂 S H I MA D Z U Q P 一 2 0 1 0 P l u s 气相色谱一 质谱仪( 日本岛滓公司) ； H R 2 0 2 7组织捣碎机( P h i l i p s 公司) ； 2 0 1 1 一 O 卜 0 4收稿 ； 2 0 1 卜 O 3 2 9接受 本文系“ 十一五” 国家科技支撑计划项 目和现代农业产业技术体 系建设专项资金资助 E - m a i l ： y a n g x i h o n g 6 3 1 6 3 c o rn 第 1 2 期 解万翠等 ：顶空固相微萃取一 气相 色谱一 质谱法测定北极虾虾头的挥发性成分 F D 一 1 A 一 5 0真空冷冻干燥机( 上海比朗仪器有限公司) ； A T 4 0 0分析天平( 瑞士 Me t t l e r T o l e d o公司) ； D H G 9 0 0 0 恒温烘箱( 上海索域试验设备有限公司) 。 正构烷烃标准品： C C ： 。 ( 德国 S i g ma 公司) ； 内标化合物 ： 2 , 4 ， 6 一 三甲基 吡啶( 9 8 0 ) ； 挥发性香气 化合物标准品系列( 色谱纯) ， 均购 自T C I 公司。 2 2 样 品准备及 顶空 S P ME捕集 取新鲜北极虾( P B o r e a l i s ) 虾头( 整虾购 自湛江东风市场) ， 采用塑料袋包装 ， 5 0 0 g 袋， 于一2 O 冰箱冷冻保存 。使用前解冻并打浆 ， 冷冻干燥得到虾头粉( 水分含量约 5 ) 。 手动固相微萃取装置( 美 国 S u p e l c o公司) ， 选择 5 0 3 0“ m D V B C A R P D MS萃取头 ； 初次使用前在 气相色谱 的进样 口下老化 1 h 。称取冷冻干燥虾头粉 1 5 g于 1 5 mL顶空进样瓶中， 顶空瓶首先在 4 O 烘箱平衡 1 0 mi n ， 再进行静态顶空 S P ME萃取 ， 时间 4 0 mi n ， 然后 G C MS进样， 解吸温度 2 5 0， 解吸时 间 5 mi n 。 2 3 G C - MS分 析条 件 色谱柱为 S u p e l c o w a x TM一 1 0毛细管柱( 3 0 m0 2 5 mm， 0 2 5 m， 美 国 S u p e l c o公 司) ； 程序升温 ： 起始 温度 4 O， 保持 5 rai n ， 以 2 5 mi n的速度升至 2 5 0， 保持 1 0 mi n ； 载气 ( He ) 流速 O 7 mL mi n ， 压力 2 5 k P a ， 不分流进样 ， 气化室和进样口温度均为 2 5 0。质谱采用电子轰击( E I ) 离子源 ； 电子能量 7 0 e V； 传输线温度 2 5 0； 离子源温度 2 0 0； 质量扫描范围 z 4 0 3 5 0 ， 检测器电压 3 5 0 V。 2 4 R I 标 准品 曲线 取 C c ： 。 正构烷烃标准品， 以甲醇为溶剂配制浓度为 0 1 的溶液 ， 采取与样品相同的分析条件 ， 测定其 G C保留时间， 以 C c 。 正构烷烃的保留时间对应的相对保 留指数( R I ) 值做曲线。 按照 K o v a t s 计 算式 ： H0 0 (黼) 式 中 ， 为保 留指数 ， 在本 文 中是 R I ( 相对保 留指数 ) ， X 为调 整保 留时 间 ， i 为被 测物 质 ， Z和 Z+ 1 代 表 具有 z个和 Z+1 个碳原子数的正构烷烃。被测物质的 X值应恰在这两个正构烷烃的 X 值之 间， 即 X X 1 0 的化合物 ) ( T h i s t a b l e o n l y g i v e s s o me s p e c i fi c c o m p o u n d s b u t n o t a l l t h e c o mp o u n d s ) ； a ： O d o u r d e s c r i p t i o n o b t a ine d f r o m r e f e r e n c e ；RI ：Re l a t i v e r e t e n t i o n i n d e x ；RC： Re l a t i v e c o n t e n t s( t h e c o mp c o n t e n t s o v e r 1 0 ) 。 量分别 为 9 5 5 和 5 5 4 ， 同时还 有 2 一 丁酮 、 1 一 戊 烯一 3 一 酮 、 2 ， 3 一 戊 二酮 、 3 一 戊烯一 2 一 酮 、 6 辛烯 一 2一 酮 、 6一 甲基一 5一 庚烯一 2 一 酮等， 因此丰富的酮类化合物贡献 于虾的 甜的花香和果香风 味， 通常由多不饱和脂肪 酸的氧 化或降解 、 氨基酸降解或微生物氧化产生； 脂类化合 物 ，如醋酸乙酯 ( 9 6 7 ) 和醋酸 甲酯 ( 1 1 8 ) ， 同样 以甜的果香风味特征使北极虾 的风 味更加浓郁 ； 含 量较高的醇类化合物( 9 3 ) ， 特别是具有蘑菇、 肉味 和 温和 油脂风 味 的 1 一 戊 烯 3 一 醇 ( 3 2 8 ) 、 2 - 乙基一 卜己 醇( 3 0 9 ) 和 1 一 辛烯一 3 一 醇( 0 7 6 ) 等 ， 具有低阈值 和 高 风味 活性 的特 点 ， 可 能 由脂 肪 的 氧 化 分解 或 由羰 基 化合 物还原 生成 ， 对 虾头 风 味 也有 较 大 的贡献 。 虾头属 于虾加 工 副产 品， 含 氮化 合物 的含量 较 高 ( 1 9 5 8 ) ， 造成 了虾 头明显 的腥 味和 虾 的特 征 风 味 ， 因此在 虾头 精 深加 工 中需 要 脱 腥 处 理 ， 才 可 能 得 到 更加宜人的虾风味产品； 除此之外 ， 虾头 中还含有醛 类化合物( 2 8 6 ) 、 呋喃化合物 ( 0 4 1 ) 、 含硫化合物 ( 0 7 1 ) 及未 知物 ( 3 7 6 ) ， 构 成虾头 复杂 的天然 风 味 。 酲 0 1 0 2 0 3 0 相对百分含量( ) 图 4 北 极虾 头 中挥 发性 风味 化合 物 的构 成 种类 及 含量 Fi g 4 T y pe s a nd c o n t e n t s o f va l i t i l e c o mpo u nd s a na l y z e d i n s h r i mp h e a d( PBo r e a l i s ) A 烃 类 ( Hy d r o c a r b o n s ) ；B 醇 类 ( A l c o h o l s ) ；C 酮 类 ( K o t o n e s ) ； D 脂类( E s t e r s ) ；E 醛类 ( A l d e h y d e s ) ；F 含 氮化合物 ( N i t r o g e n -c o n t a i n i n g c o mp ) ；G 含硫化 合物( S u l f u r - c o n t a i n i n g c o mp ) ；H 呋喃类( F u r a n s ) ；I 未知物( Un k n o wn s ) 。 Re f e r e nc e s 1 Z E NG D o n g ， C HE N B o ， YA O S h o u Z h u o( 曾 栋 ， 陈 波 ， 姚守拙 ) C h i n e s e J An a 1 C h e m( 分析化 学) 2 0 0 5 ， 33 ( 4)：4 91 4 94 2 F U Y u X i n ， X U Y u a n - J u n ， CHE N B i n ， L I Ya n ， L UO L i P i n g( 付 宇新 ， 徐元君 ， 陈 滨 ， 李 艳 ， 罗丽萍) C h i n e s e J Ah a 1 C h e m ( 分析化学) 2 0 0 9 ， 3 7 ( 5 ) ： 7 4 5 7 4 8 3 Y ANG T i n g Xu ，L I J i n g we n ，wu S h i Mi n ，C HE N X i a o Yi ( 杨 婷旭 ， 李静 文 ， 吴 时敏 ， 陈 啸 邑) F o o d S c i e n c e ( 食品科学) ， 2 0 0 9 ，3 0 ( 1 5 ) ：2 5 7 2 6 0 Bi a n c h i F，Ca r e r i M ，Ma n g i a A，Mu s c i MJ o u r n a l o f S e p a r a t i o n S c i e n c e，2 0 0 7，3 0 ( 4) ：5 6 3 5 7 2 5 He mma t e e n e j a d B，J a v a d n i a K，E l y a s i MAn a 1 C h i mAc t a，2 0 0 7，5 9 2 ( 1 ) ：7 2 8 1 H G F E D C B A 第 1 2期 解万翠等 ： 顶空 固相微萃取一 气相色谱一 质谱 法测定北极虾虾头 的挥发性成分 1 8 5 7 6 7 8 9 1 0 11 12 13 1 4 15 Gi r i A，Os a k o K 。Oh s h i ma TFo o d Re s e a r c h j P r n 0 “ ，2 0 1 0，4 3 ( 4 ) ：1 O 2 7 1 0 4 0 P o n t e s M ，M a r q u e s J C，Ca ma r a J S Mi c r o c h e mi c a l J o u r n a l ，2 0 0 9，9 3 ( 1 )：1 l 1 L l A N Z o n g Y a h ， YAN G F e n g Qi n g ，L I S h a o - P i n g( 连宗 衍 ， 杨丰庆 ， 李绍平) C h i n e s e J An a 1 C h e m( 分析化 学) 2 0 0 9，3 7 ( 2 ) ：2 8 3 2 8 7 He u M S，Ki m J S，S h a h i d i F Fo o d Ch e mi s t r y，2 0 0 3，8 2 ( 2 ) ：2 3 5 2 4 2 S mc h e z Ca ma r g o A P，Me i r e l e s M A A ，L o p e s B F，Ca b r a l F AJ o u r n a l o f Fo o d En g i n e e r i n g，2 0 1 1 ，1 0 2： 8 7 9 3 C o wa r d Ke l l y G 。Ag b o g b o F K ，Ho h z a p p l e M T Bi o r e s o u r c e Te c h n o l o g y，2 0 0 6，9 7 ( 1 3 ) ：1 5 1 5 1 5 2 0 Du Y J ，Z h a o Y Q，Da i S C，Ya n g B，J i a n g Y M ，Ra o G I 4I n n o v a t i v e Fo o d S c i e n c e Eme r g i n g Te c h n o l o g i e s ， 2 0 0 9，1 0 ( 1 ) ：1 0 3 1 O 7 Ar m e n t a R E，Gu e r r e r o l e g a r r e t a I Fo o d Ch e mi s t r y，2 0 0 9，1 1 2 ( 2 ) ：3 1 0 3 1 5 Mo n d e l l o L 。S c i a r r o n e D。 C a s i l l i AJ o u r n a l o f S e p a r a t i o n S c i e n c e ， 2 0 0 7 ，3 0 ( 1 2 ) ：1 9 0 5 1 9 l 1 Ro c h a t S，Eg g e r J ，Ch a i n t r e a u AJ C h r o ma t o g r A，2 0 0 9，1 2 1 6 ( 3 6 ) ：6 4 2 4 6 4 3 2 De t e r m i n a t i o n o f Vo l a t i l e Fl a v o r Co mpo u nd s o f S h r i mp He a d b y He a d s p a c e S o l i d Ph a s e M i c r o e x t r a c t i o n。 Ga s Chr o ma t o g r a p hy - - M a s s S p e c t r o me t r y XI E W a n Cu i ，YANG Xi Ho n g ，ZHANG C h a o Hu a， J I Ho n g Wu，Z HANG Li F e n g ( Ke y La b o r a t o r y o f Aq u a t i c Pr o d u c t Adv a n c e d Pr o c e s s i n g o f Gu a n g d o n g Hi g h e r Edu c a t i o n I n s t i t u t e s ， C o l l e g e o f F o o d S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y， G u a n g d o n g O c e a n U n i v e r s i t y，Z h a n j i a n g 5 2 4 0 8 8 ) Ab s t r a c t F o r d e t e r mi n a t i o n t h e v o l a t i l e f l a v o r c o mp o u n d s o f s we e t s h r i mp h e a d s ( PBo r e a l i s ) ， s ol i d ph a s e m i c r oe xt r a c t i o n - g a s c h r oma t o g r a ph y m a s s s p e c t r ome t r y wa s us e d t o s e p a r a t e a nd i d e nt i f y， t h e n s t a n d a r d s o f h y d r o c a r b o n s o f C5 一 C2 o we r e a d a p t e d t o v e r i f y b y Ko v a t s r e t e n t i o n i n d e x ( RI ) ， f i na l l y，t he s t a nd a r d c o mpo un ds o f u nk no wn we r e a na l y z e d t o c on f i r m t he s e i d e nt i f i c a t i o ns Ba s e d on t h e s e6 2 k i nd s o f v ol a t i l e c o m p ou nd s i n s h r i m p h e a d s( PBo r e al i s )we r e a n al yz e d by q ua l i t a t i ve a nd s e mi q u a n t i t a t i v e me t h o d， i n wh i c h i n c l u d e 1 8 h y d r o c a r b o n s ( 2 7 9 8 ) ， 6 a l c o h o l s ( 9 5 7 ) ， 1 4 k e t o n e s( 2 1 9 3 9 6 ) ，5 e s t e r s( 1 3 2 0 ) ，8 a l d e h y d e s( 2 8 6 ) ，1 f u r a n c o mp o u n d ( 0 4 1 ) ， 4 n i t r o g e n o u s c o mp o u n d s( 1 9 5 8 ) ，l s u l p h u r s( 0 7 1 ) ，a n d 4 u n k n o wn s( 3 7 6 ) C o n s i d e r i n g t h e t h r e s h o l d p e r c e p t i o n a n d o d o u r a c t i v e v a l u e s ，k e t o n e s o f( E， Z)3 ， 5 - o c t a d i e n 一 2 一 o n e ，( E， E)3 ， 5 一 o c t a d i e n 一 2 一 o n e ，1 一 p e n t e n 一 3 一 o n e ， 3 - p e n t e n 一 2 一 o n e ( E) ， a n d 6 一 me t h y l 一 2 一 h e p t a n o n e t h a t h a v e s we e t ， f r e s h mu s h r o o m f l a v o r we r e i d e n t i f i e d a s t h e k e y c o mp o u n d s f o r t h e s h r i mp h e a d f l a v o r Es t e r s( e t h y l a c e t