利用各种仪器，利用HS- SPME法萃取小球藻生长因子挥发性风味物质、SAFE法萃取小球藻生长因子挥发性风味物质、GC-MS分析方法、小球藻生长因子挥发性风味物质定性与定量分析、气味强度等方面对小球生长因子做出分析和测试，并得出结果。

挥发性风味物质的两种提取方法的比较

不同提取方法小球藻生长因子挥发性风味物质韦恩图见图1 ,小球藻生长因子挥发性风味物质种类与相对含量见图2。

图1 不同提取方法小球藻生长因子挥发性风味物质韦恩图

图2 两种提取方法小球藻生长因子挥发性风味物质种类与相对含量

由1可知,两种提取方法中HS- SPME法鉴定出50种挥发性风味物质, SAFE法鉴定出40种挥发性风味物质,共同鉴定出的挥发性风味物质有11种。

图2可知, HS-SPME法鉴定出的挥发性风味物质有6种醛类、8种酮类、20种杂环类、4种醇类、3种酚类、3种含硫化合物及6种其他类化合物。SAFE法鉴定出的挥发性风味物质有4种醛类、11种酮类、 9种杂环类、7种醇类、 5种酚类及4种其他类化合物。小球藻生长因子挥发性风味物质见表2。

表2 小球藻生长因子挥发性风味物质

结合图2和表2可知,两种提取方法中小球藻生长因子中醇类物质相对含量最高, HS-SPME法鉴定出的2-乙基己醇相对含量最高,为37.95% ;两种方法均鉴定出糠醇,其中SAFE法鉴定出的糠醇相对含量较高,为57.76% ,可能是赖氨酸与葡萄糖美拉德反应产生的产物。有研究发现,在小球藻不同生长阶段中,醇类物质含量在不断增加。醇类物质的风味包含令人愉快和不愉快,感觉阈值相对较大,所以对样品风味的贡献程度相对较低,但当其浓度较高或者以不饱和形式存在时,其影响不容忽视。

酮类物质的气味阈值较低,因此对样品风味的贡献程度较高,其中2-庚酮、甲基庚烯酮、2-壬酮均对小球藻生长因子的风味有益。目前研究表明,部分酮类物质可能会使样品整体风味更容易令人接受,但也有一些酮类物质呈现不良风味。

杂环类化合物主要为噻唑类、吡嗪类以及呋喃类化合物,呈现恶臭气味、坚果香、埡香、霉味等。杂环类化合物相对含量虽不是很高,但阈值也较低 ,因此对样品风味的不良影响不容忽视。其中吡嗪类化合物是食品中的游离氨基酸和多肽等和羰基化合物(尤其是还原糖)作为前体物质所产生的[21 ,即美拉德反应过程中的斯特雷克反应生成的a氨基酮,经过缩合, 生成 了不同种类的吡嗪类化合物。

含硫化合物只在HS-SPME法中被鉴定出来,含硫化合物是一些海产品中的重 要风味物质,由浮游植物转移到食物链中的其他生物体上,也可能来自蛋氨酸和半胱氨酸分解代谢。有研究发现海藻中重要的挥发性成分是有机卤素、醛类物质和二甲基硫醚。

表2可知, HS-SPME法提取的风味物质种类更多,相对含量更高,能够比较完整地呈现小球藻生长因子的挥发性风味物质。有研究报道二甲基 一硫醚是小球藻的主要风味物质,但本研究使用SAFE法并未鉴定出,故最终采用顶空固相微萃取气质联用, 并结合ROAV对球藻生长因子中挥发性风味成分及关键风味物质进行研究。

小球藻生长因子挥发性风味物质ROAV分析

根据文献表明,所有风味物质的ROAV均在0-100之间,当ROAV在0.1-1.0时,说明该化合物对样品整体风味有一定的影响; ROAV大于1时,说明该化合物对样品整体风味有较大影响,对整体风味贡献程度大; ROAV越高,化合物对样品的整体风味影响越大,贡献程度越大。根据阈值、ROAV及气味强度 从HS-SPME法中鉴定的50种化合物中鉴定出14种小球藻的主要挥发性化合物,具体见表3。

表3 小球藻生长因子液挥发性风味物质ROVA值分析结果

注: MS表示经质谱而确定的组分; RI表示经比对保留值而确定的组分; 0表示在ODP3鉴定下的气味描述;相对含量由3次平行试验计算得出。

表3可知,不饱和醇、酮类化合物、含硫化合物以及杂环类化合物对小球藻生长因子整体风味贡献较大,这几种化合物虽然相对含量不高,但阈值低,主要呈现恶臭味、干草香28 -29]。在鉴定出的50种化合物中,有6种化合物的ROAV大于1 ,其中醛类物质1种、酮类物质1种、杂环类物质2种、含硫化合物1种以及苯类衍生物1种,分别为异戊醛、2-庚酮、2,4,5-三甲基恶唑、 噻唑、三甲基二硫醚、1,3,5-三甲苯,对小球藻生长因子整体风味影响比较大。综上可知,杂环类、醛类、酮类、含硫化合物共同构成小球藻生长因子液的整体风味。

小球藻生长因子关键挥发性风味物质的筛选

ROAV是对样品中复杂气味进行量化,而GC-O-MS则是将嗅闻感官评价与仪器相结合,两者起到互相补充的作用,需要综合考虑才能确定小球藻生长因子的关键性风味化合物。表3中ROAV大于1的6种物质中2-庚酮(有类似梨的水果香味)、2,4,5-三甲基恶唑(水煮牛肉的芳香)、噻唑(有恶臭气味)、二甲基二硫醚(有恶臭,强烈的洋葱、甘蓝、蔬菜香气)这4种物质成分的ROAV和气味强度均较高,对小球藻生长因子液整体气味贡献程度很大;异戊醛、1,3,5-三甲苯的ROAV虽高 ,但相对含量小,且在嗅闻中并未嗅闻到其风味; 2-乙基己醇(有甜味和淡淡的花香)的ROAV虽于1 ,气味强度为3。综合上述,可以确定2-庚酮、2,4,5-三甲基恶唑、噻唑、二甲基二 硫醚和2-乙基己醇这5种成分 为小球藻生长因子的关键挥发性风味物质。虽然其中有些成分呈现令人愉快的风味,但二甲基二硫醚、噻唑均呈恶臭味且气味阈值低,可能是小球藻食品开发的主要限制因素。

当前对小球藻及小球藻生长因子的主要功能成分研究较多,但关于其藻腥味成分及来源的研究报道却很少,为了充分利用这一具有良好营养价值和生物活性的食品资源,本研究探讨了小球藻生长因子中的关键挥发性风味物质,为产品开发中不愉快风味的去除或遮蔽提供理论基础。

本研究比较HS- SPME法与SAFE法鉴定出的挥发性风味物质,分析发现HS-SPME法提取的挥发性风味物质种类更多,相对含更高,能够比较完整地鉴定小球藻生长因子液的挥发性风味物质,故最终选择使用HS-SPME法对小球藻生长因子液进行挥发性风味物质的提取。

本研究采用气质联用结合嗅闻检测技术( GC-O-MS )对小球藻生长因子液中挥发性风味物质进行检测与分析,使用NIST和WILEY两谱库检索,共鉴定出50种成分,分别为醛类6种、酮类8种、杂环类20种、醇类4种、酚类3种、含硫化合物3种、其他类化合物6种。结合气味阈值和ROAV确定5种小球藻生长因子中的关键风味物质,分别为2-庚酮、2,4,5-三甲基恶唑、噻唑、二甲基二硫醚和2-乙基己醇。