頂空-固相微萃取與氣相色譜

時間：2013-09-04　作者：admin　瀏覽：9692　[ 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，該方法無需有機溶劑，簡單方便，測試快，費用低，集采樣、萃取、濃縮、進樣于一體[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間后，迅速取出插入到氣質(zhì)聯(lián)用儀的進樣口，解吸一定時間后取出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，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，溫度升高會加快樣品分子運動，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、萃取時間為60 min、氣質(zhì)進樣口解吸時間為5 min，比較了萃取溫度分別為 40、50、60、70、80 ℃ 時萃取頭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，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，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 萃取時間的選擇萃取時間是指達到或接近平衡所需要的時間，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、解吸時間5 min，比較了萃取時間分別為20、30、40、50、60 min時萃取頭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間的增加峰面積也隨之增加，當(dāng)萃取時間50 min時基本達到平衡，之后峰面積隨萃取時間的變化不大，甚至有下降的趨勢。因此，選取50 min為最佳萃取時間。

2.1.4 魚肉和飽和食鹽水比例的選擇樣品中添加無機鹽可以降低有機化合物的溶解度，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 ℃、萃取時間50 min、解吸時間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時峰面積達到最大，之后隨飽和食鹽水添加量的增加峰面積反而減少，因此，本試驗選取飽和食鹽水的添加量為7 mL。

2.1.5 解吸時間的選擇取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)用儀的進樣口分別解吸1、3、5、7、10 min。比較了不同解吸時間時魚肉揮發(fā)性成分的變化。

從圖5可以看出氣質(zhì)進樣口解吸5 min時，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)的峰面積達到最大，而后隨解吸時間的延長，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，需通過進一步深入研究包括結(jié)合感官試驗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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