吳思雨，謝 萱，劉雨雯，孫樹坤,，陳 昊

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030；2.黑龍江省綠色食品科學(xué)研究院，黑龍江 哈爾濱 150028）

大豆油是當(dāng)今世界產(chǎn)量最大的食用油，屬半干性油[1]，富含亞油酸、棕櫚酸、油酸和亞麻酸等多種脂肪酸，是人體不飽和脂肪酸的重要來源，具有降低膽固醇、患癌率，預(yù)防心血管疾病以及提高免疫力等功效[2-3]。豆油因營養(yǎng)價值充足、原料來源豐富及應(yīng)用廣泛等特點，在我國的食用油市場上占據(jù)著至關(guān)重要的地位。因此，積極開發(fā)新品類大豆油，在工藝及風(fēng)味上豐富豆油的多樣性，對滿足國民對飲食質(zhì)量的提高，改善食用油供應(yīng)結(jié)構(gòu)有著深遠(yuǎn)意義。目前，電子鼻、頂空-氣相色譜-離子遷移譜（headspace-gas chromatography-ion mobility spectroscopy，HS-GC-IMS）和頂空-固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（headspace-solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）聯(lián)用已廣泛應(yīng)用于食品揮發(fā)性風(fēng)味的研究。電子鼻是基于氣體傳感陣列模擬人類嗅覺系統(tǒng)的智能裝置，是一種用途廣泛、快速無損的風(fēng)味分析方法，但無法分離鑒定樣品的風(fēng)味成分；HS-GC-IMS是基于氣相中不同的離子在電場中遷移速率的差異對離子進(jìn)行標(biāo)識的一項分析技術(shù)，其優(yōu)點為分析時間短、簡單易操作等；HS-SPMEGC-MS是基于頂空固相微萃取、氣相分離、質(zhì)譜測定相對分子質(zhì)量的一種分析方法，該方法靈敏度高，但纖維頭易損壞[4]。

大量研究已表明，風(fēng)味與油脂中的揮發(fā)性化合物的定性和定量密切相關(guān)，它是影響消費者選擇的重要因素。植物油的風(fēng)味受植物品種、成熟度、貯藏條件和加工工藝等多種因素影響，尤其是加工工藝會顯著影響主要揮發(fā)性物質(zhì)的組成及含量，從而導(dǎo)致植物油呈各式各樣的風(fēng)味[5]。Dun Qian等[6]采用頂空-固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜-嗅聞（gas chromatography-mass spectrometryolfactometry，GC-MS-O）法測定了熱榨和冷榨花生油揮發(fā)性物質(zhì)的差異，發(fā)現(xiàn)熱榨花生油的揮發(fā)性物質(zhì)種類多于冷榨花生油，且花生經(jīng)焙烤后產(chǎn)生了特有的吡嗪類物質(zhì)；辛明航等[7]采用HS-GC-IMS及電子鼻對4 種提取方法的油莎豆油香氣特征進(jìn)行分析，共鑒定出101 種揮發(fā)性化合物，共有成分22 種，得出電子鼻與HS-SPME-GCMS分析結(jié)果有良好的一致性；彭常梅等[8]采用HS-SPMEGC-MS方法比較5 種提取方法制得牡丹籽油的揮發(fā)性化合物，認(rèn)為不同提取工藝對揮發(fā)性組分有較大影響，且己醛和棕櫚酸乙酯等是共有組分。周靖等[9]研究了不同制油工藝對番茄籽油品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)壓榨工藝會增加油脂氧化程度，產(chǎn)生醛、酮、酸等揮發(fā)性化合物。然而，將冷榨法和浸出法結(jié)合起來制備濃香豆油，并采用HSGC-IMS分析大豆油揮發(fā)性化合物的研究鮮見報道。

因此，本研究采用冷榨-浸出法制備濃香豆油，將豆粕的香氣物質(zhì)浸出以掩蔽冷榨大豆油固有的豆腥味，以期制備出高品質(zhì)的三級濃香豆油，進(jìn)而提高豆粕作為副產(chǎn)物的利用率。同時，選取單獨冷榨法和浸出法作為對照組，以探究制油工藝對豆油的品質(zhì)及風(fēng)味特征的影響。通過3 種不同檢測揮發(fā)性化合物的技術(shù)結(jié)合更加直觀的數(shù)據(jù)分析方法，客觀地評估3 種豆油風(fēng)味之間的差異。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃豆由黑龍江省九三集團(tuán)提供。

氯化鈉 中國國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；乙醚、三氯甲烷等（均為分析純）北京Macklin公司；堿性蛋白酶（200000 U/g）北京索萊寶科技有限公司；正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)品2-丁酮、2-戊酮、2-己酮、2-庚酮、2-辛酮、2-壬酮（均為色譜純）上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

QYZ-230全自動液壓榨油機 山東省泰安市良君益友機械有限公司；LD4-2A低速離心機 北京醫(yī)用離心機廠；FA-1004電子天平 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；PEN3型電子鼻 德國Airsense公司；HP-5MS色譜柱、氣相色譜儀質(zhì)譜儀 美國Agilent公司；MXT-5色譜柱、FlavourSpec GC-IMS?聯(lián)用儀 德國Gesellschaft für Analytische Sensorsystem公司。

1.3 方法

1.3.1 三級大豆油的制備

冷榨法和浸出法制油工藝參照文獻(xiàn)[10]的方法并稍作修改。

1.3.1.1 冷榨型豆油

采用冷榨法制油，其工藝流程見圖1。

圖1 冷榨法制油工藝流程圖Fig.1 Flow chart of the production process for cold-pressed oil

1.3.1.2 浸出型豆油

采用浸出法制油，其工藝流程見圖2。

圖2 浸出法制油工藝流程圖Fig.2 Flow chart of the production process for leached oil

1.3.1.3 濃香型豆油

先冷榨制得鮮榨油；酶解豆粕方法參照文獻(xiàn)[11]并稍作修改。豆粕與水勻漿（1∶10（g/mL）），90 ℃滅酶15 min，冷卻至室溫后調(diào)節(jié)豆粕懸濁液至最適pH 8.0和最適溫度55 ℃，加入堿性蛋白酶（酶底比為1∶500）酶解3 h，沸水浴10 min滅酶，8000 r/min離心15 min取上清液，即為豆粕酶解液，最終酶水解度為13.76%；最后用鮮榨油浸出豆粕酶解液，制備濃香豆油，其工藝流程見圖3。

圖3 冷榨-浸提法制油工藝流程圖Fig.3 Flow chart of the production process for cold-pressed-leached oil

1.3.2 豆油品質(zhì)的測定

1.3.2.1 理化指標(biāo)

酸價的測定參照GB 5009.229—2016《食品中酸價的測定》中冷溶劑指示劑滴定法；過氧化值的測定參照GB 5009.227—2016《食品中過氧化值的制定》中滴定法；碘值的測定參照GB/T 5532—2008《動植物油脂碘值的測定》；水分的測定參照GB 5009.236—2016《動植物油脂水分及揮發(fā)物的測定》中沙?。姛岚澹┓?。

1.3.2.2 油脂色澤

參照文獻(xiàn)[12]方法并稍作修改。將豆油樣品搖勻，在容器中層吸取2 mL豆油于白色試驗皿中，用色差儀測得L（亮度）、a（黃度）、b（紅度）值，每種大豆油重復(fù)測定3 次。根據(jù)L、a、b值計算系數(shù)色調(diào)（Hue）和飽和度（Chroma），分別按式（1）和式（2）計算：

1.3.2.3 脂肪酸組成及含量

脂肪酸的測定參照GB 5009.168—2016《食品中脂肪酸的測定》中的外標(biāo)法。

1.3.2.4 電子鼻

參照文獻(xiàn)[13]方法并稍作修改。取10 mL豆油樣品裝于20 mL頂空瓶中，加蓋密封后平衡30 min，待檢。用一根連接有聚四氟乙烯管的針頭吸收平衡后的頂空氣體，然后轉(zhuǎn)移到傳感器陣列上，自動調(diào)零時間和樣品準(zhǔn)備時間均為5 s，400 mL/min的流速下以清潔干燥的空氣作為載氣，并記錄60 s內(nèi)的風(fēng)味數(shù)據(jù)，每個樣品重復(fù)3 次。選取56～59 s的數(shù)據(jù)用信號處理系統(tǒng)（WinMuster）進(jìn)行主成分分析（principal component analysis，PCA）。電子鼻傳感器陣列的10 個傳感器性能如表1所示。

表1 PEN3型電子鼻傳感器對應(yīng)的敏感物質(zhì)Table 1 Performance description of PEN3 electronic nose sensors

1.3.2.5 HS-SPME-GC-MS

參照文獻(xiàn)[14]的方法并稍作修改。稱取10 mL樣品于頂空瓶中，加入飽和氯化鈉，壓蓋，置于80 ℃水浴中平衡20 min，再將已老化完成的DVB/CAR/PDMS型固相微萃取頭扎進(jìn)頂空中，在80 ℃水浴中萃取30 min。進(jìn)樣溫度設(shè)為250 ℃，解吸5 min。每種樣品進(jìn)行3 次平行實驗。

GC條件：選用HP-5MS色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；初始柱溫設(shè)為50 ℃，保持2 min，以5 ℃/min升至180 ℃，保持5 min，再以10 ℃/min升至250 ℃，保持5 min；進(jìn)樣口溫度250 ℃，傳輸線溫度280 ℃；載氣（He）流速1.0 mL/min；不分流模式。

MS條件：離子源溫度為230 ℃；四極桿溫度150 ℃；電子能量70 eV；采用電子電離源，掃描范圍m/z40～600。

1.3.2.6 HS-GC-IMS

參照文獻(xiàn)[15]方法并稍作修改。將10 mL樣品置于80 ℃，孵化15 min，孵化轉(zhuǎn)速為500 r/min。頂空進(jìn)樣針溫度80 ℃，進(jìn)樣量為0.2 mL，不分流模式，清洗時間30 s。每種樣品進(jìn)行3 次平行實驗。

GC條件：色譜柱選用MXT-5（15 m×0.53 mm，1 μm），柱溫設(shè)置為60 ℃，載氣（He，純度≥99.999%），初始流速為2 mL/min，保持2 min后，在10 min內(nèi)增至10 mL/min，在20 min內(nèi)線性增至100 mL/min。

IMS條件：漂移管長度為5 cm；管內(nèi)線性電壓400 V/cm；漂移管溫度45 ℃，漂移氣（He，純度≥99.999%），流速150 mL/min，探測器溫度45 ℃。

1.4 數(shù)據(jù)處理

HS-SPME-GC-MS數(shù)據(jù)基于NIST的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對，僅保留匹配度大于80%的物質(zhì)。揮發(fā)性物質(zhì)的定量采用面積歸一化法計算，結(jié)果以百分?jǐn)?shù)表示[6]。GC-IMS結(jié)果通過應(yīng)用軟件內(nèi)置的NIST數(shù)據(jù)庫和IMS數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對比，根據(jù)保留指數(shù)，選取匹配度大于80%的揮發(fā)性化合物，并查閱相關(guān)資料以鑒定檢出組分，按照面積歸一法計算各組分的相對含量。利用Reporter插件直接對比樣品之間的譜圖差異，通過Gallery Plot插件進(jìn)行指紋圖譜對比。

利用Origin 2021軟件繪制理化指標(biāo)差異性對比圖、雷達(dá)圖、聚類熱圖和PCA圖；利用SIMCA 14.1軟件進(jìn)行正交偏最小二乘判別分析（orthogonal partial least squaresdiscriminant analysis，OPLS-DA），計算預(yù)測變量重要性投影（variable importance in projection，VIP）；并結(jié)合SPSS 25.0軟件進(jìn)行單因素ANOVA、Spearman分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 大豆油品質(zhì)分析

2.1.1 理化性質(zhì)

3 種豆油的理化性質(zhì)如表2所示，其水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、酸價、過氧化值和碘值均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。浸出型豆油的過氧化值為0.21 g/100 g，顯著高于其余兩種豆油（P＜0.05），可能是蒸炒工序?qū)Υ蠖篃釗p傷程度較深，脂肪氧化酶活性升高，生成的氫過氧化物更多，使油脂過氧化值升高[16]。冷榨型豆油的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低（0.07%），推測一方面是壓榨前對油料加熱減少了油料中的水分；另一方面是精煉工序能夠去除油脂中的雜質(zhì)（包括水分）[17]。制油工藝對濃香型、浸出型、冷榨型豆油的酸價和碘值沒有顯著影響（P＞0.05），依次為0.19、0.14、0.17 mg/g和142、142、117 g/100 g。濃香型豆油可能因結(jié)合了冷榨和浸出兩種工藝，在理化性質(zhì)方面顯示出中等水平。

表2 大豆油的理化指標(biāo)Table 2 Physicochemical indexes of soybean oil

2.1.2 油脂色澤

如表2所示，3 種豆油均呈黃色但色澤存在顯著差異。濃香型豆油和浸出型豆油樣品的L值和b值顯著高于冷榨型豆油（P＜0.05），色澤呈明亮且較深的黃色；可能是精煉和脫膠工序提高了豆油亮度和透明度[18]；浸出型豆油a值顯著偏高（P＜0.05），表明其色澤偏紅。C值反映色彩飽和度，色度越大，顏色越鮮艷；H值為色調(diào)角，反映紅綠藍(lán)3 個基本色及之間的過渡顏色[12]。浸出型豆油的C值與H值均最高（P＜0.05），綜合5 個數(shù)值分析可以認(rèn)為浸出型豆油色澤最深。一是可能有機溶劑將脂溶性色素（如類胡蘿卜素）浸出，使油脂黃色加深[17]；其次是三級大豆油未經(jīng)脫臭處理，油中磷脂殘留導(dǎo)致油脂色澤加深[19]。

2.1.3 脂肪酸組成及含量

由表3可看出，3 種油所含脂肪酸種類相同，在檢出的脂肪酸中（相對含量＜0.0033%視為未檢出），均以亞油酸（43.96%～49.98%）為主，其次是油酸（20.28%～21.67%）、棕櫚酸（10.55%～12.13%）和α-亞麻酸（6.25%～7.44%），該結(jié)果與Liu Keshun等[20]測定的結(jié)果一致。除油酸以外，以上幾種脂肪酸在3 種豆油中含量均是濃香型＞浸出型＞冷榨型，表明濃香型豆油具有更高的營養(yǎng)價值。其余種類脂肪酸含量較低，但冷榨型豆油各類脂肪酸含量大體上低于其余兩種油，又因脂肪酸組成與食用油的氧化程度有關(guān)，推測是較低的榨油溫度和較少的工序使油脂得到更好的貯存，導(dǎo)致分解的脂肪酸較少[21]。

表3 大豆油中脂肪酸組成及其相對含量Table 3 Fatty acid profile of soybean oil

2.2 大豆油風(fēng)味分析

2.2.1 電子鼻

電子鼻測定豆油的整體風(fēng)味，用3 種豆油樣品的傳感器響應(yīng)值繪制雷達(dá)圖（圖4a），其中10 個軸分別代表電子鼻的10 個傳感器[4]，3 種豆油樣品均對W1S的響應(yīng)值最高，其次對W2S和W6S的響應(yīng)值也較高，通過這3 個傳感器可以較好地區(qū)分不同制油工藝制得的豆油。結(jié)合表1可知，豆油中可能含烴類、醇類/羰基和氫化物類物質(zhì)較多。還可觀察到濃香型豆油在主要軸上的響應(yīng)值均明顯高于另外兩種豆油，說明其主要揮發(fā)性物質(zhì)的含量更高，說明濃香型豆油風(fēng)味更加濃郁。通過填充區(qū)域可以更直觀地看出浸出型豆油較另兩種豆油存在較大非重合區(qū)域，可能是浸出型豆油中含有殘留溶劑干擾的結(jié)果[7]。

圖4 不同制油工藝大豆油電子鼻雷達(dá)圖（a）和基于電子鼻不同制油工藝大豆油的PCA二維圖（b）Fig.4 Soybean oils produced by different processes: radar plot of electronic nose response data (a) and two-dimensional PCA (b)

2.2.2 基于電子鼻PCA

通過數(shù)據(jù)可視化結(jié)合數(shù)據(jù)處理手段可對風(fēng)味數(shù)據(jù)進(jìn)行更全面的分析。PCA是對原始數(shù)據(jù)降維處理的一種無監(jiān)督分析方法[22]。以電子鼻探頭響應(yīng)值為參數(shù)變量，對3 種豆油的風(fēng)味進(jìn)行PCA。如圖4b所示，PC1和PC2的貢獻(xiàn)率分別為99.2%和0.7%，累計貢獻(xiàn)率為99.9%，說明PC1及PC2可以反映出絕大部分樣品信息。3 種豆油樣品的整體區(qū)分度較好，冷榨型豆油的組間差異性更大。濃香型豆油樣本均處于第4象限，即濃香型豆油樣本點在PC1上的得分大于PC2，且對PC1有正響應(yīng)值，說明PC1與濃香型樣本密切相關(guān)；冷榨型豆油樣本處于第1、2、3象限，與濃香型豆油存在明顯區(qū)別，又觀察到該樣本集在PC2上的得分更高。因此，PC2與冷榨型樣本關(guān)系緊密；而浸出型豆油樣本處于第3、4象限，與濃香型豆油具有相似部分，結(jié)合PC1貢獻(xiàn)率可知，冷榨-浸出法可以生產(chǎn)出更具風(fēng)味的豆油，這一結(jié)果與雷達(dá)圖一致。

2.2.3 HS-SPME-GC-MS

采用HS-SPME-GC-MS對豆油揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行分析鑒定。由表4可知，共檢測出136 種揮發(fā)性化合物，其中酮類23 種、烷類21 種、醇類18 種、酯類15 種、胺類13 種、醛類8 種、烯類10 種、呋喃類5 種、酸類化合物3 種以及其他類20 種。醛類和醇類是大豆油的主要風(fēng)味化合物，相對含量范圍分別為19.40%～24.63%和20.66%～29.10%。醛類物質(zhì)主要通過兩種途徑產(chǎn)生：一是油脂種子細(xì)胞破碎過程中發(fā)生的脂質(zhì)氧化，二是來自油酸、亞油酸和亞麻酸[6]。醇類、酮類化合物被認(rèn)為來自脂肪酸的β-氧化[5,14]。從表4可以發(fā)現(xiàn)，濃香型豆油以4-甲基-1-戊烯-3-醇（11.20%）和反-2,4-癸二烯醛（10.00%）為主，前者無特征氣味，后者具有類似脂肪和瓜果的氣味特征，可能在大豆油香氣中起主要作用，推測來自亞油酸[23]；浸出型豆油以3-辛醇（6.21%）、2-甲基-2-己醇（8.66%）和反-2,4-癸二烯醛（10.3%）為主，其中具有蘑菇、草藥氣味特征的3-辛醇在3 種油中存在顯著差異（P＜0.05）；冷榨型豆油以4-甲基-1-戊醇（6.07%）、1-辛烯-3-醇（9.39%）和反-2,4-癸二烯醛（9.39%）為主，其中4-甲基-1-戊醇具有蘑菇和泥土的香氣，1-辛烯-3-醇具有堅果的香氣，可能是由于油中的不飽和脂肪酸被氧化酶氧化成氫過氧化物，在氫過氧化物裂解酶或氧化還原酶的催化下生成的[11]。其次，壬醛含量也較高，但在3 種油中沒有顯著差異，可能來自油酸氧化[23]。Lin Xiao等[24]研究了加熱過程中大豆油的揮發(fā)性化合物，同樣發(fā)現(xiàn)醛類和醇類是兩類重要風(fēng)味化合物，大多數(shù)的醛類、醇類、酸類和酯類等是在較高的溫度下形成的。此外，酮類和呋喃類物質(zhì)通常是高溫下油脂分解產(chǎn)生的，呋喃化合物通常被認(rèn)為是美拉德反應(yīng)的產(chǎn)物[25]。

2.2.4 基于HS-SPME-GC-MS聚類熱圖分析

為了進(jìn)一步分析不同揮發(fā)性化合物對區(qū)分3 種豆油的貢獻(xiàn)率，根據(jù)P＜0.05且VIP＞1的標(biāo)準(zhǔn)[26]，篩選出91 種差異關(guān)鍵性風(fēng)味化合物，將它們進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后繪制成聚類熱圖。從圖5可清晰觀察到，不同制油工藝大豆油揮發(fā)物樣本塊分布的顯著差異。浸出型豆油關(guān)鍵性揮發(fā)物種類較多，其中3-辛醇、2-甲基-2-己醇、2-丙基呋喃、丙酸酐、(E,E)-3,5-辛二烯-2-酮等揮發(fā)物的相對含量較高。有研究在浸出型亞麻籽油的揮發(fā)性化合物中同樣測得(E,E)-3,5-辛二烯-2-酮，且相對含量也約為1%[5]，因此，部分揮發(fā)物可能是浸出型豆油殘留溶劑特有的風(fēng)味物質(zhì)[7]。冷榨型豆油關(guān)鍵性揮發(fā)物中2-甲基-3-丁炔-2-醇、4-甲基-1-戊醇、十二烷等的相對含量較高。袁桃靜等[4]測得2-正戊基呋喃、1-辛烯、十二烷等在大豆油中含量較高。而2-正戊基呋喃只在浸出型豆油中被檢測到，這可能是溶劑吹掃會使低沸點化學(xué)物質(zhì)蒸發(fā)從而降低部分揮發(fā)物的濃度[5]。濃香型豆油相對含量最為突出的3 種關(guān)鍵性揮發(fā)物為4-甲基-1-戊烯-3-醇、丁酸、1-辛烯-3-醇。Weng Zebin等[11]用堿性蛋白酶酶解豆粕發(fā)現(xiàn)1-辛烯-3-醇、1-己醇是未處理豆粕主要揮發(fā)性成分，而(E,E)-2,4-壬二烯醛是酶解豆粕的主要揮發(fā)性成分之一。1-辛烯-3-醇相對含量顯著高于其他化合物，除脂肪氧化途徑之外，還可能是將豆粕中的香氣物質(zhì)浸出。此外，濃香型豆油揮發(fā)物中(E,E)-2,4-壬二烯醛可能同樣來自酶解豆粕產(chǎn)生的揮發(fā)性化合物。從圖5中發(fā)現(xiàn)浸出型和冷榨型最先聚為一類，說明濃香型豆油在差異揮發(fā)物上顯著區(qū)別于其他兩種豆油。

圖5 基于HS-SPME-GC-MS不同制油工藝大豆油關(guān)鍵揮發(fā)性化合物聚類熱圖Fig.5 Heatmap of key volatile compounds in soybean oils produced by different processes based on HS-SPME-GC-MS

2.2.5 HS-GC-IMS

HS-GC-IMS利用不同離子遷移時間的差異分析不同制油工藝豆油的揮發(fā)性有機組分（volatile organic compounds，VOCs）[27]。HS-GC-IMS三維譜圖中X、Y和Z軸分別代表離子遷移時間、氣相色譜儀保留時間和峰強度[28]。由圖6a可知，不同制油工藝豆油樣品揮發(fā)性化合物的峰信號分布相似，但各樣品中的峰值信號強度不同，表明不同樣品中VOCs含量存在差異。

圖6 不同制油工藝下的大豆油HS-GC-IMS三維譜圖（a）、二維譜圖（直接對比）（b）、二維譜圖（差異對比）（c）和指紋圖譜（d）Fig.6 Soybean oils produced by different processes: three-dimensional GC-IMS spectra (a),two-dimensional spectra (direct contrast) (b),differential two-dimensional spectra (c),and fingerprint (d)

圖6b顯示，豆油中VOCs在不同制油工藝下的含量差異主要集中在黃框A、紅框B兩個區(qū)域，A區(qū)域為冷榨型豆油中存在顯著差異的VOCs。采用差異對比模式能夠直觀地比較不同豆油樣品VOCs差異，選取濃香型豆油樣品的譜圖作為參照，為其他豆油樣品導(dǎo)出二維俯視圖（圖6c）。紅色或藍(lán)色分別代表風(fēng)味物質(zhì)濃度高于或低于對照品[29]。圖6b、c共同說明GC-IMS能夠?qū)Υ蠖褂蚔OCs進(jìn)行識別和分離，通過圖6c可準(zhǔn)確看出冷榨型豆油VOCs分布多于濃香型豆油?？偠灾鲂投褂秃蜐庀阈投褂惋L(fēng)味具有相似之處，冷榨型豆油較另外兩種存在顯著差異，這與電子鼻的PCA結(jié)果相互印證。即使冷榨型豆油中檢出一些含量高于濃香型豆油的VOCs，但冷榨型豆油中大部分VOCs含量相對于濃香型豆油仍較低，這是因為冷榨型豆油在較低的加工溫度下，不利于風(fēng)味化合物的形成[24]，故不易被檢出或被忽略，這就突顯了HS-GC-IMS對痕量物質(zhì)檢測的靈敏性優(yōu)于HS-SPME-GC-MS[30]。

指紋圖譜中每行代表一個樣品，每列代表一個化合物，顏色由淺到深表示VOCs的含量由低到高[29,31]。選取38 種典型VOCs進(jìn)行指紋圖譜比較，結(jié)果表明，不同制油工藝對豆油風(fēng)味的影響顯著（圖6d）。A框中VOCs在3 種豆油中含量相近，其中己醛D、2-乙酰噻唑、1-庚醇、異丙醇、異亞丙基丙酮、乙醇和丙醛這幾種化合物濃度較高，可以被認(rèn)為共有風(fēng)味物質(zhì)，濃度最高的己醛D具有新鮮、脂肪和草木的氣味特征，主要來自亞油酸的氧化[24]。B框和D框中的化合物為冷榨型豆油具有顯著差異的VOCs，多數(shù)為醇類和醛類，苯乙醛含量較低，用HS-SPME-GC-MS法并未檢測到，說明兩種檢測方法可以互為補充以描述豆油風(fēng)味物質(zhì)。C框是濃香型豆油的典型差異VOCs，其中2,3-丁二酮具有黃油、焦糖的氣味特征。因此，HS-GC-IMS更適合作為檢測不同制油工藝豆油痕量揮發(fā)性化合物差異的可視化分析方法[30]。

2.2.6 HS-GC-IMS檢出VOCs的定性分析

根據(jù)保留指數(shù)、保留時間和離子遷移時間對不同制油工藝豆油樣品的VOCs進(jìn)行定性分析，結(jié)果如表5所示。部分化合物存在單體（M）和二聚體（D），具有相近保留時間和不同遷移時間[29]。在所有豆油樣品中共鑒定出84 種VOCs，因GC-IMS數(shù)據(jù)庫不夠完善，鑒定出的種類少于HS-SPME-GC-MS，主要包括醇類25 種、醛類16 種、酯類13 種、酮類11 種、酸類7 種、吡嗪類3 種、烯類3 種、呋喃類3 種等。吡嗪類物質(zhì)在HS-SPME-GC-MS中并未檢測到，而HS-GC-IMS檢測到3 種豆油中吡嗪類物質(zhì)相對含量在3.36%～4.30%，2-乙基-5-甲基吡嗪在3 種豆油樣品中具有顯著差異（P＜0.05），可能是大豆中的糖基和氨基酸在加熱條件下發(fā)生美拉德反應(yīng)而生成[31]。此外，呋喃類物質(zhì)相對含量在0.98%～1.16%，其中2-戊基呋喃含量較高，表現(xiàn)出果味和堅果味，可能由亞油酸生成[29]。

表5 GC-IMS分析不同制油工藝的大豆油Table 5 GC-IMS analysis of volatile compounds in soybean oils produced by different processes

2.2.7 基于HS-GC-IMS的OPLS-DA

OPLS-DA通過去除與Y不相關(guān)的矩陣X的變化篩選差異變量，是一種有監(jiān)督的判別分析統(tǒng)計[32]。本研究中主要用于不同制油工藝豆油樣品中關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)的篩選與鑒別。以84 個共有VOCs作為自變量，不同制油工藝制得豆油樣品作為因變量，通過OPLS-DA得到載荷散點圖（圖7a），用以預(yù)測風(fēng)味物質(zhì)和不同制油工藝豆油樣品之間的關(guān)系。圖7a中p值（對應(yīng)自變量）、q值（對應(yīng)因變量）越大，表明對預(yù)測模型的貢獻(xiàn)越大，圖7a中3 種豆油被很好地區(qū)分開。同時，對呈現(xiàn)的R2（表示擬合優(yōu)度）和Q2值（表示預(yù)測準(zhǔn)度）進(jìn)行評估。本次分析中的自變量擬合指數(shù)（R2x）為0.937，因變量擬合指數(shù)（R2y）為0.999，R2接近1表示模型擬合效果優(yōu)秀[33]。置換檢驗用于模型的進(jìn)一步驗證，只有在置換檢驗中成功的模型才可用于數(shù)據(jù)可視化和VIP分析[34]。經(jīng)過200 次置換檢驗，結(jié)果如圖7b所示，橫坐標(biāo)為置換保留度，模型預(yù)測指數(shù)Q2為0.987，Q2大于0.5表明模型預(yù)測良好，大于0.9表示預(yù)測優(yōu)秀。綜上說明，該模型不存在過擬合，模型驗證有效，認(rèn)為該結(jié)果可用于濃香型豆油的風(fēng)味鑒別分析。

圖7 基于GC-IMS不同制油工藝大豆油的OPLS-DAFig.7 OPLS-DA analysis of soybean oils produced by different processes based on GC-IMS

VIP值反映了變量貢獻(xiàn)度[34]，對VOCs含量的VIP大小進(jìn)行排序得到圖7c，篩選出45 種貢獻(xiàn)較大的風(fēng)味物質(zhì)，紅色區(qū)域?qū)?yīng)的編號為貢獻(xiàn)度較大的關(guān)鍵風(fēng)味化合物。

2.2.8 3 種豆油中揮發(fā)性化合物與理化性質(zhì)的相關(guān)性

探究3 種豆油中貢獻(xiàn)度較大的45 種VOCs與各理化性質(zhì)之間的相關(guān)性關(guān)系，結(jié)果如圖8所示。紅、藍(lán)色分別代表正、負(fù)相關(guān)，相關(guān)性系數(shù)r的絕對值越高代表相關(guān)性越強。碘值與1-戊烯-3-醇和莰烯、過氧化值與2,3-丁二酮、酸價與2-甲基丙酸乙酯、1-丙硫醇D和1-丁醇、水分與2-甲基丙酸D、苯乙醛和正己醇等呈顯著負(fù)相關(guān)；碘值與2-甲基丙酸和正己醇D、酸價與2-己烯醛、水分與1-戊烯-3-醇、2-甲基丁酸和2-甲基-1-丁醇呈極強負(fù)相關(guān)（r＜－0.8）。碘值與異丙醇、過氧化值與乙酸丙酯、2-丙酮和異丙醇、酸價與2,3-丁二酮、丁醛D和2-呋喃甲醇、水分與2-甲基丙醛D、丙醛和丁酮等呈顯著正相關(guān)；過氧化值與2,3-戊二酮和丙酸、水分與異丙醇D、2-甲基丙醛和3-甲基-2-丁烯醛D呈極強正相關(guān)（r＞0.8）。這些結(jié)果表明，揮發(fā)性化合物與理化性質(zhì)密切相關(guān)。

3 結(jié)論

本研究以理化特性、脂肪酸組成及含量和揮發(fā)性化合物為研究內(nèi)容，對3 種不同制油工藝制得的三級大豆油的品質(zhì)和風(fēng)味進(jìn)行評價。結(jié)果顯示，冷榨型豆油的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，浸出型豆油過氧化值顯著偏高且油脂色澤最深，制油工藝對3 種豆油的酸價和碘值無顯著影響。3 種不同制油工藝制得的大豆油中脂肪酸種類一致，均以亞油酸為主，其次是油酸、棕櫚酸和α-亞麻酸，且均在濃香型豆油中含量最高，表明濃香型豆油營養(yǎng)價值更高。電子鼻、HS-SPME-GC-MS和HS-GC-IMS聯(lián)合使用，可以彌補各自的局限性，更全面地描述大豆油的風(fēng)味特征。

風(fēng)味研究共鑒定出213 種揮發(fā)性化合物，其在3 種制油工藝大豆油中化合物類別總體相似，但含量因工藝不同存在較大差異。醇類和醛類是大豆油風(fēng)味化合物的主要貢獻(xiàn)類別，吡嗪類物質(zhì)只在HS-GC-IMS中被檢測出，但相對含量較高，視為不可忽略的風(fēng)味化合物貢獻(xiàn)類別。PCA可以直觀地區(qū)分3 種豆油，聚類分析發(fā)現(xiàn)濃香型豆油風(fēng)味顯著區(qū)別于其他兩種豆油，OPLS-DA篩選出45 種貢獻(xiàn)較大的VOCs，并構(gòu)建出可靠的用以預(yù)測濃香型豆油的模型。經(jīng)過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，揮發(fā)性化合物與理化性質(zhì)關(guān)系密切，可通過部分揮發(fā)性化合物含量反映大豆油的品質(zhì)。本研究加深了對經(jīng)不同制油工藝制得大豆油的理化性質(zhì)、脂肪酸組成及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的認(rèn)識，為不同制油工藝豆油的鑒別提供了參考，對大豆油的風(fēng)味品質(zhì)控制和產(chǎn)業(yè)化具有參考意義。