洽洽香瓜子揮發(fā)性成分分析及入味機(jī)理探討

朱萌萌，沈 旭，陳江琳，楊婷婷，侯如燕，*

（1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶與食品科技學(xué)院，安徽合肥230036；2.合肥洽洽食品有限責(zé)任公司，安徽合肥230036）

葵瓜子，又名天葵子、葵子，是菊科向日葵屬植物向日葵（Helianthus annulus L.）的果實(shí)[1]?？献訝I養(yǎng)豐富，每100g葵瓜子含34.50mg的維生素E，22.78g蛋白質(zhì)，49.57g脂肪，10.50g膳食纖維，微量元素有鈣、鐵、鎂、錳、磷、鉀、鈉、鋅等[2]。葵瓜子是重要的食用油料，葵瓜子油中還富含亞油酸，其中亞油酸含量（46.3%～74.0%），油酸含量（14.0%～39.4%），棕櫚酸含量（5.0%～7.6%），葵瓜子油90%都是不飽和脂肪酸，不飽和脂肪酸能夠有效地降低總膽固醇，預(yù)防冠狀動(dòng)脈心臟疾病[3]。

葵瓜子是中國傳統(tǒng)的休閑食品之一，洽洽香瓜子是我國葵瓜子產(chǎn)品中的一大品系，因其特有的香氣和口味深受消費(fèi)者喜愛。洽洽香瓜子在加工過程中加入了適量的香辛料：大料（八角茴香）、桂皮、花椒、陳皮和丁香等，經(jīng)百煮、炒干工藝而形成了香瓜子特有的香氣和口感。目前對揮發(fā)性物質(zhì)的前處理方法主要有水蒸氣蒸餾法，同時(shí)蒸餾萃取法，液-液萃取法，超臨界萃取法，固相微萃取法等，同時(shí)蒸餾萃取法（SDE，Simultaneous Distillation and Extraction）將水蒸氣蒸餾萃取與溶劑萃取合二為一，具有設(shè)備簡單，縮短分析時(shí)間，減少實(shí)驗(yàn)步驟等優(yōu)點(diǎn)[4]，近20年來廣泛的應(yīng)用于食品、飲料、香精香料和煙草中的揮發(fā)性成分的分析[5-7]。目前對于洽洽香瓜子中特有的香氣品質(zhì)成分組成及其特殊品質(zhì)的形成機(jī)理尚未見報(bào)道，本文擬采用同時(shí)蒸餾萃取裝置萃取，氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用方法（GC-MS）分析洽洽香瓜子中呈香成分的組成，比較香辛料中揮發(fā)性成分在香瓜子仁和殼中含量的差異，以揭示形成香瓜子特殊品質(zhì)的成分，探索這些成分在香瓜子殼仁中的保留特性，為指導(dǎo)香瓜子的生產(chǎn)工藝，改善香瓜子的香味品質(zhì)、提高香辛料的利用率等提供理論和技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

原料生葵瓜子、香瓜子樣品 均由洽洽食品股份有限公司提供；原料葵瓜子仁和殼 由新鮮葵瓜子原料剝殼后分離所得；洽洽香瓜子仁和殼 由生葵瓜子經(jīng)過煮制炒干工藝后制得，自動(dòng)脫殼機(jī)脫殼后分離待檢測；實(shí)驗(yàn)室用水 均為二次水；無水乙醚（分析純），無水硫酸鈉（550℃，5h活化處理）。

氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國Agilent公司，7890A-5975C型氣質(zhì)聯(lián)用儀，配G4513自動(dòng)進(jìn)樣器、7697A靜態(tài)頂空進(jìn)樣器、MSD Chemstation工作站；PL403型電子天平 梅特勒-托利多儀器上海有限公司；KSW-4.0-11型電阻爐溫度控制器 上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠；同時(shí)蒸餾萃取裝置SDE 中國科技大學(xué)玻璃儀器廠定制；W501型升降恒溫水浴鍋 上海申勝生物技術(shù)有限公司；HX-1050型恒溫循環(huán)器 北京德天佑科技發(fā)展有限公司；KDM型調(diào)溫電熱套 山東省菏澤市祥龍電子科技有限公司；DC-12型氮吹儀 上海安譜科學(xué)儀器有限公司；自動(dòng)脫殼機(jī) 錦州俏牌實(shí)業(yè)有限公司。

1.2 內(nèi)標(biāo)溶液的配制

癸酸乙酯（99.99%）作為內(nèi)標(biāo)，用無水乙醚做溶劑。準(zhǔn)確移取10μL內(nèi)標(biāo)定容到10mL容量瓶中，配成1000μg/mL工作液。稀釋至100μg/mL，放置于4℃冰箱保存。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 揮發(fā)性香氣成分的提取 采用SDE法提取葵瓜子揮發(fā)性香氣成分[8]：準(zhǔn)確稱取原料生葵瓜子仁、外殼、洽洽香瓜子仁、外殼樣品各20.0g，放入1000mL圓底燒瓶中，加入癸酸乙酯（100μg/mL 1mL，內(nèi)標(biāo)）和400mL純水，將該燒瓶接入SDE裝置的一個(gè)接口，另一接口與裝有40mL無水乙醚的三角錐形瓶相連。100℃同時(shí)蒸餾萃取2h。萃取物轉(zhuǎn)移至10g無水硫酸鈉的具塞試管中，靜置干燥過夜。氮吹至1mL，得到樣品瓜子仁和殼的精油，待進(jìn)樣。

1.3.2 色譜柱及程序升溫條件 色譜柱Agilent：DB-5ms毛細(xì)管柱（30m×0.25mm×0.25μm）；進(jìn)樣口溫度：250℃；采用程序升溫：起始溫度60℃，保持1min，以5℃/min升至100℃，保持1min，再以2℃/min升至200℃，保持1min，最后以10℃/min，升至250℃，保持7min；載氣為高純度氦氣（He：99.999%）；流速1mL/min；進(jìn)樣量1μL；分流比26∶1。

1.4 質(zhì)譜條件

電子轟擊（electron impact，EI）離子源；電子能量70eV；離子源溫度200℃；四級桿溫度：150℃；質(zhì)量掃描范圍：40～400amu。掃描方式：全掃描；溶劑延遲3min。調(diào)諧文件為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)諧。

2 結(jié)果與分析

2.1 瓜子精油的分離鑒定結(jié)果

圖1 洽洽生葵瓜子和香瓜子（殼、仁）總離子流圖Fig.1 Total ion chromatograms of Qiaqia raw and aroma sunflower seeds（in-shell，kernel）

瓜子精油經(jīng)氣相色譜程序升溫分離，四級桿質(zhì)譜采集樣品的總離子流圖（見圖1），根據(jù)各色譜峰相應(yīng)的質(zhì)譜圖經(jīng)計(jì)算機(jī)譜庫檢索（取匹配度大于85的鑒定結(jié)果）并與相關(guān)文獻(xiàn)資料比對解析確定其組成成分的化學(xué)組成（見表1）。由表1結(jié)果可知，從原料生葵瓜子仁和殼中分離鑒定出8和16種化學(xué)成分；從香瓜子仁和殼中共分離鑒定出88和91種化學(xué)成分。原料生葵瓜子仁和香瓜子仁中共同存在的成分有己醛、苯乙烯、α-蒎烯、桃金娘醇、棕櫚酸、ent-貝殼杉烯類化合物、油酰胺7種化合物，這7種共有的化學(xué)成分被鑒定為生葵瓜子本身自帶的香氣成分。除去這7種成分外，香瓜子中的揮發(fā)性化合物均為香辛料在煮制過程中或在烘烤過程中產(chǎn)生的香氣成分，主要有酚類（63.46%），醛類（10.49%），酯類（5.63%），醚類（11.46%），酮類（1.45%），醇類（1.84%），烯烴類（0.57%），含硫含氮類（0.38%），酸類（0.43%）。

表1 生葵瓜子原料和洽洽香瓜子揮發(fā)性香氣成分（n=3）Table 1 The volatility components of raw and Qiaqia aroma sunflower seeds（n=3）

續(xù)表

續(xù)表

2.2 原料生葵瓜子仁和洽洽香瓜子仁中揮發(fā)性成分比較

用烘烤或炒干工藝制得的傳統(tǒng)葵瓜子，其香氣成分主要以焦香味風(fēng)味物質(zhì)吡嗪類、吡咯類和噻唑類等雜環(huán)化合物為主[9]。而洽洽香瓜子突破了傳統(tǒng)葵瓜子的生產(chǎn)工藝，在煮制過程中加入多種有益于人體健康的中草藥香辛料，經(jīng)“百煮”和炒干工藝成就了洽洽香瓜子“百煮口口香”的品質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)從洽洽香瓜子中鑒定出的焦香味風(fēng)味物質(zhì)主要有2，5-二甲基吡嗪（0.06%），2-乙基-5-甲基吡嗪（0.04%），2-乙基-3，5-二甲基吡嗪（0.05%）等9種，占其揮發(fā)性物質(zhì)總量的0.95%。除去原料葵瓜子中的揮發(fā)性成分和炒干工藝產(chǎn)生的焦香味風(fēng)味物質(zhì)外，由香辛料帶入到葵瓜子仁中的香氣成分主要有：丁香酚（63.14%），茴香腦（10.56%），乙酸丁香酚酯（5.47%），4-甲氧基苯甲醛（4.31%），反-肉桂醛（3.62%），萜烯醇（0.32%），桉樹醇（0.22%），檸檬烯（0.02%），姜烯（0.02%），草蒿腦（0.88%）等56種揮發(fā)性香氣成分，這些成分占洽洽香瓜子仁總揮發(fā)性成分峰面積百分比的91.99%，是構(gòu)成香瓜子仁精油的特征性成分。其中含量最高的香氣成分主要有丁香酚（63.14%），乙酸丁香酚酯（5.47%），丁香酚和乙酸丁香酚酯為丁香揮發(fā)油中的主要成分[10]，呈現(xiàn)特有的丁香香氣；反-肉桂醛（3.62%）為桂皮揮發(fā)油中的主要揮發(fā)性香氣成分，呈強(qiáng)烈的桂皮油和肉桂油香氣，溫和的辛香氣息[11]；茴香腦（10.56%）為小茴香揮發(fā)油中的主要揮發(fā)性成分，呈茴香似香氣[12]；檸檬烯（0.02%）廣泛存在于橙子、檸檬和胡椒等多種精油中[13]，具有令人愉快的檸檬氣息。這些香辛料特有的揮發(fā)性香氣成分在煮制過程中很好的浸入到瓜子仁中，賦予了洽洽香瓜子獨(dú)特的香味和口感。

2.3 洽洽香瓜子仁和香瓜子殼中揮發(fā)性成分的比較

由內(nèi)標(biāo)校正后的峰面積歸一法[14]計(jì)算香瓜子仁和殼中的揮發(fā)性成分含量，結(jié)果表明，香辛料中含有的揮發(fā)性成分保留在葵瓜子殼和仁中的含量不同。僅保留在香瓜子仁中的香辛料成分有庚醛、檜烯、松香芹酮等21種；而僅保留在葵瓜子殼中香辛料中揮發(fā)性成分有異戊酸、坎烯、α-石竹烯等31種；葵瓜子仁和殼中發(fā)現(xiàn)的相同的揮發(fā)性成分如桉樹醇、芳樟醇、丁香酚等20種在仁中的含量高于殼，而檸檬烯、茴香腦、姜烯等16種揮發(fā)性成分在殼中的含量高于仁。其中由香辛料帶入的主要揮發(fā)性成分在殼和仁中的含量有明顯差異（見圖2）。不同香辛料中揮發(fā)性成分在瓜子殼和仁的保留量不同，主要原因可能是瓜子殼和瓜子仁中的組織結(jié)構(gòu)不同和化學(xué)成分的差異引起的，反應(yīng)了不同的香氣成分保留在生葵瓜子仁和殼中的難易程度不同。在對香瓜子生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，有必要結(jié)合相關(guān)香氣化合物特性、葵瓜子仁的組織和殼的結(jié)構(gòu)，來提高香辛料的利用率和香瓜子的品質(zhì)。

圖2 洽洽香瓜子（殼、仁）中幾種主要揮發(fā)性成分含量比較Fig.2 The contents of the several major volatile components in Qiaqia aroma sunflower seeds（in-shell，kernel）

3 結(jié)論

本文采用SDE方法提取，結(jié)合GC-MS分離鑒定了原料葵瓜子和洽洽香瓜子的揮發(fā)性香氣成分，比較了不同的香氣成分在葵瓜子仁和殼中的保留量。洽洽香瓜子經(jīng)過“百煮”工藝，使得香辛料中的部分揮發(fā)性成分進(jìn)入葵瓜子仁中，形成洽洽香瓜子的特殊品質(zhì)。不同的香氣成分在生葵瓜子仁和殼中保留量有差異，反映了保留的難易程度不同。對香瓜子生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，有必要結(jié)合相關(guān)香氣化合物特性、葵瓜子仁的組織和殼的結(jié)構(gòu)，來提高香辛料的利用率和香瓜子的品質(zhì)。

[1]趙國平，戴慎，陳仁壽.中藥大辭典[M].第二版.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2006：1907-1909.

[2]USDA.National Nutrient Database for Standard Reference[Z].2003：7.

[3]Hu FB，Willett WC.Optimal diets for the prevention of coronary heart disease[J].Journal of the American Medical Association，2002，288（20）：2569-2578.

[4]李桂花，何巧紅，楊君.一種提取復(fù)雜物質(zhì)中易揮發(fā)成分的有效方法——同時(shí)蒸餾萃取及其應(yīng)用[J].理化檢驗(yàn)：化學(xué)分冊，2009，45（4）：494-496.

[5]Watkins PJ，Rose G，Warner RD，et al.A comparison of solidphase microextraction（SPME） with simultaneous distillationextraction（SDE）for the analysis of volatile compounds in heated beef and sheep fats[J].Meat Science，2012，91（2）：99-107.

[6]Báez D，Morales D，Pino J A.Volatiles from Michelia champaca flower：comparative analysis by simultaneous distillation-extraction and solid phase microextraction[J].Nat Prod Commun 2012，7（5）：659-660.

[7]陳海濤，張寧，孫保國.SPME或SDE結(jié)合GC-MS分析賈永信十香醬牛肉的揮發(fā)性風(fēng)味成分[J].食品科學(xué)，2012，33（18）：171-175.

[8]謝建春.現(xiàn)代香味分析技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008：70-73.

[9]賈春曉，毛多斌，孫曉麗，等.烘烤葵花籽的香氣成分分析及最佳烘烤條件研究[J].食品工業(yè)科技，2006（8）：61-65.

[10]金宏，公衍玲，趙文英.丁香揮發(fā)油GC-MS特征指紋圖譜[J].青島科技大學(xué)報(bào)，2007，28：109-112.

[11]賈春曉，王瑞玲，毛多斌，等.MAE-HS-SPME聯(lián)合萃取GC-MS分析肉桂香氣成分[J].精細(xì)化工，2010，27：682-687.

[12]張莉，王曉華，楊天祝.超臨界CO2流體萃取法提取小茴香揮發(fā)油化學(xué)成分的研究[J].山東化工，2007，36（8）：36-39.

[13]孫保國，何堅(jiān).香料化學(xué)與工藝學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003：85-87.

[14]汪正范.色譜定性與定量[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007：142-152.