甜杏仁油挥发物固相微萃取条件的优化

康晶晶，周 波，钟海雁

（1.稻谷及副产物深加工国家工程实验室，湖南 长沙 410004；2.粮油深加工与品质控制湖南省重点实验室，湖南 长沙 410004；3.中南林业科技大学 食品科学与工程学院，湖南 长沙 410004）

植物食用油的香气成分是由不同的挥发性化合物组成的。如在初榨橄榄油的香气中，发现有100多种成分，且其中大部分成分的浓度仅为几百万分之几，甚至更小[1]，其在精炼加工过程中品质也发生变化[2]。因此，有必要在分析前对挥发性物质进行提取和浓缩。固相微萃取（solid phase microextraction, SPME）是符合现代色谱分析工作所需的样品预处理技术，具有无溶剂、简便、经济、效率高、选择性好及实用性强等特点[3-5]，因而被广泛应用于油脂挥发物质的分析[6-8]。顶空固相微萃取（HS-SPME）是将SPME萃取纤维置于待测样品的顶空，在一定萃取条件下进行萃取，这样SPME纤维涂层可免受液体样品中一些非挥发性组分，如蛋白质组分的污染，不会因调节样品的pH值而影响纤维涂层的正常使用[9]。除分析物本身的性质、萃取头涂层的类型外，影响吸附平衡的因素还包括吸附温度、吸附时间、样品用量等[10]。因此，有必要对这些萃取条件进行优化。杏仁油是一种倍受关注的健康植物油，含有90%以上的不饱和脂肪酸，其中主要是油酸、亚油酸，同时还富含硒，对人体具有重要的生理作用和药用价值[11-12]。龙王帽甜杏仁Prunus ArmeniacaL.是我国特产大扁杏杏仁品种，目前对其的研究主要集中在油的制取及其蛋白质等相关副产物综合利用方面[11,13-16]，但是对其特征挥发性成分的研究还未见相关报道。本文中采取固相微萃取和气相色谱技术，从样品量、萃取温度、萃取时间和解析时间等4因素出发，选用峰总面积和峰个数为评价指标，对龙王帽甜杏仁油挥发性成分进行分析，旨在为相关研究提供研究基础和参考。

1 材料与方法

1.1 原料与仪器

1.1.1 原 料

去壳龙王帽甜杏仁购置于河北省承德郑佳商贸有限公司。

1.1.2 试验仪器

气相色谱GC 2010-plus（日本岛津）；恒温箱（天津泰斯特仪器有限公司）；15 mL的顶空萃取样品瓶；固定架；冷榨机（德国Monforts公司）；固相微萃取仪（萃取头为CAR/DVB /PDMS，50/30 μm，美国Supelco公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 气相色谱升温程序

进样口温度为260 ℃，检测器温度为250 ℃，色谱柱为RTX-530m 0.25 cm，初始炉温30 ℃保持8 min，以2 ℃/min的速度升温至40 ℃，保持5 min，然后再以3 ℃/min升至140 ℃，最后再以5 ℃/min升至200 ℃。载气为高纯度的氮气，柱前压力为68.95 kPa；氢气流量为45 mL/min，空气流量为450 mL/min，氮气流量为0.64 mL/min。

1.2.2 杏仁毛油的制备

杏仁晒干，冷榨出油，沉淀至澄清后装入褐色瓶中，避光低温干燥保存待用，暂存时间不超过2 d。

1.2.3 SPME萃取条件的筛选

（1）样品量对萃取效果的影响：样品量设0.5、1.0、2.0、4.0 g共4个水平，40 ℃条件下萃取30 min，测定SPME对挥发性成分的萃取效果。设3次重复，取其平均值。

（2）萃取时间对萃取效果的影响：样品量为1 g，在40 ℃下分别萃取10、20、40和60 min，比较各组分的变化，确定最佳萃取时间。设3次重复，取其平均值。

（3）萃取温度对萃取效果的影响：样品量为1 g，分别在20、40、60和80 ℃下萃取30 min，通过测定杏仁油挥发性成分的萃取效果，确定最佳萃取温度条件。设3次重复，取其平均值。

（4）进样口解析时间对萃取效果的影响：样品量为1 g，在40 ℃下萃取30 min，于进样口中分别解析1、2、4、6 min，比较峰总面积和峰个数的变化，确定最佳解析时间。设3次重复，取其平均值。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 最佳样品量的确定

不同样品量对萃取效果的影响结果见图1。由图1可知，随着样品量的增加，萃取峰总面积先降低后增大，当样品量为2 g时萃取量达到最低值（58 007 UV），而萃取峰个数呈现递增趋势，这可能是油脂挥发性成分在样品量为2 g时对纤维头竞争性吸附较强烈造成的。当样品量为1或4 g时，萃取峰面积分别为63 357.4、73 281.9 UV，虽然峰个数是随着样品量递增，但当样品量为1 g时挥发性成分种类（为31种）将达到平衡，能够比较完全地展现出杏仁油清香气味的全部组成，故最佳样品量可认为是1 g。

图1 不同样品量对萃取效果的影响Fig.1 Effect of different oil dosages on volatile components extraction

2.1.2 最佳萃取时间的确定

不同萃取时间对萃取效果的影响结果见图2。由图2可知，萃取的挥发性成分种类随着萃取时间的延长而增加，但萃取总量呈现波浪趋势，即当萃取时间为40 min时挥发性成分萃取量达到最低值（180 699 UV），但挥发性成分种类较为完全，可能是吸附时间过长，大量挥发性分子由于分子运动不断地从吸附层解脱，从而导致萃取量的下降。从萃取峰总面积和峰个数的综合结果来考虑，最佳萃取时间为40 min，此时萃取时间最少，却能完全展现出挥发性物质的组成成分。

图2 不同萃取时间对萃取效果的影响Fig.2 Effect of different extraction time on volatile components extraction

2.1.3 最佳萃取温度的确定

不同萃取温度对萃取效果的影响结果见图3。由图3可知，随着萃取温度的升高，萃取峰总面积先以抛物线形式出现，之后骤升；萃取峰个数也以S型呈现，即随着萃取温度的升高，萃取的挥发性成分的含量和种类均递增。当达到一定的温度时，由于温度过高造成部分挥发性成分热解或者聚合成其它物质[17]，致使萃取总量和种类有所下降。当萃取温度达到40 ℃时，萃取总量最高（136 066 UV），峰个数也达到最大，为34个；之后萃取效果开始下降，极可能是温度过高造成分子热运动加剧，从而使得挥发性分子解脱吸附层。当温度升至80 ℃时，过高的温度促进了大量挥发性成分的裂解，油脂的风味变差，故最佳萃取温度为 40 ℃。

图3 不同萃取温度对萃取效果的影响Fig.3 Effect of different extraction temperatures on volatile components extraction

2.1.4 最佳解析时间的确定

不同萃取时间对萃取效果的影响结果见图4。由图4可知，随着解析时间的增加，峰总面积和峰个数并不是单一地递增或递减，而是呈现倒“Z”字型，即先随之增加，达到最高值后便开始降低，这与龙奇志等对茶油挥发性成分研究的结果不同[18]，可能是随着解析时间的延长，在高温状态下固相微萃取纤维头涂层的极性增加，对挥发性成分的吸附会随之增强，进样口过高的压力也降低了挥发性成分进入气相色谱的可能性，或是因为研究对象不同造成的。由图4可知，当解析时间为2 min时，分析到的峰总面积是176 534 UV，峰个数是27个，分析效果最好，即2 min为最佳解析时间。

图4 不同解析时间对萃取效果的影响Fig.4 Effect of different desorption time on volatile components desorption

2.2 多因素试验

采用L9(43)正交设计进行试验，确定最佳SPME萃取挥发性成分的参数。选择样品量（A）、萃取时间（B）、萃取温度（C）、解析时间（D）4个因素。具体见表1。

表1 L9(43)正交试验的因素及水平Table 1 Factors and levels in the L9(43) orthogonal experiment

正交试验及验证结果及其极差分析结果见表2。由表2可知，验证试验方案10为杏仁油挥发性成分的最佳萃取方案，即当样品量为1 g，萃取时间为50 min，萃取温度为50 ℃，解析时间为1 min时，杏仁油挥发性成分萃取种类和含量均达到最佳水平，分别为39种和399 527.4 UV，也能最佳地展现出杏仁油挥发性成分的各个组分。从各个因素的相关影响系数来看，4个因素的影响差别不是很大，即萃取温度的变化更容易引发萃取效果的变更，其次分别是萃取时间、样品量、解析时间。这与王丽霞等[13]的研究结果不同，除了相同因素各水平设置存在差异外，可能是解析时间与各因素的交互影响所导致。

表2 正交试验结果及极差分析Table 2 Range analysis of orthogonal experiment result

3 结 论

将单因素试验和正交试验所得整体数据进行比较，得出杏仁油挥发性成分最佳萃取分析方案：样品量1 g，萃取时间50 min，萃取温度50 ℃，解析时间1 min。通过比较杏仁油挥发性成分萃取过程中的各影响因素，确定各因素对萃取效果的影响由强到弱依次为：萃取温度、萃取时间、样品量、解析时间。

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