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【开学季】月饼之香精之谜----GCMS分析月饼香精成分及香气香味成分探讨

气质联用(GCMS)

  • 月饼之香精之谜----gcMS分析月饼香精成分及香气香味成分

    虽然中秋节已过,但估计大家的月饼还可能还没有吃完,也可能会关心月饼里面有什么成分,也许想看看月饼里面到底加不加香精,量有多少。下面和大家分享一下一款月饼里面的香精和香气成分的gcMS测定的结果的探讨。月饼含较多的糖、油脂等,一般香气都很淡,个别月饼添加的香精、也可能极少,无法直接进行gcMS分析,必须选择合适的方法来提取里面的香精或香气成分,然后用gcMS分析。

    本文采用吸附搅拌子提取月饼的香气香味成,大体积冷却进样口PTV热脱附TDU气相色谱质谱法分析鉴定月饼的香气成分;利用Amdis质谱解卷积软件识别拆分共流出色谱峰,得到更纯净的质谱图,更利于下一步质谱检索的工作;并结合保留指数校正使质谱检索结果更为准确。

    1试验部分
    1.1 仪器与装置
    美国安捷伦7890A/5975C气相色谱-质谱联用仪,带有德国GerstelMPS2多功能自动
    进样系统,德国GerstelCIS4大体积分流/不分流进样口和TDU热脱附单元,整合FID检测器,同时带德国Gerstel毛细管柱分流装置。

    吸附搅拌子(PDMS, 0.10mmX10mmGerstel)

    1.2 样品和标样

    样品:玫瑰细沙月饼,购于上海某超市(忘记拍照,借用相似的月饼图片。真正实物月饼的皮特薄,图中的皮较厚,请谅解)。



    香气化合物标准品均来自Sigma-Aldrich等主要试剂公司,少数为实验室内部精制标样。C6-C26正构烷混合标准物来自Merck
    1.3 gc/MS条件
    1.3.1 色谱条件:

    色谱柱:安捷伦HP-Innowax (30m×0. 25 mm ( i.d.)×0.25μm)毛细管柱;

    升温程序:40保持2 min,以3 /min升至230,保持30 min

    载气(He, 纯度99.999%以上)流速1.8mL/min;

    进样口:PTV大体积冷进样口,温度10-25015/S

    TDU25-230, 100/min,不分流,传输线温度:260

    检测器:FID氢气:30ml/min, 空气:350ml/min,尾吹:30ml/min N2, 温度:270
    1.3.2质谱条件:
    电子轰击(EI)离子源;电子能量70eV;传输线温度280;离子源温度230;四
    杆温度150SCAN扫描范围:29-400

    1.4样品的提取处理及分析方法

    样品的提取处理:

    月饼配料表有面粉、植物油、水、糖、红豆沙、瓜子、玫瑰、盐、玫瑰香精等。此月饼皮非常薄,主要是细沙馅及少量瓜子,所以仅仅取出里面的馅捣碎,精确称取1g左右月饼样品,加适当内标物(本实验加入208ppb的内标物。内标物暂不公布),加3g超纯水,放入磁力搅拌子,提取1小时。用超纯水冲洗干净,用干净的餐巾纸吸干,放入热脱附的小管,运行序列。

    在分析样品前,和样品分析完全相同的条件下,用0.05%C6-C26的正构烷标样注射到gcMS,获得正构烷的保留时间,用于计算保留指数。分析样品后,用软件计算样品各个组分的保留指数,并和标样的保留指数对比来,结合质谱来定性。事先也用同样方法测定标样的保留指数备用。
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    第1楼2014/09/12

    应助达人

    2 结果与讨论

    2.1 实验结果

    此月饼的香气感觉很淡很弱,几乎闻不到玫瑰香气,也吃不出玫瑰味,只有很淡的红豆香味,用一般的液液萃取、固相微萃取、同时蒸馏萃取等方法提取效果差,费事耗时,灵敏度低。用磁力吸附搅拌子提取月饼样品,简单方便,灵敏度高,有利于香精和香气香味化合物的提取。但是要用到热脱附,设备较贵。

    经过热脱附解析后,进入大体积冷阱进样口,进行GC进行分离。用一根毛细管通过分流器分流后分别进入MSDFID这样一次同时得到总离子色谱TICFID色谱图两个结果,方便定性和定量。即用GC-MSTIC定性,GC-FID定量。同时得到TICFID的色谱图(可惜图不好看,基线上翘漂移,和平时做的图相差较大,原因是刚刚改系统,没有很好老化处理造成的,请大家谅解):
    1. 玫瑰细沙月饼的TIC

    2. 玫瑰细沙月饼的FID色谱图

    从两张图看出TICFID的图的轮廓相似,但由于两种检测器的响应不同,峰高低比例仍有差异,但FID的结果会更准确。


    2.2数据处理:

    先用Amdis质谱数据解卷积处理质谱数据,减少本底干扰,对共流出峰拆分,提取出大峰下面的峰或隐藏在里面的色谱峰。同时用AmdisMSL质谱数据库和工作站的PBML)质谱数据库检索,并结合保留指数来鉴定峰。所有保留指数均由标准样品测定。极少数没有保留指数的化合物,参照其它资料和以往的经验,在保证良好匹配度的情况下确认。用MS定性鉴定香气化合物,用GC-FID色谱图的内标法来半定量计算含量(即化合物采用1作为校正因子计算)。

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    第2楼2014/09/12

    应助达人

    2.3月饼的香气香味成分

    月饼的香气香味成分表

    序号RT (min)香精成分或香气化合物名称含量[ppb]备注
    13.423OCTANE 正辛烷14.470 
    23.694ETHYL ACETATE 乙酸乙酯695.314 
    34.037METHYLBUTYRALDEHYDE, 2- 2-甲基丁醛9.043 
    44.725ETHYL PROPIONATE 丙酸乙酯43.150 
    55.033PROPYL ACETATE 乙酸丙酯61.496 
    65.239BUTYL ACETATE, 2- 乙酸2-丁酯0.000 
    75.568DECANE 正癸烷43.409 
    85.886BUTANAL DIMETHYL ACETAL, 3-METHYL- 3-甲基丁醛甲基缩醛16.795 
    97.334BUTYL ACETATE 乙酸丁酯117.307 
    107.581ALDEHYDE C 6 正己醛264.070 
    117.849UNDECANE 十一碳烷23.771 
    129.396BUTYL ALCOHOL 丁醇2.584 
    139.978PENTENOL, 1,3- 1,3-戊烯醇4.393 
    1410.829PYRIDINE 吡啶5.684 
    1510.829HEPTANONE, 2 2-庚酮39.016 
    1610.959ALDEHYDE C 7 正庚醛40.825 
    1711.399LIMONENE 柠稀95.602 
    1811.571DODECANE 十二碳烷56.586 
    1911.852PYRAZINE 吡嗪2.584 
    2012.445BUTANONE, 4-ETHOXY-2- 4-乙氧基丁酮22.738 
    2112.744PENTYL FURAN-2 2-戊基呋喃19.379 
    2212.858FURAN, 2-(1-ISOPROPOXYETHYL)-0.000 
    2313.209DODECENE, 1-85.267 
    2413.407ALCOHOL C 533.332 
    2513.407Dodecan, 2,6-dimethyl-73.640 
    2613.651STYRENE75.448 
    2713.814ACETOPHENONE, 2,4-DIHYDROXY-3-METHYL-28.939 
    2813.899METHYLPYRAZINE, 2-   2-甲基吡嗪34.882 
    2914.149CYMENE, P-43.925 
    3014.756ACETYL METHYL CARBINOL16.020 
    3114.756OCTANONE, 2-19.379 
    3214.944ALDEHYDE C 839.533 
    3315.359PROPANOL, 2-OXO-9.819 
    3415.695TRIDECANE30.748 
    3516.095DIMETHYLPYRAZINE, 2,5-  2,5-二甲基吡嗪66.405 
    3616.279HEPTENAL, 2E-47.543 
    3716.279DIMETHYLPYRAZINE, 2,6-  2,6-二甲基吡嗪0.000 
    3816.422FORMAMIDE, N,N-DIMETHYL-28.939 
    3916.591ETHYLPYRAZINE, 2-  2-乙基吡嗪1.034 
    4016.887METHYL HEPTENONE, 6,5,2- 6,5,2-甲基庚烯酮8.785 
    4117.05DIMETHYLPYRAZINE, 2,3-   2,3-二甲基吡嗪2.584 
    4217.501ALCOHOL C 6108.522 
    4318.206METHYL 3-METHYL 2-OXO VALERATE31.265 
    4418.64METHYLETHYLPYRAZINE, 2.5(6)- I 2,56-二甲基吡嗪 I 13.694 
    4518.957METHYLETHYLPYRAZINE, 2.5(6)- II 2,56-二甲基吡嗪 II6.718 
    4619.166OCTEN-2-ONE, 3E-4.651 
    4719.166ALDEHYDE C 9162.783 
    4819.406TRIMETHYLPYRAZINE, 2,3,5- 2,3,5-三甲基吡嗪43.409 
    4919.588TETRADECANE127.642 
    5019.907CYCLOPENTENE, 3-ETHYL-2-FORMYL-54.002 
    5120.531OCTENAL, 2E-37.466 
    5221.365TETRADECENE, 5Z-82.425 
    5321.495OCTENOL, 1,3-108.780 
    5421.666ALCOHOL C 789.401 
    5522.482OCTYL ACETATE, 1-0.000 
    5623.078ISOOCTANOL169.501 
    5723.395ALDEHYDE C1048.835 
    5823.636PENTADECANE58.653 
    5924.249OCTADIEN-2-ONE, 3E,5Z-3.617 
    6024.249BENZALDEHYDE1.809 
    6124.749NONENAL, 2E-33.848 
    6225.737ALCOHOL C 811.111 
    6325.737NONADIENAL, 2E,6E-0.775 
    6426.092OCTADIEN-2-ONE, 3E,5E-37.466 
    6526.741ISOPHORONE  异佛尔酮51.677 
    6627.323FURAN, 2-FURFURYL-0.000 
    6727.56HEXADECANE112.139 
    6827.962OCTENOL, 2E-22.221 
    6928.599BUTYRIC ACID2.842 
    7029.057ACETOPHENONE 苯乙酮55.553 
    7129.277ALCOHOL C 926.355 
    7229.475KAROTIN 卡罗定18.087 
    7329.663PYRROLIDONE, N-METHYL-2- N-甲基-2-吡咯啶74.415 
    7429.942DECENAL, 2E-141.853 
    7530.4FURFURYL ALCOHOL0.775 
    7630.91CAPROLACTONE, GAMMA- 丙位己内酯5.168 
    7731.887NONENOL, 8-0.775 
    7832.077FURANONE, 3-METHYL-2(5H)- 3-甲基-25H-呋喃酮0.000 
    7932.208NAPHTHALENE4.393 
    8034.306DOWANOL DB42.117 
    8134.534HEPTALACTONE, GAMMA- 丙位庚内酯2.584 
    8234.915PHENYLPROPANEDIONE,1,1,2-8.010 
    8334.915DECADIENAL, 2E,4E-229.963 
    8435.9592,4,7-Decatrienal, , 2E,4Z,7Z30.489 
    8536.378CAPRONIC ACID86.042 
    8637.291BENZYLALCOHOL 苄醇51.677 
    8737.291METHYL NAPHTHALENE, 2-30.748 
    8838.39PHENYLETHYL ALCOHOL, 2- 乙位苯乙醇33.848 
    8938.39OCTALACTONE, GAMMA- 丙位辛内酯27.389 
    9038.544BHT IONOL0.000 
    9138.705UNDECADIENAL, 2E,4E-8.527 
    9239.105NEOPHYTADIENE140.045 
    9339.849HEXANOIC ACID, 2-ETHYL-706.683 
    9440.049MALTOL 麦芽酚219.886 
    9540.399ALCOHOL C 12190.688 
    9641.001BETA-CITRONELLYL CAPROATE 己酸香茅酯61.496 
    9741.668EICOSANE103.096 
    9842.066NONALACTONE, GAMMA- 丙位壬内酯122.991 
    9943.39CAPRYLIC ACID54.778 
    10045.885BOVOLIDE26.097 
    10146.46Benzoic acid, 4-ethoxy-, ethyl ester35.140 
    10246.645PELARGONIC ACID195.339 
    10346.834DIHYDRO BOVOLIDE100.770 
    10446.834TETRADECANOL23.771 
    10547.378VINYLGUAIACOL, 4-56.586 
    10648.165METHYL HEXADECANOATE504.109 
    10748.905DIBENZOFURAN0.775 
    10850.968PHENOL, 2,4-DI-TERT.-BUTYL-5.168 
    10952.789HEXADECANOL1011.319 
    11053.112PHENOL, 4-VINYL-16.278 
    11154.045METHYL STEARATE271.304 
    11258.3Cyclohexadecane494.032 
    11358.645BIPHENYL, 2-HYDROXY-1.809 
    11464.774Oxiraneoctanoic acid, 3-octyl-, methyl ester, cis-689.888 
    11566.326PALMITIC ACID486.022 
    11671.41SQUALENE981.605 
      Total ppb)11028 

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  • symmacros

    第3楼2014/09/12

    应助达人

    2.4讨论

    2.4.1 从上表看出,检出出116种香精或香气香味化合物(部分无关香气的化合物已删去)。包括各种醛类,醇类,酯类,酸类,酚类,呋喃,含氮化合物,萜烯化合物,烷烃化合物等。含量均很低,从不好积分到1-200bbp,共计约11ppm。可以想象含量是非常低的。

    2.4.2由于本次月饼的香气香味很淡,检测难度较大。如果使用液液萃取(LLE)的话,油脂的干扰很大,无法直接进样,另外由于香精或香气香味物质含量特少,需要大量样品,处理起来工作量大。如果用同时蒸馏萃取(SDE),虽然可以避免油脂的干扰,但处理的样品量也需要很大,另外还可能遇到热分解而产生新的非原有的化合物生成,丢失部分化合物,以及基质成分的热分解等干扰。用固相微萃取(SPME),也需要一定的加热温度,对不同挥发性的化合物的提取比例可能不一致,定量效果不好,另外灵敏度低,不能更好的反映月饼样品的香气物质的全貌。搅拌棒热脱附(Twister-TDU)的灵敏度高,需要样品量很少,操作简单方便,可以在不加热情况下提取,减少热分解。

    2.4.3从这款月饼配料表看到有下列主要原料:面粉、植物油、水、糖、红豆沙、瓜子、玫瑰、盐、玫瑰香精等。但不管是闻或品尝,都感到香气很淡,似乎没有玫瑰香气。从分析结果也证实,里面几乎没有什么玫瑰的物质,仅仅极少量玫瑰特征的化合物苯乙醇(33.8ppb)、苄醇、己酸香茅酯,没有看到玫瑰香精特征的其它化合物的香茅醇、香叶醇、芳樟醇等。这可能由于月饼是烘焙食品,加热温度高,这样在加热过程玫瑰香精香气挥发掉。所以对用于烘烤焙烤的食品的香精要求较高,保证加工后仍保留足够的香精量很重要。也可能是厂家添加的量太少了,检测不到,但闻不到吃不到就没有什么作用,不知道是不是这种情况。

    2.4.4 由于配料主要是红豆沙,热加工之后会生产红豆类的香气香味物质产生,并且很明显。例如吡嗪类吡啶化合物吡嗪、2-甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、2,6-二甲基吡嗪2-乙基吡嗪、2,3-二甲基吡嗪、2,56-二甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、吡啶、吡咯啶等;异佛尔酮也是豆香一个非常重要的香气成分;以及6,5,2-甲基庚烯酮、苯乙酮,几种丙位内酯、呋喃酮、麦芽酚等。不一一举例了。不过这些化合物都是天然产生的,不是添加的。

    2.4.5从上面的分析看,此款月饼虽然标明添加玫瑰香精,但最终产品里已经所剩无几了,几乎检出不到特征化合物。反而在热加工过程形成的香气香味物质多一些,有淡淡的红豆香气香味。有时候情况可能是标注有香精而检测不到,反而不标注而里面确添加香精。

    2.4.6 结果删去一些烷烃和芳烃等化合物,烷烃一般来至油脂或其它成分的分解,但对香气几乎无什么贡献。

    2.4.7 BHT可能来自植物油的抗氧化剂。

    2.4.8要提高灵敏度,检测条件还可以进一步优化,例如双搅拌棒提取或不同搅拌棒联合提取弱香气样品。

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  • symmacros

    第4楼2014/09/12

    应助达人

    预留,和网友交流问题或补充。

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  • GRANT

    第5楼2014/09/13

    应助达人

    拜读朱老师大作。香精含量的确是很低啊,组分峰强度才几十万,如果要用LLE来提取香气成分,油脂的去除和大体积溶剂的浓缩的确是件麻烦事情。另,内标物是正己醛吧?

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  • 〇rbitrap

    第6楼2014/09/13

    应助达人

    拜读朱老师的作品,期待更多精彩内容呈现!

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  • symmacros

    第7楼2014/09/13

    应助达人

    开使想用溶剂萃取,但香气组分含量非常低,还有油脂问,就使用热脱附了。内标是2-醇。

    GRANT(fatinsect) 发表:拜读朱老师大作。香精含量的确是很低啊,组分峰强度才几十万,如果要用LLE来提取香气成分,油脂的去除和大体积溶剂的浓缩的确是件麻烦事情。另,内标物是正己醛吧?

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  • 千层峰

    第8楼2014/09/13

    吡啶,异佛乐酮这些物质对人体不好。。
    看来这玫瑰月饼,有点忽悠消费者。。。

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  • symmacros

    第9楼2014/09/13

    应助达人

    有点忽悠,无玫瑰味道,异佛尔酮含量是痕量的,无事。

    千层峰(jxyan) 发表:吡啶,异佛乐酮这些物质对人体不好。。

    看来这玫瑰月饼,有点忽悠消费者。。。

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  • symmacros

    第10楼2014/09/13

    应助达人

    谢谢,解析仍是个难题。

    〇rbitrap(wy19871124) 发表:拜读朱老师的作品,期待更多精彩内容呈现!

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