固相微萃取法提取北京豆汁揮發(fā)性成分

固相微萃取法提取北京豆汁揮發(fā)性成分

在歷史悠久的北京，傳統(tǒng)食品種類繁多，如北京豆汁、北京炒鴨、劉寶居醬、王致和豆腐。其中，北京特色最具特色的傳統(tǒng)食品是豆汁。它是將浸泡過的綠豆加水磨成漿,再經(jīng)發(fā)酵、熬制而成的一種風(fēng)味獨(dú)特的流質(zhì)小吃。豆汁色澤灰綠,味道酸臭,是老北京飲食文化中不可缺少的一部分。由于經(jīng)過發(fā)酵工藝,它含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),如蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、粗纖維和糖等,并有祛暑清熱、健脾開胃和降燥解毒等功效,再加上它貧富相宜、雅俗共賞,一直深受老北京人的喜愛,成為北京市非物質(zhì)文化遺產(chǎn)之一。目前有關(guān)豆汁的報(bào)道主要集中在制作工藝、穩(wěn)定性和文化屬性等方面,而關(guān)于豆汁的揮發(fā)性香成分的研究鮮見報(bào)道。目前常用的提取食品中揮發(fā)性香成分的方法有固相微萃取(SPME)、同時(shí)蒸餾萃取(SDE)、溶劑輔助萃取(SAFE)等。本文采用頂空固相微萃取法(HS-SPME)提取加熱過程中豆汁的揮發(fā)性香成分,并用氣-質(zhì)聯(lián)用儀(GC-MS)分析豆汁熬制過程中香氣成分的變化,旨在對(duì)豆汁的風(fēng)味調(diào)控提供理論指導(dǎo),為更好地繼承和發(fā)展北京的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)提供參考。1材料和方法1.1動(dòng)固相微萃取生豆汁,購(gòu)于北京阜成門護(hù)國(guó)寺小吃店。C6~C30系列烷烴(色譜純),購(gòu)于美國(guó)supelco公司。手動(dòng)固相微萃取(SPME)裝置,萃取纖維頭為膜厚為75μm的Carboxen/PDMS(黑色)萃取頭,美國(guó)Supelco公司生產(chǎn);6890N/5973I氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀,美國(guó)安捷侖公司;頂空進(jìn)樣瓶(15mL),中國(guó)安普公司;DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器,河南省予華儀器有限公司。1.2方法1.2.1spme萃取纖維先將萃取頭在氣相色譜的進(jìn)樣口250℃老化至無雜峰,將10mL豆汁放入15mL固相微萃取樣品瓶中,置一定溫度的恒水浴鍋中,將SPME萃取頭通過瓶蓋插入樣品的頂空部分,推出萃取纖維,頂空吸附40min;然后抽回萃取纖維,從樣品瓶中拔出萃取頭,再將萃取頭插入GC-MS儀的氣相色譜進(jìn)樣口,推出萃取纖維,于250℃解析5min。1.2.2gc/ms條件色譜條件:DB-WAX型色譜柱(30m×250μm×0.25μm),升溫程序:起始溫度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)。氣化室溫度230℃,傳輸線溫度230℃,載氣He,載氣流量1.0mL/min,無分流比。質(zhì)譜條件:EI源,電子轟擊能量70eV;離子源溫度230℃,四極桿溫度150℃;溶劑延遲2min,掃描模式為全掃描,掃描質(zhì)量范圍15~450u;調(diào)諧文件atune.u。1.2.3定性和定量方法2揮發(fā)性香成分定性定量測(cè)定萃取頭吸附的物質(zhì)解析后經(jīng)GC-MS分析,通過檢索NIST08譜庫匹配和人工解析質(zhì)譜圖分析,并對(duì)鑒定出的揮發(fā)性香成分定性、定量。分析結(jié)果見表1和表2。2.1酸類化合物的相對(duì)含量由表1和表2可知,從豆汁中共鑒定出38種揮發(fā)性成分。其中,生豆汁從30℃升到90℃系列溫度條件下鑒定出的物質(zhì)數(shù)量分別為23,23,25,30,24,24,24種,鑒定出的組分占各自總揮發(fā)性成分的比例分別為72.43%,72.31%,71.62%,62.36%,83.9%,70.2%,51.12%;熟豆汁在60℃條件下被鑒定出28種成分,鑒定出的組分占其總揮發(fā)性成分的56.47%。這些物質(zhì)包括醇類13種、醛類4種、酮類2種、酸類8種、酯類3種、酚類2種、含硫化合物5種和其他類1種,其中共同成分有14種,分別是乙醇、2-丁醇、己醇、3-甲基-4-戊烯-1-醇、順-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。豆汁中含量較高的揮發(fā)性香成分主要是醇類、酸類和含硫類三大類物質(zhì),其中醇類化合物在各條件下的相對(duì)含量均在20%~30%之間,相對(duì)含量較高的有乙醇(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%)和順-3-己烯-1-醇(1.19%~2.40%);與醇類化合物相比,酸類化合物和含硫類化合物的相對(duì)含量在各條件下變化較大,酸類化合物的相對(duì)含量范圍為18.52%~42.11%,在70℃的萃取溫度下,酸類的相對(duì)含量達(dá)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%);含硫類化合物的相對(duì)含量在3.63%~14.39%之間,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%)是主要組成成分。其它類物質(zhì)的含量相對(duì)較低,其中醛類(0.38%~3.92%)和酮類(0.3%~2.63%)在各溫度條件下都被鑒定出來,而酯類(0%~5.33%)和酚類(0%~1.72%)在部分溫度條件下被鑒定出來。從鑒定出的物質(zhì)的香氣特征來看,豆汁的酸臭風(fēng)味的直接體現(xiàn)者是酸類化合物和含硫類化合物。綠豆中還有豐富的糖類,尤其是支鏈淀粉,這些物質(zhì)經(jīng)過乳酸菌發(fā)酵形成了豆汁中的酸類化合物。本實(shí)驗(yàn)中鑒定出來的酸類化合物主要是短鏈脂肪酸,它們閾值低,如乙酸(刺激尖酸氣息)、丙酸(刺激尖酸,稀釋后具有果香和奶香)、3-甲基戊酸(酸的藥草味、青香和果香)、戊酸(尖酸,稀釋后有干酪、奶香和果香)和丁酸(持久、刺鼻、酸敗的奶油香氣,稀釋后具有奶香和果香),這些物質(zhì)不但賦予豆汁酸香,而且使得豆汁的香氣透發(fā)。含硫化合物主要是發(fā)酵過程中硫胺素降解或者含硫氨基酸分解形成的,它們主要包括二甲基二硫醚、二甲基三硫醚等,其中純的二甲基二硫醚具有強(qiáng)烈的硫臭氣和洋蔥香氣,純的二甲基三硫醚具有臭蘿卜、洋蔥和蔬菜樣香氣,這些物質(zhì)共同構(gòu)成了豆汁的硫臭氣息。醛酮類化合物可能由醇類化合物或酸類化合物衍生而來,它們含量較少,但閾值較低,故對(duì)豆汁整體風(fēng)味的作用不可忽視。醛類化合物主要有己醛(青香、果香和木香)、苯甲醛(苦杏仁、櫻桃和堅(jiān)果香氣)和反-2-己烯醛(青香、果香、辛香和脂肪香)。酮類化合物僅鑒定出2-丁酮(飄逸的醚香、果香和青香)和3-戊酮(醚香、果香、甜香),這些化合物主要賦予豆汁一定的青香和果香,并使豆汁的香氣飄逸。酯類化合物和酚類化合物種類和含量都較少,對(duì)豆汁的香氣起到一定的點(diǎn)綴作用。醇類化合物雖然含量較高,但是它們閾值較高,對(duì)豆汁的香氣起到柔和作用。2.2加熱過程對(duì)豆汁主成分的影響豆汁在熬制過程中,揮發(fā)性香成分會(huì)有不同程度地變化。綜合考慮各物質(zhì)的閾值和相對(duì)含量,本實(shí)驗(yàn)中選部分對(duì)豆汁香氣貢獻(xiàn)較大的物質(zhì)作為考察對(duì)象,研究豆汁熬制過程中的變化情況,見圖1。從圖1可以看出,熬制過程中,除個(gè)別成分外,對(duì)豆汁香氣貢獻(xiàn)較大的揮發(fā)性成分的含量變化不大。由此初步判斷加熱過程對(duì)豆汁的主體香氣影響不大。豆汁的主要香氣成分是在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的。就各類化合物而言,酚類化合物的含量是隨著加熱溫度的升高而增加的,這與酚類物質(zhì)的來源有關(guān)。酚類物質(zhì)一般認(rèn)為來自木質(zhì)素的分解,溫度升高有利于木質(zhì)素的分解,使得酚類物質(zhì)含量增加。醇類、醛類、酮類、酸類和含硫化合物變化不大。酯類物質(zhì)中乙酸乙酯和丙酸乙酯只在30℃時(shí)被檢測(cè)到,這表明二者來源于發(fā)酵過程。隨著熬制過程加熱溫度的升高,它們可能揮發(fā)了或轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)。3揮發(fā)性成分種類對(duì)豆汁酸香、含硫化合物濃度和甲硫醚的影響1)在一系列萃取溫度下,采用固相微萃取方法提取老北京豆汁中的揮發(fā)性成分,經(jīng)GC-MS分析共鑒定出38種物質(zhì),包括醇類13種、醛類4種、酮類2種、酸類8種、酯類3種、酚類2種、含硫化合物5種等。其中共同成分有14種,分別是乙醇、2-丁醇、己醇、3-甲基-4-戊烯-1-醇、順-3-己烯-1-醇、反-2-己烯-1-醇、2-丁酮、二甲基三硫醚、丙酸、