椰子脆片揮發(fā)性成分分析

沈曉君，張玉鋒，王媛媛，宋菲，王揮，夏秋瑜*

1. 中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院椰子研究所（文昌 571339）；2. 海南省椰子深加工工程技術(shù)研究中心（文昌 571339）

椰子是熱帶地區(qū)典型的木本油料作物和食品能源作物，廣泛分布于世界上近100個(gè)地處熱帶的國(guó)家和地區(qū)。椰肉是椰子的主要產(chǎn)品，又稱固體胚乳，含有豐富的營(yíng)養(yǎng)。成熟椰子果的新鮮椰肉，含約33%脂肪，約4%蛋白質(zhì)，可以加工成椰子汁、椰子糖、椰奶、椰子油、椰子醬、糕點(diǎn)、椰子脆片等產(chǎn)品。椰子脆片是以新鮮椰肉為主原料，以白砂糖和食品添加劑為配料，經(jīng)過(guò)切片、混合、配制、烘焙、包裝等傳統(tǒng)配方加工而成。椰肉中含有的大量的纖維物質(zhì)，影響椰子脆片的口感和脆度，許多廠家通過(guò)改善加工工藝或者加入添加劑的形式來(lái)改善椰子脆片的品質(zhì)。

采用熱脫附結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)（TD-GC-MS）對(duì)冷榨法、超臨界法、亞臨界法和溶劑提取法所得椰子油中的揮發(fā)性成分組成與含量進(jìn)行分析測(cè)定。結(jié)果表明：從4種椰子油中共鑒定出83種揮發(fā)性成分，主要包括醇類、酸類、酮類、酯類、醛類、烴類等化合物。Saittagaroon等[1]通過(guò)GC和GC-MS的方法發(fā)現(xiàn)新鮮椰蓉中有15種揮發(fā)性成分。在烘焙過(guò)程中發(fā)生了美拉德反應(yīng)，生成了吡嗪、吡咯、呋喃等物質(zhì)。用液液萃取的方法發(fā)現(xiàn)椰肉中主要的揮發(fā)性成分是δ-辛酸內(nèi)酯、δ-脫醛內(nèi)酯和辛醇，其他鑒定出的物質(zhì)包括2-庚醇、己醇、2-九酮、2-辛醇、2-九醇、辛醇、2-丁烯酮、丁烯酸乙酯、2-丁烯醇、2-苯基乙醇、苯并噻唑、α-非丁烯酮和十二烯酸。固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對(duì)取自喀麥隆的椰肉和椰子水揮發(fā)性成分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)主要成分是丁醇、己醇、庚醇、2-庚醇、辛醇、壬醛、1-辛醇、2-戊醇、α-己內(nèi)酯、戊醇、辛酸、辛酸乙酯、δ-辛酸、烯醇、九烯酸、1-丁醇等[2]。UHT灌裝椰漿中鑒定出醇、醛、酮、酸、酯、內(nèi)酯等揮發(fā)性成分[3]。目前國(guó)內(nèi)外尚沒(méi)有椰子脆片揮發(fā)性成分的研究報(bào)道。此次試驗(yàn)對(duì)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上的21個(gè)不同品牌的椰子脆片的揮發(fā)性成分進(jìn)行分析，以期為椰子脆片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

采購(gòu)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上21種不同品牌的椰子脆片；二氯甲烷為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

HP 7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜儀（GC-MS）。

1.3 椰子脆片中揮發(fā)性物質(zhì)測(cè)定

1.3.1 樣品制備

采用同時(shí)蒸餾萃取法。稱取200 g樣品放入同時(shí)蒸餾萃取器中，加入400 mL蒸餾水；同時(shí)蒸餾萃取器的另一邊加入30 mL二氯甲烷，提取3 h，提取液脫水后，濃縮至1.0 mL，用GC-MS分析。

1.3.2 GC-MS分析條件

GC條件：色譜柱為HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；載氣為氦氣（純度＞99.999%）；柱溫：保持50 ℃初始溫度3 min后，以4 ℃/rnin的速率升溫到250 ℃并保持5 min；分流比30︰1，進(jìn)樣量1.0 mL。MS條件：離子源EI；氣質(zhì)接口溫度280 ℃；離子源溫度230 ℃；四級(jí)桿溫度150 ℃；電子倍增器電壓1 894 V；電子能量70 eV。

1.3.3 揮發(fā)性物質(zhì)相對(duì)含量的計(jì)算

將GC-MS得到的質(zhì)譜數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)在NIST11.L質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行檢索，按其匹配度確認(rèn)其化學(xué)成分。并采用峰面積歸一化法，以各揮發(fā)性成分的峰面積占總峰面積之比值表示組分相對(duì)含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 21個(gè)不同品牌椰子脆片揮發(fā)性成分含量

由表2可知，椰子脆片中檢出的揮發(fā)性成分包括醇類、烴類、醛類、酯類和酚類。所有樣品揮發(fā)性物質(zhì)的絕對(duì)含量在0.010 7%～0.060 5%之間，檢出物質(zhì)種類有15～22種，相對(duì)含量在91.62%～99.17%之間。所有椰子脆片樣品中均檢出的揮發(fā)性物質(zhì)有烴類（1.95%～6.96%）、酯類（12.49%～31.86%）和內(nèi)酯類（54.09%～77.56%），只有6個(gè)品牌的樣品中檢測(cè)到醇類揮發(fā)性物質(zhì)，21個(gè)樣品中各有3個(gè)樣品沒(méi)有檢測(cè)出醛類和酚類物質(zhì)。共有成分有8種，分別為辛酸乙酯、δ-辛內(nèi)酯、3-甲基十三烷、癸酸乙酯、丁位癸內(nèi)酯、3-甲基十五烷、月桂酸乙酯和丁位十二內(nèi)酯。

δ-辛內(nèi)酯和丁位癸內(nèi)酯是相對(duì)含量最多的兩種揮發(fā)性成分。δ-辛內(nèi)酯相對(duì)含量在19.46%～37.67%之間。δ-辛內(nèi)酯作為δ-烷基內(nèi)酯系列化合物中的重要產(chǎn)品，具有溫暖的椰子樣氣息并含有豆香香韻和奶油樣脂肪氣息，既可用于調(diào)制食用香精，又可直接用于奶油、干酪等乳制品的香味添加劑。由于δ-辛內(nèi)酯奶油風(fēng)味并不突出，前人關(guān)于它的專門研究甚少，隨著人們對(duì)食品的口味要求變得日益豐富，香料市場(chǎng)對(duì)具有淡雅風(fēng)味的δ-辛內(nèi)酯的需求大幅增加[4]。所有檢測(cè)的樣品中丁位癸內(nèi)酯含量在29.05%～45.57%之間。丁位癸內(nèi)酯又稱δ-癸內(nèi)酯或5-羥基癸酸內(nèi)酯，具有強(qiáng)烈持久的奶油香特征，是調(diào)制牛奶和奶油香精的重要原料，同時(shí)也被廣泛用于調(diào)配椰子、草莓、桃等香料。丁位癸內(nèi)酯在人造奶油、冰淇淋、軟飲料、糖果、焙烤食品及調(diào)味料中大量應(yīng)用，市場(chǎng)需求量大[5]。所有樣品中均檢測(cè)到丁位十二內(nèi)酯，相對(duì)含量在0.54%～6.45%之間。丁位十二內(nèi)酯可用于各種果香、杏香、蜂蜜及奶酪、奶油巧克力、乳品中[6]。

食品中的內(nèi)酯可通過(guò)微生物作用、深度的酯類氧化（環(huán)境引起或加熱引起的）或者加熱形成。加熱乳制品會(huì)形成內(nèi)酯，這是由于酯類先天性代謝缺陷導(dǎo)致羥基酸合并，并進(jìn)入牛的脂肪中，這些羥基酸相對(duì)來(lái)說(shuō)不穩(wěn)定，在熱水中容易從甘油三酯中水解出來(lái)，水解后發(fā)生環(huán)化即生成內(nèi)酯。羥基酸與甘油三酯結(jié)合時(shí)是沒(méi)有風(fēng)味的，而熱加工使這些酸游離下來(lái)并形成具有風(fēng)味的內(nèi)酯[7]。成熟椰子果的新鮮椰肉，含約33%脂肪，脂肪酸組成中富含中碳鏈脂肪酸，其中己酸至葵酸含量約為15%。椰子脆片是成熟椰子果的椰肉經(jīng)過(guò)加熱烘焙等工藝生產(chǎn)的，研究結(jié)果表明生產(chǎn)過(guò)程中濃濃的椰香味主要是來(lái)自于δ-辛內(nèi)酯、丁位癸內(nèi)酯和丁位十二內(nèi)酯等物質(zhì)的形成。

所有椰子脆片樣品揮發(fā)性成分中檢出的酯類物質(zhì)相對(duì)含量在12.49%～31.86%之間。所有的椰子脆片樣品中均鑒定出辛酸乙酯（1.92%～6.80%）、葵酸乙酯（1.99%～8.27%）和月桂酸乙酯（3.55%～12.42%）。辛酸乙酯具有白蘭地酒香味，微量的辛酸乙酯在濃香型白酒中具有比較明顯的水果香，其香氣強(qiáng)度居于清香型白酒香味物質(zhì)之首[8]?？嵋阴ビ泄愫途葡阆銡?，天然存在于白蘭地酒中。月桂酸乙酯是一種無(wú)色或者淺黃色的油狀液體，具有特殊的果香氣味，在很多領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用，在食品領(lǐng)域和日用化學(xué)品領(lǐng)域被廣泛用作香精、香料使用，同時(shí)還可作為潤(rùn)滑劑、增塑劑、柔軟劑和有機(jī)合成中間體使用[9]。

月桂酸甲酯（0.12%～0.21%）、肉豆蔻酸乙酯（0.12%～0.73%）和鄰苯二甲酸二異辛酯（3.61%～8.47%）只在部分樣品中鑒定出來(lái)。月桂酸甲酯只在7個(gè)樣品中檢測(cè)到，月桂酸甲酯是一種具有酒香和花香的無(wú)色液體，天然的月桂酸甲酯主要存在于鳶尾油中，其在合成食品乳化劑、日用化妝香精和藥物等領(lǐng)域有重要應(yīng)用[10]。肉豆蔻酸乙酯在18個(gè)樣品中被鑒定出來(lái)，常用在日化香精配方中。其可用于配制椰子、蜂蜜、康乃克和紫羅蘭型等食用香料，還可用于調(diào)配酒用香精和煙用香精，為良好的定香劑，也可作有機(jī)合成中間體[11]。鄰苯二甲酸二異辛酯在18個(gè)樣品中被鑒定出來(lái)，是一種環(huán)境激素類物質(zhì)，主要用作增塑劑生產(chǎn)聚氯乙烯薄膜、軟管、人造革、包裝材料和醫(yī)療用品，很容易從塑料中溶出和蒸發(fā)，從而轉(zhuǎn)入空氣、水體、底泥、生物等環(huán)境樣品中，且持久存在、不易分解。這類物質(zhì)一旦進(jìn)入人體，將干擾人體內(nèi)分泌，損害人的生殖系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)，威脅人類的生存[12-13]。樣品中測(cè)出的鄰苯二甲酸二異辛酯可能來(lái)自于椰子脆片的包裝材料。

樣品揮發(fā)性成分中烴類相對(duì)含量為1.95%～6.96%，醇類為0～1.40%，這些物質(zhì)可能來(lái)自于脂類氧化反應(yīng)的中間產(chǎn)物。21個(gè)椰子脆片中只有3個(gè)樣品沒(méi)有檢測(cè)到正壬醛，其余18個(gè)樣品正壬醛相對(duì)含量在0.24%～1.77%之間。正壬醛常用于配制人造玫瑰油和玫瑰型香精等，具有強(qiáng)烈的油脂氣息，稀釋時(shí)則呈現(xiàn)出玫瑰和柑橘樣的香氣，在工業(yè)上作為香料具有極高的市場(chǎng)價(jià)值[14]。樣品中的正壬醛可能來(lái)自于美拉德反應(yīng)過(guò)程中生成的中間體分子[15]。桂青等[15]對(duì)離心濃縮椰漿進(jìn)行揮發(fā)性成分分析中也發(fā)現(xiàn)正壬醛，其相對(duì)含量為0.69%。

2, 6-二叔丁基對(duì)甲基苯酚（BHT）在3個(gè)樣品中沒(méi)有檢測(cè)到，其余18個(gè)樣品中相對(duì)含量在0.44%～4.59%之間。BHT是我國(guó)目前常用的人工合成酚類抗氧化劑，被用于油脂、油炸面制品、腌臘肉制品、方便米面制品、膨化食品、餅干等食品中，可以提高食品穩(wěn)定性延長(zhǎng)保質(zhì)期[16]。但BHT對(duì)肺、肝等組織有直接損害作用，并有可能致癌，過(guò)量添加會(huì)對(duì)人體健康造成傷害，因此必需控制BHT的用量。

表1 21種椰子脆片揮發(fā)性成分相對(duì)含量 %

接表1

表2 21種椰子脆片揮發(fā)性成分種類及含量

2.2 椰子脆片揮發(fā)性成分的主成分分析

按照主成分分析理論，當(dāng)前r個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到85%的要求時(shí)，這r個(gè)主成分即可反映原指標(biāo)中足夠多的信息。由表3可知，主成分1貢獻(xiàn)率為30.40%，主成分2貢獻(xiàn)率為16.32%，主成分3的貢獻(xiàn)率為12.84%，主成分4貢獻(xiàn)率為8.92%，主成分5貢獻(xiàn)率為7.71%，主成分6的貢獻(xiàn)率為6.06%，主成分7的貢獻(xiàn)率為4.84%，累積貢獻(xiàn)率為87.09%，說(shuō)明此7個(gè)主成分已包含絕大多數(shù)樣本信息量。以21個(gè)樣品的第1主成分得分為橫坐標(biāo)，第2主成分得分為縱坐標(biāo)做散點(diǎn)圖，結(jié)果見(jiàn)圖1。圖1中每個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)樣品，點(diǎn)之間的距離代表樣品之間的特征差異的大小，點(diǎn)越接近表明其香氣組成及含量的相似度越高[17]。21個(gè)椰子脆片樣本主成分得分圖分布在不同區(qū)域，表明不同樣本間揮發(fā)性成分存在差異。綜合第1和第2主成分得分情況，可以把21個(gè)樣品分為3類，14和16號(hào)樣品為一類，1，2，3，5，6，7，8，18和19號(hào)樣品為一類，4，9，10，11，12，13，15，17，20和21號(hào)樣品為一類。

表3 21種椰子脆片揮發(fā)性成分主成分的特征值、貢獻(xiàn)率以及累積貢獻(xiàn)率

圖1 21種椰子脆片樣品揮發(fā)性成分的主成分得分圖

2.3 椰子脆片揮發(fā)性成分的聚類分析

采用系統(tǒng)聚類法進(jìn)行分析，將樣本劃為不同類群進(jìn)行相似性評(píng)價(jià)，聚類結(jié)果如圖2所示。當(dāng)歐氏距離為9時(shí)，可以將樣品分成3大類，第一類是14和16號(hào)，第二類是1，2，3，5，6，7，8，18和19號(hào)樣品，第三類是4，9，10，11，12，13，15，17，20和21號(hào)樣品。此結(jié)果與主成分分析結(jié)果一致。

圖2 21種椰子脆片樣品揮發(fā)性成分的聚類圖

3 結(jié)論

采用同時(shí)蒸餾萃取-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法對(duì)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上的21個(gè)不同品牌的椰子脆片的揮發(fā)性成分進(jìn)行分析，共鑒定出22種揮發(fā)性成分，主要包括酯類、內(nèi)酯類烴類、醛類、酚類和醇類；共有成分8種，分別為辛酸乙酯、δ-辛內(nèi)酯、3-甲基十三烷、癸酸乙酯、丁位癸內(nèi)酯、3-甲基十五烷、月桂酸乙酯和丁位十二內(nèi)酯。椰子脆片濃濃的椰香味主要是來(lái)自于δ-辛內(nèi)酯、丁位癸內(nèi)酯和丁位十二內(nèi)酯等物質(zhì)。主成分分析和聚類分析結(jié)果一致，根據(jù)揮發(fā)性成分組成均可以把樣品分為3類。此次研究結(jié)果對(duì)椰子脆片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供參考。