油菜籽儲藏中揮發性成分的變化研究

董紅健　萬忠民　劉兵

摘要 [目的] 研究油菜籽在儲藏過程中揮發性成分的變化。 [方法]通過對頂空固相微萃取法測定油菜籽揮發性成分條件的優化，并結合氣質聯用（GC-MS）技術研究水分含量8.4%的油菜籽，在35 ℃儲藏條件下，不同儲藏時間其揮發性成分的變化。[結果]研究表明，頂空固相微萃取測定油菜籽揮發性成分最優萃取條件是：萃取頭50/30 μm DVB/CAR/PDMS、萃取溫度70 ℃、平衡時間60 min。油菜籽在儲藏過程中，揮發性物質種類會增加，主要是烴類，其次是醛類和雜環類，酮類、酸類和醇類含量最少。其中烴類、醛類和酮類的相對含量會先增大然后減少，而酸類揮發性物質會不斷增加。[結論] 試驗可為研究儲藏過程中油菜籽特征揮發性物質變化規律和快速測定儲藏菜籽品質、指導安全儲藏提供理論依據。

關鍵詞 固相微萃取；油菜籽；揮發性成分

中圖分類號 S509.3 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）19-254-06

油菜籽呈球形，粒小，主要由種皮和胚兩部分組成，平均含油量為35%～42%，是我國一種重要的油料作物。我國是世界上最大的油菜籽生產國家，種植面積占全國油料作物總種植面積的30%以上，產量占主要食用植物油總產量的35%以上，目前，我國油菜籽年產量為1 200萬～1 300萬t。油菜籽生產對保證我國食用植物油脂和飼用蛋白質的有效供給，改善食物結構，促進養殖業和加工業發展等方面均有重要影響。因此，研究油菜籽儲藏中揮發性物質變化，探索菜籽品質快速、高效評價的新方法，對于指導油菜籽的安全儲藏具有重要的意義。

固相微萃取（solid phase micro-extraction， SPME）技術是20世紀90年代興起的一項新穎的樣品前處理與富集技術。目前國內外已經利用頂空固相微萃取技術分析食用油[1]、調味料[2]等在加工和儲藏過程中的氣味或風味，關于稻谷[3]、玉米[4] 、大米[5]等揮發性成分的研究較多，已把揮發性物質作為谷物儲藏品質檢測的重要指標之一。筆者主要通過對固相微萃取技術提取油菜籽中揮發性成分的條件優化，并結合氣質聯用（GC-MS）技術對揮發性成分進行分析，為研究儲藏過程中油菜籽特征揮發性物質變化規律和快速測定儲藏菜籽品質、指導安全儲藏提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試原料。2014年5月收獲于皖南的甘藍型油菜籽，新收獲的油菜籽自然晾曬到水分含量為8.4%，除去秸稈、碎石等雜質，然后放入4 ℃的人工氣候箱備用。將5 kg菜籽放入編織袋中，在人工氣候箱35 ℃下儲藏。在120 d的儲藏期內，人工氣候箱的濕度保持在70%，用來保持油菜籽的水分為8%[6]。

1.1.2 SPME材料。該試驗使用的24Ga固相微萃取手持裝置和4種萃取頭：PDMS，100 μm；PDMS/DVB，65 μm；PA，85 μm和DVB/CAR/PDMS 50/30 μm，由美國SUPELCO公司提供。

1.1.3 儀器與設備。安捷倫7890-5975GC- MS氣質聯用儀，美國Agilent公司； PQX-300D型多段可編程人工氣候箱，寧波東南儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 固相微萃取方法的優化。

通過優化固相微萃取的萃取頭、萃取溫度、萃取時間和解析時間，選擇最佳萃取方法，實現頂空固相微萃取方法在油菜籽儲藏期間揮發性成分的分析準確、高效。固相微萃取方法優化試驗步驟見圖1。

1.2.2 固相微萃取-氣質聯用方法。

GC-MS 分析條件：前進樣口保持在250 ℃，用來解析固相微萃取獲取的揮發性物質； 檢測器：5795MSD；毛細管柱：HP-5MS，柱壓為13 kPa；載氣：He，載氣流速 1.0 ml/min。 質譜條件：離子源 EI 源，離子源溫度230 ℃，接口溫度 280 ℃，電子能量為 70 eV。

1.2.3 數據收集和處理方法。對3袋菜籽每20 d取樣1次，每袋中取樣20 g做一次重復試驗。GC-MS檢測各未知揮發性氣體成分的定性由計算機檢索與 NIST 08.L標準譜庫相匹配得出，僅統計出匹配度均大于800左右的揮發性成分，揮發性成分的定量分析采用相對峰面積歸一化法。

2 結果與分析

2.1 固相微萃取方法優化

2.1.1 萃取頭的選取。

萃取頭的選擇原則：一是從樣品中提取揮發性物質在色譜圖上呈峰的個數最多且峰面積盡可能大；另一個是色譜圖上單個揮發性物質或者峰的豐度變異最小[7]。由圖2色譜圖中可以看出，4種萃取頭中：DVB/CAR/PDMS中既含有PDMS涂層可以對非極性揮發性物質進行高效萃取[8]，又含有DVB/CAR可以對非極性和極性揮發物質同時進行萃取， DVB/CAR/PDMS涂層的萃取頭收集到的菜籽揮發性成分峰豐度最大、收集到的揮發性物質種類最多，色譜圖上保留時間0～50 min的揮發性物質能夠代表絕大多數菜籽的揮發性成分，滿足了最佳萃取頭選擇的2個原則；PDMS/DVB涂層主要用于萃取胺類、硝基芳香類揮發性物質，因此只含有PDMS/DVB涂層的萃取頭萃取揮發性物質最少，因此不能用于該試驗中。由于PA和PDMS分別是極性涂層和非極性涂層萃取頭，所以萃取到的揮發性物質種類明顯比DVB/CAR/PDMS涂層的萃取頭收集到的少。

2.1.2 萃取溫度優化。

由圖3可以看出，隨著溫度的升高，萃取頭對揮發性和半揮發性物質的吸附會增加，因此升高溫度有利于萃取[9]。萃取溫度為70和90 ℃時，色譜圖上檢測到揮發性物質的峰含量和峰面積明顯比萃取溫度為50 ℃時的多或者大。萃取溫度為70 ℃時，質譜圖上揮發性物質峰面積和90 ℃接近，但是當萃取溫度為90 ℃時，質譜圖上的峰的個數略有減少，所以90 ℃不是最佳萃取溫度。

2.1.3 萃取平衡時間優化。由圖4可知，色譜圖上的峰面積隨著萃取時間的增長而增大，但是在色譜圖上峰的個數變化不明顯，因此增加提取時間可以提高色譜圖中揮發性物質的峰的豐度，而不會增加色譜圖上的物質的種類。萃取過程中，增加萃取時間有利于提高低揮發性或者中等揮發性物質的含量，這可以解釋在色譜圖上0～40 min保留時間內中間和后面峰的豐度會增加的原因。但是隨著萃取時間的增加，易揮發的某些物質在色譜圖上峰的豐度會減小，并且色譜圖上峰的基線飄移較大。因此，在綜合考慮萃取物質的種類和含量的情況下，選擇60 min為最佳萃取時間。

2.1.4 解析時間優化。 固相微萃取的物質最終要在氣質聯用（GC-MS）儀上氣相色譜（GC）的前進樣口進行解析，前進樣口的溫度為250 ℃。在不分流的模式下進行解析，解析時間會影響氣相色譜中柱對萃取到的物質的吸附速度，但是不會影響色譜圖上物質的種類。唐瑩瑩等研究表明，1～4 min的解析時間內，隨著解析時間的增加，解析量會先增大再減小[10]。在圖5中可以看出，3～5 min的解析時間內，質譜圖上峰的個數和面積變化并不明顯，然而隨著解析時間的增大，揮發性物質的含量略有減少。

2.2 儲藏期間揮發性物質及變化 用“2.1”中優化的固相微萃取條件：萃取頭DVB/CAR/PDMS、萃取溫度70 ℃、萃取時間60 min、解析時間3 min，對儲藏過程中的油菜籽（35 ℃、8.4%）的揮發性成分進行分析，在120 d的儲藏期內，原始樣品和6個儲藏階段的色譜圖見圖6，在圖6中峰的個數隨著儲藏時間的延長而不斷變化，而峰的豐度會隨著時間先增大后稍有減小然后再增大。這說明儲藏過程中油菜籽顆粒間的揮發性成分是在不斷發生著變化的。

在儲藏期間油菜籽儲藏品質會不斷下降（酸值和過氧化值升高等），這與油脂的分解、氧化有關。脂類水解和氧化會產生初級氧化產物氫過氧化物，氫過氧化物會繼續分解生成醛類、酮類、酸類以及其他雙官能團氧化物，醛類等也可以繼續氧化成相應的酸類[11]。這可以解釋圖 6中色譜圖上的峰會增加，既揮發性物質種類增加。結合表1，揮發性成分檢測中具體物質的相對含量的變化可以看出，烴類含量最多，其次是醛類和雜環類，酮類、酸類和醇類含量最好少；烴類、醛類和酮類的相對含量會先增大然后減少，這與它們是脂類氧化分解過程中的中間產物有關；酸類揮發性物質會不斷增加，這與儲藏期間油菜籽的油脂酸值會不斷增加的研究相一使用頂空固相微萃取（SPME）技術對不儲藏階段的油菜籽顆粒間的揮發性成分進行分析研究，優化了頂空固相微萃取條件，包括：萃取頭、萃取溫度、平衡時間以及解析時間。頂空固相微萃取具有操作簡單、快速以及可以微量提取等優點，同時該方法分析結果對萃取溫度和平衡時間非常敏感。優化后的最優萃取條件是：萃取頭50/30 μm DVB/CAR/PDMS、萃取溫度70 ℃、平衡時間60 min、解析時間3 min。

35 ℃、8.4%條件下儲藏的菜籽使用固相微萃取（SPME）技術結合GC-MS技術分析發現，菜籽儲藏過程揮發性物質種類會增加，主要是烴類，其次是醛類和雜環類，酮類、酸類和醇類含量最少。其中烴類、醛類和酮類的相對含量會先增大然后減少，而酸類揮發性物質會不斷增加。

參考文獻

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