油菜籽炒籽溫度對其油脂風(fēng)味及綜合品質(zhì)的影響

劉春梅 劉玉蘭 馬宇翔 舒 垚 劉昌樹

(河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院1，鄭州 450001) (佳格投資(中國)有限公司2，江蘇 215400)

油菜籽是我國重要的油料作物，其脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)35%～45%[1]。菜籽油含有豐富的不飽和脂肪酸，此外還富含維生素E、甾醇、多酚、角鯊烯等天然活性成分，是我國消費量很大的油脂品種，其獨特風(fēng)味更是深受油菜籽產(chǎn)區(qū)消費者的喜愛。隨著人民生活水平的提高，消費者對食用油的安全品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)和感官品質(zhì)也提出更高要求，其中風(fēng)味特征即是反映油脂感官品質(zhì)的重要指標(biāo)之一[2]。菜籽油生產(chǎn)過程中炒籽是增加香味的關(guān)鍵工序[3]，油脂風(fēng)味會因炒籽條件的不同顯示出明顯差別，炒籽溫度低則油脂的香味淡，溫度太高則油脂有焦糊味且呈現(xiàn)深棕色甚至棕黑色，甚至產(chǎn)生多環(huán)芳烴(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)、3-氯丙醇酯(3-chloro-1,2-propanediol fatty esters，3-MCPD酯)、縮水甘油酯(glycidyl esters，GEs)等有害成分[4-6]。濃香菜籽油是對油菜籽炒制后壓榨制取的油脂，具有獨特的濃郁香味，深受廣大消費者喜愛。之前也有對濃香菜籽油風(fēng)味[7-9]、制油和精煉工藝對菜籽油風(fēng)味影響[10,11]及儲存過程菜籽油揮發(fā)性成分變化[12-14]的研究報道。吳浪等[15]研究了炒籽溫度對菜籽油風(fēng)味的影響，Gracka等[16]研究了炒籽溫度和炒籽時間對不同種類菜籽油風(fēng)味的影響。然而在菜籽油生產(chǎn)中，炒籽條件尤其是炒籽溫度不僅影響其油脂風(fēng)味，并且會對油脂中風(fēng)險成分和營養(yǎng)成分含量產(chǎn)生影響。

為了較為準(zhǔn)確地掌握炒籽溫度對菜籽油風(fēng)味和安全品質(zhì)及營養(yǎng)品質(zhì)等綜合品質(zhì)的影響，采用不同溫度對油菜籽進(jìn)行炒籽，壓榨制取菜籽油，利用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對菜籽油中主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行檢測分析，并對菜籽油中PAHs、3-MCPD酯、GEs及維生素E、甾醇含量進(jìn)行檢測分析，分析研究油菜籽炒籽溫度對其油脂風(fēng)味及綜合品質(zhì)的影響，以期為濃香菜籽油的精準(zhǔn)適度加工提供支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

油菜籽，產(chǎn)地為四川省，水分為1.89%；對油菜籽進(jìn)行壓榨取油，檢測其主要脂肪酸組成為：棕櫚酸3.45%、硬脂酸1.74%、油酸35.61%、亞油酸15.99%、花生一烯酸7.38%、亞麻酸12.09%、芥酸23.74%。

1.2 儀器與設(shè)備

7890B/5975B氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀；50/30 μmDVB/CAR/PDMS萃取纖維頭；Trace1310-ISQ氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(測定PAHs、3-MCPD酯、GEs)；7890B氣相色譜儀；e2695-UV2475高效液相色譜儀； HN002炒籽鍋；6YZ-180型全自動液壓榨油機(jī)。

1.3 試驗方法

1.3.1 菜籽油的制備

取500 g油菜籽于炒籽鍋中，在20 min炒籽時間[5]和不同溫度(140、160、180 ℃)條件下進(jìn)行炒籽，之后用液壓榨油機(jī)壓榨取油，對所得菜籽油進(jìn)行過濾，得到濃香菜籽油。此外，不經(jīng)過炒籽直接壓榨得到冷榨油。對上述菜籽油進(jìn)行取樣，分別對其中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)及其他指標(biāo)進(jìn)行檢測。

1.3.2 菜籽油中風(fēng)味物質(zhì)的檢測[9]

固相微萃取條件：稱取4 g油置于20 mL頂空瓶中，80 ℃恒溫預(yù)熱20 min，將老化好的固相微萃取頭插入頂空瓶，吸附30 min后取出萃取頭立即插入氣相色譜進(jìn)樣口，解析2 min。

色譜條件：不分流模式進(jìn)樣；進(jìn)樣口溫度250 ℃；載氣為氦氣(純度≥99.999%)；恒流模式，流速1.0 mL/min。升溫程序：40 ℃保持3 min，隨后以4 ℃/min速率升至230 ℃，保持8 min。

質(zhì)譜條件：離子源溫度230 ℃；傳輸線溫度240 ℃；電子轟擊(EI)離子源；電子能量：70 eV；質(zhì)量掃描范圍m/z 30～500。

定性定量分析：將檢測的各組分質(zhì)譜信息與NIST 質(zhì)譜庫進(jìn)行匹配定性，僅報道正反匹配度均大于80(最大值100)的結(jié)果。各種化合物的相對含量采用峰面積歸一化法計算。

1.3.3 菜籽油中PAHs含量測定

菜籽油中PAHs的檢測參照GB/T 23213—2008《植物油中多環(huán)芳烴含量的測定 氣相色譜-質(zhì)譜法》及Shi等[17]的檢測方法。

色譜條件：脈沖不分流模式進(jìn)樣，進(jìn)樣量，1.0 μL；進(jìn)樣口溫度，300 ℃；載氣，氦氣(純度≥99.999%)；恒流模式，流速1.0 mL/min。升溫程序：80 ℃保持1 min，隨后以20 ℃/min速率升至180 ℃，3 ℃/min升至200 ℃，6 ℃/min 升至250 ℃并保持3 min，再以3 ℃/min升至300 ℃并保持16 min。

質(zhì)譜條件：離子源溫度300 ℃；傳輸線溫度300 ℃；電子轟擊(EI)離子源；電力能量：70 eV；燈絲電流：25 μA。

1.3.4 3-氯丙醇酯和縮水甘油酯測定

菜籽油中3-氯丙醇酯和縮水甘油酯測定參照GB 5009.191—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氯丙醇及其脂肪酸酯含量的測定》第三法及苗雨田等[18]對油脂中3-氯丙醇酯和縮水甘油酯測定方法。

1.3.5 菜籽油中VE組分含量測定

VE組分含量測定參照GB/T26635—2011《動植物油 生育酚及生育三烯酚含量測定高效液相色譜法》及溫運啟等[19]的測定方法。

1.3.6 菜籽油中甾醇組分含量測定

甾醇組分含量測定參照GB/T 25223—2010 《動植物油脂 甾醇組成和甾醇總量的測定氣相色譜法》及鄭淑敏[20]等的測定方法。

1.3.7 菜籽油其他指標(biāo)測定

酸價測定參照 GB 5009.299—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中酸價的測定》；過氧化值測定參照 GB 5009.227—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中過氧化值的測定》。

1.3.8 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2010、SPSS 20和Origin 8.6進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和繪圖，采用Duncan法進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同菜籽油中揮發(fā)性風(fēng)味成分的種類及含量

不同炒籽溫度所制取菜籽油中揮發(fā)性風(fēng)味成分如表1所示。

表1 不同炒籽溫度制取菜籽油中風(fēng)味成分種類及相對百分含量

續(xù)表1

續(xù)表1

注：“-”表示未檢出，定義為小于0.01%。

菜籽油中揮發(fā)性成分的種類繁多，將冷榨菜籽油與不同炒籽溫度壓榨制取的濃香菜籽油相比，其中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類差異很大。

冷榨菜籽油中共鑒定出47種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，其中以醛類成分最多，相對百分含量最高(42.28%)，其中又以壬醛含量最高(12.13%)，其次是己醛，醇類的相對百分含量也較高(13.55%)，但未檢測到硫苷降解產(chǎn)物、吡嗪、吡咯、噻吩、噻唑類等化合物，而硫苷降解產(chǎn)物是菜籽油具有獨特辛辣味的重要原因之一[10]，對冷榨菜籽油品嘗和嗅之可感覺到其辛辣味很弱。綜合考慮冷榨菜籽油中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類和相對百分含量，可以看出醛類對冷榨菜籽油特征風(fēng)味形成的貢獻(xiàn)最大。

經(jīng)炒籽后壓榨制取的濃香菜籽油中共鑒定出110種揮發(fā)性物質(zhì)，主要包括硫苷降解產(chǎn)物、吡嗪、呋喃、吡咯、噻吩、噻唑、酮、醛、酸、酯、醇、酚及烯烴等13種化合物，其中以硫苷降解產(chǎn)物的相對百分含量最高。硫苷(由β-硫苷葡萄糖基、磺酸肟和一個源于氨基酸的側(cè)鏈R組成)本身是穩(wěn)定的化合物，在有酶或無酶(如加熱、加壓)的條件下均會發(fā)生降解，硫苷在芥子酶作用下發(fā)生降解形成產(chǎn)物的種類與R基團(tuán)結(jié)構(gòu)及降解條件有關(guān)，而非酶解時反應(yīng)產(chǎn)物和反應(yīng)速度與溫度、壓力等條件有關(guān)[21]。不同炒籽溫度下菜籽油中硫苷降解產(chǎn)物的種類和含量有一定差異。硫苷降解產(chǎn)物的相對百分含量隨炒籽溫度的升高呈先增加再減少的趨勢，160 ℃炒籽條件下硫苷降解產(chǎn)物的相對百分含量最高，為47.92%，180 ℃炒籽條件下相對百分含量最低，為32.72%，這可能是因為高溫對芥子酶產(chǎn)生了較大的破壞作用。硫苷降解產(chǎn)物中3-甲基-2-丁烯腈含量最多，其相對百分含量在180 ℃達(dá)到最大，同樣5-(甲基硫代)-戊腈、5-己腈和2-丁烯腈含量也在180 ℃達(dá)到最大。2,4-戊二烯腈、異硫氰酸烯丙酯和3-丁烯基異硫氰酸酯的相對百分含量隨炒籽溫度增加而降低。6-(甲硫基)己腈含量則隨炒籽溫度增加而升高。

吡嗪、呋喃、吡咯、噻吩、噻唑類屬于雜環(huán)類化合物，它們大多來源于氨基化合物(如胺、氨基酸、蛋白質(zhì)等)和羰基化合物(如還原糖、脂質(zhì)以及由此而來的醛、酮等)之間發(fā)生的非酶褐變反應(yīng)[22,23]。由表1可知，雜環(huán)類化合物種類最多，其中又以吡嗪類的種類最多。吡嗪類化合物閾值普遍較低，呈濃郁烤香味，類似于堅果香和烘焙香的風(fēng)味特征，且香氣透散性好[7,24]。吡嗪類的相對百分含量隨炒籽溫度的升高呈先增加再減少的趨勢，炒籽溫度160 ℃時吡嗪類相對百分含量最高，為11.16%；140 ℃時最低，為6.25%。吡嗪類中2,5-二甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、2-甲基吡嗪含量較高，其中2,5-二甲基吡嗪和3-乙基-2,5-二甲基吡嗪含量隨炒籽溫度增加先增加再減少；2-甲基吡嗪含量隨溫度增加而增加。相對于140 ℃，吡嗪類的的種類在160 ℃和180 ℃時明顯增加。呋喃類化合物呈現(xiàn)果香味[7]。呋喃類化合物的相對百分含量隨炒籽溫度的升高而增加，180 ℃時相對百分含量最高，為22.68%，其中以糠醛、5-甲基糠醛為主。吡咯、噻吩、噻唑類化合物的種類和含量相對較少，其中吡咯類的閾值較高，對風(fēng)味總體貢獻(xiàn)較低。噻唑類的閾值較低，對風(fēng)味有一定的貢獻(xiàn)[24]。

醛、酮、酸、醇、酯、烯烴類化合物主要是油脂氧化分解產(chǎn)生的，這些化合物對油脂風(fēng)味也起著重要作用，呈現(xiàn)脂香味和刺激性風(fēng)味[8]。其中醛類的種類最多，以壬醛、(E)-2-癸烯醛為主，其中短碳鏈的醛類閾值較低，是氧化揮發(fā)物中主要的呈味物質(zhì)。酸類和酯類的閾值很高，對整體風(fēng)味幾乎沒有貢獻(xiàn)[24]。醇類含量隨焙烤溫度增加而減少，可能由于高溫炒籽導(dǎo)致醇類物質(zhì)揮發(fā)。醇類和烯烴類的閾值較高，對菜籽油風(fēng)味的貢獻(xiàn)較小[2,24]。

2.2 炒籽溫度對菜籽油PAHs、3-MCPD酯和GEs含量的影響

圖1 不同溫度炒籽壓榨制取菜籽油中PAHs含量

表2 不同溫度炒籽壓榨制取菜籽油中3-MCPD酯和GEs含量

溫度/℃3-MCPD酯/mg/kgGEs/mg/kg冷榨油--1400.03±0.010.06±0.011600.08±0.010.19±0.031800.15±0.020.82±0.13

注：“-”表示未檢出。

由表2可知，冷榨油中3-MCPD酯和GEs未檢出。經(jīng)不同溫度炒籽壓榨制油的菜籽油中3-MCPD酯和GEs含量隨炒籽溫度升高而增加，180 ℃炒籽所制取菜籽油中3-MCPD酯和GEs相比較于140 ℃分別增加了4倍和12.67倍，可見炒籽溫度對GEs的影響比3-MCPD酯更大。油脂中3-MCPD酯和GEs可能是生產(chǎn)過程中高溫條件下形成的[25,26]，油料經(jīng)加熱處理后毛油中3-MCPD酯含量增加[6,27]。

2.3 炒籽溫度對菜籽油中甾醇和維生素E含量的影響

維生素E和甾醇是食用植物油中主要的有益伴隨物，對于提高食用植物油的氧化穩(wěn)定性和營養(yǎng)價值都有重要意義[19, 28]。不同炒籽溫度所制取菜籽油中維生素E及甾醇含量如圖2、圖3所示。

圖2 不同溫度炒籽壓榨制取菜籽油中維生素E組分含量

圖3 不同溫度炒籽壓榨制取菜籽油中甾醇組分含量

從圖2可以看出，菜籽油中檢測出的維生素E主要有α-生育酚、γ-生育酚、δ-生育酚，其中γ-生育酚含量最高，α-生育酚次之，δ-生育酚含量最低。這與溫運啟等[19]對不同等級菜籽油中維生素E組分含量的檢測結(jié)果相同。140、160、180 ℃炒籽條件下菜籽油中維生素E含量分別為45.56、50.01、49.62 mg/100 g，在140～180 ℃的溫度范圍內(nèi)溫度對菜籽油中維生素E含量影響不顯著。濃香菜籽油中維生素E含量均比冷榨菜籽油高。Lee等[29]研究發(fā)現(xiàn)在140～180 ℃的炒籽條件下，紅花籽油中維生素E含量隨溫度增加而增加。Vaidya等[30]發(fā)現(xiàn)加熱160 ℃得到的芥菜籽油中維生素E含量比冷榨油中高。這可能是因為加熱導(dǎo)致細(xì)胞膜損傷從而使維生素E從油料中釋放出來，也可能是因為加熱破壞了維生素E和蛋白質(zhì)或磷脂之間的結(jié)合[31]。

從圖3可以看出，菜籽油中檢測出的甾醇主要有菜籽甾醇、菜油甾醇和β-谷甾醇，其中β-谷甾醇含量最高，菜籽甾醇和菜油甾醇含量較低。經(jīng)炒籽后菜籽油中甾醇含量顯著增加，冷榨菜籽油中甾醇含量為285.18 mg/100 g，160 ℃炒籽制取菜籽油中甾醇含量達(dá)到最大值(495.57 mg/100 g)。R?kas等[32]也發(fā)現(xiàn)炒籽壓榨菜籽油中甾醇含量高于冷榨菜籽油。

2.4 炒籽溫度對菜籽油酸值和過氧化值影響

酸值和過氧化值是評價食用油質(zhì)量的重要指標(biāo)，不同炒籽溫度壓榨制取菜籽油的酸值和過氧化值見表3。

表3 不同溫度炒籽壓榨制取菜籽油的酸價和過氧化值

從表3可以看出，隨炒籽溫度升高，菜籽油的酸值和過氧化值均呈上升趨勢，這可能是因為炒籽溫度升高促進(jìn)菜籽油中甘三酯氧化和分解。4個菜籽油酸值均達(dá)到GB 1536—2004《菜籽油》中三級菜籽油指標(biāo)(≤1.0 mg/g)，過氧化值均達(dá)到一級菜籽油指標(biāo)(≤5.0 mmol/kg)。

3 結(jié)論

采用頂空固相微萃取與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)技術(shù)對不同炒籽溫度下壓榨制取的菜籽油中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析鑒定，共鑒定出13類110種化合物。冷榨菜籽油和不同炒籽溫度壓榨制取濃香菜籽油中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類差異較大。冷榨菜籽油特征風(fēng)味成分以醛類為主，濃香菜籽油中特征風(fēng)味成分以硫苷降解產(chǎn)物為主，160 ℃時炒籽溫度下硫苷降解產(chǎn)物和吡嗪類的相對百分含量最高，醛類含量最低，因此菜籽油的風(fēng)味較好。隨炒籽溫度升高，所制取菜籽油中BaP、PAH4、PAH16以及3-MCPD酯、GEs含量均呈升高趨勢，尤其是隨炒籽溫度升高GEs升幅更大。經(jīng)炒籽所制取菜籽油中維生素E和甾醇含量均有所增加，160 ℃時維生素E和甾醇含量達(dá)到最大值。菜籽油酸值和過氧化值隨炒籽溫度升高而增加。綜合菜籽油風(fēng)味、安全品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)和質(zhì)量指標(biāo)，濃香菜籽油生產(chǎn)中以炒籽溫度不超過160 ℃、炒籽時間不超過20 min為佳。