吳雪輝, 何俊華, 黃梓煒, 藍(lán)小河, 張 兵

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院1,廣州 510642)(廣東省油茶工程技術(shù)研究中心2,廣州 510642)

由于植物油毛油中存在一些非甘油三酯成分,如游離脂肪酸、磷脂、蠟質(zhì)、水分、不良風(fēng)味物質(zhì)等,造成油脂色澤深、口感差、儲(chǔ)藏穩(wěn)定性低,往往需要對(duì)其進(jìn)行精煉后才能供消費(fèi)者食用。目前,對(duì)植物油精煉的研究,主要集中在精煉過(guò)程油脂理化指標(biāo)、營(yíng)養(yǎng)成分、脂肪酸組成等變化[8-10]。風(fēng)味作為植物油的品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)之一,在精煉過(guò)程的變化研究相對(duì)較少。王笑園等[11]的研究表明,亞麻籽油精煉后揮發(fā)性化合物由毛油的77種降至成品油的18種;菜籽油精煉過(guò)程中風(fēng)味物質(zhì)的種類和數(shù)量都發(fā)生了變化,由毛油的39種風(fēng)味物質(zhì)變成脫臭油的16種,菜籽油中原有的吡嗪類化合物和硫甙降解產(chǎn)物的種類和含量顯著降低,同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一些新的成分[12]。但油茶籽油精煉過(guò)程中的風(fēng)味變化研究較少,李梓銘等[13]測(cè)定了粗榨茶籽油和精煉成品油的揮發(fā)性組分,但對(duì)精煉各階段茶油揮發(fā)性物質(zhì)的組成與變化規(guī)律沒(méi)有研究。因此,本研究在前期探討油茶籽油精煉過(guò)程中理化指標(biāo)、有益脂質(zhì)伴隨物含量、脂肪酸組成等變化的基礎(chǔ)上[14],采用頂空-固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測(cè)定精煉各階段油茶籽油的揮發(fā)性化合物組成,闡明精煉過(guò)程中油茶籽油風(fēng)味的變化規(guī)律,為優(yōu)化和調(diào)控精煉工藝提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器

油茶籽毛油、脫膠油、脫酸油、脫色油、脫臭油、脫蠟油,毛油采用壓榨方法得到,其過(guò)氧化值和酸價(jià)分別為0.134 g/100 g和1.55 mg/g,所有油樣均取自同一批。

正構(gòu)烷烴C7～C30、鄰二氯苯和甲醇均為色譜純。

GCMS-2010 ULTRA氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀,50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭,DB-WAX色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 HS-SPME-GC-MS分析

根據(jù)Cao等[15]的方法,采用頂空-固相微萃取法提取油茶籽油中的揮發(fā)性化合物。稱取1.0 g油樣于15 mL頂空瓶中,加入10 μL鄰二氯苯溶液(0.3 mg/mL)作為內(nèi)標(biāo)。隨后,插入老化后的萃取頭,于45 ℃水浴中萃取45 min。萃取結(jié)束后將萃取頭插入GC的進(jìn)樣口,在240 ℃下解析3 min,待檢測(cè)。

根據(jù)He等[16]的方法,采用配備DB-WAX色譜柱的GC-MS來(lái)分析樣品的揮發(fā)性化合物。色譜升溫程序:初始溫度為40 ℃(保持3 min),然后以5 ℃/min升至180 ℃(保持5 min),最后10 ℃/min升至200 ℃(保持2 min)。載氣為氦氣,流速為1.0 mL/min。質(zhì)譜條件:離子源溫度為230 ℃,四級(jí)桿溫度為150 ℃,電子轟擊離子源(EI),電子能量為70 eV,質(zhì)譜掃描為30～450 m/z,溶劑延遲為4 min。

定性分析:先通過(guò)NIST11質(zhì)譜庫(kù)篩選出匹配度大于80的化合物,然后通過(guò)比較化合物的計(jì)算保留指數(shù)與參考保留指數(shù)來(lái)確定最終的化合物。參考保留指數(shù)來(lái)自NIST標(biāo)準(zhǔn)庫(kù),而計(jì)算保留指數(shù)則是根據(jù)C7～C30正構(gòu)烷烴的標(biāo)準(zhǔn)品在樣品相同GC-MS條件下的出峰保留時(shí)間,可計(jì)算出每種化合物的保留指數(shù)[17]。

該區(qū)含水層巖性為第四系砂卵礫石，水位埋深大于50 m，水量豐富，砂卵礫石層滲透系數(shù)較大。翠山公園南部陡坡高度基本在10～50 m，通過(guò)比較陡坡高差與地下水埋深，可以判斷翠山南部第四系砂礫石層處于包氣帶，所以地下水入滲以垂向?yàn)橹?。?dāng)?shù)乇硭?jīng)過(guò)上層粉土層到達(dá)下部砂卵礫石層時(shí)其滲透速度由慢變快。各類土的滲透系數(shù)見(jiàn)表1。

定量分析:采用內(nèi)標(biāo)法,根據(jù)化合物的峰面積、內(nèi)標(biāo)物的峰面積和內(nèi)標(biāo)物的濃度來(lái)計(jì)算。

1.2.2 氣味活度值分析

氣味活度值(OAV)是揮發(fā)性化合的濃度與其氣味閾值的比值,代表?yè)]發(fā)性化合物對(duì)風(fēng)味的貢獻(xiàn)大小,OAV>1的揮發(fā)性化合物為關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)[18]。

1.3 數(shù)據(jù)處理軟件

采用SIMCA14.1 軟件進(jìn)行主成分分析(PCA),采用Origin 2021軟件繪制作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 油茶籽油揮發(fā)性化合物在精煉過(guò)程的變化

采用HS-SPME-GC-MS分析測(cè)定了精煉各階段油茶籽油的揮發(fā)性化合物成分,結(jié)果如表1所示。

表1 精煉各階段油茶籽油的揮發(fā)性化合物

由表1可知,精煉過(guò)程的油茶籽油鑒定出76種揮發(fā)性化合物,其中,醛類15種、酮類5種、醇類13種、酸類7種、酯類24種、雜環(huán)類6種、烯類4種。隨著精煉過(guò)程的進(jìn)行,油茶籽油中揮發(fā)性化合物的種類基本上逐漸減少,毛油、脫膠油、脫酸油、脫色油、脫臭油和脫蠟油中的揮發(fā)性化合物分別為56、51、51、54、42、39種。該結(jié)果與王笑園等[11]對(duì)亞麻籽油的研究結(jié)果相似,亞麻籽油毛油的揮發(fā)性化合物由77種降至成品油的18種。

在揮發(fā)性化合物的濃度方面,醛類中提供綠色和脂肪氣味的己醛、辛醛、壬醛和反-2-辛烯醛等脂肪醛[19],其濃度在精煉過(guò)程變化較大。酸類中的己酸、庚酸、辛酸和壬酸等的濃度在脫色工序中顯著上升,但是這些酸類表現(xiàn)為刺激的酸味、汗味和腐敗氣味[20],令人不愉快,從而影響油茶籽油的風(fēng)味。隨著精煉過(guò)程的進(jìn)行醇類中1-戊醇、1-己醇和1-庚醇等的濃度,呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì);而3-甲基-1-丁醇、2,3-丁二醇和苯乙醇等的濃度則是逐漸下降;這些醇類物質(zhì)提供綠色、水果和發(fā)酵氣味,主要來(lái)源于醛類的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物,如己醛、苯乙醛、3-甲基1-丁醛可以相應(yīng)的轉(zhuǎn)化為己醇、苯乙醛和3-甲基-1-丁醇[21]。酯類物質(zhì)中,提供甜香和椰子氣味的γ-戊內(nèi)酯、γ-丁內(nèi)酯和γ-壬內(nèi)酯等成分[22],在脫色工序中濃度顯著上升;而2-甲基丁酸乙酯、異丁酸異戊酯和異戊酸異戊酯等酯類則經(jīng)過(guò)脫色后被除去了。

為了更加直觀地了解油茶籽油中揮發(fā)性化合物在精煉過(guò)程的變化規(guī)律,將精煉各階段的揮發(fā)性化合物的種類與濃度進(jìn)行歸總,結(jié)果如圖1所示。

圖1 油茶籽油中不同類型揮發(fā)性化合物的數(shù)量圖和質(zhì)量比圖

由圖1a可以看出,油茶籽油的揮發(fā)性化合物以酯類、醛類、醇類的數(shù)量較多,酮類、雜環(huán)類、酸類和烯類相對(duì)較少;在精煉過(guò)程中,醛與酮的種類變化不大;酯、醇和雜環(huán)的種類明顯減少,由毛油中的18、11、6種化合物減少至脫蠟油中的13、7、1種;酸類和烯類都是在脫色油中種類最多,毛油、脫膠油、脫酸油、脫色油、脫臭油、脫蠟油中的酸類分別是2、1、1、6、2、0種化合物,烯類則分別是1、1、1、4、2、1種化合物,可見(jiàn)除了脫色油,其他精煉階段的油中含量都較少,可能是因?yàn)榛钚园淄链龠M(jìn)了這兩類化合物的形成,類似的結(jié)果在菜籽油精煉中也有報(bào)道[12]。

圖1b顯示,除脫色油以外,精煉各階段油茶籽油揮發(fā)性化合物中濃度最高的都是醛類,其次是醇類和酯類。其中,毛油、脫膠油和脫酸油中揮發(fā)性化合物的組成和濃度差異不大;但脫色油中酸類物質(zhì)顯著增加,濃度最高,醛類濃度僅次于酸類,且相比毛油、脫膠油和脫酸油也有大幅度的提升,醇類和酯類較前面的工序有少量提高;脫臭油、脫蠟油中揮發(fā)性化合物的濃度急劇下降,僅剩較低濃度的醛類和酯類?？傊?隨著精煉程度的增加,油茶籽油揮發(fā)性化合物中的醛類、酮類、醇類、酸類和酯類化合物的濃度整體上呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)。其中,醛類、酸類和酯類的質(zhì)量濃度變化較為顯著,分別由毛油中的26 483.90、66.10、9 785.41 μg/kg上升至脫色油中的100 894.76、129 947.50、17 618.19 μg/kg,隨后下降至脫臭油中的7 969.56、245.45、716.29 μg/kg;其原因可能是,脫色過(guò)程中較高的溫度和活性白土催化了脂肪酸氫過(guò)氧化物降解為醛類、酸類和酯類等,而這些化合物在脫臭過(guò)程中會(huì)隨水蒸氣逸出而損耗[13]。

2.2 精煉各階段對(duì)油茶籽油揮發(fā)性化合物的影響大小

基于表1中油茶籽油精煉各階段的揮發(fā)性化合物組成與濃度的數(shù)據(jù),采用主成分分析法,得到不同精煉階段油茶籽油樣品的得分,并繪制了如圖2所示的PCA得分圖。

圖2 基于揮發(fā)性化合物的不同精煉過(guò)程油茶籽油主成分得分圖

由圖2可知,不同精煉階段油茶籽油樣品揮發(fā)性化合物濃度的得分差異明顯,其中,毛油、脫膠油和脫酸油三者差異較小,都位于第二象限;脫臭油和脫蠟油的揮發(fā)性化合物濃度得分接近,位于同一象限,第三象限;但脫色油與其他各精煉階段的樣品差異都很大,單獨(dú)位于第四象限。并且,從樣品在二維空間上的距離可以看出,脫色油與精煉前后工序樣品的距離都較遠(yuǎn),脫臭油與前一工序脫色油的距離也較遠(yuǎn),說(shuō)明,在精煉過(guò)程中脫色和脫臭2道工序?qū)τ筒枳延蛽]發(fā)性化合物的影響較大。

2.3 基于氣味活度值分析篩選不同精煉過(guò)程油茶籽油的關(guān)鍵風(fēng)味化合物

通過(guò)查閱不同精煉階段的油茶籽油揮發(fā)性化合物的閾值[23],根據(jù)其濃度,計(jì)算出相應(yīng)化合物的氣味活度值(OAV),篩選出OAV >1的關(guān)鍵風(fēng)味化合物37種,結(jié)果如表2所示。

由表2可知,在37種關(guān)鍵風(fēng)味化合物中醛類、酮類、醇類、酸類、酯類和雜環(huán)類各有13、3、6、4、9、2種;毛油、脫膠油、脫酸油的關(guān)鍵風(fēng)味化合物分別是29、30、30種,OAV大于或接近1 000的有8種,其中6種為醛類,這些醛類化合物的特征風(fēng)味輪廓為綠色、水果和脂肪氣味;脫色油的關(guān)鍵風(fēng)味化合物有33種,OAV大于1 000的有10種,醛類8種,醇類1種,酸類1種,且酸類物質(zhì)在其他精煉工序都不是關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì),因此,脫色油的風(fēng)味與其他階段有點(diǎn)不同,除了具有綠色、水果、脂肪氣味外,還有一點(diǎn)發(fā)霉、腐敗和汗味等不良?xì)馕?脫臭油和脫蠟油中的關(guān)鍵風(fēng)味化合物是25種和24種,且OAV大于1 000只有3種,說(shuō)明經(jīng)過(guò)高溫脫臭后,油茶籽油的風(fēng)味化合物在種類和濃度方面都明顯減少,不利于濃香油茶籽油生產(chǎn)。

3 結(jié)論

采用HS-SPME-GC-MS分析了精煉各階段油茶籽油中揮發(fā)性化合物的組成與濃度,共鑒定出76種揮發(fā)性化合物,通過(guò)氣味活度值篩選出關(guān)鍵化合物37種,主要是醛類、酯類和醇類。隨著精煉過(guò)程的進(jìn)行,油茶籽油中揮發(fā)性化合物的種類和濃度大多數(shù)逐漸減少。脫臭工序?qū)τ筒枳延惋L(fēng)味影響最大,雖然除去了脫色工序增加的酸類物質(zhì),但其他的風(fēng)味物質(zhì)種類和濃度也大幅下降。因此,采用適度精煉,重點(diǎn)調(diào)整和控制脫臭工藝參數(shù),對(duì)減少油茶籽油風(fēng)味物質(zhì)的損失,提高和改善油茶籽油的風(fēng)味品質(zhì)具有重要作用。