油菜籽品種對濃香菜籽油風味的影響

張歡歡，張玲*，黃桃翠，高飛虎，張雪梅，李雪，楊世雄，梁葉星

1(重慶市農業(yè)科學院 農產品加工研究所，重慶，401329)2(重慶市農業(yè)科學院 水稻研究所，重慶，401329)

菜籽油是我國主要食用油之一，也是產量僅次于棕櫚油和大豆油的世界第三大植物油[1]。2020年，我國油菜籽產量達1 401.91萬t(國家統(tǒng)計局)，菜籽油產量近600萬t，約占全球菜籽油產量的四分之一。濃香菜籽油是油菜籽經過炒籽、壓榨而成的具有濃郁香氣的菜籽油，因其獨特且濃郁的風味，深受消費者喜愛，具有良好的市場發(fā)展前景。在我國生產濃香菜籽油的原料有兩類，一類是低芥酸、低硫甙的雙低油菜品種，生產的菜籽油為低芥酸濃香菜籽油(芥酸含量≤3%)，另一類則是高芥酸、高硫甙的傳統(tǒng)油菜品種，生產的菜籽油為傳統(tǒng)濃香菜籽油(芥酸含量>3%)。目前，針對濃香菜籽油的研究大多集中在加工工藝(炒籽溫度、炒籽時間)[2]、油菜籽預處理[3]及菜籽油精煉程度[4]對濃香菜籽油揮發(fā)性成分的影響，缺少油菜籽品種對濃香菜籽油風味影響方面的研究。

為研究油菜籽品種對濃香菜籽油風味的影響，本文以6種不同品種油菜籽為原料，在同一工藝條件下制取濃香菜籽油，采用頂空固相微萃取結合氣相色譜-質譜聯(lián)用(headspace-solid phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS)技術分析鑒定6種不同品種濃香菜籽油的揮發(fā)性風味成分，結合相對氣味活度值確定濃香菜籽油中的關鍵風味物質，再結合主成分分析和感官評價探討不同品種濃香菜籽油之間整體風味的差異，以期為生產濃香菜籽油的原料選擇提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

6種油菜籽品種(編號為1～6號)，重慶中一種業(yè)有限公司，其中1、2號油菜籽為重慶油菜品種，3號為浙江油菜品種，4、5號為湖北油菜品種，6號為四川油菜品種。對應油菜籽品種經調質、微波炒籽、熱榨所得濃香菜籽油分別命名為1號油～6號油。

正構烷烴混標、37種脂肪酸甲酯混標，Sigma-Aldrich公司；甲醇(色譜純)，美國Honeywell公司；所有分離用有機溶劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

GCMS-QP2020NX GC-MS、GC-2014C GC(配有氫火焰離子化檢測器)，日本島津公司；固相微萃取裝置、50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭，美國Supelco公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 不同品種油菜籽基本理化指標的測定

水分的測定參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》中的直接干燥法，蛋白質的測定參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》中的凱氏定氮法，含油量的測定參照GB 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》中的索氏抽提法。

1.3.2 濃香菜籽油的制備

將各品種油菜籽初始水分含量調為8%(質量分數(shù))，后準確稱取100 g油菜籽于7英寸陶瓷圓盤中，使用2 450 MHz微波爐在800 W功率下，微波140 s后熱榨制油，將菜籽油于8 000 r/min離心20 min，取上層油樣，密封保存于4 ℃冰箱中，并在2周內測定完所有指標。

1.3.3 脂肪酸組成的測定

脂肪酸甲酯化：取60 mg油樣于具塞試管中，加4.0 mL異辛烷使其溶解，再加200 μL 2.0 mol/L KOH-甲醇溶液，蓋上玻璃塞猛烈振搖30 s后靜置至澄清，加入約1 g硫酸氫鈉，猛烈振搖，中和剩余KOH。待鹽沉淀后，取上層溶液注入GC中，保留時間定性，面積歸一化法定量。

GC條件：CD-2560毛細管柱(100 m×0.25 mm，0.20 μm)；升溫程序：140 ℃，以4 ℃/min升至240 ℃，保持30 min；尾吹N2流速30 mL/min，H2流速40 mL/min，空氣流速400 mL/min；進樣量1.0 μL；分流比100∶1。

1.3.4 揮發(fā)性風味成分的測定

采用HS-SPME-GC-MS測定菜籽油的揮發(fā)性風味成分，根據張歡歡等[5]的方法，并略作修改。

固相微萃取條件：稱取5 g菜籽油樣品于20 mL棕色頂空瓶中，在80 ℃水浴鍋中平衡20 min，將老化好的萃取頭插入頂空瓶，推出纖維頭，頂空萃取40 min，待萃取完后，取出萃取頭，插入GC-MS進樣口，250 ℃解析6 min。

GC條件：SH-Rxi-5Sil MS毛細管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；升溫程序：40 ℃保持2 min，以5 ℃/min升至220 ℃；不分流進樣；進樣口溫度250 ℃；載氣(He)流速1.0 mL/min。

MS條件：電子轟擊離子源；電子能量70 eV；傳輸線溫度280 ℃；離子源溫度230 ℃；質量掃描范圍m/z50～500。

1.3.5 定性定量分析

定性分析：使用系統(tǒng)自帶軟件處理數(shù)據后，與NIST17譜庫相匹配，記錄相似度>80(最大為100)的揮發(fā)性物質，并結合保留指數(shù)(retention index, RI)進行定性，RI是在與樣品分析相同的色譜條件下，進C7～C30正構烷烴的混標后，按Kovats保留指數(shù)公式[公式(1)]進行計算[6]，并與相關文獻進行比較予以進一步確認。采用峰面積歸一化法進行定量分析，揮發(fā)性成分相對含量的計算如公式(1)所示：

(1)

式中：t′(i)為待測組分的調整保留時間；t′(n)和t′(n+1)分別為具有n和n+1個碳原子的正構烷烴的保留時間，min；n和n+1分別為未知物流出前、后正構烷烴的碳原子數(shù)。

1.3.6 相對氣味活度值(relative odor activity value，ROAV)計算

ROAV的計算如公式(2)所示[7]：

(2)

式中：Ci為組分i的相對百分含量；Ti為組分i的感覺閾值；Cmax與Tmax為樣品總體風味貢獻最大組分的相對百分含量與感覺閾值，其中相對百分含量與感覺閾值之比最大的為對樣品風味貢獻最大的組分。

1.3.7 感官評價

挑選10位嗅覺敏銳的人員，組成濃香菜籽油的感官評審小組，經評審小組討論確定菜籽油的6個感官描述詞，有烤堅果味、焙烤焦糖味、刺激味(硫味)、辛辣味、哈喇味和生菜味。將20 mL油樣置于50 mL密閉無異味塑料瓶中，由評審人員打開瓶蓋，在瓶口處嗅聞，而后采用數(shù)字評估法對濃香菜籽油的每一項風味指標進行評分，每個風味強度指標得分有1(不存在)、2(弱)、3(中等)、4(強)、5(非常強)5個等級，最終結果取10組平均值。

1.4 數(shù)據處理

主成分分析是一種重建數(shù)據和降維的統(tǒng)計過程，它使用正交變換將一組可能存在相關性的原始變量轉化成一組線性不相關的變量，根據主成分分析可找出不同品種濃香菜籽油之間風味的差異性。使用SPSS軟件對濃香菜籽油的關鍵風味物質進行主成分分析，采用Origin 2021軟件繪制主成分分析載荷圖、得分圖及感官評價的雷達圖。

2 結果與分析

2.1 不同品種油菜籽的基本理化指標分析

6種油菜籽的基本理化指標含量見表1，測水分含量的目的主要是為了制油前將各品種油菜籽水分含量調節(jié)到一致，避免因初始水分含量不同而造成濃香菜籽油揮發(fā)性成分的差異，因為王會[8]研究表明，油菜籽初始水分含量會影響菜籽油揮發(fā)性成分的種類和含量。由表1可知，6種油菜品種含油量從高到低分別為2號、1號、4號、5號、3號、6號，而蛋白質含量從高到低分別為6號、3號、5號、4號、1號、2號，這表明6個油菜品種的蛋白質含量與含油量呈負相關關系，這與張歡歡等[9]的研究結果一致。

表1 六種油菜籽品種基本理化指標Table 1 Basic physical and chemical indexes of six kinds of rapeseed

2.2 不同品種濃香菜籽油的脂肪酸組成分析

根據GB/T 1536—2021《菜籽油》，芥酸含量不超過脂肪酸組成3%的菜籽油為低芥酸菜籽油。由表2可知，1～5號油芥酸含量均<3%，而6號油芥酸含量高達23.10%。因此，1～5號油為低芥酸菜籽油，6號油為傳統(tǒng)高芥酸菜籽油。

表2 六種濃香菜籽油的主要脂肪酸組成Table 2 Main fatty acid composition of six kinds of fragrant rapeseed oil

2.3 不同品種濃香菜籽油揮發(fā)性風味物質的GC-MS分析

由表3可知，6種濃香菜籽油共檢測出41種揮發(fā)性成分，包括1種硫化物、9種硫甙降解產物、13種雜環(huán)類化合物、5種酮類、4種醛類、3種醇類、1種酸類、1種酯類、4種苯環(huán)類化合物，其中1～6號油分別檢測到34種、30種、23種、31種、29種和20種揮發(fā)性成分。

1～5號濃香菜籽油中揮發(fā)性風味物質相對含量最高的均為2,6-二甲氧基-4-乙烯基苯酚，這與孫國昊等[11]的檢測結果一致，分別占45.41%、38.59%、53.57%、47.22%、37.08%。2,6-二甲氧基-4-乙烯基苯酚又名canolol，是由芥子酸在高溫高壓下脫羧產生的[12]，與芥子酸相比，canolol的抗氧化性更高，且具有抗誘變等生理活性[13]。

6號油中二硫化碳、硫甙降解產物、醇類相對含量高于1～5號油，而雜環(huán)類化合物、酮類、苯環(huán)類化合物相對含量比1～5號油低。二硫化碳具有卷心菜味[14]。硫甙降解產物是菜籽油中重要的風味物質，是使菜籽油具有獨特的辛辣味的重要原因之一[15]，雙低菜籽油因油菜籽原料所含硫甙含量低，因此加工過程中產生的硫甙降解產物也低于傳統(tǒng)菜籽油。雜環(huán)類化合物可能是油菜籽在高溫過程中發(fā)生美拉德反應產生的風味物質[16]，其中的吡嗪類化合物具有堅果香和烘焙香，其具有的風味特征與濃香菜籽油的風味相符，可能是濃香菜籽油的重要香氣組成。油脂的氧化揮發(fā)物由醇、醛、酮、酸、酯等組分構成，這些混合物油脂的風味起著重要作用，酮類中的4-羥基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮具有強烈的焙烤焦糖香味[17]。苯環(huán)類化合物主要包括2-甲氧基-4-乙烯基苯酚和2,6-二甲氧基-4-乙烯基苯酚，其中2-甲氧基-4-乙烯基苯酚呈煙熏、辛辣味[18]，2,6-二甲氧基-4-乙烯基苯酚呈辛辣刺激味[19]。

表3 六種濃香菜籽油中揮發(fā)性風味物質定性定量結果Table 3 Qualitative and quantitative results of volatile flavor components of six kinds of fragrant rapeseed oil

由于并非每一種揮發(fā)性成分都具有香氣，揮發(fā)性成分相對含量與菜籽油風味特征并沒有直接的關系，其對總體風味的貢獻由揮發(fā)性組分在風味體系中的濃度和感覺閾值共同決定，下面結合ROAV進行進一步分析。

2.4 不同品種濃香菜籽油揮發(fā)性風味成分的ROAV分析

參考《化合物香味閾值匯編》[20]及參考文獻，共找到23種揮發(fā)性成分的感覺閾值。因此，本文只對查到閾值的揮發(fā)性成分進行分析。分別計算6種濃香菜籽油每種揮發(fā)性風味物質相對含量與感覺閾值的比值，比較大小后定義4-羥基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮為對1、2、5號油總體風味貢獻最大的物質(ROAV=100)，2,3,5-三甲基吡嗪為對3號油總體風味貢獻最大的物質，苯代丙腈為對4、6號油總體風味貢獻最大的物質。結合揮發(fā)性成分相對含量和感覺閾值，采用ROAV分析法對6種菜籽油的揮發(fā)性風味物質進行分析，以進一步確定關鍵風味物質，6種菜籽油的ROAV值見表4。

表4 六種濃香菜籽油風味物質的相對氣味活度值Table 4 Relative odor activity values of flavor components in six kinds of fragrant rapeseed oil

ZHU等[24]認為ROAV≥1的組分為所測樣品的關鍵風味物質，0.1≤ROAV<1的組分對所測樣品的總體風味起重要修飾作用。由表4可知，1～5號油均有的關鍵風味物質包括苯代丙腈、2-甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、糠醛、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚。6號油有3種關鍵性風味成分，分別為3-丁烯基異硫氰酸酯、苯代丙腈、2,3,5-三甲基吡嗪。此外，雖然未找到2,6-二甲氧基-4-乙烯基苯酚和二硫化碳的感覺閾值，但KANEKO等[19]利用氣相色譜-聞看法發(fā)現(xiàn)2,6-二甲氧基-4-乙烯基苯酚在帶殼烤花生中具有刺激性氣味，且該物質在菜籽油中的相對含量均較高；MESTRES等[14]在葡萄酒揮發(fā)性成分中發(fā)現(xiàn)具有卷心菜味的二硫化碳，該物質在6種菜籽油中均被檢測到，因此這兩種物質可能也是菜籽油的關鍵風味物質。

2.5 不同品種濃香菜籽油關鍵風味物質的主成分分析

以6種濃香菜籽油關鍵風味物質(ROAV≥1)的ROAV為數(shù)據源進行主成分分析，以PC1、PC2建立主成分因子載荷圖(圖1)及得分圖(圖2)，其中，第1主成分的貢獻率為63.33%，第2主成分的貢獻率為15.23%，累計貢獻率為78.56%，可解釋原始數(shù)據的大部分信息。因子載荷圖可反映各關鍵風味物質對PC1和PC2的重要程度，由圖1可知對PC1貢獻較大的關鍵風味物質有2,3,5-三甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪、2-甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪和3-丁烯基異硫氰酸酯，吡嗪類物質呈現(xiàn)烘焙香、堅果香，3-丁烯基異硫氰酸酯呈硫味(刺激味)、菜青味。因此，第1主成分主要體現(xiàn)菜籽油的烘焙香、堅果香及刺激味、菜青味；對PC2貢獻較大的為4-羥基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮、苯代丙腈，4-羥基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮具有強烈的焙烤焦糖香味，苯代丙腈呈辛辣味。因此，第2主成分主要體現(xiàn)菜籽油的焙烤焦糖香、辛辣味。由圖2可知，主成分得分圖可將不同品種濃香菜籽油區(qū)分開來，其中1號油、2號油、5號油風味特征相似，具有明顯的焙烤焦糖香、烤堅果香[4-羥基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮、2,3,5-三甲基吡嗪]；3號油、4號油風味特征相似，烤堅果香中夾雜著淡淡的菜青味(2,3,5-三甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、苯代丙腈)；6號油具有明顯的刺激味、辛辣味(3-丁烯基異硫氰酸酯、苯代丙腈)。

圖1 主成分分析因子載荷圖Fig.1 Principal component analysis factor load diagram

圖2 主成分分析得分圖Fig.2 Principal component analysis score diagram

2.6 不同品種濃香菜籽油的感官評價分析

為比較不同品種油菜籽制備的濃香菜籽油之間的感官風味差異，對其進行描述性感官評價分析，結果如圖3所示。濃香菜籽油的主要風味屬性包括“烤堅果味”、“焙烤焦糖味”、“辛辣味”和“刺激味”。由圖3可知，1～5號菜籽油烤堅果味強度大于6號菜籽油，6號油刺激味、辛辣味強度大于1～5號菜籽油，1號油、2號油、5號油焙烤焦糖味強于3號油和4號油，這與主成分分析結果相一致。以上研究表明，低芥酸濃香菜籽油與傳統(tǒng)濃香菜籽油的整體香氣具有明顯的區(qū)別，傳統(tǒng)菜籽油呈辛辣味、刺激味，而不同品種低芥酸濃香菜籽油之間也有差異，但有重疊部分，即均具有烤堅果味。

圖3 六種濃香菜籽油感官評價雷達圖Fig.3 Radar chart of sensory evaluation of six kinds of fragrant rapeseed oil

3 結論

本實驗采用HS-SPME-GC-MS、ROAV、主成分分析與感官評價對不同品種濃香菜籽油的揮發(fā)性風味成分、關鍵風味物質、整體香氣進行了全面的分析。脂肪酸組成結果表明，1～5號油為低芥酸菜籽油，6號油為傳統(tǒng)高芥酸菜籽油。6種濃香菜籽油共檢測出41種揮發(fā)性成分，主要的揮發(fā)性風味物質為硫甙降解產物、雜環(huán)類化合物、苯環(huán)類化合物和酮類化合物。利用ROAV法確定6種濃香菜籽油的關鍵風味物質(ROAV≥1)，1～5號低芥酸菜籽油共同的關鍵風味物質包括苯代丙腈、2-甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、糠醛和2-甲氧基-4-乙烯基苯酚，6號高芥酸菜籽油的關鍵風味物質為3-丁烯基異硫氰酸酯、苯代丙腈和2,3,5-三甲基吡嗪。主成分分析和感官評價表明低芥酸濃香菜籽油與傳統(tǒng)濃香菜籽油的整體香氣具有明顯區(qū)別，傳統(tǒng)菜籽油呈刺激味、辛辣味，而不同品種低芥酸濃香菜籽油之間也有差異，但有重疊部分，即均具有烤堅果香。綜上，以雙低油菜籽為原料制備的低芥酸濃香菜籽油，其關鍵風味物質以吡嗪類化合物為主，不同品種低芥酸濃香菜籽油之間整體風味略有差異，但均有吡嗪類化合物的烘焙香、烤堅果香；以傳統(tǒng)油菜籽為原料制備的高芥酸濃香菜籽油，其關鍵風味物質以硫甙降解產物為主，整體風味呈硫甙降解產物的辛辣味、刺激味。