吳蘇喜,黃艷慧,吳 優(yōu),王盈希

(1.長(zhǎng)沙理工大學(xué) 化學(xué)與食品工程學(xué)院，長(zhǎng)沙 410114； 2.湖南日戀茶油有限公司，湖南 邵陽(yáng)422100)

油茶樹(shù)是我國(guó)古老的木本植物，有2 300年以上的栽培歷史[1]。從油茶籽中提取的油茶籽油因其脂肪酸組成和橄欖油相似, 在化學(xué)成分和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值上可與橄欖油相媲美[2]，故被譽(yù)為“東方橄欖油”。

熱榨工藝制得的壓榨油茶籽油風(fēng)味濃郁，深受消費(fèi)者喜愛(ài)。但熱榨工藝中蒸炒溫度對(duì)油品質(zhì)和風(fēng)味影響很大[3]，需要操作者有足夠的經(jīng)驗(yàn)控制好溫度，而機(jī)器智能控溫在一定程度上可以彌補(bǔ)這種不足。微波熱處理兼具熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)，不僅可以解決傳統(tǒng)蒸炒工藝處理時(shí)間長(zhǎng)、過(guò)程不易控制、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)不易實(shí)現(xiàn)的缺點(diǎn)[4]，避免高溫產(chǎn)生反式脂肪酸和苯并芘等有害物質(zhì)，還能增強(qiáng)油茶籽油風(fēng)味和氧化穩(wěn)定性[5]。

近年來(lái)，越來(lái)越多的學(xué)者研究加工工藝對(duì)油茶籽油揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響。羅凡等[6]研究表明，壓榨前處理溫度對(duì)油茶籽油揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)有很大的影響。韓小苗等[7]指出，不同制取條件會(huì)導(dǎo)致油茶籽油揮發(fā)性風(fēng)味成分種類(lèi)和含量的差異，從而引起整體風(fēng)味的差異。李梓銘等[8]采用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法(HS-SPME-GC-MS)對(duì)物理壓榨、精煉及溶劑浸出的油茶籽油的揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行鑒定，指出油茶籽油中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)以醛類(lèi)為主，其中壬醛和辛醛為主要成分。HS-SPME-GC-MS結(jié)合電子鼻技術(shù)因其前處理簡(jiǎn)單、鑒定和分析能力強(qiáng)、分析結(jié)果具有較高的相關(guān)性[9]，被廣泛應(yīng)用于食品風(fēng)味研究中。

本文采用HS-SPME-GC-MS結(jié)合電子鼻技術(shù)對(duì)不同熱處理壓榨油茶籽油揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行分析和鑒定，以期為壓榨油茶籽油熱處理工藝優(yōu)選和油脂增香提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

油茶籽仁，由湖南聚爾康茶油生物科技有限公司提供。

7890A-7000B氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、7694E頂空進(jìn)樣器、Rxi-5Sil MS色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，Agilent公司；自動(dòng)固相微萃取裝置、57329-U型(50 μm /30 μm DVB/CAR/PDMS)SPME萃取頭，美國(guó)Supeclco公司；PEN3電子鼻，德國(guó)Airsense公司；ZYJ-9018型全自動(dòng)螺旋榨油機(jī)，德國(guó)貝爾斯頓公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 油樣的制取

油茶籽油壓榨工藝流程參考文獻(xiàn)[10]： 油茶籽仁→烘干→粉碎→熱處理→壓榨→毛油→離心分離→成品油。采用不同熱處理方式(見(jiàn)表1)制取油樣。

1.2.2 HS-SPME-GC-MS鑒定油茶籽油揮發(fā)性風(fēng)味成分

量取5 mL油茶籽油樣品于20 mL頂空瓶中，用隔墊密封，放入7694E頂空進(jìn)樣器中進(jìn)行頂空固相微萃取(條件：平衡溫度60℃，平衡時(shí)間15 min；頂空吸附溫度60℃，頂空吸附時(shí)間15 min；解吸溫度250℃，解吸時(shí)間5 min)，然后進(jìn)行氣質(zhì)聯(lián)用分析。

氣相色譜條件：Rxi-5Sil MS色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；升溫程序?yàn)槌跏紲囟?0℃，保持2 min，以5℃/min升到120℃，以12℃/min升至230℃,保持2 min；進(jìn)樣口溫度250℃；載氣為高純氦氣，流速1.0 mL/min；分流比1∶10。

質(zhì)譜條件：電子轟擊離子源(EI)，離子源溫度250℃，四級(jí)桿溫度150℃，傳輸線溫度250℃，電子能量70 eV，掃描范圍30～500 u。

1.2.3 電子鼻檢測(cè)油茶籽油的感官氣味

稱(chēng)取5 g油茶籽油樣品至150 mL頂空進(jìn)樣器中，加蓋密封，室溫下靜置1 h，待其上層氣體穩(wěn)定后，采用頂空進(jìn)樣，電子鼻測(cè)定。參數(shù)設(shè)置：樣品準(zhǔn)備時(shí)間5 s, 采樣間隔1 s,傳感器自動(dòng)清洗時(shí)間150 s,傳感器歸零時(shí)間10 s, 進(jìn)樣流量600 mL/min,測(cè)定時(shí)間70 s。每組均設(shè)3個(gè)平行。

在土地使用調(diào)查中大多采取地表調(diào)查方式、RS技術(shù)與分析化驗(yàn)方法，用于耕地等級(jí)調(diào)整測(cè)定中要展開(kāi)特殊目的的繼續(xù)開(kāi)發(fā)與基層，方可有效迎合迅速精準(zhǔn)的測(cè)定地區(qū)耕地等級(jí)調(diào)整的需求。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

HS-SPME-GC-MS實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用MassHunter數(shù)據(jù)軟件得到總離子流圖，利用計(jì)算機(jī)檢索NIST11標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫(kù)，確定揮發(fā)性化合物成分，用峰面積歸一化法計(jì)算各組分相對(duì)含量。利用電子鼻自帶的WinMuster軟件對(duì)揮發(fā)性成分進(jìn)行主成分分析(PCA)。采用OriginPro2018制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同熱處理壓榨油茶籽油的揮發(fā)性風(fēng)味成分

采用HS-SPME-GC-MS分析不同熱處理壓榨油茶籽油的揮發(fā)性風(fēng)味成分，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 不同熱處理壓榨油茶籽油的揮發(fā)性風(fēng)味成分組成及相對(duì)含量

續(xù)表2

由表2可知，不同熱處理壓榨油茶籽油共鑒定出84種揮發(fā)性風(fēng)味成分，其中醛類(lèi)19種、醇類(lèi)18種、酮類(lèi)10種、酯類(lèi)10種、內(nèi)酯類(lèi)4種、酸類(lèi)7種、烷烴類(lèi)6種、烯類(lèi)3種、其他(羥胺、吡嗪、呋喃類(lèi)等)7種。

不同熱處理壓榨油茶籽油的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類(lèi)數(shù)量及含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同熱處理壓榨油茶籽油的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類(lèi)數(shù)量及相對(duì)含量

2.1.1 6種樣品共同的風(fēng)味成分及含量

由表2可知，有6種醛和1種醇在6種樣品中都存在，使得6種油茶籽油樣品具有壓榨油茶籽油特有的香味。這些共同的風(fēng)味成分是己醛(生油脂、青草氣及蘋(píng)果香味)、庚醛(水果香味)、辛醛(果子香氣)、壬醛(玫瑰、橘子香氣，強(qiáng)烈的油脂氣味)、癸醛(甜香、柑橘香、蠟香、花香)、(Z)-2-癸烯醛(橙子香及家禽肉香味)、正辛醇(強(qiáng)烈的芳香氣味)，其中己醛、辛醛、壬醛是6種樣品中含量均較高的醛類(lèi)物質(zhì)，這與況小玲等[12]的報(bào)道相符。在6種樣品中普遍存在的正辛醇，是一種具有強(qiáng)烈芳香氣味的成分，在原料經(jīng)高溫蒸炒的1號(hào)樣品和原料經(jīng)80～90℃熱處理15、20 min的5號(hào)和6號(hào)樣品中正辛醇含量較低(相對(duì)含量分別為1.94%、4.19%、3.37%)，在冷榨油樣(3號(hào))和微波短時(shí)熱處理的油樣(2號(hào))以及原料經(jīng)80～90℃熱處理10 min的油樣(4號(hào))中正辛醇含量較高(相對(duì)含量分別為6.37%、5.04%、5.92%)，表現(xiàn)出正辛醇相對(duì)含量隨熱處理強(qiáng)度的加大而減小的規(guī)律。因此，可以初步判斷正辛醇可能是油茶籽原料中特有的一種原生態(tài)風(fēng)味成分，已有油茶籽油風(fēng)味研究文獻(xiàn)中未見(jiàn)鑒定出正辛醇的報(bào)道。

2.1.2 6種樣品風(fēng)味成分的種類(lèi)數(shù)量及含量

從表3可知：1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)樣品的揮發(fā)性風(fēng)味成分種類(lèi)數(shù)量在32～33種，而同在80～90℃下炒料0～20 min的3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)和6號(hào)樣品的揮發(fā)性風(fēng)味成分種類(lèi)數(shù)量呈現(xiàn)先增后降的規(guī)律，5號(hào)和6號(hào)樣品分別為47種和40種，這種差別可能與熱處理強(qiáng)度有關(guān)，預(yù)示5號(hào)樣品對(duì)應(yīng)的炒料15 min可能是80～90℃下的最佳炒料時(shí)間；在各類(lèi)風(fēng)味成分的相對(duì)含量上，醛類(lèi)和醇類(lèi)物質(zhì)在所有樣品的揮發(fā)性成分中含量均較高，兩者共占74%以上(醛類(lèi)49%以上、醇類(lèi)22%以上)，而5號(hào)樣品的各類(lèi)風(fēng)味成分含量的極差最小，顯得最為平衡和協(xié)調(diào)，預(yù)示5號(hào)樣品的風(fēng)味最柔和。

2.1.3 風(fēng)味成分對(duì)6種樣品的食用安全性揭示

由表2可知：1號(hào)樣品中檢出了大量的糠醛、5-甲基糠醛、5-羥甲基糠醛和2-呋喃甲醇(別名“糠醇”)，其相對(duì)含量分別為19.34%、6.43%、1.20%、14.99%，在5號(hào)和6號(hào)樣品中也檢出了少量糠醛(相對(duì)含量分別為1.14%和0.43%)、6號(hào)樣品還檢出了2-呋喃甲醇(相對(duì)含量6.65%)，其他樣品中均未檢出這些風(fēng)味成分；同時(shí)，1號(hào)樣品檢出的揮發(fā)性風(fēng)味成分中，糠醛的相對(duì)含量最高(19.34%)，2-呋喃甲醇次之(14.99%)。由于1號(hào)樣品是經(jīng)過(guò)沸水(100℃)汽蒸1 h處理，5號(hào)和6號(hào)樣品雖然其熱處理溫度只有80～90℃，但其熱處理時(shí)間分別達(dá)15 min和20 min，說(shuō)明熱處理強(qiáng)度(溫度、時(shí)間)對(duì)糠醛及其衍生物(5-甲基糠醛、5-羥甲基糠醛和2-呋喃甲醇)的產(chǎn)生具有決定性作用。這是由于溫度較高或時(shí)間較長(zhǎng)的熱處理方式(特別是傳統(tǒng)的蒸炒工藝)提供高溫高濕條件，從而發(fā)生糖的熱降解或美拉德反應(yīng)而生成此類(lèi)化合物[13]。由于糠醛會(huì)使暴露在空氣中的油色加深變成棕紅色，糠醛和5-羥甲基糠醛還影響食用安全[14]，2-呋喃甲醇具有特殊的苦辣氣味，還是可燃助燃的危害品(爆炸極限1.8%～16.3%)，因此可以推測(cè)，1號(hào)和6號(hào)樣品存在食用安全隱患和生產(chǎn)安全隱患，而2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)樣品不存在這些隱患。故在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格控制熱處理溫度和時(shí)間，避免糠醛、5-羥甲基糠醛和2-呋喃甲醇等物質(zhì)的產(chǎn)生。

2.2 電子鼻檢測(cè)結(jié)果

2.2.1 傳感器對(duì)6種壓榨油茶籽油風(fēng)味的響應(yīng)差異

采用電子鼻的如表4所列10個(gè)傳感器對(duì)6種不同熱處理壓榨油茶籽油進(jìn)行感官風(fēng)味評(píng)價(jià)，得到各傳感器對(duì)6種壓榨油茶籽油風(fēng)味的響應(yīng)值，結(jié)果如圖1所示。

表4 PEN3電子鼻的標(biāo)準(zhǔn)傳感器的功能

圖1 10個(gè)傳感器對(duì)6種不同熱處理壓榨油茶籽油的響應(yīng)值

由圖1結(jié)合表4可見(jiàn)，電子鼻的 10 個(gè)傳感器對(duì)6種壓榨油茶籽油樣品的響應(yīng)值都呈現(xiàn)出基本相同的趨勢(shì)，其中對(duì)各油樣響應(yīng)值最大的3個(gè)傳感器都是R2、R7、R9(檢出限均為1 mg/kg)，而且響應(yīng)值都呈現(xiàn)R7>R9>R2的規(guī)律，說(shuō)明6種壓榨油茶籽油樣品的主要風(fēng)味成分都依次是R7(含硫有機(jī)化合物)、R9(芳香族化合物)、R2(氮氧化物)敏感物質(zhì)。這3個(gè)傳感器中R2和R7對(duì)各油樣的響應(yīng)值之間存在明顯差異，說(shuō)明利用電子鼻傳感器R2和R7可以很好地區(qū)分不同熱處理壓榨油茶籽油的風(fēng)味差異。

2.2.2 不同熱處理壓榨油茶籽油揮發(fā)性成分的主成分分析

采用電子鼻自帶的WinMuster軟件對(duì)不同熱處理壓榨油茶籽油的揮發(fā)性成分進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 不同熱處理壓榨油茶籽油揮發(fā)性成分的主成分分析

從圖2可以看出，第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)的貢獻(xiàn)率分別為98.220%和1.584%，總貢獻(xiàn)率為99.804%，說(shuō)明PC1和PC2可以代表樣品的整體信息[15]。除了3號(hào)和4號(hào)樣品有極少部分重疊外，其他樣品均分布于各自獨(dú)立的區(qū)域，說(shuō)明電子鼻主成分分析法能較好地區(qū)分不同熱處理壓榨油茶籽油的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)[16]。

各樣品在PCA圖上的分布有一定規(guī)律：在PC1軸上,從左往右信息點(diǎn)依次為1號(hào)、5號(hào)、2號(hào)、4號(hào)、3號(hào)、6號(hào);在PC2軸上,從上往下信息點(diǎn)依次為1號(hào)、6號(hào)、5號(hào)、2號(hào)、4號(hào)、3號(hào);原料經(jīng)蒸炒處理的1號(hào)樣品在PCA圖左上方，原料經(jīng)80～90℃炒料20 min的6號(hào)樣品在右上方。隨著榨油機(jī)自動(dòng)炒料時(shí)間的延長(zhǎng)(0～20 min)，樣品信息點(diǎn)在PC2軸上不斷向上移動(dòng)，同時(shí)感官評(píng)價(jià)的實(shí)際風(fēng)味也是逐漸增強(qiáng)的，說(shuō)明PC2軸越往上，對(duì)應(yīng)的第二主成分越強(qiáng)烈；但在PC1軸上6號(hào)樣品的位置沒(méi)有延續(xù)3號(hào)、4號(hào)和5號(hào)樣品呈現(xiàn)的位置規(guī)律(即炒料時(shí)間越長(zhǎng)越靠近坐標(biāo)軸原點(diǎn)), 說(shuō)明在相同的溫度(80～90℃)下，隨著炒料時(shí)間在一定范圍內(nèi)(0～15 min)的延長(zhǎng)，美拉德反應(yīng)所生成的揮發(fā)性風(fēng)味強(qiáng)度有所增加，但是炒料時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，超過(guò)15 min以后，可能伴隨著油料中水分含量降低到某個(gè)臨界值以后，美拉德反應(yīng)受到一定程度的抑制，所生成的揮發(fā)性風(fēng)味強(qiáng)度顯著減少，從而導(dǎo)致6號(hào)樣品與3號(hào)、4號(hào)和5號(hào)樣品間的風(fēng)味差異，說(shuō)明自動(dòng)炒料過(guò)程中存在臨界炒料時(shí)間(15 min)。表3中3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)和6號(hào)樣品的揮發(fā)性風(fēng)味成分種類(lèi)數(shù)量(分別為32、33、47、40種)也印證了這一規(guī)律，即炒料時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)降低美拉德反應(yīng)所生成的揮發(fā)性風(fēng)味成分種類(lèi)數(shù)量。

3 結(jié) 論

(1)6種不同熱處理壓榨油茶籽油的揮發(fā)性風(fēng)味成分主要為醛類(lèi)、醇類(lèi)物質(zhì)，其中醛類(lèi)占49%以上、醇類(lèi)占22%以上，兩者共占74%以上。醛類(lèi)組分中的己醛、庚醛、辛醛、壬醛、癸醛、(Z)-2-癸烯醛和醇類(lèi)組分中的正辛醇7個(gè)組分是6種不同熱處理壓榨油茶籽油的共同風(fēng)味物質(zhì)，它們的存在使6種油樣具有壓榨油茶籽油特有的香味。其中，正辛醇是從油茶籽油風(fēng)味物質(zhì)中鑒定出的一種油茶籽原生態(tài)風(fēng)味成分，其相對(duì)含量隨油料熱處理強(qiáng)度的增強(qiáng)而減小。

(2)油茶籽經(jīng)傳統(tǒng)蒸炒工藝處理后的壓榨油茶籽油中會(huì)產(chǎn)生大量的糠醛及其衍生物(5-甲基糠醛、5-羥甲基糠醛和2-呋喃甲醇)，經(jīng)80～90℃熱處理20 min后的壓榨油茶籽油中也會(huì)產(chǎn)生大量的糠醛衍生物(2-呋喃甲醇)，而冷榨、微波熱處理以及80～90℃熱處理10～15 min后的油茶籽油中沒(méi)有這些物質(zhì)。由于這些物質(zhì)會(huì)使產(chǎn)品具有特殊的刺激性氣味或特殊的苦辣氣味，并影響食用安全和生產(chǎn)存儲(chǔ)安全，因此在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格控制熱處理溫度和時(shí)間，避免糠醛、5-羥甲基糠醛和2-呋喃甲醇等物質(zhì)的產(chǎn)生。

(3)HS-SPME-GC-MS分析表明，在80～90℃下炒料15 min所得的壓榨油茶籽油同時(shí)具有風(fēng)味成分種類(lèi)數(shù)量多、風(fēng)味協(xié)調(diào)柔和、食用安全和生產(chǎn)安全等優(yōu)勢(shì)；電子鼻技術(shù)分析表明，6種不同熱處理壓榨油茶籽油之間具有明顯的氣味差異，其中，在80～90℃下自動(dòng)炒料過(guò)程中存在的臨界炒料時(shí)間是15 min。兩種檢測(cè)分析方法都表明，在80～90℃下自動(dòng)炒料15 min是油茶籽壓榨法制油前的最佳熱處理方式。

(4)綜合考慮油茶籽油風(fēng)味、安全品質(zhì)及生產(chǎn)成本，智能控溫80～90℃下自動(dòng)炒料15 min可以制得比傳統(tǒng)蒸炒工藝更加食用安全、風(fēng)味濃郁而柔和的濃香油茶籽油。