油菜籽品种对浓香菜籽油风味及综合品质的影响

孙国昊，刘玉兰,*，连四超，马宇翔，王小磊

（1.河南工业大学粮油食品学院，河南 郑州 450001；2.河南工大设计研究院，河南 郑州 450001）

2019年我国油菜籽产量1 380万 t，菜籽油产量408万 t，进口油菜籽274万 t，进口菜籽油162万 t，菜籽油居食用植物油消费第2位[1-2]，而浓香菜籽油作为具有独特香味的食用油脂，在我国尤其是油菜籽主产区深受消费者喜爱。目前我国生产菜籽油的原料主要有2类——低芥酸、低硫苷的双低油菜籽和芥酸、硫苷（硫代葡萄糖苷）含量较高的传统油菜籽。在浓香菜籽油生产中一般是先炒籽再压榨制油，炒籽时油籽中发生的美拉德反应、氨基酸降解、脂质氧化等复杂反应形成了菜籽油浓郁香气。双低油菜籽和传统油菜籽中主要组分含量的差异可能会对油菜籽炒籽过程中香气的生成造成影响，继而使两种菜籽油的感官风味和综合品质产生差异。已有的研究报道称硫苷降解产物对浓香菜籽油独特的辛辣味具有很大贡献[3-5]，还有文献报道生产工艺条件对菜籽油中挥发性风味成分具有影响[6-8]，但鲜见油菜籽品种对菜籽油中挥发性风味成分及综合品质影响的报道。本研究分别以双低油菜籽及传统油菜籽为原料，采用相同工艺条件制取浓香菜籽油，再利用溶剂辅助蒸发（solvent-assisted flavor evaporation，SAFE）结合气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）对两种菜籽油中挥发性风味成分进行定量检测，并利用偏最小二乘判别分析（partial least squares discriminant analysis，PLS-DA）结合气味活度值（odor activity value，OAV）对两种菜籽油中关键或特征挥发性成分进行鉴定，再结合感官评价对油菜籽品种对浓香菜籽油整体风味和综合品质的影响进行综合分析，以期为浓香菜籽油生产的风味精准控制和原料选择提供支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

双低油菜籽、传统油菜籽均取自国内菜籽油加工企业。

α-、γ-、β-、δ-生育酚标准品和α-、γ-、β-、δ-生育三烯酚标准品（纯度≥95.0%） 北京三区生物技术有限公司；菜籽甾醇（纯度98%）、β-谷甾醇（纯度95%）、豆甾醇（纯度95%）、菜油甾醇（纯度95.5%）、胆固醇（纯度99%）、5α-胆甾烷醇（纯度≥95%） 美国Sigma-Aldrich公司；4-壬醇（纯度95%） 麦克林化学试剂有限公司；三氟化硼-乙醚、甲醇、柠檬酸钠、盐酸、氯化钠、二氯甲烷（均为分析纯） 郑州新丰化验器材有限公司；正己烷、异丙醇、无水硫酸钠（均为色谱纯） 美国VBS公司；超纯水采用Milli-Q超纯水机实验室自制。

1.2 仪器与设备

HN002型电加热炒籽锅 威海汉江有限公司；6YZ-180型自动液压榨油机 郑州八方机械设备有限公司；7890B/5975B GC-MS仪 美国Agilent公司；SAFE装置北京中环恒泰科技有限公司；e2695高效液相色谱仪（配备UV2475紫外检测器） 美国Waters公司；S-433D氨基酸自动分析仪 德国Sykam公司；MTN-2800氮吹浓缩仪 天津奥特塞恩斯仪器公司。

1.3 方法

1.3.1 浓香菜籽油的制备

新鲜油菜籽筛选除杂后，取300 g置于电加热炒籽锅中，140 ℃炒籽20 min[7]后用脱脂白纱布包裹放入液压榨油机进行压榨，榨料入榨温度约30 ℃，榨油机工作压力50 MPa，榨取出的油脂经过滤得到成品菜籽油。

1.3.2 VE、甾醇含量及脂肪酸、氨基酸组成的测定

VE含量测定参照GB/T 26635ü2011《动植物油 生育酚及生育三烯酚含量测定 高效液相色谱法》和温运启等[9]的方法；甾醇含量测定参照GB/T 25223ü2010《动植物油脂 甾醇组成和甾醇总量的测定 气相色谱法》和郑淑敏[10]的方法；脂肪酸测定参照GB 5009.168ü2016《食品中脂肪酸的测定》中归一化法；氨基酸测定参照GB/T 5009.124ü2003《食品中氨基酸的测定》及田瑜[11]的方法。

1.3.3 菜籽油中挥发性成分的测定

参照Matheis等[12]方法并改进，称取50 g菜籽油样品加入装有150 mL二氯甲烷的玻璃瓶中，添加200 μL 0.4 mg/mL 4-壬醇作为内标，120 r/min振摇过夜；然后将油样置于SAFE装置加热区域进行高真空加热蒸馏（压力低于1h10-6Pa、水浴温度50 ℃），其中挥发性成分馏出后进入由液氮制冷的低温区域冷凝收集；取出冷凝液加入无水硫酸钠置于-20 ℃冰箱中过夜；将无水硫酸钠过滤后氮吹浓缩至1 mL，过0.22 μm滤膜，待GC-MS分析。每个样品重复3次。

GC条件：HP-5MS色谱柱（30 mh0.25 mm，0.25 μm）；进样口温度250 ℃；载气氦气（纯度≥99.99%）；流速1.8 mL/min，不分流；升温程序：起始温度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条件：电子电离源；离子源温度230 ℃；传输线温度240 ℃；能量70 eV，扫描范围m/z30～500。

定性定量分析：利用Agilent MSD化学工作站和NIST 17质谱库进行匹配，去除柱流失的硅烷化杂质后，选择正反匹配度大于80%的化合物。采用内标法对挥发性风味成分进行定量，挥发性化合物含量按式（1）计算：

式中：Ci为挥发性化合物i含量/（μg/kg）；ms为内标物质量/μg；Ai和As分别为挥发性化合物i峰面积和内标物峰面积；m为称取的菜籽油质量/kg；Fi为挥发性化合物i对内标物的相对质量矫正因子，本实验中相对校正因子均为1[13-14]。

1.3.4 特征挥发性风味成分OAV的计算

OAV为挥发性化合物i含量与该物质嗅觉阈值的比值，OAV按式（2）计算：

式中：Ci为挥发性化合物i含量/（μg/kg）；OTi为物质的气味阈值/（μg/kg）。

一般情况下，OAV越大，则该物质对整体感官风味的影响及贡献越大；本研究将OAV大于1的风味物质作为表现两种菜籽油感官差异的关键风味物质[15]。

1.3.5 浓香菜籽油的感官评定

参照孙国昊等[16]方法，选择经过严格培训且具有丰富感官评价经验的5 名成员（3 男2 女）组成感官评价小组。样品单种风味描述指标由小组成员经过讨论后确定，有烘烤味、木香味、油脂味、辛辣味（菜籽油独特香味）、苦杏仁味、甜味6个感官描述词，每个风味强度指标得分为1（不存在）、2（非常弱）、3（弱）、4（中等）、5（强）、6（非常强）6个等级，最终结果取平均值。

1.4 数据分析

采用Excel软件进行数据分析，实验结果表示为 fs（n≥3）。利用Graphpad prism8进行绘图，利用SPSS采用独立样本t检验进行差异显著性分析（P＜0.05，差异显著），利用Metabo Analyst软件进行PLS-DA作图。

2 结果与分析

2.1 两种菜籽油中的挥发性成分种类及含量

SAFE作为一种新型萃取方法，相比于顶空固相微萃取可以从油样中萃取出更多挥发性较弱的成分，油样中挥发性成分萃取更完整，是目前分析挥发性风味成分的重要方法之一[12]。从表1可以看出，两种菜籽油中共检出12类113种挥发性成分。双低菜籽油中检出12类82种挥发性成分，总含量为22 377.88 μg/kg，其中硫苷降解产物9种、酚类5种、醛类14种、烷烃类11种、醇类9种、苯类6种、酮类7种、酯类8种、烯烃类6种、杂环类4种、酸类2种、炔类1种。传统菜籽油中检出11类90种挥发性成分，总含量为157 512.98 μg/kg，其中硫苷降解产物19种、酚类4种、醛类16种、烷烃类13种、醇类7种、苯类6种、酮类6种、酯类7种、烯烃类5种、杂环类6种、酸类1种。传统菜籽油中挥发性成分种类和含量均多于双低菜籽油。双低菜籽油中含量最高的为酚类（12 125.47 μg/kg），其次为硫苷降解产物（3 311.07 μg/kg）；传统菜籽油中含量最高的为硫苷降解产物（146 492.82 μg/kg），其次为酚类（4 613.03 μg/kg）。

表1 两种菜籽油中挥发性成分的种类及含量Table 1 Volatile component contents in canola and rapeseed oil

续表1

续表1

硫苷是一种衍生自葡萄糖和氨基酸的产物[17]，是许多辛辣植物的天然成分，在多种植物如芥末、辣根、卷心菜、菜籽中均存在。传统油菜籽中硫苷含量很高，在炒籽压榨时会发生降解，生成多种腈类及含硫化合物，这些化合物赋予菜籽油独特的辛辣味[7]。而双低菜籽油因油菜籽原料自身硫苷含量低，因此加工过程产生的硫苷降解产物也远少于传统菜籽油。从表1可以看出，传统菜籽油中3-甲基巴豆腈、正庚腈、苯代丙腈、二甲基二硫醚、二甲基三硫等物质含量明显高于双低菜籽油，这些物质多为硫苷降解产物[18-19]，对菜籽油独特的辛辣味具有非常大的贡献。

两种菜籽油中所含酚类物质中均以4-乙烯基-2,6-二甲氧基-苯酚含量最高，分别为10 726.92 μg/kg（双低菜籽油）和3 843.31 μg/kg（传统菜籽油），此成分为油菜籽中芥子酸在加工过程的较高温度和压力条件下发生脱羧反应形成，是一种具有抗氧化作用的成分[20]，传统菜籽油中的含量较少可能是芥子酸在传统油菜籽中含量较低所致。

除硫苷降解产物及酚类物质含量差距较大外，两种菜籽油中其他挥发性物质的含量并无太大差异。综合来看，两种菜籽油在硫苷降解产物、酚类物质含量及挥发性成分总量上具有明显差异，这种差异对两种菜籽油的风味差异产生重要影响。

2.2 两种菜籽油挥发性成分的PLS-DA

PLS-DA是一种有监督的判别分析统计方法[21]，常用于处理分类和判别问题。由图1A可知，PC1及PC2贡献率分别为69.1%和6.9%，这表明PLS-DA模型可以解释样本76%的信息。PLS-DA模型可以将两种样品有效分开，表明双低菜籽油及传统菜籽油的挥发性成分具有明显差异。通过投影变量重要度（variable importance in projection，VIP）衡量模型中每一个变量对样品分类的影响强度和解释能力，VIP值越大表示该挥发性物质组间差异越大，对不同菜籽油的判别分类也越关键[22]。由图1B可知，利用PLS-DA模型共筛选出30种关键物质，这些物质对两种样品的分类具有关键影响，在两种菜籽油中差异显著。

图1 两种菜籽油挥发性成分PLS-DA分值图（A）及VIP值图（B）Fig.1 PLS-DA score plot (A) and VIP score plot (B) of canola and rapeseed oil

2.3 两种菜籽油中特征风味成分分析与确定

挥发性成分对样品感官风味的贡献不仅取决于挥发性成分在样品中的含量，也取决于该成分在样品基质中的感知阈值。Guth[33]研究认为OAV大于1的物质对于样品香气具有显著贡献，OAV越大，对样品感官香气的贡献程度也越大。从表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-丁烯基异硫氰酸酯、苯乙腈、反-2-癸烯醛、正己醇、芳樟醇、乙基苯、苯乙醇、椰子醛这11种物质，此外，虽然3-甲基巴豆腈和4-乙烯基-2,6-二甲氧基苯酚这两种物质未查阅到阈值，但这两种物质分别在传统菜籽油和双低菜籽油中含量较高，也应考虑其对菜籽油整体香气的贡献。11种物质在文献中相应的感官描述词有6种被描述为辛辣味，1种被描述为青草味，1种被描述为脂肪味，3种被描述为甜味，这或许可以表明这两种油脂在辛辣味、甜味以及青草味上具有一定差异。此外，虽然未在已有文献中找到4-乙烯基-2,6-二甲氧基苯酚的阈值，但是Kaneko等[31]在带壳烤花生中利用GC-O发现其具有刺激性气味，并且该物质在带壳烤花生中具有极高的风味稀释因子值，这表明该物质可能对菜籽油香气也具有一定的贡献。

表2 两种菜籽油中关键挥发性成分的OAVTable 2 OAVs of key volatile components of canola and rapeseed oil

在6种被报道为辛辣味的挥发性风味成分中，6-甲基硫基己腈仅在传统菜籽油中OAV大于1，苯乙腈、芳樟醇仅在传统菜籽油中检出。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对油脂的辛辣味具有极为重要的贡献[25]。此外，5-甲硫基戊腈、苯代丙腈、3-丁烯基异硫氰酸酯3种成分在两种菜籽油中均检出且OAV均大于1，但OAV在传统菜籽油中远高于双低菜籽油[8,18,23-24]。这3种成分对样品辛辣味具有重要贡献。除上述6种辛辣味物质外，乙基苯在双低菜籽油中的含量高于传统菜籽油。已有研究报道乙基苯具有青草味，是一种比较常见的挥发性风味成分[28]。反-2-癸烯醛在传统菜籽油中含量更高，通常大多数醛类物质会产生脂肪味和刺激性风味，对油脂风味同样具有重要作用[7,34]。正己醇、苯乙醇、椰子醛这3种物质通常被描述为甜味或者蜂蜜味[25,31]，在双低菜籽油中的含量高于传统菜籽油。椰子醛仅在双低菜籽油中检出，可能是因为椰子醛是由油酸和亚油酸氧化所生成，双低菜籽油中油酸和亚油酸含量远高于传统菜籽油[35]。

2.4 两种菜籽油的感官评价

从图2可以看出，两种菜籽油在辛辣味和甜味得分上具有明显差异，传统菜籽油的辛辣味强于双低菜籽油，双低菜籽油甜味则明显强于传统菜籽油，这与挥发性风味成分的研究结果基本相符；两种菜籽油的油脂味无太大差异。此外，双低菜籽油的烧烤味和苦杏仁味略强于传统菜籽油。整体来看，双低菜籽油与传统菜籽油在感官风味上具有明显差异。

图2 两种菜籽油的感官风味评价Fig.2 Sensory and flavor evaluation of canola and rapeseed oil

2.5 两种菜籽油的脂肪酸组成

由表3可知，两种菜籽油的主要脂肪酸组成存在较大差异，双低菜籽油中含量最高的为油酸（81.93%），其次为亚油酸（5.42%）和棕榈酸（5.39%），芥酸未检出；传统菜籽油中含量最高的为芥酸（30.25%），其次为油酸（28.31%）和亚麻酸（22.68%），未检出花生酸。这与文献[5,20]结果基本一致。但与GB 1536ü 2004《菜籽油》中规定的脂肪酸组成比较，双低菜籽油中棕榈一烯酸、油酸、花生酸含量超出标准规定范围，尤其是油酸含量远超标准规定范围（51.0%～70.0%），而亚油酸、亚麻酸含量低于标准规定范围（分别为15.0%～30.0%和5.0%～14.0%）；传统菜籽油中亚麻酸含量远超标准规定范围（5.0%～13.0%），这可能与近年来油菜籽品种改良有关。两种菜籽油的脂肪酸比例存在明显差异，双低菜籽油SFA∶MUFA∶PUFA为1∶10∶1，传统菜籽油为1∶34∶17。

表3 两种菜籽油的主要脂肪酸组成Table 3 Fatty acid compositions of canola and rapeseed oil

2.6 两种油菜籽的氨基酸组成

由表4可知，传统油菜籽中必需氨基酸含量显著高于双低油菜籽，分别为13.013%和11.105%，非必需氨基酸分别为21.313%和22.522%。研究[3,36]表明，油籽中的部分氨基酸如赖氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、脯氨酸等在油籽焙炒时发生美拉德反应，影响油脂的整体风味。双低油菜籽和传统油菜籽中谷氨酸含量分别为6.983%和6.612%，亮氨酸含量分别为2.622%和2.460%，双低油菜籽中这两种氨基酸含量较高于传统油菜籽，可能是造成双低菜籽油中杂环类物质含量高于传统菜籽油的原因。

表4 两种油菜籽的氨基酸组成Table 4 Amino acid compositions of canola and rapeseed

2.7 两种菜籽油中VE和甾醇含量

VE和甾醇是植物油中重要的营养伴随物，也是油脂中重要的抗氧化成分。由图3可知，菜籽油中存在3种生育酚，双低菜籽油与传统菜籽油中VE总含量分别为436.52 mg/100 g和376.04 mg/100 g，其中含量最高的均为γ-生育酚，与温运启等[9]的报道一致。菜籽油中检出3种甾醇组分，与董会娟[37]的报道相符，双低菜籽油与传统菜籽油中甾醇总含量分别为588.41 mg/100 g和410.49 mg/100 g。双低菜籽油中VE和甾醇总含量均高于传统菜籽油。

图3 两种菜籽油中VE（A）和甾醇组分（B）含量Fig.3 VE (A) and terol (B) contents of canola and rapeseed oil

3 结 论

通过SAFE-GC-MS分析双低油菜籽和传统油菜籽所制取浓香菜籽油中的挥发性成分，结果表明，两种油脂在挥发性成分总含量及硫苷降解产物和酚类物质含量方面具有明显差异，双低菜籽油和传统菜籽油中分别检出12类82种和11类90种挥发性成分，挥发性成分总含量分别为22 377.88 μg/kg和157 512.98 μg/kg，其中硫苷降解产物总量分别为3 311.07 μg/kg和146 492.82 μg/kg，酚类物质总含量分别为12 125.47 μg/kg和4 613.03 μg/kg。利用PLS-DA方法对两种菜籽油进行分析，发现共有30种挥发性物质对两种菜籽油的风味分类具有重要贡献。在30种挥发性物质中挑选出OAV大于1且分别在两种菜籽油中含量最高的物质共13种，作为对两种菜籽油进行分类的关键风味物质，分别为6-甲基硫基己腈、5-甲硫基戊腈、苯代丙腈、3-丁烯基异硫氰酸酯、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（传统菜籽油）和4-乙烯基-2,6二甲氧基苯酚（双低菜籽油）。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-丁烯基异硫氰酸酯均对菜籽油独特的辛辣味具有显著贡献，且苯乙腈、芳樟醇仅在传统菜籽油中检出；正己醇、苯乙醇、椰子醛则在双低菜籽油中含量更高，对菜籽油的甜味具有重要影响；而反-2-癸烯醛在传统菜籽油中含量更高，对油脂味具有显著贡献。两种菜籽油的感官评价结果显示，两者在辛辣味、甜味、烧烤味、苦杏仁味等特征风味上具有明显差异。此外，两种菜籽油的脂肪酸组成差异明显，VE和甾醇含量也存在差异。本研究结果可以为浓香菜籽油的原料选择和气味标识提供支持和帮助。