甜杏仁油揮發(fā)物固相微萃取條件的優(yōu)化

康晶晶，周 波，鐘海雁

（1.稻谷及副產(chǎn)物深加工國家工程實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410004；2.糧油深加工與品質(zhì)控制湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410004；3.中南林業(yè)科技大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長沙 410004）

植物食用油的香氣成分是由不同的揮發(fā)性化合物組成的。如在初榨橄欖油的香氣中，發(fā)現(xiàn)有100多種成分，且其中大部分成分的濃度僅為幾百萬分之幾，甚至更小[1]，其在精煉加工過程中品質(zhì)也發(fā)生變化[2]。因此，有必要在分析前對揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行提取和濃縮。固相微萃?。╯olid phase microextraction, SPME）是符合現(xiàn)代色譜分析工作所需的樣品預(yù)處理技術(shù)，具有無溶劑、簡便、經(jīng)濟(jì)、效率高、選擇性好及實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)[3-5]，因而被廣泛應(yīng)用于油脂揮發(fā)物質(zhì)的分析[6-8]。頂空固相微萃取（HS-SPME）是將SPME萃取纖維置于待測樣品的頂空，在一定萃取條件下進(jìn)行萃取，這樣SPME纖維涂層可免受液體樣品中一些非揮發(fā)性組分，如蛋白質(zhì)組分的污染，不會(huì)因調(diào)節(jié)樣品的pH值而影響纖維涂層的正常使用[9]。除分析物本身的性質(zhì)、萃取頭涂層的類型外，影響吸附平衡的因素還包括吸附溫度、吸附時(shí)間、樣品用量等[10]。因此，有必要對這些萃取條件進(jìn)行優(yōu)化。杏仁油是一種倍受關(guān)注的健康植物油，含有90%以上的不飽和脂肪酸，其中主要是油酸、亞油酸，同時(shí)還富含硒，對人體具有重要的生理作用和藥用價(jià)值[11-12]。龍王帽甜杏仁Prunus ArmeniacaL.是我國特產(chǎn)大扁杏杏仁品種，目前對其的研究主要集中在油的制取及其蛋白質(zhì)等相關(guān)副產(chǎn)物綜合利用方面[11,13-16]，但是對其特征揮發(fā)性成分的研究還未見相關(guān)報(bào)道。本文中采取固相微萃取和氣相色譜技術(shù)，從樣品量、萃取溫度、萃取時(shí)間和解析時(shí)間等4因素出發(fā)，選用峰總面積和峰個(gè)數(shù)為評價(jià)指標(biāo)，對龍王帽甜杏仁油揮發(fā)性成分進(jìn)行分析，旨在為相關(guān)研究提供研究基礎(chǔ)和參考。

1 材料與方法

1.1 原料與儀器

1.1.1 原 料

去殼龍王帽甜杏仁購置于河北省承德鄭佳商貿(mào)有限公司。

1.1.2 試驗(yàn)儀器

氣相色譜GC 2010-plus（日本島津）；恒溫箱（天津泰斯特儀器有限公司）；15 mL的頂空萃取樣品瓶；固定架；冷榨機(jī)（德國Monforts公司）；固相微萃取儀（萃取頭為CAR/DVB /PDMS，50/30 μm，美國Supelco公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 氣相色譜升溫程序

進(jìn)樣口溫度為260 ℃，檢測器溫度為250 ℃，色譜柱為RTX-530m 0.25 cm，初始爐溫30 ℃保持8 min，以2 ℃/min的速度升溫至40 ℃，保持5 min，然后再以3 ℃/min升至140 ℃，最后再以5 ℃/min升至200 ℃。載氣為高純度的氮?dú)?，柱前壓力?8.95 kPa；氫氣流量為45 mL/min，空氣流量為450 mL/min，氮?dú)饬髁繛?.64 mL/min。

1.2.2 杏仁毛油的制備

杏仁曬干，冷榨出油，沉淀至澄清后裝入褐色瓶中，避光低溫干燥保存待用，暫存時(shí)間不超過2 d。

1.2.3 SPME萃取條件的篩選

（1）樣品量對萃取效果的影響：樣品量設(shè)0.5、1.0、2.0、4.0 g共4個(gè)水平，40 ℃條件下萃取30 min，測定SPME對揮發(fā)性成分的萃取效果。設(shè)3次重復(fù)，取其平均值。

（2）萃取時(shí)間對萃取效果的影響：樣品量為1 g，在40 ℃下分別萃取10、20、40和60 min，比較各組分的變化，確定最佳萃取時(shí)間。設(shè)3次重復(fù)，取其平均值。

（3）萃取溫度對萃取效果的影響：樣品量為1 g，分別在20、40、60和80 ℃下萃取30 min，通過測定杏仁油揮發(fā)性成分的萃取效果，確定最佳萃取溫度條件。設(shè)3次重復(fù)，取其平均值。

（4）進(jìn)樣口解析時(shí)間對萃取效果的影響：樣品量為1 g，在40 ℃下萃取30 min，于進(jìn)樣口中分別解析1、2、4、6 min，比較峰總面積和峰個(gè)數(shù)的變化，確定最佳解析時(shí)間。設(shè)3次重復(fù)，取其平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 最佳樣品量的確定

不同樣品量對萃取效果的影響結(jié)果見圖1。由圖1可知，隨著樣品量的增加，萃取峰總面積先降低后增大，當(dāng)樣品量為2 g時(shí)萃取量達(dá)到最低值（58 007 UV），而萃取峰個(gè)數(shù)呈現(xiàn)遞增趨勢，這可能是油脂揮發(fā)性成分在樣品量為2 g時(shí)對纖維頭競爭性吸附較強(qiáng)烈造成的。當(dāng)樣品量為1或4 g時(shí)，萃取峰面積分別為63 357.4、73 281.9 UV，雖然峰個(gè)數(shù)是隨著樣品量遞增，但當(dāng)樣品量為1 g時(shí)揮發(fā)性成分種類（為31種）將達(dá)到平衡，能夠比較完全地展現(xiàn)出杏仁油清香氣味的全部組成，故最佳樣品量可認(rèn)為是1 g。

圖1 不同樣品量對萃取效果的影響Fig.1 Effect of different oil dosages on volatile components extraction

2.1.2 最佳萃取時(shí)間的確定

不同萃取時(shí)間對萃取效果的影響結(jié)果見圖2。由圖2可知，萃取的揮發(fā)性成分種類隨著萃取時(shí)間的延長而增加，但萃取總量呈現(xiàn)波浪趨勢，即當(dāng)萃取時(shí)間為40 min時(shí)揮發(fā)性成分萃取量達(dá)到最低值（180 699 UV），但揮發(fā)性成分種類較為完全，可能是吸附時(shí)間過長，大量揮發(fā)性分子由于分子運(yùn)動(dòng)不斷地從吸附層解脫，從而導(dǎo)致萃取量的下降。從萃取峰總面積和峰個(gè)數(shù)的綜合結(jié)果來考慮，最佳萃取時(shí)間為40 min，此時(shí)萃取時(shí)間最少，卻能完全展現(xiàn)出揮發(fā)性物質(zhì)的組成成分。

圖2 不同萃取時(shí)間對萃取效果的影響Fig.2 Effect of different extraction time on volatile components extraction

2.1.3 最佳萃取溫度的確定

不同萃取溫度對萃取效果的影響結(jié)果見圖3。由圖3可知，隨著萃取溫度的升高，萃取峰總面積先以拋物線形式出現(xiàn)，之后驟升；萃取峰個(gè)數(shù)也以S型呈現(xiàn)，即隨著萃取溫度的升高，萃取的揮發(fā)性成分的含量和種類均遞增。當(dāng)達(dá)到一定的溫度時(shí)，由于溫度過高造成部分揮發(fā)性成分熱解或者聚合成其它物質(zhì)[17]，致使萃取總量和種類有所下降。當(dāng)萃取溫度達(dá)到40 ℃時(shí)，萃取總量最高（136 066 UV），峰個(gè)數(shù)也達(dá)到最大，為34個(gè)；之后萃取效果開始下降，極可能是溫度過高造成分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，從而使得揮發(fā)性分子解脫吸附層。當(dāng)溫度升至80 ℃時(shí)，過高的溫度促進(jìn)了大量揮發(fā)性成分的裂解，油脂的風(fēng)味變差，故最佳萃取溫度為 40 ℃。

圖3 不同萃取溫度對萃取效果的影響Fig.3 Effect of different extraction temperatures on volatile components extraction

2.1.4 最佳解析時(shí)間的確定

不同萃取時(shí)間對萃取效果的影響結(jié)果見圖4。由圖4可知，隨著解析時(shí)間的增加，峰總面積和峰個(gè)數(shù)并不是單一地遞增或遞減，而是呈現(xiàn)倒“Z”字型，即先隨之增加，達(dá)到最高值后便開始降低，這與龍奇志等對茶油揮發(fā)性成分研究的結(jié)果不同[18]，可能是隨著解析時(shí)間的延長，在高溫狀態(tài)下固相微萃取纖維頭涂層的極性增加，對揮發(fā)性成分的吸附會(huì)隨之增強(qiáng)，進(jìn)樣口過高的壓力也降低了揮發(fā)性成分進(jìn)入氣相色譜的可能性，或是因?yàn)檠芯繉ο蟛煌斐傻?。由圖4可知，當(dāng)解析時(shí)間為2 min時(shí)，分析到的峰總面積是176 534 UV，峰個(gè)數(shù)是27個(gè)，分析效果最好，即2 min為最佳解析時(shí)間。

圖4 不同解析時(shí)間對萃取效果的影響Fig.4 Effect of different desorption time on volatile components desorption

2.2 多因素試驗(yàn)

采用L9(43)正交設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)，確定最佳SPME萃取揮發(fā)性成分的參數(shù)。選擇樣品量（A）、萃取時(shí)間（B）、萃取溫度（C）、解析時(shí)間（D）4個(gè)因素。具體見表1。

表1 L9(43)正交試驗(yàn)的因素及水平Table 1 Factors and levels in the L9(43) orthogonal experiment

正交試驗(yàn)及驗(yàn)證結(jié)果及其極差分析結(jié)果見表2。由表2可知，驗(yàn)證試驗(yàn)方案10為杏仁油揮發(fā)性成分的最佳萃取方案，即當(dāng)樣品量為1 g，萃取時(shí)間為50 min，萃取溫度為50 ℃，解析時(shí)間為1 min時(shí)，杏仁油揮發(fā)性成分萃取種類和含量均達(dá)到最佳水平，分別為39種和399 527.4 UV，也能最佳地展現(xiàn)出杏仁油揮發(fā)性成分的各個(gè)組分。從各個(gè)因素的相關(guān)影響系數(shù)來看，4個(gè)因素的影響差別不是很大，即萃取溫度的變化更容易引發(fā)萃取效果的變更，其次分別是萃取時(shí)間、樣品量、解析時(shí)間。這與王麗霞等[13]的研究結(jié)果不同，除了相同因素各水平設(shè)置存在差異外，可能是解析時(shí)間與各因素的交互影響所導(dǎo)致。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果及極差分析Table 2 Range analysis of orthogonal experiment result

3 結(jié) 論

將單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)所得整體數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得出杏仁油揮發(fā)性成分最佳萃取分析方案：樣品量1 g，萃取時(shí)間50 min，萃取溫度50 ℃，解析時(shí)間1 min。通過比較杏仁油揮發(fā)性成分萃取過程中的各影響因素，確定各因素對萃取效果的影響由強(qiáng)到弱依次為：萃取溫度、萃取時(shí)間、樣品量、解析時(shí)間。

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