固相微萃取法提取北京豆汁挥发性成分

固相微萃取法提取北京豆汁挥发性成分

在历史悠久的北京，传统食品种类繁多，如北京豆汁、北京炒鸭、刘宝居酱、王致和豆腐。其中，北京特色最具特色的传统食品是豆汁。它是将浸泡过的绿豆加水磨成浆,再经发酵、熬制而成的一种风味独特的流质小吃。豆汁色泽灰绿,味道酸臭,是老北京饮食文化中不可缺少的一部分。由于经过发酵工艺,它含有丰富的营养物质,如蛋白质、氨基酸、维生素、粗纤维和糖等,并有祛暑清热、健脾开胃和降燥解毒等功效,再加上它贫富相宜、雅俗共赏,一直深受老北京人的喜爱,成为北京市非物质文化遗产之一。目前有关豆汁的报道主要集中在制作工艺、稳定性和文化属性等方面,而关于豆汁的挥发性香成分的研究鲜见报道。目前常用的提取食品中挥发性香成分的方法有固相微萃取(SPME)、同时蒸馏萃取(SDE)、溶剂辅助萃取(SAFE)等。本文采用顶空固相微萃取法(HS-SPME)提取加热过程中豆汁的挥发性香成分,并用气-质联用仪(GC-MS)分析豆汁熬制过程中香气成分的变化,旨在对豆汁的风味调控提供理论指导,为更好地继承和发展北京的非物质文化遗产提供参考。1材料和方法1.1动固相微萃取生豆汁,购于北京阜成门护国寺小吃店。C6~C30系列烷烃(色谱纯),购于美国supelco公司。手动固相微萃取(SPME)装置,萃取纤维头为膜厚为75μm的Carboxen/PDMS(黑色)萃取头,美国Supelco公司生产;6890N/5973I气相色谱-质谱联用仪,美国安捷仑公司;顶空进样瓶(15mL),中国安普公司;DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器,河南省予华仪器有限公司。1.2方法1.2.1spme萃取纤维先将萃取头在气相色谱的进样口250℃老化至无杂峰,将10mL豆汁放入15mL固相微萃取样品瓶中,置一定温度的恒水浴锅中,将SPME萃取头通过瓶盖插入样品的顶空部分,推出萃取纤维,顶空吸附40min;然后抽回萃取纤维,从样品瓶中拔出萃取头,再将萃取头插入GC-MS仪的气相色谱进样口,推出萃取纤维,于250℃解析5min。1.2.2gc/ms条件色谱条件:DB-WAX型色谱柱(30m×250μm×0.25μm),升温程序:起始温度35℃(保持2min),然后以3℃/min的速度升到120℃(保持10min),再以5℃/min的速度升到220℃(保持1min)。气化室温度230℃,传输线温度230℃,载气He,载气流量1.0mL/min,无分流比。质谱条件:EI源,电子轰击能量70eV;离子源温度230℃,四极杆温度150℃;溶剂延迟2min,扫描模式为全扫描,扫描质量范围15~450u;调谐文件atune.u。1.2.3定性和定量方法2挥发性香成分定性定量测定萃取头吸附的物质解析后经GC-MS分析,通过检索NIST08谱库匹配和人工解析质谱图分析,并对鉴定出的挥发性香成分定性、定量。分析结果见表1和表2。2.1酸类化合物的相对含量由表1和表2可知,从豆汁中共鉴定出38种挥发性成分。其中,生豆汁从30℃升到90℃系列温度条件下鉴定出的物质数量分别为23,23,25,30,24,24,24种,鉴定出的组分占各自总挥发性成分的比例分别为72.43%,72.31%,71.62%,62.36%,83.9%,70.2%,51.12%;熟豆汁在60℃条件下被鉴定出28种成分,鉴定出的组分占其总挥发性成分的56.47%。这些物质包括醇类13种、醛类4种、酮类2种、酸类8种、酯类3种、酚类2种、含硫化合物5种和其他类1种,其中共同成分有14种,分别是乙醇、2-丁醇、己醇、3-甲基-4-戊烯-1-醇、顺-3-己烯-1-醇、反-2-己烯-1-醇、2-丁酮、二甲基三硫醚、丙酸、丁酸、3-甲基戊酸、甲硫醇、二甲基二硫醚和乙酸。豆汁中含量较高的挥发性香成分主要是醇类、酸类和含硫类三大类物质,其中醇类化合物在各条件下的相对含量均在20%~30%之间,相对含量较高的有乙醇(0.94%~2.80%)、2-丁醇(1.67%~4.40%)、己醇(12.01%~16.64%)、反-2-己烯-1-醇(1.80%~3.15%)和顺-3-己烯-1-醇(1.19%~2.40%);与醇类化合物相比,酸类化合物和含硫类化合物的相对含量在各条件下变化较大,酸类化合物的相对含量范围为18.52%~42.11%,在70℃的萃取温度下,酸类的相对含量达到最高值42.11%,主要含有乙酸(0.49%~1.23%)、丙酸(4.30%~7.63%)、丁酸(6.03%~10.74%)、戊酸(4.58%~20.06%)和3-甲基戊酸(0.41%~1.15%);含硫类化合物的相对含量在3.63%~14.39%之间,其中二甲基二硫醚(0.92%~7.30%)、二甲基三硫醚(0.66%~1.75%)和甲硫醇(0.42%~4.34%)是主要组成成分。其它类物质的含量相对较低,其中醛类(0.38%~3.92%)和酮类(0.3%~2.63%)在各温度条件下都被鉴定出来,而酯类(0%~5.33%)和酚类(0%~1.72%)在部分温度条件下被鉴定出来。从鉴定出的物质的香气特征来看,豆汁的酸臭风味的直接体现者是酸类化合物和含硫类化合物。绿豆中还有丰富的糖类,尤其是支链淀粉,这些物质经过乳酸菌发酵形成了豆汁中的酸类化合物。本实验中鉴定出来的酸类化合物主要是短链脂肪酸,它们阈值低,如乙酸(刺激尖酸气息)、丙酸(刺激尖酸,稀释后具有果香和奶香)、3-甲基戊酸(酸的药草味、青香和果香)、戊酸(尖酸,稀释后有干酪、奶香和果香)和丁酸(持久、刺鼻、酸败的奶油香气,稀释后具有奶香和果香),这些物质不但赋予豆汁酸香,而且使得豆汁的香气透发。含硫化合物主要是发酵过程中硫胺素降解或者含硫氨基酸分解形成的,它们主要包括二甲基二硫醚、二甲基三硫醚等,其中纯的二甲基二硫醚具有强烈的硫臭气和洋葱香气,纯的二甲基三硫醚具有臭萝卜、洋葱和蔬菜样香气,这些物质共同构成了豆汁的硫臭气息。醛酮类化合物可能由醇类化合物或酸类化合物衍生而来,它们含量较少,但阈值较低,故对豆汁整体风味的作用不可忽视。醛类化合物主要有己醛(青香、果香和木香)、苯甲醛(苦杏仁、樱桃和坚果香气)和反-2-己烯醛(青香、果香、辛香和脂肪香)。酮类化合物仅鉴定出2-丁酮(飘逸的醚香、果香和青香)和3-戊酮(醚香、果香、甜香),这些化合物主要赋予豆汁一定的青香和果香,并使豆汁的香气飘逸。酯类化合物和酚类化合物种类和含量都较少,对豆汁的香气起到一定的点缀作用。醇类化合物虽然含量较高,但是它们阈值较高,对豆汁的香气起到柔和作用。2.2加热过程对豆汁主成分的影响豆汁在熬制过程中,挥发性香成分会有不同程度地变化。综合考虑各物质的阈值和相对含量,本实验中选部分对豆汁香气贡献较大的物质作为考察对象,研究豆汁熬制过程中的变化情况,见图1。从图1可以看出,熬制过程中,除个别成分外,对豆汁香气贡献较大的挥发性成分的含量变化不大。由此初步判断加热过程对豆汁的主体香气影响不大。豆汁的主要香气成分是在发酵过程中产生的。就各类化合物而言,酚类化合物的含量是随着加热温度的升高而增加的,这与酚类物质的来源有关。酚类物质一般认为来自木质素的分解,温度升高有利于木质素的分解,使得酚类物质含量增加。醇类、醛类、酮类、酸类和含硫化合物变化不大。酯类物质中乙酸乙酯和丙酸乙酯只在30℃时被检测到,这表明二者来源于发酵过程。随着熬制过程加热温度的升高,它们可能挥发了或转化为其他物质。3挥发性成分种类对豆汁酸香、含硫化合物浓度和甲硫醚的影响1)在一系列萃取温度下,采用固相微萃取方法提取老北京豆汁中的挥发性成分,经GC-MS分析共鉴定出38种物质,包括醇类13种、醛类4种、酮类2种、酸类8种、酯类3种、酚类2种、含硫化合物5种等。其中共同成分有14种,分别是乙醇、2-丁醇、己醇、3-甲基-4-戊烯-1-醇、顺-3-己烯-1-醇、反-2-己烯-1-醇、2-丁酮、二甲基三硫醚、丙酸、