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顶空固相微萃取法快速测定苹果酒中的香味物质

chemidoctor
2012-08-19 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《顶空固相微萃取法快速测定苹果酒中的香味物质pdf》,可适用于工程科技领域

第卷第期年月无锡轻工大学学报JournalofWuxiUniversityofLightIndustryV.No.Jan.文章编号:X()顶空固相微萃取法快速测定苹果酒中的香味物质汪立平(.江南大学司山东烟台徐岩赵光鳌陈工业生物技术教育部重点实验室)坚王利平江苏无锡刘杨岷李记明张裕葡萄酿酒股份有限公摘要:以顶空固相微苹取法(HeadSpaceSolidPhaseMicroExtractionsHSSPME)和气相色谱质谱(GasChromatgraphyMassSpectrometryGCMS)联用一辛醇为内标研究了苹取头、苹取时间、加盐质量浓度、苹取温度对苹果酒中香气物质苹取的影响优化了分析条件建立了快速测定苹果酒中香气物质的方法.该方法在苹果酒中常见香气物质的质量浓度范围内有良好的线性关系对常见香气物质的定量比较准确.关键词:固相微萃取苹果酒香气中图分类号:TS文献标识码:ARapidDeterminationofAromaComponentsinAppleWinebyHeadSpaceSolidPhaseMicroextraction(HSSPME)WANGLipingXUYanZHAOGuangaoCHENJianWANGLipingLIUYangminLIjiming(.KeyLaboratoryofIndustrialBiotechnologyMinistryofEducationSchoolofBiotechnologySouthernYangtzeUni·versityWuxiChina.ChangyuPioneerWineCompanyLimitedYantaiChina)Abstract:Arapidandsimplemethodwasdevelopedfordeterminationofaromacomponentsofapplewinebyheadspacesolidephasemicroextraction(HSSPME)coupledtocapillarygaschromatographymassspectrometry(GCMS)、Fourparametersincludingfibercoatingsextractiontimeconcentrationofsaltandextractiontemperaturewereoptimized.一Octanolwasusedasaninternalstandardforaccuracyimprovement.Themethodwascharacterizedbythegoodlinearitywithintheconcentrationrangeofcommonaromacomponentspresentedinapplewineswithsatisfactoryrecoveries.Keywords:solidphasemicroextractions(SPME)flavoranalysisapplewinearomacomponentsaromanotes为了控制饮料酒的质量需要对其中的香味物质进行定性定量分析.分析饮料酒中的香味物质通常要对香气成分进行浓缩预处理.传统的浓缩预处理的方法有液液萃取法(LiquidLiquidExtraction)卜引顶空法(HeadSpaceSampling)引吹扫捕集法(PurgeandTrap)同时蒸馏萃取法(SimultaneousDistillation/Extraction)和固相萃取法(SOlidPhaseExtraction).这些方法都不同程度地收稿日期:修回日期:.基金项目:国家“十五”科技攻关项目(No.BAAOF)资助课题.作者简介:汪立平(一)女湖南衡山人发酵工程博士研究生工程师.*通讯联系人维普资讯http:wwwcqvipcom无锡轻工大学学报第卷存在某些缺点或费用太高或样品量过多、耗时过多或使用的是对人体有害的昂贵的有机溶剂对操作者造成潜在的危害还可能在浓缩过程中丢失香气物质.固相微萃取(SolidPhaseMicroextraction简称SPME)是世纪年代以来出现的样品处理方法.它克服了前述传统预处理方法的几乎所有缺点无需有机溶剂、分析样品量少、操作简单、快速、费用低集采样、萃取、浓缩、进样于一体能够尽可能减少被分析的香气物质的损失并能与气相色谱、液相色谱联用.SPME装置的关键部件是一根熔融石英纤维丝或涂有一层具有选择性固相或液相聚合薄膜的石英纤维丝该纤维丝称为纤维头.萃取样品时首先用纤维头从待分析基质中萃取被分析物。然后将固相微萃取针管插入气相色谱仪的进样器内热解吸后分析检测.也可以将固相微萃取针插入与液相色谱相连的SPME/HPLC的接口解吸池开肩流动相洗脱样品进样分析.根据SPME纤维头上的薄膜极性分类可分为两大类即极性的聚丙烯酸酯(Polyacrylate简称PA)或聚乙二醇(Polyethyleneglycol简称PEG)和非极性的聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxcane简称PDMS).固相微萃取可用来检测气相或液相样品甚至固态样品.酒类的香气物质检测多采用顶空固相微萃取法(HeadSpaceSolidPhaseMicroextraction简称HSSPME)~【J.利用该法分析苹果酒中的香气物质尚未见报道.作者优化了HSSPME萃取参数探讨了HSSPME用于分离苹果酒中香气物质的可行性建立了该样品处理法与GCMS联用快速测定苹果酒中香气物质的分析方法并用HSPMEGcMS方法对苹果酒的香气物质进行定性定量测定.材料与方法.实验材料..苹果红富士苹果(Fuji):市购陕西红富士...菌种酿酒酵母(Saccharomycescerecisi一口e)In】由作者所在实验室提供...主要试剂果胶酶(PectinexXL):NovoNordisk公司产品一辛醇(一Oetano):Sigma公司产品其他试剂均为国产色谱纯或分析纯...主要仪器HSSPME取样装置如图所示.SPME手动进样手柄及mPA、mPDMS萃取头(纤维头)购于上海安谱科学仪器有限公司(美国Supelco.Co制造).气相色谱质谱联用仪:TraceMS美国Finigon质谱公司制造.恒温水浴图HSSPME固相微萃取装置示意图Fig.CommericalHSSPMEdevicemadebysupelco.实验方法..苹果酒的酿造按徐岩等(年)专利工艺酿造全汁干型苹果酒乙醇体积分数为%【⋯...香气物质的测定)SPME萃取作者比较PA和PDMS两种纤维头萃取的苹果酒中香气物质组分个数。以出峰多的PA萃取头测定苹果酒中的挥发性物质.PA纤维头的萃取方法为优化PA纤维头萃取参数后的萃取方法.萃取头的老化:PA萃取头和PDMS萃取头第一次使用时分别在气相色谱进样口于℃老化h℃老化h.第二次以后使用在上述温度下分别老化h和min.PA萃取头萃取:在mL装有磁力搅拌器的顶空瓶中加入.gNaCImI苹果酒.mI内标(一辛醇约.mg/mI)℃平衡min插入PA纤维头℃吸附minGC解吸min用于GCMS分析.PDMS萃取头萃取:在mI装有磁力搅拌器的顶空瓶中加入.gNaCImI苹果酒.mI内标(一辛醇约.mg/mL)℃平衡min插入PDMS纤维头℃吸附minGC解吸min用于GCMS分析.)气相色谱(Gc)、质谱(MS)条件气相色谱(GC)条件:进样量为I.分流方式为分流.色谱柱为OV(m).程序升温为℃保持min以℃/min的升温速度升至℃保持min.载气为He体积流量为mImin.检测器温度为℃。入口温度为℃.质谱(MS)条件:EI电离源电子能量为eV灯丝电流为.mA.电子倍增器电压为V.维普资讯http:wwwcqvipcom第期汪立平等:顶空固相微萃取法快速测定苹果酒中的香味物质扫描范围为AMU.离子源温度为℃.)定性定量方法数据处理采用Xcalibur软件.定性:未知化合物经计算机检索同时与NISTlibrary(kcompounds)和Wileylibrary(kcompoundsversion.)相匹配.仅报道匹配度和纯度大于(最大值)的鉴定结果.定量:选择一辛醇为内标它在苹果酒中的最终质量浓度约为.mg/L以苹果酒中常见的几种代表性酸类、醇类和酯类物质测定它们对一辛醇的相对响应因子.苹果酒中鉴定的酸类、醇类和酯类物质的质量浓度以相应的真实物质或结构相近的物质的相对响应因子计算.缩醛类、萜烯类物质以与一辛醇质量浓度之比计算.实验结果.萃取头的选择萃取头对香气物质的吸附性能根据“相似相溶”原则决定即极性的PA萃取头对极性的香气物质有较强的吸附力非极性的PDMS萃取头对非极性的香气物质吸附力较强.由于苹果酒的香气物质种类多【t极性不同有必要比较PA、PDMS两种萃取头对苹果酒香气物质萃取的影响.为此。以红富士苹果酒为样品以PA(g/dLNaC吸附时间min℃)和PDMS(g/dLNaC吸附时间min℃)纤维头按气相色谱、质谱条件初步定性了苹果酒中的挥发性物质结果见表.表lPA和PDMS纤维头萃取的挥发性物质种类比较Tab.ComparisonofaromacomponentsextractedbyPAandPDMScoatedfibers化合物PAPDMS化合物PAPDMS酯类醇类和酚类乙酸乙酯√√..丁二醇√√丁酸乙酯√√正己醇√√乙酸异戊酯√√一辛醇√√乙酸.甲基丁酯√√苯乙醇√√己酸乙酯√√一甲氧基一一乙烯基酚√√乙酸己酯√√酸类√、/辛酸乙酯√√乙酸√未检出乙酸苯乙酯√√一甲基丁酸√√癸酸乙酯√√己酸√√月桂酸乙酯√l/辛酸√√肉豆蔻酸乙酯√√癸酸√√棕榈酸乙酯√√缩醛类十八酸乙酯√√.一二乙氧基乙烷√√醇类和酚类羰基化合物正丙醇√√二氢基一.甲基.(H)一硫代苯酮√未检出异丁醇√√一甲基一.庚烯一一酮√未检出正丁醇√√萜烯类化合物.甲基一一丁醇√√。一二氢基苯并呋哺√未检出庚醇√√香茅醇环氧化物√√注:√表示检出.从表可以看出PA和PDMS纤维头共检测纤维头多萃取种香气物质:乙酸二氢基~一甲基一出种香气物质其中PDMS能检测出来的物质(H).硫代苯酮~甲基.一庚烯一一酮一二氢基PA纤维头均能检测出而且PA纤维头比PDMS苯并呋喃.因此选取PA纤维头优化萃取条件并用维普资讯http:wwwcqvipcom无锡轻工大学学报第卷它对苹果酒的香气成分进行萃取测定.另外在气相色谱和质谱条件方面根据香气物质的总离子色谱图(未列出)除正丙醇和乙酸乙酯色谱峰略有重叠外各种香气物质的峰形尖而且窄相邻峰被完全分离.这说明实验用气相色谱和质谱条件能满足苹果酒中香气物质的分离要求..吸附时间的确定顶空固相微萃取法是一种在平衡状态测定被分析物的方法分析物的平衡状态由分析物在系统三相中的物质分配决定.这三相包括聚合物薄膜、顶空和水溶液.一旦被分析物在三相中达到平衡它们在每一相中的质量浓度为一常数.所以要准确测定分析物在聚合物薄膜中的质量浓度首先要使系统达到平衡状态.该状态可通过被分析物的萃取时间与响应值(峰面积)测定.峰面积为常数时的时间为平衡时间.图是在g/dNaCI、吸附温度℃条件下苹果酒中部分挥发物的吸附时间与峰面积图.籁靛g旧鹫吸附时间/min图苹果酒中部分香味物质的HS.SPME吸附时间Fig.HSSPMEadsorptiontimeprofileforsomearo·macomponentsinFujiapplewine从图可以看出用PA头萃取的大部分化合物的峰面积在min时基本上是一常数.该结果与HenrykH.Jelen等()J、AlexandraSteffen等()报道相似.在接近平衡态的亚平衡态时加男样品在相同的条件下萃取也可以对被分析物进行较准确的测定.所以为缩短分析时间以min作为吸附时间..NaCI对萃取效率的影响减少被分析物(有机物)在水溶液中的可溶性能使更多的挥发性物质挥发至溶液的顶空吸附到纤维头上从而降低该方法的检测限提高香气物质的响应值.在溶液相中加入盐(如NaC|)可达到该目的.作者在吸附温度为℃、吸附时间为rain的条件下检测了NaC对萃取效率的影响(加入Naa的质量浓度分别为g/dL)结果见图.从图可以看出NaCI质量浓度对辛酸和癸酸的萃取效率影响不明显对醇类、酯类和其它酸类则影响较大.NaCI质量浓度为g/d时萃取效率最高为dI时萃取效率反而降低所以选择dI为萃取盐的质量浓度.棕榈酸乙酯月桂酸乙酯乙酸苯乙酯己酸乙酯乙酸异戊酯乙酸乙酯癸酸辛酸己酸乙酸.×l’.O×l’.×lO.O×lO图不同NaCI质量浓度下苹果酒中部分香味物质的萃取效率Fig.RelativeamountofaromacomponentsinFujiap·piewineextractedundervarioussaltconcentra·tionsusingaPAfibercoating.萃取温度的确定温度对萃取效率也有影响.作者比较了℃和℃两种温度对萃取效率的影响.总的说来提高温度可以增加香气物质的萃取效率℃时醇类、酸类、酯类的萃取效率分别是℃的~倍.再提高温度可能会提高萃取效率但考虑到高温可能会引起苹果酒中香气物质发生化学变化所以将℃作为萃取温度..萃取方法的有效性验证一旦确定了PA萃取参数和仪器条件作者考维普资讯http:wwwcqvipcom第期汪立平等:顶空固相微革取法快速测定苹果酒中的香味物质察了在该条件下的测定方法分析苹果酒中香气物质的可行性包括测定该方法的线性范围和回收率.线性范围的测定是以苹果酒中几种代表性香气物质配成稍宽于苹果酒中的常见质量浓度范围内的个梯度测定它们在模拟苹果酒中线性情况.模拟苹果酒是乙醇体积分数为%的高纯水溶液.回收率的测定是在苹果酒中加入这几种香气物质对加入和不加入香气物质的红富士苹果酒进行测定按照加标回收率的方法计算结果见表.根据表苹果酒中几种香气物质的相关系数尺范围为.~.回收率为.%~.%其中正丙醇和辛酸的回收率(.%.%)较低但高于MangasJJ()【j方法中微量成分的最低有效回收率(%).所以综合表该法可以较准确地测定苹果酒中常见的香气物质.表苹果酒中部分香气物质的线性范围Tab.LinearrangeusedforapplewinearomacomponentsdeterminationusingPAcoatedfiber注:样品和混合标样中加入等量的内标.辛醇z为样品中香气物质与内标.辛醇峰面积之比为待测香气物质质量浓度(mg/L).表红富士苹果酒中部分香气物质的回收率Tab.RecoveryofsomearomacomponentsaddedtoFujiapplewineusingPAcoatedfiber.苹果酒中香气成分的分析采用固相微萃取条件和色谱、质谱条件测定了红富士苹果酿造的苹果酒中的香气成分.苹果酒中的香气物质的总离子流色谱图见图色谱图上的色谱峰以保留时间标记保留时间对应的香气物质名称见表.表还列出了苹果酒中所鉴定的香气物质的质量浓度..‘)oI.’.‘l....lI,oLl\J.^lLlOlOZO时间/min图红富士苹果酒中的香气物质的总离子流色谱图Fig.TotalioncurrentchromatogramofarOmaComponentsinFujiapplewine根据表红富士苹果酒中共鉴定出种香气成分这些成分分属于低级脂肪酸类、醇类、酯类、缩醛类、羰基化合物类、萜烯类和酚类等类物质.该结果与Williams等()】报道相符合说明采用SPME法能较完全萃取苹果酒中的香气物质.在鉴定的物质中醇类和酯类的种类最多醇类的种数略少于酯类醇类和酯类种数分别为O维普资讯http:wwwcqvipcom无锡轻工大学学报第卷占香气物质种类总数的.%和.%质量浓度较高的成分是醇类、酯类和低级脂肪酸类物质这类物质在苹果酒中的质量浓度分别是....mg/L分别占总香气成分总量的.%.%.%.苹果酒中含量排在前l位的香气成分依次是.甲基一一丁醇、.甲基..丙醇、乙酸乙酯、苯乙醇、正丁醇、正丙醇、辛酸、月桂酸乙酯、辛酸乙酯和正己醇:这种香气成分在苹果酒中所占比例为.%构成了苹果酒的主要香气成分.含量最高的物质.甲基一.丁醇占红富士酒香气总量的.%表明该物质是苹果酒中的最主要的香气成分.表富士苹果酒中鉴定的挥发性物质及质量浓度Tab.CntentofaromacomponentsofFujiapplewineidentifiedbyHSSPME化合物名称保留时间量化合物名称保留时间/质量浓度/rain(TIg/L)rain(mg/L)正丙醇...辛醇(内标)..乙酸乙酯..二氢基.一甲基.(H).硫代苯酮...甲基一一丙醇..己酸..二乙氧基乙烷..香茅醇环氧化物..正丁醇..辛酸乙酯..乙酸..苯乙醇..一甲基一.丁醇..辛酸..丁酸乙酯..乙酸.一苯乙酯.正庚醇.T癸酸乙酯..乙酸异戊酯...甲氧基一一乙烯基酚..乙酸一.甲丁酯O.OT.二羟基苯并呋哺..一丁二醇..癸酸..正己醇..月桂酸乙酯..一甲丁酸..肉豆蔻酸乙酯..己酸乙酯..棕榈酸乙酯..乙酸己酯..十八酸乙酯.T一甲基一一庚烯一一酮..质量浓度总计.注:T指痕量.结论本研究建立了一种快速、简单、样品量少的测定苹果酒中挥发性成分的分析方法即顶空固相微萃取法与气相质谱联用法.该法能萃取苹果酒中的醇类、酯类、低级脂肪酸类、缩醛类、羰基化合物、萜烯类化合物、酚类等类物质表明该分析方法可较完全地萃取苹果酒中的香气物质.在苹果酒中的参考文献:低级脂肪酸类、醇类和酯类等常见香气物质的质量浓度范围内该分析方法呈线性关系R为..回收率为.%~.%其中正丙醇、酸类的回收率较低为%左右酯类和大部分醇类的回收率较高达%~%说明该法可较准确地用于苹果酒中的香气物质的定量分析.优化后的固相微萃取主要条件是:PA纤维头吸附时间为rain吸附温度为O℃加盐量为g/dI解吸时间为min.FerreoraVRappACachoJFeta.FastandquantitativedeterminationofwineflavorcompoudsusingmicroextractionwithfreonJ.JhgricFoodChem():.(下转第页)维普资讯http:wwwcqvipcom无锡轻工大学学报第卷结论通过。Co诱变筛选得到一株产色素能力缺失菌摇瓶和L发酵罐发酵实验多糖产量为参考文献:g/L左右发酵液颜色为淡绿色.该菌株简化了多糖纯化步骤有利于保持多糖的生物活性和提取过程中多糖的损失.对该菌株的多糖产物进行红外和核磁共振光谱分析其结构与短梗霉多糖标样一致.SYuen.PullulananditsapplicationsJ.ProcessBiochemistry。():.ThomasJPollock。LindaThorne。RichardWArmentrout.IsolationofnewAureobasidiumstrainsthatproducehigh.molecular.weightpullulanwithreducedpigmentationJ.AppliedandEnvironmentalMicrobiology。。():.FYoussef。TRoukas。CGBiliaderis.PullulanproductionbyanonpigmentedstrainofAureobasidiumpullulansusingbatchandfedbatchcultureJ.ProcessBiochemistry。:.张惟杰.糖复合物生化研究技术M.杭州:浙江大学出版社。.【詹晓北。郑志永。贾薇。等大肠杆菌Co诱变育种及其发酵生产聚唾液酸条件【J.无锡轻工大学学报。():.GorinQAJCarbon一nuclearmagneticresonancespectroscopyofpolysaccharidesJ.AdvCarbohydrChemBiochem。:BrianJCatley。AlisonRamsay。CatherineServis.Observationsonthestructureofthefungalextracellularpolysaccharide。pullulanJ.CarbohydrateResearch。。:.(责任编辑:李春丽)(上接第页)GilJV。MateoJJJimenezM。eta.AromacompoudsinwineasinfluencedbyapiculateyeastsJ.JFoodSei。():。.ScherierP。DrawenF。SehmidMChangesinthecompositionofneutralvolatilecomponentsduringtheproductionofapplebrandyJ.JSciFdAgric。。():.NobleAC.InAnalysisofFoodsandBeveragesHeadspaceTechniquesM.NewYork:AcademicPress..StashenkoHMackuC。ShibamatoT.MonitoringvolatilechemicalsformedfrommustduringyeastfermentationJ.JAgricFoodChem():.SolesKMOughCSKunkeeRE.EsterconcentrationdifferencesinwinesfermentedbyvariousspeciesandstrainsofyeastsJ.AmJEnolVitic():.【MangasJJ。GonzalezMPRodriguezR。eta.SolidphaseextractionanddeterminationoftracearomaandflavourcomponentsinciderbyGCMSJ.Chromatographia。。(/):.HenrykHJKrystianWErwinWeta.Solid.phasefortheanalysisofsomealcoholsandestersinbeer:cornparisonwithstaticheadspacemethodJ.JAgricFoodChem。。():.AlexandraSJanuszP.AnalysisofflavorvolatilesusingheadspacesolidphasemicroextrationJ.JAgricFoodChem。():.ElizabethVSusanEE.MonitoringesterformationingrapejuicefermentationsusingsolidphasemicroextrationcoupledwithgaschromatographymassspectrometryJ.JAgricFoodChem():.徐岩.一种苹果酒酵母和用该酵母发酵酿制苹果酒的方法P.中国专利:A.WifliamsAA.FlavourresearchandtheciderindustryJ.JInstBrew。():.(责任编辑:李春丽)维普资讯http:wwwcqvipcom

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