使用性能可靠、灵敏度高的SBSE技术分析异味

慕尼黑啤酒节时喝啤酒的最佳佐餐食品——椒盐面包会使您享受一顿美餐。但前提条件是：它们必须美味可口。若是口味发生了变化会怎样呢?在寻找食品、饮料变味、发霉的根源时人们经常使用性能可靠的、灵敏度很高的SBSE搅拌棒固相萃取分析技术。

图1.现代化检测技术能够帮助找到椒盐面包有霉味、啤酒老化的原因。

哪种小吃可以像椒盐面包那样与啤酒一起品尝?当远方的朋友来了，而椒盐面包却霉变了，或者更糟糕的是啤酒也老化了、不新鲜了，该怎么办呢?我们当然不希望变成这样，但在这种情况下有一点请不要忘记：食品和饮料都是有保质期的，食用时越新鲜越好。现代化先进分析技术能够帮助您可靠地测定产生了何种异味。理想情况下会迅速的找到产生异味的原因从而得出解决异味产生的方案。美国的香料技术专家Ray Marsili博士在巴黎2015年举办的第三届搅拌棒固体萃取技术会议上介绍了这样的一种高效测定异味的技术。

搅拌棒固相萃取(SBSE)技术

由于啤酒中含有大量浓度很低带气味的活性化合物，要利用某种单一检测的分析技术对这些活性化合物进行检测是一个巨大的挑战。在实验室中，对在不同储存条件下、不同老化风味的美国淡啤酒进行变味检测时，Marsili博士采用了SBSE搅拌棒固相萃取分析技术，使用的是Gerstal公司有PDMS涂层的Twister搅拌棒。采集的前两份啤酒样本分别是在0℃(比较样本)和30℃条件下保存了12周的啤酒，以便通过比较测试发现啤酒口味的变化。第三份啤酒样本是在0℃条件下保存的，但在检测前，样本被放在透明玻璃容器中在阳光下‘暴晒’了8h。

图2：利用PDMS涂层搅拌棒对10ml目标样本检测的结果。曲线图表示：糠醇乙醚的共洗提化合物是与其他三种化合物构成的，使用热解吸GC/GC-TOF/MS法进行测定。为了界定共洗提的化合物，使用了反滤波软件。

直接热解吸GC/GC-TOF/MS法对上述样本进行检测分析得到的结果是：“温度30℃环境保存的啤酒样本中有着高浓度带气味的成分。例如，(E,E)-2,4-十二碳二烯醛、糠醛、呋喃羟基甲基酮、糠醇乙醚、beta-大马烯酮、苯乙酸乙酯、吡啶羧酸乙酯等。“受到阳光照射的啤酒样本中还可以检测出二甲基二硫，二甲基二硫醚和苯乙醛。”Marsili博士这样说。

在后来的检测中，啤酒样本为比利时式的白啤酒，使用的检测方法仍然是SBSE搅拌棒固相萃取技术，但这次的检测方案有了变化：同时利用PDMS涂层的搅拌棒和EG Silicon涂层搅拌棒对啤酒样本进行萃取，其中的PDMS涂层搅拌棒是在自然状态下进入样本进行萃取的，EG涂层搅拌棒则是用卡子固定在检测器皿内，在不移动的状态下放置到被测啤酒样本中的(Twicester公司技术)。Marsili博士指出：“PDMS涂层的搅拌棒可以无条件完成非极性化合物的超微量检测，EG涂层搅拌棒则最适于检测被极化的物质，例如：酚类和羧酸等香精香料。”

据Marsili博士介绍：试验结果非常有说服力。将PDMS与EG两种搅拌棒固相萃取技术相结合比其他方法有着更高的检测效率、且结果更可靠。在检测啤酒中极化的羧酸时，采用mSBSE多搅拌棒吸附提取法检测出了下列芳香化合物：己酸、辛酸、癸酸、十二烷基酸以及2-甲基-2-戊烯酸;再加上芳樟醇、苯乙基、α-萜品醇、2-苯乙基、邻麝香草酚、p-乙烯基愈创木酚、2-苯基乙基辛酸、2-苯基乙基己酸和2-苯基乙基癸。而后续的气相色谱分析 使用的是Agilent GC 7890型气相色谱-飞行质谱分析仪(Leco公司TOF-MS系统)。在处理检测分析得到的数据信号时，Marsili博士使用的是反滤波软件，将检测样本的制备与热解吸过程集成在了一起，使用的是自动化多目标取样器(Gestel公司MPS型)和热解析装置(Gestel公司TDU型)。

食物变质的分析挑战

在出售啤酒的小吃店里人们很少考虑营养价值的问题，但小吃必须美味可口。对口味非常敏感的食客很容易因味道糟糕的小吃而‘受到伤害’。引起口味变质的物质可能因为：三卤代苯甲醚(Trihaloanisole)、土臭素(反-1,10-二甲基-反-9-萘烷醇)、二甲基异冰片以及2-异丙基-3-甲氧基吡嗪等。常常由于不利的环境条件导致微生物新陈代谢的发生，例如生产、存储过程、运输过程等。

这些能被检测到的化合物有着很低的气味阀值，例如，2,4,6-三氯苯甲醚的气味阀值在0.15~2.0ng/L之间，土臭素的气味阀值在1~10ng/L之间。若要可靠地、灵敏地检测到它们的存在，就必需采用能够检测浓度级ng/L的检测技术。使用PDMS探测搅拌棒的固相萃取技术在食品领域的比较检测中已经得到了广泛的应用。

为了能够利用PDMS涂层的搅拌棒检测椒盐面包是否变味，首先要把椒盐面包处理成可以检测的样本形态。为此，Marsili博士分别从有异味的、新鲜的椒盐面包中各取20g，与100ml浓度15%的乙醇充分混合，每3min进行一次电动混合;从分离液中吸取20ml为检测样本、用PDMS搅拌棒进行固相萃取，时间约2h，前处理完成后将样品进GC-MS测定。

通过对气相色谱图进行比较可以清楚的知道检测结果。在未霉变的椒盐面包样本中检测到土臭素的含量为10ug/L，在有霉变的面包中检测到的土臭素含量高达350~400µg/L。Ray Marsili博士认为：面包房的生产用水是土臭素污染的源泉。面包生产用水的来源是市政供水系统，强降雨和高温天气导致加速了湖泊中的藻类生长，导致了土臭素的污染。在面包生产用水供应系统的入口，安装一套活性碳过滤系统就可以解决这种变味的问题了。

图3.多搅拌棒固相吸附萃取技术(mSBSE)的示意图。在放置检测样本的顶部空间可以安置3个搅拌棒。

汗味的成分分析

导致食物产生异味的原因有很多，也包括人的身体。当酒保无数次托着啤酒盘或者一升装的大啤酒杯在酒客之间往来穿梭时，常常也会导致变味。有些足球队驻地的酒馆是球迷的聚集地，但汗水导致的乌烟瘴气却是食物变味的根源。

Marsili博士说：球迷酒馆里最糟糕的是腋下的气味：短链挥发性脂肪酸VFA以及3-甲基-2-己酸。正如Marsili博士所说：服装的目的就是通过纺织物有效的遮掩汗臭味，这里最重要的是首先要测定腋窝中产生的芳香物质。在检测腋下芳香物质成分时，就是PDMS涂层和EG Silicon涂层的搅拌棒SBSE固相萃取法的用武之地了。

分别利用带有PDMS涂层和EG Silicon涂层的固相萃取搅拌棒，将其固定在容器壁上，容器中的气体随着PTFE聚四氟乙烯搅拌棒运动，从而将汗水T恤上的芳香物质萃取下来，经热解析GC-MS进行分析。汗湿T恤的分析结果是非常重要的：在萃取物中找到了浓度为ppb级的(ug/L)醋酸、丙酸、异丁醇酸、3-甲基丁酸、2-甲基丁酸、戊酸、己酸、3-甲基-2-己酸、辛酸和壬酸，此外还发现了一些吡嗪和2-壬烯醛的存在。

测定异味

饮料和食品都会因存储条件或生产条件的不同而吸收、产生不同的异味。现代化的检测技术能够帮助您可靠地测定到底是何种异味，在理想状态下，还会根据结果判断出异味的根源和排除方法。其中，最灵敏、可靠的检测方法就是利用PDMS涂层的搅拌棒固相萃取分析法了。