吳忠紅，譚慧林，趙雅霞，張 健，孔建軍，過利敏，吳 斌，周 琦

(1.中國農業(yè)科學院油料作物研究所 油料脂質化學與營養(yǎng)湖北省重點實驗室，武漢 430062； 2.新疆農業(yè)科學院 農產品貯藏加工研究所，烏魯木齊 830091； 3.阿克蘇地區(qū)食品安全檢測中心，新疆 阿克蘇 843000；4.新疆維吾爾自治區(qū)糧油產品質量監(jiān)督檢驗站，烏魯木齊 830000)

甜瓜籽是葫蘆科植物甜瓜(CucumismelonL.)的種子，別名香瓜子[1]。我國是甜瓜生產大國，而甜瓜籽作為副產物常被作為廢棄物處理。甜瓜籽含油12.50%～48.38%[1-2]，油中不飽和脂肪酸含量較高，且以亞油酸為主，對人體具有多種有益的生理功能，具有調節(jié)腸道菌群、降膽固醇、降血栓、提高免疫力和抑制糖尿病等[1-3]作用，可用于制造代黃油、糕餅松脆油和用作烹飪用油[4]。另外，以甜瓜籽油為原料制備的生物柴油，其性能指標滿足歐盟和美國的相關標準，是生產生物柴油的潛在來源[5]。

近年來，對于甜瓜籽油的研究主要集中在提取技術[6]和脂肪酸組成分析方面[2,7]，而對其風味的研究鮮見報道。甜瓜籽油具有獨特的風味，其風味物質是影響感官特性、質量和消費者行為的重要因素。目前，氣相色譜-質譜聯用(GC-MS)和電子鼻技術被廣泛應用于食品中揮發(fā)物的檢測[8-9]。GC-MS檢測獲取的是被測油脂中各種揮發(fā)物組分的定性和定量結果；電子鼻不僅可以對不同油脂的氣味信息進行簡單的比對分析，而且可以通過揮發(fā)物信息建立雷達圖和主成分分析模型，從而直觀觀察不同油脂樣品間的區(qū)別，是針對油脂中揮發(fā)成分整體信息的綜合評價。將兩者結合可以實現揮發(fā)物與整體氣味相結合的風味綜合分析，已經應用在肉制品[10]、金針菇[11]和包埋香精[12]中的風味分析和溯源鑒別方面。

本文采用頂空固相微萃取(HS-SPME)、GC-MS和電子鼻結合的分析方法，通過主成分分析(PCA)和雷達圖對5個品種的甜瓜籽油的揮發(fā)性風味成分進行分析，為甜瓜籽油的品質評價、溯源和質量控制提供參考，為甜瓜籽油的進一步開發(fā)利用提供依據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

選用新疆常規(guī)栽培甜瓜品種‘86-1’‘伽師’‘皇后’‘綠寶石’‘新蜜一號’的種子(來源于新疆農業(yè)科學院園藝作物研究所西甜瓜種業(yè))，采用低溫壓榨法提取甜瓜籽油。正構烷烴標準品(C7～C30)，德國Sigma公司；其他試劑除甲醇、正己烷為色譜純外，均為分析純。

Agilent 7890A/5975C 氣相色譜-質譜聯用儀，美國安捷倫公司；CAR/DVB/PDMS萃取頭(1 cm)，美國Supelco公司；HP-5MS彈性石英毛細管色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm), 美國安捷倫公司；Heidolph LR4002 旋轉蒸發(fā)儀，德國海道爾夫公司；KOMET CA59G 型低溫壓榨機，德國IBG公司；α-FOX4000 電子鼻，法國Alpha M.O.S公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 GC-MS分析

1.2.1.1 GC-MS分析條件

參考Yang等[11]的方法，略有改動。

萃取頭的活化：氣質聯用儀的進樣口溫度設置為270℃，將萃取頭插入進樣口進行活化，以除去吸附在萃取頭的物質，活化時間為30～60 min。

頂空固相微萃取(HS-SPME)：取2 g 油脂于20 mL頂空瓶中，加入攪拌子后，置于40℃ 恒溫水浴中加熱平衡20 min，通過隔熱墊將已活化好的SPME萃取頭插入頂空瓶中( 距離液面1 cm)，吸附萃取30 min，在GC進樣口推出纖維頭，在250℃條件下解吸5 min。

GC條件：HP-5MS彈性石英毛細管色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，以高純氦氣(純度≥99.999%)為載氣，恒定流速1.45 mL/min；柱溫箱采用程序升溫，起始溫度40℃，保持5 min，以5℃/min的升溫速率升到200℃，保持5 min；不分流進樣模式，進樣口溫度250℃。

MS條件：采用全掃描模式采集信號，電離方式 EI，電子轟擊能量70 eV；GC-MS接口溫度280℃，離子源溫度230℃，四極桿溫度150℃，掃描質量范圍40～450 u，掃描頻率4.58 s-1。

1.2.1.2 揮發(fā)物的定性定量

分離出的化合物經計算機檢索，選擇與NIST147 library 譜庫匹配度大于800的鑒定結果，同時結合相對保留指數定性，采用峰面積歸一化法定量。

取C7～C30正構烷烴標準品，以正己烷為溶劑配制0.1%的標準溶液，應用1.2.1.1 GC-MS分析條件進行分離，測定各正構烷烴的保留時間。根據Kovats公式計算各揮發(fā)物的保留指數(I)：I=100n+100 (tx-tn)/(tn+1-tn)。式中：tx為被分析組分流出峰的保留時間，min；tn為碳原子數為n的正構烷烴流出峰的保留時間，min；tn+1為碳原子數為n+1的正構烷烴流出峰的保留時間，min。且tn

1.2.2 電子鼻分析

參考 Renata等[12]的方法，略有改動。分別取0.5 g油脂樣品置于10 mL頂空瓶中，加蓋密封，常溫平衡15 min后，依次用電子鼻進行檢測，具體分析參數如表1所示。同時，利用Alpha Soft 9.1 軟件建立主成分分析(PCA)和雷達圖。

表1 油脂樣品的電子鼻分析參數

1.2.3 數據統(tǒng)計分析

所有實驗重復3次取平均值，利用軟件SPSS 19.0F檢驗法進行方差分析，采用Duncan檢驗法分析差異顯著性，P<0.05為差異顯著，利用軟件Sigmaplot 16.0作圖。

2 結果與討論

2.1 揮發(fā)性成分(見表2)

由表2可知，5個品種甜瓜籽油的揮發(fā)物種類和相對含量存在較大差異。整體上，共鑒定出35種揮發(fā)物，其中醇類、酯類和醛類是甜瓜籽油的主要揮發(fā)物，也是甜瓜籽油風味物質的主要來源，主要物質分別是乙醇、乙酸乙酯和己醛。醇類為主要揮發(fā)物，有11種，占總揮發(fā)物的34.21%～68.18%，平均為50.01%；其次是酯類，有6種，占總揮發(fā)物的11.74%～48.11%，平均為23.28%；再次是醛類，有8種，占總揮發(fā)物的10.62%～22.81%，平均為16.25%；其他揮發(fā)物含量均較低，主要為酸類、酮類、烯類、呋喃類。

對35種揮發(fā)物分析發(fā)現，在所有檢測出酯類中含量相對較高的乙酸乙酯具有類似菠蘿的香甜氣味[13]。在C6主要揮發(fā)物中，己醛具有青草的氣味[14]，正己醇具有類似于嫩樹枝葉的氣味[15]，己酸是我國規(guī)定允許使用的食用香料[16]。另外，分析發(fā)現揮發(fā)物中含有少量的呈現清新、香甜的果汁氣味成分，如：反式-2，4-癸二烯醛呈橙子似香味；1-辛烯-3-醇可用于日化和食用香精；2-戊基呋喃具有豆香、果香、泥土、清香及類似蔬菜的香韻[16]；壬醛具有玫瑰、柑橘等香氣，有強的油脂氣味，貢獻堅果烤香味[16-17]。微量成分與主要酯類、醛類和醇類構成了甜瓜籽油特有的香味成分。

對比不同品種甜瓜籽油揮發(fā)物組成發(fā)現，‘皇后’和‘86-1’所含的揮發(fā)物種類明顯多于其他3種，分別為31種和30種，‘新蜜一號’和‘伽師’次之，分別為26種和23種，‘綠寶石’含有的揮發(fā)物種類最少，僅檢測到19種?！?6-1’‘綠寶石’和‘伽師’3個品種甜瓜籽油中醇類、酯類和醛類總含量占總揮發(fā)物的94.21%～98.45%，明顯高于‘新蜜一號’和‘皇后’2個品種，其含量占總揮發(fā)物的78.73%～81.12%。從風味物質貢獻率來看，‘86-1’甜瓜籽油以酯香為主，酯類相對含量占總揮發(fā)物的48.11%，其中乙酸乙酯約是乙醇含量的3.36倍，顯著高于其他4個品種(P<0.05)；‘綠寶石’和‘伽師’2個品種的甜瓜籽油以醇香為主，醇類相對含量分別占總揮發(fā)物的68.18%、62.20%，二者存在顯著差異(P<0.05)，其中乙醇含量分別是乙酸乙酯含量的3.08倍和1.79倍，‘綠寶石’品種的甜瓜籽油中酯類是‘伽師’的1.67倍，差異顯著?！旅垡惶枴贩N甜瓜籽油以醇類、酯類為主，合計占總揮發(fā)物的66.45%；‘皇后’品種甜瓜籽油以醇類、醛類為主，合計占總揮發(fā)物的63.28%，‘新蜜一號’甜瓜籽油中醇類和酯類含量均顯著高于‘皇后’品種，且前者酯類含量是后者的1.39倍，醛類含量較后者少35.69%，也存在顯著差異(P<0.05)。

表2 不同品種甜瓜籽油揮發(fā)性成分的GC-MS分析結果

2.2 電子鼻區(qū)分不同品種的甜瓜籽油風味

2.2.1 雷達圖分析 (見圖1)

從圖1可以看出，5個品種甜瓜籽油對18個傳感器的反應信號強度不同，其中‘皇后’的強度明顯小于其他4種，說明‘皇后’中的揮發(fā)物成分的種類和含量的綜合指標最低。由此表明，‘皇后’品種甜瓜籽油的香味性揮發(fā)物明顯少于其他4種，這與GC-MS 鑒定結果一致。另外，其他4個品種的整體風味成分的反應強度相當，品種間的區(qū)分距離不明顯，需構建主成分分析圖進行更為明顯的直觀分析。

注： 1～5依次為‘皇后’‘新蜜一號’‘伽師’‘86-1’‘綠寶石’品種甜瓜籽油的3次重復。

2.2.2 主成分分析

電子鼻檢測各品種甜瓜籽油風味時所用的樣品與GC-MS相同，每個樣品均做3～4次重復，并通過PCA分析相關數據，結果見圖2。

注：1～5依次為‘86-1’‘伽師’‘皇后’‘綠寶石’‘新蜜一號’5個品種甜瓜籽油的3～4次重復。

從圖2可以看出，由于傳感器不穩(wěn)定性，每個樣品的重復檢測存在小范圍波動，但是不同品種組甜瓜籽油間的風味物質存在的區(qū)分界限較明顯，這個結果也證實了金屬氧化物傳感器(MOS)能夠通過相似度指紋圖譜來準確區(qū)分不同風味物的樣品組。所有樣品被分為5大群組，不同樣品的分離發(fā)生在主成分1(PC1)上，第一主成分的貢獻率達98.245%，第二主成分貢獻率為1.374%，總貢獻率為99.619%，能較好地反映原始高維矩陣數據的信息，主成分1的方差貢獻率遠大于主成分2，表明PC1軸向右距離越大，樣品差異性越大。以豎線為分隔，將5個品種的甜瓜籽油分成左右2個組，右側是‘86-1’‘伽師’和‘綠寶石’3個品種，左側是‘新蜜一號’和‘皇后’2個品種，且‘皇后’與‘新蜜一號’距離較遠，這與GC-MS的分析結果一致。由此表明，‘86-1’‘伽師’和‘綠寶石’3個品種的樣品簇與‘新蜜一號’和‘皇后’2個品種的樣品簇存在顯著差異，而且‘皇后’品種的樣品簇與‘新蜜一號’品種的樣品簇同樣存在顯著差異。與雷達圖相比，5個品種的樣品簇之間清晰可分，差異特性顯示更為直觀，這一結果彌補了雷達圖分析不能直觀區(qū)分‘86-1’‘伽師’‘綠寶石’和‘新蜜一號’品種間的特性差異的缺點。

5個品種甜瓜籽油揮發(fā)物存在明顯差異可能與品種間的親緣關系遠近相關。根據陳蕓等[18]對國內外61個品種的甜瓜種質資源遺傳多樣性分析發(fā)現，種間親緣關系較遠，而且新疆甜瓜遺傳多樣性更為豐富，不僅表現在常見的果肉風味多樣性方面，也表現在種子脂肪酸組成方面，這種差異性在不同品種的西瓜種子[19]、橄欖油[20]中也存在。研究表明，在‘伽師’種子油脂中含有6～12種脂肪酸[2,6,21]，在其他品種油脂中脂肪酸組成差異較大，少則有7～12種[1,3,22]，多則有15～23種[7,23-24]。由此表明，油脂揮發(fā)物的差異與品種有一定關系。

3 結 論

本實驗采用頂空固相微萃取、GC-MS聯用，并結合電子鼻技術分析比較了‘86-1’‘伽師’‘皇后’‘綠寶石’和‘新蜜一號’甜瓜籽油中的揮發(fā)性風味成分。從樣品中共鑒定出35種揮發(fā)物，主要為醇類11種，占總揮發(fā)物的34.21%～68.18%；酯類6種，占總揮發(fā)物的11.74%～48.11%；醛類8種，占總揮發(fā)物的10.62%～22.81%。5個品種甜瓜籽油在揮發(fā)物組成和相對含量方面存在較大差異?！?6-1’‘綠寶石’和‘伽師’3個品種的甜瓜籽油中醇類、酯類和醛類總含量占總揮發(fā)物的94.21%～98.45%，明顯高于‘新蜜一號’和‘皇后’2個品種。其中‘86-1’品種甜瓜籽油以酯香為主，‘綠寶石’和‘伽師’品種甜瓜籽油以醇香為主，‘新蜜一號’品種甜瓜籽油揮發(fā)物以醇類、酯類為主，‘皇后’品種甜瓜籽油揮發(fā)物以醇類、醛類為主。通過電子鼻獲取的整體風味數據建立的雷達圖和PCA模型可知，雷達圖和PCA的結合具有優(yōu)勢互補作用，檢測結果重復性好，數據信息量完整，能直觀區(qū)分5個品種甜瓜籽油，與GC-MS結論一致。GC-MS和電子鼻兩種技術的結合使用為甜瓜籽油品質的區(qū)分、評價和溯源提供了思路和方法。