香气是评价食品品质的重要指标之一。食品香气的形成建立在复杂的物质基础之上，如何获取准确的食品香气信息一直是研究热点。目前，食品香气物质的定量萃取方式主要分为溶剂萃取和顶空萃取。分析不同顶空萃取方式的差异，综合不同顶空进样方式对香气物质定性定量的能力，对食品中香气物质的分析具有重要意义。
大连工业大学食品学院，国家海洋食品工程技术研究中心的马丽鑫，郑 旭、秦 磊*等人拟以不同基质体系下57种极性、沸点、保留指数(RI)跨度大的食品中常见的不同类型香气物质作为研究对象，对比顶空SPME、ITEX、P&T、静态顶空4种顶空进样方式的萃取效率和能力，为GC-MS检测食品中挥发性香气物质的方法开发和应用提供实验依据。
1、香气物质的选择
本研究选取57种来源于不同食品的挥发性物质，进行不同萃取方式定性定量分析差异的比较。特征香气化合物种类包含烃类、酯类、醛类、醇类、酮类、酸类等主要类型化合物。其保留指数(RI)分布在700～2 000之间，涵盖较广，能够一定程度上反映出食品中不同类型的特征香气化合物色谱分离情况。同时，所选化合物的lgP值也均匀分布，分布范围在-0.6～9.3之间，能够体现出不同极性化合物的定量情况，从而进一步分析不同萃取方法萃取效率间的差异。对所选取的化合物进行色谱分离与质谱检测，各香气物质标准品性质如表1(点击下方 阅读原文 即可查看表1)所示。
2、不同顶空进样方法的差异分析
为了进一步分析不同萃取方式萃取能力及与萃取物质之间的相关性，对结果进行统计学分析，如图1所示。有20种挥发性风味化合物是所有方法均可测得的，不同萃取方法富集到的挥发性风味化合物存在明显差异，这是由于富集材料的差异导致对不同分子质量、极性的挥发性化合物的吸附能力不同。虽然所选的4种不同类型SPME萃取头的萃取能力在本实验中没有明显差异，但由图1B可以一定程度上判断出PDMS/DVB萃取头萃取效果最好，其在57种挥发性风味物质中可萃取到45种化合物，对醇类、酯类物质富集效果较好。ITEX动态顶空受溶剂影响较小，对RI较低的挥发性化合物的萃取能力较好，对芳香类化合物富集效果较理想。P&T对中高沸点的挥发性化合物富集效果较差，保留时间在16 min后的化合物只富集到1,3-二甲基萘和乙位紫罗兰酮。除此之外，静态顶空和P&T均不适合酸类物质的萃取。
3、顶空进样方法对香气物质定量的影响
所选同位素内标涵盖了不同分子质量和RI的烷烃，对比不同萃取方式对不同同位素内标的萃取效果可以发现，SPME萃取头PDMS/DVB更适合萃取中高RI的物质，而静态顶空则适合中低RI的物质。从图1B可以看出，不同萃取方法下同位素内标的响应值有明显的差别。SPME萃取头DVB/CAR/PDMS、CAR/PDMS与ITEX方法均对中等RI的化合物萃取效果较好。SPME萃取头PA对氘代十六烷的萃取峰值明显高于其他4种氘代烷烃，萃取效果较好，而对于氘代壬烷的萃取较差，ITEX方法中氘代壬烷的峰值高于其他几种萃取方法。由于PA涂层的极性性质差异，通过实验结果发现该类型SPME萃取头更适合萃取中高质量数的极性半挥发性化合物，而ITEX相较于该类型SPME方法更适合萃取中低质量数化合物。因此，在萃取过程中针对不同萃取方式的特性进行结合，能够有效互补各萃取方式的不足，从而获得更全面的挥发性化合物信息。
4、溶液基质成分对香气物质定量的影响
从图2可以看出，整体而言，顶空方法获得的食品香气信息受食品基质的影响均较小，但不同顶空方法之间也存在差异。SPME进样方式的DVB/CAR/PDMS、PDMS/DVB萃取头在基质影响下萃取到的挥发性风味化合物个数变化小，CAR/PDMS、PA萃取头与静态顶空提取到的挥发性化合物个数变化相对较大，说明受基质影响较大。食品的复杂基质会影响食品中特征香气物质的扩散，而对于顶空萃取而言，其主要是收集食品顶空的香气物质，在温度、压力等条件的影响下，香气物质会达到一定的气液平衡，因此相对溶剂萃取而言，其获得的气味轮廓信息变化随食品基质变化较小。
结 论
不同萃取方式对食品中香气物质的富集存在明显差异。香气物质的顶空萃取方式由于吸附涂层的差别，会导致香气物质的萃取量、萃取效率、萃取稳定性等发生变化。对于SPME方式而言，PDMS/DVB萃取头更适合于水基质中特征香气物质的富集;ITEX动态顶空方式结合了吸附填料、动态吹扫和微管浓缩等优势，定量限为10 ng/mL，不仅能有效减少食品基质的影响，同时也提高了香气化合物的萃取效率;P&T和静态顶空更适合于低沸点化合物的定量。利用多种同位素内标在GC-MS检测中RI的广度分布结合不同顶空萃取方式，并通过不同保留时间进行合适的定量校正内标筛选，能够有效提高食品中特征香气物质的定量结果精度。通过对比不同顶空萃取方式的萃取能力，在优势互补下将SPME与ITEX结合能够有效提高获得的食品香气指纹信息的完整性与准确性。
本文《不同顶空进样技术结合多同位素内标法对香气物质定量分析的选择性差异》来源于《食品科学》2021年42卷24期261-268页，作者：马丽鑫，郑旭，黄旭辉，孙浩媛，徐献兵，董秀萍，秦磊。
