楊春英 劉學(xué)銘 王思遠(yuǎn) 陳智毅

（廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510610）

SPME－GC/MS分析植物油揮發(fā)性風(fēng)味成分

楊春英 劉學(xué)銘 王思遠(yuǎn) 陳智毅

（廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510610）

采用固相微萃?。瓪赓|(zhì)聯(lián)用技術(shù)對(duì)9種食用植物油中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)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(lèi)、酯、醛、醇、酸、酮、烷烴、烯烴以及酚等10類(lèi)化合物。醛、酮、醇、飽和烴及雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)是植物油的主體風(fēng)味化合物，除橄欖油中酯類(lèi)和醇類(lèi)物質(zhì)含量最高外，其余8種植物油主要以醛類(lèi)和雜環(huán)類(lèi)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(fēng)味物質(zhì)各具特點(diǎn)，研究結(jié)果為建立食用油揮發(fā)性風(fēng)味指紋圖譜奠定了基礎(chǔ)。

風(fēng)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(fèi)品，種類(lèi)繁多，價(jià)格差異極大。在商業(yè)利益的驅(qū)動(dòng)下，頻繁出現(xiàn)貴價(jià)植物油添加廉價(jià)植物油的摻偽造假現(xiàn)象，嚴(yán)重的直接將地溝油充當(dāng)食用油[1]。各種各樣的摻假現(xiàn)象不僅擾亂市場(chǎng)秩序，還嚴(yán)重威脅到公共安全[2]。

人們往往通過(guò)食用油的氣味來(lái)判斷其種類(lèi)。食用油氣味是由濃度極低、種類(lèi)繁多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的各種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成[3]，而這些揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)主要來(lái)自原料本身、加工過(guò)程產(chǎn)生以及非法添加。目前，應(yīng)用于植物油風(fēng)味檢測(cè)技術(shù)主要包括感官評(píng)定法、氣相色譜法，氣質(zhì)聯(lián)用法以及電子鼻技術(shù)等[4－5]。感官評(píng)價(jià)法具有主觀性，且面對(duì)各式各樣的摻偽手段，主觀嗅覺(jué)根本無(wú)法判別真?zhèn)?，必須借助現(xiàn)代儀器分析技術(shù)對(duì)食用油的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行客觀、系統(tǒng)的研究與分析。

固相微萃?。╯olid－phase microextraction，SPME）技術(shù)是20世紀(jì)90年代興起的一項(xiàng)樣品前處理與富集技術(shù)，具有無(wú)溶劑、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、效率高、選擇性好及實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，大大提高了分析檢測(cè)的效率和準(zhǔn)確性[6]，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于肉類(lèi)、谷物、酒類(lèi)、水果等食品香氣的分析研究中。近年來(lái)，SPME也被應(yīng)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(shù)對(duì)突尼斯南部泰塔溫省4個(gè)品種的橄欖油風(fēng)味成分進(jìn)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(guó)對(duì)于食用油揮發(fā)性風(fēng)味成分研究報(bào)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(fēng)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(duì)常見(jiàn)9種植物油的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)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(fēng)味物質(zhì)的組成與特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)比了2種不同加工工藝（冷榨和熱壓榨）茶籽油的風(fēng)味成分，探討了其風(fēng)味物質(zhì)產(chǎn)生的機(jī)理，研究結(jié)果為建立揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)指紋圖譜技術(shù)鑒評(píng)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(shí)驗(yàn)室自制。

6890N/5975B氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀：美國(guó) Agilent Technologies Co.，Ltd；65μm PDMS/DVB、50/30μm DVB/CAR/PDMS及75μm CAR/PDMSSPME萃取頭：美國(guó)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(yàn)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(xì)管色譜柱（30m×0.25 mm，0.25μm）；進(jìn)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(yù)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(jìn)樣口，250℃解析5 min，進(jìn)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(jìn)行NIST11.L譜庫(kù)檢索，并結(jié)合文獻(xiàn)報(bào)道進(jìn)行圖譜解析，取相似度≥80的確認(rèn)為該化合物。采用面積歸一化法，依據(jù)峰面積計(jì)算每種組分相對(duì)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(lèi)型萃取頭（65 μm PDMS/DVB、50/30μm DVB/CAR/PDMS及 75 μm CAR/PDMS）對(duì)待測(cè)組分萃取效率的影響，綜合考慮萃取所得組分的種類(lèi)、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(duì)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(shí)間（20、30、40、50 min）對(duì)萃取率的影響，發(fā)現(xiàn)稱(chēng)取5.0 g樣品，60℃下萃取40 min各組分的峰面積達(dá)到最大值。

2.2 最佳分離測(cè)定條件

研究選用J＆W DB－5MSUI毛細(xì)管GC柱，考察了進(jìn)樣口溫度、進(jìn)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(shí)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(jiàn)，植物油揮發(fā)性物質(zhì)組成和含量與種類(lèi)有關(guān)，具有顯著性差異。

2.3 植物油揮發(fā)性物質(zhì)種類(lèi)與含量

結(jié)合圖1，通過(guò)譜庫(kù)檢索和人工解析，扣除由萃取頭帶來(lái)的硅氧烷類(lèi)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(jiàn)表1。由表1數(shù)據(jù)可知，植物油的風(fēng)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(guò)程中脫臭時(shí)損失[12]，這與文獻(xiàn)報(bào)道一致[13]。

以單個(gè)化合物計(jì)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(lèi)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(lèi)型物質(zhì)，見(jiàn)圖2。由圖2可見(jiàn)，植物油的主體風(fēng)味物質(zhì)主要是醛、酮、醇、飽和烴及雜環(huán)類(lèi)化合物，其中醛和雜環(huán)類(lèi)含量相對(duì)較高，醛類(lèi)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(lèi)化合物以花生油和芝麻油中含量最高，以吡嗪類(lèi)物質(zhì)為主，占總檢出物的36%以上，而吡嗪類(lèi)物質(zhì)在烘焙花生和芝麻中屬帶有烘焙香味的風(fēng)味物質(zhì)，是美拉德反應(yīng)產(chǎn)物，高蛋白的花生和芝麻為美拉德反應(yīng)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，故其吡嗪類(lèi)物質(zhì)高于其他植物油；橄欖油中的酯類(lèi)和醇類(lèi)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(lèi)物質(zhì)含量最高的均為菜籽油（約6.9%）；葵花籽油中烯類(lèi)和炔類(lèi)物質(zhì)含量最高；酚類(lèi)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(lèi)及含量

表1（續(xù)）

表1（續(xù)）

表1（續(xù)）

酯、酸、烯及酚類(lèi)物質(zhì)并未在所有植物油中檢測(cè)到?；ㄉ椭形礄z測(cè)到烯類(lèi)物質(zhì)；葡萄籽油、葵花籽油和大豆油中未檢測(cè)到酸類(lèi)物質(zhì)；僅在葡萄籽油、葵花籽油和玉米油中檢測(cè)到少量炔類(lèi)物質(zhì)，低于2.20%；酚類(lèi)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(jià)植物油的特征物質(zhì)。葡萄籽油和橄欖油中酯類(lèi)和醇類(lèi)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(lèi)物質(zhì)（主要是吡嗪類(lèi)）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(fēng)味物質(zhì)組成

為了考察食用油揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)產(chǎn)生機(jī)理，試驗(yàn)以茶籽油為研究對(duì)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(yàn)方法進(jìn)行了GC－MS分析，總離子流圖見(jiàn)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(lèi)化合物，具體結(jié)果見(jiàn)表2。

結(jié)合圖2和表2可知，2種茶籽油的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)均以醛類(lèi)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(bào)道的醛是最重要的風(fēng)味物質(zhì)相符[14]，主要是溫度低于100℃時(shí)脂質(zhì)的氧化產(chǎn)物。經(jīng)過(guò)高溫炒制的熱榨茶油的醇類(lèi)物質(zhì)由34.08%降低至26.79%，可能由于高溫導(dǎo)致醇類(lèi)物質(zhì)揮發(fā)；熱榨茶油的雜環(huán)類(lèi)化合物比冷榨茶油多了5種，主要為吡嗪和呋喃類(lèi)化合物，原因是高溫炒制時(shí)茶籽蛋白質(zhì)發(fā)生美拉德反應(yīng)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(lèi)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(fēng)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(lèi)型揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量

圖3 2種茶籽油揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)TIC圖

表2 不同加工工藝茶籽油風(fēng)味物質(zhì)組成

3 結(jié)論

本研究采用固相微萃?。瓪赓|(zhì)聯(lián)用法對(duì)9種植物油的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)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(lái)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(lèi)和雜環(huán)類(lèi)化合物對(duì)植物油的風(fēng)味貢獻(xiàn)最大。生產(chǎn)上可以利用該方法分析植物油風(fēng)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(píng)價(jià)等級(jí)，從而改進(jìn)生產(chǎn)工藝和流程。

植物油的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)各具特點(diǎn)，本試驗(yàn)從9種植物中初步篩選出其專(zhuān)屬性化合物類(lèi)別；同時(shí)闡明了茶籽油風(fēng)味物質(zhì)產(chǎn)生的機(jī)理。通過(guò)進(jìn)一步深入研究，采集更多樣品數(shù)據(jù)，結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，有望建立基于揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的食用植物油甄別技術(shù)，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(jìn)科技服務(wù)業(yè)發(fā)展計(jì)劃（2012B040302011），廣東省省部產(chǎn)學(xué)研合作專(zhuān)項(xiàng)（2013B090600040、2013B 090600080），廣東省農(nóng)業(yè)公關(guān)項(xiàng)目（2013B0203 11004）

2014－04－28

楊春英，女，1982年出生，助理研究員，食品化學(xué)