HS-SPME-GC-MS对水酶法提取胡麻油香气成分的分析

王永瑞，吴俊芳，徐宇丽，王丹，朱敏敏，魏长庆*

(1.石河子大学 食品学院，新疆 石河子 832000；2.石河子出入境检验检疫局，新疆 石河子 832000)

胡麻油，又称亚麻籽油，是以亚麻科、亚麻属作物种子胡麻籽为原料，通过物理压榨或者化学提取的方法生产出的一种营养价值极高的食用油[1]。近来研究表明胡麻油拥有很高的营养价值。在胡麻油中，不饱和脂肪酸的含量可达73%，其中α-亚麻酸是胡麻油的主要营养成分，含量高于50%。作为 ω-3 多不饱和脂

肪酸的重要来源，胡麻油中有效成分可以参与人体内磷脂的合成，并以磷脂形式作为线粒体和细胞膜的重要组成部分，促进胆固醇和类脂质的代谢，合成前列腺素前体，对脑和视网膜、皮肤和肾功能的健全有十分重要的作用[2-7]。

不同的食用油以及不同生产工艺生产的同种食用油的香气成分存在一定的差异，本实验采用3种酶对胡麻籽进行浸提。采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术对水酶法提取的胡麻油香气成分进行鉴定分析，以便为水酶法提取的胡麻油的特征香气成分提供一定的鉴定依据。

1 材料与方法

1.1 试剂与材料

胡麻籽(含油率44.5%)：购自农户；酸性蛋白酶(5.0×104U/g)、纤维素酶(3.0×103U/g)和果胶酶(4.0×104U/g)：均购自北京索莱宝科技有限公司。

1.2 实验仪器

SCIONSQ-456-GC气相色谱-质谱联用仪 美国布鲁克公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取头 美国 Supelco 公司；LT202E型电子天平 常熟市天量仪器有限责任公司；电热恒温水浴锅 北京市永光明医疗仪器有限公司；THZ-98恒温振荡培养箱 上海百典仪器设备有限公司；破碎机 浙江苏泊尔股份有限公司；保鲜膜。

1.3 试验方法[8]

1.3.1 提油工艺

油料→挑选→研磨→加水→热处理→酶解→离心分离→溶剂萃取→胡麻籽原油。

1.3.1.1 挑选

通过筛理、分拣选出胡麻籽，去除霉变、虫咬以及外壳破碎的且不含有石块、胡麻杆等杂质的胡麻籽。

1.3.1.2 研磨

用破碎机将胡麻籽破碎成尽可能细的粉末状，过40目筛子后置于带盖的玻璃瓶中。

1.3.1.3 加水热处理

称取5 g粉末状胡麻籽于烧杯中，加入50 mL的蒸馏水后用保鲜膜包严并用橡皮筋扎紧，放置于80 ℃恒温水浴中加热30 min。

1.3.1.4 酶解

待料液温度降低至一定时加入纤维素酶、酸性蛋白酶和果胶酶各0.1 g于40 ℃的恒温水浴锅中，保持0.5 h。再转移至一定温度下的恒温摇床，120 r/min的速度摇2 h。

1.3.1.5 离心分离

将料液转移至100 ℃沸水浴加热15 min进行灭酶。冷却料液放置一夜浸提后，将上清液转移至离心管中，在4 ℃条件下2000 r/min转速离心15 min。

1.3.1.6 溶剂萃取

将离心管中上清液转移至烧杯中，加入30 mL的石油醚振荡后用分液漏斗萃取胡麻油，萃取液置于70 ℃恒温水浴锅中将石油醚蒸干称重。

1.3.2 香气成分的测定[9]

1.3.2.1 挥发性物质的萃取

在使用萃取头萃取水酶法提取的胡麻油香气成分之前，先将50/30 μm DVB/CAR/PDMS 的萃取头进行老化。老化具体是在250 ℃、载气流量为2 mL/min的条件下进行的，老化的时间为90 min，老化结束的判断依据是无干扰峰出现。之后准确称量2.00 g的油样样品于15 mL顶空瓶中，加盖后密封，放置于恒温水浴中进行搅拌吸附，保持20 min左右。待固相微萃取头吸附一定时间后，于GC进样250 ℃解吸，进行数据采集。

1.3.2.2 气相色谱和质谱条件

色谱条件：DB-WAX石英毛细管柱 (30 m×0.25 μm×0.25 μm，美国Supelco公司)；载气：He，0.9 mL/min恒速流动。进样口温度250 ℃。进样：不分流；程序升温：45 ℃保持4 min，以6 ℃/min上升至130 ℃，再以10 ℃/min上升至230 ℃，保持8 min。

质谱条件：EI+，EI离子源温度200 ℃，电子能量70 eV，灯丝发射电流200 μA，接口温度250 ℃，扫描质量范围33～373 amu。

2 结果与讨论

2.1 水酶法提取胡麻油的香气成分及相对含量

采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术对水酶法提取的胡麻籽油进行分析鉴定，经过计算机与质谱库的匹配获得了香气物质的初步鉴定结果。根据所得化学物质的分子式、CAS号以及参考相应的化学文献进行人工分析，确定相应化合物的名称。总离子流图见图1。

图1 水酶法提取胡麻籽油香气成分的GC-MS总离子流图Fig.1 Total current chromatograms of volatile components of flaxseed oil extracted by aqueous enzymatic method

采用峰面积归一化法计算出各类化学物质的相对百分含量，汇总于表1中。

表1 水酶法提取胡麻籽油香气成分分析结果[10,11]Table 1 The aroma components of flaxseed oil extracted by aqueous enzymatic method

续 表

注：表中“*”物质其CAS号待定。

由表1可知，在水酶法提取胡麻籽油中测得香气成分72种，占总峰面积的99.94%。其中烯烃类2种，占总含量的1.71%；醛类11种，占总含量的20.06%；醇类27种，占总含量的38.41%；酯类4种，占总含量的5.22%；酸类5种，占总含量的11.12%；酮类4种，占总含量的3.25%；杂环类10种，占总含量的12.56%；烷烃类7种，占总含量的6.40%；其他物质2种，占总含量的1.21%。其中含量在5%以上的单体香气成分共有4种，分别是己醛(12.63%)、己醇(12.30%)、乙酸(5.18%)、2-甲基吡嗪(6.90%)，占总含量的37.01%；含量在1%～5%的单体香气成分共有27种，占总含量的46.64%。其余单体香气成分的含量均在1%以下，占总含量的16.29%。

2.2 水酶法提取胡麻油香气成分来源及香气描述

植物油的风味主要取决于品种、成熟度、气候条件、种植区域、加工工艺以及贮藏条件等因素，水酶法提取的胡麻籽油应该具有其固有的香气成分[12,13]。通过人体嗅觉对于水酶法提取的胡麻油的气味进行感受，有强烈的油脂味，并混有青草的涩味以及特殊香味。在GC-MS测得的主要香气成分中，醇类和醛类占据了很大比例。其中己醛相对于其他挥发性成分具有较高含量，高达14.13%，这可能是由于其合成途径的多样性所导致的Nieto等[14]研究表明：油脂中的油酸、亚油酸和花生四烯酸经过氧化会产生己醛，2,4-癸二烯醛也可降解得到己醛。醛类化合物一般会产生清香的风味，主要有油脂味、坚果味和青草味，多数醛类对油脂风味起到积极贡献作用[15，16]。Brunschwig等[17]研究发现植物油中 C5～C9 的醛类化合物多数呈现出脂肪味、水果味或者青草味等；已知己醛呈现生的油脂味和青草气及苹果香味，壬醛呈现花生味和香草味，辛醛呈现油脂味和蜂蜜味，戊醛呈现油脂味和木头味，2-辛烯醛具有清香和脂肪的气息等。由此看来，醛类化合物是水酶法提取的胡麻油的一类重要的挥发性成分。

醇类化合物中主要有己醇(12.30%)、1-戊醇(3.46%)、3-甲基-1-丁醇(2.79%)和 1-辛烯-3-醇(1.42%)等，而醇类化合物多呈现出清新的花草香气，如 1-辛烯-3-醇具有薰衣草、玫瑰和干草香气；C6醇类一般都具有较强的青草香，如己醇，这些C6化合物主要来源于前期发酵过程中亚麻酸和亚油酸的酶解[18]。酸类化合物中主要有乙酸(5.18%)、丙酸(2.15%)和己酸(2.92%)，可以看出乙酸是胡麻油最主要的挥发酸，而乙酸具有类似醋的香气特征；酯类中以γ-丁内酯含量最高，具有芳香气味。杂环类物质主要以2-甲基吡嗪最高，它具有可可、坚果样香气，在GB 1886.290-2016中被认定为可允许使用的食品添加剂，主要用来配制肉类、巧克力、花生和爆玉米花等类型香精。值得一提的是，杂环类化合物的阈值通常很低，低浓度下就具有明显的焙烤风味，对油脂整体风味贡献较大。

总的来说，水酶法提取的胡麻油中的挥发性香气物质主要包括醛类和醇类，但其他的酯类以及杂环类化合物的存在也为水酶法提取的胡麻油增添了别样的风味。

3 结论

采用顶空固相微萃结合气相色谱-质谱联用法测得水酶法提取胡麻油的香气成分72种，其中烯烃类2种、醛类11种、醇类27种、酯类4种、酸类5种、酮类4种、杂环类10种、烷烃7种、其他香气物质2种，香气成分主要以醇类和醛类为主。

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