一种基于气相色谱-离子迁移谱的牛脂氧化程度鉴定方法

技术领域

本发明涉及一种基于气相色谱-离子迁移谱(GC-IMS)分析牛脂氧化程度的方法，属于食品检测技术领域。

背景技术

脂类的氧化降解是形成特色肉风味的重要途径，肉类中发现的许多化合物是脂质氧化和自由基反应的产物，这些反应在牛肉、猪肉和羊肉等肉类的独特风味特征的形成中发挥了重要作用。换句话说，瘦肉是所有物种共同的基本肉味，而不同种类的脂质提供的挥发性化合物可以赋予物种特有的味道。

因此，氧化牛脂的使用是牛肉味香精的开发及制备领域中十分重要的一部分。但由于轻度氧化的牛脂无法提供足够的牛肉特征风味，过度氧化的牛脂又会产生不良风味，因此如何建立一种快速判断牛脂氧化程度的方法是现阶段亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种快速提取不同氧化程度牛脂挥发性特征成分的方法，并用于牛脂的氧化程度检测及质量检测。

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于气相色谱-离子迁移谱的牛脂氧化程度的鉴定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)：对牛脂样品进行不同程度的酶解-氧化处理，得到氧化牛脂；

步骤2)：将氧化牛脂进行气相色谱-离子迁移谱(GC-IMS)检测，通过数据处理方法对不同氧化程度牛脂的特征成分进行分析提取，建立氧化牛脂特征谱图数据库；

步骤3)：通过对比对待测牛脂进行氧化程度的鉴定。

优选地，所述牛脂样品采用精炼牛脂。

优选地，所述步骤1)具体包括以下步骤：

酶解：将精炼牛脂与磷酸盐缓冲液混合，先置于90-95℃水浴中灭酶处理5-10min，之后待温度降至45℃时加入假丝酵母脂肪酶进行酶解4-6h，反应结束后置于90-95℃水浴中再次灭酶处理5-10min，得到酶解牛脂；

氧化：将酶解牛脂置于三口圆底烧瓶中，将其置于120℃的油浴锅中进行氧化反应，使用空气压缩机向反应体系中通入空气，经过不同时长的反应得到不同氧化程度的氧化牛脂。

更优选地，所述磷酸盐缓冲液的pH值为7.5；牛脂与磷酸盐缓冲液的质量比为1：1-1.2；假丝酵母脂肪酶的加入量为以质量百分比计的0.5-1.5％。

更优选地，所述空气压缩机通入空气的流速为每100g牛脂0.5-1.0L/min。

更优选地，所述不同时长的反应选取的反应时间分别选取0h、1h、3h、5h。

优选地，所述气相色谱-离子迁移谱的工艺参数设定如下：

顶空进样条件：孵化温度：55-65℃；孵育时间：10-20min；进样针温度：80-90℃；进样体积：100-500μL；进样模式：不分流模式；孵化转速：500rpm；

气相色谱柱条件：色谱柱类型：MXT-5 30m-0.53mm-1μm；柱温：60℃；载气：N

IMS条件：温度：40-60℃；漂移气类型：纯度99.999％以上的氮气；漂移气流速：140-160mL/min；漂移管温度：40-50℃。

优选地，所述步骤3)具体为：经顶空进样用

更优选地，所述的挥发性特征成分包括单体及二聚体。本发明中，二聚体使用“D”后缀进行注明。

本发明采用气相色谱-离子迁移谱联用技术，简单快速的实现不同氧化程度牛脂中挥发性成分的检测，通过数据处理得到物质的指纹图谱，提取特征物质从而实现牛脂氧化程度的测定，为后续的牛肉味香精的制备提供了可靠的依据。该方法无需复杂的前处理，操作简便快捷，对牛脂氧化程度的鉴定具有重要价值。

附图说明

图1为不同氧化程度牛脂的气相离子迁移谱；

图2为不同氧化程度牛脂中挥发性有机物的Gallery Plot图(指纹图谱)；

图3为不同氧化程度牛脂的PCA分析图；

图4为S1样本与不同氧化程度牛脂中挥发性有机物对比的Gallery Plot图(指纹图谱)；

图5为S1样本与不同氧化程度牛脂的PCA分析图；

图6为S2样本与不同氧化程度牛脂中挥发性有机物对比的Gallery Plot图(指纹图谱)；

图7所示为S2样本与不同氧化程度牛脂的PCA分析图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

实施例1

将精炼牛脂与磷酸盐缓冲液(pH＝7.5)按照精炼牛脂：磷酸盐缓冲液质量比为1：1的比例混合置于三口圆底烧瓶中，先置于95℃水浴中灭酶处理10min，之后待温度至45℃时加按照混合物质量0.5wt％的比例加入假丝酵母脂肪酶进行酶解5h，反应结束后置于95℃水浴中灭酶处理10min，得到经过酶解的牛脂。

将上述得到的经过酶解的牛脂置于三口圆底烧瓶中，置于120℃的油浴锅中进行氧化反应，使用空气压缩机向反应体系中通入空气，空气流速为每100g牛脂0.6L/min，经过45min的反应得到S1牛脂样本。

取S1样本进行气相色谱-离子迁移谱分析，色谱条件设定如下：

顶空进样条件：孵化温度：60℃；孵育时间：15min；进样针温度：85℃；进样体积：500μL；进样模式：不分流；孵化转速：500rpm；

气相色谱柱条件：色谱柱类型：MXT-5 30m-0.53mm-1μm；柱温：60℃；载气：N

IMS条件：温度：45℃；漂移气类型：纯度99.999％以上的氮气；漂移气流速：150mL/min；漂移管温度：45℃。

S1牛脂样本经顶空进样用

如图4所示，S1牛脂样本与T0的指纹图谱基本一致。其中S1中己醛(二聚体)、戊醛(二聚体)、正戊醇(二聚体)、24号化合物、正戊醇、正己醇、辛醛、52号化合物和丙醛(二聚体)的浓度与T0中的相比较高；而苯甲酸甲酯(二聚体)、苯甲酸甲酯、56号化合物和苯甲酸乙酯的浓度较T0偏低。由PCA分析(图5)可知，S1与T0在图的左侧，与图右侧的T1、T3和T5呈负相关关系，说明S1的氧化程度不高，与T0接近。

由上述分析可以推测，S1待测样本发生轻微氧化，但氧化程度很低。由于该样本的氧化程度较低，氧化降解不充分，不含有大量的牛肉特征风味物质，因此该牛脂样本的氧化程度不足以为香精产品提供充足的牛肉特征风味。

实施例2

将精炼牛脂与磷酸盐缓冲液(pH＝7.5)按照精炼牛脂：磷酸盐缓冲液质量比为1：1的比例混合置于三口圆底烧瓶中，先置于95℃水浴中灭酶处理10min，之后待温度至45℃时加按照混合物质量1.0wt％的比例加入假丝酵母脂肪酶进行酶解5h，反应结束后置于95℃水浴中灭酶处理10min，得到经过酶解的牛脂。

将上述得到的经过酶解的牛脂置于三口圆底烧瓶中，置于120℃的油浴锅中进行氧化反应，使用空气压缩机向反应体系中通入空气，空气流速为每100g牛脂1.0L/min，经过3.5h的反应得到S2牛脂样本。

取S2样本进行气相色谱-离子迁移谱分析，色谱条件设定如下：

顶空进样条件：孵化温度：60℃；孵育时间：15min；进样针温度：85℃；进样体积：500μL；进样模式：不分流；孵化转速：500rpm；

气相色谱柱条件：色谱柱类型：MXT-5 30m-0.53mm-1μm；柱温：60℃；载气：N

IMS条件：温度：45℃；漂移气类型：纯度99.999％以上的氮气；漂移气流速：150mL/min；漂移管温度：45℃。

S2牛脂样本经顶空进样用

如图6所示，S2牛脂样本与T3样本的指纹图谱最为接近，其氧化程度处在T3与T5样本之间。与T3样本相比，S2中反式-2-戊烯醛、辛醛和丙醛的浓度与T3中的相比略有降低；而51号化合物和2-辛酮(二聚体)的浓度较T3有所升高，其他化合物与T3相比没有显著变化。由PCA分析(图7)可知，S2与T1、T3和T5样本在图的左侧，与图右侧的T0呈负相关关系，S2在图中的位置在T3和T5之间，且与T3较为接近。

由上述分析可以推测，S2待测样本发生较充分的氧化，其氧化程度在T3和T5样本之间，且氧化程度比T3样本高。由于该样本的氧化程度较高，氧化降解充分，含有大量的牛肉特征风味物质，因此该牛脂样本的氧化程度足以为香精产品提供充足的牛肉特征风味。