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顶空-固相微萃取与气相色谱
时间：2013-09-04 作者：admin 浏览：9768 [ 返回 ]常见的样品挥发性成分前处理的方法有吹扫捕集法、同时蒸馏萃取法、液液萃取法、固相萃取法和超临界流体萃取法等。固相微萃取技术（SPME）是20世纪90年代新发展起来的用于食品风味物质分析检测的方法，该方法无需有机溶剂，简单方便，测试快，费用低，集采样、萃取、浓缩、进样于一体[7，8]。采用该方法与气质联用仪（GC-MS）结合可有效地分析鲢鱼体中的挥发性成分，从而探讨导致鱼体产生腥味或异味的成分，旨在为淡水鱼加工及品质管理提供理论指导。
1 材料与方法
1.1 试验材料
湖北省农业科学院社区生鲜超市内购得鲜活鲢鱼，急杀后分别取鱼鳞、鱼鳃、内脏、鱼肉作为样品，于-20 ℃保存待用。
1.2 试验仪器
SPME萃取装置：SPME手柄，萃取头，气质联用仪：7890A/5975C（Agilent），20 mL（Agilent）顶空采样瓶，DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器（郑州长城科工贸有限公司）。
1.3 分析方法
1.3.1 气质联用仪条件 色谱柱DB-5MS系列弹性毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；程序升温，柱初温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；进样口温度250 ℃；载气流量，恒压 12 psi；不分流；传输线温度280 ℃；离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃；电子能量70 eV；质量扫描范围m/z 40～400。
1.3.2 操作方法 在20 mL顶空采样瓶中放入微型磁力搅拌子，加入不同比例的鱼肉和饱和食盐水，然后置于磁力搅拌台上，将SPME针管插入顶空瓶中，调整并固定萃取头在顶空体积中的位置，开启磁力搅拌器，在一定温度下顶空萃取一定时间后，迅速取出插入到气质联用仪的进样口，解吸一定时间后取出SPME针管。
1.4 数据分析
定性分析用气相色谱-质谱联用仪（Agilent 7890A-5975C MSD）进行分析鉴定，通过NIST 08标准谱图库检索，确认化合物成分，用软件Excel处理数据和绘图。
2 结果与分析
2.1 固相微萃取条件的优化
2.1.1 萃取头的选择 在固相微萃取中，首先结合待测化合物的极性、沸点和分配系数，选用不同涂层材料的萃取纤维头。比较了4种纤维萃取头在60 ℃下萃取60 min对鲢鱼鱼肉挥发性成分的萃取效果。
从图1可以看出通过比较己醛、1-辛烯-3-醇、辛醛、壬醛、苯甲醛、庚醛的含量，得出二乙烯基苯-碳分子筛-聚二甲基硅氧烷（CAR/DVB/PDMS）的萃取效果最好。涂层为聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane， PDMS）的萃取头对以上几种物质的萃取效果最差。涂层为聚二甲基硅氧烷-二乙基苯（Polydimethylsiloxane/divinyl benzene，PDMS/DVB）的萃取头吸附范围比较宽，可以吸附分子质量大的物质，涂层为碳分子筛-聚二甲基硅氧烷（Carboxen/poly-dimethylsiloxane，CAR/PDMS）的萃取头则适用于萃取小分子物质。CAR/DVB/PDMS萃取头结合了以上两种萃取头的优点，具有更好的萃取效果，因此选择萃取头CAR/DVB/PDMS。
2.1.2 萃取温度的选择 萃取温度对吸附效果的影响具有两面性，一方面，温度升高会加快样品分子运动，导致液体蒸汽压的增大，有利于吸附；另一方面，温度升高也会降低萃取头吸附能力，使得吸附量下降。本研究首先固定鱼肉和饱和食盐水的质量体积比为1∶1、萃取时间为60 min、气质进样口解吸时间为5 min，比较了萃取温度分别为 40、50、60、70、80 ℃ 时萃取头CAR/DVB/PDMS 萃取挥发性成分的效果。
从图2可以看出温度从40 ℃上升到60 ℃时，鱼体挥发性成分的特征物质己醛、1-辛烯-3-醇、己醇、庚醛、壬醛、辛醛等的峰面积逐渐增加，而从60 ℃上升到80 ℃时，上述6种物质的峰面积变化不大，选择60 ℃作为最佳萃取温度。
2.1.3 萃取时间的选择 萃取时间是指达到或接近平衡所需要的时间，在萃取的初始阶段，待分析组分很快富集到固相微萃取的纤维头上，但是随着萃取时间的延长， 富集速度越来越慢。本研究首先固定萃取温度60 ℃、鱼肉和饱和食盐水的比例1∶1、解吸时间5 min，比较了萃取时间分别为20、30、40、50、60 min时萃取头CAR/DVB/PDMS萃取挥发性成分的效果。
从图3可以看出挥发性成分的特征物质己醛、1-辛烯-3-醇、辛醛、壬醛、苯甲醛、2，4-庚二烯醛等随萃取时间的增加峰面积也随之增加，当萃取时间50 min时基本达到平衡，之后峰面积随萃取时间的变化不大，甚至有下降的趋势。因此，选取50 min为最佳萃取时间。
2.1.4 鱼肉和饱和食盐水比例的选择 样品中添加无机盐可以降低有机化合物的溶解度，产生盐析效应，提高挥发性成分的分配系数从而达到增加萃取头对分析组分的吸附能力。本研究比较了鱼肉和饱和食盐水不同比例时挥发性成分的变化情况。饱和食盐水添加量太多，挥发性组分的种类和峰面积降低，饱和食盐水添加量太少，影响搅拌效果，从而导致吸附效果变差。首先固定萃取温度60 ℃、萃取时间50 min、解吸时间5 min，比较了鱼肉和饱和食盐水的比例分别为10∶0、7∶3、5∶5、3∶7、1∶9时鱼肉挥发性成分的变化情况。 从图4可以看出己醛、1-辛烯-3-醇、苯甲醛、辛醛、壬醛、2，4-庚二烯醛等特征物质在鱼肉为3 g、饱和食盐水添加量为7 mL时峰面积达到最大，之后随饱和食盐水添加量的增加峰面积反而减少，因此，本试验选取饱和食盐水的添加量为7 mL。
2.1.5 解吸时间的选择 取3 g鱼肉和7 mL饱和食盐水于20 mL的顶空瓶中，CAR/DVB/PDMS萃取头在60 ℃的恒温水浴中磁力搅拌萃取50 min。萃取完成后置于气质联用仪的进样口分别解吸1、3、5、7、10 min。比较了不同解吸时间时鱼肉挥发性成分的变化。
从图5可以看出气质进样口解吸5 min时，己醛、苯甲醛、1-辛烯-3-醇、辛醛、壬醛、2，4-庚二烯醛、2，4-癸二烯醛等物质的峰面积达到最大，而后随解吸时间的延长，峰面积反而有所降低。
2.2 白鲢鱼体内不同组织中挥发性成分的比较
为了比较鲢鱼体内不同组织中挥发性成分的差异，采用优化后的顶空固相微萃取条件，分别萃取了鲢鱼鱼鳃、鱼鳞、内脏和鱼肉中的挥发性成分，然后按照以上所述的气质联用仪条件进行测定，分析检测结果如表1所示。
从表1可知，鱼鳃中检测出的挥发性成分种类最多，总计63种；其次为内脏，检测出48种；鱼鳞中检测出挥发性成分的种类为44种；鱼肉中检测出的挥发性成分最少，只检测出42种。另外还可看出，这些挥发性成分多为一些醛、醇和饱和烷烃、烯烃类，其中醛类物质所占的比例较大，尤其是己醛、苯甲醛、壬醛、辛醛和一些烯醛类。这些物质也是导致鱼体产生土腥味的物质[9]，一些醇类物质如1-辛烯-3-醇所占的比例也较大，且对鱼体土腥味的贡献也较大；烷烃、烯烃类物质的种类较多，所占的比例也较大，但是饱和烷烃、烯烃类物质的气味较为温和，一般不具有强烈的腥味或异味，因此不是导致鱼体产生土腥味的主要物质。
3 小结与讨论
采用顶空固相微萃取方法萃取鱼体中的挥发性成分并经气质联用仪分析鉴定，初步确定了鱼鳃、内脏、鱼鳞、鱼肉中分别含有63、48、44、42种成分，这些成分大多是一些饱和羰基化合物及醇类物质，其中对鱼体的特征风味贡献最大的则是一些醛类、烯醛类及烯醇类等不饱和挥发性物质，一些饱和的烷烃、烯烃类物质对鱼体特征风味的贡献较小。鱼体中含有已经被确认为导致鱼体腥味的己醛等化合物和一些结构相似的可能是鱼腥味的物质，主要是一些醛、烯醛、酮和醇类物质。在鱼体各部分中的鱼腥味化合物以己醛为主。但是鱼肉的气味成分组成复杂且多变，需通过进一步深入研究包括结合感官试验或电子鼻测定法方可加以确定，旨在为我国淡水鱼体风味成分的组成提供一些理论基础，并为以后如何改善和脱除淡水鱼体不良风味提供技术支持。
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