鲜食玉米中5-乙基癸烷检测方案(热解吸仪)

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网络出版时间：2013-09-0409：51网络出版地址： http：//www.cnki.net/kcms/detail/11.1759.TS.20130904.0951.023.html 普甜口紫糯 热脱附-气相色谱/质谱联用分析鲜食玉米香气成分 雷春妮，周 围”，蒋玉梅，张雅珩² (1.甘肃农业大学食品科学与工程学院，甘肃兰州730070；2.甘肃出入境检验检疫局综合技术中心，甘肃兰州730010) Thermal desorption coupled to GC-MS for analyzing aromacomponents in fresh corn LEI Chun-ni ， ZHOU Wei，JIANG Yu-mei， ZHANG Ya-heng (1.College of Food Science and Engineering ， Gansu Agricultural University ， Lanzhou 730070，China； 2.Central Laboratory of Technical Center of Gansu Entry -Exit Inspection and Quarantine Bureau， Lanzhou730010，China) Abstract： Thermal desorption (TD) combing with gas chromatographic and mass spectrum (GC/MS) was applied toanalyze aroma components of fresh corns. It had optimized of thermal desorption parameters and compared aromacomponents of ordinary sweet corn and purple waxy corn. The results showed that thermal desorption’s optimalparameters for analyzing aroma components of corn were 30℃ adsorption temperature， 2h adsorption time and-30℃ cold trap temperature. 38 kinds of aroma components in corn had been detected in two tested samples ofordinary sweet corn and purple waxy corn， 34 kinds of them were detected in ordinary sweet corn and 30 kinds inpurple waxy corn. The relative contents of the common components in the two corns reach 80.223% and 90.783%respectively. Ordinary sweet corn has 8 species of endemic components and the relative content of 16.042%， purplewaxy corn has 4 species of endemic components and the relative content of 7.998%. This method of analyzing freshcorn aroma components is simple，good repeatability，and the aroma components which are measured are the realaroma components of ordinary sweet corn and purple waxy corn. Key words： fresh corn； aroma；： TD-GC/MS ( 收稿日期： ) ( 作者简介：雷春妮(1988-)，女，硕士研究生，食品营养与卫生专业。 ) ( 通信作者：周 围(1953-)，男，研究员，从事食品营养及食品安全分析研究。 ) 鲜食玉米又称果蔬玉米，是指在乳熟后期和蜡熟初期之间收获的具有特殊风味和品质的玉米，在国内外市场倍受青睐。鲜食玉米含有碳水化合物、蛋白质、氨基酸、脂肪、膳食纤维、胡萝卜素、VC、VE、磷、铁、钙、硒等营养物质，是一种较理想的营养平衡食品。此外，鲜食玉米还具有防治便秘、预防癌症病变、防治肥胖病、降血压血脂、健脑提神等功效效。甜、糯玉米特有的香气成分是构成和影响其果穗鲜食口感与风味的主要因素，但是，目前鲜食玉米新品种选育多以产量、营养和抗性为依据13-5J，而对影响鲜食玉米食用品质和商品价值的香气构成关注不足。 分析食品风味和芳香类物质常用的样品预处理方法主要有顶空法(HS)、固相微萃取法(SPME)、同时蒸馏萃取法(SDE)、加速溶剂萃取法(ASE)等，这些方法在一定程度上可以解决复杂基质的样品前处理问题，但各有其局限性。顶空法虽然操作简单，但灵敏度低，不适用于微量组分的直接测定；固相微萃取法由于其纤维萃取头对挥发性成分的吸附具有特异选择性，不能全面反映样品的挥发性成分组成；同时蒸馏萃取、加速溶剂萃取等传统技术通常需消耗大量有机溶剂，危害人体健康，造成环境污染。热脱附法(Thermal Desorption， TD)是一种新型的挥发性成分分析预处理方法，该法操作简单，灵敏度高，不需使用有机溶剂，绿色环保，检测限可达到10°级，用热脱附法所测的挥发性成分接近人体嗅觉所感觉到的气味，能够真实地反映样品挥发性成分的构成。目前，热脱附法已用于检测空气环境、污水、卷烟以及花香中的挥发性有机物16-9J，而运用热脱附法测定食品风味的研究较少，至今尚无热脱附法分析玉米香气的报道。 本研究首次采用热脱附-气相色谱/质谱联用技术(TD-GC/MS)分析了鲜食玉米香气成分组成，在单因素优化热脱附参数吸附温度、吸附时间、冷阱温度的基础上，分析普甜、紫糯玉米香气，以期为全面的评价玉米香气品质提供理论依据，为玉米加工提供科学参考。 1 材料与方法 1.1 材料与设备 样品普甜玉米、紫糯玉米，2012年8月采自甘肃农业大学定西三结合试验点，均为授粉后24d采收。 Agilent 7890A/5975C气相色谱/质谱联用仪美国安捷伦公司； AutoTD自动热脱附解吸仪、90 mm×6.4 mm不锈钢采样管(内装150mg Tenax-TA吸附剂) 中国成都科林仪器公司； SHC型纯净空气泵 山东塞克赛斯氢能源有限公司；无油隔膜真空泵美国GAST公司； DKB-501A型超级恒温水槽 上海精宏实验设备有限公司 1.2 分析方法 将去皮、去须后的整穗玉米样品装入密封铝箔袋，放入恒温水槽中，用具有恒定质量流量控制的无油隔膜真空泵进行平行采样，真空泵每次采样使用聚四氟乙烯材料的短管连接三个老化过的Tenax-TA(2，6-二苯呋喃多孔聚合物树脂)吸附管，泵流量为200mL/min，在一定温度下吸附一定时间后直接置于热脱附仪上进样。 热脱附条件：一级解吸温度：260℃；一级解吸时间：77min：1；二级解吸温度：：1180℃：；二级解吸时间：5min；进样时间：45s；冷阱温度：-30℃；传输线温度：200℃；阀温度：200℃；载气：高纯氦气(纯度≥99.999%)；载气压力：196KPa；驱动气体：空气。 气相色谱条件：色谱柱： HP-INNOWAX(60m×0.250mm×0.5p m)；程序升温：初始温度60℃，保持1分钟，以2℃/min的速率升至180℃，再以5℃/min升至248℃/min，保持5min；载气：高纯氦气(纯度≥99.999%)；进样口温度：250℃；分流比：1：1。 质谱条件：电子轰击离子源；；电子能量：： 70eV；传输线温度250℃；离子源温度：230℃；溶剂延迟： 6min；质量扫描范围：m/z 25~400u。 2 结果与分析 2.1 热脱附参数优化 热脱附-气相色谱/质谱联用技术是将吸附有香气物气的Tenax-TA吸附管置于热脱附装置中，该装置与气相色谱直接相连，当热脱附装置加热升温时，利用高温使香气组分从吸附剂上脱附，通过惰性气体作为载体进入冷阱中捕集，即热脱附特有的冷阱聚焦功能，以达到高度富集的效果，再快速加热冷阱，使香气组分瞬间汽化随载气经传输线直接进气相色谱-质谱联用仪进行分离分析，能够极大的提高检测的灵敏度，较真实的反映样品的原始香气成分组成。在热脱附技术的吸附-解吸-再吸附-再解吸过程中，吸附时间、吸附温度、冷阱温度会对样品测定结果的灵敏度和重现性产生影响，所以本实验依据所测香气组分的组分数量和总峰面积10，通过单因素试验对吸附温度(20、30、40、50℃)、吸附时间(1、2、3h)、冷阱温度(10、-10、-30℃)进行优化，以确定分析玉米香气的最优热脱附参数。 2.1.1吸附温度 吸附温度单因素优化结果显示(图1)，随着温度的升高，化合物个数和总峰面积呈上升趋势。吸附温度为20℃时检出化合物个数为39、总峰面积为4.632×10；30℃时，化合物个数为63、总峰面积为6.510×10，在40、60℃时，化合物个数和总峰面积均较高。上述数据说明吸附温度对样品的吸附效率有很大影响，吸附温度较低不利于样品中香气物质的释放，但高的吸附温度会造成香气物质变化，使玉米带有轻微的熟化味，与测定玉米鲜样香气的目的相悖；因此综合考虑检测效率及检测结果，吸附温度选择30℃较佳。 图1吸附温度对测定结果的影响 Fig.1 Effect of adsorption temperature on testing results 2.2.2吸附时间 为了考察吸附时间对样品挥发性成分富集的影响，本实验选择吸附时间1h、2h、3h进行优化。结果表明(图2)，吸附时间越长，谱图的总峰面积和化合物个数越高。吸附时间为1h时检出化合物个数为49，总峰面积为3.802×10，吸附时间为2h时检出化合物个数和总峰面积分别为为60、6.567×10，时间延长到3h时检出化合物个数(64)及总峰面积(6.968×10°)都没有显著增加，所以吸附时间选择2h为宜。 吸附时间/h 图2吸附时间对测定结果的影响 Fig.2 Effect of adsorption time on testing results 2.2.3冷阱温度 冷阱温度是热脱附冷阱聚焦功能的一个关键参数，冷阱低温吸附并瞬间升温解吸，降低了系统误差，提高了分析的灵敏度，改善了谱带展宽问题。实验结果显示(图3)，冷阱温度为-30℃时样品的化合物个数为59，总峰面积为6.619×10，而冷阱温度为10℃时化合物个数为53、总峰面积为3.400×10，随着冷阱温度的降低，化合物个数变化不显著，但样品总峰面积明显增加，说明热脱附仪中冷阱温度越低，对香气组分的富集作用越强。在仪器条件允许范围内，采用-30℃的冷阱温度进行分析。 图3冷阱温度对测定结果的影响 Fig.3 Effect of cold trap temperature on testing results 2.2.4 方法重现性的考察 在上述实验条件下重复分析普甜玉米样品5次，选择不同流出时间段的12种物质来考察热脱附法分析鲜食玉米香气组成的重现性，计算其峰面积相对标准偏差(见表1)。5个平行样品所选组分百分比含量的相对标准偏差最大为6.241%，说明将热脱附法用于玉米香气成分的分析重现性良好，可以满足供试样品定性分析的需要。 表1重现性实验结果 Table1 The reproducibility of experimental results 组分名称 峰面积(%) 相对标准偏差 2 13 4 5 (%) 乙酸乙酯 2.944 2.744 2.873 2.51 2.892 6.241 乙醇 25.824 24.884 25.026 26.902 25.19 3.243 正己醛 2.108 1.977 2.067 2.221 2.078 4.207 5-乙基癸烷 2.203 2.058 2.141 2.117 2.174 2.600 2-庚酮 5.097 4.976 5.017 5.617 5.062 5.102 2-乙基-1-癸烯 3.335 3.115 3.254 3.223 3.283 2.533 2-正戊基呋喃 2.175 2.079 2.173 2.589 2.191 2.248 3-羟基-2-丁酮 2.86 2.793 2.798 2.79 2.814 3.790 2-庚醇 3.338 3.188 3.278 3.243 3.363 2.158 正己醇 8.589 7.886 8.266 8.456 8.32 3.191 壬醛 1.987 1.846 1.934 2.064 1.947 4.066 2-乙基己醇 2.784 2.768 2.898 2.811 2.919 2.410 2.1 甜、糯玉米香气组分分析 采用热脱附-气相色谱/质谱联用技术分析普甜、紫糯玉米的香气成分，色谱图见图4、图 5. 图4普甜玉米挥发性成分的GC-MS总离子流图 Fig.4 GC-MS total ion chromatogram of volatile components in ordinary sweet corn 图5紫糯玉米挥发性成分的GC-MS总离子流图 Fig.5 GC-MS total ion chromatogram of volatile components in purple waxy corn 各组分经NIST08标准质谱库进行了初步检索，再结合相关文献资料对香气成分进行了确定，并按照峰面积归一化法计算各组分的相对百分比含量，结果见表2。 表2玉米米发性成分TD-GC/MS分析结果 Table2 volatile components in corn identified by TD-GC/MS 峰号 保留时间 化合物名称 分子式 相对含量/% 中文名称 英文名称 普甜玉米 紫糯玉米 7.792 2-辛烯 2-Octene CgH16 0.802 2.313 2 8.783 乙酸乙酯 Ethyl Acetate C4HgO2 2.944 4.058 9.827 乙醇 Ethanol C2HO 25.824 31.107 4 10.838 3-甲基壬烷 Nonane，3-methyl- C10H22 4.734 5.910 5 13.691 3-甲基-2-壬烯 2-Nonene，3-methyl- C10H20 3.274 3.485 6 13.876 1-癸烯 1-Decene C10H20 1.805 2.202 15.627 乙酸丁酯 Acetic acid，butyl ester C6H2O2 0.635 1.193 16.365 正己醛 Hexanal C6H12O 2.108 6.522 9 16.490 十一烷 Undecane CH24 1.205 Nd 10 18.412 5-乙基癸烷 5-Ethyldecane C12H26 2.203 2.454 11 18.819 4-乙基癸烷 4-Ethyldecane C12H26 1.195 1.291 12 22.063 2-庚酮 2-Heptanone C7H14O 5.097 Nd 13 22.909 异戊醇 1-Butanol，3-methyl- C5H12O 0.613 0.421 14 23.406 柠檬烯 Limonene C10H16 0.772 0.512 15 24.661 2-已烯醛 2-Hexenal C6H10O Nd 1.048 16 24.876 2-乙基-1-癸烯 1-Decene，2-ethyl- C12H24 3.335 2.447 17 25.097 2-正戊基呋喃 Furan，2-pentyl- C9H14O 2.175 0.719 18 25.310 1-十二烯 1-Dodecene C12H24 1.232 2.518 19 25.693 1-戊醇 1-Pentanol C5H12O 1.548 1.242 20 28.770 仲辛酮 2-Octanone CgH16O 1.678 Nd 21 29.103 3-羟基-2-丁酮 2-Butanone，3-hydroxy- C4HgO2 2.860 3.082 22 30.221 2-庚醇 2-Heptanol C7H16O 3.338 Nd 23 30.458 7，9-二甲基十六烷 Hexadecane，7，9-dimethyl- C18H38 1.492 1.240 24 30.772 9-甲基十九烷 Nonadecane，9-methyl- C20H42 0.851 0.841 25 32.662 正己醇 1-Hexanol C6H14O 8.589 7.401 26 33.054 4-甲基十四烷 Tetradecane，4-methyl- C15H32 1.263 1.238 27 33.315 3-甲基十三烷 Tridecane，3-methyl- C14H30 3.413 3.108 28 35.035 叶醇 3-Hexen-1-ol C6H12O 0.946 0.552 29 35.865 2-壬酮 2-Nonanone C9H18O 1.079 Nd 30 36.286 壬醛 Nonanal C9H18O 1.987 2.718 31 38.422 2-乙基-1-十二烯 1-Dodecene，2-ethyl- C14H28 0.585 Nd 32 38.928 5-十八烯 5-Octadecene C18H36 0.778 Nd 33 41.986 2-乙基己醇 1-Hexanol，2-ethyl- CH18O 2.784 1.797 34 42.378 十五烷 Pentadecane C15H32 0.839 0.412 35 45.824 苯甲醛 Benzaldehyde C7H，O Nd 3.268 36 52.887 y-丁内酯 Y -Butyrolactone C4H6O2 Nd 1.946 37 54.078 苯乙酮 Acetophenone C；H；O Nd 1.736 38 54.843 顺-3-壬烯-1-醇 3-Nonen-1-o1 CoHisO 2.282 Nd 注：“Nd”表示未检出。 普甜玉米、紫糯玉米共鉴定出38种香气组分，其中普甜34种，紫糯30种，两种玉米检测出的主要香气成分有醇类、烷烃类、醛类、酮类、萜烯类和酯类，杂环类含量较少，未检出酸类物质。由表2看出，两种玉米香气在种类和含量上均存在差异，二者共有成分包括乙酸乙酯、乙醇、正己醛、3-羟基-2-丁酮、壬醛、2-乙基己醇等25种，在普甜、紫糯玉米中相对含量之和分别为80.223%、90.783%；普甜玉米特有成分有2-庚酮、仲辛酮、2-庚醇、2-壬酮、2-乙基-1-十二烯、5-十八烯、十一烷、顺-3-壬烯-1-醇8种，相对总含量为16.042%；紫糯玉米特有成分有2-己烯醛、苯甲醛、-丁内酯、苯乙酮4种，相对总含量为7.998%。 玉米香气成分分类比较结果如图6所示：普甜玉米、紫糯玉米中醇类化合物相对含量较高，分别为45.924%、42.52%，醇类的存在使玉米香气具有较浓郁的清爽感，普甜玉米中主要醇类物质有乙醇、正己醇、2-乙基己醇、顺-3-壬烯-1-醇等，紫糯玉米中主要醇类物质有乙醇、正己醇、2-乙基己醇、1-戊醇等，其中2-乙基己醇带有苹果和热带水果香韵的杂醇样气息：略带清香。普甜玉米和紫糯玉米酮类物质差异显著，相对总含量分别为10.714%、4.418%，酮类主要赋予玉米甜味和轻微的酸味。醛类物质在两种玉米中的种类、含量均存在差异，普甜玉米中醛类物质有正己醛、壬醛，相对含量之和为4.095%；紫糯玉米中有正己醛、苯甲醛、壬醛、2-己烯醛，相对含量之和为13.566%，其中，正己醛具有清香和草香，苯甲醛具有令人愉快的杏仁香、坚果香和水果香。酯类物质主要为玉米提供水果香，相对含量在1%以上的酯类对玉米香气的贡献率较大，是玉米的特征性酯类131，普甜玉米的特征性酯类只有乙酸乙酯一种，相对含量为2.944%；紫糯玉米的特征性酯类有乙酸乙酯、乙酸丁酯、v-丁内酯，相对含量为7.197%。以上讨论表明，醛类、酮类、酯类物质在两种玉米香气中的贡献存在差异。 图6两种玉米香气成分分类分析 Fig.6 Two kinds of corn aroma components classification analysis 3 结论 3.1 优化后的玉米香气分析热脱附参数为：吸附温度30℃；吸附时间2h；冷阱温度-30℃。热脱附技术用于玉米香气成分分析操作简单，浓缩富集效率高，重现性好，其特有的冷阱聚焦功能，有效的改善了谱带展宽的问题，提高了检测的灵敏度，并通过两级解吸充分释放香气成分，真实全面地反映了紫糯玉米和普甜玉米香气成分的构成。 3.2 TD-GC/MS法鉴定出普甜玉米挥发性成分34种，主要包括醇类(45.924%)、烷烃类(17.195%)、萜烯类(12.583%)、酮类(10.714%)、醛类(4.095%)、和酯类(3.579%)、杂环类(2.175%)；与紫糯玉米比较，普甜玉米特有成分有2-庚酮、仲辛酮、2-庚醇、2-壬酮、2-乙基-1-十二烯、5-十八烯、十一烷、顺-3-壬烯-1-醇8种，相对含量为16.042%。 3.3 TD-GC/MS法鉴定出紫糯玉米挥发性成分30种，主要包括醇类(42.520%)、烷烃类(16.494%)、醛类(13.566%)、萜烯类(13.477%)、酯类(7.197%)、酮类(4.818%)、杂环类(0.719%)；与普甜玉米比较，紫糯玉米特有成分有2-己烯醛、苯甲醛、-丁内酯、苯乙酮4种，相对含量为7.998%。 ( 参考文献： ) ( [1]宋江峰，李大婧，刘春泉，等.甜糯玉米软罐头主要挥发性物质主成分分析和聚类分析[J].中国农业科 学，2010，43(10)：2122-2131. ) ( [2]杨若明，季玉田.玉米鲜食的功效和鲜食玉米的研究开发[J].北京农业科学，1997，15(5)：40-42. ) ( [3]张从宁， 王 敏，韩兴龙.夏玉米产量与穗粒结构的关系分析[J].种子，1999，(4)：11-1 2 . ) ( [4]王利明，宋同明，陈绍江，等.近等基因背景下有色与无色糯玉米的营养成分分析[J].作物杂 志，2002，(4)： 1 7-20. ) ( [5]郝玉兰，潘金豹，张秋芝，等.糯玉米籽粒不同发育时期营养品质的变化[J].北京农学院学报，2005，20(2)：14-18 ) ( [6]蒋志宏，汪国权，徐以盛，等.空气中总挥发性有机物热脱附-气相色谱联用测定方法的研究[J].环境境职业 医学，2006，23(3)：249- 2 52. ) ( [7]陈云霞，游静，陈淑莲，等.用吹扫捕集-热脱附-气相色谱-质谱法分析生活污水中挥发性有机物[J].分析 测试学报，2000，19(1)：26-29. ) ( [8]杜学伟，王锴，杜光尧，等.热脱附/冷阱聚焦/气相色谱/质谱法卷烟香气分析[J].分析测试技术与仪 ) ( 器，2007，13(1)：33-40. ) ( [9]高群英，高岩，张汝民，等.3种菊科植物香气成分的热脱附气质联用分析[J].浙江农林大学学 报，2011，28(2)：326-332. ) ( [10]田怀香，王璋.热脱附-气质联用分析金华火腿挥发性风味[J].食品与机械，2007，23(3)：10-13. ) ( [11]林翔云，王滨，王宝贝，等.香料香精辞典[M].北京：化学工业出版社，2006：401-402. ) ( 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