摘要：以湖北省特色水产武昌鱼（Megalobrama amblycephala）为材料，

 

　　关键词：顶空固相微萃取；气质联用仪；武昌鱼（Megalobrama amblycephala）；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（2014）04-0907-05

 

　　Analyzing of Volatile Components in Megalobrama amnblycephala by Headspace

 

　　Solid-Phase Microextraction Coupled with Gas Chromatography-Mass Spectrometry

 

　　LI Yang1，2，WANG Chao1，HU Jian-zhong1，LIAO Li2，WANG Jun2，WANG Lan2，WU Wen-jin2， XIONG Guang-quan2，CHEN Wei2， LI Dong-sheng1，QIAO Yu2

 

　　（1. College of food and pharmaceutical， Hubei University of Technology， Wuhan 430068， China；

 

　　2. Research Institute of Agricultural Products Processing and Nuclear-Agricultural Technology， Hubei Academy of Agricultural Sciences/Agricultural Products Processing Subcenter of Hubei Agricultural Science & Technology Innovation Center， Wuhan 430064， China）

 

　　Abstract： The volatile components of Hubei special aquatic product， Megalobrama amblycephala were extracted by headspace solid-phase microextraction（HS-SPME） and identified by gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）. The extractions were optimized with reference to these high content of compound in the fish as hexanal， benzaldehyde， 1-octen-3-ol， octanal， （Z）-1， 3， 6-octatriene， 3，7-dimethyl， （E）-2-octenal， nonanal， （E）-2-nonenal， nonanol， （E， E）-2， 4-decadienal. The optimized conditions of HS-SPME were as follow： divinyl benzene-carboxen-polydimethylsiloxane（DVB-CAR-PDMS） fiber， the quality of fish （3 g）， extraction time （60 min）， extraction temperature （60 ℃）， saturated salt water （10 mL）（36% NaCl）. The extraction of volatile components from fresh Megalobrama amblycephala were determined using the optimized conditions of HS-SPME coupled with GC-MS. 62 volatile components were identified by comparing their mass spectra with those contained in the NIST08 mass spectral database and reference documents. The greatest relative amounts of aldehydes， ketones and alcohols were 21.66%， 4.84% and 54.29%， respectively.

 

　　Key words： headspase solid-phase microextraction； gas chromatography-mass spectrometry； Megalobrama amblycephala； volatile components

 

　　武昌鱼，学名团头鲂（Megalobrama amblycephala），原产于湖北省鄂州梁子湖，自1975年在国内开展推广养殖。武昌鱼风味独特，目前在我国淡水鱼养殖产业中，已经成为主要养殖品种[1]。长期以来，由于淡水鱼生长在池塘或湖泊中，不可避免地带有鱼腥味、土腥味等缺点，不仅难以被消费者接受，同时也影响淡水鱼加工产品的发展。目前国内对鲢鱼、鲤鱼等淡水鱼的风味研究较为常见[2-5]，关于武昌鱼的研究报道主要集中在武昌鱼的加工工艺上，风味研究未见报道。

 

　　固相微萃取技术（Solid Phase Microextraction，SPME） 是20 世纪90 年代出现的样品处理方法，无需有机溶剂，操作简单方便，分析成本低，集采样、萃取、浓缩、进样于一体，能够与气相或液相色谱仪联用，已广泛应用于鱼体挥发性成分检测中[6-8]。试验拟采用顶空固相微萃取技术与气相色谱-质谱（GC-MS）联用技术分析鉴定武昌鱼鱼肉中的气味成分，优化顶空固相微萃取的萃取参数，建立武昌鱼挥发性物质的分析方法，旨在为武昌鱼加工制品的风味改善和控制提供理论参考，并且对于丰富水产品加工的科学与理论，完善水产品的质量评价体系和提高水产品品质具有重要意义。

 

　　1 材料与方法

 

　　1.1 材料

 

　　湖北工业大学社区生鲜市场购得鲜活武昌鱼，杀取鱼肉，置于-20 ℃保存待用。

 

　　1.2 试剂与仪器

 

　　NaCl（AR级）购于国药集团化学试剂有限公司；SPME萃取装置57330U（SUPELCO）；气质联用仪7890A/5975C（Agilent）；集热式恒温加热磁力搅拌器DF-101S（郑州长城科工贸有限公司）；萃取头57348-U（SUPELCO）。

 

　　1.3 方法

 

　　1.3.1 萃取头的选择 称取5 g鱼肉样品于10 mL去离子水中，在600 r/min条件下，采用3种不同涂层的萃取头75 μm CAR—PDMS、65 μm PDMS—DVB和50/30 μm DVB—CAR—PDMS 在50 ℃水浴中平衡5 min，保温30 min，待用。

 

　　1.3.2 样品处理 分别取1、3、5、10、15 g鱼肉于10 mL去离子水中，以600 r/min搅拌，采用50/30 μm DVB-CAR-PDMS在50 ℃水浴中平衡5 min后保温30 min后分析。

 

　　1.3.3 萃取温度 称取3 g鱼肉样品，在其他条件不变的情况下，分别于30、40、50、60、70、80 ℃的恒温水浴条件下，采用50/30 μm DVB—CAR—PDMS萃取头萃取30 min。

 

　　1.3.4 萃取时间 在其他条件不变的情况下，选择水浴温度为60 ℃，用50/30 μm DVB-CAR-PDMS萃取头分别萃取30、40、50、60、70、80 min。

 

　　1.3.5 离子强度 为了考虑不同离子强度对萃取量的影响，在其他条件不变的情况下，把10 mL去离子水换成0、13%、36%（m/V，下同）NaCl溶液。

 

　　1.3.6 气质联用仪条件 色谱柱采用Agilent DB-5非极性毛细管柱60 m×250 μm×0.25 μm；程序升温；初温40 ℃以2.5 ℃/min升至130 ℃，保持1 min，再以8 ℃/min升至250 ℃保持1 min；载气为氦气；体积流量为1.0 mL/min；进样口温度250 ℃，不分流。质谱电离方式为EI模式；电子能量70 eV；电压350 V；扫描35～395 amu范围；采用NIST08数据库对目标化合物进行定性分析和面积归一化法定量分析。

 

　　2 结果与分析

 

　　2.1 固相微萃取条件的优化

 

　　考虑到待测化合物的沸点、极性和分配系数，选用适合提取武昌鱼特征风味物质的萃取头。试验比较了3种纤维萃取头在50 ℃下萃取30 min时对武昌鱼鱼肉挥发性成分的萃取效果。

 

　　通过对比图1、图2、图3可以看出3种萃取头对苯甲醛、辛醛、（Z）-1，3，6-辛三烯，3，7-二甲基、壬醛、1-辛烯-3-醇、己醛、1-壬醇、（E）-2-壬烯醛、（E）-2-辛烯醛、（E， E）-2，4-癸二烯醛的萃取效果。其中二乙基苯-碳分子筛-聚二甲基硅氧烷（DIVINYL—BENZENE—CARBOXEN—Poly dimethyl siloxane，DVB—CAR—PDMS）涂层的萃取头萃取效果最优，而聚二甲基硅氧烷萃取头萃取效果较差。另外，涂层为碳分子筛-聚二甲基硅氧烷的萃取头较适合萃取小分子化合物；涂层为聚二甲基硅氧烷-二乙基苯的萃取头可在较大质量范围内吸附化合物，具有良好的吸附质量范围。DVB—CAR—PDMS型萃取头兼备了上述萃取头的优点，既能够萃取小分子化合物，同时又具有良好的质量吸附范围，萃取效果好。综合以上分析，最终选择萃取头CAR—DVB—PDMS作为固相微萃取头。

 

　　2.2 样品质量的优化

 

　　样品质量对风味物质的吸附效果具有两面性，一方面在较低的质量范围内，样品中挥发性化合物的浓度随样品质量升高而呈上升趋势；另一方面当样品质量增高到一定程度后，再增加样品质量会因样品发生凝结胶连，使挥发性成分难以挥发导致萃取头吸附组分的能力降低，吸附量下降。试验以10 mL去离子水浸泡样品，50 ℃萃取30 min，分别比较不同质量（1、3、5、10、15 g）时萃取头CAR—DVB—PDMS萃取鱼肉中挥发性成分的效果。结果见图4。

 

　　由图4可知，除1-辛烯-3-醇随着样品质量的增加萃取量先显著降低然后再缓慢回升之外，其余化合物苯甲醛、辛醛、（Z）-1，3，6-辛三烯，3，7-二甲基、壬醛、己醛、1-壬醇、（E）-2-壬烯醛、（E）-2-辛烯醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛均是随着样品质量增加呈先升高再缓慢降低的趋势。样品质量为3 g时，萃取头对武昌鱼风味物质的萃取能力最好。

 

　　2.3 萃取温度的选择

 

　　萃取温度对吸附效果的影响也具有两面性——升高温度可促进分子运动，从而增大液体的蒸气压，有利于萃取头吸附样品中挥发性成分；但过高温度，可能会降低萃取头的吸附能力。试验称取3 g鱼肉于10 mL去离子水中，萃取60 min比较了30、40、50、60、70、80 ℃时，萃取头DVB—CAR—PDMS的萃取效果，结果见图5。

 

　　由图5可知，萃取温度从30 ℃升至60 ℃时，鱼体中的挥发性特征物质——苯甲醛、辛醛、（Z）-1，3，6-辛三烯，3，7-二甲基、壬醛、1-辛烯-3-醇、己醛、1-壬醇、（E）-2-壬烯醛、（E）-2-辛烯醛、（E， E）-2，4-癸二烯醛等化合物的峰面积都有不同幅度的增加，然而从60 ℃上升到70 ℃时，上述11种物质的峰面积开始有不同程度的回落，即60 ℃萃取温度时上述10种化合物均有最大峰面积，由此判断60 ℃时有最佳萃取效果。

 

　　2.4 萃取时间的选择

 

　　萃取达到或接近平衡所需要的时间是萃取时间，在对挥发性成分萃取的初始阶段，因萃取头上挥发性成分含量很低，待分析组分富集到萃取头上的速度很快，然而随着萃取时间的延长，萃取头上待测物质的浓度达到一定程度之后，萃取头对待测组分的萃取速度降低，吸附和解析达到一个平衡值。试验在称取3 g鱼肉于10 mL去离子水中，萃取60 min条件下，比较不同萃取时间萃取头为DVB—CAR—PDMS的萃取效果，结果见图6。由图6可知，除1-辛烯-3-醇、己醛、1-壬醇的萃取量与萃取时间呈正相关外，其余鱼体挥发性特征物——苯甲醛、辛醛、（Z）-1，3，6-辛三烯，3，7-二甲基、壬醛、（E）-2-壬烯醛、（E）-2-辛烯醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛等化合物在一定萃取时间（30～60 min）与萃取量呈正相关，但萃取时间为60～70 min时，上述几种挥发性化合物萃取量却随着萃取时间的延长而降低，所以选择60 min为最佳萃取时间。

 

　　2.5 NaCl水浓度的选择

 

　　在样品中添加无机盐可以产生盐析效果，使有机化合物的溶解度降低，从而提升挥发性化合物的分配系数和萃取头的吸附能力。在上述最佳试验条件下，比较0、13%、36%NaCl溶液对挥发性特征物的提取情况，结果见图7。从图7可知，鱼体挥发性特征物质——苯甲醛、辛醛、（Z）-1，3，6-辛三烯，3，7-二甲基、壬醛、1-辛烯-3-醇、己醛、1-壬醇、（E）-2-壬烯醛、（E）-2-辛烯醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛峰面积随NaCl的浓度升高而增加，表明添加10 mL 36% NaCl溶液有助于提取挥发性化合物。

 

　　2.6 新鲜武昌鱼肉挥发性成分组成

 

　　采取优化后的顶空固相微萃取条件，对新鲜武昌鱼鱼肉挥发性成分进行分析，经NIST08谱库检索以及文献参考[2-5，9]，确定62种成分：醛类23种，醇类15种，酮类5种，烯烃7种，烷烃7种，其他5种（表1）。其中醛类、酮类和醇类化合物相对含量所占比例较大，分别为21.66%、4.84%、54.29%。江建等[10]对鲢、鳙、鲫、草鱼4种淡水鱼的挥发性风味成分进行感官评定，推测4种鱼肉的挥发性风味成分主要是由挥发性羰基化合物和醇类化合物组成。本试验检测羰基化合物醛类所占比例最大，其中己醛、（E）-2-辛烯醛、壬醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛的含量分别为3.09%、1.80%、6.74%、1.64%；酮类中的2，3-辛二酮含量为4.5%；醇类中己醇、1-辛烯-3-醇、辛醇、壬醇的含量分别为14.75%、12.74%、7.47%、9.93%。由此可见，挥发性羰基化合物和醇类化合物是构成武昌鱼挥发性成分的主体成分，对武昌鱼特征风味贡献最大。

 

　　3 小结与讨论

 

　　采用顶空固相微萃取-气质联用分析新鲜武昌鱼中挥发性成分，初步鉴定了62种化合物，这些化合物中醛类、酮类和醇类化合物所占比例较大，分别为21.66%、4.84%、54.29%。其中挥发性的羰基化合物和醇类化合物构成了武昌鱼的风味主体，对武昌鱼特征风味贡献最大。本试验采用现代风味分析技术，建立了快速有效的武昌鱼挥发性成分分析方法，并对湖北特色淡水鱼武昌鱼挥发性成分进行初步鉴定，但由于鱼体挥发性物质的组分复杂多变，受多种因素影响，需要进一步进行感官评定或电子鼻分析，为全面了解武昌鱼挥发性组分构成，武昌鱼加工制品的风味改善和控制提供理论参考。

 

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