潘柯伊,杜方敏,陳述文,張卓耘,王乾蕾,陳 念,高向陽,*

(1.中山市食品藥品檢驗所,廣東中山 528437;2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,廣東省功能食品活性物重點實驗室,廣東廣州 510642;3.中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院健康產(chǎn)業(yè)學(xué)院,廣東中山 528436)

在中國,燕窩自明代以來一直被視為傳統(tǒng)名貴食品之一,它是指雨燕目雨燕科金絲燕屬的幾種金絲燕攝食的昆蟲、海藻、銀魚等物經(jīng)消化后,分泌出來的唾液與羽絨等混合筑成的巢窩[1]。主要產(chǎn)自印尼、馬來西亞、泰國和越南等東南亞國家。中醫(yī)認為燕窩具有“養(yǎng)陰潤燥、益氣補中、治虛損、咳痰喘、咳血、久痢”[2]的效用。

不同品種的燕窩由不同品種的金絲燕所產(chǎn),主要包括官燕窩、毛燕窩和草燕窩,且其品質(zhì)、價格等差異甚大。燕盞為燕窩原料采摘后經(jīng)簡單除雜處理所得的船形的燕窩。由于燕窩具有較高的營養(yǎng)和保健價值,市場對燕窩的需求日益增加。目前市場上“以次充好”(將豬皮,銀耳等廉價品對摻入燕窩)的現(xiàn)象時有發(fā)生,國內(nèi)外現(xiàn)有燕窩質(zhì)量評價方法包括性狀、理化鑒別方法具有較強的主觀性[3-4];已采用的儀器分析法主要有紅外光譜法[5]、氣相色譜法[6-7]、高效液相法[8]、電泳分析法[9]、熒光定量PCR[10]和分子生物學(xué)方法[11-12]等都有各自的局限性而難以推廣應(yīng)用,因此我國目前對于燕窩的質(zhì)量評價標準仍不完善。物質(zhì)氣味與物質(zhì)基礎(chǔ)直接關(guān)聯(lián),目前有研究者利用監(jiān)測特定揮發(fā)性物質(zhì)來控制產(chǎn)品生產(chǎn)和評價品質(zhì),比如啤酒[13]、葡萄酒[14]和肉制品[15]等(監(jiān)測肉制品中三甲基胺來評價其腐爛程度),但目前關(guān)于燕窩中揮發(fā)性物質(zhì)成分的研究甚少。

近年來,一種基于氣相色譜(gas chromatography,GC)和離子遷移譜(ion mobility spectrometry,IMS)的聯(lián)用技術(shù)逐漸應(yīng)用在食品上,其中主要集中于評價酒[16]、茶葉[17]、植物油[18]等產(chǎn)品品質(zhì)評價等方面以及最近涉獵的中藥材鑒定方面[19-20],具有高分辨率、高靈敏度、分析高效、操作簡便等特點,但尚未見在燕窩揮發(fā)性物質(zhì)研究方面的報道。

本研究利用氣相離子遷移色譜技術(shù),對市場上收集的燕盞進行揮發(fā)性成分的比較分析,研究燕盞揮發(fā)性特征物質(zhì),為完善燕盞品質(zhì)質(zhì)量標準和真?zhèn)舞b定提供新思路和可參考資料。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

燕盞 中山市各大連鎖藥店,分別編號1～8,其中3號燕盞(產(chǎn)地:馬來西亞;燕屋注冊號:D20049,批次:37_20161117092608654)色澤均勻,呈乳白色,表面可見原始纖維,經(jīng)中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)系帥銀花高級工程師鑒定為雨燕科金絲燕屬動物金絲燕的唾液與絨羽等混合凝結(jié)所筑成的巢窩;豬皮 市場作為陰性對照品編號為9,樣品詳細信息如表1。

表1 樣品信息Table 1 Sample information

FlavourSpec?食品風(fēng)味分析與質(zhì)量控制系統(tǒng)(配有CTC自動頂空進樣瓶,Laboratory Analytical Viewer(LAV)分析軟件及GC×IMS Library Search Software) 德國G.A.S公司

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品前處理 各樣品別取0.5 g于20 mL頂空進樣瓶中。頂空進樣條件:孵育時間20 min,孵育溫度60 ℃,進樣針溫度65 ℃,進樣量500 μL。

1.2.2 GC條件 色譜柱:FS-SE-54-CB-1 15m ID:0.53 mm,柱溫60 ℃,載氣/漂移氣:N2(純度>99.999%)載氣流速:0～2 min 2 mL/min,2～10 min 2～10 mL/min,10～20 min 10～80 mL/min,20～25 min 80～130 mL/min。

1.2.3 IMS條件 漂移管溫度45 ℃,漂移氣:N2(純度>99.999%),漂移氣流速:150 mL/min。

1.3 數(shù)據(jù)處理

通過儀器自帶軟件Reporter插件、Gallery Plot插件、動態(tài)主成分分析PCA、GC×IMS Library Search等進行分析以及軟件內(nèi)置的NIST數(shù)據(jù)庫和IMS數(shù)據(jù)庫可對物質(zhì)進行定性分析,并利用IBM SPSS Statistics22.0軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析和多重比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 燕盞特征性物質(zhì)分析

利用軟件內(nèi)置的NIST數(shù)據(jù)庫和IMS數(shù)據(jù)庫進行匹配[21-22],鑒定到的物質(zhì)信息如表2所示,其中包括醇類物質(zhì)9種,醛類物8種,酮類物質(zhì)6種,酯類物質(zhì)3種,其他物質(zhì)3種,共29種揮發(fā)性化合物。

表2 不同燕盞樣品和豬皮揮發(fā)性物質(zhì)相對含量(%)Table 2 Composition of volatile component fingerprints of different bird’s nest samples and pig skin samples(%)

利用SPSS軟件對燕盞樣品和豬皮樣品的揮發(fā)性物質(zhì)進行方差分析和多重比較分析,結(jié)果顯示7個燕盞樣品中苯甲醛含量均較高(平均含量10.54%),1-壬醇(0.07%)、二甲基三硫(0.36%)、戊醛(0.06%)、2-丁酮(0.05%)、2-己酮(0.05%)含量均較低。燕盞與豬皮中揮發(fā)性物質(zhì)相比,醇類和醛類有極顯著差異(P<0.01),酯類和酮類有顯著差異(P<0.05)。其中醇類中正己醇(燕盞平均含量:1.41%,豬皮中含量:0.18%)、正丁醇(2.17%,0.17%)、乙醇(7.35%,0.17%)、1-戊醇(0.46%,0.15%)有極顯著差異(P<0.01),3-呋喃甲醇(0.15%,0.06%)有顯著差異(P<0.05);醛類中己醛(1.16%,0.14%)、壬醛(0.92%,0.14%)、苯甲醛(10.54%,0.15%)有極顯著差異(P<0.01),苯乙醛(0.58%,1.48%)有顯著差異(P<0.05);酮類中2-丁酮(0.05%,0.23%)、丙酮(3.23%,0.2%)有極顯著差異(P<0.01),苯乙酮(0.25%,0.12%)、2-己酮(0.05%,0.11%)有顯著差異(P<0.05),酯類中g(shù)amma-丁內(nèi)酯(0.49%,3.12%)有極顯著差異(P<0.01);其他物質(zhì)中愈創(chuàng)木酚(0.24%,0.05%)有顯著差異(P<0.05)。

2.2 不同燕盞樣品揮發(fā)性物質(zhì)指紋圖譜

利用FlavourSpec?系統(tǒng)自帶的LAV軟件內(nèi)置的Gallery Plot插件框選所有揮發(fā)性物質(zhì)信號峰[23],形成各樣品指紋圖譜進行對比,如圖1所示(圖中每一行代表一個樣品中選取的全部信號峰,圖中每一列代表同一揮發(fā)性物質(zhì)在不同樣品中的信號峰)。

指紋譜圖中從上到下依次是1～8號燕盞和9號豬皮樣品,每個樣品兩個平行,顏色越深說明該揮發(fā)性物質(zhì)含量越高。由圖1可以明顯看出7個燕盞樣品與3號正品燕盞揮發(fā)性物質(zhì)組成較為相似,其中苯甲醛含量均較高,1-壬醇、二甲基三硫、戊醛、2-丁酮、2-己酮等物質(zhì)含量均較低;8個燕盞樣品和豬皮樣品揮發(fā)性物質(zhì)組成存在一定的差異性,其中燕窩中苯甲醛平均含量為豬皮中含量的70倍,豬皮中2-丁酮含量為燕盞平均含量的4.6倍。

圖1 不同燕盞樣品和豬皮揮發(fā)性物質(zhì)指紋圖譜比較Fig.1 Comparison of volatile component fingerprints of different bird’s nest samples and pig skin samples注:A和B分別為指紋圖譜前半部分和后半部分,縱坐標為樣品編號1～9(同表1),橫坐標為揮發(fā)性物質(zhì)名稱,編碼表示該物質(zhì)在數(shù)據(jù)庫中未匹配。

2.3 相似度分析

燕盞和豬皮樣品都含有其特有的揮發(fā)性化合物,樣品組間呈現(xiàn)出差異性。根據(jù)各樣品的揮發(fā)性物質(zhì)種類和濃度進行相似度分析(見表3)。

從表3可以看出,各組內(nèi)相似度平均達到94%,7個燕盞樣品和3號正品燕盞揮發(fā)性物質(zhì)相似度平均分別為89%,豬皮和正品燕盞揮發(fā)性物質(zhì)組成相似度為52%,7個燕盞樣品與9號豬皮的揮發(fā)性物質(zhì)相似度平均為53%,相似度水平較低。

表3 不同燕盞樣品和對照品揮發(fā)性物質(zhì)相似度分析(%)Table 3 Smilarity analysis of volatile matter of different bird’s nest samples and control samples(%)

2.4 主成分分析

選取燕盞樣品和豬皮所有揮發(fā)性化合物的信號峰進行PCA分析[24],以檢測樣品間揮發(fā)性物質(zhì)是否有顯著性差異[25],結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同燕盞樣品和豬皮揮發(fā)性物質(zhì)的PCA分析Fig.2 PCA analysis of volatile matter ofdifferent bird’s nest samples and pig skin samples注:1～8燕盞樣品;9是豬皮樣品。

從PCA圖中可以看出兩個主成分貢獻值分別為32%和28%,每個樣品做了兩個平行,平行樣品兩兩聚到一起,說明實驗平行效果好。正品燕盞3號與其他燕盞樣品聚在一處且與豬皮距離較遠,說明正品燕盞樣品和豬皮揮發(fā)性物質(zhì)組成上差異較大,可較好的區(qū)分開。這與指紋圖譜和相似度分析結(jié)果一致。

3 討論與結(jié)論

利用GC-IMS技術(shù)對比分析了市售燕盞和豬皮對照物的揮發(fā)性物質(zhì)組成,PCA結(jié)果顯示,正品燕盞與7個燕盞樣品聚在一起,且與豬皮樣品相距較遠。揮發(fā)性物質(zhì)組成相似度分析表明,與正品燕盞相比,7個燕盞樣品與其相似度平均達到89%,豬皮與其相似度只有52%。SPSS分析表明燕盞中含量均較高的物質(zhì)為苯甲醛(10.54%),均較低的物質(zhì)有2-丁酮(0.05%),2-己酮(0.05%),且都與豬皮樣品有顯著性差異,其中燕盞中苯甲醛含量為豬皮70倍,而豬皮中2-丁酮含量為燕盞4.6倍。以上結(jié)果均表明燕盞樣品和豬皮揮發(fā)性物質(zhì)組成存在顯著性差異。

本研究根據(jù)燕盞常見摻假物、檢測方法對燕盞樣品破壞程度及便捷度程度分析,提出一種基于GC-IMS技術(shù)的快速無損判別方法。以上結(jié)果表明該方法通過分析燕盞和豬皮的揮發(fā)性物質(zhì)成分可以較好地將兩者區(qū)分開,在燕盞品質(zhì)評價和鑒別方面具有較高的可行性。后期會進一步擴大樣本量,得到標準燕盞的氣相離子遷移色譜分析數(shù)據(jù),建立標準燕盞數(shù)據(jù)庫,并得到構(gòu)建燕盞真?zhèn)闻袆e的GC-IMS方法模型[26],為燕盞品質(zhì)評價、鑒別方法及標準的完善奠定基礎(chǔ)。