蔣孝峰,謝 輝,陸兔林,馮 飛,陳 好,許金國,何 暢,毛春芹
·藥劑與工藝·
基于Heracles Neo超快速氣相電子鼻技術(shù)的麥芽炒制過程氣味變化物質(zhì)基礎(chǔ)研究
蔣孝峰,謝 輝*,陸兔林*,馮 飛,陳 好,許金國,何 暢,毛春芹
南京中醫(yī)藥大學藥學院,江蘇 南京 210023
采用超快速氣相電子鼻技術(shù),解析麥芽炒制過程中產(chǎn)生的香氣成分的物質(zhì)基礎(chǔ)及其變化規(guī)律。采用炒藥機炒制得不同炮制時間的麥芽樣品,以頂空進樣方式,使用超快速氣相電子鼻對麥芽炒制過程中產(chǎn)生的香氣成分進行檢測,運用AroChemBase數(shù)據(jù)庫得出定性結(jié)果,再根據(jù)峰面積數(shù)據(jù),篩選出區(qū)分能力強的色譜峰作為傳感器進行化學計量學分析。生麥芽中固有及加熱過程中產(chǎn)生的成分共18種,包括乙醇、丙烯醛、叔丁醇、丙-2-酮、異丁醛、丁醛、2,3-丁二酮、2-甲基呋喃、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、2,3-戊二酮、己醛、3-己醇、糠醛、3-甲基丁酸乙酯、糠醇、5-甲基糠醛、2-乙基-3,6-二甲基吡嗪。根據(jù)外觀性狀判別,綜合氣味信息描述與文獻研究,推測3-甲基丁醛、2-甲基丁醛為炒制過程中“香氣”產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ),糠醛、2,3-丁二酮、2-乙基-3,6-二甲基吡嗪為“焦香氣”產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著麥芽炒制程度的不斷增加,氣味變化呈現(xiàn)出一定規(guī)律性。使用Heracles Neo超快速氣相電子鼻可以快速分析麥芽炒制過程中“香氣”產(chǎn)生可能的物質(zhì)基礎(chǔ)。
麥芽;氣味;炮制;超快速氣相電子鼻;化學計量學;香氣;糠醛;糠醇;3-甲基丁醛;2-甲基丁醛;2,3-丁二酮;2-乙基-3,6-二甲基吡嗪
麥芽為禾本科大麥屬植物大麥L的成熟果實經(jīng)發(fā)芽干燥的炮制加工品,其味甘,性平,歸脾、胃經(jīng)[1]?!吨袊幍洹?020年版收錄了生麥芽、炒麥芽和焦麥芽3種飲片[2]。生麥芽健脾和胃、疏肝行氣,用于脾虛食少、乳汁郁積;炒麥芽行氣消食回乳,用于食積不消、婦女斷乳;焦麥芽消食化滯,用于食積不消、脘腹脹痛。麥芽飲片的炮制采用了清炒法,主要以顏色和氣味為評判指標,對炒麥芽、焦麥芽的氣味描述分別為“有香氣”“有焦香氣”。古有“炒香醒脾”的說法,認為“焦能消食、香能醒脾,脾胃相表里,脾運則胃納佳”[3],有學者對此進行了研究[4-6],提出了在生品中含量較多的消化酶并非麥芽起到消食作用的關(guān)鍵因素的觀點。種種跡象表明[7-11],麥芽炒制過程中產(chǎn)生的“香氣”“焦香氣”成分可能與消食作用的增強相關(guān)。電子鼻,又稱人工嗅覺系統(tǒng),近年來,該技術(shù)在中藥領(lǐng)域的引入使中藥飲片氣味判別客觀化成為可能[12-13]。超快速氣相電子鼻,作為一種新型的氣味分析儀器,具有檢測靈敏和分析時間極短等優(yōu)勢,可將氣相所得色譜峰作為傳感器,利用2根不同極性的氣相色譜柱對氣味物質(zhì)進行分離,以合適的模型識別方法進行處理,實現(xiàn)定性或定量分析不同的氣體樣本,亦可將測得的氣味成分定性,甚至濃度量化建模,有利于進一步深入研究中藥氣味物質(zhì)基礎(chǔ)[14-16]。由于《中國藥典》中描述、主觀鑒定的模糊性,同一規(guī)格的市售麥芽飲片存在不同批次間顏色、氣味差異較大的現(xiàn)象。麥芽飲片的外觀性狀受炮制生產(chǎn)過程中火力、炒制時間等因素的影響。本研究經(jīng)預實驗確定炒制火力、時間,再按確定的條件炒制同一批次的生麥芽飲片,于不同時間點取樣,采用Heracles Neo超快速氣相電子鼻對不同炒制程度麥芽樣品的氣味信息進行分析,將傳統(tǒng)經(jīng)驗鑒別轉(zhuǎn)化為客觀、量化的識別模式,解析麥芽炒制過程中產(chǎn)生的“香氣”物質(zhì)基礎(chǔ)及其變化規(guī)律,為麥芽飲片質(zhì)量識別提供參考。
Heracles Neo超快速氣相電子鼻,法國Alpha MOS公司;FA1104N型電子天平,上海菁海儀器有限公司;Z5型數(shù)碼相機,日本Nikon公司;MB23型水分分析儀,上海奧豪斯有限公司;小型可控溫滾筒式炒藥機(額定功率1.8 kW,溫控范圍0~300 ℃,為企業(yè)定做款,出廠未設(shè)置型號),南京海善制藥機械設(shè)備有限公司定制;DFY-300型搖擺式高速萬能粉碎機,溫嶺市林大機械有限公司;TM750型紅外測溫儀,深圳市泰克曼電子有限公司。
正構(gòu)烷烴C6~C16,批號A0142930,美國RESTEK有限公司;生麥芽,批號201100341,安徽大別山中藥飲片有限公司,經(jīng)南京中醫(yī)藥大學陳建偉教授鑒定,為禾本科大麥屬植物大麥L.的成熟果實經(jīng)發(fā)芽干燥的炮制加工品。
將炒藥機溫度設(shè)置為230 ℃,將鍋預熱的同時用紅外測溫儀實時監(jiān)測。待其升至設(shè)置的溫度時,投入凈制好的生麥芽約500 g,旋轉(zhuǎn)滾筒翻炒。投料至麥芽炒制成麥芽炭過程中共選取9個取樣點,即分別在炒制5、10、15、20、25、30、35、40、45 min時取出樣品約50 g(±10 g),包括生麥芽(S1)共得10份樣品,編號分別為S1~S10。炒制過程中采用紅外測溫儀測定樣品出鍋溫度,通過鼻聞、耳聽、手掰的方式分別對樣品的氣味、聲音、脆度等性狀進行感觀評判。待樣品冷卻至室溫,采用數(shù)碼相機記錄各樣品圖片,水分分析儀測得各取樣點樣品的水分信息。具體信息見圖1、2和表1。
本研究采用頂空進樣實驗,為獲得良好的色譜信息,固定稱樣量為1 g,分別對進樣量、振搖溫度、振搖時間等關(guān)鍵影響因素進行單因素考察,以確定最佳實驗條件;繼以所得方法進行后續(xù)檢測,以空白瓶為對照參考,每個樣品平行3份進樣。根據(jù)峰面積數(shù)據(jù)及AroChemBase數(shù)據(jù)庫定性結(jié)果對所得氣相色譜圖中麥芽炒焦過程中的成分變化進行分析。采用Heracles Neo超快速氣相電子鼻自帶軟件Alphasoft 11.0軟件進行化學計量學分析。
S1-生麥芽 S2~S10-炒制5、10、15、20、25、30、35、40、45 min麥芽樣品
圖2 麥芽炒制過程中樣品出鍋溫度及水分含量變化
將不同炮制程度的麥芽樣品分別粉碎,過二號篩,密封備用。
本實驗采用頂空進樣,為得到良好的分析效果,對麥芽樣品的進樣體積、振搖時間、振搖溫度等關(guān)鍵影響因素進行單因素考察,以確定最佳實驗條件。
2.4.1 進樣體積考察 固定振搖時間20 min,振搖溫度60 ℃,進樣量水平分別設(shè)為1.000、2.000、3.000、4.000、5.000 mL,結(jié)果表明,進樣量為4.000 mL時色譜峰趨于飽和,因此選取4.000 mL作為本實驗進樣量。
表1 麥芽樣品感官描述及水分信息
Table 1 Sensation description and moisture information of HFG samples
樣品炒制時間/min出鍋溫度/℃水分/%感官描述氣味描述脆度感官判別 S10?12.4表面淡黃色、斷面白色氣微+生品 S2513911.2表面淺黃色、斷面白色氣微++炒麥芽(炮制不及) S3101588.5表面黃色、斷面淺黃色,炒制中出現(xiàn)爆裂聲微香+++炒麥芽(炮制不及) S4151787.1表面黃色、斷面黃色,炒制中有爆裂聲香氣++++炒麥芽(炮制適中) S5201904.6表面棕黃色、偶有焦斑,斷面棕黃色,炒制中有爆裂聲香氣++++炒麥芽(炮制適中) S6252054.2表面棕黃色、偶有焦斑,斷面棕黃色,炒制中有爆裂聲焦香氣++++炒麥芽(炮制適中) S7302153.0表面深棕色、有焦斑,斷面棕褐色焦香氣+++++焦麥芽(炮制不及) S8352162.7表面焦褐色、有焦斑,斷面焦褐色焦香氣+++++焦麥芽(炮制適中) S9402252.6表面深褐色、斷面焦褐色焦香氣+++++焦麥芽(炮制適中) S10452302.3表面及斷面焦黑色焦糊氣+++++麥芽炭
“+”的數(shù)量與麥芽的脆度呈正比
the number of “+” is proportional to the crispness of HFG
2.4.2 振搖溫度考察 固定進樣量4.000 mL,振搖時間20 min,振搖溫度水平分別設(shè)為40、50、60、70、80 ℃,最終得出,60 ℃時色譜峰峰形良好,已適用于分析,溫度過高不利于樣品真實氣味分析,易對結(jié)果造成影響,因此選取60 ℃作為本實驗振搖溫度。
2.4.3 振搖時間考察 固定進樣量4.000 mL,振搖溫度60 ℃,振搖時間水平分別設(shè)為10、15、20、25、30 min,最終得出,15 min時色譜峰趨于飽和,因此選取15 min作為本實驗振搖時間。
根據(jù)單因素考察確定的實驗條件,使用Heracles Neo超快速氣相電子鼻對麥芽不同程度炮制樣品進行檢測分析,具體實驗參數(shù)為樣品瓶20 mL;樣品量1 g;進樣量4 mL;振搖溫度60 ℃;振搖時間15 min;進樣速度125 μL/s;進樣持續(xù)時間37 s;進樣口溫度200 ℃;捕集阱初始溫度40 ℃;捕集阱分流速率10 mL/min;捕集持續(xù)時間42 s;捕集阱最終溫度240 ℃;柱溫初始溫度50 ℃;程序升溫:以0.2 ℃/s的速率升至60 ℃,再以1.0 ℃/s的速率升至120 ℃,保持10 s,最后以8 ℃/s的速率升至250 ℃,保持20 s;采集時間158 s;FID增益12。
Heracles Neo超快速氣相色譜電子鼻彌補了傳感器型電子鼻不能定性的劣勢,它能快速獲取目標物的氣相色譜信息,采用正構(gòu)烷烴標準溶液(C6~C16)進行校準,將保留時間轉(zhuǎn)換為Kovats保留指數(shù)后,經(jīng)AroChemBase數(shù)據(jù)庫得出定性結(jié)果。
保留指數(shù)(retention index,RI)概念由瑞士化學家Kováts于1958年提出,是以一系列緊密相連的正構(gòu)烷烴的測定結(jié)果做尺度來反應物質(zhì)在固定液上的保留行為的定性參數(shù)。將正構(gòu)烷烴的保留指數(shù)定為它碳數(shù)的100倍。待測物質(zhì)的保留指數(shù)是與待測物質(zhì)具有相同調(diào)整保留值的假想正構(gòu)烷烴碳數(shù)的100倍。以色譜圖上位于待測物質(zhì)兩側(cè)的相鄰正構(gòu)烷烴的保留值為基準,用對數(shù)內(nèi)插法求得[17-18]。
AroChemBase數(shù)據(jù)庫為Kovats保留指數(shù)定性庫,該庫中預存上百萬種由專業(yè)氣味品評專家對相應化合物品評過的成分氣味信息[19]。
麥芽炒焦過程氣味成分匯總結(jié)果見表2。
表2 麥芽氣味物質(zhì)基礎(chǔ)及感官描述信息(MXT-5柱)
Table 2 Possible compounds and sensory description information in malt powders (MXT-5 column)
成分tR/minRI可能化合物感官描述信息成分tR/minRI可能化合物感官描述信息 114.90421乙醇酒精、辛辣1030.796602-甲基丁醛堅果、麥芽、酸 216.17448丙烯醛杏仁、櫻桃、刺激性1135.196942,3-戊二酮焦糖、麥芽、辛辣、甜 317.43475叔丁醇樟腦、刺激性1260.99802己醛草藥中、魚腥、甜 418.73503丙-2-酮水果、甜1363.268103-己醇醫(yī)學、酒精、水果 520.48543異丁醛麥芽、植物、辛辣1470.89839糠醛面包、烘的、芳香、甜 622.51584丁醛巧克力、麥芽、辛辣1577.098623-甲基丁酸乙酯茴香、腰果、甜 723.296002,3-丁二酮焦糖、辛辣、甜1679.39871糠醇面包、焦糖、甜 823.966062-甲基呋喃巧克力、霉味17102.559705-甲基糠醛焦糖、咖啡、辣、酸 929.456493-甲基丁醛草藥、麥芽、杏仁、酸18121.4110652-乙基-3,6-二甲基吡嗪堅果、可可、霉味、辛辣
Heracles Neo超快速氣相色譜電子鼻具有2根極性存在差異的色譜柱(10 m×180 μm),即MXT-5(低極性,固定液膜厚0.4 μm)和MXT-1701(中極性,固定液膜厚0.4 μm),一次注射進樣,雙柱同時分析,譜圖同時呈現(xiàn)2根色譜柱的分離結(jié)果??廴タ瞻讌⒖己螅溠砍粗七^程氣相色譜疊加圖見圖3。因MXT-1701柱分析效果相對較差,故選擇MXT-5柱的峰面積結(jié)果進行分析。麥芽炒制過程中可能含有的氣味成分峰面積變化匯總見表3。
結(jié)合圖2、3及表2、3可知,本研究解析出麥芽中固有及炒制過程中新生成的成分共18種。因S6樣品開始產(chǎn)生焦香氣,且外觀性狀符合炒麥芽描述,表明炒香過程近乎完成,故定義炒制5~25 min為“炒香過程”,炒制25~45 min為“炒焦過程”。生麥芽中固有乙醇、丙烯醛、叔丁醇及己醛4種氣味成分;丙-2-酮、異丁醛、2,3-丁二酮、2-甲基呋喃、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛及2,3-戊二酮7種成分為麥芽炒香過程中新產(chǎn)生的氣味成分;麥芽炒焦過程產(chǎn)生了丁醛、3-己醇、糠醛、3-甲基丁酸乙酯、糠醇、5-甲基呋喃醛及2-乙基-3,6-二甲基吡嗪共7種氣味成分。丙烯醛在生麥芽中峰面積較大,在炒制過程呈顯著降低趨勢,至S4樣品(15 min)峰面積降為生品S1的1/15,后趨于穩(wěn)定。己醛作為一種腥味物質(zhì)存在于金銀花[16]、黃芪[20]、水蛭[21]、蘄蛇[22]等中藥中,貫穿于麥芽加熱過程始終,峰面積無較大變化。3-甲基丁醛與2-甲基丁醛已被證實存在于麩炒白術(shù)、山藥與薏苡仁[23-24]中,具有宜人的堅果風味,且氣味閾值較低,亦受食品研究領(lǐng)域關(guān)注,是賦予奶酪堅果風味的關(guān)鍵香氣物質(zhì)[25]。二者均于S1樣品(5 min)中產(chǎn)生,峰面積均在S4樣品(15 min)中達到極大值,為剛產(chǎn)生時的9倍以上,后呈降低趨勢,在炒焦后維持較低水平。
圖3 不同炒制時間麥芽粉末色譜圖
美拉德反應是近年來食品與中藥研究領(lǐng)域的熱點之一,2,3-丁二酮、糠醛、糠醇、5-甲基糠醛、2-甲基呋喃均為美拉德反應的中間產(chǎn)物。在S6樣品(25 min)中,出現(xiàn)了糠醛成分,隨后呈遞減趨勢;2-甲基呋喃出現(xiàn)于S5樣品(20 min)中,峰面積呈遞增趨勢直至炭化;糠醇成分出現(xiàn)于炒制S8(35 min)樣品中,炭化后峰面積降低。
文獻研究[26]結(jié)果表明,糠醛在加氫還原過程中會產(chǎn)生糠醇、1,2-戊二醇、2-甲基呋喃等產(chǎn)物,提示,炒制過程中存在還原反應,進而使糠醛部分轉(zhuǎn)變?yōu)?-甲基呋喃和糠醇。5-甲基糠醛是香水、抗腫瘤藥物、農(nóng)藥等的重要中間體[27],其峰面積變化趨勢與糠醛相似。2,3-丁二酮是構(gòu)成咖啡、奶油香味的重要物質(zhì)[28],于炒制10 min時產(chǎn)生,在炒香及炒焦過程中峰面積持續(xù)增大,炭化后稍有降低。除此之外,2-乙基-3,6-二甲基吡嗪具有典型的巧克力、焙烤、堅果香氣且風味閾值極低,安全無毒,氨基丙酮與2,3-戊二酮為其合成的關(guān)鍵前體物質(zhì)[29]。其產(chǎn)生于炒制過程后期,峰面積偏低,但因其閾值極低,故亦可能為“焦香氣”產(chǎn)生的關(guān)鍵成分。
表3 麥芽粉末中可能化合物峰面積匯總(MXT-5柱)
Table 3 Peak area of possible compounds in malt powders (MXT-5 column)
峰號峰面積 S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10 18 288.632 736.835 048.836 811.335 055.304 427.507 644.8312 617.6314 440.1312 856.13 21 020 981.97225 482.30121 539.4068 047.6373 289.0346 793.9350 568.9756 934.9071 469.6058 392.35 323 824.6715 302.8717 823.2716 968.9016 851.5023 173.4033 923.5039 574.8754 582.2054 352.42 4?12 214.1322 365.8710 341.904 302.073 393.473 706.934 343.805 408.734 414.51 5?10 289.0051 508.53110 159.3767 491.9349 775.6024 607.1713 956.9317 248.1718 006.89 6?????5 042.336 011.705 112.277 282.607 771.45 7??3 026.876 364.804 490.534 070.175 815.7010 011.3016 280.7716 018.71 8????1 769.206 789.9023 917.8337 911.9353 184.5762 569.59 9?13 126.5789 411.60123 750.7729 031.0320 710.5712 204.239 463.2012 576.9315 103.42 10?10 203.9049 132.0098 659.1361 236.0753 995.4029 861.6715 320.4314 787.3314 958.60 11????2 345.736 977.639 688.635 438.273 605.304 868.82 122 081.933 233.703 120.602 472.231 820.501 763.471 903.431 665.971 873.071 545.43 13?????3 814.007 396.831 981.47?? 14?????22 425.5017 772.6316 255.2017 073.8715 070.20 15?????4 038.601 639.33??? 16???????2 106.632 945.831 550.07 17?????4 054.504 053.531 606.852 882.732 595.02 18???????1 109.191 709.101 558.73
“?”峰面積<1000或未檢出
“?” peak area < 1000 or not detected
在經(jīng)過超快速氣相電子鼻檢測得到麥芽加熱過程中各時間點的色譜峰面積及峰數(shù)量后,篩選出區(qū)分能力強(discrimination power>0.800)的色譜峰作為傳感器,進行主成分分析(principal component analysis,PCA)、判別因子分析(discriminant factor analysis,DFA)、統(tǒng)計質(zhì)量控制分析(statistical quality control analysis,SQCA)。
3.3.1 PCA PCA是一種以最大方差為原則,將實驗數(shù)據(jù)進行降維處理,提取幾個特征值較大且能反映樣本信息變量的因子進行線性分類,從而得到具有不同氣味區(qū)域和簇的描述性圖表的非監(jiān)督識別分析方法[16],根據(jù)傳感器數(shù)據(jù),對不同炒制時間的麥芽樣品進行PCA,結(jié)果見圖4。結(jié)果顯示,PCA識別指數(shù)為97,主成分1與主成分2的累計貢獻率98.288%,能夠較好地反映所測樣品原始數(shù)據(jù)中大部分的氣味信息。樣品點之間的距離反應為樣品間存在的特征差異程度,由圖4可見,S2與S1樣品點距離較遠,“炒香過程”(S2~S6)樣品點在圖中分布較為分散,“炒焦過程”(S6~S10)樣品點除S6外均在圖中集中分布于第4象限。說明在麥芽炒制過程初始(5 min),氣味即發(fā)生了較為顯著的變化;在“炒香過程”中,氣味變化亦較為明顯;在“炒焦過程”中,氣味變化趨于穩(wěn)定,樣品間的氣味信息趨于相似。
3.3.2 DFA DFA法是一種判定個體所屬類別的統(tǒng)計方法,它在PCA的基礎(chǔ)上,使不同類組群數(shù)據(jù)間差異盡可能擴大,而使同類組群數(shù)據(jù)間差異盡可能縮小,從而建立更好識別的數(shù)據(jù)模型,更好地體現(xiàn)出樣品的差異性[30]。根據(jù)圖5信息顯示,DF1的貢獻度為51.139%,DF2的貢獻度為28.882%,二者累積貢獻度為80.021%,說明麥芽炒制過程中的各樣品可通過超快速氣相電子鼻進行快速鑒別。該模型區(qū)分效果良好,所得趨勢及結(jié)果與PCA分析基本相同,使PCA結(jié)果得到進一步驗證。
3.3.3 SQCA SQCA是一種在考慮樣本的差異性的基礎(chǔ)上,將未知樣本映射到圖表中,通過計算參考樣本得出接受區(qū)域和拒絕區(qū)域的方法。在SQCA圖中,數(shù)據(jù)點的距離表明了氣味的差異[31],橫坐標表示檢測次數(shù),縱坐標表示氣味距離單元。以生麥芽樣品(S1)為參照組,建立SQCA圖模型,結(jié)果如圖6所示??芍?,以生麥芽為參照,其余樣品均在區(qū)域外,且距離較遠,表明麥芽在炒制過程中氣味發(fā)生了明顯的改變。由各取樣點樣品與生麥芽樣品之間的距離可以看出,炒制0~20 min,香氣迅速產(chǎn)生,氣味顯著改變;待炒焦后,各取樣點樣品距離接近,表明在炒制過程后期,氣味變化不大。
圖4 PCA圖
圖5 DFA圖
電子鼻技術(shù)又稱人工嗅覺系統(tǒng),起源于20世紀60年代初,定義于1994年[32],它以合適的模型識別分析方法對數(shù)據(jù)進行處理。利用不同氣味物質(zhì)的不同“氣味指紋”信息,實現(xiàn)定性或定量分析不同的氣體樣本,按原理可分為傳感器型和超快速氣相電子鼻。超快速氣相電子鼻的出現(xiàn)及應用晚于傳感器型電子鼻,較早應用于食品領(lǐng)域[33-35]。近年來,已有部分學者將超快速氣相電子鼻技術(shù)成功運用于藥材基原鑒別[36]、氣味物質(zhì)基礎(chǔ)研究[37-38]、硫熏鑒別[39-40]、種源區(qū)分[41]等中藥研究領(lǐng)域。有一些學者運用傳感器型電子鼻來研究中藥炮制過程中的氣味變化[31,42-43],此類研究的結(jié)論多為傳感器型電子鼻可明顯區(qū)分不同炮制程度的樣品,氣味變化存在一定規(guī)律,但由于從原理上該類型電子鼻不能對成分進行定性,所以終究不能得出究竟是何成分產(chǎn)生的“氣味”以及氣味成分具體的變化趨勢。而超快速氣相電子鼻則很好的彌補了這一方面的劣勢,不僅如此,還具有對氣味成分直接定量的應用前景。
圖6 SQCA圖
本研究采用Heracles Neo超快速氣相電子鼻對不同炮制程度的麥芽粉末樣品的色譜數(shù)據(jù)進行采集,再對數(shù)據(jù)進行相應轉(zhuǎn)化,進行Kovats保留指數(shù)定性及化學計量學分析。整合炒制過程中各樣品的色譜數(shù)據(jù),可以發(fā)現(xiàn),樣品間差異不僅僅體現(xiàn)為色譜峰面積的差異,更為明顯的是色譜峰數(shù)量的差異,說明“氣味”成分發(fā)生了顯著的“量”與“質(zhì)”的變化。
生麥芽中固有及加熱過程中產(chǎn)生或消失的成分共18種,其中,丙烯醛為生麥芽中的標志性成分,在生品中峰面積很高,但在炒制5 min后峰面積急劇降低,減少為生品的22%左右;3-甲基丁醛、2-甲基丁醛為“炒香過程”中的標志性成分,于炒制5 min時產(chǎn)生,隨后迅速增加,峰面積在炒制15 min時到達極大值;糠醛為“炒焦過程”中的標志性成分,糠醛在加氫還原過程中會產(chǎn)生了糠醇、2-甲基呋喃等產(chǎn)物?!皻馕丁备鞒煞址迕娣e的動態(tài)變化,提示“氣味”成分之間可能存在相互的轉(zhuǎn)化關(guān)系。根據(jù)性狀判別信息,綜合氣味信息描述與文獻研究,推測3-甲基丁醛、2-甲基丁醛可能為麥芽炒香過程中產(chǎn)生的關(guān)鍵“香氣”氣味成分;糠醛、2,3-丁二酮、2-乙基-3,6-二甲基吡嗪可能為麥芽炒焦過程中產(chǎn)生的關(guān)鍵“焦香氣”氣味成分。
PCA結(jié)果表明,“炒香過程”中的各樣品離散程度較高,表明其氣味成分差別較大,而“炒焦過程”中各樣品在得分圖中聚集性較好,表明其氣味成分差別較小。DFA結(jié)果表明,超快速氣相電子鼻可以快速區(qū)分不同炒制程度的麥芽樣品。SQCA圖較好的展示了氣味信息的變化趨勢。
麥芽炒制過程中,因操作者對飲片外觀顏色、氣味的主觀性評價差異,導致對炒(焦)麥芽炒制終點的判斷很難統(tǒng)一。本課題組曾嘗試建立不同規(guī)格市售麥芽飲片的指紋圖譜,但由于各廠家生產(chǎn)的飲片炒制程度不一、外觀性狀差別較大,導致多批次飲片色譜圖差異較大,且與指紋圖譜共有模式的相似度不佳,炒麥芽批次間的差異大于焦麥芽。質(zhì)量標志性成分的選擇與炮制程度的控制是麥芽飲片質(zhì)量控制亟需解決的2大問題。本研究解析了與麥芽炮制程度密切相關(guān)的“香氣”成分物質(zhì)基礎(chǔ),以期后期通過對照品指認進一步明確“香氣”成分的歸屬,通過對質(zhì)量標志性成分制定含量范圍來規(guī)范飲片的生產(chǎn)。
綜前所述,隨著麥芽炮制程度的不斷增加,“氣味”變化呈現(xiàn)出一定規(guī)律性。Heracles Neo超快速氣相電子鼻分析作為一種可以快速分析氣味成分物質(zhì)基礎(chǔ)的方法,具有良好的應用前景。
利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突
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Study on material basis of odor changes in stir-frying process ofbased on Heracles Neo ultra-fast gas phase electronic nose technology
JIANG Xiao-feng, XIE Hui, LU Tu-lin, FENG Fei, CHEN Hao, XU Jin-guo, HE Chang, MAO Chun-qin
College of Pharmacy, Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing 210023, China
Ultra-fast gas phase electronic nose technology was used to analyze the material basis and change rules of aroma components produced in the Maiya (, HFG) stir-frying process.The HFG samples with different processing times was stir-fried by using a herbal medicine roaster. The aroma components produced in the process of HFG roasting were detected by ultrafast gas-phase electronic nose with headspace injection. AroChemBase database was used to achieve qualitative results. According to the peak area data, the chromatographic peaks with strong distinguishing ability were selected as sensors for chemometrics analysis.There were 18 components inherent in the raw HFG or generated during its heating process, including ethanol, propenal, 2-methyl-2-propanol, propan-2-one, 2-methylpropanal, butanal, butane-2,3-dione, 2-methylfuran, 3-methylbutanal, 2-methylbutanal, 2,3-pentanedione, hexanal, 3-hexanol, furfural, ethyl isovalerate, furfuryl alcohol, 5-methylfurfural, 2-ethyl-3,6-dimethylpyrazine. According to appearance characteristics, odor information and literature researches, we speculated that 3-methylbutanal and 2-methylbutanal are the material basis of “aroma”, furfural, 2,3-butanedione and 2-ethyl-3,6-dimethylpyrazine are the material basis of “burnt aroma”.The change of odour showed a certain regularity when the stir-frying level increasing. Using the Heracles Neo ultra-fast gas phase electronic nose can quickly analyze the material basis of the “aroma” components which produced during the HFG frying process.
; odor; processing; ultra-fast gas phase electronic nose; chemometrics; aroma; furfural; furfuryl alcohol; 3-methylbutanal; 2-methylbutanal; 2,3-butanedione; 2-ethyl-3,6-dimethylpyrazine
R283.6
A
0253 - 2670(2022)01 - 0041 - 10
10.7501/j.issn.0253-2670.2022.01.007
2021-07-15
國家重點研發(fā)計劃:中藥飲片質(zhì)量識別關(guān)鍵技術(shù)研究(2018YFC1707000);2021年江蘇省研究生科研與實踐創(chuàng)新項目(SJCX21_0702)
蔣孝峰(1995—),男,碩士研究生,研究方向為中藥制劑技術(shù)與質(zhì)量評價研究。Tel: 13196957110 E-mail: jackoofeen@163.com
謝 輝,副教授,碩士生導師,主要從事中藥制劑技術(shù)與質(zhì)量評價研究。Tel: (025)85811517 E-mail: njxh66@njucm.edu.cn
陸兔林,教授,博士生導師,主要從事中藥炮制及中藥飲片質(zhì)量標準研究。Tel: 13951636763 E-mail: ltl2021@njucm.edu.cn
[責任編輯 鄭禮勝]