周 麗,王 蓉

(酒泉市食品檢驗(yàn)檢測中心,甘肅酒泉 735000)

銀杏(GinkgobilobaL.)屬于銀杏科落葉高大喬木,在我國廣泛栽培,是我國主要的經(jīng)濟(jì)樹種之一;其果實(shí)白果具有營養(yǎng)和功能雙重功效,不僅富含淀粉、蛋白質(zhì)和脂肪,還含有多糖、黃酮、銀杏內(nèi)酯、銀杏酸等多種功能成分,具有潤肺、定喘、澀精、止帶,調(diào)節(jié)免疫、抗腫瘤、抗衰老、降壓降脂等作用[1]。

國內(nèi)外關(guān)于白果仁品質(zhì)的報(bào)道不多,現(xiàn)有文獻(xiàn)除報(bào)道其營養(yǎng)成分和功能因子外[2],還對其有毒成分進(jìn)行了分析[3],有研究者對鮮白果的揮發(fā)性成分進(jìn)行了分析[4],但尚未見熟制白果仁揮發(fā)性成分的分析,也未見鮮白果和熟制白果揮發(fā)性成分的比較分析。而在熟制加工過程中,揮發(fā)性成分容易損失和變化,因此不同熟制方式制得的產(chǎn)品,其揮發(fā)性成分也存在著極大的差異[5]。固相微萃取(Solid phase micro-extraction,SPME)是將吸附、濃縮、解吸、進(jìn)樣集于一體的便捷萃取技術(shù),能夠有效萃取食品中的揮發(fā)性物質(zhì)成分[6]。當(dāng)前,固相微萃取技術(shù)結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)(Gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)已廣泛用于多種食品揮發(fā)性成分的測定,是用于分離與鑒定揮發(fā)性香氣成分的便捷高效方法[7-8]。主成分分析是一種多元統(tǒng)計(jì)分析技術(shù),它是一種降維或者把多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo)的一種方法,主成分分析的目的是簡化數(shù)據(jù)和揭示變量間的關(guān)系,其作為一種多元分析方法已廣泛應(yīng)用于白酒[9]、葡萄酒[10]、香蔥油[11]及蘋果[12]等揮發(fā)性成分分析。

本研究在前期確定的工藝基礎(chǔ)上,采用SPME結(jié)合GC-MS的方法,對白果鮮樣和不同熟制方式白果的揮發(fā)性成分進(jìn)行檢測的分析,并且采用主成分SPSS軟件進(jìn)行主成分分析(PCA),構(gòu)造白果揮發(fā)性成分的主成分散點(diǎn)圖和得分表來對揮發(fā)性成分進(jìn)行分析,旨在為白果的加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

白果(品種:大佛指) 于2017年9月采自江蘇泰州。

Agilent 6890 GC-5973MSD氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀/色譜柱(OV1701 60 m×0.25 mm(i.d)×0.5 μm) 蘭州化物所;固相微萃取器(SPME,50/30 μm DVB/CAR/PDMS) 美國SUPELCO公司;WL 700微波爐 格蘭仕。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品的制備 選擇無霉變、無硬心、成熟度一致的銀杏為原料,去除外殼后清洗干凈,置于濾紙上自然晾干,分別取200 g置于微波爐中800 W熟制3 min,得到微波熟制樣品;取200 g漂洗干凈的白果置于沸水中煮制40 min,得到煮制熟制樣品。將漂洗并晾干的新鮮白果仁及熟制白果仁置于-80 ℃低溫冰箱中冷凍6 h,然后分別取5顆切片,置于研缽中加液氮迅速研磨成粉末,準(zhǔn)確稱取5 g樣品于20 mL頂空瓶中迅速密封,置于-4 ℃冷凍備用。

1.2.2 頂空固相微萃取 參照蔣玉梅等[13]方法,將裝有樣品的頂空瓶在室溫解凍后,置于60 ℃水浴中恒溫10 min。將經(jīng)老化處理的萃取頭插入頂空瓶中,于60 ℃條件下恒溫吸附45 min,抽回纖維頭并拔出萃取頭,迅速將萃取頭插入氣相色譜儀進(jìn)樣口,推出纖維頭,于250 ℃解析10 min,抽回纖維頭后拔出萃取頭,同時(shí)啟動儀器采集數(shù)據(jù)。

1.2.3 GC-MS分析條件 GC條件:樣口溫度250 ℃;載氣:He;流速1.0 mL/min;升溫程序起始溫度100 ℃保持2 min,以3 ℃/min升溫至220 ℃,保留2 min,再以5 ℃/min升至終溫250 ℃,保留10 min。

MS條件:電子轟擊(EI)離子源,電子能量70 eV,傳輸線溫度270 ℃,離子源溫度230 ℃,四級桿溫度150 ℃,倍增管電壓1752.9 V,質(zhì)量掃描范圍m/z 20～500 amu。

1.3 數(shù)據(jù)處理

樣品中各揮發(fā)性成分的定性由計(jì)算機(jī)檢索與NIST標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫匹配求得;揮發(fā)性成分的定量由計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),按照峰面積的歸一化方法進(jìn)行定量分析,計(jì)算相對含量。采用SPSS 20.0數(shù)據(jù)處理軟件中的主成分分析模塊，對所檢測出揮發(fā)性成分的相對含量行主成分分析,得到的揮發(fā)性成分的特征值和特征向量,使其累積貢獻(xiàn)率在90% 以上。根據(jù)每個(gè)品種有關(guān)成分相對含量的標(biāo)準(zhǔn)化值及特征根、特征向量計(jì)算出各主成分值,并以此作散點(diǎn)圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同熟制方式白果揮發(fā)性成分分析

對新鮮和不同熟制方式處理的白果,按照1.2.2和1.2.3條件進(jìn)行測定,其總離子流色譜圖如圖1所示,揮發(fā)性成分種類及相對含量結(jié)果見表1。

圖1 白果仁揮發(fā)性成分的總離子流圖Fig.1 Total ion chromatogram ofvolatiles compounds of Ginkgo biloba seeds注:A:新鮮白果;B:微波白果;C:煮制白果。

表1 新鮮及熟制白果的揮發(fā)性成分相對含量Table 1 Contents of volatile flavor compounds offresh,and boiled Ginkgo biloba seeds

續(xù)表

其中新鮮白果中檢出44種揮發(fā)性化合物,醛類14種、醇類10種、烷烴8種、萜類5種、酯類3種、芳烴類2種,酮類1種,其他1種,揮發(fā)性成分主要集中在色譜圖后半段(圖1A),且主要是一些長鏈的不飽和醛類。

微波熟制白果檢測出35種揮發(fā)性成分,其中萜類12種、烷烴類7種、醇類7種、醛類5種、酯類1種、酮類1種、其它2種。從相對含量上看,主要檢測出的揮發(fā)性香氣成分有:二氫香芹醇(11.493%)、δ-蓽澄茄烯(10.518%)、己醇(9.644%)、壬醛(7.694%)、p-二甲苯(7.558%)、α-古蕓烯(5.808%)、古巴烯(4.785%)、衣蘭烯(4.390%)、O-葵基羥胺(4.211%)、檸檬烯(2.567%)、2-己基葵醇(1.475%)、雪松烯(0.507%)等。其中二氫香芹醇是醇類化合物,具有薄荷香、甜香、涼香、木香、辛香[14];δ-蓽澄茄烯是倍半萜類化合物,具有有輕淡的木質(zhì)與針葉林氣味[15];α-古蕓烯具有古蕓香脂香氣[16];檸檬烯具有柑橘香、甜香,檸檬香類香氣,用于調(diào)配橙子、檸檬、肉豆蔻、可樂等食用香精[14]。

煮制熟制白果中有31種揮發(fā)性成分被檢測出,其中萜類12種、烷烴類8種、醇類6種、醛類3種、酯類1種、其它類1種。從相對含量上看,煮制熟制白果中主要檢測出的揮發(fā)性香氣成分有:δ-蓽澄茄烯(22.963%)、壬醛(10.630%)、古巴烯(6.973%)、磷酸三丁酯(6.071%)、L-檸檬烯(5.400%)、檸檬烯(5.110%)、衣蘭烯(4.601%)、2-己基葵醇(4.029%)、P-二甲苯(3.163%)、法呢烷(2.636%)、α-法呢烯(2.066%)、1,6二氫香芹醇(1.943%)、二氫香芹醇(1.819%)、L-卡拉稀(1.734%)、α-白菖考烯(1.367%)、D大根香葉烯(1.120%)。其中α-法呢烯具有萜香、青香、草香、藥草香、松木香,用于調(diào)配熱帶水果、柑橘、茶、覆盆子和甜瓜等食用香精。D大根香葉烯在金橘[17]和長營橄欖果實(shí)[18]中均有檢測到,并且在后者中含量比較高。另外,D大根香葉烯具有抗菌活性,是廣泛用于香料食品工業(yè)和藥物合成的重要中間體[19]。

2.2 新鮮和不同熟制方式處理白果揮發(fā)性成分比較

白果熟制后各類揮發(fā)性成分從相對含量上和種類上都發(fā)生了變化(圖2)。白果經(jīng)微波熟制后醇類化合物的含量有所上升,但是煮制熟制后有所降低,微波熟制白果中的醇類化合物種類較新鮮白果中少3種,煮制熟制白果中醇類化合物種類較新鮮白果中少4種,說明煮制對醇類物質(zhì)的破壞較大,這是由于煮制屬于熱氧化反應(yīng),醇類物質(zhì)屬于極易揮發(fā)的組分,在高溫條件下,大部分的醇類物質(zhì)揮發(fā)到空氣當(dāng)中,而另一部分的醇類物質(zhì)則因氧化反應(yīng)生成了醛類物質(zhì)[20]。醛類化合物經(jīng)熟制后含量明顯降低,且微波熟制后含量最低,在種類上微波熟制白果中的醛類較新鮮白果少9種,煮制白果中的醛類較新鮮白果少11種,這可能是由于微波及加熱作用,物料中一些醛類化合物遭到破壞,轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)[21]。白果經(jīng)熟制后萜類化合物的相對含量有明顯的升高,而且煮制熟制白果中的萜類化合物的含最高的,且種類也有所增加,微波熟制白果中的萜類較新鮮白果中多7種,煮制熟制白果中的萜類化合物較新鮮白果多7種。烷烴類化合物的含量與萜類化合物的趨勢一致,但是在種類上煮制熟制白果與新鮮白果的種類一樣多,而微波熟制白果中的烷烴類化合物較新鮮白果少1種。該類物質(zhì)主要來源于脂肪酸烷氧自由基的裂解反應(yīng)。烷烴類物質(zhì)相對閾值較高,對白果風(fēng)味直接貢獻(xiàn)很小,但有利于整體風(fēng)味的提升[22]。

圖2 生熟白果中主要揮發(fā)性物質(zhì)相對含量(A)和物質(zhì)種類(B)Fig.2 Comparison of content(A)and number(B)of mainvolatile compounds in fresh and cooked Ginkgo biloba seeds

如圖3所示,新鮮白果經(jīng)熟制后主要呈香化合物的相對含量都有所升高,經(jīng)微波熟制后白果中衣蘭烯、古巴烯、δ-蓽澄茄烯分別增加4.239%、4.685%和9.744%;經(jīng)煮制熟制后衣蘭烯、古巴烯、δ-蓽澄茄烯分別增加4.450%、6.873%和22.189%。白果組分多為不易揮發(fā)組分,適當(dāng)加熱可以促使其揮發(fā)性風(fēng)味化合物的揮發(fā),使其感官風(fēng)味品質(zhì)得到體現(xiàn)。烯類揮發(fā)出較慢,適當(dāng)?shù)臏囟瓤梢栽黾悠鋼]發(fā)[23-24]

圖3 生熟白果中主要揮發(fā)性化合物的相對含量比較Fig.3 Comparition of main volatile component contentin fresh and cooked Ginkgo biloba seeds

烴類化合物在熟制后白果中普遍存在,它包括單萜和部分倍半萜類,它們具有較低的香味閾值,且風(fēng)味活性較強(qiáng),因此,萜類化合物對熟制后白果的整體香味貢獻(xiàn)較大。但是不同的熟制方法煮制的白果中萜類的相對含量有一定的差異。如圖4所示,煮制熟制白果中檸檬烯、古巴烯、δ-蓽澄茄烯、(-)-β-蓽澄茄烯、L-卡拉稀和α-白菖考烯的相對百分含量明顯高于微波熟制的白果中,分別高出2.543%、2.188%、12.445%、0.427%、0.787%和0.628%,而煮制熟制白果中D大根香葉烯和衣蘭烯的相對百分含量僅較微波熟制白果高出0.263%和0.211%。

圖4 不同熟制白果中萜類化合物的相對含量比較Fig.4 Comparison of terpenoids contentin microwave heating and cooked Ginkgo biloba seeds

2.3 主成分分析

利用SPSS數(shù)據(jù)處理軟件中的主成分分析模塊對不同熟制白果中的66種揮發(fā)性成分的相對含量以及不同方法熟制白果的香氣成分進(jìn)行主成分分析,得到的揮發(fā)性成分的特征值和特征向量見表2,從表2可以看出,第1主成分的貢獻(xiàn)率是(78.034%),第2主成分的貢獻(xiàn)率是(21.966%)。兩個(gè)成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到近似達(dá)到100%。主成分分析一般提取的主成分需滿足包含85%以上信息的要求[25],本文研究得到的2個(gè)主成分完全足以達(dá)到表達(dá)該數(shù)據(jù)變化的趨勢,根據(jù)大小分別命名為1、2主成分。

表2 2種主成分的特征值及其貢獻(xiàn)率Table 2 Eigenvalues and cumulative contributionof two principal components

由表3分析可知,第1主成分反映的指標(biāo)有(Z)-11-十六烯醇、2,4-葵二烯醛、十三醛、(Z)-9-十四烯醛、十五醛、十六醛、(Z)-9-十六烯醛、(Z)-7-十六烯醛、(E)-9-十八烯醛、(E,E,E)-9,12,15-十八三烯醛、(Z)-9,17-十八二烯醛、2,3-丁二醇、庚烯-3-醇、壬醇、苯乙醇、(Z)-14-甲基-8-十六烯醇、十六烯、3-甲基十三烷、十四烷基環(huán)氧乙烷、丙酮香葉酯、戊酸10-十一烯酯、2,6-二甲基萘、1,8-二甲基萘、3-羥基-2-丁酮、丁香酚等;第2主成分反應(yīng)的指標(biāo)有二氫香芹醇、p-二甲苯、2-己基葵醇、δ-蓽澄茄烯、(-)-β-蓽澄茄烯、檸檬烯、α-白菖考烯、L-卡拉稀、δ-杜松烯、古巴烯、壬醛、D大根香葉烯、雪松烯等;因此,可以得出不同熟制白果中主要香氣成分的組成并不是某一個(gè)或者某一類單一成分作為主導(dǎo),而是醛類、醇類、萜類等多種化合物共同作用。

表3 白果揮發(fā)性成分的主成分載荷矩陣Table 3 Principal component loading matrix ofvolatile compounds of Ginkgo biloba seeds

續(xù)表

根據(jù)表2中的特征值及特征向量以及表3中66種香氣成分的載荷值，計(jì)算出不同方法熟制白果中第1主成分及第2主成分之和共占有總變異額度的100%,然后采用第1主成分作為橫坐標(biāo),第2主成分為縱坐標(biāo)做散點(diǎn)圖,分別對3個(gè)品種以及66種揮發(fā)性成分做散點(diǎn)圖(圖5)。

圖5 新鮮、微波和煮制白果及66種揮發(fā)性成分的主成分散點(diǎn)圖Fig.5 PCA biplot for fresh,microwave-heated,boiledGinkgo biloba seeds and 66 identified aroma components

對于不同方法熟制白果的主成分分析的散點(diǎn)圖可以看出,根據(jù)3種成分的距離遠(yuǎn)近可大致分為4個(gè)區(qū)域,其中微波和煮制熟制白果距離較近外,新鮮白果與微波和煮制熟制白果在主軸上的距離相對較遠(yuǎn),因此說明新鮮白果的揮發(fā)性成分與微波和煮制熟制白果的揮發(fā)性組分差別較大。

由圖5可知,新鮮白果的香氣成分主要集中在第1主成分正半軸第2主成分正半軸,根據(jù)影響大小依次為(Z)-11-十六烯醇、2,4-葵二烯醛、十三醛、(Z)-9-十四烯醛、十五醛、十六醛、(Z)-9-十六烯醛、(Z)-7-十六烯醛、(E)-9-十八烯醛、(E,E,E)-9,12,15-十八三烯醛、(Z)-9,17-十八二烯醛、2,3-丁二醇、庚烯-3-醇、壬醇、苯乙醇、(Z)-14-甲基-8-十六烯醇、十六烯、3-甲基十三烷、十四烷基環(huán)氧乙烷、丙酮香葉酯、戊酸10-十一烯酯、2,6-二甲基萘、1,8-二甲基萘、3-羥基-2-丁酮、丁香酚,其中肉豆蔻醛、(Z,Z)-7,10-十六二烯醛、(Z)-13-十八烯醛、2,3-丁二醇、3-羥基-2-丁酮、(Z)-9-十六烯醛占有較高的含量;影響熟制白果的香氣成分主要集中在第一主成分負(fù)半軸第二主成分正半軸,根據(jù)影響力大小依次為二氫香芹醇、p-二甲苯、2-己基葵醇、δ-蓽澄茄烯、(-)-β-蓽澄茄烯、檸檬烯、α-白菖考烯、L-卡拉稀、δ-杜松烯、古巴烯、壬醛、D大根香葉烯、雪松烯等,其中相對含量較高的有δ-蓽澄茄烯、二氫香芹醇、壬醛、p-二甲苯、古巴烯、檸檬烯、衣蘭烯、2-己基葵醇。

3 結(jié)論

采用頂空固相微萃取和氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法測定新鮮、微波和煮制熟制白果揮發(fā)性化成分,共鑒定出66種化學(xué)成分。微波和煮制熟制白果的主要揮發(fā)性成分類似,與新鮮白果的主要揮發(fā)性成分在種類和數(shù)量上有較大的差異。新鮮白果中主要的揮發(fā)性成分為醛類,相對含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熟制白果,并且種類也較微波和煮制熟制白果中多。微波熟制白果中的醇類相對含量最高,其次是鮮白果中,而熟制白果中的醇類化合物種類較生白果中少;白果經(jīng)熟制后萜類化合物含量明顯增高,且煮制白果中的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于微波熟制中;新鮮和煮制熟制白果中的烴類化合物的種類一樣多,而微波熟制白果中的烴類化合物較它們少。通過本試驗(yàn)的研究可知白果熟制前后白果中主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),為白果的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。但是由于香氣的品質(zhì)不僅與香氣的成分和含量有關(guān),還與香氣的閾值和互相的協(xié)調(diào)作用有關(guān)。本試驗(yàn)只檢測分析了前者,對后者尚未確定,因此對白果香氣品質(zhì)難以做出更加深入的結(jié)論,需在后續(xù)的研究中逐漸探索。