冷榨石榴籽油的氣味組分判別分析

陳云幫,李 雪,張 旭,翟立公*

(1.安徽碩佳生物科技有限公司,安徽 蚌埠 233000;2.安徽科技學(xué)院 食品工程學(xué)院,安徽 鳳陽(yáng) 233100)

0 引言

石榴為多結(jié)籽粒,果實(shí)風(fēng)味獨(dú)特,有“水果之冠”之稱,目前石榴主要以新鮮食用為主[1].石榴籽約占果實(shí)總含量12.54%,由于口感較為苦澀,消化吸收率不高等原因而沒(méi)有得到充分利用.而石榴籽中的脂肪含量在15%～20%之間[2],石榴籽油中不飽和脂肪酸含量達(dá) 90%以上[3],主要以石榴酸為主[4], 石榴籽油還含有一定量的酚類、甾醇、魚鯊烯、生育酚等生物活性物質(zhì)[5].因此,石榴籽油具有延緩衰老、抗癌抗腫瘤、美容養(yǎng)顏和提高機(jī)體免疫力等功效[6].

冷榨法是依靠物理壓力直接將油脂從原料中分離出來(lái),加工溫度一般控制在 60 ℃[7],最大限度地保留原材料中的營(yíng)養(yǎng)成分,采用直接榨取的方式,無(wú)添加,保證產(chǎn)品安全,得到的成品油顏色較好[8].目前,食用油脂分析的方法有理化分析、氣相色譜—質(zhì)譜法[9]、核磁共振[10]、多光譜技術(shù)[11]等,這些方法受到儀器和操作方法的限制,對(duì)于食用油的快速檢測(cè)有一定的局限性.電子鼻具有方便攜帶以及無(wú)需對(duì)食用油進(jìn)行預(yù)處理等特點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)食用油的無(wú)損檢測(cè),電子鼻是利用傳感器捕獲不同的氣味將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)對(duì)油脂質(zhì)量進(jìn)行識(shí)別.目前,電子鼻技術(shù)主要應(yīng)用于油脂氧化判別分析[12]、食用油脂摻假和鑒偽[13]、地溝油檢測(cè)分析[14]等方面.本實(shí)驗(yàn)以石榴籽為實(shí)驗(yàn)原料,利用分級(jí)混合,使油料在冷榨機(jī)發(fā)揮最大的摩擦力,從而提高出油率,利用電子鼻探究其對(duì)不同冷榨條件下石榴籽油的鑒別是否具有可行性.

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮干制石榴籽、PEN3電子鼻(德國(guó)AIRSENSE有限公司)、FORZA CS7冷榨機(jī)(深圳奧斯達(dá)電子有限公司).

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)完整的石榴籽較硬,利用冷榨機(jī)擠壓困難,出油率極低,所以在榨油之前,為了在冷榨機(jī)中最大限度地獲得摩擦力,對(duì)石榴籽進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠扑?通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)得出具體的冷榨步驟如下:稱取經(jīng)過(guò)破碎處理的石榴籽100 g和過(guò)篩的石榴籽50 g,兩者均勻混合備用,將冷榨機(jī)打開預(yù)熱 20～30 min,設(shè)置出渣溫度80,90,100,110,120 ℃,達(dá)到出渣溫度以后進(jìn)料,同時(shí),從冷榨段下方收取石榴籽油,離心除雜備用.

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及分析方法

1.3.1 出油率測(cè)定

計(jì)算在不同實(shí)驗(yàn)條件下的石榴籽油質(zhì)量占石榴籽質(zhì)量的百分比.

1.3.2 酸價(jià)測(cè)定

根據(jù)GB5009.229—2016方法進(jìn)行酸價(jià)測(cè)定.

1.3.3 氣味組分測(cè)定

將經(jīng)過(guò)離心處理的石榴籽油放置在樣品瓶中,用于測(cè)定氣味組分.

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)結(jié)果采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示,對(duì)冷榨石榴籽出油率和酸價(jià)進(jìn)行方差分析,冷榨石榴籽油揮發(fā)出的氣味物質(zhì)用電子鼻進(jìn)行檢測(cè),用WinMuster軟件進(jìn)行主成分分析和傳感器貢獻(xiàn)率分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同出渣溫度和分級(jí)混合預(yù)處理方式對(duì)石榴籽出油率的影響

在不同冷榨條件下石榴籽的出油率如表1所列.當(dāng)分級(jí)混合條件一致時(shí),隨著出渣溫度的升高,石榴籽的出油率緩慢降低;當(dāng)出渣溫度一致時(shí),隨著分級(jí)混合的精細(xì)程度增加,石榴籽的出油率在逐漸升高.究其原因可能是:當(dāng)分級(jí)混合條件一致時(shí),因石榴籽外殼占總體積的88%,出油物和水分含量較少,導(dǎo)致在出渣溫度逐步升高時(shí),石榴籽中的水分也在逐步減少,不能很好地滿足榨油條件,使料胚呈粉末狀不易成型,減少了石榴籽的出油率;當(dāng)出渣溫度一致時(shí),隨著分級(jí)混合的精細(xì)程度增加,石榴籽外殼含量減少,一定質(zhì)量原料的含油物質(zhì)增加,石榴籽的出油率在逐漸升高.

表1 不同出渣溫度和分級(jí)混合下的出油率

2.2 不同出渣溫度和分級(jí)混合預(yù)處理方式對(duì)石榴籽油酸值的影響

石榴籽油在不同出渣溫度和分級(jí)混合預(yù)處理方式下的酸值變化如表2所列.

表2 不同冷榨溫度和目數(shù)下石榴籽油酸值的平均數(shù)多重比較(SSR法)

由表2可以看出,當(dāng)分級(jí)混合條件一致時(shí),出渣溫度在120 ℃時(shí)石榴籽油中酸值較高,說(shuō)明高溫對(duì)石榴籽油的品質(zhì)有一定影響;當(dāng)出渣溫度一定時(shí),8目、10目、12目所得石榴籽油中的酸值高于16目與20目石榴籽油的酸值,這可能是由于當(dāng)分級(jí)混合不夠精細(xì)時(shí),含有較多的外殼造成石榴籽油的酸值較高.結(jié)合出油率數(shù)據(jù),應(yīng)該控制冷榨石榴籽的分級(jí)等級(jí)為20目,出渣溫度為80 ℃.

2.3 建立不同冷榨溫度和分級(jí)混合預(yù)處理油脂的質(zhì)量判別分析模型

2.3.1 不同出渣溫度油脂主成分(PCA)分析

利用電子鼻WinMuster軟件對(duì)80,90,100,110,120 ℃不同出渣溫度時(shí)的氣味組分建立模板,對(duì)氣味組分進(jìn)行PCA分析.

由圖1可知,5個(gè)樣品測(cè)定的數(shù)據(jù)均呈橢圓形,說(shuō)明電子鼻測(cè)定結(jié)果具有一定重復(fù)性和穩(wěn)定性[9].

圖1 不同出渣溫度下石榴籽油主成分分析圖

由表3可知,出渣溫度為120 ℃時(shí),油樣與80,90,100,110 ℃出渣溫度的區(qū)分度在0.8以上.說(shuō)明建立的模板可以對(duì)出渣溫度120 ℃與80,90,100,110 ℃ 2個(gè)區(qū)域進(jìn)行分析.

表3 不同出渣溫度下石榴籽油區(qū)分度

2.3.2 不同出渣溫度下石榴籽油的氣味成分貢獻(xiàn)率分析

利用電子鼻WinMuster軟件對(duì)其氣味成分進(jìn)行Loadings分析,根據(jù)測(cè)定結(jié)果來(lái)判斷傳感器對(duì)物質(zhì)的識(shí)別程度.若結(jié)果接近零,則傳感器對(duì)被測(cè)樣品的識(shí)別程度較弱,反之則越強(qiáng)[10].同時(shí)可以通過(guò)觀察離原點(diǎn)越遠(yuǎn),傳感器對(duì)主成分的貢獻(xiàn)越大,反之則越小[11].電子鼻傳感器對(duì)物質(zhì)響應(yīng)類型的性能描述列于表4.

表4 電子鼻傳感器對(duì)物質(zhì)響應(yīng)類型的性能描述

不同壓榨溫度下石榴籽油Loadings分析見(jiàn)圖2.

(a)80 ℃

(b)90 ℃

(c)100 ℃

(d)110℃

(e)120 ℃

由圖2(a)可知,傳感器W5S所檢測(cè)到的氣味物質(zhì)為氮氧化物類,該物質(zhì)位于圖中右下角,為第1主成分貢獻(xiàn)率,其值為98.46%,W2W傳感器所檢測(cè)到的物質(zhì)為芳香成分類,為第2主成分,貢獻(xiàn)率為1.54%.

由圖2(b)可知,根據(jù)距離原點(diǎn)的遠(yuǎn)近,分別是傳感器W1W所檢測(cè)到的氣味物質(zhì)為無(wú)機(jī)硫化物,傳感器W5S所檢測(cè)到的氣味物質(zhì)為氮氧化物類,為第1主成分,貢獻(xiàn)率為91.15%;傳感器W1S所檢測(cè)到的氣味物質(zhì)為甲基類,為第2主成分,貢獻(xiàn)率為7.91%.

由圖2(c)可知,傳感器W5S所檢測(cè)到的氣味物質(zhì)為氮氧化物類,該物質(zhì)位于圖中右下角,為第1主成分,貢獻(xiàn)率為99.13%;W2W傳感器所檢測(cè)到的物質(zhì)為芳香成分類,為第2主成分,貢獻(xiàn)率為0.87%.

由圖2(d)可知,傳感器W1W所檢測(cè)到的氣味物質(zhì)為無(wú)機(jī)硫化物,該物質(zhì)位于圖中右下角,為第1主成分,貢獻(xiàn)率為99.55%;傳感器W1S所檢測(cè)到的氣味物質(zhì)為甲基類,為第2主成分,貢獻(xiàn)率為0.44%.

由圖2(e)可知,傳感器W1W所檢測(cè)到的氣味物質(zhì)為無(wú)機(jī)硫化物,該物質(zhì)位于圖中右下角,為第1主成分貢獻(xiàn)率,其值為98.35%;W2W傳感器所檢測(cè)到的物質(zhì),根據(jù)距離原點(diǎn)的遠(yuǎn)近,分別為芳香成分類、芳香成分類,為第2主成分,貢獻(xiàn)率為1.61%.

通過(guò)對(duì)比不同出渣溫度下氣味感應(yīng)器的分布中,各出渣溫度下的氣味組分較為接近,與主成分分析結(jié)果相近,說(shuō)明提高出渣溫度對(duì)石榴籽油的成分影響較小.

2.3.3 不同分級(jí)混合預(yù)處理油脂主成分(PCA)分析

利用電子鼻WinMuster軟件對(duì)8目、10目、12目、16目、20目不同分級(jí)混合預(yù)處理下的氣味組分建立模板,對(duì)氣味組分進(jìn)行PCA分析.不同分級(jí)混合預(yù)處理下石榴籽油的主成分分析圖如圖3.不同分級(jí)混合預(yù)處理下石榴籽油區(qū)分度如表5所列.

圖3 不同分級(jí)混合預(yù)處理下石榴籽油主成分分析圖

由表5可知,分級(jí)混合預(yù)處理8目油樣與12,16,20目油樣區(qū)分度在0.8以上,10目與12,16,20目油樣區(qū)分度在0.7以上,區(qū)分度良好.說(shuō)明建立的模板可以對(duì)8,10,12,16,20目油樣分3個(gè)區(qū)域進(jìn)行分析.

表5 不同分級(jí)混合預(yù)處理下石榴籽油區(qū)分度

2.3.4 不同分級(jí)混合預(yù)處理下石榴籽油的氣味成分貢獻(xiàn)率(Loadings)分析

利用電子鼻WinMuster軟件對(duì)其氣味物質(zhì)進(jìn)行Loadings分析,根據(jù)測(cè)定結(jié)果來(lái)判斷傳感器對(duì)物質(zhì)的識(shí)別程度.若結(jié)果接近零,則傳感器對(duì)被測(cè)樣品的識(shí)別程度較弱,反之則越強(qiáng)[12].同時(shí)可以通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)離原點(diǎn)越遠(yuǎn),傳感器對(duì)主成分的貢獻(xiàn)越大,反之則越小[9].不同分級(jí)混合預(yù)處理下石榴籽油Loadings分析見(jiàn)圖4.

由圖4(a)可知,傳感器W5S所檢測(cè)到的氣味物質(zhì)為氮氧化物類,該物質(zhì)位于圖中右下角,為第1主成分貢獻(xiàn)率,其值為98.46%,W2W傳感器所檢測(cè)到的物質(zhì)為芳香成分類,為第2主成分,貢獻(xiàn)率為1.54%.

由圖4(b)可知,傳感器W5S所檢測(cè)到的氣味物質(zhì)為氮氧化物類,該物質(zhì)位于圖中右下角,為第1主成分貢獻(xiàn)率,其值為93.91%;傳感器W1W所檢測(cè)到的氣味物質(zhì)為無(wú)機(jī)硫化物,W2W傳感器所檢測(cè)到的物質(zhì)為芳香成分類,為第2主成分,貢獻(xiàn)率為6.09%.

由圖4(c)可知, 傳感器W1W所檢測(cè)到的氣味物質(zhì)為無(wú)機(jī)硫化物,傳感器W5S所檢測(cè)到的氣味物質(zhì)為氮氧化物類,為第1主成分貢獻(xiàn)率,其值為99.52%;W2W傳感器所檢測(cè)到的物質(zhì)為芳香成分類,為第2主成分,貢獻(xiàn)率為0.38%.

由圖4(d)可知,傳感器W1W所檢測(cè)到的氣味物質(zhì)為無(wú)機(jī)硫化物,為第1主成分貢獻(xiàn)率,其值為98.76%;傳感器W1C所檢測(cè)到的氣味物質(zhì)為芳香成分,傳感器W5S所檢測(cè)到的氣味物質(zhì)為氮氧化物類,為第2主成分貢獻(xiàn)率,其值為0.94%.

由圖4(e)可知,傳感器W1W所檢測(cè)到的氣味物質(zhì)為無(wú)機(jī)硫化物,為第1主成分貢獻(xiàn)率,其值為99.33%;傳感器W1C所檢測(cè)到的氣味物質(zhì)為芳香成分,傳感器W5S所檢測(cè)到的氣味物質(zhì)為氮氧化物類,為第2主成分貢獻(xiàn)率,其值為0.66%.

(a)8目

(b)10目

(c)12目

(d)16目

(e)20目

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)出油率和石榴籽油酸值確定了最佳冷榨工藝:分離等級(jí)為20目,出渣溫度為80 ℃.對(duì)不同出渣溫度時(shí)的油樣氣味組分進(jìn)行傳感器貢獻(xiàn)率分析,石榴籽油的氣味組分種類主要包括芳香型化合物、氮氧化合物;從感應(yīng)器分布來(lái)看,80,90,100,110,120℃時(shí)氣味組分較為接近,與主成分分析結(jié)果相近,說(shuō)明提高出渣溫度對(duì)石榴籽油的成分影響較小;對(duì)比不同分級(jí)混合預(yù)處理下氣味感應(yīng)器的分布,12目、16目與20目的氣味組分較為接近,8目與10目氣味組分較為接近,說(shuō)明改變分級(jí)程度會(huì)影響石榴籽油的氣味成分,與理化性質(zhì)檢測(cè)指標(biāo)影響結(jié)果互應(yīng).