濃香葵花籽油揮發(fā)性風味成分的鑒定

周萍萍，黃健花，宋志華，王興國

（江南大學食品學院，江蘇無錫 214122）

濃香葵花籽油揮發(fā)性風味成分的鑒定

周萍萍，黃健花，宋志華，王興國

（江南大學食品學院，江蘇無錫 214122）

采用頂空固相微萃取法（HS-SPME）萃取葵花籽油的揮發(fā)性風味物質，優(yōu)化了萃取條件，采用氣相色譜-質譜聯(lián)用（GC-MS）對其進行分離鑒定。結果表明，萃取溫度50℃和萃取時間50min下解吸5min萃取效果最好，經(jīng)數(shù)據(jù)庫檢索，葵花籽油中共鑒定出97種化合物，占總檢出化合物的83.14%，包括吡嗪、呋喃、醛、酯和酸等化合物。初步判斷葵花籽油主要香氣成分中包含2-戊基呋喃和2，5-二甲基吡嗪。

葵花籽油，頂空固相微萃取，氣相色譜-質譜聯(lián)用，揮發(fā)性成分

葵花籽油富含油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸和維生素E（α-生育酚）[1]，是一種健康食用油。濃香葵花籽油更是香氣濃郁，風味獨特，深受國內消費者的歡迎。目前，對葵花籽油的研究主要集中在葵花籽油的水酶法提取[2]、超臨界提取法[3]、超聲波提取法[4]等新型提取方法的研究，對葵花籽油揮發(fā)性風味物質的研究相對較少，現(xiàn)有文獻涉及葵花籽油儲存過程中油脂氧化程度[5]和揮發(fā)性風味物質的形成機理[6]，尚無報道分析鑒定濃香葵花籽油的風味特征物質，然而，葵花子油的風味物質是其重要的質量指標之一，了解其風味特征物質是很有必要的。傳統(tǒng)的揮發(fā)性物質提取方法包括溶劑輔助蒸發(fā)、溶劑萃取、同時蒸餾萃取等[6]，這些方法為油脂風味的提取提供了思路，但不同程度地存在一定缺憾：溶劑輔助蒸發(fā)法裝置復雜；溶劑萃取法樣品用量大，低沸點揮發(fā)性成分在萃取濃縮過程中易損失，低沸點揮發(fā)物的色譜峰易被溶劑峰掩蓋[7]；同時蒸餾萃取法用熱處理易導致氧化、水解等熱降解反應，引入干擾物[7]。與其他方法相比，頂空固相微萃取技術（headspace soil-phase m icroextraction）不使用溶劑、節(jié)約成本，可與氣質聯(lián)用儀或液相聯(lián)用實現(xiàn)自動化高效便捷，被廣泛應用于白酒[8]、水果飲料[9]以及橄欖油[10]、花生油[11]、杏仁油[12]等食品的揮發(fā)性風味物質的鑒定。本研究主要利用頂空固相微萃取與氣質聯(lián)用儀聯(lián)用，優(yōu)化風味物質萃取條件，分離鑒定濃香葵花籽油揮發(fā)性成分的組成，為進一步建立科學、客觀的葵花籽油香味評價方法提供基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

魯花濃香葵花籽油 市售，山東魯花集團有限公司。

固相微萃取手動進樣手柄、65μm聚二甲基硅氧烷-二乙烯基苯（PDMS-DVB）萃取頭 美國Supelco公司；15m L頂空瓶 上海安普科學儀器有限公司；ISQ單四級桿氣質聯(lián)用儀 Thermo Fisher賽默飛世爾科技有限公司；DF-101S恒溫磁力攪拌器 金壇市精達儀器制造廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 萃取步驟及條件優(yōu)化

1.2.1.1 萃取頭的老化 首次使用，在氣相色譜250℃下老化2h，以后每次使用于250℃處理20m in。

1.2.1.2 固相微萃取步驟 稱取3g葵花籽油，置于15m L頂空瓶中，在一定溫度加熱平衡，再插入老化好的萃取頭萃取一定時間，迅速進樣，于250℃解吸；根據(jù)劉虎威[13]的報道，選取對頂空固相微萃取萃取影響較大的幾個因素，包括萃取溫度（30、40、50、60、70℃），萃取時間（5、10、20、30、40、50、60、70min）和解析時間（2、4、6、8m in），進行單因素優(yōu)化。

1.2.2 氣相-質譜聯(lián)用儀條件 毛細管柱：TG-SQC GC Colum 15m×0.25mm×0.25μm，起始溫度40℃，保持4m in，后以6℃/m in的升溫速率升溫至230℃，保持15m in。載氣為He，流速1.0m L/m in；起始1m in不分流進樣，之后以50∶1分流進樣。

質譜條件：電子轟擊離子源（EI），電子能量70eV；離子源溫度250℃；傳輸線溫度250℃；全譜掃描（Full Scan），掃描范圍33~650m/z。

1.2.3 化合物鑒定 采用Xcalibu軟件系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理，未知化合物進計算機檢索，同時與NIST譜庫和W iley譜庫相匹配，當正逆匹配度均大于800（最大值為1000）的鑒定結果予以報道。

2 結果與分析

2.1 萃取溫度對萃取效果的影響

頂空固相微萃取（HS-SPME）是將萃取頭至于樣品上方密封空間進行萃取。樣品基質，樣品頂空和萃取頭涂層，這三相的化學勢差是推動待測物從樣品基質進入萃取頭的動力。萃取溫度對HS-SPME具有雙重作用[14]。溫度升高時，液體分子熱運動加劇，利于揮發(fā)性待測組分從油樣進入樣品頂空中，提高待測物在頂空中的分配，從而縮短萃取平衡時間，加快分析速度；但溫度升高會影響待測組分在萃取頭涂層中的分配系數(shù)，減少涂層對待測物的吸附量，降低分析方法的靈敏性；同時，溫度若過高，在萃取過程中會產(chǎn)生熱降解、氧化反應等化學變化，引入干擾物。所以在使用HS-SPME時候應對萃取溫度進行優(yōu)化。對萃取溫度優(yōu)化結果如圖1所示。

圖1 不同萃取溫度對萃取效果的影響Fig.1 Effectof temperature on extraction of volatiles in sunflower oil

由圖1可知，隨著溫度升高，待測組分在頂空中的濃度不斷增大，峰面積不斷增加，在50℃時達到最高值，50℃之后，可能是因為溫度過高，影響待測物在萃取頭涂層的吸附，峰面積開始下降。故選取50℃為葵花籽油的萃取溫度。

2.2 萃取時間對萃取效果的影響

萃取時間即萃取達到平衡所需要的時間，平衡時間往往比GC-MS檢測時間長，縮短平衡時間是提高樣品分析速度的關鍵[15]。

由圖2可知，在萃取過程中，在剛開始時候，吸附量隨萃取時間增加不斷增加，在50m in時候達到最大值，之后趨于平緩。表明在50m in時候頂空瓶中達到了相平衡，因此選定50min為樣品的萃取時間。

圖2 不同萃取時間對萃取效果的影響Fig.2 Effectof time on extraction of volatiles in sunflower oil

2.3 解吸時間對萃取效果的影響

在相同解吸溫度下，解吸時間是待測組分解吸完全的關鍵。解吸不完全時，不僅會影響分析檢測的準確性和靈敏度，殘留在萃取頭中也會污染萃取頭，縮短萃取頭使用壽命，有時還會污染后續(xù)樣品；但解吸時間過長會造成涂層的流失，大大縮短萃取頭的使用壽命。實驗結果見圖3。

圖3 不同解吸時間對萃取效果的影響Fig.3 Effectof desorption time on extraction of volatiles in sunflower oil

由圖3可以看出，在5m in解吸達到最大，之后趨于平緩。因此，選取5m in為解析時間既能保證解析完全又保護了萃取頭涂層，延長其使用壽命。

2.4 GC-MS分析結果

通過GC-MS獲得揮發(fā)性成分的總離子流圖，見圖4。

圖4 總離子流色譜圖Fig.4 Total ion chromtogram of sunflower oil

經(jīng)Xcalibu軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理后，與NIST譜庫和W iley譜庫相匹配，除去萃取頭帶來的硅氧烷流失的雜質峰（保留時間為3.00、8.28、10.58、12.38、12.71、 16.32、23.04、25.81、34.57、36.44m in）和少量增塑劑雜峰（保留時間：20.21m in的磷酸三丁酯，26.40m in的鄰苯二甲酸二異丁酯），共檢出97種化合物。見表1。

表1 葵花籽油揮發(fā)性成分Table 1 Violate compounds in SFO

續(xù)表

由表1可知，含有16種雜環(huán)化合物（6.90%），15種醛（5.76%），14種烯烴（13.18%），14種烷烴（3.29%），13種醇（4.03%），13種酯（2.38%），7種酸（46.42%），3種酮（1.02%），另外還有橄欖酸酰胺（0.13%），1-苯基-4-戊烯-1-炔（0.03%）。

雜環(huán)化合物種類最多（16種），其中含量較高的2-戊基呋喃（1.43%）含有豆味、草味等[16]，2，5-二甲基吡嗪（1.13%）是烘烤葵花籽的關鍵致香成分[17]，初步判斷濃香葵花籽油的主要香氣成分中包含2-戊基呋喃和2，5-二甲基吡嗪。

眾多化合物體現(xiàn)出不同的特征香味。因此，葵花籽油的香氣并不是由一種或幾種化合物來體現(xiàn)的，而是由多種成分相互協(xié)調的結果。

3 結論

本實驗首次采用頂空固相微萃取法提取葵花籽油揮發(fā)性風味化合物，再通過單四級桿氣象色譜/質譜聯(lián)用技術分離鑒定。優(yōu)化固相微萃取主要條件為萃取溫度50℃，萃取時間50m in，優(yōu)化解吸時間為5m in，共鑒定出97種化合物，有16種雜環(huán)化合物（6.90%），15種醛（5.76%），14種烯烴（13.18%），14種烷烴（3.29%），13種醇（4.03%），13種酯（2.38%），7種酸（46.42%），3種酮（1.02%）。另外還有橄欖酸酰胺（0.13%），1-苯基-4-戊烯-1-炔（0.03%）。

初步判斷2-戊基呋喃和2，5-二甲基呋喃為葵花籽油的主要香氣成分。

[1]HUIH Y貝雷.油脂化學與工藝學[M].徐生庚，裘愛泳，譯.北京：中國輕工業(yè)出版社，2001.

[2]冷玉嫻.水酶法提取葵花籽油和葵花籽蛋白的回收[D].無錫：江南大學，2007.

[3]Graziane NimetEADS，AntonioMedina Neto LCF.Extraction of sunflower（Heliantus annuus L.）oilwith supercritical CO2and subcritical propane：Experimental and modeling[J].Chemical Engineering Journal，2011，168（1）：262-268.

[4]韓軍岐，張有林，陳雷.葵花籽油的超聲波提取及抗氧化研究[J].食品工業(yè)科技，2005（1）：52-54.

[5]Fruzsina Doleschall，Zsolt Kemény，Katalin Recseg，et al. Monitoring of lipid degradation products by solid-phase microextraction[J].Journal of Microcolumn Separations，2001，13（6）：215-220.

[6]Agnes Keszler T K A A.Mechanism of volatile compound production during storage of sunflower oil[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，2000，48（12）：5981-5985.

[7]夏延斌.食品風味化學[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008（1）：23-25

[8]Rocha S，Ramalheira V，Barros A，etal.Headspace solid phase microextraction（SPME）analysis of flavor compounds in wines. Effect of thematrix volatile composition in the relative response factors in a wine model[J].Journal of Agricultural And Food Chemistry，2001，49（11）：5142-5151.

[9]王麗霞，鐘海雁，袁列江.固相微萃取法提取果汁香氣的影響因素及萃取條件的優(yōu)化[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2006，34（15）：3787-3788.

[10]AntonisKanavouras，ApostolosKiritsakis，Ruben JHernandez. Comparative study on volatile analysis of extra virgin olive oil by dynamic headspace and solid phase micro-extraction[J].Food Chemistry，2005，90：69-79.

[11]劉曉君，金青哲，劉元法，等.花生油揮發(fā)性風味成分的鑒定[J].中國油脂，2008（8）：40-42.

[12]李素玲，王強，田金強，等.杏仁油揮發(fā)性物質的分離鑒定[J].食品工業(yè)技，2011（4）：160-161.

[13]劉虎威.氣相色譜方法及應用[M].北京：化學工業(yè)出版社，2007：133-134.

[14]傅彥斌.固相微萃取分析條件的優(yōu)化[J].干旱環(huán)境監(jiān)測. 2006，20（1）：49-50.

[15]謝建春.現(xiàn)代香味分析技術及應用[M].北京：中國標準出版社，2008：77-78.

[16]李和，李佩文，于振華，等.食品香料化學[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1992：8.

[17]賈春曉，毛多斌，孫曉麗，等.烘烤葵花籽的香氣成分分析及最佳烘烤條件研究[J].食品工業(yè)科技，2006（8）：60-65.

Indentification of volatile flavor com pounds of sunflower oil

ZHOU Ping-ping，HUANG Jian-hua，SONG Zhi-hua，WANG Xing-guo
（School of Food Science and Technology，Jiangnan Univesity，Wuxi214122，China）

The volatile flavor com pounds in sunflower oil were extracted by using headspace solid phase m icroextraction（HS-SPME）and itwas performed by cap illary gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）to separate and identify the volatile compound.The op timum extraction cond itions were determ ined and listed as follows：the extraction temperature of 50℃，the extrac tion time of 50m in and the desorp tion time of 5m in.A totalof97 com pounds which accounted for 83.14%of all the extracted com pounds were identified as pyrazine，furan，aldehydes，esters，acids and so on.The results showed that 2-pentyl furan and 2，5-bimethylpyrazine were inc luded in the characteristic aroma com pents of sunflower oil.

sunflower oil；headspace solid phase m icroextrac tion；capillary gas chromatography-mass spec trometry；the volatile flavor com pounds

TS225.1+5

A

1002-0306（2012）14-0128-04

2011－11－22

周萍萍（1988-），女，在讀碩士研究生，研究方向：脂質科學與技術。

國家“十二五”科技支撐計劃（2011BAD02B03）。