椰子脆片挥发性成分分析

沈晓君，张玉锋，王媛媛，宋菲，王挥，夏秋瑜*

1. 中国热带农业科学院椰子研究所（文昌 571339）；2. 海南省椰子深加工工程技术研究中心（文昌 571339）

椰子是热带地区典型的木本油料作物和食品能源作物，广泛分布于世界上近100个地处热带的国家和地区。椰肉是椰子的主要产品，又称固体胚乳，含有丰富的营养。成熟椰子果的新鲜椰肉，含约33%脂肪，约4%蛋白质，可以加工成椰子汁、椰子糖、椰奶、椰子油、椰子酱、糕点、椰子脆片等产品。椰子脆片是以新鲜椰肉为主原料，以白砂糖和食品添加剂为配料，经过切片、混合、配制、烘焙、包装等传统配方加工而成。椰肉中含有的大量的纤维物质，影响椰子脆片的口感和脆度，许多厂家通过改善加工工艺或者加入添加剂的形式来改善椰子脆片的品质。

采用热脱附结合气质联用技术（TD-GC-MS）对冷榨法、超临界法、亚临界法和溶剂提取法所得椰子油中的挥发性成分组成与含量进行分析测定。结果表明：从4种椰子油中共鉴定出83种挥发性成分，主要包括醇类、酸类、酮类、酯类、醛类、烃类等化合物。Saittagaroon等[1]通过GC和GC-MS的方法发现新鲜椰蓉中有15种挥发性成分。在烘焙过程中发生了美拉德反应，生成了吡嗪、吡咯、呋喃等物质。用液液萃取的方法发现椰肉中主要的挥发性成分是δ-辛酸内酯、δ-脱醛内酯和辛醇，其他鉴定出的物质包括2-庚醇、己醇、2-九酮、2-辛醇、2-九醇、辛醇、2-丁烯酮、丁烯酸乙酯、2-丁烯醇、2-苯基乙醇、苯并噻唑、α-非丁烯酮和十二烯酸。固相微萃取-气质联用技术对取自喀麦隆的椰肉和椰子水挥发性成分进行分析，发现主要成分是丁醇、己醇、庚醇、2-庚醇、辛醇、壬醛、1-辛醇、2-戊醇、α-己内酯、戊醇、辛酸、辛酸乙酯、δ-辛酸、烯醇、九烯酸、1-丁醇等[2]。UHT灌装椰浆中鉴定出醇、醛、酮、酸、酯、内酯等挥发性成分[3]。目前国内外尚没有椰子脆片挥发性成分的研究报道。此次试验对国内外市场上的21个不同品牌的椰子脆片的挥发性成分进行分析，以期为椰子脆片产业的发展提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

采购国内外市场上21种不同品牌的椰子脆片；二氯甲烷为分析纯。

1.2 仪器与设备

HP 7890A-5975C气相色谱-质谱仪（GC-MS）。

1.3 椰子脆片中挥发性物质测定

1.3.1 样品制备

采用同时蒸馏萃取法。称取200 g样品放入同时蒸馏萃取器中，加入400 mL蒸馏水；同时蒸馏萃取器的另一边加入30 mL二氯甲烷，提取3 h，提取液脱水后，浓缩至1.0 mL，用GC-MS分析。

1.3.2 GC-MS分析条件

GC条件：色谱柱为HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；载气为氦气（纯度＞99.999%）；柱温：保持50 ℃初始温度3 min后，以4 ℃/rnin的速率升温到250 ℃并保持5 min；分流比30︰1，进样量1.0 mL。MS条件：离子源EI；气质接口温度280 ℃；离子源温度230 ℃；四级杆温度150 ℃；电子倍增器电压1 894 V；电子能量70 eV。

1.3.3 挥发性物质相对含量的计算

将GC-MS得到的质谱数据经计算机在NIST11.L质谱数据库中进行检索，按其匹配度确认其化学成分。并采用峰面积归一化法，以各挥发性成分的峰面积占总峰面积之比值表示组分相对含量。

2 结果与分析

2.1 21个不同品牌椰子脆片挥发性成分含量

由表2可知，椰子脆片中检出的挥发性成分包括醇类、烃类、醛类、酯类和酚类。所有样品挥发性物质的绝对含量在0.010 7%～0.060 5%之间，检出物质种类有15～22种，相对含量在91.62%～99.17%之间。所有椰子脆片样品中均检出的挥发性物质有烃类（1.95%～6.96%）、酯类（12.49%～31.86%）和内酯类（54.09%～77.56%），只有6个品牌的样品中检测到醇类挥发性物质，21个样品中各有3个样品没有检测出醛类和酚类物质。共有成分有8种，分别为辛酸乙酯、δ-辛内酯、3-甲基十三烷、癸酸乙酯、丁位癸内酯、3-甲基十五烷、月桂酸乙酯和丁位十二内酯。

δ-辛内酯和丁位癸内酯是相对含量最多的两种挥发性成分。δ-辛内酯相对含量在19.46%～37.67%之间。δ-辛内酯作为δ-烷基内酯系列化合物中的重要产品，具有温暖的椰子样气息并含有豆香香韵和奶油样脂肪气息，既可用于调制食用香精，又可直接用于奶油、干酪等乳制品的香味添加剂。由于δ-辛内酯奶油风味并不突出，前人关于它的专门研究甚少，随着人们对食品的口味要求变得日益丰富，香料市场对具有淡雅风味的δ-辛内酯的需求大幅增加[4]。所有检测的样品中丁位癸内酯含量在29.05%～45.57%之间。丁位癸内酯又称δ-癸内酯或5-羟基癸酸内酯，具有强烈持久的奶油香特征，是调制牛奶和奶油香精的重要原料，同时也被广泛用于调配椰子、草莓、桃等香料。丁位癸内酯在人造奶油、冰淇淋、软饮料、糖果、焙烤食品及调味料中大量应用，市场需求量大[5]。所有样品中均检测到丁位十二内酯，相对含量在0.54%～6.45%之间。丁位十二内酯可用于各种果香、杏香、蜂蜜及奶酪、奶油巧克力、乳品中[6]。

食品中的内酯可通过微生物作用、深度的酯类氧化（环境引起或加热引起的）或者加热形成。加热乳制品会形成内酯，这是由于酯类先天性代谢缺陷导致羟基酸合并，并进入牛的脂肪中，这些羟基酸相对来说不稳定，在热水中容易从甘油三酯中水解出来，水解后发生环化即生成内酯。羟基酸与甘油三酯结合时是没有风味的，而热加工使这些酸游离下来并形成具有风味的内酯[7]。成熟椰子果的新鲜椰肉，含约33%脂肪，脂肪酸组成中富含中碳链脂肪酸，其中己酸至葵酸含量约为15%。椰子脆片是成熟椰子果的椰肉经过加热烘焙等工艺生产的，研究结果表明生产过程中浓浓的椰香味主要是来自于δ-辛内酯、丁位癸内酯和丁位十二内酯等物质的形成。

所有椰子脆片样品挥发性成分中检出的酯类物质相对含量在12.49%～31.86%之间。所有的椰子脆片样品中均鉴定出辛酸乙酯（1.92%～6.80%）、葵酸乙酯（1.99%～8.27%）和月桂酸乙酯（3.55%～12.42%）。辛酸乙酯具有白兰地酒香味，微量的辛酸乙酯在浓香型白酒中具有比较明显的水果香，其香气强度居于清香型白酒香味物质之首[8]。葵酸乙酯有果香和酒香香气，天然存在于白兰地酒中。月桂酸乙酯是一种无色或者浅黄色的油状液体，具有特殊的果香气味，在很多领域均有广泛应用，在食品领域和日用化学品领域被广泛用作香精、香料使用，同时还可作为润滑剂、增塑剂、柔软剂和有机合成中间体使用[9]。

月桂酸甲酯（0.12%～0.21%）、肉豆蔻酸乙酯（0.12%～0.73%）和邻苯二甲酸二异辛酯（3.61%～8.47%）只在部分样品中鉴定出来。月桂酸甲酯只在7个样品中检测到，月桂酸甲酯是一种具有酒香和花香的无色液体，天然的月桂酸甲酯主要存在于鸢尾油中，其在合成食品乳化剂、日用化妆香精和药物等领域有重要应用[10]。肉豆蔻酸乙酯在18个样品中被鉴定出来，常用在日化香精配方中。其可用于配制椰子、蜂蜜、康乃克和紫罗兰型等食用香料，还可用于调配酒用香精和烟用香精，为良好的定香剂，也可作有机合成中间体[11]。邻苯二甲酸二异辛酯在18个样品中被鉴定出来，是一种环境激素类物质，主要用作增塑剂生产聚氯乙烯薄膜、软管、人造革、包装材料和医疗用品，很容易从塑料中溶出和蒸发，从而转入空气、水体、底泥、生物等环境样品中，且持久存在、不易分解。这类物质一旦进入人体，将干扰人体内分泌，损害人的生殖系统、免疫系统和神经系统，威胁人类的生存[12-13]。样品中测出的邻苯二甲酸二异辛酯可能来自于椰子脆片的包装材料。

样品挥发性成分中烃类相对含量为1.95%～6.96%，醇类为0～1.40%，这些物质可能来自于脂类氧化反应的中间产物。21个椰子脆片中只有3个样品没有检测到正壬醛，其余18个样品正壬醛相对含量在0.24%～1.77%之间。正壬醛常用于配制人造玫瑰油和玫瑰型香精等，具有强烈的油脂气息，稀释时则呈现出玫瑰和柑橘样的香气，在工业上作为香料具有极高的市场价值[14]。样品中的正壬醛可能来自于美拉德反应过程中生成的中间体分子[15]。桂青等[15]对离心浓缩椰浆进行挥发性成分分析中也发现正壬醛，其相对含量为0.69%。

2, 6-二叔丁基对甲基苯酚（BHT）在3个样品中没有检测到，其余18个样品中相对含量在0.44%～4.59%之间。BHT是我国目前常用的人工合成酚类抗氧化剂，被用于油脂、油炸面制品、腌腊肉制品、方便米面制品、膨化食品、饼干等食品中，可以提高食品稳定性延长保质期[16]。但BHT对肺、肝等组织有直接损害作用，并有可能致癌，过量添加会对人体健康造成伤害，因此必需控制BHT的用量。

表1 21种椰子脆片挥发性成分相对含量 %

接表1

表2 21种椰子脆片挥发性成分种类及含量

2.2 椰子脆片挥发性成分的主成分分析

按照主成分分析理论，当前r个主成分的累计贡献率达到85%的要求时，这r个主成分即可反映原指标中足够多的信息。由表3可知，主成分1贡献率为30.40%，主成分2贡献率为16.32%，主成分3的贡献率为12.84%，主成分4贡献率为8.92%，主成分5贡献率为7.71%，主成分6的贡献率为6.06%，主成分7的贡献率为4.84%，累积贡献率为87.09%，说明此7个主成分已包含绝大多数样本信息量。以21个样品的第1主成分得分为横坐标，第2主成分得分为纵坐标做散点图，结果见图1。图1中每个点代表一个样品，点之间的距离代表样品之间的特征差异的大小，点越接近表明其香气组成及含量的相似度越高[17]。21个椰子脆片样本主成分得分图分布在不同区域，表明不同样本间挥发性成分存在差异。综合第1和第2主成分得分情况，可以把21个样品分为3类，14和16号样品为一类，1，2，3，5，6，7，8，18和19号样品为一类，4，9，10，11，12，13，15，17，20和21号样品为一类。

表3 21种椰子脆片挥发性成分主成分的特征值、贡献率以及累积贡献率

图1 21种椰子脆片样品挥发性成分的主成分得分图

2.3 椰子脆片挥发性成分的聚类分析

采用系统聚类法进行分析，将样本划为不同类群进行相似性评价，聚类结果如图2所示。当欧氏距离为9时，可以将样品分成3大类，第一类是14和16号，第二类是1，2，3，5，6，7，8，18和19号样品，第三类是4，9，10，11，12，13，15，17，20和21号样品。此结果与主成分分析结果一致。

图2 21种椰子脆片样品挥发性成分的聚类图

3 结论

采用同时蒸馏萃取-气相色谱质谱联用法对国内外市场上的21个不同品牌的椰子脆片的挥发性成分进行分析，共鉴定出22种挥发性成分，主要包括酯类、内酯类烃类、醛类、酚类和醇类；共有成分8种，分别为辛酸乙酯、δ-辛内酯、3-甲基十三烷、癸酸乙酯、丁位癸内酯、3-甲基十五烷、月桂酸乙酯和丁位十二内酯。椰子脆片浓浓的椰香味主要是来自于δ-辛内酯、丁位癸内酯和丁位十二内酯等物质。主成分分析和聚类分析结果一致，根据挥发性成分组成均可以把样品分为3类。此次研究结果对椰子脆片产业的发展提供参考。