香椿（Toona sinensis Roem），楝科香椿属植物，主产于我国，树皮可造纸，椿芽可食用，果和皮可入药，具有清热解毒、健胃理气、润肤明目的作用。香椿中的香气成分包括噻吩类、脂类、醛类、烃类等，这些成分的含量不同，香椿的香气也有所不同[1]；香椿的特征性香气成分主要为反-2-己烯醛（trans-2-hexenal）、2，5-二甲基噻吩（2，5-dimethylthiophene）和 3，4-二甲基噻吩（3，4-dimethylthiophene），关于香椿的特征性香气成分的合成途径、功效作用等已有研究[2-5]。目前，对香椿中特征香气成分的分析方法主要采用的是峰面积归一法：先经过固相微萃取（solid phase micro-extraction，SPME）法对香气成分进行萃取，再通过仪器分析进行定性定量分析[6-8]；然而，这种方法仅可实现香气成分的半定量分析，并不能测得这些特征香气成分的实际含量，致使其在加工过程中的量变情况无法被准确分析。因此，建立香椿中特征香气成分的定量分析方法有利于促进香椿香气品质的过程监控。
加工过程对食品原料中香气成分有较大影响。靳巧丽[9]研究了干燥过程对乌龙茶粉中挥发性成分的影响，发现经过喷雾干燥以后，乌龙茶粉香味强度值明显降低。张丽霞等[10]研究了微波干燥芝麻前后挥发性成分的变化，发现干燥温度越高，所获得芝麻产品中香气成分的种类越少，烷烃类、萘类等成分的含量显著降低。作为一种以香气作为其核心品质的果蔬类食物原料，香椿在加工过程中香气的变化受到研究人员的重视。杨慧等[7]研究了烫漂对香椿香气成分的影响，发现烫漂后香椿嫩芽挥发性成分种类增多，含硫类等呈刺激性气味的化合物相对含量减少，烯类等呈柔和气味有所增加。热风干燥工艺作为常见的果蔬加工方式，其对香椿香气特征性品质的影响规律尚未报道。因此，本研究建立了香椿中反-2-己烯醛、2，5-二甲基噻吩及3，4-二甲基噻吩3种特征香气成分的气质联用定量分析方法，并分析这些成分在热风干燥过程中的变化趋势，从而了解热风干燥工艺过程对香椿香气品质的影响规律，为香椿应用研究提供理论基础。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
香椿芽：河南九棵树农业发展有限公司；3，4-二甲基噻吩、2，5-二甲基噻吩标准品：百灵威科技有限公司；反-2-己烯醛标准品：TCI公司；石墨化炭（pesticarb，PC）、键合十八烷基硅胶（octadecysilyl，ODS）、N丙基乙二胺：美国安捷伦公司；乙醇、乙腈、乙酸乙酯、正己烷（色谱纯）：西陇科学股份有限公司。
1.2 仪器与设备
气相色谱仪（7890B）、质谱分析仪（7000D/7010B）、JA-1701 毛细血管柱（30 m×250 μm×0.25 μm）：美国安捷伦公司；移液枪（20 μL～200 μL、100 μL～1 000 μL）：Finnpipette公司；离心机（H2050R）：湘仪集团；冰箱（BCD-301DHN）：上海双鹿集团；热风干燥箱（DHG-9203A）：上海精宏公司。
1.3 香椿特征性香气定量检测方法
1.3.1 分析条件
1.3.1.1 气相色谱条件（gas chromatography，GC）
载气为He、进样口250℃、样品体积1 μL。经试验，通过比较峰形和响应值确定最适升温条件为：初温50℃、恒温2 min、4℃/min升至170℃、5℃/min升至210℃。最佳分流比5∶1。
1.3.1.2 质谱条件（mass spectrum，MS）
电离方式为电子电离；扫描方式为全扫描，扫描范围（m/z）：40～400。检索图：NIST14。
1.3.2 多反应监测方法 （multiple reaction monitoring，MRM）
在全扫描色谱图中找到目标物质的特征离子。根据得到的特征离子，采用MRM模式进行扫描，挑选最优离子对，优化产物离子的电压，用最优电压进行梯度浓度的MRM模式扫描，检测离子对的准确性，测定标准曲线R2值。
1.3.3 分析前处理
1.3.3.1 分析前处理步骤
取4 g香椿芽进行研磨，用萃取剂进行萃取，振摇 20 min后，离心（6 000 r/min、4 min）；取上清液5 mL，放入冷冻室10 min，加入1 g氯化钠和2 g硫酸镁[11]，同时加入一定量的净化剂进行净化，振摇5 min后，6 000 r/min，离心4 min，用有机相滤膜（0.22 μm）过滤后上机进样。
1.3.3.2 确定最佳萃取剂
取4个离心管，分别装入4 g研磨后的香椿芽，分别用10 mL的乙醇、乙腈、乙酸乙酯、正己烷进行萃取，净化剂为PC，其余步骤同1.3.3.1。
1.3.3.3 确定最佳净化剂
取3个离心管，分别装入4 g研磨后的香椿芽，萃取剂为乙腈，分别用0.2 g的PC、ODS和PSA进行净化，其余步骤同1.3.3.1。
1.4 热风干燥过程中香椿芽香气变化研究
1.4.1 热风干燥处理
分别称量m0g预处理的香椿芽4份，平铺，在一定温度条件下进行热风干燥，分别在热风干燥1、2、3 h和4 h后取出。
1.4.2 香气成分分析
1）热风干燥1 h后，香椿芽的质量为m1g，研磨备用。
2）取研磨后的香椿芽
放入离心管中，然后加入
去离子水，用10 mL的乙腈进行萃取，以1 s两次的振摇速度振摇15 min；用低速台式离心机离心（6000r/min、4min）；取上清液2.5mL转移至另一个离心管中，并于-20℃冷冻10min。取出，并添加0.5 g氯化钠、1g无水硫酸镁和0.1g活性炭，混匀，以1s两次的振摇频率振摇5 min；用离心机离心（6 000 r/min、4 min），取上清液并用0.22 μm的有机相滤膜过滤，上机进样，用气相色谱串联质谱联合使用仪器测定。
3）根据 1.4.2 中 1）和 2）的操作，依次取干燥 2、3、4 h后的香椿芽进行测定。
1.5 香椿芽感官评定
评定人员10名，评定过程独立完成。共包括色泽、外观和香气3个指标，各占比例为：30%、40%、30%，其中，色泽指标以香椿芽的绿色呈现状态为标准，外观指标以香椿芽表面状态及干燥程度为标准，香气指标以香椿芽用沸水冲调时所散发的香味为标准，香椿芽感官评定标准见表1。每个指标均分为优、良、中、差4个级别，结果取其平均值。
表1 香椿芽感官评定标准
Table 1 Sensory evaluation standard of Toona sinensis
项目 满分 评分标准 分数色泽 30 香椿芽呈翠绿色 26～30香椿芽呈深绿色 16～25香椿芽呈黄绿色 6～15香椿芽呈褐绿色 0～5外观状态40 香椿芽干燥，研磨过后粉末极细 31～40香椿芽略微干燥，研磨过后粉末颗粒较大 21～30香椿芽略微湿润，研磨过后呈片状 11～20香椿芽湿润，研磨过后呈湿润块状 0～10香气 30 香椿芽香气浓郁，无其他异味 26～30香椿芽香气较浓，无其他异味 16～25香椿芽香气较淡，异味不明显 6～15香椿芽香气淡，有明显异味 0～5
1.6 数据处理
目标物分析方法研究中仪器条件研究部分做两次重复试验，在无明显差异的前提下选择其中一次试验数据；分析方法研究中前处理及回收率研究部分、目标物在干燥过程中的变化均以3次重复试验的平均值进行结果分析。
2 结果与分析
2.1 特征香气成分分析方法确定
2.1.1 仪器条件的确定
2.1.1.1 特征离子的确定
研究表明，香椿的特征性香气成分主要为反-2-己烯醛、2，5-二甲基噻吩和3，4-二甲基噻吩[2-5]。根据全扫描结果，确定各个目标物质的保留时间和特征离子。设定电压为20 eV，进行MRM模式扫描，得到的各个目标物质的离子对见表2。
2.1.1.2 电压的优化
不同电压下目标物的响应值见图1。
由图1可知，2，5-二甲基噻吩的离子对111＞67和111＞77的最优电压分别为20、15 eV；反-2-己烯醛的离子对 69＞41、69＞39 的最优电压分别为 25、5 eV；3，4-二甲基噻吩的离子对 111＞45和 111＞77的最优电压分别为25、25 eV。
表2 目标物质的保留时间和特征离子对
Table 2 Retention time and characteristic ion pairs of target materials
物质保留时间/min母离子/（m/z）子离子/（m/z）2，5-二甲基噻吩 5.444 111 67 2，5-二甲基噻吩 5.444 111 77反-2-己烯醛 6.069 69 41反-2-己烯醛 6.069 69 39 3，4-二甲基噻吩 6.205 111 45 3，4-二甲基噻吩 6.205 111 77
图1 不同电压下目标物的响应值
Fig.1 Response value of targets under different voltage
A、B、C 代表的物质依次是 2，5-二甲基噻吩、反-2-己烯醛、3，4-二甲基噻吩。
2.1.2 标准线形图的绘制
取一定量的标准品配制混合标准品，结合各个物质的定量限，设置2，5-二甲基噻吩浓度范围为0.049 9 μg/mL～19.9420μg/mL，反-2-己烯醛浓度范围为0.0851 μg/mL～34.022 0 μg/mL，3，4-二甲基噻吩浓度范围为0.0498μg/mL～19.900 0 μg/mL。在最优电压下，用 MRM方法进行扫描，以浓度为横坐标，峰面积为纵坐标，得线性方程如表3所示。
表3 3种目标物质的线性方程
Table 3 Linear equation of three targets
物质 方程 R2 2，5-二甲基噻吩 y=42 377x+84 212 0.999 0反-2-己烯醛 y=25 091x+13 582 0.997 9 3，4-二甲基噻吩 y=37 731x+4 423.8 0.999 8
结果表明，在浓度为 0.049 9 μg/mL～19.942 0 μg/mL的线性范围内，2，5-二甲基噻吩的标准曲线R2值为0.999 0，线性良好；在浓度为0.085 1 μg/mL～34.0220μg/mL的线性范围内，反-2-己烯醛的标准曲线R2值为0.9979，线性基本良好；在浓度为0.0498μg/mL～19.900 0 μg/mL的线性范围内，3，4-二甲基噻吩的标准曲线R2值为0.999 8，线性良好。
2.1.3 前处理条件的确定
2.1.3.1 确定最佳萃取剂
4种萃取剂的萃取效果对比见图2。
图2 4种萃取剂的萃取效果对比
Fig.2 Comparison of extraction effects of four extractants
由图2可知，乙醇对2，5-二甲基噻吩的萃取能力最低，但对反-2-己烯醛和3，4-二甲基噻吩的萃取能力都高于正己烷；乙腈对3种目标物质的萃取效果都极佳；乙酸乙酯对反-2-己烯醛和3，4-二甲基噻吩的萃取能力较好，但是对2，5-二甲基噻吩的萃取能力较弱；正己烷只对2，5-二甲基噻吩的萃取效果较好。综上所述，确定响应值整体较高的乙腈为此次试验的最佳萃取剂。
2.1.3.2 确定最佳净化剂
3种净化剂的净化效果对比见图3。
由图3可知，PC对2，5-二甲基噻吩的净化效果略低于ODS，但对反-2-己烯醛和3，4-二甲基噻吩的净化效果显著；ODS对2，5-二甲基噻吩的净化效果虽然略高于PC，但是对其它两种香气成分的净化效果都比PC差；PSA对3种香气成分的净化效果都欠佳。综上所述，确定整体效果较好的PC为此次试验的最佳净化剂。
图3 3种净化剂的净化效果对比
Fig.3 Comparison of purification effect of three kinds of purifying agents
2.1.4 加标回收率
按照上述确定的试验条件进行测定，并根据计算公式计算样品不同加标浓度下的加标回收率（2，5-二甲基噻吩、反-2-己烯醛以及3，4-二甲基噻吩的加标浓 度 分 别 为 C1：0.396 6、0.341 2、0.413 2 μg/mL，C2：3.874 5、4.583 2、3.257 1 μg/mL，C3：20.579 4、36.874 6、35.594 8 μg/mL）。回收率结果见表 4。
表4 不同加标浓度下的加标回收率
Table 4 Recovery of standards in different addition levels
目标物质 回收率/%C 1加标 C 2加标 C 3加标2，5-二甲基噻吩 9 6.2 8 8 1.8 1 8 3.5 7反-2-己烯醛 1 0 3.3 9 8 6.4 9 8 6.7 7 3，4-二甲基噻吩 9 2.5 9 9 1.7 3 9 0.5 2
由表4可知，3种物质的3个水平的加标回收率均在合格范围以内，说明该方法可以被用于定量分析香椿的香气成分。
2.2 热风干燥过程中特征香气成分变化
2.2.1 不同干燥温度下3，4-二甲基噻吩含量的变化规律
不同干燥温度下3，4-二甲基噻吩的含量变化见图4。
图4 不同干燥温度下3，4-二甲基噻吩的含量变化
Fig.4 Change variation of 3，4-dimethylthiophene at different drying temperatures
由图4可知，不同热风干燥温度下香椿香气成分的变化幅度不同。干燥温度分别为50、60、70℃时，3，4-二甲基噻吩含量在4 h内下降的最大幅度分别为10.33%、6.78%、15.08%。当干燥温度分别为50、60℃时，该目标物质的含量呈先下降后缓慢上升的趋势，其中60℃时上升的幅度较为明显；而当热风干燥温度为70℃时，该成分的含量值呈现先缓慢上升，3 h后快速下降的趋势。通过上述试验现象可以得出，香椿中存在3，4-二甲基噻吩的前体成分，较高温度可促进向3，4-二甲基噻吩的转化；其次，热风干燥对于3，4-二甲基噻吩的散失具有明显影响，干燥时间越长，散失程度越明显。
2.2.2 不同干燥温度下反-2-己烯醛含量的变化规律不同干燥温度下反-2-己烯醛的含量变化见图5。
图5 不同干燥温度下反-2-己烯醛的含量变化
Fig.5 Change variation of trans-2-hexenal at different drying temperatures
由图5可知，热风干燥对反-2-己烯醛的含量的影响较大，50、60℃和70℃下最大下降幅度分别达到为75.28%、67.87%、67.59%。在干燥温度分别为50℃和60℃时，其含量呈先下降后上升再下降的趋势，干燥时间为2 h时均达到极低值，3 h时达到极大值。而当干燥温度为70℃时，其含量变化呈先上升后下降趋势，3 h后在较低含量水平下趋于平缓。从3种不同温度下的变化趋势可以看出，反-2-己烯醛随热风干燥时间的延长呈现明显散失现象，且散失幅度较大，最高达到75.28%；而且，香椿中也可能存在反-2-己烯醛的前体物质，较高温度（高于70℃）转化较快，而当温度较低时转化较慢。
2.2.3 不同干燥温度下2，5-二甲基噻吩含量的变化规律
不同干燥温度下2，5-二甲基噻吩的含量变化见图6。
图6 不同干燥温度下2，5-二甲基噻吩的含量变化
Fig.6 Change variation of 2，5-dimethylthiophene at different drying temperatures
从图6可知，热风干燥对香椿中2，5-二甲基噻吩的含量有明显影响。当干燥温度为50℃时，香椿中2，5-二甲基噻吩的含量呈现明显下降的趋势，当干燥时间大于3 h时下降幅度达到最大值89.75%，之后其含量在较低水平并略有回升。当干燥温度为60℃和70℃时，在4 h的干燥时间内，香椿中2，5-二甲基噻吩含量呈现明显的先下降后上升再下降趋势，当温度为70℃时上升较快，幅度较大，热风干燥时间为2 h时，2，5-二甲基噻吩的含量达到极大值0.266 3 μg/mL。从以上结果可以看出，较高干燥温度，较短的干燥时间有利于香椿特征香气成分的保持。
2.3 感官评定
不同干燥温度及时间对香椿感官评定的影响见图7。
图7 不同干燥温度及时间对香椿感官评定的影响
Fig.7 Effects of different drying temperature and time on sensory evaluation of Toona sinensis
由图7可知，从香椿的色泽、外观状态和干燥程度3个方面来看，热风干燥温度为50℃、热风干燥时间为2 h时，香椿的感官评定分值最高，为80分；而当热风干燥时间为4 h、热风干燥温度分别为50、60℃和70℃时，感官评定分值均最低，为50分。对香椿进行干燥加工处理后，人们往往会关注香椿的色泽和干燥状态，颜色鲜亮更会得到消费者的青睐。因此，从香椿的感官评定结果来看，热风干燥温度为50℃、热风干燥时间为2 h的香椿为最佳的处理条件。
3 结论
香椿中3种特征香气成分的最佳检测条件为：2，5-二甲基噻吩的离子对 111＞67 和 111＞77，最优电压分别为 20、15 eV；反-2-己烯醛的离子对 69＞41、69＞39，最优电压分别为 25、5 eV；3，4-二甲基噻吩的离子对111＞45和111＞77的最优电压分别为25、25 eV。最佳前处理条件为乙腈为萃取剂、PC为净化剂，在此条件下，所获标准曲线与加标回收率均符合分析要求。
热风干燥过程中，3，4-二甲基噻吩、反-2-己烯醛和2，5-二甲基噻吩3种特征性香气成分的含量总体均呈下降趋势，但趋势和幅度并不相同。3，4-二甲基噻吩含量下降幅度较小，为15.08%；2，5-二甲基噻吩的含量变化幅度较大，达到89.75%。从3种目标物质变化趋势可以看出，香椿中存在其前体物质，热力作用会促进这些前体物质向目标物质的分解转化，但干燥时间的延长会促使目标物质持续散失。由感官评定试验可以看出，当热风干燥温度为50℃、热风干燥时间为2 h时，香椿干制品感官品质较好。
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