食品中挥发性气味活性物质的鉴定

食品中挥发性气味活性物质的鉴定

可萃取溶液是经过加工、筛选、发酵、烘焙、剥皮和研磨而成的膏状或块状产品。作为巧克力生产的必需原料,可可液的消费量正在急速发展。气味是决定可可液质量的重要指标,其中的一个重要原因是由于可可液是典型巧克力气味的最主要贡献者。可可液中的气味活性化合物由可可豆中的风味前体物质(如蔗糖、游离氨基酸、清蛋白、球蛋白等)在发酵、焙烤中经美拉德反应生成。可可液气味产生机理的阐明对可可食品风味的控制具有很大的指导作用。AEDA(香气提取物稀释分析法)是Grosch等人发明的对关键性气味活性化合物鉴定的一种方法。通过与GC-O结合,它可以有效地通过人机结合来实现气味化合物关键性的分级。浓缩后的香气提取物经一系列倍数的溶剂稀释,经GC-O分析到不能再闻到这种香味化合物的香气为止。而此时的稀释浓度比值即为该化合物的FD因子(flavordilutionfactor,香气稀释因子)。一般来说,FD因子与该化合物对整体气味轮廓的贡献呈正相关作用。OAV(气味活度值)的计算广泛应用于食品关键气味活性化合物的筛选和鉴定上,其计算方法为化合物浓度与该物质嗅觉阈值的比值。一般认为,气味活度值大于1表明了其对气味有贡献,OAV值越大表明了该化合物个体贡献越大。国内很少有对于可可液风味的研究;国外报道中,COUNET等,Misnawi等采用SPME对可可液的气味活性化合物进行了初步的研究。Schnermann等对可可液的关键性风味物质进行了分析,但没有进行深入的探讨。针对这些现状,采用最新的SAFE(溶剂辅助香气物质蒸馏法)提取法,应用AE-DA及OAV值计算鉴定可可液中关键性气味活性化合物。1材料和方法1.1烷烃及相关香料可可液(佛拉斯特罗,马来西亚),由百乐嘉利宝(马来西亚)有限公司购得。2-甲基-3-庚酮、C6-C22系列烷烃及相关香料标准品,购自西格玛公司。其他分析纯试剂均购自北京化学试剂公司。1.2美国安络伦公司的纺粘设备气相色谱-质谱联用仪(7890A-7000B),美国安捷伦公司;Sniffer9000嗅闻仪,瑞士Brechbühler公司。1.3蛋白提取系统50g可可液块磨碎后与约80mL二氯甲烷混合,加入10μL2-甲基-3-庚酮溶液(0.1632μg/μL溶于二氯甲烷)为内标物,经2h震摇提取后引入SAFE系统。蒸馏系统由高真空(5×10-3Pa)与冷阱(-196℃)2部分组成,按照Engel等之前的描述蒸馏1h。获得的提取液经50mLNaHCO3溶液(0.5mol/L)提取3次,取下层有机相经无水Na2SO4除水后,40℃水浴下用Vigreux柱(30cm×2cm)浓缩至1mL,继续经氮气浓缩至约200μL装入样品瓶中,获得中性部提取液。剩余的水相,用2mol/LHCl调整pH值至2.5,与二氯甲烷充分混合振荡提取,获取的有机相经无水Na2SO4除水后浓缩至200μL装入样品瓶中,获得酸性提取液。1.4升温速度与温度所有样品经GC-O-MS进行分析。毛细管柱为DB-WAX柱(30m×0.32mm×0.25m,美国J&W公司),起始温度40℃,保持3min,然后以5℃/min的升温速度升温到200℃,再以10℃/min的升温速度升温到230℃保持3min,载气为(He),恒定流速为1.2mL/min,进样口温度250℃,压力14.87psi。质谱条件:电子轰击(electronimpact,EI)离子源,电子能量70eV,传输线温度280℃,离子源温度为230℃,四极杆温度为150℃,溶剂延迟3min,质量扫描范围m/z55~500。嗅觉检测器:接口温度为200℃。检测时为了防止实验员鼻腔干燥通入湿润的空气。1.5gc-o分析1μL溶剂萃取系列稀释样品(1∶3、1∶9、1∶27、1∶81、1∶243)注入到GC-O进行分析,直到嗅评人员在ODP末端不能再嗅闻到气味。每个样品经3名有经验的嗅评人员进行嗅闻。1.6合物的gc保留因子以及嗅闻数据的比对所有化合物经NIST2.0谱库,标准化合物的GC保留因子(RI)以及嗅闻数据的比对按照H.SONG等之前的描述进行鉴定。关键性气味化合物均经过标准化合物进行验证。1.7化合物浓度的计算鉴定出的主要化合物都进行了定量。以2-甲基-3-庚酮作为内标物,每种化合物的浓度计算如下:其中:ci为化合物浓度;cis为内标浓度;Ai为化合物的色谱峰面积;Ais为内标物峰色谱面积。每种化合物的气味活度值(OAV)按照之前的描述进行计算。2结果与讨论2.1可资香化合物类型鉴定在芳香提取物中,共有49种气味活性化合物被至少2名嗅评人员检测出,见表1、表2。它们包括醇类、酮类、烯类、醛类、酯类、内酯类、酸类及杂环化合物。获取的FD稀释因子色谱图如图1所示。其中,23种化合物(中性部1、2、3、13、14、16、17、19、21、22、24、25、27、31、34、35、37、38、42;酸性部3、6、9、11)具有较高的稀释因子(FDfactors≥27)被认为是较关键的气味活性化合物。它们的气味特性包括可可香、坚果香、爆米花香、烤香、花香、青香、奶香、焦糖香、脂肪香、蔬菜香等。1-辛烯-3-酮(蘑菇香)和2,3-丁二酮(奶油香)由于其极低的含量没有被GC-MS中被鉴定,而通过RI值比对、GC-O及标品验证可以非常肯定它们的存在。Strecker降解醛一直被认为是对可可产品气味有较大贡献的一类化合物。在本次鉴定中,呈麦芽香,可可香的2-甲基丙醛、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛有着极高的稀释因子(FD因子≥81),对可可液的气味轮廓有着重要的贡献。它们分别来源于缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸的降解。苯乙醛是来源于苯丙氨酸的另一种Strecker降解醛,有着强烈的玫瑰香气,在本可可液样品中也被鉴定出。含氮杂环化合物是可可豆在焙烤过程中经美拉德反应产生的。本实验鉴定出的2-乙酰基吡咯啉、三甲基吡嗪、2-乙基-3,5二甲基吡嗪、2,3-二乙基-5-甲基吡嗪、四甲基吡嗪、2,3,5-三甲基-6-乙基吡嗪、2-乙酰基吡咯、2-甲酰基吡咯有着较高的FD稀释因子(27-243)。这些化合物通常呈烤香、坚果香、爆米花香,是可可液气味组成的另一个重要部分。通过GC-O鉴定出一部分呈焦糖香、奶香的气味活性化合物。它们包括丁二酮、γ-辛内酯、麦芽酚、4-甲基-5,6(2H)-2-吡喃酮、γ-癸内酯、δ-癸内酯、6-戊基-5,6(2H)-2-吡喃酮以及香兰素。这些化合物曾经被报道在乳制品中存在,但本次鉴定可以推测出在可可豆发酵、焙烤的过程中也会产生这些物质,它们对可可液有贡献焦糖香韵和奶香香韵的作用。另外,一些呈果香、花香的化合物如苯乙醇、乙酸苯乙酯对可可液的整体香气轮廓也有较大的贡献(FDfactors≥9)。其他气味化合物如二甲基三硫(蔬菜香)、1-辛烯-3-酮(蘑菇香)、苯甲醛(杏仁香)也具有较高的气味稀释因子,对饱满的可可液香气具有贡献。酸香是可可液特征香气中的另一个突出贡献者。如表2,在制备出的酸部提取液中,酸类物质有乙酸、2-甲基丙酸、丁酸、3-甲基丁酸、己酸和辛酸。其中,乙酸、3-甲基丁酸、辛酸具有较高的稀释因子(FDfactor≥9)。这些物质来源于可可豆中糖类的降解。2.2甲基丁醛、二甲基三硫、2-乙基-3,5甲基吡嗪、2,3-二乙基-3,5-甲基吡嗪、2,3-二乙基-3,3-二乙基-3,5-甲基吡嗪、2,3-二乙基苯甲醛5-甲基吡嗪、2,3-二乙基乙酸酯3-甲基吡嗪、2,3-二乙基-3,5-甲基吡嗪、2,3-二乙基-3,5-甲基吡嗪、2,3-二乙基-3,5-甲基吡嗪、2,3-二乙基-3,5-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡嗪、3-甲基吡为了更明确地对期为活性化合物进行定量描述,应用内标法对主要的气味活性化合物进行的气味活度值进行了计算,见表3。结果表明,3-甲基丁醛、二甲基三硫、2-乙基-3,5二甲基吡嗪、2,3-二乙基-5-甲基吡嗪、2-甲基丙醛由于较大的含量或及较低的阈值而具有较高的OAV值。而乙酸苯乙酯、苯乙醇、苯甲醛由于阈值较高而OAV值较低,体现了这些化合物本身对可可液气味较低的影响作用。而FD因子较高的四甲基吡嗪、三甲基吡嗪等化合物有较低的OAV值,这可能与这些化合物在油性可可液基体中的特殊行为有关。3关键香气活性化合物应用AEDA结合OAV值计算可以成功地对可可液中关键气味活性化合物进行鉴定和描述。结果表明,2-甲基丙醛(麦芽香)、2-甲基丁醛(可可香)、2,3-丁二酮(奶油香)、2-乙酰基吡咯啉(爆米花香)、二甲基三硫(蔬菜香)、三甲基吡嗪(坚果香)、2