3 種萃取方法炸蒜油特征風味的比較分析

劉皓月，李 萌，朱慶珍，陳海濤,*，孫寶國，張 寧，張玉玉

（1.北京市食品風味化學重點實驗室，北京工商大學，北京 100048；2.北京食品營養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心，北京工商大學，北京 100048；3.食品質量與安全北京實驗室，北京工商大學，北京 100048）

大蒜（Allium sativum L.）是百合科（Liliaceae）蔥屬（Allium）植物，原產于亞洲西部或歐洲，在世界上已有悠久的栽培歷史，我國南北普遍栽培[1]。大蒜別名蒜、胡蒜，古名葫，于西漢時從西域傳入我國，其蒜苗、蒜薹、蒜瓣均可食用。大蒜還可以加工成臘八蒜[2]、黑蒜[3]等，經(jīng)濟價值遠高于普通蔬菜。據(jù)中國商務部對外貿易司統(tǒng)計，2017年中國出口大蒜191.9萬 t，金額為31.9億 美元。因此，充分發(fā)揮我國大蒜生產優(yōu)勢、推動其深加工的綜合利用，從而帶動相關產業(yè)發(fā)展具有重要意義。

大蒜有較為廣泛的醫(yī)用價值，Varshney等[4]對近年來關于大蒜對心血管功能影響的實驗進行了歸納整理，認為大蒜可通過抗氧化功能降低代謝綜合征誘導的心血管疾病的風險[5]，其提取物確實對高血壓、高膽固醇血癥等疾病均有良好的效果。大蒜中有一定的活性成分通過其強的抗氧化特性可以預防和抑制癌癥[6]、血栓形成，還有抗菌抗衰老的作用[7-9]。

新鮮大蒜經(jīng)油炸過后產生了咸香、焦香、油炸風味，刺激性辛辣味減弱，與新鮮大蒜相比，蒜油的風味更符合當今大眾中式菜肴的需求，并且在中式拌菜中的應用也已十分廣泛。炸蒜油工藝繁雜，對炸蒜油揮發(fā)性風味成分的分析有助于尋找影響其風味形成的關鍵工序。在炒蒜油的過程中，大蒜的香氣和風味可以改善菜肴的風味，掩蓋異味。黃國清等[10]研究了大蒜油微膠囊在香腸中的應用。目前，對大蒜的研究主要集中在生物活性化合物和較少的風味研究上。Yu等[11]研究了不同pH值下大蒜中的揮發(fā)物。不同的油炸過程也會影響整體蒜油風味，因此，深入研究油炸大蒜的風味具有非常重要的現(xiàn)實意義。

固相微萃?。╯olid-phase microextraction，SPME）是在固相萃取的基礎上發(fā)展而來的一種新型樣品前處理技術，由Berladi等[12]首先提出。近些年陸續(xù)有針尖式固相微萃取[13]、芯片微萃取[14]、固相微萃取膜[15]等新的技術得以應用。SPME技術集采樣、萃取、濃縮、進樣于一體，操作快捷簡便，樣品和溶劑用量少，易于實現(xiàn)自動化，與當今國際上提倡的綠色環(huán)境友好型樣品前處理要求相符。同時蒸餾萃取（simultaneous distillation extraction，SDE）通過同時加熱樣品液相與有機溶劑至沸騰使水蒸氣和溶劑蒸氣同時在儀器中被冷凝下來，蒸餾和提取同時進行，只需要少量溶劑就可提取大量樣品，香氣成分得到濃縮。溶劑輔助風味蒸發(fā)（solvent assisted flavor evaporation，SAFE）法是一種在較低溫度下從復雜基質里全面有效提取揮發(fā)性成分的方法，對樣品中熱敏性揮發(fā)性成分損失較小。Song Shiqing等[16]通過SPME和SDE對比分析了兩種類型的紅燒豬肉香氣特征。

香氣萃取物稀釋分析（aroma extract dilution analysis，AEDA）法，即逐步用稀釋揮發(fā)性成分的萃取液，將每次稀釋后的樣品通過氣相色譜-嗅聞（gas chromatography-olfactometry，GC-O）分析，直到不再聞到這種化合物的香氣為止。通過AEDA確定每種化合物的香氣稀釋因子（f l avor dilution factor，F(xiàn)D），即提取物中香味化合物的濃度與最大稀釋后提取物中該化合物的濃度的比值，一般來說，F(xiàn)D值越大說明其氣味強度大，對整體風味的貢獻越大。因此，可通過FD值的大小分析香氣活性物質的貢獻度。近年來，采用AEDA法分析香氣活性物質的貢獻度日益受到研究者們的關注[17-19]。Greger等[20]對杏子的風味化合物進行了分析，通過香氣萃取物稀釋技術與香氣活性值得到了關鍵性化合物。Xiao Zuobing等[21]通過AEDA研究了5 種柑橘的特征風味化合物并準確定量。

本實驗采用SAFE、SPME、SDE方法對炸蒜油中的揮發(fā)性風味物質進行提取，通過AEDA法結合氣相色譜-嗅聞-質譜（gas chromatography-olfactometry-mass spectrometry，GC-O-MS）聯(lián)用法確定炸蒜油關鍵風味物質，通過外標法對關鍵性風味物質進行準確定量，利用重組實驗對分析結果的準確性進行驗證。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮大蒜、大豆色拉油（中鼎牌）購自永輝超市。

正構烷烴（C10～C28） 美國Sigma-Aldrich公司；二氯甲烷（色譜純） 美國Thermo Fisher Scientific公司；二氯甲烷、無水硫酸鈉（均為分析純） 國藥集團化學試劑有限公司；液氮（分析純）、氦氣（高純） 北京誠為信工業(yè)氣體銷售中心；2,5-二甲基-4-羥基-3(2H)-呋喃酮、2,4-二叔丁基苯酚、反,反-2,4-癸二烯醛、2-乙烯噻吩、2,6-二甲基吡嗪、二甲基三硫醚、2-甲醛噻吩、二烯丙基二硫醚、5-羥甲基糠醛、己醛、庚醛、2-戊基呋喃、反,反-2,4-庚二烯醛、反-2-壬烯醛 百靈威科技有限公司。

1.2 儀器與設備

手動SPME進樣器、固定搭載裝置及Carboxen/PDMS固相微萃取纖維（75 μm） 美國Supelco公司；EYELA N-1100旋轉蒸發(fā)儀 東京理化器械株式會社；SHBIII循環(huán)水式多用真空泵 鄭州長城科工貿有限公司；BF2000氮氣吹干儀 北京八方世紀科技有限公司；TRACE1310-ISQQD氣相色譜-質譜聯(lián)用儀 美國Thermo公司；JYS-A950型料理機 九陽股份有限公司；C21-FH2103電磁爐 廣東美的生活電器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 炸蒜油的制備

根據(jù)陳海濤等[22]的研究，采用其相同制備炸蒜油工藝。將大蒜去皮，放入料理機中打碎至蒜泥備用。用電磁爐（500 W功率）加熱300 g大豆色拉油到115 ℃時加入150 g蒜泥攪拌，待油溫再次達到115 ℃時再加入150 g蒜泥，攪拌至油溫達到155 ℃時停止加熱，瀝出蒜渣，炸蒜油晾涼，4 ℃冷藏待用。

1.3.2 SAFE法收集和濃縮香氣物質

根據(jù)陳海濤等[22]的研究，采用其相同用量。將50 g炸蒜油與100 mL二氯甲烷加入錐形瓶中，錐形瓶放入搖床，25 ℃、100 r/min振蕩30 min?；旌暇鶆虻臉悠分糜赟AFE裝置的滴液漏斗中，水浴和超級恒溫水槽的溫度均設定50 ℃，在冷阱和保溫瓶中加入液氮，待系統(tǒng)的絕對壓強達到1×10-5MPa時，緩慢打開滴液漏斗旋塞，萃取約40 min。萃取液加入無水硫酸鈉干燥12 h后，萃取液旋轉蒸發(fā)至1.5～2.0 mL，再氮吹至1.0 mL，待GC-MS和GC-O分析。

1.3.3 SPME法收集和濃縮香氣物質

將3 g炸蒜油加入至15 mL固相微萃取瓶中，樣品在40 ℃的水浴中平衡30 min，在同樣的溫度條件下，使用75 μm Carboxen/PDMS萃取頭萃取30 min。萃取結束后，在250 ℃的進樣口中解吸5 min，用于GC-MS和GC-O-MS分析。

1.3.4 SDE法收集和濃縮香氣物質

準確稱取100 g炸蒜油樣品于500 mL圓底燒瓶中并加入100 mL純水，置于同時蒸餾萃取裝置的輕相端，于130 ℃油浴加熱，磁力攪拌；另取100 mL重蒸的二氯甲烷溶劑于250 mL圓底燒瓶中，置于裝置的重相端，50 ℃水浴加熱，連續(xù)提取3 h。靜置，待萃取液冷卻至室溫，向其中加入適量干燥的無水硫酸鈉，密封置于冰箱中-18 ℃冷凍脫水12 h，過濾，所得萃取液旋轉蒸發(fā)至1.5～2.0 mL，氮吹至1.0 mL，得到呈淺黃色的透明液體，密封置于冰箱冷凍-40 ℃保存，待GC-MS分析。

1.3.5 風味物質GC-MS與GC-O-MS定性

根據(jù)陳海濤等[22]的研究，采用其相同氣相色譜條件：TG-WAXMS毛細管色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；進樣口溫度250 ℃；升溫程序：起始溫度40 ℃，保持1 min，以2 ℃/min升溫至130 ℃，保持1 min，以10 ℃/min升溫至220 ℃，保持8 min；載氣（He）流速1.0 mL/min；進樣量1.0 μL；分流比30∶1。

質譜條件：電子電離源；電子能量70 eV；離子源溫度280 ℃；掃描范圍45～300 u；全掃描方式掃描；溶劑延遲5.0 min。

定性分析：采用NIST14譜庫檢索，并結合保留指數(shù)（retention index，RI）和標準品保留時間進行定性。

將C10～C28正構烷烴混合物單獨進樣，進樣量1 μL，升溫程序和GC-MS檢測條件一致。用C10～C28正構烷烴的保留時間，根據(jù)式（1）計算RI值：

式中：n為碳原子個數(shù)；t’（i）為待測組分的調整保留時間/min；t’（n）為具有n 個碳原子的正構烷烴調整保留時間/min；t’（n+1）為具有（n+1） 個碳原子的正構烷烴調整保留時間/min。

嗅聞裝置由氣相色譜-質譜聯(lián)用儀及嗅聞裝置ODP3組成，色譜柱為TG-WAXMS毛細管色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），GC-O-MS采用不分流進樣，載氣（He）流速1.6 mL/min，其他條件與GC-MS條件保持一致，風味物質以1∶1的分流模式分別流入質譜檢測器和嗅聞口。實驗過程中，3 位評價員對每個樣品重復嗅聞2～3 次，每次嗅聞時間約30 min，嗅聞評價員對聞到氣味的時間、香味特性及香氣強度進行記錄。

1.3.6 關鍵風味物質AEDA與定量

AEDA常用于篩選對萃取物風味形成貢獻較大的風味物質，通過梯度稀釋萃取物樣品結合嗅聞從而得到FD值，F(xiàn)D值即可被嗅聞察覺到的風味化合物最高稀釋倍數(shù)。本實驗采用的稀釋梯度為1∶3、1∶9、1∶27、1∶81、1∶243、1∶729、1∶2 187。

1.3.7 定量分析

采用外標法。將標準品梯度稀釋，通過標準溶液的濃度C與標準品峰面積A之間的關系，繪制標準曲線A=kC+B。然后在同一臺儀器的相同條件下，對蒜油樣品進行檢測，將測得的樣品中風味物質的峰面積A帶入之前繪制的標準曲線，即可得到蒜油樣品中對應物質質量濃度C。

1.3.8 感官評價

采用0～9的10 點制定量描述性感官分析法（0代表沒有香氣；9代表香氣最強），具體評分標準見表1。

表1 感官分析評分標準Table 1 Criteria for sensory evaluation of garlic frying oil

感官評價由7 名感官分析經(jīng)驗豐富的小組成員（3男4女，年齡均在20～45之間）執(zhí)行。評價可分為3 步：1）通過在一次培訓中，將不同條件下的炸蒜油樣本都呈現(xiàn)出來進行感官培訓，熟悉蒜油的風味；2）評價人員討論蒜油的不同的香氣標準，并對給出的描述詞進行統(tǒng)計，篩選出7 種出現(xiàn)頻率最高的詞匯作為定量描述的依據(jù)，這些描述詞為：咸香、油炸、焦糊、青香、辛辣、酸味和生蒜香氣；3）評價人員采用10點制的描述性感官分析方法分別針對炸蒜油的各種描述性詞匯進行打分。

炸蒜油感官分析的方法：稱取10 g蒜油樣品于50 mL無色PET透明瓶中。將樣品放置在感官評價室中（室溫25 ℃）。各培訓人員首先對各樣品的整體風味進行評分，然后針對篩選出來的描述詞，分別對每一樣品進行相應評分。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016和OriginPro 8.5.1軟件對化合物的標準曲線數(shù)據(jù)進行分析處理。

2 結果與分析

2.1 不同萃取方法的對比

表2 不同前處理方法下的炸蒜油風味物質結果Table 2 Flavor substances of garlic frying oil identified by different pretreatment methods

續(xù)表2

續(xù)表2

圖1 對比分析3 種萃取方法獲得揮法性風味物質數(shù)量Fig. 1 Comparative analysis of volatile flavor components using three different extraction methods

由圖1所示，炸蒜油經(jīng)不同方法萃取后，SAFE法檢測出83 種化合物，包括烴類1 種，醇類10 種，醚類11 種，醛類16 種，酮類2 種，酸類3 種，酚類2 種，酯類2 種，雜環(huán)類36 種。SPME法檢測出31 種化合物，包括醇類4 種，醚類7 種，醛類2 種，酸類1 種，雜環(huán)類17 種。SDE法檢測出27 種化合物，包括醚類14 種，醛類5 種，雜環(huán)類8 種。3 種萃取方法共同檢測出的物質11 種，包括醚類6 種（二烯丙基硫醚、甲基烯丙基二硫醚、二甲基三硫醚、二烯丙基二硫醚、甲基烯丙基三硫醚和二烯丙基三硫醚），雜環(huán)類5 種（2,5-二甲基吡嗪、6-甲基-2-乙基吡嗪、1,2-二硫雜-3-環(huán)戊烯、3-乙烯基-4H-1,2-二噻烯和2-乙烯基-4H-1,3-二噻烯）。Block等[23]發(fā)現(xiàn)一種蒜素自身加熱分解后形成烯丙基硫醛和烯丙基次磺酸，其中烯丙基硫醛會發(fā)生迪爾斯-阿德爾反應，聚合生成二硫雜環(huán)己烯化合物。

其中硫醚類化合物以及1,2-二硫雜-3-環(huán)戊烯、3-乙烯基-4H-1,2-二噻烯和2-乙烯基-4H-1,3-二噻烯可能來源于大蒜素的分解。大蒜中的蒜氨酸[24]、大蒜素等經(jīng)過炒或煮等高溫步驟均會破壞酶或風味前體物，導致大蒜的辛辣風味有損失[25]。對比發(fā)現(xiàn)通過SPME法萃取的揮發(fā)性風味物質中，醇類、醚類以及雜環(huán)化合物的種類所占比例較高。通過SDE法萃取的揮發(fā)性風味物質中，醚類和雜環(huán)化合物的種類所占比例較高。通過SAFE法萃取的炸蒜油揮發(fā)性風味物質中，醇類、醚類、醛類以及雜環(huán)化合物的種類占全部物質種類的比例較高，雜環(huán)類化合物更是多達31 種。

雜環(huán)類化合物主要以含硫雜環(huán)化合物、含氮雜環(huán)化合物和含氧雜環(huán)化合物為主。含硫雜環(huán)化合物中2-乙烯基-4H-1,3-二噻烯和3-乙烯基-4H-1,2-二噻烯含量較大。含氮雜環(huán)化合物以吡嗪類化合物為主，吡嗪類化合物具有較低閾值，極易被察覺，并且留香時間長。含氧雜環(huán)化合物呋喃類化合物為主，呋喃類化合物廣泛存在于食品香味中，同樣具有較低的閾值，香氣強度大。醚類化合物均為硫醚化合物。其中二烯丙基三硫醚、二烯丙基二硫醚[26]、甲基烯丙基三硫醚和丙烯基烯丙基二硫醚相對含量較高。Cadwallader等[27]研究了揮發(fā)性硫化合物對烤大蒜特有香氣的貢獻，發(fā)現(xiàn)主導大蒜氣味的主要是丙烯基甲基三硫醚、二烯丙基三硫醚、2-乙烯基-4H-1,3-二噻烯、二甲基三硫醚和二烯丙基二硫醚。硫醚類化合物閾值低，特征性強，對炸蒜油風味的貢獻不可忽視。醛類化合物多是低碳數(shù)化合物，具有易揮發(fā)、閾值低的特點，對炸蒜油樣品風味的也有一定貢獻。

2.2 炸蒜油關鍵風味物質分析

通過SAFE法萃取的炸蒜油揮發(fā)性風味物質被檢索出最多，選用SAFE法進行AEDA。炸蒜油中的揮發(fā)性物質經(jīng)過GC-O-MS檢測，共檢測出54 種具有味道的化合物，包括醇類6 種，醚類5 種，醛類15 種，酸類3 種，酚類1 種，雜環(huán)類24 種。AEDA結果如表3所示。

表3 炸蒜油風味物質FD值及化合物定量結果Table 3 FD values of flavored substances of garlic frying oil and their quantitative results

一般認為FD不小于9的風味物質對樣品風味的形成起到關鍵作用，炸蒜油風味物質中有29 種化合物的FD不小于9，其中醚類5 種，醛類8 種，酸類1 種，酚類1 種，雜環(huán)類14 種。2,5-二甲基-4-羥基-3(2H)-呋喃酮（FD＝2 187，焦糖味、棉花糖）在炸蒜油的風味物質中有最高的FD值，具有焦糖香、甜香香氣，其對于炸蒜油風味的影響還有待深入研究。2,4-二叔丁基苯酚（FD＝243，焦糊味），2-乙烯基-4H-1,3-二噻烯（FD＝243，刺激、青香），2,5-二甲基吡嗪（FD＝243，焦糊味）的FD值稍低于2,5-二甲基-4-羥基-3(2H)-呋喃酮。焦糊味是油炸食品的特征風味，2,4-二叔丁基苯酚和2,5-二甲基吡嗪這2 種化合物具有焦糊味。2,5-二甲基吡嗪在米曲霉發(fā)酵高鹽稀態(tài)醬油過程中[28]和烘烤的花生餅粕[29]中被檢測到為典型揮發(fā)性風味物質。2,6-二甲基吡嗪和2-戊基呋喃為雙孢蘑菇[30]的特征風味物質。2-乙烯基-4H-1,3-二噻烯的刺激、青香味是大蒜刺鼻、辛辣的特征風味。反,反-2,4-癸二烯醛（FD＝81，油脂味）常作為植物油中的特征揮發(fā)性物質[31]。

剩余的22 種風味化合物中，雜環(huán)類化合物多為焦糊味，是炸蒜油中焦香的主要來源。5 種硫醚類化合物FD不小于9，它們主要為生蒜辛辣、生蒜臭味，是炸蒜油蒜香的主要來源。其中二烯丙基二硫醚（FD＝27，青蒜味）不僅在蔥的各部位均能提取出來[32]，在熟潮汕牛肉丸中也是關鍵性香氣成分[33]。醛類物質多為油炸味，是炸蒜油油脂、油膩感的主要來源。醇類化合物中沒有FD不小于9的關鍵風味物質，可能是由于高溫烹制的原因，造成醇類化合物在炸蒜油中的含量都較低。

2.3 關鍵風味物質準確定量結果

使用外標法準確定量14 種FD不小于9的關鍵風味物質，準確定量結果及重組配方見表3。

圖2 香味感官雷達圖Fig. 2 Radar map of aroma characteristics

如圖2所示，確定了生蒜香氣、咸香、油炸香、焦糊香、青香、辛辣氣這6 種香氣為炸蒜油的特征香氣。在重組樣品中，油炸和咸香氣味有一定缺陷，體現(xiàn)出焦糊感不足，可能由于作為油炸特征香的烯醛類部分缺失，導致油炸味不足。特征香為焦苦香氣的反-3-庚烯醛（FD＝81）的缺失，造成烤香和糊味的不足。但在生蒜香氣上較為突出，酸味作為炸蒜油中的不良風味，也在一定程度上有所降低。

3 結 論

炸蒜油經(jīng)不同方法萃取后，SAFE法檢測出的物質最多，其中炸蒜有特征的蒜香、烤香、咸香等特征香氣化合物。共檢測出83 種化合物，包括烴類1 種，醇類10 種，醚類11 種，醛類16 種，酮類2 種，酸類3 種，酚類2 種，酯類2 種，雜環(huán)類36 種。SPME法檢測出31 種化合物，其中特征香為烤香的雜環(huán)類有17 種，但檢測出的炸蒜油的硫醚類特征蒜香不夠突出。SDE法檢測出27 種化合物中，炸蒜油特征風味的硫醚類化合物較多，但揮發(fā)性風味物質的總量最少，因此采用SAFE方法進行萃取，進行后續(xù)AEDA準確定量。

使用外標法準確定量了14 種FD不小于9的關鍵風味物質，定量結果為2,5-二甲基-4-羥基-3(2H)-呋喃酮（2.363 μg/g）、2,4-二叔丁基苯酚（5.997 μg/g）、反,反-2,4-癸二烯醛（22.125 μg/g）、2-乙烯噻吩（3.059 μg/g）、2,6-二甲基吡嗪（4.768 μg/g）、二甲基三硫醚（13.821 μg/g）、2-甲醛噻吩（1.795 μg/g）、二烯丙基二硫醚（203.792 μg/g）、5-羥甲基糠醛（3.808 μg/g）、己醛（9.944 μg/g）、庚醛（1.000 μg/g）、2-戊基呋喃（18.296 μg/g）、反,反-2,4-庚二烯醛（40.171 μg/g）、反-2-壬烯醛（4.728 μg/g），確定了生蒜香氣、咸香、油炸香、焦糊香、青香、辛辣氣這6 種香氣為炸蒜油的特征香氣，重組樣品在青香和辣味上仿真度較高。