基于LC-MS/MS的大米中香兰素含量测定分析

摘 要：采用液相色谱-串联质谱法（Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry，LC-MS/MS）对不同品种和产地的大米中香兰素含量进行了测定和分析。本实验通过比较9种大米的香兰素含量，分析品种和产地对香兰素含量的影响，并探究不同储存条件下香兰素含量的变化。结果表明，籼稻品种的香兰素含量普遍高于粳稻品种，不同产地大米的香兰素含量存在明显差异，且储存条件对香兰素含量的保持有一定影响。本研究为大米品质评估和储存管理提供了科学依据。

关键词：液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）；食品检测；香兰素；大米

Determination and Analysis of Vanillin Content in Rice Based on LC-MS/MS

ZHU Xiaoling

（Tuanfeng Public Inspection and Testing Center， Tuanfeng 438000， China）

Abstract： In this study， vanillin content in various rice varieties and origins was analyzed using liquid chromatography tandem mass spectrometry （LC-MS/MS）. In this experiment， vanillin content of 9 rice varieties was compared， the influence of place of varieties and origin on vanillin content was analyzed， and the change of vanillin content under different storage conditions was explored. Significant differences were observed in vanillin content based on origin， and storage conditions significantly affected vanillin retention. These findings offer a scientific basis for rice quality assessment and storage management.

Keywords： liquid chromatography tandem mass spectrometry （LC-MS/MS）; food testing; vanillin; rice

大米是全球主要粮食作物之一，其品质一直备受消费者关注。香气是评价大米品质的重要指标之一，而香兰素是大米中一种重要的香气成分，对大米的综合风味具有重要作用。但目前对不同品种、产地和储存条件下大米中香兰素含量进行测定分析的研究较少。因此，本文采用液相色谱-串联质谱法（Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry，LC-MS/MS）对大米中香兰素含量进行精确测定，探讨品种、产地和储存条件对香兰素含量的影响，为大米品质评估和储存管理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

5个籼稻品种（秋田小町、秀珍、丝苗、稻花香和五常大米）、4个粳稻品种（东北大米、吉林大米、盘锦大米和黑龙江大米），湖北黄冈团风县大型超市；香兰素标准品（纯度＞99%），美国Sigma-Aldrich公司；甲醇、乙腈（色谱纯），德国Merck公司。

1.2 仪器与设备

Milli-Q纯水系统，美国Millipore公司；Agilent 1290 Infinity II液相色谱仪，美国安捷伦科技有限公司；Agilent 6470三重四极杆质谱仪，美国安捷伦科技有限公司；Eppendorf 5424R高速离心机，德国艾本德公司；Scientific Industries Vortex-Genie 2涡旋混合器，美国Scientific Industries公司；KQ-500DE超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司；Mettler Toledo XS205电子天平，瑞士梅特勒-托利多公司；Eppendorf Research plus移液器，德国艾本德公司。

1.3 实验方法

1.3.1 标准溶液的配制与使用

准确称取10.0 mg香兰素标准品，用甲醇溶解并定容至10.0 mL容量瓶中，配制成1 000 mg·L-1的标准储备液，4 ℃避光保存，使用时用甲醇稀释得到标准系列溶液（浓度为0.1 ng·mL-1、0.5 ng·mL-1、1.0 ng·mL-1、5.0 ng·mL-1、10.0 ng·mL-1、50.0 ng·mL-1和100.0 ng·mL-1）。

1.3.2 大米中香兰素含量的测定

①粉碎。选取颗粒饱满、新鲜无虫蛀的大米，用粉碎机粉碎后过60目筛，混匀后密封保存于干燥器中备用。②提取。准确称取2.0 g粉碎后的大米样品于50 mL离心管中，加入20 mL甲醇-水混合溶液（7∶3，V∶V），涡旋混合1 min。将离心管置于超声波清洗器中，40 kHz频率下超声提取

30 min，然后4 000 r·min-1离心10 min，取上清液。对沉淀重复1次提取过程，合并两次提取的上清液，用0.22 μm有机滤膜过滤。③净化。精密量取5 mL上述滤液，用氮气吹干，再用2 mL甲醇-水混合溶液（1∶1）复溶。将复溶液通过预先活化的C18固相萃取柱（500 mg/3 mL），用3 mL甲醇-水混合溶液（3∶7）洗脱。收集洗脱液，用氮气吹干，再用1 mL流动相A复溶。最后经0.22 μm滤膜过滤后转入样品瓶。④LC-MS/MS测定。每个样品重复测定3次，取平均值作为最终结果。

1.3.3 不同品种、产地、储存条件下大米中香兰素的含量

（1）不同品种大米中香兰素含量比较。选取1.1中9种市面上常见的大米品种，研究不同品种大米中香兰素含量。每个品种购买3个不同批次的样品，共计27份样品，按照1.3.2的方法对大米中的香兰素含量进行测定。

（2）不同产地大米中香兰素含量的影响。以秋田小町大米品种为例，研究不同地区（东北黑土地区、长江中下游平原、华南丘陵地区和西南高原地区）大米中香兰素含量。每个地区选择3个代表性产地，每个产地取3个批次的样品，按照1.3.2的方法对大米中的香兰素含量进行测定。

（3）不同储存条件对大米中香兰素含量的影响。以稻花香和东北大米为例，设置3种不同的储存条件，分别为常温常湿[温度（25±2）℃+相对湿度60%±5%]、低温干燥[温度（4±1）℃+相对湿度30%±5%]、真空包装（25±2）℃。在储存0 d、30 d、90 d、180 d、270 d和360 d时间点取样，按照1.3.2的方法对大米中的香兰素含量进行测定。每个条件下取3份样品进行重复测定。

1.4 LC-MS/MS分析条件

采用Agilent 1290 Infinity II液相色谱仪与Agilent 6470三重四极杆质谱仪联用系统进行香兰素的定量分析，色谱和质谱条件经过优化，以获得最佳的分离效果和检测灵敏度，色谱条件如表1、表2所示。质谱条件采用电喷雾离子源正离子模式，多反应监测方式进行定量分析，具体参数设置如表3所示。

2 结果与分析

2.1 不同品种大米中香兰素含量比较

由表4可知，9种大米样品中均检出香兰素。在籼稻品种中，稻花香大米的香兰素含量最高，平均值为（2.53±0.34）ng·g-1；秋田小町和秀珍大米的香兰素含量相对较低，分别为（1.32±0.18）ng·g-1和（1.15±0.15）ng·g-1。在粳稻品种中，东北大米的香兰素含量最高，平均值为（0.87±0.12）ng·g-1；盘锦大米的香兰素含量最低，为（0.65±0.08）ng·g-1。籼稻品种的香兰素含量均高于粳稻品种。

2.2 不同产地大米中香兰素含量差异

由表5可知，不同产地秋田小町大米中的香兰素含量存在明显差异。其中，黑龙江五常产地的样品香兰素含量最高，平均值达到（2.03±0.25）ng·g-1，四川成都的样品香兰素含量最低，平均值为（1.04±0.12）ng·g-1。东北黑土地区3个产地大米中的香兰素含量均高于其他产地。结果表明，即使是同一品种的大米，不同产地的样品中香兰素含量也存在明显差异。这种差异可能与各地独特的土壤、气候条件以及种植技术有关。

2.3 储存条件对大米中香兰素含量的影响

由表6可知，不同储存条件对大米中香兰素含量的影响存在差异。两种大米的香兰素含量随着储存时间的延长整体上均呈下降趋势。在常温常湿条件下储存360 d后，稻花香大米的香兰素含量从（2.53±0.34）ng·g-1降至（1.87±0.25）ng·g-1，降幅为26.1%；东北大米的香兰素含量从（0.87±0.12）ng·g-1降至（0.61±0.08）ng·g-1，降幅为29.9%。在低温干燥条件下储存360 d后，稻花香大米的香兰素含量降至（2.28±0.30）ng·g-1，降幅约9.9%；东北大米降至（0.79±0.10）ng·g-1，降幅为9.2%。在真空包装条件下储存360 d后，稻花香大米的香兰素含量为（2.41±0.32）ng·g-1，降幅仅为4.7%；东北大米为（0.84±0.11）ng·g-1，降幅为3.4%。

综上，在真空包装条件下储存的大米，其香兰素含量保持效果最好，且在该储存条件下，东北大米中的香兰素含量的降幅低于稻花香大米，可能是由于真空环境减少了氧气和水分对香兰素的影响，有效抑制了氧化和水解反应。此外，在常温常湿的储存条件下，大米中的香兰素含量降幅明显，可能在于该条件下香兰素更容易发生氧化或水解反应，导致其含量降低[1]。因此，在储存大米时要尽量选择真空包装，以提升其保存品质并延长其保质期。

3 讨论

本研究利用LC-MS/MS方法对不同品种、产地和储存条件下大米中的香兰素含量进行分析，结果表明大米品种对香兰素含量有影响。研究发现籼稻品种的香兰素含量普遍高于粳稻品种，这与籼稻品种具有较强香味的特点相一致。因此，香兰素含量可能是评估大米香味品质的重要指标之一[2]。同时，产地对大米中香兰素的含量也存在较大影响。即使是同一品种的大米，在不同地区种植也会导致香兰素含量存在差异。这种差异可能源于多个因素的综合作用，如不同地区的温度、降水量、日照时间以及土壤类型可能影响水稻生长过程中香兰素的合成。特别是东北黑土地区的样品香兰素含量普遍较高，这可能与该地区独特的土壤类型和肥力情况有关。东北黑土地富含有机质，有利于香兰素等香味物质的形成[3-4]。

此外，储存条件对大米中香兰素含量的保持也起着关键作用。研究发现在常温常湿条件下储存的大米中香兰素含量降低最快，而真空包装条件下香兰素含量得到较好的保持。因此，合适的储存条件对于保持大米品质至关重要，该结果为大米的储存管理提供了实用的指导[5]

4 结论

本研究利用LC-MS/MS方法对大米中香兰素含量进行系统分析，结果表明大米品种对香兰素含量影响较大。籼稻品种的香兰素含量均高于粳稻品种。其中，稻花香大米含量最高，为（2.53±0.34）ng·g-1，盘锦大米的香兰素含量最低，为（0.65±0.08）ng·g-1。产地对大米香兰素含量有重要影响，黑龙江五常产地的秋田小町大米香兰素含量为（2.03±0.25）ng·g⁻¹，明显高于其他产地。储存条件对香兰素含量的保持至关重要。真空包装条件下香兰素含量保持最好，360 d后降幅最低，而常温常湿条件下香兰素含量降幅最大，不利于大米品质的保持。未来，可进一步探讨影响大米香兰素含量的生物学和环境因素，以及香兰素与其他香味物质的相互作用，为大米的品质改良和储存技术的优化提供更全面的科学依据。

参考文献

[1]杨康，尹琦，张淋，等.香兰素检测技术研究进展[J].现代食品，2023，29（14）：47-51.

[2]魏宇，胡文艳，刘文，等.气相色谱-离子迁移谱法同时检测婴儿食品中3种香兰素类化合物[J].食品安全质量检测学报，2023，14（14）：219-226.

[3]黄键，王金娟，周元元，等.同位素稀释-超高效液相色谱-串联质谱法测定化妆品中香兰素和乙基香兰素[J].化学分析计量，2023，32（6）：34-39.

[4]周瑞铮，易华娟，林秋凤，等.食品中香兰素和乙基香兰素检测方法的研究进展[J].分析仪器，2023（1）：9-15.

[5]王梦颖，杨永，卢跃鹏，等.市售芝麻油中香兰素、甲基香兰素、乙基香兰素的含量水平研究[J].中国油料作物学报，2023，45（2）：413-418.