咸味香精的气相指纹图谱及质量评价研究

咸味香精的气相指纹图谱及质量评价研究 咸味香精的气相指纹图谱及质量评价研究 第29卷第4期 2011年7月 北京工商大学(自然科学版) JournalofBeijingTechnologyandBusinessUniversity(NaturalScienceEdition) Vo1.29No.4 Ju1.2011 文章编号:1671—1513(2011)04-0028—05 咸昧香精的气相指纹图谱及质量评价研究 刘娜,戴永鑫 (天津春发食品配料有限公司研发中心,天津300300) 摘要:采用固相微萃取法提取香精的挥发性成分,应用气相色谱技术进行分析,研究了成味香精 挥发性组分的气相指纹图谱的分析方法,并同时分析了气相指纹图谱用于咸味香精质量控制的可 行性.结果表明:成味香精挥发性组分指纹图谱稳定性好,相似度高,具有较强的特征性和唯一性. 该图谱能综合,准确地反映成味香精的风味情况,是一种有效的成味香精质量控制模式. 关键词:气相色谱;指纹图谱;咸味香精;挥发性成分;质量评价;固相微萃取法 中图分类号:TS202.3文献标志码:A 咸味香精是20世纪70年代兴起的一类新型食 品香精,我国20世纪80年代开始研究生产咸味食 品香精,90年代是我国咸味食品香精飞速发展的10 年.经过30多年的研究,目前我国咸味食品香精生 产技术已经进入世界先进行列,咸味食品香精生产 量和消费量也进入世界前列J.随着咸味食品香精 生产和使用量的扩大,对其品质控制的要求也越来 越高. 以往香精行业对咸味香精产品的品质控制,主 要是酸值,澄清度,挥发性成份总量,色度,密度,折 光度,混溶度等少数理化指标的检测和微生物指标 的检测.而这些指标受溶剂的影响较大,对香精产 品的内在质量缺乏直观,全面的表征,不能准确客观 地反映香精产品的内在质量,其品质的稳定性难以 ,关于咸味香精的分析方法还 得到有效控制.目前 没有一个固定模式,这主要是由于香精组成复杂,很 难使用单一方法剖析出香精的主要组分,针对其中 一 两个化学成分进行指标成分分析,难以真正有效 监控其品质.而常用的感官评价方法进行感官检测 和品质控制主观性较强,可能产生较大的误差. 指纹图谱是随着现代分析技术发展而诞生的一 种从整体上研究复杂物质体系的技术,是以各种光 谱,波谱,色谱等技术为依托的又一种质量控制模 式.色谱指纹图谱具有整体性和模糊性_4].气 相指纹图谱分析技术是近10年来针对复杂样品 而发展起来的一项新技术,是一种从整体上研究复 杂物质体系的技术,具有指纹特征分析,宏观推断分 析等特点,适合于考察复杂成分重要内在质量的均 一 性和稳定性.由于化学计量统计学方法具有高效 解析化学信息的作用,因而能对复杂的数据信息进 行提炼,对样品整体性特征作辨识,进而用于定性, 定量及质量控制,这在很大程度上能解决人工风味 感官检测和品质控制带来的问题.如果能建立起咸 味香精香气指纹图谱,使之与感官品评相结合,应用 于产品质量及稳定性的评测,就能为其相关产品的 开发,生产工艺的控制,风味的优化等方面提供科学 依据,因此建立成味香精香气指纹图谱不失为一种 科学,有效的评价手段. 本文的目的是提供一种分析咸味香精的气相指 纹图谱分析方法,对咸味香精产品的内在质量进行 直观的表征,用数据准确客观地反映咸味香精产品 的内在质量,从而更好地控制产品品质的稳定性. 采用GC/MS对咸味香精进行鉴别研究,以此获取成 味香精的色谱图,其挥发性特征成分在总离子流图 中可检出,以其出峰先后及相对含量为特征,构成了 咸味香精的气相指纹图谱.利用指纹图谱结合统计 收稿日期:2011—04—26 作者简介:刘娜,女,工程师,硕士,主要从事食品配料方面的研发工作 第29卷第4期刘娜等:成味香精的气相指纹图谱及质量评价研究29 学分析方法处理所得到的数据,进一步表征出咸味 香精的组成特征,以指纹图谱中特征成分的相对含 量保持稳定为 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 来有效控制香精产品质量,从而 实现对咸味香精质量的整体监控. 1材料与方法 1.1材料与设备 咸味香精待测样品:公司自制,车间生产,随机 搀兑1%原料,选取4批样品作为待测样,分别命名 为a,b,C,d. 咸味香精对照品,公司自制,经感官评价人员综 合评定合格的样品. 68905975型气相色谱一质谱联用分析仪,美国安捷伦公司. 固相微萃取装置,手柄和50/30m二乙烯苯一 聚乙二醇一聚二甲基硅氧烷(DVB.CAR.PDMS)萃取 纤维头,美国Supelco. 涡流混合器,天津奥特赛思仪器有限公司. METTLERTOLEDOXS205型电子天平. 1.2实验方法 1.2.1固相微萃取(SPME)步骤 称取香精样品1g,连同5mL去离子水,5mL饱 和氯化钠溶液加入到20mL配有聚四氟乙烯胶垫的 小瓶中,涡流混合器上充分混合2min,在室温下平 衡15rain,将固相微萃取装置(纤维头提前经过250 cI=老化30min)穿过胶垫插入密封瓶中,推出萃取 头,顶空萃取20min,取出萃取头,立即插入GC进 样口中,脱附2min,进行分析. 1.2.2仪器分析条件 GC条件:色谱柱,HP一5MS弹性石英毛细管色 谱柱(30in×0.25mmx0.25m);进样口温度,250 ?;载气,高纯(?99.999%)氦气;载气流速,1.0 mL/min,进样方式为不分流进样;色谱柱升温程序, 起始温度40,保持3.0rain,5~C/min升至100 ?,保持1rain,再以20~C/min升至230?,保持 5.0rain. MS条件:电子轰击(EI)源分析,电子能量70eV, 电子倍增器电压1654V,离子源温度230?,四级 杆温度150?,接口温度260?,选用全扫描 (SCAN)模式,质量扫描40,450u,延迟3min. 2结果与讨论 2.1指纹图谱的建立 选取l0批香精对照品,按1.2.1操作进行前处 理,然后按1.2.2的仪器分析条件进行样品分析,记 录总离子流图.在整个色谱的全貌中,选择峰面积 最大的,同时出峰位置,峰形,分离度和稳定性均较 好的峰作为参比峰,标号为s,以相对保留时间标定 共有指纹峰和考察相对峰面积,从中选取了11个分 离度较好的共有峰,作为可以构成该香精香味的特 征指纹峰,特征指纹峰的峰面积占总峰面积的85% 以上(见图1).色谱图中以数字编号的峰为共有 峰,由此建立起咸味香精的指纹图谱.2,S,4,5,7, 8,9号峰构成了指纹的主要特征,1,3,6,10,11号峰 虽然对指纹图谱的贡献相对较小,但在不同样品间 均稳定存在,构成了指纹的次要特征. 一 1IlIll_.^IllLI 图1香精标准指纹图谱 Fig.1Standardfingerprintchromatogramofflavoring 特征指纹峰相对保留时间和相对峰面积如表1 和表2,由共同的相对保留时间和相对峰面积均值 建立香精标样的指纹图谱,见表3. 2.2方法学考察 为了考察分析方法的可靠性,以香精标样为样 品,对仪器的精密度,方法的重现性以及样品的稳定 性进行考察. 表1香精标准品特征峰相对保留时间 Tab.1RRTofcharacteristicpeaksofstandardflavoring 峰号12 30北京工商大学(自然科学版)2011年7月 表3香精标准品特征指纹 Tab.3Characteristicfingerofstandardflavoring 2.2.1精密度实验 取香精对照品按1.2.1操作及1.2.2色谱条件 进行分析,连续进样5次,以S峰为参照峰,考察仪 器精密度.结果显示特征峰的相对保留时间值的 RSD均小于1.9%,且特征峰的相对峰面积的RSD 均小于2.6%.表明了固相微萃取法与气相色谱一质 谱法检测香精中的挥发性成分具有较好的精密度, 符合指纹图谱的检测要求. 2.2.2重复性实验 取同一香精对照品,按1.2.1操作及1.2.2色 谱条件进行分析,连续实验5d.以s峰为参照峰, 考察方法的重现性.结果显示特征峰的相对保留时 间值的RSD均小于2.1%,且特征峰的相对峰面积 的RSD均小于2.4%.表明固相微萃取法与气相色 谱一质谱法检测香精中的挥发性成分具有较好的重 复性,符合指纹图谱的检测要求. 2.2.3稳定性实验 取同一香精对照品,按1.2.1操作及1.2.2色 谱条件进行分析,分别在前处理后0,3,6,9,12,15, 18,21,24h不同时间点进行分析,以S峰为参照峰, 考察样品待测液的稳定性.结果显示特征峰的相对 保留时间的RSD均小于2.6%,且特征峰的相对峰 面积的RSD均小于3.0%.说明前处理后的香精样 品待测液在24h内稳定,完全符合指纹图谱的检测 要求. 2.3色谱指纹图谱相似度计算与待测样品分析 指纹图谱要能反映复杂成分内在质量的均一性 和稳定性,而相似度正是一种重要的评价指标.指纹图谱的相似度是指纹图谱的整体相关性,其分析 强调准确的辨认,而不是精密的计算.相似度着眼 于宏观规律的特征分析,重在辨认图谱的整体面貌, 而不追求细枝末节.色谱指纹图谱的相似度是指图 谱的整体相关性,它把色谱指纹图谱的重叠率和共 有峰的峰强度结合起来j. 目前相似度的评价方法主要有3种类型:一是 利用指纹图谱间的差异性进行评价,如距离系数法; 二是利用指纹图谱间的相似性进行评价,如夹角余 弦法;三是相似性与差异性结合来评价,如改进的 Nei系数法.本文选择了对色谱峰的差异具有较强 检测能力的夹角余弦法进行相似度评价. 第29卷第4期刘娜等:咸味香精的气相指纹图谱及质量评价研究31 采用夹角余弦法计算指纹图谱的相似度.夹角夹角余弦公式中向量X为待测样品 对应保留 余弦公式如下:时间下的峰面积,Y为标准样品对应保留时间下的 屯自全肪一 n 置yl峰面誓_止匕计算出1.批香精对照品的相似度如表4,夹角余弦=—=二二二兰 二==二.田儿川畀山日,r日刖口口叫厘州 ?(耋)(耋)个批次的对照品的香气指纹图谱相似度较高- 表410批香精标准品相似度 Tab.4Similaritiesbetween10batchesofstandardflavoring 另外将4个待测香精样品按1.2.1操作及 1.2.2色谱条件进行分析,经分析结果计算待测品 与标准品的相似度,结果为a相似度=0.98710,b 相似度=0.99742,C相似度=0.99904,d相似度= 0.98908. 根据大量的实验数据及实际验证表明,相似度 1>0.999时样品与标准品无明显差异,可认定其质 量合格.据此判定C质量合格,a,b,d质量不合格. 参兑后的香精待测样品的相似度有所降低,说 明产品质量产生了一定的波动.由此可见,利用固 相萃取一气相色谱一质谱指纹图谱技术对香精风味具 有较强的综合评价能力. 3结论 经过SPME—GC—MS法的制备与分析,由10个 批次的样品构建的咸味香精挥发性组分气相指纹图 谱具有较强的特征性和唯一性,利用夹角余弦法进 行相似度计算,能考察样品质量的稳定性.结果表 明气相指纹图谱能较综合,准确地反映样品的香气 质量情况,各特征指纹峰具有一定的特殊性,形成了 特有的"条码",表现出一定的专属特征,有利于从 峰号,峰数,相对峰面积等局部因素对其指纹特征进 行"准确的辨认",方法简单,可操作性强,为香精的 质量评价提供了简单,快速而有效的新途径,能科学 反映香精的内在品质,为评定食品风味品质方法提 供了新的思路. 参考文献 [1]钱敏,白为东,蔡培钿,等.咸味香精的研究进展[J]. 中国调味品,2009(6):107—111. 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Keywords:gaschromatography;fingerprint;savoryflavoring;volatileflavorcompound;qualityevalua— tion;solidphasemicro—extraction (责任编辑:檀彩莲) (上接第23页) VolatileCompoundsAnalysisofLipolyzedCream WANGBei',CAOYan-ping',XUShi-ying (1.SchoolofFoodandChemicalEngineering,BeqingTechnologyandBusinessUniversity,Beqing100048,China; 2.BeqingKeyLaboratoryofFlavorChemistry,BeqingTechnologyandBusinessUniversity,Beqing 100048,China;3.Beo'ingHigherInstitutionEngineeringResearchCenterofFoodAdditivesandIngredients, Be~iingTechnologyandBusinessUniversity,Beijing100048,China;4.SchoolofFood ScienceandTechnology,JiangnanUniversity,Wuxi214122,China) Abstract:Thesolid—phasemicro-extractiongaschromatographolfactometry(SPME— GC/O)andtheO— dourunitvalue(OUV)wereappliedinthemajorcharacteristicvolatilecompoundsanalysisofthelipo— lyzedcream.TheresultofSPME— GC/Oshowedthat18volatilecompoundscouldbedetectedbothbythe sensorypanelandtheGC— MS.Furthermore,basedontheconcentrationofthevolatilecompoundsof sampleandtheirindividualthreshold,therewere24possiblymajorcharacteristicvolatileco mpoundse— valuatedbvOUV.Theresultshowedthatmostofthevolatilecompoundsinsampleweresimilar,while theirflavorintensitywasdifferent.CombiningtheresultsofSPME-GC/0andOUV,themajorcharacter— isticvolatileeompoundsoflipolyzedcreamwereidentifiedasbutanoicacid,hexanoicacid,octanoic acid,decanoicacid,andethylcaproate. Keywords:lipolyzedcream;GC/O;OUV;characteristicvolatilecompounds (责任编辑:叶红波)