不同種植區(qū)域雙低品種濃香菜籽油的呈香特征

周 琦，鄭 暢，萬楚筠，李文林，劉昌盛，魏 芳

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所，油料脂質(zhì)化學(xué)與營養(yǎng)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，油料油脂加工技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430062）

菜籽油是我國最重要的國產(chǎn)植物油之一，年產(chǎn)量達(dá)600萬 t。目前濃香菜籽油的風(fēng)味獨(dú)特，深受消費(fèi)者喜愛，市場占有率超過30%[1]。濃香菜籽油一般通過炒籽、微波、熱風(fēng)干燥等方式生香后，通過物理壓榨、自然沉降、脫膠等工序制備而成[2]。菜籽油脂肪酸主要包括油酸、亞油酸、亞麻酸和芥酸等，傳統(tǒng)的濃香菜籽油大部分采用芥酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%～30%的菜籽原料制備而成[3]，然而過高的芥酸攝入會造成導(dǎo)致腎上腺衰竭等不良影響[4]。此外，菜籽原料中還存在一類特征次生代謝產(chǎn)物——硫代葡萄糖苷（簡稱硫苷），硫苷含量過高會嚴(yán)重影響餅粕的加工利用，因而降低菜籽原料中的芥酸和硫苷含量極為重要。雙低菜籽是指低芥酸（小于3%）、低硫苷（小于30 μmol/g）的品種，目前通過育種品種的改良，雙低菜籽的種植面積、區(qū)域和產(chǎn)量已經(jīng)逐漸擴(kuò)大，在健康美味的雙重驅(qū)動(dòng)下采用雙低菜籽品種制備高品質(zhì)菜籽油是當(dāng)前行業(yè)發(fā)展的首選，然而這類菜籽制備的濃香菜籽油的風(fēng)味特征和品種差異還未獲得全面解析。

濃香菜籽油的香氣主要由菜籽原料中風(fēng)味前體物在加工過程中通過內(nèi)源生香反應(yīng)后轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性的物質(zhì)從而形成整體香氣，菜籽原料的多樣性決定了產(chǎn)生風(fēng)味的差異性[5]。近年來對濃香菜籽油的風(fēng)味研究越來越受到關(guān)注，Jia Xiao等[2]采用分子感官科學(xué)的系統(tǒng)研究方法解析了不同基因型濃香菜籽油的呈香特征；張謙益等[6]從不同產(chǎn)地來源濃香菜籽油中獲得了共性物質(zhì)和差異物質(zhì)，但僅測定相對含量，未通過關(guān)鍵呈香物質(zhì)去分析；孫國昊等[7]對比了低芥酸和高芥酸菜籽品種對濃香菜籽油中風(fēng)味物質(zhì)、脂肪酸、氨基酸、營養(yǎng)成分等綜合品質(zhì)的差異；初柏君等[8]分析了不同芥酸含量菜籽原料制備的濃香菜籽油中關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)與菜籽品質(zhì)之間的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)菜籽原料中硫苷含量、蛋白質(zhì)和碳水化合物含量均會影響濃香菜籽油中的“辛辣香”“烤香味”“焦糊味”等風(fēng)味屬性。張歡歡等[9]以6 種不同品種的油菜籽為原料，采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜-嗅聞（headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry-olfactometry，HS-SPME-GC-MS-O）技術(shù)分析鑒定6 種不同品種濃香菜籽油的揮發(fā)性風(fēng)味，結(jié)合相對香氣活度值（odor activity value，OAV）明確了低芥酸菜籽油中的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)包括2-甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、糠醛、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚等，高芥酸制備的濃香菜籽油中關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)主要為3-丁烯基異硫氰酸酯、苯代丙腈、2,3,5-三甲基吡嗪，然而對于同一品種在不同區(qū)域種植制備的濃香菜籽油的風(fēng)味共性特征及差異鮮有報(bào)道。

除了菜籽原料的影響外，加工工藝對濃香菜籽油的呈香也有重要影響[10]。蘇曉霞等[11]建立了市售濃香菜籽油的感官評價(jià)方法，采用GC-O技術(shù)和時(shí)間強(qiáng)度法在市售菜籽油中鑒定出16 種氣味化合物；Zhang Youfeng等[5]采用GC-MS對市售菜籽油鑒定出了51 種主要揮發(fā)性物質(zhì)，并通過電子鼻進(jìn)行整體輪廓的區(qū)別，Jing Bingyu[12]和Zhang Lingyan[13]等均解析了炒籽過程對濃香菜籽油關(guān)鍵香氣的影響規(guī)律，Mao Xiaohui等[14]闡明了濃香菜籽油特征風(fēng)味物質(zhì)的形成機(jī)理。目前，除了傳統(tǒng)的炒籽工藝外，目前較為新型的微波預(yù)處理技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于菜籽油加工中，多項(xiàng)研究表明微波物理場能顯著提高油脂出油率、促進(jìn)油脂中菜籽多酚、植物甾醇等多種活性成分的溶出和增加[15-16]，同時(shí)能有效提升菜籽油的焙烤風(fēng)味[17-18]，此外Zhou Qi等[19]采用HS-SPME研究了微波預(yù)處理過程中焙烤風(fēng)味的形成規(guī)律，采用稀釋因子總結(jié)出呈現(xiàn)焙烤風(fēng)味的關(guān)鍵物質(zhì)。微波-壓榨菜籽作為廣泛使用的技術(shù)，采用同一雙低菜籽在不同區(qū)域種植的原料，制備的濃香菜籽油中呈香特征還有待進(jìn)一步探究，這也有利于提升對新型菜籽加工工藝下原料篩選的認(rèn)知。

濃香菜籽油香氣成分的解析方法中，除了定性定量分析外，OAV是每種物質(zhì)含量與風(fēng)味成分閾值的比值，用于表征特定食品基質(zhì)中某一化合物風(fēng)味貢獻(xiàn)大小的評估方式[20]，通常認(rèn)為單個(gè)化合物的OAV越大，其貢獻(xiàn)越大，該方法被廣泛地應(yīng)用于風(fēng)味強(qiáng)度分析中，進(jìn)一步結(jié)合感官評價(jià)結(jié)果能更為準(zhǔn)確地判定風(fēng)味屬性與呈香物質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)性，并能篩選出不同品種菜籽油的共性和特性物質(zhì)，為原料篩選與風(fēng)味控制靶標(biāo)提供依據(jù)。本研究從全國油菜主栽區(qū)（浙江、湖南、湖北、安徽、江西、江蘇、河南、四川和重慶）收集了種植廣泛、適應(yīng)性強(qiáng)的“中油雜19號”，并采用相同的微波-壓榨工藝制備得到濃香菜籽油，采用GC-MS聯(lián)用結(jié)合嗅聞技術(shù)從物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品、保留時(shí)間指數(shù)、質(zhì)譜解析和嗅聞特征4 個(gè)層面對濃香菜籽油的揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行定性分析，采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量分析，通過偏最小二乘判別分析（partial least squares-discriminant analysis，PLS-DA）將OAV與感官評價(jià)結(jié)果進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，最終通過投影變量重要度（variable importance in projection，VIP）值篩選出不同種植區(qū)域濃香菜籽油的潛在風(fēng)味標(biāo)志物，以期為制備濃香菜籽油健康優(yōu)質(zhì)原料篩選提供重要依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甘藍(lán)型冬油菜籽“中油雜19號”品種來源于中國中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所中雙11號與zy293的雜交品種，9 個(gè)不同種植區(qū)域的菜籽分別采收于浙江建德、湖南常德、湖北荊州、安徽望江、江西九江、江蘇東臺、河南信陽、四川德陽和重慶開州，所有菜籽原料水分質(zhì)量為6.5%～7.1%。

正構(gòu)烷烴C7～C40（純度98.0%）上海安譜科學(xué)儀器有限公司；內(nèi)標(biāo)物為2-甲基-3-庚酮（純度98.0%）梯希愛（上海）化成工業(yè)發(fā)展有限公司；己醛、庚醛、辛醛、壬醛、糠醛、(E,E)-2,4-庚二烯醛、苯甲醛、5-甲基呋喃醛、苯乙醛、(E)-2-癸烯醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛、吡咯-2-甲醛、甲硫醇、二甲基硫醚、二甲基二硫醚、二甲基亞砜、二甲基砜、2,4-二甲基噻唑、二甲基三硫醚、3-丁烯基異硫氰酸酯、2-丁烯腈、3-丁烯腈、4-戊烯腈、5-己烯腈、正庚腈、4-甲硫基丁腈、苯乙腈、5-甲硫基戊腈、苯丙腈、6-甲硫基己腈、吲哚、2-戊基呋喃、2-甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、乙基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、2-甲基-3,5-二乙基吡嗪、2,3-二乙基-5-甲基吡嗪、乙酸、丙酸、己酸、壬酸、辛酸、庚醇、6-甲基-5-庚烯-2-醇、糠醇、5-甲基-2-呋喃甲醇、苯乙醇、5-甲基呋喃酮、呋喃酮、甲基麥芽酚、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚、2,6-二甲氧基苯酚、γ-丁內(nèi)酯標(biāo)準(zhǔn)品（純度＞97%）上海阿拉丁生化科技股份有限公司；4-乙烯基-2,6-二甲基苯酚由實(shí)驗(yàn)室合成。

1.2 儀器與設(shè)備

密閉式微波消解儀（最大功率4 800 W、頻率2 450 MHz）美國CEM公司；CA59G壓榨機(jī) 德國Komet公司；Multifuge速冷凍離心機(jī) 美國Thermo Fisher公司；ME104型分析天平 Mettler Toledo儀器（上海）有限公司；7890A-5975C GC-MS聯(lián)用儀、DBWAX色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）、HP-5MS色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）美國安捷倫公司；ODP2嗅聞檢測儀 德國Gerstel公司；固相微萃取手柄和萃取頭（50/30 μm DVB/CAR/PDMS，2 cm）Sigma-Aldrich（上海）貿(mào)易有限公司；TR3700紅外光譜儀丹麥福斯公司；20 mL棕色圓底頂空樣品瓶 上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 濃香菜籽油的制備工藝

每種菜籽品種各取400 g，分別裝于8 個(gè)直徑為9 cm的平皿中（每盤固定50 g），置于微波爐轉(zhuǎn)盤上，微波輻射量800 W、微波時(shí)間8 min，微波后的菜籽水分調(diào)整至3%后在壓榨機(jī)上進(jìn)行壓榨，入榨溫度約40 ℃，榨油機(jī)工作壓力50 MPa，壓榨后的油脂以8 000 r/min離心15 min，將得到的菜籽油注入到具有良好密封性的干凈玻璃油瓶中，置于4 ℃冷藏。

1.3.2 菜籽原料及菜籽油基礎(chǔ)指標(biāo)

菜籽中的含油量、芥酸和硫苷含量采用近紅外儀檢測；酸價(jià)和過氧化值分別采用分別參照采用GB/T 5009.229—2016《食品中酸價(jià)的測定》、GB/T 5009.227—2016《食品中過氧化值的測定》進(jìn)行測定；菜籽油的脂肪酸組成按照GB/T 5009.168—2016《食品中脂肪酸的測定》進(jìn)行測定。

1.3.3 感官評價(jià)分析

參照蘇曉霞等[11]的方法，選擇經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)且具有豐富感官評價(jià)經(jīng)驗(yàn)的10 名成員（3 男7 女）組成感官評價(jià)小組，樣品風(fēng)味描述指標(biāo)由小組成員經(jīng)過討論后確定，有烤香味、腌菜味、焦糊味、生青味、辛辣味、爆米花味、油脂味7 個(gè)感官描述詞，樣品提供順序?yàn)殡S機(jī)完全區(qū)組設(shè)計(jì)，樣品編號為3 位隨機(jī)編碼，采用九點(diǎn)標(biāo)度法對樣品進(jìn)行評價(jià)，最終結(jié)果取平均值。

1.3.4 HS-SPME提取菜籽油的揮發(fā)性風(fēng)味成分

稱取5 g菜籽油置于20 mL頂空瓶中，加入1 μL體積為0.816 g/mL內(nèi)標(biāo)2-甲基-3-庚酮。在50 ℃水浴鍋平衡20 min，取DVB/CAR/PDMS萃取材料吸附30 min，GC進(jìn)樣口解吸5 min，每個(gè)樣品重復(fù)3 次。色譜條件1：DB-WAX毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序：40 ℃保持2 min，以4 ℃/min升至200 ℃，保持2 min，以5 ℃/min升至230 ℃；氦氣流速1.5 mL/min，進(jìn)樣口溫度為250 ℃。色譜條件2：HP-5MS毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），升溫程序：40℃保持2 min，以4 ℃/min升至200 ℃，保持2 min，以5 ℃/min升至230 ℃；氦氣流速1.5 mL/min，進(jìn)樣模式為不分流。質(zhì)譜條件：電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；傳輸線溫度250 ℃；四極桿溫度150 ℃；質(zhì)量掃描范圍m/z40～350。定性分析：GC-MS原始數(shù)據(jù)與NIST17譜庫進(jìn)行匹配定性，采用標(biāo)準(zhǔn)品和保留時(shí)間指數(shù)進(jìn)行對比。

定量分析：采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量，計(jì)算公式為：

式中：Ci為未知化合物的濃度；Si為內(nèi)標(biāo)物在菜籽油中的濃度；CA為未知化合物的峰面積；SA為內(nèi)標(biāo)物的峰面積。本實(shí)驗(yàn)中相對校正因子默認(rèn)為1。

1.3.5 GC-O-MS分析

GC-MS條件同1.3.4節(jié)。質(zhì)譜與嗅聞儀的氣流分配比例為1∶1，嗅聞儀端口溫度為260 ℃。感官評價(jià)員對檢測器從色譜柱上分離出的氣味化合物的氣味感知并做記錄，包括氣味的時(shí)間、氣味特性及氣味強(qiáng)度。

1.3.6 OAV計(jì)算

OAV計(jì)算公式為：

式中：Ci為揮發(fā)性化合物的含量；OTi為揮發(fā)性化合物的氣味閾值。一般情況下，OAV越大，則該物質(zhì)對整體風(fēng)味的影響及貢獻(xiàn)越大。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS、Excel和Origin 2021進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及SIMCA14.1作圖。選取OAV大于10的香氣成分進(jìn)行主成分分析，進(jìn)一步明確不同種植區(qū)域獲得的濃香菜籽油中的關(guān)鍵風(fēng)味成分。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植區(qū)域雙低菜籽原料的差異分析

表1列舉了不同種植區(qū)域雙低菜籽的原料及油脂理化指標(biāo)，“中油雜19號”是典型的雙低菜籽品種[21]，其報(bào)道的含油量為48%左右，通過收獲全國9 個(gè)主栽區(qū)域的品種，發(fā)現(xiàn)其含油量在45.11%～49.56%之間，該品種含油量高且具有顯著差異（P＜0.05），說明不同區(qū)域的氣候、土壤對該品種含油量有一定影響。雙低菜籽標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定芥酸應(yīng)小于3%，而“中油雜19號”中芥酸含量遠(yuǎn)低于該標(biāo)準(zhǔn)，9 個(gè)種植區(qū)域中有3 個(gè)區(qū)域品種的芥酸未檢出。而對于硫苷而言，其總量在20.23～28.93 μmol/g之間，雖然硫苷含量都符合雙低菜籽的范疇，但同一品種在不同區(qū)域種植的硫苷含量卻具有顯著差異（P＜0.05），說明環(huán)境和氣候可能對菜籽籽粒中硫苷的累積具有一定的影響[22]。

表1 不同種植區(qū)域雙低菜籽的理化指標(biāo)Table 1 Physicochemical indexes of double-low rapeseeds from different planting areas

2.2 濃香菜籽油的脂肪酸組成分析

由表2可知，通過微波-壓榨工藝制得的濃香菜籽油的酸價(jià)和過氧化值均符合菜籽油的標(biāo)準(zhǔn)。從脂肪酸組成看，9 個(gè)品種菜籽中主要脂肪酸組成存在較大差異，雙低菜籽油中含量最高的為油酸（64.30%～68.52%），其次為亞油酸（17.78%～19.88%）和棕櫚酸（3.71%～4.44%），而芥酸含量范圍為ND～0.74%；與GB/T 1536—2021《菜籽油》中規(guī)定脂肪酸組成的特征指標(biāo)范圍進(jìn)行對比，所選菜籽的脂肪酸范圍均符合新標(biāo)準(zhǔn)。但與孫國昊等[7]選擇的雙低菜籽制備的濃香菜籽油的脂肪酸組成相差較遠(yuǎn)，尤其體現(xiàn)在油酸、亞油酸和亞麻酸這3 種脂肪酸的組成分布上。

表2 不同種植區(qū)域濃香菜籽油的酸價(jià)、過氧化值和脂肪酸組成Table 2 Acid value,peroxide value and fatty acid composition of fragrant rapeseed oil from double-low rapeseeds from different planting areas

2.3 濃香菜籽油的感官評價(jià)

濃香菜籽油風(fēng)味是感官評價(jià)指標(biāo)的首位，目前市場上還未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。目前構(gòu)建的感官屬性包括烤香味、腌菜味、焦糊味、生青味、辛辣味、爆米花味和油脂味。近年來油菜主產(chǎn)地如四川、江蘇、湖北等地相繼發(fā)布了濃香菜籽油的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，但對于菜籽油的感官評價(jià)仍然沒有定論[23]，其中烤香味是濃香菜籽油的主體風(fēng)味，而辛辣味是一種讓人聯(lián)想到芥末、洋蔥的刺激性氣味。因?yàn)轱嬍沉?xí)慣的差異，不同區(qū)域和人群對于濃香菜籽油中辛辣味的接受和喜愛程度不同。從圖1可以看出，重慶開州地區(qū)種植的“中油雜19號”制備濃香菜籽油中腌菜味最為明顯、生青味較弱。在烤香味的感官屬性上湖南制備的濃香菜籽油最明顯，湖北地區(qū)制備的爆米花味明顯，而焦糊味上湖南和浙江的較為突出，因此從感官屬性的分析結(jié)果上看，不同種植區(qū)域雙低菜籽品種制備的濃香菜籽油風(fēng)味有一定的差異，可以根據(jù)消費(fèi)者風(fēng)味導(dǎo)向結(jié)合不同區(qū)域濃香菜籽油的呈香特征進(jìn)行選擇。

圖1 不同種植區(qū)域濃香菜籽油的感官評價(jià)圖Fig.1 Radar plot of sensory evaluation of fragrant rapeseed oils from different planting areas

2.4 濃香菜籽油香氣屬性分析

通過保留時(shí)間指數(shù)、質(zhì)譜解吸、標(biāo)準(zhǔn)品鑒定和氣味特征4 個(gè)層面對濃香菜籽油的香氣進(jìn)行定性分析，表3表明，在9 個(gè)區(qū)域的濃香菜籽油中共鑒定出63 種香氣活性化合物，包括醛類12 種、含硫化合物9 種、腈類13 種、雜環(huán)類12 種、酸類5 種、醇類5 種、酮類2 種和其他5 種，其中香氣活性化合物中有54 種物質(zhì)采用標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行了定性確認(rèn)。同時(shí)，本研究采用雙柱鑒定，其中極性鑒定出63 種，而非極性柱鑒定出54 種物質(zhì)，說明相比非極性柱，采用極性柱對濃香菜籽油進(jìn)行鑒定的效果更好。從定量結(jié)果上看，9 個(gè)區(qū)域的風(fēng)味物質(zhì)總含量為222.0～468.9 mg/kg，不同種植區(qū)域的濃香菜籽油香氣總強(qiáng)度差距在2 倍左右。與以往文獻(xiàn)相比，Jia Xiao等[2]采用溶劑輔助蒸發(fā)提取裝置提取的濃香菜籽油香氣總量與本研究的定量結(jié)果為接近。孫國昊等[7]采用溶劑輔助蒸發(fā)提取裝置提取后基于非極性柱解析，定性差別在于酯類物質(zhì)和烷烴類化合物，并且該研究雙低菜籽油中檢出12 類82 種揮發(fā)性成分，總含量為22.3 mg/kg，與本研究的定量結(jié)果有一定差異，可能由不同色譜柱類型提取效果所致。此外，從含量看湖南地區(qū)濃香菜籽油風(fēng)味總含量最高，江西地區(qū)濃香菜籽油風(fēng)味總含量最低，另外湖北荊州、江蘇東臺和四川德陽的香氣總量分別為262.9、262.1、247.9 mg/kg，也屬于9 個(gè)菜籽油中含量較低的區(qū)域。

濃香菜籽油風(fēng)味的形成主要包括脂質(zhì)降解、美拉德反應(yīng)和硫苷降解途徑[24]。對于脂質(zhì)降解路徑，濃香菜籽油中的揮發(fā)性醛類物質(zhì)主要包括直鏈醛如己醛、庚醛、糠醛等C6～C9醛，以及支鏈醛如(E,E)-2,4-庚二烯醛、(E)-2-癸烯醛和(E,E)-2,4-癸二烯醛，主要呈現(xiàn)脂肪味、黃瓜、柑橘、南瓜堅(jiān)果等特征氣味，另外苯甲醛呈現(xiàn)特殊的杏仁味，而苯乙醛呈現(xiàn)水果的甜香[25]。除醛類物質(zhì)外，酮類物質(zhì)也是脂質(zhì)氧化降解的主要產(chǎn)物之一，例如1-辛烯-3-酮，它是由亞油酸氫過氧化物的分解形成[23]，在本研究中主要還存在5-甲基呋喃酮和呋喃酮這2 種有氣味貢獻(xiàn)的酮類物質(zhì)，分別呈現(xiàn)奶香味和焦糖味，5-甲基呋喃酮在9 個(gè)不同品種菜籽原料中出現(xiàn)了6 次，而所有樣品中均檢測到了呋喃酮，但含量差異較大，為0.14～2.49 mg/kg，在整體感官評價(jià)上可能體現(xiàn)在焦糊味上。脂質(zhì)氫過氧化物的裂解也將形成醇類、烷烴、烯烴和炔烴，例如在濃香菜籽油中鑒定出的庚醇和6-甲基-5-庚烯-2-醇，雖然能聞到一定的氣味，但是強(qiáng)度有限[24]，同樣烷烴也是對濃香菜籽油的氣味貢獻(xiàn)有限[25]。另外，在濃香菜籽油中發(fā)現(xiàn)酸類物質(zhì)主要由乙酸、丙酸、己酸、壬酸和辛酸組成，其中乙酸含量最高，含量范圍為25.21～82.74 mg/kg。以往研究中，鑒定出的丙酸和己酸對濃香菜籽油有酸味貢獻(xiàn)[26]，而壬酸和辛酸由于分子質(zhì)量大，可能影響較小，且辛酸在許多樣品中無法檢測到。

傳統(tǒng)的濃香菜籽油加工溫度通常為150 ℃左右，美拉德反應(yīng)主要發(fā)生在菜籽熱處理階段，微波也可以促進(jìn)原料產(chǎn)生大量的風(fēng)味化合物，其產(chǎn)物包括吡嗪、吡咯、呋喃、呋喃酮等，這些典型的風(fēng)味物質(zhì)賦予了種子濃郁的堅(jiān)果味、焦糊味和肉味等[27-28]。加工過程中變化因素較多，包括初始水分、pH值、加熱方式、微觀結(jié)構(gòu)、熱處理時(shí)間和溫度等因素都會影響美拉德反應(yīng)[29-30]。菜籽原料中富含蛋白和多種游離糖類物質(zhì)，這些內(nèi)源性物質(zhì)在加熱過程中產(chǎn)生降解產(chǎn)物包括2,5-二甲基吡嗪、2,5-二甲基-3-乙基吡嗪和2-戊基呋喃等[31-32]，形成了濃香菜籽油濃郁的焙烤風(fēng)味。在9 種不同種植區(qū)域的濃香菜籽油中，共鑒定出1 種呋喃和12 種吡嗪類化合物，吡嗪類化合物主要包括甲基吡嗪、乙基吡嗪和乙烯基吡嗪，從分子結(jié)構(gòu)與呈香效果來看，乙基吡嗪的焙烤香氣應(yīng)該高于甲基吡嗪[33-34]，同時(shí)6-甲基-2-乙烯基吡嗪也在所有樣品中均能檢測出，從表3可以看出，湖南常德、安徽望江、河南信陽和重慶開州的樣品中該物質(zhì)含量較高。湖南常德的“中油雜19號”中2,5-二甲基吡嗪的含量達(dá)到31.73 mg/kg，2,3,5-三甲基吡嗪的含量則達(dá)到5.88 mg/kg。

菜籽是一種典型的十字花科植物，硫苷是重要的前體物，在熱作用下時(shí)會發(fā)生降解，生成多種腈類及含硫化合物，這些化合物賦予菜籽油獨(dú)特的辛辣味。而雙低菜籽油因油菜籽原料自身硫苷含量低，因此加工過程產(chǎn)生的硫苷降解產(chǎn)物也遠(yuǎn)少于傳統(tǒng)菜籽油[35]。諸多研究中認(rèn)為菜籽油中存在3-甲基巴豆腈，然而經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)品對比分析，本研究認(rèn)為對于3-甲基巴豆腈的定性并不準(zhǔn)確，應(yīng)該是4-戊烯腈，從硫苷降解機(jī)理上也可以推測出：菜籽油中3-丁烯基異硫氰酸酯是3-丁烯基硫苷的降解產(chǎn)物，3-丁烯基硫苷是菜籽中最主要的硫苷之一，它脫去一分子葡萄糖、硫酸鹽以及硫原子，經(jīng)過洛森重排形成產(chǎn)物3-丁烯基異硫氰酸酯；3-丁烯基硫苷也可以在熱作用下直接形成4-戊烯腈，4-戊烯腈通過氧化中間產(chǎn)物過氧化4-戊烯腈，可能會經(jīng)過異構(gòu)化后脫水形成2,4-戊二烯腈，形成順反結(jié)構(gòu)的(E,E)-2,4-戊二烯腈和(E,Z)-2,4-戊二烯腈，4-戊烯腈、(E,E)-2,4-戊二烯腈和(E,Z)-2,4-戊二烯腈是重要的硫苷降解產(chǎn)物。2-丙烯腈、3-丁烯腈、4-戊烯腈這幾種短鏈腈均在不同地區(qū)的濃香菜籽油中鑒定出，說明不同菜籽中均含有這幾類物質(zhì)的風(fēng)味前體物硫苷，而且熱降解的腈類化合物也與風(fēng)味前體物硫苷的碳鏈數(shù)具有一定的關(guān)聯(lián)性[14]，從定量結(jié)果上，江西九江的樣品中4-戊烯腈含量最高，達(dá)到93.4 mg/kg。另外，其他腈類化合物例如正庚腈、苯丙腈和苯乙腈也是常被鑒定的化合物，均呈現(xiàn)腌菜味、辛辣刺激味。而4-甲硫基丁腈、5-甲硫基戊腈和6-甲硫基己腈這3 種含甲硫基基團(tuán)的腈類化合物，其風(fēng)味前體物及其形成途徑還尚鮮見報(bào)道。

除腈類化合物外，含硫化合物也逐步被認(rèn)為具有重要風(fēng)味貢獻(xiàn)[36]，濃香菜籽油中主要呈香的含硫化合物主要包括硫醚類和噻唑，除二甲基二硫醚、二甲基三硫醚和噻唑外，其他幾種含硫化合物并不分布在所有的濃香菜籽油中，可能與含硫化合物含量低、易變化有關(guān)。在其他類型的化合物中，4-乙烯基-2,6-二甲氧基苯酚在菜籽油中含量較高，且在每種濃香菜籽油中均能發(fā)現(xiàn)，4-乙烯基-2,6-二甲氧基苯酚被稱為菜籽多酚canolol，是由芥子酸在熱加工過程中脫酸形成[37]，同時(shí)一部分canolol可能以揮發(fā)物的形式存在，進(jìn)而為濃香菜籽油提供煙熏味。

2.5 不同種植區(qū)域濃香菜籽油的關(guān)鍵呈香物質(zhì)及差異分析

揮發(fā)性成分對樣品感官風(fēng)味的貢獻(xiàn)不僅取決于其在樣品中的含量，也取決于該成分在樣品基質(zhì)中的閾值。根據(jù)香氣值理論，當(dāng)OAV大于1時(shí)，說明該成分對香氣有貢獻(xiàn)，當(dāng)OAV大于10時(shí)，可能對香氣有顯著影響[38]。如表4所示，通過對OAV進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)63 種香氣物質(zhì)中OAV大于10的有38 種，對濃香菜籽油風(fēng)味具有重要貢獻(xiàn)，且大部分物質(zhì)在9 個(gè)樣品中均檢測到，主要包括醛類9 種、含硫化合物6 種、腈類7 種、雜環(huán)類9 種和其他7 種。小分子醛類化合物提供脂肪和青草香氣，其中(E,E)-2,4-癸二烯醛的貢獻(xiàn)最大；9 個(gè)不同品種濃香菜籽油中甲硫醇呈現(xiàn)卷心菜、硫味，OAV達(dá)到692；二甲基硫醚的OAV有103 種，呈現(xiàn)蘆筍味，二甲基三硫醚也是公認(rèn)的重要含硫化合物，呈現(xiàn)肉味和硫味，其OAV達(dá)到78，對濃香菜籽油風(fēng)味起重要貢獻(xiàn)。在吡嗪類化合物中，2,3,5-三甲基吡嗪的OAV達(dá)到187，2-甲基-3,5-二乙基吡嗪的OAV達(dá)到78，分別提供烤面包和堅(jiān)果的香氣，篩選出乙酸的貢獻(xiàn)最大，可能是因?yàn)橐宜岬拈撝底畹汀６谄渌衔镏?，呋喃酮?-乙烯基-2-甲氧基苯酚、4-乙烯基-2,6-二甲基苯酚和γ-丁內(nèi)酯的OAV均較高，分別為雙低濃香菜籽油提供焦糖、丁香、煙熏和甜香氣味，以上這些物質(zhì)是雙低濃香菜籽油中共有的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)。

表4 不同種植區(qū)域濃香菜籽油中OAV大于10的關(guān)鍵物質(zhì)Table 4 Key compounds with OAV higher than 10 of fragrant rapeseed oils in different planting areas

當(dāng)食品體系中OAV較高時(shí)，為了進(jìn)一步篩選出更關(guān)鍵的風(fēng)味物質(zhì)，將OAV大于10的38 種物質(zhì)與感官評價(jià)結(jié)果進(jìn)行PLS-DA，如圖2所示，不同香氣屬性與關(guān)鍵物質(zhì)有較好的對應(yīng)關(guān)系，焙烤香主要由2-甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、2-甲基-3,5-二乙基吡嗪等物質(zhì)構(gòu)成，生青味主要由3-丁烯基異硫氰酸酯提供，辛辣味主要由5-己烯腈、4-甲硫基丁腈等物質(zhì)構(gòu)成，焦糊味與二甲基三硫醚的關(guān)聯(lián)性最強(qiáng)。同時(shí)該圖可以將不同種植區(qū)域的菜籽油進(jìn)行有效分離，從圖3也可以看出，主要可以分為3 個(gè)區(qū)域，2號為湖南種植與不同香氣屬性的距離都很接近，結(jié)合感官評價(jià)結(jié)果可以看出湖南地區(qū)的菜籽油焦糊味最為明顯。安徽望江、重慶開州、浙江建德、河南信陽和湖北荊州這5 個(gè)區(qū)域的比較接近，湖北荊州、江西九江地區(qū)和重慶開州則離核心區(qū)域較遠(yuǎn)，說明這3 個(gè)地區(qū)的濃香菜籽油風(fēng)味特征不明顯。通過VIP衡量模型中每一個(gè)變量的影響強(qiáng)度，VIP值越大表示該香氣物質(zhì)組間差異越大，對不同種植區(qū)域的菜籽油的判別分類也越關(guān)鍵[39]。由圖3可知，利用VIP值共篩選出9 種關(guān)鍵物質(zhì)，這些物質(zhì)包括甲硫醇、2-甲基吡嗪、2,3-二乙基-5-甲基吡嗪、二甲基二硫醚、5-甲硫基戊腈、5-己烯腈、(E,Z)-2,4-戊二烯腈、己醛、二甲基三硫醚，是不同種植地區(qū)雙低菜籽品種濃香菜籽油的潛在風(fēng)味標(biāo)志物，對濃香菜籽油加工中原料篩選提供理論參考。

圖2 雙低品種濃香菜籽油中關(guān)鍵香氣與感官評價(jià)的關(guān)聯(lián)圖Fig.2 Correlation between key aroma compounds and sensory evaluation of double-low fragrant rapeseed oil

圖3 9 個(gè)濃香菜籽油的VIP值分析Fig.3 VIP values of key aroma compounds of double-low fragrant rapeseed oil

3 結(jié)論

風(fēng)味品質(zhì)是評價(jià)濃香菜籽油的重要指標(biāo)，本研究以不同種植區(qū)域的雙低菜籽為原料制備濃香菜籽油，符合健康美味植物油的需求。感官評價(jià)結(jié)果發(fā)現(xiàn)湖南地區(qū)的菜籽油焦糊味最為明顯，江西九江、湖北荊州和重慶開州地區(qū)種植的品種整體風(fēng)味較弱，通過傳統(tǒng)的HS-SPME與GC-MS-O技術(shù)對濃香菜籽油的香氣構(gòu)成進(jìn)行系統(tǒng)解析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所有揮發(fā)物中OAV大于10的物質(zhì)有38 種，通過PLS-DA發(fā)現(xiàn)烤香味主要由2-甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、2-甲基-3,5-二乙基吡嗪等物質(zhì)構(gòu)成，生青味主要由3-丁烯基異硫氰酸酯提供，辛辣味主要由5-己烯腈、4-甲硫基丁腈等物質(zhì)構(gòu)成，焦糊味與二甲基三硫醚關(guān)聯(lián)性最強(qiáng)。通過VIP值共篩選出不同種植區(qū)域濃香菜籽油的9 種關(guān)鍵差異物質(zhì)，包括甲硫醇、2-甲基吡嗪、2,3-二乙基-5-甲基吡嗪、二甲基二硫醚、5-甲硫基戊腈、5-己烯腈、(E,Z)-2,4-戊二烯腈、己醛和二甲基三硫醚，是不同種植地區(qū)雙低菜籽品種濃香菜籽油的潛在風(fēng)味標(biāo)志物，對于濃香菜籽油風(fēng)味檢測目標(biāo)的確定與原料篩選具有重要參考意義。