HS-SPME-GC-MS對(duì)水酶法提取胡麻油香氣成分的分析

王永瑞，吳俊芳，徐宇麗，王丹，朱敏敏，魏長(zhǎng)慶*

(1.石河子大學(xué) 食品學(xué)院，新疆 石河子 832000；2.石河子出入境檢驗(yàn)檢疫局，新疆 石河子 832000)

胡麻油，又稱亞麻籽油，是以亞麻科、亞麻屬作物種子胡麻籽為原料，通過(guò)物理壓榨或者化學(xué)提取的方法生產(chǎn)出的一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高的食用油[1]。近來(lái)研究表明胡麻油擁有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。在胡麻油中，不飽和脂肪酸的含量可達(dá)73%，其中α-亞麻酸是胡麻油的主要營(yíng)養(yǎng)成分，含量高于50%。作為 ω-3 多不飽和脂

肪酸的重要來(lái)源，胡麻油中有效成分可以參與人體內(nèi)磷脂的合成，并以磷脂形式作為線粒體和細(xì)胞膜的重要組成部分，促進(jìn)膽固醇和類脂質(zhì)的代謝，合成前列腺素前體，對(duì)腦和視網(wǎng)膜、皮膚和腎功能的健全有十分重要的作用[2-7]。

不同的食用油以及不同生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的同種食用油的香氣成分存在一定的差異，本實(shí)驗(yàn)采用3種酶對(duì)胡麻籽進(jìn)行浸提。采用頂空固相微萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)水酶法提取的胡麻油香氣成分進(jìn)行鑒定分析，以便為水酶法提取的胡麻油的特征香氣成分提供一定的鑒定依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試劑與材料

胡麻籽(含油率44.5%)：購(gòu)自農(nóng)戶；酸性蛋白酶(5.0×104U/g)、纖維素酶(3.0×103U/g)和果膠酶(4.0×104U/g)：均購(gòu)自北京索萊寶科技有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

SCIONSQ-456-GC氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國(guó)布魯克公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭 美國(guó) Supelco 公司；LT202E型電子天平 常熟市天量?jī)x器有限責(zé)任公司；電熱恒溫水浴鍋 北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；THZ-98恒溫振蕩培養(yǎng)箱 上海百典儀器設(shè)備有限公司；破碎機(jī) 浙江蘇泊爾股份有限公司；保鮮膜。

1.3 試驗(yàn)方法[8]

1.3.1 提油工藝

油料→挑選→研磨→加水→熱處理→酶解→離心分離→溶劑萃取→胡麻籽原油。

1.3.1.1 挑選

通過(guò)篩理、分揀選出胡麻籽，去除霉變、蟲咬以及外殼破碎的且不含有石塊、胡麻桿等雜質(zhì)的胡麻籽。

1.3.1.2 研磨

用破碎機(jī)將胡麻籽破碎成盡可能細(xì)的粉末狀，過(guò)40目篩子后置于帶蓋的玻璃瓶中。

1.3.1.3 加水熱處理

稱取5 g粉末狀胡麻籽于燒杯中，加入50 mL的蒸餾水后用保鮮膜包嚴(yán)并用橡皮筋扎緊，放置于80 ℃恒溫水浴中加熱30 min。

1.3.1.4 酶解

待料液溫度降低至一定時(shí)加入纖維素酶、酸性蛋白酶和果膠酶各0.1 g于40 ℃的恒溫水浴鍋中，保持0.5 h。再轉(zhuǎn)移至一定溫度下的恒溫?fù)u床，120 r/min的速度搖2 h。

1.3.1.5 離心分離

將料液轉(zhuǎn)移至100 ℃沸水浴加熱15 min進(jìn)行滅酶。冷卻料液放置一夜浸提后，將上清液轉(zhuǎn)移至離心管中，在4 ℃條件下2000 r/min轉(zhuǎn)速離心15 min。

1.3.1.6 溶劑萃取

將離心管中上清液轉(zhuǎn)移至燒杯中，加入30 mL的石油醚振蕩后用分液漏斗萃取胡麻油，萃取液置于70 ℃恒溫水浴鍋中將石油醚蒸干稱重。

1.3.2 香氣成分的測(cè)定[9]

1.3.2.1 揮發(fā)性物質(zhì)的萃取

在使用萃取頭萃取水酶法提取的胡麻油香氣成分之前，先將50/30 μm DVB/CAR/PDMS 的萃取頭進(jìn)行老化。老化具體是在250 ℃、載氣流量為2 mL/min的條件下進(jìn)行的，老化的時(shí)間為90 min，老化結(jié)束的判斷依據(jù)是無(wú)干擾峰出現(xiàn)。之后準(zhǔn)確稱量2.00 g的油樣樣品于15 mL頂空瓶中，加蓋后密封，放置于恒溫水浴中進(jìn)行攪拌吸附，保持20 min左右。待固相微萃取頭吸附一定時(shí)間后，于GC進(jìn)樣250 ℃解吸，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

1.3.2.2 氣相色譜和質(zhì)譜條件

色譜條件：DB-WAX石英毛細(xì)管柱 (30 m×0.25 μm×0.25 μm，美國(guó)Supelco公司)；載氣：He，0.9 mL/min恒速流動(dòng)。進(jìn)樣口溫度250 ℃。進(jìn)樣：不分流；程序升溫：45 ℃保持4 min，以6 ℃/min上升至130 ℃，再以10 ℃/min上升至230 ℃，保持8 min。

質(zhì)譜條件：EI+，EI離子源溫度200 ℃，電子能量70 eV，燈絲發(fā)射電流200 μA，接口溫度250 ℃，掃描質(zhì)量范圍33～373 amu。

2 結(jié)果與討論

2.1 水酶法提取胡麻油的香氣成分及相對(duì)含量

采用頂空固相微萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)水酶法提取的胡麻籽油進(jìn)行分析鑒定，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)與質(zhì)譜庫(kù)的匹配獲得了香氣物質(zhì)的初步鑒定結(jié)果。根據(jù)所得化學(xué)物質(zhì)的分子式、CAS號(hào)以及參考相應(yīng)的化學(xué)文獻(xiàn)進(jìn)行人工分析，確定相應(yīng)化合物的名稱。總離子流圖見圖1。

圖1 水酶法提取胡麻籽油香氣成分的GC-MS總離子流圖Fig.1 Total current chromatograms of volatile components of flaxseed oil extracted by aqueous enzymatic method

采用峰面積歸一化法計(jì)算出各類化學(xué)物質(zhì)的相對(duì)百分含量，匯總于表1中。

表1 水酶法提取胡麻籽油香氣成分分析結(jié)果[10,11]Table 1 The aroma components of flaxseed oil extracted by aqueous enzymatic method

續(xù) 表

注：表中“*”物質(zhì)其CAS號(hào)待定。

由表1可知，在水酶法提取胡麻籽油中測(cè)得香氣成分72種，占總峰面積的99.94%。其中烯烴類2種，占總含量的1.71%；醛類11種，占總含量的20.06%；醇類27種，占總含量的38.41%；酯類4種，占總含量的5.22%；酸類5種，占總含量的11.12%；酮類4種，占總含量的3.25%；雜環(huán)類10種，占總含量的12.56%；烷烴類7種，占總含量的6.40%；其他物質(zhì)2種，占總含量的1.21%。其中含量在5%以上的單體香氣成分共有4種，分別是己醛(12.63%)、己醇(12.30%)、乙酸(5.18%)、2-甲基吡嗪(6.90%)，占總含量的37.01%；含量在1%～5%的單體香氣成分共有27種，占總含量的46.64%。其余單體香氣成分的含量均在1%以下，占總含量的16.29%。

2.2 水酶法提取胡麻油香氣成分來(lái)源及香氣描述

植物油的風(fēng)味主要取決于品種、成熟度、氣候條件、種植區(qū)域、加工工藝以及貯藏條件等因素，水酶法提取的胡麻籽油應(yīng)該具有其固有的香氣成分[12,13]。通過(guò)人體嗅覺(jué)對(duì)于水酶法提取的胡麻油的氣味進(jìn)行感受，有強(qiáng)烈的油脂味，并混有青草的澀味以及特殊香味。在GC-MS測(cè)得的主要香氣成分中，醇類和醛類占據(jù)了很大比例。其中己醛相對(duì)于其他揮發(fā)性成分具有較高含量，高達(dá)14.13%，這可能是由于其合成途徑的多樣性所導(dǎo)致的Nieto等[14]研究表明：油脂中的油酸、亞油酸和花生四烯酸經(jīng)過(guò)氧化會(huì)產(chǎn)生己醛，2,4-癸二烯醛也可降解得到己醛。醛類化合物一般會(huì)產(chǎn)生清香的風(fēng)味，主要有油脂味、堅(jiān)果味和青草味，多數(shù)醛類對(duì)油脂風(fēng)味起到積極貢獻(xiàn)作用[15，16]。Brunschwig等[17]研究發(fā)現(xiàn)植物油中 C5～C9 的醛類化合物多數(shù)呈現(xiàn)出脂肪味、水果味或者青草味等；已知己醛呈現(xiàn)生的油脂味和青草氣及蘋果香味，壬醛呈現(xiàn)花生味和香草味，辛醛呈現(xiàn)油脂味和蜂蜜味，戊醛呈現(xiàn)油脂味和木頭味，2-辛烯醛具有清香和脂肪的氣息等。由此看來(lái)，醛類化合物是水酶法提取的胡麻油的一類重要的揮發(fā)性成分。

醇類化合物中主要有己醇(12.30%)、1-戊醇(3.46%)、3-甲基-1-丁醇(2.79%)和 1-辛烯-3-醇(1.42%)等，而醇類化合物多呈現(xiàn)出清新的花草香氣，如 1-辛烯-3-醇具有薰衣草、玫瑰和干草香氣；C6醇類一般都具有較強(qiáng)的青草香，如己醇，這些C6化合物主要來(lái)源于前期發(fā)酵過(guò)程中亞麻酸和亞油酸的酶解[18]。酸類化合物中主要有乙酸(5.18%)、丙酸(2.15%)和己酸(2.92%)，可以看出乙酸是胡麻油最主要的揮發(fā)酸，而乙酸具有類似醋的香氣特征；酯類中以γ-丁內(nèi)酯含量最高，具有芳香氣味。雜環(huán)類物質(zhì)主要以2-甲基吡嗪最高，它具有可可、堅(jiān)果樣香氣，在GB 1886.290-2016中被認(rèn)定為可允許使用的食品添加劑，主要用來(lái)配制肉類、巧克力、花生和爆玉米花等類型香精。值得一提的是，雜環(huán)類化合物的閾值通常很低，低濃度下就具有明顯的焙烤風(fēng)味，對(duì)油脂整體風(fēng)味貢獻(xiàn)較大。

總的來(lái)說(shuō)，水酶法提取的胡麻油中的揮發(fā)性香氣物質(zhì)主要包括醛類和醇類，但其他的酯類以及雜環(huán)類化合物的存在也為水酶法提取的胡麻油增添了別樣的風(fēng)味。

3 結(jié)論

采用頂空固相微萃結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法測(cè)得水酶法提取胡麻油的香氣成分72種，其中烯烴類2種、醛類11種、醇類27種、酯類4種、酸類5種、酮類4種、雜環(huán)類10種、烷烴7種、其他香氣物質(zhì)2種，香氣成分主要以醇類和醛類為主。

[1]孟甜.胡麻油營(yíng)養(yǎng)分析及應(yīng)用研究進(jìn)展[J].糧食與油脂,2015,28(5):5-8.

[2]Goyal A,Sharma V,Upadhyay N,et al.Flax and flaxseed oil: an ancient medicine & modern functional food[J].Journal of Food Science and Technology,2014,51(9):1633-1653.

[3]An W S,Kim H J,Cho K H,et al.ω-3 fatty acid supplementation attenuates oxidative stress,inflammation,and tubulointerstitial fibrosis in the remnant kidney[J].AJP Renal Physiology,2009,297(4):895-903.

[4]Naqshbandi A,Rizwan S,Khan F,et al.Dietary supplementation of flaxseed oil ameliorates the effect of cisplatin on rat kidney[J].Journal of Functional Foods,2013,5(1):316-326.

[5]Julie K M,Fu M H,Chen J M,et al.Flaxseed oil enhances the effectiveness of trastuzumab in reducing the growth of HER2-overexpressing human breast tumors (BT-474)[J].Journal of Nutritional Biochemistry,2015,26(1):16-23.

[6]Kawakami Y,Yamanaka-Okumura H,Naniwa-Kuroki Y,et al.Flaxseed oil intake reduces serum small dense low-density lipoprotein concentrations in Japanese men: a randomized,double blind,crossover study[J].Nutrition Journal,2015,14(1):1-9.

[7]Rizwan S,Naqshbandi A,Farooqui Z,et al.Protective effect of dietary flaxseed oil on arsenic-induced nephrotoxicity and oxidative damage in rat kidney[J].Food and Chemical Toxicology,2014,68:99-107.

[8]陳晶,許時(shí)嬰.亞麻籽油水酶法提取工藝的研究[J].食品工業(yè)科技,2007,28(2):151-154.

[9]Xiao L,Lee J,Zhang G E,et al.HS-SPME GC/MS characterization of volatiles in raw and dry-roasted almonds (Prunusdulcis)[J].Food Chemistry,2014,151:31-39.

[10]Nguyen H,Campi E M,Jackson W R,et al.Effect of oxidative deterioration on flavour and aroma components of lemon oil[J].Food Chemistry,2009,112:388-393.

[11]Hognadottir A,Rouseff R L.Identification of aroma active compounds in orange essence oil using gas chromatography-olfactometry and gas chromatography-mass spectrometry[J].Journal of Chromatography A,2003,998(1-2):201-211.

[12]Angerosa F,Servili M,Selvaggini R,et al.Volatile compounds in virgin olive oil: occurrence and their relationship with the quality[J].Journal of Chromatography A,2004,1054(1):93.

[13]魏長(zhǎng)慶,劉文玉.胡麻油揮發(fā)性香氣提取分析研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技,2015,36(19):379-384.

[14]Nieto G,Banon S,Garrido M D.Effect of supplementing ewes' diet with thyme (Thymuszygisssp.gracilis) leaves on the lipid oxidation of cooked lamb meat[J].Food Chemistry,2011,125(4):1147-1152.

[15]Lee J M,Kim D H,Chang P S,et al.Headspace-solid phase microextraction (HS-SPME) analysis of oxidized volatiles from free fatty acids (FFA) and application for measuring hydrogen donating antioxidant activity[J].Food Chemistry,2007,105(1):414-420.

[16]Zellner B A,Dugo P,Dugo G,et al.Gas chromatography-olfactometry in food flavour analysis[J].Journal of Chromatography A,2008,1186(1):123-143.

[17]Brunschwig C,Senger-Emonnot P,Aubanel M L,et al.Odor-active compounds of Tahitian vanilla flavor[J].Food Research International,2012,46(1):148-157.

[18]尹建邦.煙臺(tái)產(chǎn)區(qū)蛇龍珠葡萄酒中揮發(fā)性香氣成分的研究[D].無(wú)錫：江南大學(xué)，2009.