邱珊莲 李海明 张少平 吴水金 林宝妹 郑开斌

摘要：顶空条件是影响顶空（HS）-气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析结果的重要因素，炉温和平衡时间是顶空条件设置中最主要的2个因素，为确定福建戴云山羊肉挥发性风味成分检测的最佳顶空条件，分析了炉温和平衡时间对GC-MS检测羊肉挥发性风味成分的影响。结果表明，羊肉挥发性物质总峰面积和种类数随炉温升高而明显增加，醛类物质含量总体上随炉温升高而降低，醇类、烃类等其余物质含量总体上随炉温升高而升高。120 ℃炉温条件下随着平衡时间的延長，检出的挥发性物质总峰面积和种类数明显上升，但平衡时间达到40 min时，检出的成分种类数保持稳定，且醛类、呋喃类等各大类物质成分含量相对稳定。

关键词：炉温;平衡时间;HS-GC-MS;羊肉;挥发性风味成分

中图分类号： TS251.5+3  文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2021）17-0166-05

收稿日期：2021-02-03

基金项目：福建省农业科学院创新团队项目（编号：STIT2017-2-11）。

作者简介：邱珊莲（1979—），女，福建武平人，博士，副研究员，主要从事农产品加工研究。E-mail：slqiu79@163.com。

通信作者：郑开斌，博士，研究员，主要从事农产品加工研究。E-mail：kaibin118@163.com。

戴云山羊是福建省地方肉用山羊优良品种，具有悠久的养殖历史，其纯种羊主要在戴云山脉一带的德化、永春、大田、尤溪等地[1]。戴云山羊属中小体型肉用山羊，性情敏捷伶俐[2]，毛色全黑、个体适中、体躯结实、四肢强健、耐粗饲、适应性广、抗病力强，尤以早熟、繁殖率高、膻味较轻和肉质鲜美而深受广大消费者喜爱[3]。

目前，国内对戴云山羊的报道多集中于饲养管理、资源调查、品种保护、生产性能等方面[2-5]，而对戴云山羊肉风味成分的报道极少。顶空（HS）-气相色谱-质谱联用（GC-MS）是常用于挥发性物质测定的一种重要检测方法，将具有挥发性的样品置于顶空瓶中，保持恒定温度，使其上部（顶空）的气体与样品中的组分达到平衡，抽取上部气体进行 GC-MS 分析。顶空进样过程中炉温、平衡时间是影响检测结果的主要因素，本研究通过单因素试验分别研究了不同炉温和平衡时间条件下戴云山羊羊肉的挥发性风味成分，旨在确定最佳顶空条件下羊肉挥发性风味物质的组成，为挖掘戴云山羊的资源优势和合理利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

福建戴云山羊，90日龄断奶后采用“白天放牧、晚上补饲”的舍养结合放养的方式进行养殖，饲养至12月龄屠宰。

氮气、氦气、氩气（纯度≥99.999%，漳州市新兴气体有限公司）。

TriPlus 300 顶空自动进样器（美国赛默飞公司）、Trace1300-TSQ 9000气质联用仪（美国赛默飞公司）、JYS-M01粉碎机（济南九阳股份有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 样品制备

福建黑山羊禁食24 h后屠宰，颈静脉放血致死，取背长肌，放置在4 ℃冰箱内排酸24 h，在沸水中煮30 min，冷却后取中心部位羊肉，用粉碎机绞碎后称取5 g，放入20 mL顶空瓶中，封口密闭。将密封的顶空瓶放入自动进样器等待进样。

1.2.2 气相色谱-质谱分析条件

炉温：70、90、100、120 ℃，平衡时间均为120 min。

平衡时间：5、20、40、60、120 min，炉温均为120 ℃。

气相色谱分析条件：色谱柱，TG-5SILMS，30 m×0.25 mm×0.25 μm石英毛细管柱;升温程序：起始温度40 ℃，保持4 min，然后以6 ℃/min升温到 160 ℃，再以10 ℃/min升温到210 ℃，保持6 min;进样量1 000 μL，载气为He，体积流量1.2 mL/min，不分流。

质谱条件：电离方式为EI，离子源温度280 ℃，接口温度250 ℃。扫描质量范围为30～550 amu。

1.2.3 挥发性风味成分分析

各组分质谱经NIST检索，再结合文献进行人工谱图分析以确定各化学成分，采用峰面积归一法计算各成分相对百分含量。

2 结果与分析

2.1 炉温对HS-GC-MS分析羊肉挥发性风味成分的影响

随炉温的增高，气质联用仪检测到的山羊挥发性风味成分组成及其含量发生明显变化，由表1、表2、表4可知，总峰面积和成分种类数随炉温升高而明显增加，醛类物质相对含量总体上随炉温升高而降低，醇类等其余物质含量总体上随炉温升高而升高，且高炉温条件下检测到的成分均涵盖低炉温检出成分。70 ℃炉温条件下检测出包含醛类、醇类和呋喃类等3类在内的共7种化合物，主要成分为醛类物质，含5种成分，相对含量达93.03%，其中，正己醛含量最高，为70.94%，其次为庚醛（8.76%）和壬醛（6.77%）;醇类和呋喃类物质各占1.69%和1.11%。90 ℃炉温条件下检测出包含醛类、醇类、呋喃类、烃类、酯类和酮类等6类在内的共17种化合物，主要成分仍为醛类物质，含7种成分，总含量为81.36%，其中，正己醛含量为47.74%、正辛醛10.82%、壬醛10.70%、庚醛9.52%;呋喃类物质含量次于醛类，为7.85%，再次为醇类，含量3.62%。100 ℃炉温条件下与90 ℃炉温相似，共检测出包含醛类、醇类、呋喃类、烃类、酯类和酮类等6类物质，且各大类物质含量与90 ℃炉温条件下差异不大，但总峰面积和总成分个数急剧增加，检出27种挥发性风味成分，醛类和呋喃类物质种类数均翻倍增加，分别增至14种和4种，正己醛含量为39.18%、正辛醛13.63%、壬醛13.33%、庚醛11.49%。120 ℃炉温条件下检测出包含醛类、醇类、呋喃类、烃类、酯类、酮类和酸类等7类在内的共35种化合物，醛类物质16种，含量为59.73%，其中含量最高的为壬醛（16.87%），其次为正辛醛（12.70%），再次为正己醛（7.88%）和十六醛（7.48%）;醇类物质8种，含量为7.08%，其中正戊醇含量最高，占3.20%;呋喃类物质4种，含量18.88%，以2-正戊基呋喃（12.48%）为主;烃类、酯类、酮类和酸类物质含量均小于5%。

2.2 平衡时间对HS-GC-MS分析羊肉挥发性风味成分的影响

平衡时间对HS-GC-MS分析羊肉挥发性风味成分有重要的影响，由表1、表3、表4可知，120 ℃ 炉温条件下，5～20 min范围内，随着平衡时间的延长，挥发性物质总峰面积和种类数急剧增加，但平衡时间达到20 min时，总峰面积上升幅度变缓，平衡时间达到40 min时，检出的成分种类数保持稳定，且各大类物质成分含量相对稳定，平衡时间为5 min时，检测出包含醛类、醇类、呋喃類、酯类和酮类等5类在内的共11种化合物，醛类物质含6种成分，相对含量最高，占59.19%，其中，正己醛含量为26.25%、正辛醛11.16%、壬醛10.82%、庚醛5.87%;呋喃类和酮类含量接近，分别为11.44%和11.46%，分别由2-正戊基呋喃和羟基丙酮单一成分组成;醇类物质含量3.41%，由单一成分正戊醇组成。平衡时间为20 min时，总峰面积增加幅度开始趋缓，检测出包含醛类、醇类、呋喃类、烃类、酯类、酮类和酸类等7类在内的共32种化合物，醛类成分增加9种，醇类增加5种，呋喃类增加3种，酯类和酮类各增加1种，新增烃类和酸类物质;醛类物质含量为61.69%，其中含量最高的为壬醛（17.80%），其次为正辛醛（13.24%），再次为正己醛（9.37%）;呋喃类物质含量为13.01%，主成分仍是2-正戊基呋喃（8.88%），醇类物质含量为7.08%，主要成分为正戊醇（3.28%），酸类物质含量6.97%，由单一成分乙酸组成。平衡时间为40 min 以上时，均检测出包含醛类、醇类、呋喃类、烃类、酯类、酮类和酸类等7类在内的共35种化合物，成分总数不再增加，且各大类物质含量较为稳定，个别成分含量存在较明显差异，如十六醛;醛类物质含量保持在60.19%～65.63%，均以壬醛含量最高;呋喃类物质含量保持在14.79%～18.88%，均以2-正戊基呋喃为主;醇类物质保持在5.60%～7.89%，均以正戊醇为主。烃类、酯类、酮类和酸类物质含量均小于5%。

3 结果与分析

顶空自动进样（HS）-气相色谱-质谱联用（GC-MS）是一种简便、快速、灵敏分析样品中挥发性物质的方法，其分析结果受顶空进样参数、色谱参数和质谱参数的影响。本研究为提高戴云山羊羊肉风味成分分析结果的准确性就顶空进样参数的影响展开研究。顶空进样参数包括炉温（顶空温度）、平衡时间、进样时间、加压时间等，但炉温和平衡时间是主要影响因素[6]。王芳研究了加热炉温度和平衡时间对顶空气相色谱法测定甲醇结果的影响，发现随加热炉温度的增高，峰面积增大，当加热炉温度达到70 ℃时峰面积无显著变化，随平衡时间增加峰面积逐渐增大，当平衡时间达到 25 min 时峰面积无明显变化[7]。朱震海等研究了顶空温度和平衡时间对顶空气相色谱法测定水中卤代烃结果的影响，发现随着顶空温度的升高，峰面积增加，固定顶空温度条件下，随着平衡时间延长，峰面积响应值逐渐增大，到达某一时间点响应值趋于稳定[8]。上述结果与本研究结果较为一致，即顶空温度和平衡时间对峰面积影响明显，随着炉温和平衡时间增加，峰面积逐渐增大，起始时峰面积的变化明显，当温度和时间到达某一阶段，峰面积的变化趋缓。这是由于炉温升高和平衡时间延长，被测样品中挥发物含量增加，提高了待测样品在平衡气相中的浓度，其色谱响应值（峰面积）增大[9]，当顶空瓶蒸汽压趋于平衡，响应值就趋于稳定。

炉温和平衡时间不仅对挥发物总峰面积产生重要的影响，对出峰个数（成分种类数）也会产生明显影响。冯棋琴等采用顶空取样结合GC-MS技术比较分析不同产地压榨山茶油的挥发性风味成分，发现随着顶空温度（60～180 ℃）升高，出峰个数和总峰面积均持续增加，10～25 min范围内随顶空时间延长，出峰个数和总峰面积均增加，平衡时间为25 min时，出峰个数达到平衡，30 min时总峰面积不再增加[10]。该研究结果与本研究一致，即随着炉温升高，出峰个数持续增加，在一定的时间范围内随平衡时间的延长，出峰个数增加，到达某一时间点，出峰个数达到平衡。

炉温和平衡时间均对HS-GC-MS技术分析戴云山羊肉挥发性物质组成会产生重要影响，随着炉温升高，挥发性物质总峰面积和种类数均持续增加，醛类物质含量总体上随炉温升高而降低，醇类、烃类等其余物质含量总体上随炉温升高而升高。120 ℃炉温条件下，5～20 min范围内随着平衡时间的延长，挥发性物质总峰面积和种类数明显上升，但平衡时间为20 min时，总峰面积增加幅度趋缓，到40 min时，检出的成分种类数保持稳定，且醛类、

呋喃类等各大类物质成分含量相对稳定。因炉温太高会引起顶空气体压力过高，导致系统漏气，故建议检测戴云山羊肉挥发性物质的顶空设置条件为炉温120 ℃、平衡时间40 min。

参考文献：

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[7]王 芳. 加热炉温度和加热平衡时间对顶空气相色谱法测定甲醇结果的影响[J].  现代农业科技，2012（8）：268-268，272.

[8]朱震海，蔡 嵘，宣栋樑. 顶空温度和平衡时间对顶空气相色谱法测定水中卤代烃结果的影响[J].  中国卫生检验杂志，2015，25（6）：797-800.

[9]马永娥，金雅薇，刘 珩，等. 顶空气相色谱法测定墨粉用苯丙树脂残余单体[J].  热固性树脂，2016，31（4）：51-53.

[10]冯棋琴，马玉琼，吴满梅，等. 不同产地压榨山茶油挥发性风味成分顶空取样GC-MS分析[J].  中国油脂，2018，43（2）：138-141，145.