頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用法測定生、熟大蒜揮發性風味物質

大蒜在中國的藥物使用歷史悠久。現代藥理研究表明，大蒜油具有降血脂、降血糖、降壓利尿、增加纖維溶解活性、腫瘤等多種功能。大蒜中含有豐富的蛋白質、脂肪、碳水化合物、無機鹽和多種維生素。另外還有多種低聚肽類、胡蘿卜素類、多種氨基酸等營養成分。大蒜的藥用成分主要是二烯丙基硫代亞磺酸酯,即大蒜新素,這種物質可以殺菌消炎、降低血脂和血壓、預防冠心病和腦血栓、防治腸胃炎以及癌癥,并能增強人體免疫力,減少感冒和預防流行性傳染病,有廣譜抗菌作用。大蒜揮發性風味成分因大蒜產地、制造工藝等不同而有較大的差異,其提取方法主要采用水蒸氣蒸餾法,對其成分分析的方法主要采用氣相色譜-質譜聯用法等。現以頂空固相微萃取——氣相色譜-質譜聯用法,分別定性定量分析了生的和煮熟的本地白皮大蒜揮發性風味物質,從生大蒜中鑒定出17種化合物,從熟大蒜中鑒定出30種化合物,用峰面積歸一法確定了各組分的相對百分含量,為該植物揮發性風味物質的化學成分研究和產品的開發應用提供了參考。采用的固相微萃取(solidphasemicroextraction,SPME)技術是由加拿大Waterloo大學Pawliszyn及其合作者于1990年提出的,由Supelco公司(美國)1994年推出其商業化產品。與其它常用的風味抽提技術相比,固相微萃取簡便、快速、經濟安全、無溶劑、選擇性好且靈敏度高,集采樣、萃取、濃縮、進樣于一體,大大加快了分析檢測的速度。1實驗部分1.1分析測試方法AgilentGC6890/MS5975氣相色譜-質譜聯用儀,手動SPME進樣器,75μmCarboxenTM-PDMS固相微萃取頭(黑色),美國Supelco公司制造,氯化鈉為分析純。1.2spe萃取大蒜片先將萃取頭在氣相色譜的進樣口老化,老化溫度為250℃,載氣體積流量為0.9mL/min,老化時間2h。市售白皮大蒜切成碎片后,取1.5g迅速放入15mL樣品瓶中,蓋上蓋子,在40℃恒溫水浴中平衡15min,將固相微萃取器的萃取頭插入到樣品瓶中,推出纖維頭,注意萃取頭不要接觸大蒜片。于40℃下吸附40min,隨后抽回纖維頭,再將萃取頭插入氣相色譜儀于250℃下解吸4min,同時啟動儀器采集數據。1.3固相微萃取器的制備取5.0g大蒜碎片放入三頸燒瓶中,加入25mL蒸餾水,加熱回流30min,停止加熱,密閉冷卻至室溫,加入氯化鈉飽和,搖勻后取7mL樣品(與大蒜碎片一起)放入15mL樣品瓶中,蓋上蓋子,在40℃恒溫水浴中平衡15min,將固相微萃取器的萃取頭插入到樣品瓶中,推出纖維頭,注意萃取頭不要接觸樣品液。于40℃下吸附40min,隨后抽回纖維頭,再將萃取頭插入氣相色譜儀于250℃下解吸4min,同時啟動儀器采集數據。1.4柱內載氣流量色譜柱DB-5MS(0.25mm×30m,0.25μm),載氣為氦氣,流速5.6mL·min-1,程序升溫:柱初溫40℃,保持5min后,以6℃/min上升到260℃,保留2min;進樣口溫度250℃;柱內載氣流量為:0.9mL·min-1。采用分流進樣,分流比為30∶1;質譜條件為:接口溫度280℃,離子源(EI)溫度230℃,質量掃描范圍30~400amu,電離電壓70eV。1.5化合物n-fmoc定性分析方法:根據GC-MS聯用所得質譜信息經計算機用標準NIST08,WILEY275圖庫檢索與標準譜圖對照,只報道相關度為85%以上的化合物。定量分析方法:化合物相對百分含量(質量分數)用峰面積歸一化法計算。2結果與討論2.1揮發性風味物質用頂空固相微萃取—氣相色譜-質譜聯用法分析生大蒜的揮發性風味成分的總離子流圖見圖1,揮發性風味組分及其相對百分含量見表1。熟大蒜的揮發性風味成分的總離子流圖見圖2,揮發性風味組分及其相對百分含量見表2。由表1可知,在本次實驗條件下,共檢出生大蒜揮發性風味成分共17種化合物,大多數為含硫化合物,其中主要成分是二烯丙基二硫醚(61.68%)、二-2-丙烯基四硫醚(13.61%)、甲基2-丙烯基二硫醚(12.46%)、二-2-丙烯基三硫醚(3.20%)、烯丙硫醇(2.10%)、2-乙基-1,3-二噻烷(1.74%)、二烯丙基硫醚(1.30%)、甲基1-丙烯基二硫醚(1.10%)。由表2可知,共檢出熟大蒜揮發性風味成分共30種化合物,其中主要成分是二烯丙基二硫醚(32.87%)、甲基2-丙烯基二硫醚(16.47%)、二烯丙基硫醚(10.88%)、二-2-丙烯基四硫醚(5.60%)、甲基烯丙基硫醚(4.19%)、甲基2-丙烯基三硫醚(3.45%)、二-2-丙烯基三硫醚(3.06%)、二甲硫醚(3.05%)、甲基環硫乙烷(2.22%)、2-乙基-1,3-二噻烷(2.18%)、甲基1-丙烯基二硫醚(1.85%)、1,3,5-三噻烷(1.83%)、苯甲醛(1.35%)、二甲基二硫醚(1.35%)、二甲基三硫醚(1.17%)。熟大蒜的揮發性風味物質中有15種化合物在生大蒜的揮發性風味物質沒檢出,包括二甲硫醚、2,4-二甲基呋喃、甲基1-丙烯基硫醚、2-甲基-4-戊烯醛、己醛、2-甲基-2-戊烯醛、2-乙烯基-2-丁烯醛、丙基2-丙稀基硫醚、二丙烯基硫醚、苯甲醛、1,3,5-三噻烷、3-乙烯基-1,2-二硫雜-4-環己烯、3,5-二乙基-1,2,4-三硫雜環戊烷、3-乙烯基-1,2-二硫雜-5-環己烯和十四烷。生大蒜的揮發性風味物質中有2-乙烯基-1,3-二噻烷和2,4-二甲基噻吩兩種化合物在熟大蒜的揮發性風味物質中沒檢出。熟大蒜的揮發性風味物質中多出的15種化合物中,2,4-二甲基呋喃、2-甲基-4-戊烯醛、己醛、2-甲基-2-戊烯醛、2-乙烯基-2-丁烯醛、和十四烷不具有大蒜風味,其中2-甲基-4-戊烯醛在杠板歸、香椿葉等植物的揮發性化學成分中有檢出;己醛在藥對遠志-石菖蒲的揮發油中少量存在;苯甲醛具有杏仁、果香、粉香、堅果香氣以及杏仁、櫻桃、堅果、木香味道,天然存在于杏核、桃核、橙花、香茅、肉桂、依蘭、黃蘭、玫瑰、水仙、風信子、蕓香、黃樟等許多精油中;2-乙烯基-2-丁烯醛在腌漬野韭菜花香成分中少量存在;2-甲基-2-戊烯醛在蒜氨酸酶反應制備的洋蔥油中較多存在。從量上分析,大蒜煮熟后,揮發性風味物質中,二烯丙基二硫醚相對含量由61.68%下降到32.87%,甲基烯丙基硫醚、二烯丙基硫醚、甲基2-丙烯基二硫醚、二甲基三硫醚的相對含量有較大幅度的增加,二甲基二硫醚、甲基1-丙烯基二硫醚的相對含量稍有增加,烯丙硫醇、二-2-丙烯基四硫醚相對含量下降,其他化合物的相對含量變化較小。2.2硫醚的應用大蒜具有特殊氣味,這些氣味主要是揮發性成分中含硫化合物提供的。其中,在生、熟大蒜中含量最多的二烯丙基二硫醚具有強烈的洋蔥、大蒜、芥末香氣,具有洋蔥、大蒜、芥末、肉香味道,可用于調味品、肉制品的香精;甲基2-丙烯基二硫醚具有洋蔥香、韭菜香、大蒜及鹽漬的蒜頭香味,可用于肉制品、調味品等香精;甲基2-丙烯基三硫醚具有大蒜、洋蔥香氣,可用于焙烤食品、肉制品、調味品、泡菜等香精;二甲硫醚具有漿果、洋蔥、甘藍、蔬菜、土豆、西紅柿、魚、扇貝、奶油香氣,具有甜的、奶油、蔥、蒜、西紅柿和蔬菜味道;二烯丙基硫醚具有洋蔥、大蒜、蔬菜、臘根、小蘿卜香氣和味道;二-2-丙烯基三硫醚具有洋蔥香、大蒜香;烯丙硫醇具有強烈的洋蔥、大蒜、韭蔥香氣和味道,可用于肉味、調味品、洋蔥、大蒜等食品香精;二甲基二硫醚具有強烈的洋蔥、甘藍、玉米罐頭樣香氣和味道,可用于焙烤食品、肉制品、奶制品和糖果等香精;3,5-二乙基-1,2,4-三硫雜環戊烷具有硫化物樣、橡膠樣、龍蒿香和小茴香香氣。3揮發性風味物質來源采用頂空固相微萃取——氣相色譜-質譜聯用法分別測定生、熟大蒜的揮發性風味物質,檢出生大蒜揮發性風味物質共17個化合物,主要(相對質量分數高于1.0%的)有二烯丙基二硫醚(61.68%)、二-2-丙烯基四硫醚(13.61%)、甲基2-丙烯基二硫醚(12.46%)、二-2-丙烯基三硫醚(3.20%)、烯丙硫醇(2.10%)、2-乙基-1,3-二噻烷(1.74%)、二烯丙基硫醚(1.30%)、甲基1-丙烯基二硫醚(1.10%)共8種物質,占總含量的97.19%。檢出熟大蒜揮發性風味物質共30個化合物,主要(相對質量分數高于1.0%的)有二烯丙基二硫醚(32.87%)、甲基2-丙烯基二硫醚(16.47%)、二烯丙基硫醚(10.88%)、二-2-丙烯基四硫醚(5.60%)、甲基烯丙基硫醚(4.19%)、甲基2-丙烯基三硫醚(3.45%)、二-2-丙烯基三硫醚(3.06%)、二甲硫醚(3.05%)、甲基環硫乙烷(2.22%)、2-乙基-1,3-二噻烷(2.18%)、甲基1-丙烯基二硫醚(1.85