油菜籽品種對濃香菜籽油風(fēng)味及綜合品質(zhì)的影響

孫國昊，劉玉蘭,*，連四超，馬宇翔，王小磊

（1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001；2.河南工大設(shè)計研究院，河南 鄭州 450001）

2019年我國油菜籽產(chǎn)量1 380萬 t，菜籽油產(chǎn)量408萬 t，進(jìn)口油菜籽274萬 t，進(jìn)口菜籽油162萬 t，菜籽油居食用植物油消費第2位[1-2]，而濃香菜籽油作為具有獨特香味的食用油脂，在我國尤其是油菜籽主產(chǎn)區(qū)深受消費者喜愛。目前我國生產(chǎn)菜籽油的原料主要有2類——低芥酸、低硫苷的雙低油菜籽和芥酸、硫苷（硫代葡萄糖苷）含量較高的傳統(tǒng)油菜籽。在濃香菜籽油生產(chǎn)中一般是先炒籽再壓榨制油，炒籽時油籽中發(fā)生的美拉德反應(yīng)、氨基酸降解、脂質(zhì)氧化等復(fù)雜反應(yīng)形成了菜籽油濃郁香氣。雙低油菜籽和傳統(tǒng)油菜籽中主要組分含量的差異可能會對油菜籽炒籽過程中香氣的生成造成影響，繼而使兩種菜籽油的感官風(fēng)味和綜合品質(zhì)產(chǎn)生差異。已有的研究報道稱硫苷降解產(chǎn)物對濃香菜籽油獨特的辛辣味具有很大貢獻(xiàn)[3-5]，還有文獻(xiàn)報道生產(chǎn)工藝條件對菜籽油中揮發(fā)性風(fēng)味成分具有影響[6-8]，但鮮見油菜籽品種對菜籽油中揮發(fā)性風(fēng)味成分及綜合品質(zhì)影響的報道。本研究分別以雙低油菜籽及傳統(tǒng)油菜籽為原料，采用相同工藝條件制取濃香菜籽油，再利用溶劑輔助蒸發(fā)（solvent-assisted flavor evaporation，SAFE）結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）對兩種菜籽油中揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行定量檢測，并利用偏最小二乘判別分析（partial least squares discriminant analysis，PLS-DA）結(jié)合氣味活度值（odor activity value，OAV）對兩種菜籽油中關(guān)鍵或特征揮發(fā)性成分進(jìn)行鑒定，再結(jié)合感官評價對油菜籽品種對濃香菜籽油整體風(fēng)味和綜合品質(zhì)的影響進(jìn)行綜合分析，以期為濃香菜籽油生產(chǎn)的風(fēng)味精準(zhǔn)控制和原料選擇提供支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雙低油菜籽、傳統(tǒng)油菜籽均取自國內(nèi)菜籽油加工企業(yè)。

α-、γ-、β-、δ-生育酚標(biāo)準(zhǔn)品和α-、γ-、β-、δ-生育三烯酚標(biāo)準(zhǔn)品（純度≥95.0%） 北京三區(qū)生物技術(shù)有限公司；菜籽甾醇（純度98%）、β-谷甾醇（純度95%）、豆甾醇（純度95%）、菜油甾醇（純度95.5%）、膽固醇（純度99%）、5α-膽甾烷醇（純度≥95%） 美國Sigma-Aldrich公司；4-壬醇（純度95%） 麥克林化學(xué)試劑有限公司；三氟化硼-乙醚、甲醇、檸檬酸鈉、鹽酸、氯化鈉、二氯甲烷（均為分析純） 鄭州新豐化驗器材有限公司；正己烷、異丙醇、無水硫酸鈉（均為色譜純） 美國VBS公司；超純水采用Milli-Q超純水機實驗室自制。

1.2 儀器與設(shè)備

HN002型電加熱炒籽鍋 威海漢江有限公司；6YZ-180型自動液壓榨油機 鄭州八方機械設(shè)備有限公司；7890B/5975B GC-MS儀 美國Agilent公司；SAFE裝置北京中環(huán)恒泰科技有限公司；e2695高效液相色譜儀（配備UV2475紫外檢測器） 美國Waters公司；S-433D氨基酸自動分析儀 德國Sykam公司；MTN-2800氮吹濃縮儀 天津奧特塞恩斯儀器公司。

1.3 方法

1.3.1 濃香菜籽油的制備

新鮮油菜籽篩選除雜后，取300 g置于電加熱炒籽鍋中，140 ℃炒籽20 min[7]后用脫脂白紗布包裹放入液壓榨油機進(jìn)行壓榨，榨料入榨溫度約30 ℃，榨油機工作壓力50 MPa，榨取出的油脂經(jīng)過濾得到成品菜籽油。

1.3.2 VE、甾醇含量及脂肪酸、氨基酸組成的測定

VE含量測定參照GB/T 26635ü2011《動植物油 生育酚及生育三烯酚含量測定 高效液相色譜法》和溫運啟等[9]的方法；甾醇含量測定參照GB/T 25223ü2010《動植物油脂 甾醇組成和甾醇總量的測定 氣相色譜法》和鄭淑敏[10]的方法；脂肪酸測定參照GB 5009.168ü2016《食品中脂肪酸的測定》中歸一化法；氨基酸測定參照GB/T 5009.124ü2003《食品中氨基酸的測定》及田瑜[11]的方法。

1.3.3 菜籽油中揮發(fā)性成分的測定

參照Matheis等[12]方法并改進(jìn)，稱取50 g菜籽油樣品加入裝有150 mL二氯甲烷的玻璃瓶中，添加200 μL 0.4 mg/mL 4-壬醇作為內(nèi)標(biāo)，120 r/min振搖過夜；然后將油樣置于SAFE裝置加熱區(qū)域進(jìn)行高真空加熱蒸餾（壓力低于1h10-6Pa、水浴溫度50 ℃），其中揮發(fā)性成分餾出后進(jìn)入由液氮制冷的低溫區(qū)域冷凝收集；取出冷凝液加入無水硫酸鈉置于-20 ℃冰箱中過夜；將無水硫酸鈉過濾后氮吹濃縮至1 mL，過0.22 μm濾膜，待GC-MS分析。每個樣品重復(fù)3次。

GC條件：HP-5MS色譜柱（30 mh0.25 mm，0.25 μm）；進(jìn)樣口溫度250 ℃；載氣氦氣（純度≥99.99%）；流速1.8 mL/min，不分流；升溫程序：起始溫度40 ℃，保持3.5 min，4 ℃/min升至230 ℃，保持8 min，10 ℃/min升至280 ℃，保持5 min。

MS條件：電子電離源；離子源溫度230 ℃；傳輸線溫度240 ℃；能量70 eV，掃描范圍m/z30～500。

定性定量分析：利用Agilent MSD化學(xué)工作站和NIST 17質(zhì)譜庫進(jìn)行匹配，去除柱流失的硅烷化雜質(zhì)后，選擇正反匹配度大于80%的化合物。采用內(nèi)標(biāo)法對揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行定量，揮發(fā)性化合物含量按式（1）計算：

式中：Ci為揮發(fā)性化合物i含量/（μg/kg）；ms為內(nèi)標(biāo)物質(zhì)量/μg；Ai和As分別為揮發(fā)性化合物i峰面積和內(nèi)標(biāo)物峰面積；m為稱取的菜籽油質(zhì)量/kg；Fi為揮發(fā)性化合物i對內(nèi)標(biāo)物的相對質(zhì)量矯正因子，本實驗中相對校正因子均為1[13-14]。

1.3.4 特征揮發(fā)性風(fēng)味成分OAV的計算

OAV為揮發(fā)性化合物i含量與該物質(zhì)嗅覺閾值的比值，OAV按式（2）計算：

式中：Ci為揮發(fā)性化合物i含量/（μg/kg）；OTi為物質(zhì)的氣味閾值/（μg/kg）。

一般情況下，OAV越大，則該物質(zhì)對整體感官風(fēng)味的影響及貢獻(xiàn)越大；本研究將OAV大于1的風(fēng)味物質(zhì)作為表現(xiàn)兩種菜籽油感官差異的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)[15]。

1.3.5 濃香菜籽油的感官評定

參照孫國昊等[16]方法，選擇經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)且具有豐富感官評價經(jīng)驗的5 名成員（3 男2 女）組成感官評價小組。樣品單種風(fēng)味描述指標(biāo)由小組成員經(jīng)過討論后確定，有烘烤味、木香味、油脂味、辛辣味（菜籽油獨特香味）、苦杏仁味、甜味6個感官描述詞，每個風(fēng)味強度指標(biāo)得分為1（不存在）、2（非常弱）、3（弱）、4（中等）、5（強）、6（非常強）6個等級，最終結(jié)果取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，實驗結(jié)果表示為 fs（n≥3）。利用Graphpad prism8進(jìn)行繪圖，利用SPSS采用獨立樣本t檢驗進(jìn)行差異顯著性分析（P＜0.05，差異顯著），利用Metabo Analyst軟件進(jìn)行PLS-DA作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 兩種菜籽油中的揮發(fā)性成分種類及含量

SAFE作為一種新型萃取方法，相比于頂空固相微萃取可以從油樣中萃取出更多揮發(fā)性較弱的成分，油樣中揮發(fā)性成分萃取更完整，是目前分析揮發(fā)性風(fēng)味成分的重要方法之一[12]。從表1可以看出，兩種菜籽油中共檢出12類113種揮發(fā)性成分。雙低菜籽油中檢出12類82種揮發(fā)性成分，總含量為22 377.88 μg/kg，其中硫苷降解產(chǎn)物9種、酚類5種、醛類14種、烷烴類11種、醇類9種、苯類6種、酮類7種、酯類8種、烯烴類6種、雜環(huán)類4種、酸類2種、炔類1種。傳統(tǒng)菜籽油中檢出11類90種揮發(fā)性成分，總含量為157 512.98 μg/kg，其中硫苷降解產(chǎn)物19種、酚類4種、醛類16種、烷烴類13種、醇類7種、苯類6種、酮類6種、酯類7種、烯烴類5種、雜環(huán)類6種、酸類1種。傳統(tǒng)菜籽油中揮發(fā)性成分種類和含量均多于雙低菜籽油。雙低菜籽油中含量最高的為酚類（12 125.47 μg/kg），其次為硫苷降解產(chǎn)物（3 311.07 μg/kg）；傳統(tǒng)菜籽油中含量最高的為硫苷降解產(chǎn)物（146 492.82 μg/kg），其次為酚類（4 613.03 μg/kg）。

表1 兩種菜籽油中揮發(fā)性成分的種類及含量Table 1 Volatile component contents in canola and rapeseed oil

續(xù)表1

續(xù)表1

硫苷是一種衍生自葡萄糖和氨基酸的產(chǎn)物[17]，是許多辛辣植物的天然成分，在多種植物如芥末、辣根、卷心菜、菜籽中均存在。傳統(tǒng)油菜籽中硫苷含量很高，在炒籽壓榨時會發(fā)生降解，生成多種腈類及含硫化合物，這些化合物賦予菜籽油獨特的辛辣味[7]。而雙低菜籽油因油菜籽原料自身硫苷含量低，因此加工過程產(chǎn)生的硫苷降解產(chǎn)物也遠(yuǎn)少于傳統(tǒng)菜籽油。從表1可以看出，傳統(tǒng)菜籽油中3-甲基巴豆腈、正庚腈、苯代丙腈、二甲基二硫醚、二甲基三硫等物質(zhì)含量明顯高于雙低菜籽油，這些物質(zhì)多為硫苷降解產(chǎn)物[18-19]，對菜籽油獨特的辛辣味具有非常大的貢獻(xiàn)。

兩種菜籽油中所含酚類物質(zhì)中均以4-乙烯基-2,6-二甲氧基-苯酚含量最高，分別為10 726.92 μg/kg（雙低菜籽油）和3 843.31 μg/kg（傳統(tǒng)菜籽油），此成分為油菜籽中芥子酸在加工過程的較高溫度和壓力條件下發(fā)生脫羧反應(yīng)形成，是一種具有抗氧化作用的成分[20]，傳統(tǒng)菜籽油中的含量較少可能是芥子酸在傳統(tǒng)油菜籽中含量較低所致。

除硫苷降解產(chǎn)物及酚類物質(zhì)含量差距較大外，兩種菜籽油中其他揮發(fā)性物質(zhì)的含量并無太大差異。綜合來看，兩種菜籽油在硫苷降解產(chǎn)物、酚類物質(zhì)含量及揮發(fā)性成分總量上具有明顯差異，這種差異對兩種菜籽油的風(fēng)味差異產(chǎn)生重要影響。

2.2 兩種菜籽油揮發(fā)性成分的PLS-DA

PLS-DA是一種有監(jiān)督的判別分析統(tǒng)計方法[21]，常用于處理分類和判別問題。由圖1A可知，PC1及PC2貢獻(xiàn)率分別為69.1%和6.9%，這表明PLS-DA模型可以解釋樣本76%的信息。PLS-DA模型可以將兩種樣品有效分開，表明雙低菜籽油及傳統(tǒng)菜籽油的揮發(fā)性成分具有明顯差異。通過投影變量重要度（variable importance in projection，VIP）衡量模型中每一個變量對樣品分類的影響強度和解釋能力，VIP值越大表示該揮發(fā)性物質(zhì)組間差異越大，對不同菜籽油的判別分類也越關(guān)鍵[22]。由圖1B可知，利用PLS-DA模型共篩選出30種關(guān)鍵物質(zhì)，這些物質(zhì)對兩種樣品的分類具有關(guān)鍵影響，在兩種菜籽油中差異顯著。

圖1 兩種菜籽油揮發(fā)性成分PLS-DA分值圖（A）及VIP值圖（B）Fig.1 PLS-DA score plot (A) and VIP score plot (B) of canola and rapeseed oil

2.3 兩種菜籽油中特征風(fēng)味成分分析與確定

揮發(fā)性成分對樣品感官風(fēng)味的貢獻(xiàn)不僅取決于揮發(fā)性成分在樣品中的含量，也取決于該成分在樣品基質(zhì)中的感知閾值。Guth[33]研究認(rèn)為OAV大于1的物質(zhì)對于樣品香氣具有顯著貢獻(xiàn)，OAV越大，對樣品感官香氣的貢獻(xiàn)程度也越大。從表2可以看出，OAV大于1的主要成分有6-甲基硫基己腈、5-甲硫基戊腈、苯代丙腈、3-丁烯基異硫氰酸酯、苯乙腈、反-2-癸烯醛、正己醇、芳樟醇、乙基苯、苯乙醇、椰子醛這11種物質(zhì)，此外，雖然3-甲基巴豆腈和4-乙烯基-2,6-二甲氧基苯酚這兩種物質(zhì)未查閱到閾值，但這兩種物質(zhì)分別在傳統(tǒng)菜籽油和雙低菜籽油中含量較高，也應(yīng)考慮其對菜籽油整體香氣的貢獻(xiàn)。11種物質(zhì)在文獻(xiàn)中相應(yīng)的感官描述詞有6種被描述為辛辣味，1種被描述為青草味，1種被描述為脂肪味，3種被描述為甜味，這或許可以表明這兩種油脂在辛辣味、甜味以及青草味上具有一定差異。此外，雖然未在已有文獻(xiàn)中找到4-乙烯基-2,6-二甲氧基苯酚的閾值，但是Kaneko等[31]在帶殼烤花生中利用GC-O發(fā)現(xiàn)其具有刺激性氣味，并且該物質(zhì)在帶殼烤花生中具有極高的風(fēng)味稀釋因子值，這表明該物質(zhì)可能對菜籽油香氣也具有一定的貢獻(xiàn)。

表2 兩種菜籽油中關(guān)鍵揮發(fā)性成分的OAVTable 2 OAVs of key volatile components of canola and rapeseed oil

在6種被報道為辛辣味的揮發(fā)性風(fēng)味成分中，6-甲基硫基己腈僅在傳統(tǒng)菜籽油中OAV大于1，苯乙腈、芳樟醇僅在傳統(tǒng)菜籽油中檢出。研究表明6-甲基硫基己腈、苯乙腈在菜籽油中以及芳樟醇在花椒皮油中均對油脂的辛辣味具有極為重要的貢獻(xiàn)[25]。此外，5-甲硫基戊腈、苯代丙腈、3-丁烯基異硫氰酸酯3種成分在兩種菜籽油中均檢出且OAV均大于1，但OAV在傳統(tǒng)菜籽油中遠(yuǎn)高于雙低菜籽油[8,18,23-24]。這3種成分對樣品辛辣味具有重要貢獻(xiàn)。除上述6種辛辣味物質(zhì)外，乙基苯在雙低菜籽油中的含量高于傳統(tǒng)菜籽油。已有研究報道乙基苯具有青草味，是一種比較常見的揮發(fā)性風(fēng)味成分[28]。反-2-癸烯醛在傳統(tǒng)菜籽油中含量更高，通常大多數(shù)醛類物質(zhì)會產(chǎn)生脂肪味和刺激性風(fēng)味，對油脂風(fēng)味同樣具有重要作用[7,34]。正己醇、苯乙醇、椰子醛這3種物質(zhì)通常被描述為甜味或者蜂蜜味[25,31]，在雙低菜籽油中的含量高于傳統(tǒng)菜籽油。椰子醛僅在雙低菜籽油中檢出，可能是因為椰子醛是由油酸和亞油酸氧化所生成，雙低菜籽油中油酸和亞油酸含量遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)菜籽油[35]。

2.4 兩種菜籽油的感官評價

從圖2可以看出，兩種菜籽油在辛辣味和甜味得分上具有明顯差異，傳統(tǒng)菜籽油的辛辣味強于雙低菜籽油，雙低菜籽油甜味則明顯強于傳統(tǒng)菜籽油，這與揮發(fā)性風(fēng)味成分的研究結(jié)果基本相符；兩種菜籽油的油脂味無太大差異。此外，雙低菜籽油的燒烤味和苦杏仁味略強于傳統(tǒng)菜籽油。整體來看，雙低菜籽油與傳統(tǒng)菜籽油在感官風(fēng)味上具有明顯差異。

圖2 兩種菜籽油的感官風(fēng)味評價Fig.2 Sensory and flavor evaluation of canola and rapeseed oil

2.5 兩種菜籽油的脂肪酸組成

由表3可知，兩種菜籽油的主要脂肪酸組成存在較大差異，雙低菜籽油中含量最高的為油酸（81.93%），其次為亞油酸（5.42%）和棕櫚酸（5.39%），芥酸未檢出；傳統(tǒng)菜籽油中含量最高的為芥酸（30.25%），其次為油酸（28.31%）和亞麻酸（22.68%），未檢出花生酸。這與文獻(xiàn)[5,20]結(jié)果基本一致。但與GB 1536ü 2004《菜籽油》中規(guī)定的脂肪酸組成比較，雙低菜籽油中棕櫚一烯酸、油酸、花生酸含量超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍，尤其是油酸含量遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍（51.0%～70.0%），而亞油酸、亞麻酸含量低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍（分別為15.0%～30.0%和5.0%～14.0%）；傳統(tǒng)菜籽油中亞麻酸含量遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍（5.0%～13.0%），這可能與近年來油菜籽品種改良有關(guān)。兩種菜籽油的脂肪酸比例存在明顯差異，雙低菜籽油SFA∶MUFA∶PUFA為1∶10∶1，傳統(tǒng)菜籽油為1∶34∶17。

表3 兩種菜籽油的主要脂肪酸組成Table 3 Fatty acid compositions of canola and rapeseed oil

2.6 兩種油菜籽的氨基酸組成

由表4可知，傳統(tǒng)油菜籽中必需氨基酸含量顯著高于雙低油菜籽，分別為13.013%和11.105%，非必需氨基酸分別為21.313%和22.522%。研究[3,36]表明，油籽中的部分氨基酸如賴氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、脯氨酸等在油籽焙炒時發(fā)生美拉德反應(yīng)，影響油脂的整體風(fēng)味。雙低油菜籽和傳統(tǒng)油菜籽中谷氨酸含量分別為6.983%和6.612%，亮氨酸含量分別為2.622%和2.460%，雙低油菜籽中這兩種氨基酸含量較高于傳統(tǒng)油菜籽，可能是造成雙低菜籽油中雜環(huán)類物質(zhì)含量高于傳統(tǒng)菜籽油的原因。

表4 兩種油菜籽的氨基酸組成Table 4 Amino acid compositions of canola and rapeseed

2.7 兩種菜籽油中VE和甾醇含量

VE和甾醇是植物油中重要的營養(yǎng)伴隨物，也是油脂中重要的抗氧化成分。由圖3可知，菜籽油中存在3種生育酚，雙低菜籽油與傳統(tǒng)菜籽油中VE總含量分別為436.52 mg/100 g和376.04 mg/100 g，其中含量最高的均為γ-生育酚，與溫運啟等[9]的報道一致。菜籽油中檢出3種甾醇組分，與董會娟[37]的報道相符，雙低菜籽油與傳統(tǒng)菜籽油中甾醇總含量分別為588.41 mg/100 g和410.49 mg/100 g。雙低菜籽油中VE和甾醇總含量均高于傳統(tǒng)菜籽油。

圖3 兩種菜籽油中VE（A）和甾醇組分（B）含量Fig.3 VE (A) and terol (B) contents of canola and rapeseed oil

3 結(jié) 論

通過SAFE-GC-MS分析雙低油菜籽和傳統(tǒng)油菜籽所制取濃香菜籽油中的揮發(fā)性成分，結(jié)果表明，兩種油脂在揮發(fā)性成分總含量及硫苷降解產(chǎn)物和酚類物質(zhì)含量方面具有明顯差異，雙低菜籽油和傳統(tǒng)菜籽油中分別檢出12類82種和11類90種揮發(fā)性成分，揮發(fā)性成分總含量分別為22 377.88 μg/kg和157 512.98 μg/kg，其中硫苷降解產(chǎn)物總量分別為3 311.07 μg/kg和146 492.82 μg/kg，酚類物質(zhì)總含量分別為12 125.47 μg/kg和4 613.03 μg/kg。利用PLS-DA方法對兩種菜籽油進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)共有30種揮發(fā)性物質(zhì)對兩種菜籽油的風(fēng)味分類具有重要貢獻(xiàn)。在30種揮發(fā)性物質(zhì)中挑選出OAV大于1且分別在兩種菜籽油中含量最高的物質(zhì)共13種，作為對兩種菜籽油進(jìn)行分類的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)，分別為6-甲基硫基己腈、5-甲硫基戊腈、苯代丙腈、3-丁烯基異硫氰酸酯、苯乙腈、反-2-癸烯醛、正己醇、芳樟醇、乙基苯、苯乙醇、椰子醛以及3-甲基巴豆腈（傳統(tǒng)菜籽油）和4-乙烯基-2,6二甲氧基苯酚（雙低菜籽油）。其中6-甲基硫基己腈、苯乙腈、芳樟醇、5-甲硫基戊腈、苯代丙腈、3-丁烯基異硫氰酸酯均對菜籽油獨特的辛辣味具有顯著貢獻(xiàn)，且苯乙腈、芳樟醇僅在傳統(tǒng)菜籽油中檢出；正己醇、苯乙醇、椰子醛則在雙低菜籽油中含量更高，對菜籽油的甜味具有重要影響；而反-2-癸烯醛在傳統(tǒng)菜籽油中含量更高，對油脂味具有顯著貢獻(xiàn)。兩種菜籽油的感官評價結(jié)果顯示，兩者在辛辣味、甜味、燒烤味、苦杏仁味等特征風(fēng)味上具有明顯差異。此外，兩種菜籽油的脂肪酸組成差異明顯，VE和甾醇含量也存在差異。本研究結(jié)果可以為濃香菜籽油的原料選擇和氣味標(biāo)識提供支持和幫助。