不同壓榨工藝下花生油風味成分的變化

闞啟鑫，黃宇杏，杜潔，馬穎川，趙力超，陳夢，曹庸*

（1.華南農(nóng)業(yè)大學食品學院，廣東省功能食品活性物重點實驗室，廣東省天然活性物工程技術(shù)研究中心，廣東廣州 510642）（2.廣州王老吉大健康產(chǎn)業(yè)有限公司，廣東廣州 510623）（3.廣東石油化工學院，實驗室與設備管理處，廣東茂名 525000）

花生，屬蝶形花科落花生屬一年生草本植物。其作為我國的主要的經(jīng)濟農(nóng)作物之一，近些年年均總產(chǎn)量在1500 kt 以上，居世界首位，其中47.30%的花生原料被用于生產(chǎn)花生油[1-2]?；ㄉ妥鳛榛ㄉ庸ぶ饕霓r(nóng)副產(chǎn)品，其富含豐富的油酸、亞油酸、維生素E、植物甾醇、酚酸、白藜蘆醇、生育酚等多種營養(yǎng)成分。有研究表明，長期食用花生油有利于減少心腦血管疾病發(fā)生，其中的單不飽和脂肪酸更加有利于降低總膽固醇及低密度脂蛋白膽固醇含量的功效，在一定程度上花生油對膽固醇的益處與橄欖油效果相當[3]。然而，不同加工工藝和溫度對花生油的營養(yǎng)成分、風味特征都會產(chǎn)生不同的影響?，F(xiàn)如今花生油主要的生產(chǎn)工藝有冷榨法（壓榨溫度60 ℃），低溫壓榨法（壓榨溫度80～90 ℃）、高溫壓榨法（壓榨溫度120 ℃以上）、溶劑浸提法、水酶法以及微波處理法等[4-5]。有研究已證明在高溫壓榨過程中花生油中增加的風味化合物主要是美拉德反應產(chǎn)物，以及由Strecker 降解和脂質(zhì)過氧化引起的化合物，其關(guān)鍵風味成分是吡嗪類成分。Xiaojun Liu 等發(fā)現(xiàn)在花生油250 ℃高溫加熱的過程中吡嗪類物質(zhì)會隨著時間慢慢形成。高溫的時間和溫度對花生油的風味也有著及其關(guān)鍵的的影響[6]。在實際生產(chǎn)加工工藝中，原料、溫度、工藝條件等因素都會影響到花生油風味和品質(zhì)的變化，高溫會導致酸價，過氧化值的增加，脂肪酸氧化加速等品質(zhì)的下降[7]。GC-MS 作為常用的揮發(fā)性成分檢測方式，其能夠?qū)]發(fā)性有機物進行準確定性定量分析，無法對揮發(fā)性成分風味成分的特征進行闡述。電子鼻作為智能感官儀器，其能夠在一定程度上模擬人體對香氣的感知，但其只能針對特定類別的揮發(fā)性組分進行風味評價，無法具體確定風味成分。在實際生產(chǎn)和應用中快速檢測和鑒定中GC-MS 能夠?qū)]發(fā)性組分進行準確的鑒定，然其前處理和分析的時間相對較長，電子鼻能夠快速檢測食品的風味特征，能夠在在一定程度上模擬人體對味道的感知?；诙邇x器的優(yōu)勢，為了確保花生油的風味和品質(zhì)的穩(wěn)定，探索不同壓榨工藝對花生油風味的影響，本文利用GC-MS 以及電子鼻綜合對不同壓榨工藝下的花生油揮發(fā)性物質(zhì)成分的組成與風味特征展開研究，從風味和營養(yǎng)成分探討不同壓榨條件下的差異，能夠從風味角度提供一種花生油快速鑒別的方式，也為花生油生產(chǎn)加工提供一定理論指導。

1 材料和方法

1.1 樣品與試劑

花生油：6 種不同加工條件下處理的花生油分別是A1：160 ℃壓榨白衣豆毛油、A2：160 ℃壓榨白衣豆精濾油、A3：145 ℃壓榨小日本毛油、A4：145 ℃壓榨白衣豆毛油、A5：145 ℃混合壓榨小日本與白衣豆毛油、A6：冷榨花生油。所有的樣品均來自廣東漠陽花糧油有限公司。甲醇、正己烷、異辛烷、硫酸氫鈉、碳酸鈉均為分析純試劑。正構(gòu)烷烴C7-C40 混合標準品，美國O2SI 公司。

1.2 儀器與設備

Agilent 7890A-5975B 單四級桿氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀；固相微萃取器手柄，Supelco 公司；固相微萃取纖維頭（CAR/PDMS/DVB，50/30 μm）；色譜柱DB-5（30 m×0.25 mm×0.25 μm 膜厚）和DB-wax（60 m×0.25 mm×0.25 μm 膜厚）毛細管柱；德國PEN3 型電子鼻；加熱電磁攪拌器SCILOGEX。

1.3 實驗方法

1.3.1 電子鼻檢測

電子鼻采用德國PEN3 型電子鼻，取5 g 油樣于25 mL 具有聚四氟乙烯隔墊密封的頂空瓶中，在80 ℃下平衡20 min 后，插入電子鼻進樣針中進樣。相關(guān)參數(shù)設置：清洗時間60 s，預進樣時間5 s，進樣流速200 mL/min，載氣流速400 mL/min，取平衡穩(wěn)定點時間160 s 附近的傳感器信號進行數(shù)據(jù)分析。

1.3.2 花生油風味物質(zhì)的萃取與分析

1.3.2.1 花生油風味物質(zhì)HS-SPME 萃取

稱取5 g 花生油樣品，加入到25 mL 的頂空瓶中。在80 ℃下平衡20 min 后。使被分析物質(zhì)在樣品基質(zhì)與頂空瓶上達到平衡狀態(tài)。萃取纖維頭使用之前在進樣口溫度為270 ℃活化30 min,隨后通過進樣手柄將老化好的萃取頭插入頂空瓶中，推出纖維頭，在80 ℃的條件下萃取吸附60 min。將纖維插入氣相色譜-質(zhì)譜系統(tǒng)的進樣口纖維吸收的揮發(fā)物在氣相色譜的熱進樣口以不分流方式在250 ℃下熱解吸10 min。

1.3.2.2 花生油風味物質(zhì)GC-MS 分析

氣相條件：參照文獻[5]，實驗采用DB-5 毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm 膜厚），以氦氣為載氣，在不分流的模式下進行分析。進樣口和傳輸線溫度分別為250 ℃和280 ℃。程序升溫條件為初始柱溫箱40 ℃，保持5 min，以5 ℃/min速率升溫至60 ℃，保持2 min；以4 ℃/min 速率至120 ℃，保持2 min；以10 ℃/min 速率至250 ℃。

質(zhì)譜條件：電子轟擊（EI）源，電子能量70 eV，離子源溫度為230 ℃，四極桿溫度為150 ℃，無溶劑延遲，掃描質(zhì)量范圍（m/z）為30～500。

1.3.3 不同壓榨條件下花生油脂肪酸含量的變化

1.3.3.1 脂肪酸甲酯化

準確稱取60.0 mg 花生油于具塞試管中加入4 mL 異辛烷振蕩溶解，再加入200 μL 氫氧化鉀甲醇溶液，蓋上蓋子振蕩30 s 左右，后靜置澄清，加入1 g硫酸氫鈉振蕩中和氫氧化鉀，再加入1 g 無水碳酸鈉脫水，振蕩待沉淀后取上層溶液，過0.22 μm 膜待測。

1.3.3.2 GC-MS 分析條件

色譜條件：實驗采用 DB-wax 毛細管柱(60 m×0.25 mm，0.25 μm 膜厚)，以氦氣為載氣，流速1.5 mL/min，在分流的模式下進行分析。進樣口和傳輸線溫度分別為250 ℃和280 ℃。程序升溫條件為初始柱溫箱50 ℃，保持1 min，以22.5 ℃/min上升到175 ℃，然后以4 ℃/min升到230 ℃保持20 min。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理

電子鼻數(shù)據(jù)結(jié)果統(tǒng)一采用Origin 處理分析，GC-MS 實驗數(shù)據(jù)按峰面積歸一化法計算各組分的相對含量；化合物與NIST 13.0 數(shù)據(jù)譜庫相匹配。采用相同的升溫程序，以C7-C40 的飽和烷烴作為標準，以保留時間計算樣品測試中化合物的Kovats 保留時間指數(shù)（Kovats retention indices，RI），并與文獻值相比較，與數(shù)據(jù)庫檢索結(jié)果共同定性。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 對比不同加工條件下花生油風味電子鼻結(jié)果分析

采用德國PEN3 型電子鼻對6 種不同類型的花生油樣品進行分析，同一樣品的10 個傳感器響應值取平均值分析后，繪制成雷達圖如圖1 所示。

圖1 不同壓榨條件下花生油的風味雷達圖Fig.1 Flavor radar image of peanut oil under different press conditions

由圖1 可知，從傳感器響應值變化程度判斷，6種花生油樣品揮發(fā)性風味成分響應值主要集中在傳感器S7、S9、S2、S6（響應值大于2），其中S7 響應值最高，表明硫化物、芳香化合物、氮氧化合物和甲基類化合物對花生油整體風味貢獻率較大。而S1、S3、S4、S5、S8、S10 響應值在1 附近，說明其相關(guān)揮發(fā)物類型含量都較低。同時也發(fā)現(xiàn)隨著壓榨溫度的升高，花生油的整體風味愈濃郁，其中以樣品A1 響應值最大。

根據(jù)圖2 電子鼻數(shù)據(jù)PCA 主成分分析和K-mean聚類分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，第一和第二主成分總貢獻率達到99.9%（第一主成分分析貢獻率為99.5%，第二主成分分析貢獻率為0.4%），說明第一主成分可反映樣品的大部分的特征。從樣品特征聚類分析判斷，每種花生油自身的樣本數(shù)據(jù)離散程度比較低，樣品檢測重現(xiàn)性比較好。從樣品與樣品之間的距離判斷，A6 樣本相對獨立，整體揮發(fā)性成分呈現(xiàn)相對獨立的風味特征；A3、A5 樣品歸為一類，A3、A5 樣本都含有同一種小日本花生原料，且壓榨溫度都為145 ℃；A1、A2、A4 樣品歸為一類，A1、A2、A3 樣本壓榨原料都為白衣豆花生，只是壓榨溫度存在一定的差異，風味成分呈現(xiàn)一定的相似性，通過PCA 和K-mean 聚類結(jié)果可以顯著區(qū)分不同溫度和原料對花生油的風味差異，特別是冷榨和熱榨花生油風味差異明顯。

圖2 6種不同花生油樣品的PCA和K-mean聚類分析圖Fig.2 PCA and K-mean cluster analysis of 6 different peanut oil samples

2.2 對比不同加工條件下的花生油揮發(fā)性成分的組成及相對含量

不同品種的花生油通過頂空固相微萃取提取，后經(jīng)過GC-MS 分離鑒定，總離子流圖對比分析，見圖3 可以得到。在同樣萃取的條件下，從揮發(fā)性成分總量對比分析而言，A1 樣品揮發(fā)性成分總量最高，冷榨花生油揮發(fā)性成分含量遠遠低于熱榨花生油揮發(fā)性成分含量，其結(jié)果與電子鼻檢測一致。

圖3 經(jīng)GC-MS鑒定下6種不同加工條件花生油的總離子流圖Fig.3 Total ion flow diagram of peanut oil under 6 different processing conditions identified by GC-MS

經(jīng)HS-SPME-GC-MS 檢測分析花生油中的揮發(fā)性成分，通過對比各成分與C7-C40 正構(gòu)烷烴混合標準品的相對保留時間依次對不同壓榨條件下的花生油進行分析發(fā)現(xiàn)；花生油中揮發(fā)性成分共有38 種，其中包括酸類3 種、醛類8 種、醇類1 種、吡嗪類6種、吡咯類1 種、吡啶類2 種、呋喃類2 種、酮類3種、酯類6 種、酚類2 種等如表1 所示。在高溫壓榨花生油揮發(fā)性成分含量中，以呋喃類成分含量最高，占揮發(fā)性總成分的63.43%～66.68%以上，其次醛類占揮發(fā)性成分的10.04%～5.47%；酚類8.83%～7.18%；酯類、醇類、酸類總量占揮發(fā)性總成分的3%左右；吡嗪和吡啶類組成含量最少，低于1%以下。在冷榨花生油揮發(fā)性成分含量中，以酯類成分含量最高，占揮發(fā)性總成分的26.43%；酸類和醛類分別占22.10%和23.47%，醇類占15.92%。同時發(fā)現(xiàn)熱榨花生油中以呋喃類成分為主要的成分，冷榨花生油中以酯類成分含量最高。隨著壓榨溫度的升高，花生油中原本的醇類和醛類成分相對含量隨著溫度的增加反而減少，吡嗪類化合物隨著溫度的升高而逐漸生成，LIU Xiao-jun 等也發(fā)現(xiàn)在花生高溫炒制過程中，新鮮花生中主要的揮發(fā)性成分為醛類，酸類和醇類，當加熱時間超過30 min 之后醛類，酸類和醇類成分顯著下降，吡嗪類，呋喃類成分會顯著的增加[6]。

圖4 不同加工條件下花生油的各類揮發(fā)性成分相對含量的變化Fig.4 Changes of the relative contents of peanut oil volatile components under 6 different processing conditions

表2 不同加工條件下花生油風味特征及出現(xiàn)頻率Table 2 Flavor characteristics of peanut oil under different processing conditions

2.3 不同加工條件下的花生油揮發(fā)性特征風味成分

花生油風味往往都是由許多不同種類的揮發(fā)性成分共同組合而成，由于這些揮發(fā)性成分的含量和嗅聞閾值不同，從而導致每個揮發(fā)性成分對花生油整體風味貢獻大小不一。對照文獻報道，從本實驗樣品中總共發(fā)現(xiàn)花生油揮發(fā)性特征風味成分19 種，其中熱榨花生油中風味成分主要以吡嗪類、呋喃類、吡啶類、酚類、醛類為主要的風味成分，而冷榨花生油中風味成分主要以醛類、酸類、酯類為主要的風味成分。由于物質(zhì)組成的差異，熱榨和冷榨花生油呈現(xiàn)出完全不一樣的風味特征，熱榨花生油整體呈現(xiàn)出具有強烈的烘烤和堅果味香氣，冷榨花生油則呈現(xiàn)出清香或青草味。

在熱榨花生油中檢測到的呋喃類成分主要是2,3-二氫苯并呋喃，有文獻報道過其主要由油脂氧化和碳水化合物降解產(chǎn)生，呈現(xiàn)出燒焦的甜味[8]。醛類揮發(fā)性成分中以4-乙基-2,5-二甲氧基苯甲醛含量最高，依次是5-羥基糠醛、糠醛、2-苯基巴豆醛、苯甲醛在高溫壓榨花生油中都有檢出，苯乙醛和2-吡咯甲醛160 ℃溫度壓榨花生油中有檢出，其他壓榨溫度花生油沒有，其中苯甲醛、苯乙醛都呈現(xiàn)類似甜味的風味。酚類揮發(fā)性成分中主要檢測出4-乙基苯酚和4-乙基創(chuàng)木愈酚、麥芽酚，呈現(xiàn)出堅果和甜香風味[5]。此外，吡嗪類物質(zhì)雖然含量比較低，但是熱榨花生油的典型的風味成分，其中包括嗪類成分主要是2,5-二甲基吡嗪、2,6-二甲基吡嗪；2-乙基-5-甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基-吡嗪都呈現(xiàn)出烘烤味、花生味；由于結(jié)構(gòu)的差異導致閾值的變化，2,5-二甲基吡嗪為熱榨花生油最關(guān)鍵性烘烤風味[9]。

然而在冷榨花生油中，揮發(fā)性成分主要以酯類、醇類、酸類、醛類為主，呋喃、吡嗪、吡啶、酮類和酚類暫沒有檢測到，冷榨花生油關(guān)鍵性風味成分正是己醛，酸類主要檢測到己酸，也是其呈現(xiàn)清香風味的成分，另外冷榨花生油中酯類揮發(fā)性成分含量最高，其中以鄰苯二甲酸二丁酯和鄰苯二甲酸異二丁酯含量最高。

2.4 對比不同加工條件下的花生油脂肪酸組成的變化

利用氣相色譜質(zhì)譜法對甲酯化之后花生油中的脂肪酸組成進行分析，由表3 可知，不同加工工藝的花生油共鑒定出8 種脂肪酸，主要成分以油酸、亞油酸、棕櫚酸為主，含量可達90%以上。與冷榨油對比，高溫壓榨條件下，油酸、棕櫚油含量都相對增加，亞油酸含量相對減少；山崳酸、硬脂酸、花生酸、花生烯酸含量基本一致，木焦油酸在部分高溫壓榨工藝下花生油中有檢出，含量較低。從多不飽和脂肪酸組成來看，亞油酸是花生油中主要的多不飽和脂肪酸成分，冷榨花生油中亞油酸含量最高53.20%；從單不飽和脂肪酸組成來看，油酸和花生烯酸為主要的單不飽和脂肪酸成分，其中高溫壓榨下油酸含量達40%以上，花生烯酸在1%附近，此外飽和脂肪酸棕櫚酸、硬脂酸、花生酸、山愈酸及木焦油酸大約占總脂肪酸含量的20%。

表3 6種不同加工條件下的花生油脂肪酸變化（%）Table 3 Changes of fatty acids in peanut oil in 6 different processing conditions

從實驗結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)高溫壓榨明顯加速了花生脂肪酸的氧化，使得多不飽和脂肪酸氧化向單不飽和脂肪酸或飽或脂肪酸轉(zhuǎn)化，從而影響到花生油的食用品質(zhì)。

3 結(jié)論

本研究利用GC-MS 在不同壓榨工藝花生油中共鑒定了10 類38 種揮發(fā)性成分，其中包含19 種風味成分。其中，熱壓花生油中的揮發(fā)物主要是吡嗪類、醛類、呋喃類、醇類和吡咯類，其中特征風味化合物2,5-二甲基吡嗪，2,6-二甲基吡嗪；2-乙基-5-甲基吡嗪，3-乙基-2,5-二甲基-吡嗪具有新鮮、脂肪、堅果和烘焙風味。冷榨花生油中主要包括醛、醇、呋喃和酮，其中特征風味化合物己醛和己酸具有清香風味。與現(xiàn)有文獻報道結(jié)果一致：吡嗪類是熱榨花生油中找到的主要揮發(fā)性化合物，被認為是熱榨花生油典型的風味化合物[4]，而醛類是冷榨花生油典型的草脂風味的主要揮發(fā)性成分[10]?；陔娮颖菧y定結(jié)果發(fā)現(xiàn)硫化物、芳香化合物、氮氧化合物和甲基類化合物對花生油整體風味貢獻率較大，利用PCA 主成分分析和K-mean聚類分析可以明顯區(qū)分熱榨和冷榨花生油差異，可用于熱榨和冷榨花生油風味的辨別。此外，花生油脂肪酸的變化也反應一定程度熱榨和冷榨花生油的品質(zhì)差異，溫度的升高會加速多不飽和脂肪酸氧化。這些結(jié)果表明，不同的壓榨加工對花生油的風味和營養(yǎng)成分有著顯著的影響，本研究從風味和品質(zhì)的角度探究不同工藝下的花生油的變化，對花生油生產(chǎn)和消費提供理論指導。