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頂空-固相微萃取與氣相色譜
時(shí)間：2013-09-04 作者：admin 瀏覽：9696 [ 返回 ]常見的樣品揮發(fā)性成分前處理的方法有吹掃捕集法、同時(shí)蒸餾萃取法、液液萃取法、固相萃取法和超臨界流體萃取法等。固相微萃取技術(shù)（SPME）是20世紀(jì)90年代新發(fā)展起來的用于食品風(fēng)味物質(zhì)分析檢測的方法，該方法無需有機(jī)溶劑，簡單方便，測試快，費(fèi)用低，集采樣、萃取、濃縮、進(jìn)樣于一體[7，8]。采用該方法與氣質(zhì)聯(lián)用儀（GC-MS）結(jié)合可有效地分析鰱魚體中的揮發(fā)性成分，從而探討導(dǎo)致魚體產(chǎn)生腥味或異味的成分，旨在為淡水魚加工及品質(zhì)管理提供理論指導(dǎo)。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料
湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院社區(qū)生鮮超市內(nèi)購得鮮活鰱魚，急殺后分別取魚鱗、魚鰓、內(nèi)臟、魚肉作為樣品，于-20 ℃保存待用。
1.2 試驗(yàn)儀器
SPME萃取裝置：SPME手柄，萃取頭，氣質(zhì)聯(lián)用儀：7890A/5975C（Agilent），20 mL（Agilent）頂空采樣瓶，DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（鄭州長城科工貿(mào)有限公司）。
1.3 分析方法
1.3.1 氣質(zhì)聯(lián)用儀條件 色譜柱DB-5MS系列彈性毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；程序升溫，柱初溫30 ℃，保持2 min，以5 ℃/min升至60 ℃，保持2 min，再以5 ℃/min升至250 ℃，保持2 min，最后以20 ℃/min升至250 ℃，保持2 min；進(jìn)樣口溫度250 ℃；載氣流量，恒壓 12 psi；不分流；傳輸線溫度280 ℃；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；電子能量70 eV；質(zhì)量掃描范圍m/z 40～400。
1.3.2 操作方法 在20 mL頂空采樣瓶中放入微型磁力攪拌子，加入不同比例的魚肉和飽和食鹽水，然后置于磁力攪拌臺(tái)上，將SPME針管插入頂空瓶中，調(diào)整并固定萃取頭在頂空體積中的位置，開啟磁力攪拌器，在一定溫度下頂空萃取一定時(shí)間后，迅速取出插入到氣質(zhì)聯(lián)用儀的進(jìn)樣口，解吸一定時(shí)間后取出SPME針管。
1.4 數(shù)據(jù)分析
定性分析用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（Agilent 7890A-5975C MSD）進(jìn)行分析鑒定，通過NIST 08標(biāo)準(zhǔn)譜圖庫檢索，確認(rèn)化合物成分，用軟件Excel處理數(shù)據(jù)和繪圖。
2 結(jié)果與分析
2.1 固相微萃取條件的優(yōu)化
2.1.1 萃取頭的選擇 在固相微萃取中，首先結(jié)合待測化合物的極性、沸點(diǎn)和分配系數(shù)，選用不同涂層材料的萃取纖維頭。比較了4種纖維萃取頭在60 ℃下萃取60 min對鰱魚魚肉揮發(fā)性成分的萃取效果。
從圖1可以看出通過比較己醛、1-辛烯-3-醇、辛醛、壬醛、苯甲醛、庚醛的含量，得出二乙烯基苯-碳分子篩-聚二甲基硅氧烷（CAR/DVB/PDMS）的萃取效果最好。涂層為聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane， PDMS）的萃取頭對以上幾種物質(zhì)的萃取效果最差。涂層為聚二甲基硅氧烷-二乙基苯（Polydimethylsiloxane/divinyl benzene，PDMS/DVB）的萃取頭吸附范圍比較寬，可以吸附分子質(zhì)量大的物質(zhì)，涂層為碳分子篩-聚二甲基硅氧烷（Carboxen/poly-dimethylsiloxane，CAR/PDMS）的萃取頭則適用于萃取小分子物質(zhì)。CAR/DVB/PDMS萃取頭結(jié)合了以上兩種萃取頭的優(yōu)點(diǎn)，具有更好的萃取效果，因此選擇萃取頭CAR/DVB/PDMS。
2.1.2 萃取溫度的選擇 萃取溫度對吸附效果的影響具有兩面性，一方面，溫度升高會(huì)加快樣品分子運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致液體蒸汽壓的增大，有利于吸附；另一方面，溫度升高也會(huì)降低萃取頭吸附能力，使得吸附量下降。本研究首先固定魚肉和飽和食鹽水的質(zhì)量體積比為1∶1、萃取時(shí)間為60 min、氣質(zhì)進(jìn)樣口解吸時(shí)間為5 min，比較了萃取溫度分別為 40、50、60、70、80 ℃ 時(shí)萃取頭CAR/DVB/PDMS 萃取揮發(fā)性成分的效果。
從圖2可以看出溫度從40 ℃上升到60 ℃時(shí)，魚體揮發(fā)性成分的特征物質(zhì)己醛、1-辛烯-3-醇、己醇、庚醛、壬醛、辛醛等的峰面積逐漸增加，而從60 ℃上升到80 ℃時(shí)，上述6種物質(zhì)的峰面積變化不大，選擇60 ℃作為最佳萃取溫度。
2.1.3 萃取時(shí)間的選擇 萃取時(shí)間是指達(dá)到或接近平衡所需要的時(shí)間，在萃取的初始階段，待分析組分很快富集到固相微萃取的纖維頭上，但是隨著萃取時(shí)間的延長， 富集速度越來越慢。本研究首先固定萃取溫度60 ℃、魚肉和飽和食鹽水的比例1∶1、解吸時(shí)間5 min，比較了萃取時(shí)間分別為20、30、40、50、60 min時(shí)萃取頭CAR/DVB/PDMS萃取揮發(fā)性成分的效果。
從圖3可以看出揮發(fā)性成分的特征物質(zhì)己醛、1-辛烯-3-醇、辛醛、壬醛、苯甲醛、2，4-庚二烯醛等隨萃取時(shí)間的增加峰面積也隨之增加，當(dāng)萃取時(shí)間50 min時(shí)基本達(dá)到平衡，之后峰面積隨萃取時(shí)間的變化不大，甚至有下降的趨勢。因此，選取50 min為最佳萃取時(shí)間。
2.1.4 魚肉和飽和食鹽水比例的選擇 樣品中添加無機(jī)鹽可以降低有機(jī)化合物的溶解度，產(chǎn)生鹽析效應(yīng)，提高揮發(fā)性成分的分配系數(shù)從而達(dá)到增加萃取頭對分析組分的吸附能力。本研究比較了魚肉和飽和食鹽水不同比例時(shí)揮發(fā)性成分的變化情況。飽和食鹽水添加量太多，揮發(fā)性組分的種類和峰面積降低，飽和食鹽水添加量太少，影響攪拌效果，從而導(dǎo)致吸附效果變差。首先固定萃取溫度60 ℃、萃取時(shí)間50 min、解吸時(shí)間5 min，比較了魚肉和飽和食鹽水的比例分別為10∶0、7∶3、5∶5、3∶7、1∶9時(shí)魚肉揮發(fā)性成分的變化情況。 從圖4可以看出己醛、1-辛烯-3-醇、苯甲醛、辛醛、壬醛、2，4-庚二烯醛等特征物質(zhì)在魚肉為3 g、飽和食鹽水添加量為7 mL時(shí)峰面積達(dá)到最大，之后隨飽和食鹽水添加量的增加峰面積反而減少，因此，本試驗(yàn)選取飽和食鹽水的添加量為7 mL。
2.1.5 解吸時(shí)間的選擇 取3 g魚肉和7 mL飽和食鹽水于20 mL的頂空瓶中，CAR/DVB/PDMS萃取頭在60 ℃的恒溫水浴中磁力攪拌萃取50 min。萃取完成后置于氣質(zhì)聯(lián)用儀的進(jìn)樣口分別解吸1、3、5、7、10 min。比較了不同解吸時(shí)間時(shí)魚肉揮發(fā)性成分的變化。
從圖5可以看出氣質(zhì)進(jìn)樣口解吸5 min時(shí)，己醛、苯甲醛、1-辛烯-3-醇、辛醛、壬醛、2，4-庚二烯醛、2，4-癸二烯醛等物質(zhì)的峰面積達(dá)到最大，而后隨解吸時(shí)間的延長，峰面積反而有所降低。
2.2 白鰱魚體內(nèi)不同組織中揮發(fā)性成分的比較
為了比較鰱魚體內(nèi)不同組織中揮發(fā)性成分的差異，采用優(yōu)化后的頂空固相微萃取條件，分別萃取了鰱魚魚鰓、魚鱗、內(nèi)臟和魚肉中的揮發(fā)性成分，然后按照以上所述的氣質(zhì)聯(lián)用儀條件進(jìn)行測定，分析檢測結(jié)果如表1所示。
從表1可知，魚鰓中檢測出的揮發(fā)性成分種類最多，總計(jì)63種；其次為內(nèi)臟，檢測出48種；魚鱗中檢測出揮發(fā)性成分的種類為44種；魚肉中檢測出的揮發(fā)性成分最少，只檢測出42種。另外還可看出，這些揮發(fā)性成分多為一些醛、醇和飽和烷烴、烯烴類，其中醛類物質(zhì)所占的比例較大，尤其是己醛、苯甲醛、壬醛、辛醛和一些烯醛類。這些物質(zhì)也是導(dǎo)致魚體產(chǎn)生土腥味的物質(zhì)[9]，一些醇類物質(zhì)如1-辛烯-3-醇所占的比例也較大，且對魚體土腥味的貢獻(xiàn)也較大；烷烴、烯烴類物質(zhì)的種類較多，所占的比例也較大，但是飽和烷烴、烯烴類物質(zhì)的氣味較為溫和，一般不具有強(qiáng)烈的腥味或異味，因此不是導(dǎo)致魚體產(chǎn)生土腥味的主要物質(zhì)。
3 小結(jié)與討論
采用頂空固相微萃取方法萃取魚體中的揮發(fā)性成分并經(jīng)氣質(zhì)聯(lián)用儀分析鑒定，初步確定了魚鰓、內(nèi)臟、魚鱗、魚肉中分別含有63、48、44、42種成分，這些成分大多是一些飽和羰基化合物及醇類物質(zhì)，其中對魚體的特征風(fēng)味貢獻(xiàn)最大的則是一些醛類、烯醛類及烯醇類等不飽和揮發(fā)性物質(zhì)，一些飽和的烷烴、烯烴類物質(zhì)對魚體特征風(fēng)味的貢獻(xiàn)較小。魚體中含有已經(jīng)被確認(rèn)為導(dǎo)致魚體腥味的己醛等化合物和一些結(jié)構(gòu)相似的可能是魚腥味的物質(zhì)，主要是一些醛、烯醛、酮和醇類物質(zhì)。在魚體各部分中的魚腥味化合物以己醛為主。但是魚肉的氣味成分組成復(fù)雜且多變，需通過進(jìn)一步深入研究包括結(jié)合感官試驗(yàn)或電子鼻測定法方可加以確定，旨在為我國淡水魚體風(fēng)味成分的組成提供一些理論基礎(chǔ)，并為以后如何改善和脫除淡水魚體不良風(fēng)味提供技術(shù)支持。
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