HS—SPME分析酱卤鸭脖卤汤挥发性成分

丁安子++乔宇++汪兰++吴文锦++廖李++王俊++施红

摘要：对酱卤鸭脖卤汤的顶空固相微萃取（HS-SPME）分析方法进行优化，得到最佳萃取条件为30 mL顶空瓶中放入1.0 g卤汤，选用DVB/CAR/PDMS萃取头于50 ℃萃取40 min。最佳条件下，鉴定出35种化合物，烯烃类、醚类、醇类和酯类是构成酱卤鸭脖卤汤挥发性成分的主体成分。其中源于香辛料的挥发性成分依次为茴香脑（17.98%）、芳樟醇（8.49%）、乙酸芳樟酯（6.29%）、D-柠檬烯（5.76%）、β-石竹烯（5.55%）等。

关键词：酱卤鸭脖卤汤；顶空固相微萃取；挥发性成分

中图分类号：O657.63；O657.7+1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）05-0919-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.05.032

Analysis on Volatile Components of Sauced Marinade of Duck Neck by HS-SPME

DING An-zi1，QIAO Yu1，WANG Lan1，WU Wen-jin1，LIAO Li1，WANG Jun1，SHI Hong2

（1.Institute of Agricultural Products Processing and Nuclear-agricultural Technology， Hubei Academy of Agricultural Sciences/Hubei Innovation Center of Agriculture Science and Technology， Wuhan 430064， China；2.College of Chemical and Pharmaceutical Engineering，Jingchu University of Technology， Jinmen 448000，Hubei，China）

Abstract：Optimization analysis method by headspace solid-phase microextraction（HS-SPME） for sauced marinade of duck neck. Optimum adsorption was achieved using DVB/CAR/PDMS fiber for adsorption at 50 ℃ for 40 min，in the 30 mL bottle contained 1.0 g marinade. 35 volatile components from marinade were determined using the optimized conditions. Olefin， ethers， alcohols and esters are the main volatile components of sauced marinade of duck neck. Which derived from the volatile components of spices were anethole（17.98%）、Linalool（8.49%）、Linalyl acetate（6.29%）、D-limonene（5.76%）、β-Caryophyllene（5.55%），etc.

Key words：sauced marinade of duck neck；headspace solid-phase microextraction；volatile components

随着人民生活水平的提高，肉类消费已由白条肉、冷鲜肉、冻肉向熟肉制品过渡。熟肉制品中酱卤肉作为一种传统肉制品加工方式，距今已有3 000多年历史[1]。由于其酱香浓郁、卤香纯正、肉味醇厚，近年来更是风靡全国，培育出煌上煌、周黑鸭、绝味等多个酱卤类中国驰名品牌。

酱卤肉制品中独特风味的产生主要来源于卤制工序，卤汤中多种香辛料溶出的风味物质通过吸附、渗透、扩散进入肉中，与蛋白质发生可逆结合或物理吸附[2]。因此，卤汤的风味决定了产品的风味。由于酱卤工艺中卤汤循环利用的特殊性，酱卤制品风味的稳定性取决于卤汤风味能否保持一致。张李阳等[3]对桂花鸭卤汁进行分析，主要为3-甲基戊烷、癸烷、3-甲基十一烷、十四烷等物质。孙彦[4]对湖北精武鸭脖卤水进行分析，主要为茴香脑（50.10%）、芳樟醇（9.24%）、丁酸芳樟酯（8.46%）、D-柠檬烯（6.15%）等物质。杨松等[5]、唐春红等[6]对卤汤中游离氨基酸等营养物质进行研究。目前，针对由多种香辛料制得酱卤卤汤的分析方法研究，系统性不强且不够全面。本研究以湖北风味食品有限公司提供的酱卤鸭脖卤汤为研究对象，分析卤汤中主要挥发性成分的组成，为实现酱卤工艺标准化、酱卤制品生产工业化提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

试验分析用卤汤由湖北风味食品有限公司提供，卤汤配料为生姜150 g、八角50 g、桂皮50 g、草果50 g、香草50 g、白芷50 g、小茴香50 g、甘草50 g、香果50 g、良姜40 g、千里香35 g、白果35 g、山奈35 g、孜然30 g、砂仁30 g、香叶30 g、积壳30 g、陈皮25 g、枸杞25 g、山楂25 g、灵香草25 g、白胡椒粒20 g、黑胡椒粒20 g、丁香20 g、肉蔻20 g、草蔻20 g。

NaCl（AR级）购于国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

固相微萃取（SPME）装置57330U、萃取头（57318、57300-U、57310-U、57348-U），SUPELCO公司；7890A/5975C型气质联用仪，Agilent公司；HH-6型数显恒温水浴锅，国华电器有限公司；DF-101S型集热式恒温加热磁力搅拌器，郑州长城科工貿有限公司。

1.3 方法

1.3.1 色谱条件 色谱柱：Agilent DB-5弱极性毛细管柱（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；程序升温为初始温度40 ℃，保持4 min，以8 ℃/min升至100 ℃，再以15 ℃/min升至230 ℃，保持7 min；进样口温度250 ℃；载气（He）流量1 mL/min，不分流进样。

参照李阳等[7]的试验方法，略作改动。取1 g卤汤样品放入30 mL顶空瓶中，置于带磁力搅拌的水浴锅中，50 ℃恒温水浴搅拌30 min至达到平衡，将SPME萃取头插入顶空瓶中萃取40 min。萃取结束后，插入气相色谱中解吸附5 min。

1.3.2 质谱条件 EI离子源温度230 ℃；EI电子能量70 eV；质量扫描范围35～395 amu；四级杆温度150 ℃，传输线温度280 ℃。

1.3.3 挥发性成分的定性定量分析 根据各色谱峰的质谱信息，对比NST08标准质谱库及对照已发表的香辛料质谱资料[8-13]确定各色谱峰对应的物质结构。各色谱峰的峰面积与总峰面积之比为各挥发性成分的相对含量。

2 结果与分析

2.1 萃取头的选择

SPME主要依据相似相溶原理，利用萃取头表面固定相的吸收/吸附作用，实现对样品中待测物质的萃取富集。当萃取完成达到吸附平衡时，萃取头表面固定相吸附的物质质量为Wf=K×Vf×C[14]。其中，K为分配系数，Vf为萃取头固定相液膜的体积，两者均由萃取头种类决定；C为萃取前物质的浓度，即水浴平衡后顶空瓶中挥发性成分浓度。因此，依据样品的极性、沸点选择合适的萃取头种类，可显著影响样品中挥发性成分富集效果，进而影响样品检出物质种类。李为争等[15]对肉桂挥发性成分的SPME萃取条件优化也证实了这个观点，不同萃取条件影响因子顺序依次为萃取头类型>萃取温度>萃取时间。

对比4种不同涂层材料萃取头对卤汤中挥发性成分的萃取效果，结果如表1、图1所示。4种萃取头共检测出挥发性成分34种，不同涂层材料萃取头对烯类、酯类、醛类和酚类的萃取效果存在较大差异。其中PDMS萃取头检测出的主要挥发性成分为C10～C15的高沸点物质，如4-松油醇，分子式C10H18O，沸点220 ℃；茴香脑，分子式C10H12O，沸点234～237 ℃；β-榄香烯，分子式C15H24，沸点252 ℃；α-石竹烯，分子式C15H24，沸点266 ℃等。这是因为PDMS萃取头涂层材料采用厚度100 μm的聚二甲基硅氧烷，适用于非极性易挥发类物质[16，17]，且厚膜可有效吸附高沸点组分，与刘源等[18]研究结果一致。PDMS/DVB萃取头检测出的主要挥发性成分为C10～C15的中、高沸点物质，较PDMS萃取头多出D-柠檬烯、芳樟醇、乙酸芳樟酯、丁香酚、α-姜黄烯、姜烯等。这是因为PDMS/DVB萃取头涂层材料采用厚度65 μm的聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯，为中等极性混合型涂层。随着萃取头极性的增强，涂层材料厚度的降低，依据相似相溶原理，更易于萃取富集芳樟醇、乙酸芳樟酯、丁香酚等物质。CAR/PDMS萃取头检测出的主要挥发性成分也为C10～C15的中、高沸点物质，但与PDMS/DVB萃取头不同，与PDMS萃取头相比，多出α-蒎烯、桧烯、β-蒎烯、罗勒烯、异松油烯等。这是因为CAR/PDMS萃取头涂层材料采用厚度75 μm的碳分子筛/聚二甲基硅氧烷，该混合型涂层中的碳分子筛材料萃取机理不同于PDMS的吸收萃取，这种多孔颗粒涂层通过吸附萃取实现富集。因而对小分子化合物具有较好的萃取效果，从而萃取出更多C10类挥发性成分。DVB/CAR/PDMS萃取头检测出的主要挥发性成分为C7～C15的低、中、高沸点物质，如薄荷酮、水芹醛、乙酸橙花酯等，在4种萃取头检出物中检出种类最多。这是因为DVB/CAR/PDMS萃取头兼具以上3种萃取头的优点，萃取头极性适于非极性或弱极性类物质；萃取头中CAR层可通过吸附作用对小分子质量挥发性成分进行富集；萃取头涂层厚度为较薄的50/30 μm，适于半挥发及不挥发成分。卤汤中挥发性成分来源于不同原料香辛料，其分析也多采用DVB/CAR/PDMS萃取頭[19-23]。以分析得到的挥发性成分数量为考察指标，最终选择DVB/CAR/PDMS萃取头作为后期分析用萃取头。

2.2 卤汤样品量

研究表明，固定相吸附的物质质量和萃取速度均与萃取物的浓度成正比[14，24]。水浴平衡后顶空瓶中挥发性成分浓度取决于卤汤样品量及顶空瓶容积大小。当顶空瓶大小固定时，则顶空瓶中挥发性成分浓度正比于样品量。30 mL顶空瓶中分别放入0.1、0.5、1.0、5.0、10.0 g卤汤样品50 ℃平衡30 min后萃取40 min，比较DVB/CAR/PDMS萃取头萃取卤汤中挥发性成分的效果，选取具有代表性的烯烃类、醇类、酯类、烷烃类、酚类物质进行分析，结果如图2所示。

由图2可知，卤汤样品量为0.1～1.0 g时，各挥发性成分萃取量（峰面积）均随卤汤样品量的增加而增大；当卤汤样品量增至5.0 g，除D-柠檬烯、茴香脑萃取量缓慢增加外，其余化合物萃取量均不同程度降低；当卤汤样品量继续增至10.0 g，所有化合物萃取量均明显降低。这可能是因为茴香脑（相对峰面积16.24%）、D-柠檬烯（相对峰面积3.21%）具有较大分配系数。当卤汤样品质量少时，顶空瓶中各挥发性组分浓度较低，萃取头未吸附至饱和；当卤汤样品质量过多时，顶空瓶中各挥发性组分浓度随之增大，因茴香脑、D-柠檬烯等具有较大分配系数，优先萃取大量吸附，占据涂层材料内部空间，对其他挥发性成分的萃取造成阻碍。综合以上分析，选用30 mL顶空瓶时，取1.0 g卤汤样品量可使萃取头吸附饱和，且各挥发性成分均达到最佳萃取效果。

2.3 萃取温度

萃取温度对萃取效果有两方面影响，一方面随着温度升高，水溶液中氢键作用力减弱，饱和蒸气压增大，挥发性成分易于从水相中释放进入顶空瓶上部气相中，从而提高挥发性成分浓度，进而提高萃取速度，增加萃取的物质质量；另一方面，随着温度的继续升高，固定相中已吸附挥发性成分的解吸附速度也逐渐加快，固定相中萃取的物质质量反而减少[25，26]。试验以 30 mL顶空瓶中放入1.0 g卤汤，于30、40、50、60、70 ℃条件下平衡30 min后萃取40 min，比较DVB/CAR/PDMS萃取头萃取卤汤中挥发性成分的效果，结果如图3所示。

由图3可知，当温度由30 ℃升至50 ℃时，各挥发性成分萃取量逐渐增加；当温度由60 ℃升至70 ℃，除正十五烷、丁香酚萃取量缓慢增加外，其余化合物萃取量均逐渐下降。即50 ℃为最适萃取温度，各挥发性成分达到最佳萃取效果。

2.4 萃取时间

萃取时间为萃取达到或接近吸附-解吸附平衡所需要的时间。此后，若增加萃取时间，萃取的物质质量不再增加或增加幅度不大。试验以30 mL顶空瓶中放入1.0 g卤汤，于50 ℃条件下平衡30 min后，分别萃取10、20、30、40、50、60 min，比较DVB/CAR/PDMS萃取头萃取卤汤中挥发性成分的效果，结果如图4所示。

由图4可知，在40 min前，随着萃取时间的延长，各挥发性成分的萃取量均随时间的延长而增加；50 min时，D-柠檬烯、茴香脑、正十五烷萃取量少量增加，β-石竹烯、乙酸芳樟酯萃取量变化不大，芳樟醇、丁香酚萃取量减少；60 min时，各挥发性成分萃取量均减少。这说明在40 min时，各挥发性成分均接近或达到吸附-解吸附动态平衡。因此，选择40 min为最佳萃取时间。

2.5 NaCl含量

当水溶液中加入NaCl等无机盐时，可产生盐析效应，降低极性有机化合物的溶解度，从而提高固定相对挥发性成分的萃取效果。因生产用卤汤中NaCl含量约7%，故试验以30 mL顶空瓶中放入1.0 g卤汤，调整NaCl含量分别为7%、21%、35%，于50 ℃条件下平衡30 min后萃取40 min，比较DVB/CAR/PDMS萃取头萃取卤汤中挥发性成分的效果，结果如图5所示。

由图5可知，所选取的7种挥发性成分中，除正十五烷变化不大外，其余化合物的萃取效果均随着NaCl含量的增加而降低，D-柠檬烯、芳樟醇、丁香酚降低显著。结果表明，添加NaCl增加离子强度对于湖北酱卤鸭脖卤汤的萃取效果起反作用。因此，采用卤汤样品原始NaCl含量即可。

2.6 湖北酱卤鸭脖卤汤挥发性成分组成

以优化后HS-SPME萃取条件对湖北酱卤鸭脖卤汤挥发性成分进行分析，结果如表2所示。卤汤中共确定挥发性成分35种：烯烃类24种、醇类3种、酯类2种、醚类1种、烷烃类1种、酮类2种、醛类1种、酚类1种。除去人工添加用于增香的食品添加剂乙基麦芽酚（19.06%），由香辛料溶出带来的各挥发性成分相对含量从大至小依次为茴香脑（17.98%）、芳樟醇（8.49%）、乙酸芳樟酯（6.29%）、D-柠檬烯（5.76%）、β-石竹烯（5.55%）、4-松油醇（2.66%）、4-蒈烯（2.48%）、正十五烷（2.34%）、月桂烯（2.27%）、松油醇（2.07%）、可巴烯（1.99%）、松油烯（1.37%）、薄荷酮（1.29%）、δ-杜松烯（1.22%）、β-榄香烯（1.10%）、α-石竹烯（0.98%）等。由此可见，烯烃类、醚类、醇类和酯类构成鸭脖卤汤挥发性的主体成分。

结合鸭脖卤汤配料表，参考相关文献中青花椒[27]、红花椒[28]、八角[29]、桂皮[30]等香辛料的主体挥发性成分，分析可得茴香脑主要源于八角（71.74%～73.70%）、小茴香[31]（65.40%～83.57%）；芳樟醇主要源于青花椒[27]（29.92%～40.99%）、红花椒[28]（17.18%），具有铃兰香气；乙酸芳樟酯主要源于红花椒[28]（27.16%），具有令人愉悦的花香和果香；D-柠檬烯主要源于积壳[32]（86.50%）、陈皮[33]（53.43%）、红花椒[28]（29.42%）、青花椒[27]（12.23%～24.67%）、黑胡椒[34，35]（19.34%）、白胡椒[36]（14.36%～16.74%）、肉豆蔻[37]（17.1%），具有新鲜橙子及檸檬香气；β-石竹烯主要源于白胡椒[36]（22.49%）、黑胡椒[34，35]（22.08%），具有淡的丁香味。

3 小结

对酱卤鸭脖卤汤HS-SPME萃取条件进行优化，得最佳萃取条件：选用DVB/CAR/PDMS萃取头，在30 mL顶空瓶中放入1.0 g卤汤，于50 ℃恒温水浴搅拌30 min至平衡，然后萃取40 min。最佳条件下，初步鉴定出35种化合物，烯烃类（24种，31.16%）、醚类（1种，17.98%）、醇类（3种，13.22%）和酯类（2种，6.87%）是构成酱卤鸭脖卤汤挥发性成分的主体成分。其中源于香辛料的挥发性成分依次为茴香脑（17.98%）、芳樟醇（8.49%）、乙酸芳樟酯（6.29%）、D-柠檬烯（5.76%）、β-石竹烯（5.55%）等。

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