SPME－GC/MS分析植物油揮發(fā)性風味成分

楊春英 劉學銘 王思遠 陳智毅

（廣東省農(nóng)業(yè)科學院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/農(nóng)業(yè)部功能食品重點實驗室/廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室，廣州 510610）

SPME－GC/MS分析植物油揮發(fā)性風味成分

楊春英 劉學銘 王思遠 陳智毅

（廣東省農(nóng)業(yè)科學院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/農(nóng)業(yè)部功能食品重點實驗室/廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室，廣州 510610）

采用固相微萃?。瓪赓|(zhì)聯(lián)用技術對9種食用植物油中的揮發(fā)性風味物質(zhì)進行了分析，總共鑒定出171種化合物，占總檢出物的83.97%以上，可歸納為吡嗪、呋喃、吡咯、嘧啶、噻唑等雜環(huán)類、酯、醛、醇、酸、酮、烷烴、烯烴以及酚等10類化合物。醛、酮、醇、飽和烴及雜環(huán)類物質(zhì)是植物油的主體風味化合物，除橄欖油中酯類和醇類物質(zhì)含量最高外，其余8種植物油主要以醛類和雜環(huán)類化合物含量最高，兩者占總檢出物的46.81%以上。植物油揮發(fā)性風味物質(zhì)各具特點，研究結(jié)果為建立食用油揮發(fā)性風味指紋圖譜奠定了基礎。

風味 植物油 固相微萃取 揮發(fā)性 氣質(zhì)聯(lián)用

食用油為必需消費品，種類繁多，價格差異極大。在商業(yè)利益的驅(qū)動下，頻繁出現(xiàn)貴價植物油添加廉價植物油的摻偽造假現(xiàn)象，嚴重的直接將地溝油充當食用油[1]。各種各樣的摻假現(xiàn)象不僅擾亂市場秩序，還嚴重威脅到公共安全[2]。

人們往往通過食用油的氣味來判斷其種類。食用油氣味是由濃度極低、種類繁多且結(jié)構復雜的各種揮發(fā)性風味物質(zhì)組成[3]，而這些揮發(fā)性風味物質(zhì)主要來自原料本身、加工過程產(chǎn)生以及非法添加。目前，應用于植物油風味檢測技術主要包括感官評定法、氣相色譜法，氣質(zhì)聯(lián)用法以及電子鼻技術等[4－5]。感官評價法具有主觀性，且面對各式各樣的摻偽手段，主觀嗅覺根本無法判別真?zhèn)危仨毥柚F(xiàn)代儀器分析技術對食用油的風味物質(zhì)進行客觀、系統(tǒng)的研究與分析。

固相微萃?。╯olid－phase microextraction，SPME）技術是20世紀90年代興起的一項樣品前處理與富集技術，具有無溶劑、簡便、經(jīng)濟、效率高、選擇性好及實用性強等特點，大大提高了分析檢測的效率和準確性[6]，現(xiàn)廣泛應用于肉類、谷物、酒類、水果等食品香氣的分析研究中。近年來，SPME也被應用于植物油氣味的研究[7]。Oueslati等[8]使用固相微萃取－氣質(zhì)聯(lián)用技術對突尼斯南部泰塔溫省4個品種的橄欖油風味成分進行了鑒定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，（E）－2－己烯醛是大多數(shù)油樣的主要成分，C5化合物占脂氧合酶途徑產(chǎn)物總量的42.97%。我國對于食用油揮發(fā)性風味成分研究報道不多，且主要立足于生產(chǎn)工藝和品質(zhì)控制[9－11]，基于揮發(fā)性風味物質(zhì)的鑒偽研究則更少。故本研究采用固相微萃?。瓪赓|(zhì)聯(lián)用法對常見9種植物油的揮發(fā)性風味物質(zhì)進行了分離和鑒別，總共鑒定出170多種化合物，初步掌握了各種植物油的揮發(fā)性風味物質(zhì)的組成與特點，同時對比了2種不同加工工藝（冷榨和熱壓榨）茶籽油的風味成分，探討了其風味物質(zhì)產(chǎn)生的機理，研究結(jié)果為建立揮發(fā)性風味物質(zhì)指紋圖譜技術鑒評植物油提供了依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

茶籽油、花生油、葡萄籽油、芝麻油、大豆油、菜籽油、玉米油、葵花籽油、橄欖油：市售；冷榨茶籽油、熱榨茶籽油：實驗室自制。

6890N/5975B氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀：美國 Agilent Technologies Co.，Ltd；65μm PDMS/DVB、50/30μm DVB/CAR/PDMS及75μm CAR/PDMSSPME萃取頭：美國Supelco公司；DF－101S恒溫磁力攪拌器：鞏義市予華儀器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 分析條件

1.2.1.1 氣相色譜條件

色譜柱：J＆W DB－5MSUI毛細管色譜柱（30m×0.25 mm，0.25μm）；進樣口溫度：250℃，不分流；載氣：高純氦氣，流速為1.0 mL/min；程序升溫：初始溫度35℃，保持5 min，以6℃/min升溫速率升至60℃，以4℃/min升溫速率升至70℃，以5℃/min升溫速率升至150℃，以10℃/min升溫速率升至220℃，保持5 min。

1.2.1.2 質(zhì)譜條件

EI離子源，電子能量70 eV；離子源溫度230℃；四極桿溫度150℃；傳輸線溫度280℃；質(zhì)量范圍30～550 amu，全掃描方式。

1.2.2 樣品處理

取5.0 g樣品置于20 mL頂空瓶中，60℃恒溫預熱20 min，將老化后的固相微萃取頭插入頂空瓶中，吸附40 min后取出萃取頭插入氣相色譜進樣口，250℃解析5 min，進行GC－MS分析。

1.2.3 定性與定量分析

揮發(fā)性成分經(jīng)GC－MS分析得到總離子流圖后，進行NIST11.L譜庫檢索，并結(jié)合文獻報道進行圖譜解析，取相似度≥80的確認為該化合物。采用面積歸一化法，依據(jù)峰面積計算每種組分相對百分含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 萃取條件的確定

由于SPME纖維頭的涂層具有選擇性，直接影響分析結(jié)果，本研究考察了3種不同類型萃取頭（65 μm PDMS/DVB、50/30μm DVB/CAR/PDMS及 75 μm CAR/PDMS）對待測組分萃取效率的影響，綜合考慮萃取所得組分的種類、數(shù)量、含量及分離度等因素，最終確定選用50/30μm DVB/CAR/PDMS。

選取花生油為研究對象，研究了不同萃取溫度（45、50、55、60、65℃）、取樣量（3.0、5.0、8.0 g）以及萃取時間（20、30、40、50 min）對萃取率的影響，發(fā)現(xiàn)稱取5.0 g樣品，60℃下萃取40 min各組分的峰面積達到最大值。

2.2 最佳分離測定條件

研究選用J＆W DB－5MSUI毛細管GC柱，考察了進樣口溫度、進樣模式、初始溫度及升溫程序的影響，最終確定1.2.1所述分析條件，可在39 min內(nèi)實現(xiàn)各組分的良好基線分離，圖1為9種植物油的總離子流圖。由圖1可見，植物油揮發(fā)性物質(zhì)組成和含量與種類有關，具有顯著性差異。

2.3 植物油揮發(fā)性物質(zhì)種類與含量

結(jié)合圖1，通過譜庫檢索和人工解析，扣除由萃取頭帶來的硅氧烷類雜質(zhì)峰和少量增塑劑的雜質(zhì)峰及抗氧化劑，從9種植物油中共鑒定出171種化合物，主要包括酯、醛、醇、酸、酮、烷烴、烯烴、吡嗪、呋喃、吡咯、嘧啶、噻唑、以及酚等15種化合物，定性定量結(jié)果見表1。由表1數(shù)據(jù)可知，植物油的風味并不是由一種或幾種化合物組成，而是由多種化合物協(xié)同作用的效果。

圖1 9種植物油揮發(fā)性組分總離子流圖

從芝麻油鑒定出的成分最多，為64種；其次是葡萄籽油（54種）；大豆油最少，為15種，僅次于菜籽油19種；大豆油和菜籽油中的揮發(fā)性成分較少可能由于選取的樣品為浸出植物油或精煉過程中脫臭時損失[12]，這與文獻報道一致[13]。

以單個化合物計算，花生油中含量最高為2，5－二甲基吡嗪，13.32%；芝麻油中含量最高為甲基吡嗪，12.01%；橄欖油以乙酸葉醇酯含量最高，29.87%；菜籽油中（E，E）－2，4－癸二烯醛含量最高，16.83%；葵花籽油以1R－α蒎烯 含量最高，20.27%；葡萄籽油、茶籽油、大豆油和玉米油均以己醛含量最高，分別為29.33%、26.24%、42.02%及18.62%。

吡嗪、呋喃、吡咯、嘧啶及噻唑?qū)儆陔s環(huán)類化合物，烷烴和芳香烴屬于飽和烴，故可將植物油的揮發(fā)性物質(zhì)劃分為10大類型物質(zhì)，見圖2。由圖2可見，植物油的主體風味物質(zhì)主要是醛、酮、醇、飽和烴及雜環(huán)類化合物，其中醛和雜環(huán)類含量相對較高，醛類物質(zhì)通常是油脂氧化產(chǎn)物，主要是亞油酸和亞麻酸氧化，以大豆油中含量最高73.86%；雜環(huán)類化合物以花生油和芝麻油中含量最高，以吡嗪類物質(zhì)為主，占總檢出物的36%以上，而吡嗪類物質(zhì)在烘焙花生和芝麻中屬帶有烘焙香味的風味物質(zhì)，是美拉德反應產(chǎn)物，高蛋白的花生和芝麻為美拉德反應提供了物質(zhì)基礎，故其吡嗪類物質(zhì)高于其他植物油；橄欖油中的酯類和醇類物質(zhì)含量最高，分別為35.79%和19.43%；飽和烴含量最高的是茶籽油（22.2%）；酮和酸類物質(zhì)含量最高的均為菜籽油（約6.9%）；葵花籽油中烯類和炔類物質(zhì)含量最高；酚類物質(zhì)則是芝麻油中含量最高，為6.32%。

表1 9種植物油揮發(fā)性物質(zhì)的種類及含量

表1（續(xù)）

表1（續(xù)）

表1（續(xù)）

酯、酸、烯及酚類物質(zhì)并未在所有植物油中檢測到。花生油中未檢測到烯類物質(zhì)；葡萄籽油、葵花籽油和大豆油中未檢測到酸類物質(zhì)；僅在葡萄籽油、葵花籽油和玉米油中檢測到少量炔類物質(zhì)，低于2.20%；酚類物質(zhì)主要存在花生油和芝麻油中，其他植物油均低于0.23%以下。

在花生油、葡萄籽油、茶籽油、芝麻油和橄欖油中發(fā)現(xiàn)其顯著區(qū)別于其他廉價植物油的特征物質(zhì)。葡萄籽油和橄欖油中酯類和醇類物質(zhì)顯著高于其他植物油，花生油和芝麻油中的雜環(huán)類物質(zhì)（主要是吡嗪類）含量是其他植物油的3倍以上。茶籽油中飽和烴含量大于其他植物油2倍以上。

2.4 不同加工工藝茶籽油風味物質(zhì)組成

為了考察食用油揮發(fā)性風味物質(zhì)產(chǎn)生機理，試驗以茶籽油為研究對象，選用同一品種的茶籽自制了2種不同加工工藝（冷榨和熱榨）茶籽油，采用上述試驗方法進行了GC－MS分析，總離子流圖見圖3。鑒定出相似度大于80的化合物分別為30種（冷榨）和38種（熱榨），包括醛、醇、酯、酮、烯以及雜環(huán)類化合物，具體結(jié)果見表2。

結(jié)合圖2和表2可知，2種茶籽油的揮發(fā)性風味物質(zhì)均以醛類物質(zhì)為主，兩者含量基本相同（約44%），其中己醛含量最高，分別為15.03%（冷榨）和13.28%（熱榨），其次是壬醛，這與前人報道的醛是最重要的風味物質(zhì)相符[14]，主要是溫度低于100℃時脂質(zhì)的氧化產(chǎn)物。經(jīng)過高溫炒制的熱榨茶油的醇類物質(zhì)由34.08%降低至26.79%，可能由于高溫導致醇類物質(zhì)揮發(fā)；熱榨茶油的雜環(huán)類化合物比冷榨茶油多了5種，主要為吡嗪和呋喃類化合物，原因是高溫炒制時茶籽蛋白質(zhì)發(fā)生美拉德反應的產(chǎn)物；此外，熱榨茶油的不飽和醛含量明顯高于冷榨茶油。吡嗪與不飽和醛類化合物是重要的香味物質(zhì)，兩者協(xié)同作用可產(chǎn)生食品的特征香味。故熱榨茶油的風味物質(zhì)比冷榨茶油較為豐富，味道更香。

圖2 植物油不同類型揮發(fā)性風味物質(zhì)含量

圖3 2種茶籽油揮發(fā)性風味物質(zhì)TIC圖

表2 不同加工工藝茶籽油風味物質(zhì)組成

3 結(jié)論

本研究采用固相微萃取－氣質(zhì)聯(lián)用法對9種植物油的揮發(fā)性風味物質(zhì)進行了分離鑒定。結(jié)果表明：植物油的香味并不是有一種或幾種化合物來體現(xiàn)，而是由多種成分協(xié)同作用，體現(xiàn)出不同的特征香味，醛類和雜環(huán)類化合物對植物油的風味貢獻最大。生產(chǎn)上可以利用該方法分析植物油風味物質(zhì)的組成和含量，結(jié)合感官分析判斷植物油的優(yōu)劣和評價等級，從而改進生產(chǎn)工藝和流程。

植物油的揮發(fā)性風味物質(zhì)各具特點，本試驗從9種植物中初步篩選出其專屬性化合物類別；同時闡明了茶籽油風味物質(zhì)產(chǎn)生的機理。通過進一步深入研究，采集更多樣品數(shù)據(jù)，結(jié)合統(tǒng)計學方法，有望建立基于揮發(fā)性風味物質(zhì)的食用植物油甄別技術，可為食用油的質(zhì)量控制與鑒別提供參考依據(jù)。

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Volatile Flavor Compounds in Vegetable Oils Using GC Chromatography－Mass Spectrometry Combined with Solid－Phase Microextract

Yang Chunying Liu Xueming Wang Siyuan Chen Zhiyi

（Sericultural＆Agri－Food Research Institute Guangdong Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Functional Foods，Ministry of Agriculture/Guangdong Key Laboratory of Agricultural Products Processing，Guangzhou 510610）

The volatile flavor compounds of9 kinds of vegetable oils have been analyzed by gas chromatography－mass spectrometry（GC－MS）combined with solid－phase micro extract.171 components with content of 83.97%above in totally detected compounds have been identified.The aroma components could be classified into 10 groups as follows：heterocyclic compounds pyrazines，furans，pyrroles，pyrimidines and thiazoles，esters，aldehydes，alcohols，acids，ketones，alkanes，alkenes and phenols，mainly in aldehydes，ketones，alcohols，alkanes and heterocyclic compounds，in which aldehydes and heterocyclic compoundswere the highest of46.81%above in totally volatile components，except that of olive oil were esters and alcohols.The characteristics of volatile flavor compounds had significant differences.The results had built the foundation for studying volatile flavor compounds in vegetable oils.

flavour，vegetable oils，solid－phasemicroextract，volatile，gas chromatography－mass spectrometry

TS207.3

A

1003－0174（2015）10－0127－09

廣東省促進科技服務業(yè)發(fā)展計劃（2012B040302011），廣東省省部產(chǎn)學研合作專項（2013B090600040、2013B 090600080），廣東省農(nóng)業(yè)公關項目（2013B0203 11004）

2014－04－28

楊春英，女，1982年出生，助理研究員，食品化學