孫韞理 李亞茹 鐘海雁 龍奇志

(中南林業(yè)科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，長沙 410004)

茶油不飽和脂肪酸含量豐富，其中單不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)80%以上[1]。同時(shí)茶油中還含有維生素E、角鯊烯和甾醇等生物活性成分，具有與棕櫚油相近的煎炸壽命，因此被認(rèn)為是一種優(yōu)質(zhì)的煎炸油[2]。

食用油在反復(fù)加熱過程中品質(zhì)會逐漸變差，同時(shí)伴隨脂肪酸的氧化生成一些如不飽和醛、多環(huán)芳烴和烷基苯等有害物質(zhì)[3,4]。過去為了提高油脂的抗氧化穩(wěn)定性，多在食用油中添加人工合成的抗氧化劑如BHA、BHT、TBHA等，存在一定的食品安全風(fēng)險(xiǎn)，在美國、歐盟等國家已被明令禁止使用[5]。植物多酚作為一類天然抗氧化劑，具有天然無害、良好的自由基清除效果等優(yōu)點(diǎn)[6]。茶油中含有表兒茶素、山奈酚等酚類物質(zhì)多達(dá)27種[7]，但因?yàn)檫@些內(nèi)源性酚類物質(zhì)本身抗氧化效果不強(qiáng)，且易受到茶油加工工藝等因素的影響，因此對提高油脂的抗氧化穩(wěn)定性效果不明顯[8, 9]。添加多酚類物質(zhì)能有效提高茶油的抗氧化穩(wěn)定性[10]，但對茶油在煎炸過程中揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響還缺少進(jìn)一步研究。本研究以標(biāo)準(zhǔn)煎炸所采用溫度(180 ℃)進(jìn)行加熱實(shí)驗(yàn)，采用固相微萃取纖維頭對茶油及添加多酚的茶油在加熱過程中的揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行萃取，并采用GC-MS進(jìn)行分析，目的是探明多酚對茶油加熱過程中風(fēng)味成分的影響，為改善茶油在加熱過程中的風(fēng)味提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

精煉茶油；沒食子酸丙酯(純度>99%)；槲皮素(純度>95%)；兒茶素(純度>98%)；3,4-二羥基苯乙酸(純度>98%)；沒食子酸(純度>98%)。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備

7890B/5977A型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀；57348-U型固相微萃取手柄；50/30 μm DVB/CAR/PDMS型SPME萃取頭；RTC型集熱式磁力攪拌器。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

實(shí)驗(yàn)組為添加0.02%多酚的茶油油樣，制備方法：準(zhǔn)確稱取一定量的沒食子酸丙酯、沒食子酸、3,4-二羥基苯乙酸、兒茶素、槲皮素分別加入5份茶油中，使多酚添加物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02%。在50 ℃條件下攪拌10 min，待油溫冷卻后靜置過濾。同時(shí)制備一組空白對照組。

樣品在高溫干燥箱中(180±2) ℃下加熱，連續(xù)加熱4 d，每天6 h，冷卻后每天收集油樣并置于4 ℃冰箱儲存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 頂空固相微萃取(HS-SPME)條件

準(zhǔn)確稱取(2.00±0.001) g油樣置于頂空萃取瓶中，在60 ℃下加熱10 min。將萃取裝置插入萃取瓶中，頂空萃取40 min。拔出萃取頭立即插入GC-MS儀器進(jìn)樣口，將頂空萃取纖維頭熱解析10 min后，啟動儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

1.3.3 GC-MS條件

氣相色譜條件：色譜柱為Aiglent HP-5MS(30 m×250 μm×0.25 μm)毛細(xì)管柱，進(jìn)樣口溫度250 ℃，柱溫35 ℃保持5 min，隨后以4 ℃/min升溫到70 ℃，再以5 ℃/min升溫到150 ℃，最后以10 ℃/min的速度升溫至220 ℃，保持5 min，解析時(shí)間為39 min。載氣為He，流速為1.0 mL/min。

質(zhì)譜條件：離子源為EI源，電子能量70 eV，離子源溫度230 ℃。四級桿溫度150 ℃，傳輸線溫度280 ℃，溶劑延遲時(shí)間3 min。質(zhì)譜掃描范圍(m/z)為30～550 amu，質(zhì)譜數(shù)據(jù)檢索庫為NIST14.L。根據(jù)相似度及質(zhì)譜峰信息進(jìn)行鑒定。采用面積歸一化法，根據(jù)峰面積計(jì)算每種組分相對含量。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2010、SPASS Statistics 22.0和Origin 9.0分析。

2 結(jié)果分析

2.1 揮發(fā)性成分種類和總含量的變化

對比6組樣品加熱24 h后的揮發(fā)性成分GC-MS圖，發(fā)現(xiàn)在加熱24 h后，6組樣品的總峰個(gè)數(shù)均有所減少，但主要的揮發(fā)性成分基本一致，僅在含量上有一定差異。6組樣品加熱過程中的揮發(fā)性成分GC總峰個(gè)數(shù)及總峰面積的變化見圖1和圖2。

通過圖1可知，隨著加熱時(shí)間的增加，對照組中揮發(fā)性成分的總峰個(gè)數(shù)呈現(xiàn)減少趨勢，在加熱0～6 h期間急劇減少。添加的5種多酚均能顯著減緩茶油在加熱過程中總峰數(shù)量的減少，其中以3,4-二羥基苯乙酸的效果最佳。由圖2可知，對照組總峰面積隨加熱時(shí)間的增加呈上升趨勢，在加熱0～6 h和12～18 h期間有明顯上升。這主要是因?yàn)橛筒枳延偷难趸a(chǎn)物在加熱過程中進(jìn)一步發(fā)生氧化分解生成小分子醛類、醇類和短鏈脂肪酸等導(dǎo)致[2]。添加的5種多酚均能有效抑制揮發(fā)性成分總量的增加，這主要是因?yàn)槎喾訉χ舅岬谋Ｗo(hù)作用。沒食子酸組中總峰面積隨時(shí)間變化增加不明顯，對抑制揮發(fā)性成分總峰面積的增加效果最佳。

圖1 添加不同多酚的茶油在加熱過程中揮發(fā)性成分總峰個(gè)數(shù)的變化

圖2 添加不同多酚的茶油在加熱過程中揮發(fā)性成分總峰面積的變化

2.2 茶油揮發(fā)性各組分相對含量的變化

揮發(fā)性醛類物質(zhì)作為茶油中含量最豐富的揮發(fā)性成分，主要由不飽和脂肪酸熱氧化分解產(chǎn)生，可以作為判斷油脂在煎炸過程中劣變程度的參考指標(biāo)[11]。茶油中檢測到的揮發(fā)性醛類物質(zhì)可以分為揮發(fā)性正構(gòu)醛類和揮發(fā)性不飽和醛類等。

2.2.1 多酚對茶油中揮發(fā)性正構(gòu)醛含量的影響

通過GC-MS檢測到茶油中主要的揮發(fā)性正構(gòu)醛分別是己醛、庚醛、辛醛、壬醛和癸醛，是茶油青香風(fēng)味的主要來源。多酚對茶油在加熱過程中揮發(fā)性正構(gòu)醛相對含量的影響情況見圖3。在加熱過程中，6組樣品中5種正構(gòu)醛類物質(zhì)相對含量均有不同程度的減少，這也是隨著加熱時(shí)間的增加，茶油的青草香氣逐漸減弱的原因之一。對照組在加熱24 h后揮發(fā)性正構(gòu)醛相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少了59.22%，其中以癸醛和己醛損耗最為明顯，二者相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別減少了81.67%和80.36%。對照組在加熱到6 h時(shí)揮發(fā)性正構(gòu)醛相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)已減少54.57%，說明茶油青草香氣的減弱主要發(fā)生在加熱前期。測得實(shí)驗(yàn)組在加熱6 h時(shí)揮發(fā)性正構(gòu)醛相對含量也有不同程度的減少，其中B組減少量為33.50%，C組減少量為24.65%，D組減少量為32.85%，E組減少量為22.74%，F(xiàn)組減少量為10.53%，說明添加的5種多酚對茶油中揮發(fā)性正構(gòu)醛均有保護(hù)作用，能有效減緩加熱過程中茶油清香味的減弱，其中以沒食子酸效果最佳。

圖3 茶油在加熱過程中揮發(fā)性正構(gòu)醛相對含量的變化情況

2.2.2 多酚對茶油中揮發(fā)性不飽和醛含量的影響

不飽和醛是多不飽和脂肪酸在加熱氧化過程中產(chǎn)生的一類次級氧化產(chǎn)物[12]。茶油中檢測到的不飽和醛有6種，分別是(E,E)-2,4-庚二烯醛、(E)-2-辛烯醛、(E)-2-壬烯醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛、(E)-2-癸烯醛、2-十一烯醛。6組樣品加熱過程中揮發(fā)性烯醛相對含量的變化情況見圖4。由圖4可知，隨著加熱時(shí)間的增加，對照組中總烯醛相對含量呈現(xiàn)增加-趨于平緩-減小的趨勢，其中在0～6 h增加最明顯，達(dá)55.21%。通過添加多酚，減少了茶油在加熱初期揮發(fā)性烯醛相對含量的增加，這與添加多酚延長了茶油的氧化誘導(dǎo)時(shí)間有關(guān)[13]。在加熱0～6 h期間，沒食子酸對抑制揮發(fā)性烯醛相對含量升高的效果最佳，抑制率達(dá)95.30%。

在未加熱前，對照組中(E,E)-2,4-庚二烯醛和(E,E)-2,4-癸二烯醛的相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為16.89%和17.85%。(E,E)-2,4-庚二烯醛由亞麻酸氧化后產(chǎn)生的氫過氧化物發(fā)生β-均裂形成[14]，(E,E)-2,4-癸二烯醛則由亞油酸氧化后的氫過氧化物β-均裂形成[15]，這兩種揮發(fā)性物質(zhì)在油茶籽油揮發(fā)性成分中相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，可以作為特征揮發(fā)性成分。6組樣品中的(E,E)-2,4-庚二烯醛和(E,E)-2,4-癸二烯醛在加熱過程中的相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化見圖5和圖6。

圖4 茶油在加熱過程中揮發(fā)性烯醛相對含量的變化情況

由圖5可知，對照組中(E,E)-2,4-庚二烯醛相對含量在加熱過程中不斷減少，添加多酚對加熱過程中(E,E)-2,4-庚二烯醛相對含量的減少具有抑制效果。圖6表明對照組中(E,E)-2,4-癸二烯醛的相對含量在加熱過程中呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，其中在加熱0～6 h期間有明顯上升，相對含量增加了93.11%。添加多酚能明顯降低加熱過程中(E,E)-2,4-癸二烯醛的相對含量的升高，其中以3,4-二羥基苯乙酸效果最佳，添加3,4-二羥基苯乙酸后油茶籽油中(E,E)-2,4-癸二烯醛的相對含量在加熱6 h后僅升高22.11%。

圖5 茶油在加熱過程中(E,E)-2,4- 庚二烯醛相對含量的變化情況

圖6 茶油在加熱過程中(E,E)-2,4- 癸二烯醛相對含量的變化情況

2.2.3 多酚對茶油中其他揮發(fā)性成分的影響

茶油中的揮發(fā)性成分除醛類物質(zhì)外，還含有醇、酮、短鏈脂肪酸、酯和烴類物質(zhì)等5種揮發(fā)性成分。其中酮類物質(zhì)具有果香氣味，而揮發(fā)性短鏈脂肪酸隨著濃度的升高會逐漸呈現(xiàn)出酸敗的刺激性氣味。茶油在加熱過程中，酮類物質(zhì)相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)不斷降低，揮發(fā)性短鏈脂肪酸相對含量不斷升高。加熱24 h后，對照組中酮類物質(zhì)相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低了93.59%，而揮發(fā)性短鏈脂肪酸相對含量增加28倍，這種變化也是導(dǎo)致茶油在加熱過程中風(fēng)味劣變的重要原因之一。

酮類物質(zhì)相對含量的降低主要發(fā)生在加熱0～6 h期間，添加槲皮素對抑制酮類物質(zhì)在此期間相對含量的降低效果最佳，保留率達(dá)96.70%；而在加熱24 h后，B組中酮類物質(zhì)保留率最高，為59.03%，說明長時(shí)間加熱時(shí)，3,4-二羥基苯乙酸具有更好的效果。揮發(fā)性短鏈脂肪酸相對含量的升高主要發(fā)生在加熱0～6 h和18～24 h期間，添加的5種多酚對揮發(fā)性短鏈脂肪酸含量的升高均有明顯的抑制作用。

3 討論

油脂在高溫條件下的氧化過程與常溫下的自動氧化過程相比雖然機(jī)理相似，但是具有一定特殊性，所有的氧化反應(yīng)速率加快。尤其是在烹飪時(shí)，往往是油脂和氧在高溫處理過程中直接反應(yīng)，此時(shí)油脂氧化生成的初級氧化產(chǎn)物如氫過氧化物等物質(zhì)會立刻又分解成各種不同的醛、酮、酸等小分子次級氧化產(chǎn)物。羥基自由基和單線態(tài)的氧是非?；顫姷淖杂苫@些自由基非常容易與油脂中的不飽和脂肪酸結(jié)合發(fā)生脂過氧化反應(yīng)，多酚化合物含有的酚羥基可以消滅自由基，阻止脂過氧基的形成從而抑制脂過氧化反應(yīng)。從揮發(fā)性成分的抑制作用的總體情況來看，所選的5種多酚中以兒茶素和沒食子酸效果較好，這主要與酚羥基的數(shù)量與位置有關(guān)。茶油中的不飽和脂肪酸主要為油酸(占80%左右)，另含有少量亞油酸和亞麻酸。油酸的氧化產(chǎn)物辛醛、壬醛和癸醛都是由O-8-氫過氧化物分解得到的1-烯基自由基和羥基自由基組合物的酮-烯異構(gòu)互變產(chǎn)物。(E)-2-癸烯醛、(E)-2-十一碳烯醛和(E)-2-壬烯醛的含量與油酸?；o密相關(guān)，是油酸氫過氧化物的β-均裂產(chǎn)物[14,15]。(E)-2-辛烯醛的含量與亞麻酸和油酸?；陌俜趾棵芮邢嚓P(guān)[16]。在高溫環(huán)境下，多酚的結(jié)構(gòu)、脂肪酸組成與油脂氧化穩(wěn)定性的關(guān)系還有待進(jìn)一步研究。

(E,E)-2,4-庚二烯醛和(E,E)-2,4-癸二烯醛作為茶油中的特征揮發(fā)性成分，多酚對二者的作用效果截然不同，這可能是因?yàn)槎喾訉Σ煌舅崞鸬降目寡趸Ч嬖诓町悓?dǎo)致的。有研究表明(E,E)-2,4-癸二烯醛的相對含量與油脂加熱過程中不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸的比值變化成反比[17]，多酚能抑制茶油中(E,E)-2,4-癸二烯醛相對含量的增加可能與多酚提高了茶油中不飽和脂肪酸尤其是亞油酸的抗氧化穩(wěn)定性有關(guān)。添加的5種多酚均能減緩茶油在加熱過程中揮發(fā)性成分的劣變，但對不同揮發(fā)性成分的保護(hù)效果和發(fā)揮作用的時(shí)間段均存在一定差異，這與多酚自身的特性和油脂的脂肪酸組成密切相關(guān)[18, 19]。

油脂揮發(fā)性成分是衡量油脂品質(zhì)好壞的一個(gè)重要指標(biāo)[20]。茶油在加熱過程中因?yàn)閾]發(fā)性成分的變化會導(dǎo)致風(fēng)味變差，添加多酚能有效減緩茶油中揮發(fā)性成分的不良變化趨勢，從而使茶油在長時(shí)間煎炸過程中的風(fēng)味有所改善。

4 結(jié)論

采用HS-SPME和GC-MS測定了180 ℃條件下多酚對茶油揮發(fā)性成分的影響。共檢測出42種可確定結(jié)構(gòu)的揮發(fā)性化合物，主要包括醇類、醛類、酮類、酸類、酯類、烴類化合物等，其中醛類物質(zhì)是精煉茶油中主要的揮發(fā)性成分，占總檢出物的67.03%。

茶油在加熱過程中揮發(fā)性風(fēng)味成分的不良變化主要發(fā)生在加熱0～6 h期間，主要表現(xiàn)在揮發(fā)性正構(gòu)醛和酮類物質(zhì)含量減少，揮發(fā)性不飽和醛和揮發(fā)性短鏈脂肪酸含量升高。添加多酚能有效的減緩揮發(fā)性正構(gòu)醛和酮類物質(zhì)相對含量的減少，抑制揮發(fā)性不飽和醛和短鏈脂肪酸含量的升高。