賈 瀟，周 琦，楊旖旎

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所 油料油脂加工技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室，農(nóng)業(yè)部油料加工 重點實驗室，油料脂質(zhì)化學(xué)與營養(yǎng)湖北省重點實驗室，武漢430062)

花生、核桃和巴旦木是產(chǎn)量很高的3種堅果。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織數(shù)據(jù)顯示，2017年我國花生、核桃和巴旦木的產(chǎn)量分別為1 715.0萬、192.5萬、5.2萬t。堅果中油脂含量較高，占果實質(zhì)量的40%～60%[1]。與大宗植物油相比，堅果油不飽和脂肪酸含量較高。研究表明，不飽和脂肪酸可以有效降低低密度脂蛋白膽固醇的含量，并且可以有效預(yù)防心血管疾病、高血壓、心肌梗塞等疾病的發(fā)生[2-3]，因此堅果油的開發(fā)具有十分廣闊的前景和重要的意義。

風(fēng)味是油脂的重要感官特性，直接影響消費者的接受程度?；ㄉ?、核桃和巴旦木生產(chǎn)的油脂香味濃郁，香氣接近但又各具特色。對于花生油風(fēng)味的研究大多集中于加工工藝對其風(fēng)味的影響。劉曉君[4]認為炒籽階段對吡嗪類化合物形成非常重要。黃克霞等[5]研究表明微波處理可以顯著提高花生油中具有烤香、堅果香、焦糖香和清香等氣味特征的吡嗪、呋喃和吡啶類化合物的含量。另外，花生的烘烤時間[6-10]和烘烤溫度[8-11]均會影響花生油氣味的形成。而對于核桃油風(fēng)味主要側(cè)重于考察其氣味化合物的組成。通常認為2,3-二甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪、α-呋喃甲醇、2-乙酰基吡咯、D-檸檬烯、(E)-2-癸烯醛、苯甲醛是核桃油關(guān)鍵氣味成分[12-17]。目前關(guān)于巴旦木油方面的研究較少，大多數(shù)研究主要集中于烘烤工藝與果仁風(fēng)味的關(guān)系。烘烤時間[18-24]、烘烤溫度[19-21]、傳熱介質(zhì)[21,25]均會顯著影響巴旦木果仁風(fēng)味的形成。通常認為二甲基吡嗪、三甲基吡嗪、2-甲基吡嗪、苯甲醛、苯甲醇、糠醛、(E)-2-庚烯醛、壬醛、1-辛烯-3-醇、(Z)-3-己烯-1-醇等是巴旦木主要氣味組分[19-26]。

上述研究大多數(shù)采用頂空固相微萃取法(HS-SPME)[5,7,12,14,18,24]、同時蒸餾提取法[22-23]和超臨界流體萃取法[20]，但是在提取效果上都有一定的局限性。溶劑輔助蒸發(fā)(SAFE)是一種在低溫、高真空下進行蒸餾提取揮發(fā)性物質(zhì)的方法，揮發(fā)物經(jīng)液氮冷凍收集，能夠?qū)χ械群偷蛽]發(fā)性成分進行高效提取，可以真實反映油脂中的原有風(fēng)味組分，并在此基礎(chǔ)上獲得更準(zhǔn)確的芳香提取物的稀釋因子，通過確定每種揮發(fā)性成分在體系中的貢獻從而明確不同堅果油中的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)。因此，本研究分別采用HS-SPME和SAFE對花生油、核桃油和巴旦木油風(fēng)味物質(zhì)進行提取，并比較兩者的提取效果，通過芳香提取物稀釋分析(AEDA)確定關(guān)鍵氣味成分，確定上述3種堅果油的關(guān)鍵風(fēng)味組分，從而為風(fēng)味質(zhì)量控制和摻偽判別提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 原料與試劑

花生油、核桃油、巴旦木油均為市售一級壓榨油。

二氯甲烷、正己烷、無水硫酸鈉，分析純；C7～C22正構(gòu)烷烴、2-甲基-3-庚酮標(biāo)準(zhǔn)品，美國Sigma公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

7890A-7000型氣質(zhì)聯(lián)用儀，美國Agilent公司；DB-WAX毛細管柱 (30 m×0.25 mm，0.25 μm) ，美國J&W公司；ODP2嗅聞檢測儀，德國Gerstel公司；溶劑輔助風(fēng)味蒸發(fā)裝置，德國Glasblaserei公司；手動固相微萃取進樣器，美國Supelco公司；JA2003數(shù)字型電子天平；HH-1超級恒溫水浴鍋；分子渦輪泵，英國愛德華公司；分液漏斗、萃取瓶，北京玻璃儀器廠；氮吹儀；搖床。

1.2 試驗方法

1.2.1 HS-SPME提取堅果油風(fēng)味成分

準(zhǔn)確稱取5 g堅果油樣品置入40 mL頂空瓶中，加入10 μL質(zhì)量濃度為0.816 μg/μL 2-甲基-3-庚酮作為內(nèi)標(biāo)，加蓋密封。置于40℃的水浴中平衡20 min，用1 cm 50/30 μm DVB/CAR/PDMS型萃取頭進行風(fēng)味成分萃取，30 min后插入氣相色譜進樣口，250℃條件下解吸5 min，待測。每種油脂重復(fù)3次。

1.2.2 SAFE提取堅果油風(fēng)味成分

準(zhǔn)確稱取25 g 堅果油樣品，加入75 mL二氯甲烷，在4℃搖床振蕩8 h。安裝好SAFE裝置后，將混合物加到滴液漏斗中，將500 mL 圓底燒瓶作為蒸餾瓶置于40℃的恒溫水浴中。將另一250 mL圓底燒瓶作為接收瓶置于液氮環(huán)境中，冷阱中也充滿液氮。SAFE的蒸餾頭夾層循環(huán)水溫度為30℃，用分子渦輪泵使系統(tǒng)壓力保持在10-5kPa。待收集完畢后，在溶有揮發(fā)性組分的二氯甲烷溶液中加入過量的無水Na2SO4除水，氮吹濃縮至0.5 mL，放入冰箱凍存待測。每種油脂重復(fù)3次。

1.2.3 GC-O-MS條件

氣相色譜條件：DB-WAX色譜柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；載氣為高純氦氣(99.999%)，流速1.0 mL/min；進樣口溫度250℃；初始溫度40℃，保持2 min，以5℃/min升溫到220℃，保持5 min。

質(zhì)譜條件：離子源溫度230℃，電子能量70 eV，傳輸線溫度280℃，質(zhì)量掃描范圍(m/z)50～400。

嗅覺檢測器：接口溫度200℃。3位評價員經(jīng)培訓(xùn)后對樣品進行嗅聞分析，記錄下嗅聞到氣味的時間、氣味特性及氣味強度。

揮發(fā)性化合物通過質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫、保留指數(shù)(RI)和香氣特性定性，通過內(nèi)標(biāo)法定量。

1.2.4 AEDA操作步驟

取SAFE提取液0.5 mL，用3n(n=1，2，3……)倍體積的二氯甲烷逐級稀釋，再用GC-O-MS檢測。直到在嗅聞口每位嗅聞員無法嗅聞到該化合物的氣味為止。每個風(fēng)味成分的最高稀釋倍數(shù)即為香氣稀釋因子(FD)。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理

使用Origin8.0作圖，所有組別數(shù)據(jù)均測定3次后取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 HS-SPME和SAFE對3種堅果油揮發(fā)性成分提取效果的比較

表1、表2分別為采用HS-SPME和SAFE提取的3種堅果油揮發(fā)性成分。

表1 HS-SPME提取的3種堅果油揮發(fā)性化合物

續(xù)表1

化合物RI氣味特征含量/(μg/g)花生油核桃油巴旦木油鑒定方法 2-乙基-5-甲基吡嗪1 366水果、甜味1.233±0.2770.111±0.0180.477±0.347MS,RI,O 3-乙基-2,5-二甲基吡嗪1 422土豆、焙烤1.098±0.4700.194±0.0560.444±0.236MS,RI,O其他 2-戊基呋喃1 218青豆、黃油0.079±0.0100.281±0.1000.255±0.235MS,RI 1-甲基-4-異丙基苯1 253溶劑、汽油、柑橘--0.093±0.094MS,RI 2-乙?；秽? 469香脂0.075±0.0220.176±0.1430.084±0.084MS,RI,O 4-烯丙基苯甲醚1 639茴香--0.377±0.029MS,RI,O 愈創(chuàng)木酚1 813煙味、甜味、藥味0.034±0.0250.051±0.039-MS,RI 黃樟烯1 834香料、甜味--0.016±0.012MS,RI,O 2-乙酰基吡咯1 917堅果、核桃、面包0.099±0.091-0.223±0.279MS,RI 苯酚1 952苯酚味0.036±0.023--MS,RI 2-甲氧基-4-乙烯基苯酚2 141丁香、咖喱0.228±0.249--MS,RI,O

注：-表示該化合物未檢出；MS表示由質(zhì)譜鑒定；RI表示由保留指數(shù)鑒定；O表示由嗅聞鑒定。下同。

表2 SAFE提取的3種堅果油揮發(fā)性化合物

續(xù)表2

化合物RI氣味特征FD花生油核桃油巴旦木油鑒定方法酮類 2-辛酮1 269肥皂、汽油0909-MS,RI,O 3-辛烯酮1 385堅果-?-MS,RI,O 3,5-辛二烯-2-酮1 492水果、脂肪、蘑菇-?-MS,RI 2,5-二甲基-4-羥基- (2H)-呋喃-3-酮1 980焦糖--?MS,RI萜烯類 (+)-α-蒎烯1 017松脂-?-MS,RI 檜烯1 113胡椒、松脂、木頭--?MS,RI (+)-檸檬烯1 188柑橘、薄荷???MS,RI 苯乙烯1 235香脂、汽油?27?MS,RI,O (-)-α-蒎烯1 484木頭、香料--09MS,RI,O吡嗪類 2-甲基吡嗪1 239爆米花81??MS,RI,O 2,5-二甲基吡嗪1 296可可、烤堅果、烤牛肉、藥味81??MS,RI,O 2,6-二甲基吡嗪1 303烤堅果、可可、烤牛肉?-09MS,RI,O 2-乙基吡嗪1 308花生醬、木頭272709MS,RI,O 2,3-二甲基吡嗪1 319堅果、花生醬、可可???MS,RI 2-乙基-5-甲基吡嗪1 367水果、甜味8181?MS,RI,O 3-乙基-2,5-二甲基吡嗪1 422土豆、焙烤819?MS,RI,O 2-乙基-3,5-二甲基吡嗪1 438土豆?--MS,RI 3,5-二乙基-2-甲基吡嗪1 473焙烤--?MS,RI其他 甲苯1 024油漆--?MS,RI 乙苯1 112塑料-?-MS,RI 鄰二甲苯1 125天竺葵--?MS,RI 間二甲苯1 125塑料?--MS,RI 2-戊基呋喃1 219青豆、黃油2781?MS,RI,O 間異丙基甲苯1 254汽油-?-MS,RI 對異丙基甲苯1 255溶劑、汽油、柑橘--09MS,RI,O 1,2,3-三甲基苯1 262塑料-?-MS,RI 2-乙?；秽? 469香脂-??MS,RI 植醇1 481鮮花?--MS,RI 4-烯丙基苯甲醚1 639茴香--27MS,RI,O 異戊酸香葉酯1 684水果、玫瑰花、蘋果-?-MS,RI 萘1 697焦油-81?MS,RI,O 愈創(chuàng)木酚1 812煙味、甜味、藥味-81-MS,RI,O 黃樟烯1 835香料、甜味--09MS,RI,O 2-乙?；量? 907堅果、核桃、面包?27?MS,RI,O 2-甲氧基-4-乙烯基苯酚2 140丁香、咖喱09--MS,RI,O

注：*表示該化合物在初始濃度不能被嗅聞到。

如表1所示，花生油經(jīng)HS-SPME提取得到21種揮發(fā)性化合物，包括醛類8種、酯類1種、酸類1種、吡嗪類5種、其他6種。其中含量較高的化合物包括糠醛、2-甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪和3-乙基-2,5-二甲基吡嗪。如表2所示，花生油經(jīng)SAFE提取得到27種揮發(fā)性化合物，其中FD≥3的風(fēng)味化合物有16種。苯甲醛、2-苯乙醛、2-甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪和3-乙基-2,5-二甲基吡嗪的FD均為81，對花生油氣味貢獻最大；其次是2-乙基吡嗪、2-戊基呋喃、庚醛、辛醛、2-辛酮、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、甲基糠醛、γ-丁內(nèi)酯、己酸和油酸。除上述種類揮發(fā)性化合物外，吡啶、吡咯、吡喃、硫化物和烷烴類化合物也被報道[4,6,26-27]?；ㄉ钠贩N、焙烤工藝、揮發(fā)性成分萃取方法的差異均能導(dǎo)致風(fēng)味化合物種類的不同。而吡嗪類化合物在所有關(guān)于花生油的研究中均被報道，被認為是花生油的關(guān)鍵氣味成分[4,6,8-9]，其賦予花生油堅果、烘烤和焦糖氣味，與本研究結(jié)果一致。

核桃油經(jīng)HS-SPME提取得到26種風(fēng)味化合物，主要有醛類9種、酯類1種、酸類5種、酮類2種、萜烯類1中、吡嗪類5種、其他3種。其中含量較高的化合物包括己醛、糠醛、乙酸和2-甲基吡嗪。核桃油經(jīng)SAFE提取得到40種風(fēng)味化合物，其中FD≥3的風(fēng)味化合物有17種。其中，反,反-2,4-庚二烯醛、苯甲醛、癸酸、辛酸、壬酸、2-乙基-5-甲基吡嗪、2-戊基呋喃、萘和愈創(chuàng)木酚的FD均為81，對核桃油氣味貢獻最大；其次是辛醛、戊酸、苯乙烯、2-乙基吡嗪、2-乙?；量?、2-辛酮、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪和γ-丁內(nèi)酯。本研究中醛類化合物的含量較高，而在微波預(yù)處理的核桃油中，吡嗪類化合物是最重要的氣味成分[12,28]。這與核桃的烘干和前處理方式有關(guān)。

巴旦木油經(jīng)HS-SPME提取得到25種風(fēng)味化合物，包括醛類8種、酯類2種、酸類1種、萜烯類3種、吡嗪類5種，其他6種。其中含量較高的化合物包括糠醛、2-苯乙醛、2-甲基吡嗪和2,5-二甲基吡嗪。巴旦木油經(jīng)SAFE提取得到40種風(fēng)味化合物，其中FD≥ 3的風(fēng)味化合物有21種。其中，壬醛、己酸、辛酸和4-烯丙基苯甲醚的FD均為27，對巴旦木油氣味貢獻最大；其次是辛醛、反-2-壬烯醛、甲基糠醛、2-苯乙醛、反-2-癸烯醛、對甲氧基苯甲醛、γ-辛內(nèi)酯、戊酸、(-)-α-蒎烯、2,6-二甲基吡嗪、2-乙基吡嗪、對異丙基甲苯、黃樟烯、糠醛、2-十一碳烯醛、乙酸和油酸。單從FD的分布看，巴旦木油的整體風(fēng)味弱于花生油和核桃油。綜上，SAFE不但檢出與HS-SPME相同的3種堅果油的揮發(fā)性風(fēng)味成分，還得到其他中等和低等揮發(fā)性成分。造成HS-SPME檢出的揮發(fā)性風(fēng)味成分含量低的原因，可能是揮發(fā)性成分在被吸附過程中存在平衡和競爭作用，從而影響一些化合物的提取效率。

2.2 3種堅果油關(guān)鍵風(fēng)味成分

3種堅果油的揮發(fā)性成分主要有醛類、吡嗪類、吡咯類、呋喃類、酸類等化合物。醛類化合物主要來自于油脂氧化，閾值一般很低[29]，具有脂肪香味。苯甲醛、苯乙醛是苯丙氨酸相關(guān)代謝的產(chǎn)物[30]。糠醛具有烤香味，其衍生物可能是來源于糖類的降解[31]。而吡嗪類、吡咯類、呋喃類化合物普遍存在于烘烤堅果中，其形成與美拉德反應(yīng)有關(guān)[23]，且屬于低感官閾值物質(zhì)[12]，具有強烈的焦糖香氣和堅果烘烤香味。堅果油中呈香物質(zhì)多，每種物質(zhì)的含量和貢獻差異導(dǎo)致綜合風(fēng)味的差異。醛類化合物多帶有堅果味和脂肪味，吡嗪類化合物多是焙烤味、爆米花味或花生醬味，即為花生油的主體香氣特征。酸類化合物多呈現(xiàn)奶酪和脂肪味，另有呈現(xiàn)堅果、核桃和面包風(fēng)味的2-乙?；量┮约氨嚎撅L(fēng)味的吡嗪類物質(zhì)共同構(gòu)成核桃油的香氣特征。而巴旦木油的主體香氣分別來源于呈現(xiàn)脂肪、柑橘、清新味的壬醛，汗味的己酸，奶酪味的辛酸和茴香味的4-烯丙基苯甲醚及烤堅果、可可味以及椰子的混合氣味為主。

總體而言，揮發(fā)性物質(zhì)的種類、含量和香氣稀釋因子決定了整體風(fēng)味的差異，花生油、核桃油和巴旦木油香氣濃郁，有共同的香氣主體，也有可以區(qū)分彼此的特征物質(zhì)?；ㄉ椭械年P(guān)鍵風(fēng)味化合物有8種，分別為苯甲醛、2-苯乙醛、2-甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、2-乙基吡嗪和2-戊基呋喃；核桃油中的關(guān)鍵風(fēng)味成分有7種，包括反,反-2,4-庚二烯醛、苯甲醛、癸酸、辛酸、壬酸、2-乙基-5-甲基吡嗪和2-戊基呋喃；巴旦木油的關(guān)鍵風(fēng)味成分以壬醛、己酸、辛酸和4-烯丙基苯甲醚為主。

3 結(jié) 論

通過對比HS-SPME和SAFE對于3種堅果油風(fēng)味成分的提取效果可以看出，SAFE可以更全面地提取揮發(fā)性成分。通過芳香提取物稀釋分析確定不同堅果油的關(guān)鍵氣味成分更為可靠。3種堅果油的主體香氣都呈現(xiàn)濃郁焙烤風(fēng)味，但又有所差異。綜合而言，花生油的關(guān)鍵風(fēng)味成分包括苯甲醛、2-苯乙醛、2-甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、2-乙基吡嗪和2-戊基呋喃；核桃油的關(guān)鍵風(fēng)味成分包括反,反-2,4-庚二烯醛、苯甲醛、癸酸、辛酸、壬酸、2-乙基-5-甲基吡嗪和2-戊基呋喃；巴旦木油的關(guān)鍵風(fēng)味成分以壬醛、己酸、辛酸和4-烯丙基苯甲醚為主。