張歡歡,張玲*,黃桃翠,高飛虎,張雪梅,李雪,楊世雄,梁葉星
1(重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,重慶,401329)2(重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 水稻研究所,重慶,401329)
菜籽油是我國(guó)主要食用油之一,也是產(chǎn)量?jī)H次于棕櫚油和大豆油的世界第三大植物油[1]。2020年,我國(guó)油菜籽產(chǎn)量達(dá)1 401.91萬(wàn)t(國(guó)家統(tǒng)計(jì)局),菜籽油產(chǎn)量近600萬(wàn)t,約占全球菜籽油產(chǎn)量的四分之一。濃香菜籽油是油菜籽經(jīng)過(guò)炒籽、壓榨而成的具有濃郁香氣的菜籽油,因其獨(dú)特且濃郁的風(fēng)味,深受消費(fèi)者喜愛(ài),具有良好的市場(chǎng)發(fā)展前景。在我國(guó)生產(chǎn)濃香菜籽油的原料有兩類(lèi),一類(lèi)是低芥酸、低硫甙的雙低油菜品種,生產(chǎn)的菜籽油為低芥酸濃香菜籽油(芥酸含量≤3%),另一類(lèi)則是高芥酸、高硫甙的傳統(tǒng)油菜品種,生產(chǎn)的菜籽油為傳統(tǒng)濃香菜籽油(芥酸含量>3%)。目前,針對(duì)濃香菜籽油的研究大多集中在加工工藝(炒籽溫度、炒籽時(shí)間)[2]、油菜籽預(yù)處理[3]及菜籽油精煉程度[4]對(duì)濃香菜籽油揮發(fā)性成分的影響,缺少油菜籽品種對(duì)濃香菜籽油風(fēng)味影響方面的研究。
為研究油菜籽品種對(duì)濃香菜籽油風(fēng)味的影響,本文以6種不同品種油菜籽為原料,在同一工藝條件下制取濃香菜籽油,采用頂空固相微萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(headspace-solid phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS)技術(shù)分析鑒定6種不同品種濃香菜籽油的揮發(fā)性風(fēng)味成分,結(jié)合相對(duì)氣味活度值確定濃香菜籽油中的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì),再結(jié)合主成分分析和感官評(píng)價(jià)探討不同品種濃香菜籽油之間整體風(fēng)味的差異,以期為生產(chǎn)濃香菜籽油的原料選擇提供參考依據(jù)。
6種油菜籽品種(編號(hào)為1~6號(hào)),重慶中一種業(yè)有限公司,其中1、2號(hào)油菜籽為重慶油菜品種,3號(hào)為浙江油菜品種,4、5號(hào)為湖北油菜品種,6號(hào)為四川油菜品種。對(duì)應(yīng)油菜籽品種經(jīng)調(diào)質(zhì)、微波炒籽、熱榨所得濃香菜籽油分別命名為1號(hào)油~6號(hào)油。
正構(gòu)烷烴混標(biāo)、37種脂肪酸甲酯混標(biāo),Sigma-Aldrich公司;甲醇(色譜純),美國(guó)Honeywell公司;所有分離用有機(jī)溶劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。
GCMS-QP2020NX GC-MS、GC-2014C GC(配有氫火焰離子化檢測(cè)器),日本島津公司;固相微萃取裝置、50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭,美國(guó)Supelco公司。
1.3.1 不同品種油菜籽基本理化指標(biāo)的測(cè)定
水分的測(cè)定參照GB 5009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》中的直接干燥法,蛋白質(zhì)的測(cè)定參照GB 5009.5—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》中的凱氏定氮法,含油量的測(cè)定參照GB 5009.6—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測(cè)定》中的索氏抽提法。
1.3.2 濃香菜籽油的制備
將各品種油菜籽初始水分含量調(diào)為8%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),后準(zhǔn)確稱取100 g油菜籽于7英寸陶瓷圓盤(pán)中,使用2 450 MHz微波爐在800 W功率下,微波140 s后熱榨制油,將菜籽油于8 000 r/min離心20 min,取上層油樣,密封保存于4 ℃冰箱中,并在2周內(nèi)測(cè)定完所有指標(biāo)。
1.3.3 脂肪酸組成的測(cè)定
脂肪酸甲酯化:取60 mg油樣于具塞試管中,加4.0 mL異辛烷使其溶解,再加200 μL 2.0 mol/L KOH-甲醇溶液,蓋上玻璃塞猛烈振搖30 s后靜置至澄清,加入約1 g硫酸氫鈉,猛烈振搖,中和剩余KOH。待鹽沉淀后,取上層溶液注入GC中,保留時(shí)間定性,面積歸一化法定量。
GC條件:CD-2560毛細(xì)管柱(100 m×0.25 mm,0.20 μm);升溫程序:140 ℃,以4 ℃/min升至240 ℃,保持30 min;尾吹N2流速30 mL/min,H2流速40 mL/min,空氣流速400 mL/min;進(jìn)樣量1.0 μL;分流比100∶1。
1.3.4 揮發(fā)性風(fēng)味成分的測(cè)定
采用HS-SPME-GC-MS測(cè)定菜籽油的揮發(fā)性風(fēng)味成分,根據(jù)張歡歡等[5]的方法,并略作修改。
固相微萃取條件:稱取5 g菜籽油樣品于20 mL棕色頂空瓶中,在80 ℃水浴鍋中平衡20 min,將老化好的萃取頭插入頂空瓶,推出纖維頭,頂空萃取40 min,待萃取完后,取出萃取頭,插入GC-MS進(jìn)樣口,250 ℃解析6 min。
GC條件:SH-Rxi-5Sil MS毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);升溫程序:40 ℃保持2 min,以5 ℃/min升至220 ℃;不分流進(jìn)樣;進(jìn)樣口溫度250 ℃;載氣(He)流速1.0 mL/min。
MS條件:電子轟擊離子源;電子能量70 eV;傳輸線溫度280 ℃;離子源溫度230 ℃;質(zhì)量掃描范圍m/z50~500。
1.3.5 定性定量分析
定性分析:使用系統(tǒng)自帶軟件處理數(shù)據(jù)后,與NIST17譜庫(kù)相匹配,記錄相似度>80(最大為100)的揮發(fā)性物質(zhì),并結(jié)合保留指數(shù)(retention index, RI)進(jìn)行定性,RI是在與樣品分析相同的色譜條件下,進(jìn)C7~C30正構(gòu)烷烴的混標(biāo)后,按Kovats保留指數(shù)公式[公式(1)]進(jìn)行計(jì)算[6],并與相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行比較予以進(jìn)一步確認(rèn)。采用峰面積歸一化法進(jìn)行定量分析,揮發(fā)性成分相對(duì)含量的計(jì)算如公式(1)所示:
(1)
式中:t′(i)為待測(cè)組分的調(diào)整保留時(shí)間;t′(n)和t′(n+1)分別為具有n和n+1個(gè)碳原子的正構(gòu)烷烴的保留時(shí)間,min;n和n+1分別為未知物流出前、后正構(gòu)烷烴的碳原子數(shù)。
1.3.6 相對(duì)氣味活度值(relative odor activity value,ROAV)計(jì)算
ROAV的計(jì)算如公式(2)所示[7]:
(2)
式中:Ci為組分i的相對(duì)百分含量;Ti為組分i的感覺(jué)閾值;Cmax與Tmax為樣品總體風(fēng)味貢獻(xiàn)最大組分的相對(duì)百分含量與感覺(jué)閾值,其中相對(duì)百分含量與感覺(jué)閾值之比最大的為對(duì)樣品風(fēng)味貢獻(xiàn)最大的組分。
1.3.7 感官評(píng)價(jià)
挑選10位嗅覺(jué)敏銳的人員,組成濃香菜籽油的感官評(píng)審小組,經(jīng)評(píng)審小組討論確定菜籽油的6個(gè)感官描述詞,有烤堅(jiān)果味、焙烤焦糖味、刺激味(硫味)、辛辣味、哈喇味和生菜味。將20 mL油樣置于50 mL密閉無(wú)異味塑料瓶中,由評(píng)審人員打開(kāi)瓶蓋,在瓶口處嗅聞,而后采用數(shù)字評(píng)估法對(duì)濃香菜籽油的每一項(xiàng)風(fēng)味指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分,每個(gè)風(fēng)味強(qiáng)度指標(biāo)得分有1(不存在)、2(弱)、3(中等)、4(強(qiáng))、5(非常強(qiáng))5個(gè)等級(jí),最終結(jié)果取10組平均值。
主成分分析是一種重建數(shù)據(jù)和降維的統(tǒng)計(jì)過(guò)程,它使用正交變換將一組可能存在相關(guān)性的原始變量轉(zhuǎn)化成一組線性不相關(guān)的變量,根據(jù)主成分分析可找出不同品種濃香菜籽油之間風(fēng)味的差異性。使用SPSS軟件對(duì)濃香菜籽油的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行主成分分析,采用Origin 2021軟件繪制主成分分析載荷圖、得分圖及感官評(píng)價(jià)的雷達(dá)圖。
6種油菜籽的基本理化指標(biāo)含量見(jiàn)表1,測(cè)水分含量的目的主要是為了制油前將各品種油菜籽水分含量調(diào)節(jié)到一致,避免因初始水分含量不同而造成濃香菜籽油揮發(fā)性成分的差異,因?yàn)橥鯐?huì)[8]研究表明,油菜籽初始水分含量會(huì)影響菜籽油揮發(fā)性成分的種類(lèi)和含量。由表1可知,6種油菜品種含油量從高到低分別為2號(hào)、1號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、3號(hào)、6號(hào),而蛋白質(zhì)含量從高到低分別為6號(hào)、3號(hào)、5號(hào)、4號(hào)、1號(hào)、2號(hào),這表明6個(gè)油菜品種的蛋白質(zhì)含量與含油量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,這與張歡歡等[9]的研究結(jié)果一致。

表1 六種油菜籽品種基本理化指標(biāo)Table 1 Basic physical and chemical indexes of six kinds of rapeseed
根據(jù)GB/T 1536—2021《菜籽油》,芥酸含量不超過(guò)脂肪酸組成3%的菜籽油為低芥酸菜籽油。由表2可知,1~5號(hào)油芥酸含量均<3%,而6號(hào)油芥酸含量高達(dá)23.10%。因此,1~5號(hào)油為低芥酸菜籽油,6號(hào)油為傳統(tǒng)高芥酸菜籽油。

表2 六種濃香菜籽油的主要脂肪酸組成Table 2 Main fatty acid composition of six kinds of fragrant rapeseed oil
由表3可知,6種濃香菜籽油共檢測(cè)出41種揮發(fā)性成分,包括1種硫化物、9種硫甙降解產(chǎn)物、13種雜環(huán)類(lèi)化合物、5種酮類(lèi)、4種醛類(lèi)、3種醇類(lèi)、1種酸類(lèi)、1種酯類(lèi)、4種苯環(huán)類(lèi)化合物,其中1~6號(hào)油分別檢測(cè)到34種、30種、23種、31種、29種和20種揮發(fā)性成分。
1~5號(hào)濃香菜籽油中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)含量最高的均為2,6-二甲氧基-4-乙烯基苯酚,這與孫國(guó)昊等[11]的檢測(cè)結(jié)果一致,分別占45.41%、38.59%、53.57%、47.22%、37.08%。2,6-二甲氧基-4-乙烯基苯酚又名canolol,是由芥子酸在高溫高壓下脫羧產(chǎn)生的[12],與芥子酸相比,canolol的抗氧化性更高,且具有抗誘變等生理活性[13]。
6號(hào)油中二硫化碳、硫甙降解產(chǎn)物、醇類(lèi)相對(duì)含量高于1~5號(hào)油,而雜環(huán)類(lèi)化合物、酮類(lèi)、苯環(huán)類(lèi)化合物相對(duì)含量比1~5號(hào)油低。二硫化碳具有卷心菜味[14]。硫甙降解產(chǎn)物是菜籽油中重要的風(fēng)味物質(zhì),是使菜籽油具有獨(dú)特的辛辣味的重要原因之一[15],雙低菜籽油因油菜籽原料所含硫甙含量低,因此加工過(guò)程中產(chǎn)生的硫甙降解產(chǎn)物也低于傳統(tǒng)菜籽油。雜環(huán)類(lèi)化合物可能是油菜籽在高溫過(guò)程中發(fā)生美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)[16],其中的吡嗪類(lèi)化合物具有堅(jiān)果香和烘焙香,其具有的風(fēng)味特征與濃香菜籽油的風(fēng)味相符,可能是濃香菜籽油的重要香氣組成。油脂的氧化揮發(fā)物由醇、醛、酮、酸、酯等組分構(gòu)成,這些混合物油脂的風(fēng)味起著重要作用,酮類(lèi)中的4-羥基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮具有強(qiáng)烈的焙烤焦糖香味[17]。苯環(huán)類(lèi)化合物主要包括2-甲氧基-4-乙烯基苯酚和2,6-二甲氧基-4-乙烯基苯酚,其中2-甲氧基-4-乙烯基苯酚呈煙熏、辛辣味[18],2,6-二甲氧基-4-乙烯基苯酚呈辛辣刺激味[19]。

表3 六種濃香菜籽油中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)定性定量結(jié)果Table 3 Qualitative and quantitative results of volatile flavor components of six kinds of fragrant rapeseed oil
由于并非每一種揮發(fā)性成分都具有香氣,揮發(fā)性成分相對(duì)含量與菜籽油風(fēng)味特征并沒(méi)有直接的關(guān)系,其對(duì)總體風(fēng)味的貢獻(xiàn)由揮發(fā)性組分在風(fēng)味體系中的濃度和感覺(jué)閾值共同決定,下面結(jié)合ROAV進(jìn)行進(jìn)一步分析。
參考《化合物香味閾值匯編》[20]及參考文獻(xiàn),共找到23種揮發(fā)性成分的感覺(jué)閾值。因此,本文只對(duì)查到閾值的揮發(fā)性成分進(jìn)行分析。分別計(jì)算6種濃香菜籽油每種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)含量與感覺(jué)閾值的比值,比較大小后定義4-羥基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮為對(duì)1、2、5號(hào)油總體風(fēng)味貢獻(xiàn)最大的物質(zhì)(ROAV=100),2,3,5-三甲基吡嗪為對(duì)3號(hào)油總體風(fēng)味貢獻(xiàn)最大的物質(zhì),苯代丙腈為對(duì)4、6號(hào)油總體風(fēng)味貢獻(xiàn)最大的物質(zhì)。結(jié)合揮發(fā)性成分相對(duì)含量和感覺(jué)閾值,采用ROAV分析法對(duì)6種菜籽油的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析,以進(jìn)一步確定關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì),6種菜籽油的ROAV值見(jiàn)表4。

表4 六種濃香菜籽油風(fēng)味物質(zhì)的相對(duì)氣味活度值Table 4 Relative odor activity values of flavor components in six kinds of fragrant rapeseed oil
ZHU等[24]認(rèn)為ROAV≥1的組分為所測(cè)樣品的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì),0.1≤ROAV<1的組分對(duì)所測(cè)樣品的總體風(fēng)味起重要修飾作用。由表4可知,1~5號(hào)油均有的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)包括苯代丙腈、2-甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、糠醛、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚。6號(hào)油有3種關(guān)鍵性風(fēng)味成分,分別為3-丁烯基異硫氰酸酯、苯代丙腈、2,3,5-三甲基吡嗪。此外,雖然未找到2,6-二甲氧基-4-乙烯基苯酚和二硫化碳的感覺(jué)閾值,但KANEKO等[19]利用氣相色譜-聞看法發(fā)現(xiàn)2,6-二甲氧基-4-乙烯基苯酚在帶殼烤花生中具有刺激性氣味,且該物質(zhì)在菜籽油中的相對(duì)含量均較高;MESTRES等[14]在葡萄酒揮發(fā)性成分中發(fā)現(xiàn)具有卷心菜味的二硫化碳,該物質(zhì)在6種菜籽油中均被檢測(cè)到,因此這兩種物質(zhì)可能也是菜籽油的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)。
以6種濃香菜籽油關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)(ROAV≥1)的ROAV為數(shù)據(jù)源進(jìn)行主成分分析,以PC1、PC2建立主成分因子載荷圖(圖1)及得分圖(圖2),其中,第1主成分的貢獻(xiàn)率為63.33%,第2主成分的貢獻(xiàn)率為15.23%,累計(jì)貢獻(xiàn)率為78.56%,可解釋原始數(shù)據(jù)的大部分信息。因子載荷圖可反映各關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)對(duì)PC1和PC2的重要程度,由圖1可知對(duì)PC1貢獻(xiàn)較大的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)有2,3,5-三甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪、2-甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪和3-丁烯基異硫氰酸酯,吡嗪類(lèi)物質(zhì)呈現(xiàn)烘焙香、堅(jiān)果香,3-丁烯基異硫氰酸酯呈硫味(刺激味)、菜青味。因此,第1主成分主要體現(xiàn)菜籽油的烘焙香、堅(jiān)果香及刺激味、菜青味;對(duì)PC2貢獻(xiàn)較大的為4-羥基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮、苯代丙腈,4-羥基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮具有強(qiáng)烈的焙烤焦糖香味,苯代丙腈呈辛辣味。因此,第2主成分主要體現(xiàn)菜籽油的焙烤焦糖香、辛辣味。由圖2可知,主成分得分圖可將不同品種濃香菜籽油區(qū)分開(kāi)來(lái),其中1號(hào)油、2號(hào)油、5號(hào)油風(fēng)味特征相似,具有明顯的焙烤焦糖香、烤堅(jiān)果香[4-羥基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮、2,3,5-三甲基吡嗪];3號(hào)油、4號(hào)油風(fēng)味特征相似,烤堅(jiān)果香中夾雜著淡淡的菜青味(2,3,5-三甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、苯代丙腈);6號(hào)油具有明顯的刺激味、辛辣味(3-丁烯基異硫氰酸酯、苯代丙腈)。

圖1 主成分分析因子載荷圖Fig.1 Principal component analysis factor load diagram

圖2 主成分分析得分圖Fig.2 Principal component analysis score diagram
為比較不同品種油菜籽制備的濃香菜籽油之間的感官風(fēng)味差異,對(duì)其進(jìn)行描述性感官評(píng)價(jià)分析,結(jié)果如圖3所示。濃香菜籽油的主要風(fēng)味屬性包括“烤堅(jiān)果味”、“焙烤焦糖味”、“辛辣味”和“刺激味”。由圖3可知,1~5號(hào)菜籽油烤堅(jiān)果味強(qiáng)度大于6號(hào)菜籽油,6號(hào)油刺激味、辛辣味強(qiáng)度大于1~5號(hào)菜籽油,1號(hào)油、2號(hào)油、5號(hào)油焙烤焦糖味強(qiáng)于3號(hào)油和4號(hào)油,這與主成分分析結(jié)果相一致。以上研究表明,低芥酸濃香菜籽油與傳統(tǒng)濃香菜籽油的整體香氣具有明顯的區(qū)別,傳統(tǒng)菜籽油呈辛辣味、刺激味,而不同品種低芥酸濃香菜籽油之間也有差異,但有重疊部分,即均具有烤堅(jiān)果味。

圖3 六種濃香菜籽油感官評(píng)價(jià)雷達(dá)圖Fig.3 Radar chart of sensory evaluation of six kinds of fragrant rapeseed oil
本實(shí)驗(yàn)采用HS-SPME-GC-MS、ROAV、主成分分析與感官評(píng)價(jià)對(duì)不同品種濃香菜籽油的揮發(fā)性風(fēng)味成分、關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)、整體香氣進(jìn)行了全面的分析。脂肪酸組成結(jié)果表明,1~5號(hào)油為低芥酸菜籽油,6號(hào)油為傳統(tǒng)高芥酸菜籽油。6種濃香菜籽油共檢測(cè)出41種揮發(fā)性成分,主要的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)為硫甙降解產(chǎn)物、雜環(huán)類(lèi)化合物、苯環(huán)類(lèi)化合物和酮類(lèi)化合物。利用ROAV法確定6種濃香菜籽油的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)(ROAV≥1),1~5號(hào)低芥酸菜籽油共同的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)包括苯代丙腈、2-甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、糠醛和2-甲氧基-4-乙烯基苯酚,6號(hào)高芥酸菜籽油的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)為3-丁烯基異硫氰酸酯、苯代丙腈和2,3,5-三甲基吡嗪。主成分分析和感官評(píng)價(jià)表明低芥酸濃香菜籽油與傳統(tǒng)濃香菜籽油的整體香氣具有明顯區(qū)別,傳統(tǒng)菜籽油呈刺激味、辛辣味,而不同品種低芥酸濃香菜籽油之間也有差異,但有重疊部分,即均具有烤堅(jiān)果香。綜上,以雙低油菜籽為原料制備的低芥酸濃香菜籽油,其關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)以吡嗪類(lèi)化合物為主,不同品種低芥酸濃香菜籽油之間整體風(fēng)味略有差異,但均有吡嗪類(lèi)化合物的烘焙香、烤堅(jiān)果香;以傳統(tǒng)油菜籽為原料制備的高芥酸濃香菜籽油,其關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)以硫甙降解產(chǎn)物為主,整體風(fēng)味呈硫甙降解產(chǎn)物的辛辣味、刺激味。