師 瑞 尹文婷 馬雪停 汪學(xué)德 王岸娜

(河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，鄭州 450052)

王岸娜，女，1972年出生，教授，食品資源加工及利用

葵花籽油有健康食用油之稱，在人體中的消化率為95%以上，富含油酸、亞油酸和維生素E，其獨(dú)特的風(fēng)味深受消費(fèi)者喜愛[1]。近年來我國葵花籽油消費(fèi)量逐年增加，2018年我國葵花籽油消費(fèi)量為326.7 t，僅次于大豆油、菜籽油和棕櫚油，居于第四位[2]。

葵花籽油中已發(fā)現(xiàn)的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)有150多種，主要包括吡嗪類、呋喃類、吡啶類、吡咯類、萜烯類、醛酮類、酸類、酯類等[3-7]。國內(nèi)外對葵花籽油揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)研究多采用頂空固相微萃取(HS-SPME)[8-10]，但是該方法對于高沸點(diǎn)的、揮發(fā)性較弱的物質(zhì)的萃取效果較差[11]。同時(shí)蒸餾萃取法(SDE)由Likens等[12]在1964年提出，它是將水蒸氣蒸餾和溶劑萃取結(jié)合起來的一種方法，萃取效率高，對高沸點(diǎn)物質(zhì)有較好的萃取率。該方法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在橄欖油[13]、花生油[14]等揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的萃取。在眾多的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中，其中只有一小部分在食品中的濃度大于其氣味閾值，對食品的整體香氣具有貢獻(xiàn)，稱為香氣活性物質(zhì)。國內(nèi)外對濃香型油脂香氣活性物質(zhì)的分析檢測方法多采用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC-MS)或者全二維飛行時(shí)間質(zhì)譜(GC×GC-TOF/MS)，同時(shí)結(jié)合GC-O等技術(shù)[15-21]。目前鮮有研究利用GC-O-MS檢測葵花籽油的香氣活性物質(zhì)。

因此，本研究采用同時(shí)蒸餾萃取法萃取濃香葵花籽油中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，對萃取條件進(jìn)行優(yōu)化(萃取溶劑、水添加量、萃取時(shí)間)，并利用GC-O-MS鑒定濃香葵花籽油中的香氣活性物質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與試劑

脫殼葵花籽：內(nèi)蒙古巴彥淖爾；二氯甲烷、正戊烷均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

7890A-5975C型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS，Agilent MSD、質(zhì)譜庫：NIST17)，ODP3嗅辯儀，同時(shí)蒸餾萃取裝置，6YZ-180 型自動液壓榨油機(jī)，KD濃縮儀。

1.3 方法

1.3.1 壓榨法制備葵花籽油

脫殼葵花籽仁，將葵花籽在160 ℃烘烤20 min，液壓壓榨，4 000 r/min離心10 min, 過濾得濃香葵花籽油，-20 ℃保存直至分析。

1.3.2 同時(shí)蒸餾萃取步驟

本方法在前人基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)[22]，稱取40 g葵花籽油，適量蒸餾水(120、160、200、240 mL)、氯化鈉(添加量為蒸餾水的6%)，混合于500 mL蒸餾瓶中，加入轉(zhuǎn)子，放入油浴鍋中。裝置另一側(cè)的溶劑瓶中加入40 mL 有機(jī)溶劑(二氯甲烷或正戊烷)作為萃取溶劑，放入60 ℃水浴鍋中。加熱水浴鍋和油浴鍋，使兩端蒸餾瓶中溶液同時(shí)沸騰，分別萃取1、2、3、4、5 h。冷卻至室溫后，加入2 g無水硫酸鈉，4 ℃冷藏靜止12 h后，用KD濃縮管濃縮至5 mL，氮吹至3 mL，過濾膜(0.22 μm)，進(jìn)氣相小瓶冷藏至分析。每個(gè)樣品萃取3次，計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。

1.3.3 GC-O-MS分析

GC條件：彈性石英毛細(xì)管柱：HP-5MS(30 m×0.25 mm，0.25 μm)，載氣為高純氦氣(99.999%)，流速1.8 L/min，升溫程序：起始溫度40 ℃，保持3.5 min；以4 ℃/min的速率升溫到230 ℃，維持8 min；以10 ℃/min的速率升溫至280 ℃，保持5 min。四級桿溫度為150 ℃，離子源溫度230 ℃，增益因子1.00。

MS條件: 電子轟擊離子源(EI)，電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；四級桿溫度150 ℃；掃描范圍(m/z)28～500。

GC-O：樣品經(jīng)GC分離后進(jìn)入嗅辯儀檢測器和質(zhì)譜檢測器，分流比為1∶1，由3名經(jīng)培訓(xùn)的評價(jià)員描述聞到的氣味特征。

采用Agilent MSD化學(xué)工作站，將葵花籽油揮發(fā)性成分的GC-MS譜圖與Agilent NIST17質(zhì)譜庫進(jìn)行比對，初步篩選出匹配度≥80%的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。將正構(gòu)烷烴C7～C30在相同GC-MS條件下進(jìn)樣，計(jì)算揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的保留指數(shù)(RI)[23]。利用RI定性，并利用面積歸一化法計(jì)算每種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的相對含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 同時(shí)蒸餾萃取條件的優(yōu)化

2.1.1 萃取溶劑的選擇

同時(shí)蒸餾萃取是依據(jù)相似相溶原理，揮發(fā)性組分在溶劑中的溶解度大于在樣品中的溶解度，從而將揮發(fā)性組分從樣品中萃取富集到溶劑中。因此，萃取溶劑的選擇要考慮溶劑的極性、密度等。揮發(fā)性物質(zhì)常用的萃取溶劑為二氯甲烷、正戊烷、乙醚、氯仿等[24]，其中，正戊烷為非極性溶劑，二氯甲烷為強(qiáng)極性溶劑。本實(shí)驗(yàn)研究兩種不同極性萃取溶劑(正戊烷、二氯甲烷)對葵花籽油揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)萃取效率的影響。

濃香葵花籽油的風(fēng)味是由多種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)共同組成的。本研究選擇化合物總峰面積以及各揮發(fā)性化合物相對含量為優(yōu)化參數(shù)，比較不同的萃取條件對濃香葵花籽油風(fēng)味的萃取效果。結(jié)果表明，二氯甲烷萃取得到的化合物峰面積(1.54×108)明顯高于正戊烷(2.7×107)，二氯甲烷的萃取率較高。由圖1可知，不同萃取溶劑對所得到化合物相對含量的影響不大。本研究選擇二氯甲烷作為萃取溶劑。

圖1 不同萃取溶劑對葵花籽油揮發(fā)性化合物相對含量的影響

2.2.2 水添加量的優(yōu)化

萃取過程中，用于水蒸氣蒸餾的水的添加量對萃取效果具有一定影響。由圖2可知，隨著水添加量的增多，化合物總峰面積先增加后減少。由圖3可知，加水量對萃取的風(fēng)味物質(zhì)的相對含量沒有明顯的影響。隨著水添加量的增多(120～200 mL)，水蒸氣上升量增多，可以攜帶更多的揮發(fā)性成分，樣品與萃取溶劑接觸量增大，提高了萃取效率，測得的化合物總峰面積增多。但是隨著水添加量的繼續(xù)增加(200～240 mL)，樣品端蒸氣上升速度和冷凝速度加快，導(dǎo)致?lián)]發(fā)性成分不能被溶劑充分萃取，從而化合物峰面積減少。因此，選擇最佳的水添加量為200 mL。

圖2 水添加量和萃取時(shí)間對葵花籽油揮發(fā)性化合物總峰面積的影響

圖3 水添加量對萃取的葵花籽油揮發(fā)性化合物相對含量的影響

2.2.3 萃取時(shí)間的選擇

隨著萃取時(shí)間增長，溶劑與揮發(fā)性組分接觸時(shí)間增加，但同時(shí)可能導(dǎo)致待測組分發(fā)生熱降解和氧化。由圖2可知，隨著萃取時(shí)間的延長，化合物總峰面積增加。圖4顯示，雜環(huán)類化合物和萜烯類化合物含量隨著萃取時(shí)間的延長出現(xiàn)先增加后減少，而醛酮類含量隨著萃取時(shí)間的延長而增加。當(dāng)萃取時(shí)間小于或等于2 h時(shí)，待測組分不能被溶劑完全萃取，因此萃取率較低。萃取4 h和5 h時(shí)，由于萃取時(shí)間過長，持續(xù)的加熱導(dǎo)致脂肪氧化降解增加，醛酮類等萃取產(chǎn)生的后生物增加，此類萃取物質(zhì)并不能代表葵花籽油本身的風(fēng)味物質(zhì)組成。因此，選擇最佳萃取時(shí)間為3 h。

圖4 萃取時(shí)間對葵花籽油揮發(fā)性化合物相對含量的影響

2.2 葵花籽油揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

濃香葵花籽油同時(shí)蒸餾萃取的最佳條件為：萃取溶劑為二氯甲烷，添加40 g葵花籽油，200 mL水，萃取時(shí)間3 h。利用最佳萃取條件，一共鑒定出96種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。其中，含量最多的為醛類(22種，29.29%)、雜環(huán)類(19種，29.10%)和萜烯類(5種，26.79%)。此外，還含有醇類(6種，3.08%)、酮類(4種，1.47%)、烯烴類(12種，1.78%)、酸類(4種，0.25%)、烷烴類(10種，0.57%)、酯類(1種，0.43%)。雜環(huán)類物質(zhì)中主要為吡嗪類(22.61%)、呋喃類(4.98%)、吡咯類(0.61%)和吡啶類(0.91%)。本實(shí)驗(yàn)與周萍萍等[25]采用HS-SPME-GC-MS檢出的濃香葵花籽油中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類相似，但是本實(shí)驗(yàn)檢出更多的萜烯類物質(zhì)。

此外，GC-O-MS共鑒定出24種香氣活性物質(zhì)(表1)。吡嗪類物質(zhì)主要具有烤堅(jiān)果香等氣味特征，它賦予葵花籽油特有的焙烤香味，主要來源于油籽加熱過程中還原糖和氨基酸或蛋白質(zhì)的美拉德反應(yīng)[26]。萜烯類物質(zhì)主要為α-蒎烯(21.52%)，氣味特征為松針味，它賦予葵花籽油特有的植物清香。醛類物質(zhì)主要來源于葵花籽油中的不飽和脂肪酸的氧化裂解[27]，其中一些醛類表現(xiàn)為果香、花香等正面氣味特征，另外一些醛類物質(zhì)表現(xiàn)為哈喇味等負(fù)面氣味特征。呋喃類物質(zhì)表現(xiàn)甜香、果香和豆香等氣味特征，主要源于脂質(zhì)氧化或糖類的熱降解[28]。多種香氣物質(zhì)相互作用共同構(gòu)成了濃香葵花籽油的獨(dú)有香氣。

表1 濃香葵花籽油中的香氣活性物質(zhì)組成及含量

3 結(jié)論

對同時(shí)蒸餾萃取法提取濃香葵花籽油的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行條件優(yōu)化，采用氣相色譜-質(zhì)譜-嗅聞技術(shù)(GC-O-MS)對濃香葵花籽油揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)和香氣活性物質(zhì)進(jìn)行分離鑒定。最佳萃取條件：加油量40 g，水添加量200 mL，二氯甲烷40 mL，萃取3 h。在此條件下萃取濃香葵花籽油揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，經(jīng)GC-MS分析共鑒定出96種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，主要為醛類(29.29%)、雜環(huán)類(29.10%)和萜烯類(26.79%)。此外，利用GC-O首次在葵花籽油中檢測到24種香氣活性物質(zhì)，主要為吡嗪類物質(zhì)(烤香味)和萜烯類物質(zhì)(植物清香)，為葵花籽油香氣活性物質(zhì)鑒定提供了參考。