油菜籽品种对浓香菜籽油风味的影响

张欢欢，张玲*，黄桃翠，高飞虎，张雪梅，李雪，杨世雄，梁叶星

1(重庆市农业科学院 农产品加工研究所，重庆，401329)2(重庆市农业科学院 水稻研究所，重庆，401329)

菜籽油是我国主要食用油之一，也是产量仅次于棕榈油和大豆油的世界第三大植物油[1]。2020年，我国油菜籽产量达1 401.91万t(国家统计局)，菜籽油产量近600万t，约占全球菜籽油产量的四分之一。浓香菜籽油是油菜籽经过炒籽、压榨而成的具有浓郁香气的菜籽油，因其独特且浓郁的风味，深受消费者喜爱，具有良好的市场发展前景。在我国生产浓香菜籽油的原料有两类，一类是低芥酸、低硫甙的双低油菜品种，生产的菜籽油为低芥酸浓香菜籽油(芥酸含量≤3%)，另一类则是高芥酸、高硫甙的传统油菜品种，生产的菜籽油为传统浓香菜籽油(芥酸含量>3%)。目前，针对浓香菜籽油的研究大多集中在加工工艺(炒籽温度、炒籽时间)[2]、油菜籽预处理[3]及菜籽油精炼程度[4]对浓香菜籽油挥发性成分的影响，缺少油菜籽品种对浓香菜籽油风味影响方面的研究。

为研究油菜籽品种对浓香菜籽油风味的影响，本文以6种不同品种油菜籽为原料，在同一工艺条件下制取浓香菜籽油，采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用(headspace-solid phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS)技术分析鉴定6种不同品种浓香菜籽油的挥发性风味成分，结合相对气味活度值确定浓香菜籽油中的关键风味物质，再结合主成分分析和感官评价探讨不同品种浓香菜籽油之间整体风味的差异，以期为生产浓香菜籽油的原料选择提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

6种油菜籽品种(编号为1～6号)，重庆中一种业有限公司，其中1、2号油菜籽为重庆油菜品种，3号为浙江油菜品种，4、5号为湖北油菜品种，6号为四川油菜品种。对应油菜籽品种经调质、微波炒籽、热榨所得浓香菜籽油分别命名为1号油～6号油。

正构烷烃混标、37种脂肪酸甲酯混标，Sigma-Aldrich公司；甲醇(色谱纯)，美国Honeywell公司；所有分离用有机溶剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

GCMS-QP2020NX GC-MS、GC-2014C GC(配有氢火焰离子化检测器)，日本岛津公司；固相微萃取装置、50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头，美国Supelco公司。

1.3 实验方法

1.3.1 不同品种油菜籽基本理化指标的测定

水分的测定参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》中的直接干燥法，蛋白质的测定参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》中的凯氏定氮法，含油量的测定参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》中的索氏抽提法。

1.3.2 浓香菜籽油的制备

将各品种油菜籽初始水分含量调为8%(质量分数)，后准确称取100 g油菜籽于7英寸陶瓷圆盘中，使用2 450 MHz微波炉在800 W功率下，微波140 s后热榨制油，将菜籽油于8 000 r/min离心20 min，取上层油样，密封保存于4 ℃冰箱中，并在2周内测定完所有指标。

1.3.3 脂肪酸组成的测定

脂肪酸甲酯化：取60 mg油样于具塞试管中，加4.0 mL异辛烷使其溶解，再加200 μL 2.0 mol/L KOH-甲醇溶液，盖上玻璃塞猛烈振摇30 s后静置至澄清，加入约1 g硫酸氢钠，猛烈振摇，中和剩余KOH。待盐沉淀后，取上层溶液注入GC中，保留时间定性，面积归一化法定量。

GC条件：CD-2560毛细管柱(100 m×0.25 mm，0.20 μm)；升温程序：140 ℃，以4 ℃/min升至240 ℃，保持30 min；尾吹N2流速30 mL/min，H2流速40 mL/min，空气流速400 mL/min；进样量1.0 μL；分流比100∶1。

1.3.4 挥发性风味成分的测定

采用HS-SPME-GC-MS测定菜籽油的挥发性风味成分，根据张欢欢等[5]的方法，并略作修改。

固相微萃取条件：称取5 g菜籽油样品于20 mL棕色顶空瓶中，在80 ℃水浴锅中平衡20 min，将老化好的萃取头插入顶空瓶，推出纤维头，顶空萃取40 min，待萃取完后，取出萃取头，插入GC-MS进样口，250 ℃解析6 min。

GC条件：SH-Rxi-5Sil MS毛细管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；升温程序：40 ℃保持2 min，以5 ℃/min升至220 ℃；不分流进样；进样口温度250 ℃；载气(He)流速1.0 mL/min。

MS条件：电子轰击离子源；电子能量70 eV；传输线温度280 ℃；离子源温度230 ℃；质量扫描范围m/z50～500。

1.3.5 定性定量分析

定性分析：使用系统自带软件处理数据后，与NIST17谱库相匹配，记录相似度>80(最大为100)的挥发性物质，并结合保留指数(retention index, RI)进行定性，RI是在与样品分析相同的色谱条件下，进C7～C30正构烷烃的混标后，按Kovats保留指数公式[公式(1)]进行计算[6]，并与相关文献进行比较予以进一步确认。采用峰面积归一化法进行定量分析，挥发性成分相对含量的计算如公式(1)所示：

(1)

式中：t′(i)为待测组分的调整保留时间；t′(n)和t′(n+1)分别为具有n和n+1个碳原子的正构烷烃的保留时间，min；n和n+1分别为未知物流出前、后正构烷烃的碳原子数。

1.3.6 相对气味活度值(relative odor activity value，ROAV)计算

ROAV的计算如公式(2)所示[7]：

(2)

式中：Ci为组分i的相对百分含量；Ti为组分i的感觉阈值；Cmax与Tmax为样品总体风味贡献最大组分的相对百分含量与感觉阈值，其中相对百分含量与感觉阈值之比最大的为对样品风味贡献最大的组分。

1.3.7 感官评价

挑选10位嗅觉敏锐的人员，组成浓香菜籽油的感官评审小组，经评审小组讨论确定菜籽油的6个感官描述词，有烤坚果味、焙烤焦糖味、刺激味(硫味)、辛辣味、哈喇味和生菜味。将20 mL油样置于50 mL密闭无异味塑料瓶中，由评审人员打开瓶盖，在瓶口处嗅闻，而后采用数字评估法对浓香菜籽油的每一项风味指标进行评分，每个风味强度指标得分有1(不存在)、2(弱)、3(中等)、4(强)、5(非常强)5个等级，最终结果取10组平均值。

1.4 数据处理

主成分分析是一种重建数据和降维的统计过程，它使用正交变换将一组可能存在相关性的原始变量转化成一组线性不相关的变量，根据主成分分析可找出不同品种浓香菜籽油之间风味的差异性。使用SPSS软件对浓香菜籽油的关键风味物质进行主成分分析，采用Origin 2021软件绘制主成分分析载荷图、得分图及感官评价的雷达图。

2 结果与分析

2.1 不同品种油菜籽的基本理化指标分析

6种油菜籽的基本理化指标含量见表1，测水分含量的目的主要是为了制油前将各品种油菜籽水分含量调节到一致，避免因初始水分含量不同而造成浓香菜籽油挥发性成分的差异，因为王会[8]研究表明，油菜籽初始水分含量会影响菜籽油挥发性成分的种类和含量。由表1可知，6种油菜品种含油量从高到低分别为2号、1号、4号、5号、3号、6号，而蛋白质含量从高到低分别为6号、3号、5号、4号、1号、2号，这表明6个油菜品种的蛋白质含量与含油量呈负相关关系，这与张欢欢等[9]的研究结果一致。

表1 六种油菜籽品种基本理化指标Table 1 Basic physical and chemical indexes of six kinds of rapeseed

2.2 不同品种浓香菜籽油的脂肪酸组成分析

根据GB/T 1536—2021《菜籽油》，芥酸含量不超过脂肪酸组成3%的菜籽油为低芥酸菜籽油。由表2可知，1～5号油芥酸含量均<3%，而6号油芥酸含量高达23.10%。因此，1～5号油为低芥酸菜籽油，6号油为传统高芥酸菜籽油。

表2 六种浓香菜籽油的主要脂肪酸组成Table 2 Main fatty acid composition of six kinds of fragrant rapeseed oil

2.3 不同品种浓香菜籽油挥发性风味物质的GC-MS分析

由表3可知，6种浓香菜籽油共检测出41种挥发性成分，包括1种硫化物、9种硫甙降解产物、13种杂环类化合物、5种酮类、4种醛类、3种醇类、1种酸类、1种酯类、4种苯环类化合物，其中1～6号油分别检测到34种、30种、23种、31种、29种和20种挥发性成分。

1～5号浓香菜籽油中挥发性风味物质相对含量最高的均为2,6-二甲氧基-4-乙烯基苯酚，这与孙国昊等[11]的检测结果一致，分别占45.41%、38.59%、53.57%、47.22%、37.08%。2,6-二甲氧基-4-乙烯基苯酚又名canolol，是由芥子酸在高温高压下脱羧产生的[12]，与芥子酸相比，canolol的抗氧化性更高，且具有抗诱变等生理活性[13]。

6号油中二硫化碳、硫甙降解产物、醇类相对含量高于1～5号油，而杂环类化合物、酮类、苯环类化合物相对含量比1～5号油低。二硫化碳具有卷心菜味[14]。硫甙降解产物是菜籽油中重要的风味物质，是使菜籽油具有独特的辛辣味的重要原因之一[15]，双低菜籽油因油菜籽原料所含硫甙含量低，因此加工过程中产生的硫甙降解产物也低于传统菜籽油。杂环类化合物可能是油菜籽在高温过程中发生美拉德反应产生的风味物质[16]，其中的吡嗪类化合物具有坚果香和烘焙香，其具有的风味特征与浓香菜籽油的风味相符，可能是浓香菜籽油的重要香气组成。油脂的氧化挥发物由醇、醛、酮、酸、酯等组分构成，这些混合物油脂的风味起着重要作用，酮类中的4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮具有强烈的焙烤焦糖香味[17]。苯环类化合物主要包括2-甲氧基-4-乙烯基苯酚和2,6-二甲氧基-4-乙烯基苯酚，其中2-甲氧基-4-乙烯基苯酚呈烟熏、辛辣味[18]，2,6-二甲氧基-4-乙烯基苯酚呈辛辣刺激味[19]。

表3 六种浓香菜籽油中挥发性风味物质定性定量结果Table 3 Qualitative and quantitative results of volatile flavor components of six kinds of fragrant rapeseed oil

由于并非每一种挥发性成分都具有香气，挥发性成分相对含量与菜籽油风味特征并没有直接的关系，其对总体风味的贡献由挥发性组分在风味体系中的浓度和感觉阈值共同决定，下面结合ROAV进行进一步分析。

2.4 不同品种浓香菜籽油挥发性风味成分的ROAV分析

参考《化合物香味阈值汇编》[20]及参考文献，共找到23种挥发性成分的感觉阈值。因此，本文只对查到阈值的挥发性成分进行分析。分别计算6种浓香菜籽油每种挥发性风味物质相对含量与感觉阈值的比值，比较大小后定义4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮为对1、2、5号油总体风味贡献最大的物质(ROAV=100)，2,3,5-三甲基吡嗪为对3号油总体风味贡献最大的物质，苯代丙腈为对4、6号油总体风味贡献最大的物质。结合挥发性成分相对含量和感觉阈值，采用ROAV分析法对6种菜籽油的挥发性风味物质进行分析，以进一步确定关键风味物质，6种菜籽油的ROAV值见表4。

表4 六种浓香菜籽油风味物质的相对气味活度值Table 4 Relative odor activity values of flavor components in six kinds of fragrant rapeseed oil

ZHU等[24]认为ROAV≥1的组分为所测样品的关键风味物质，0.1≤ROAV<1的组分对所测样品的总体风味起重要修饰作用。由表4可知，1～5号油均有的关键风味物质包括苯代丙腈、2-甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、糠醛、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚。6号油有3种关键性风味成分，分别为3-丁烯基异硫氰酸酯、苯代丙腈、2,3,5-三甲基吡嗪。此外，虽然未找到2,6-二甲氧基-4-乙烯基苯酚和二硫化碳的感觉阈值，但KANEKO等[19]利用气相色谱-闻看法发现2,6-二甲氧基-4-乙烯基苯酚在带壳烤花生中具有刺激性气味，且该物质在菜籽油中的相对含量均较高；MESTRES等[14]在葡萄酒挥发性成分中发现具有卷心菜味的二硫化碳，该物质在6种菜籽油中均被检测到，因此这两种物质可能也是菜籽油的关键风味物质。

2.5 不同品种浓香菜籽油关键风味物质的主成分分析

以6种浓香菜籽油关键风味物质(ROAV≥1)的ROAV为数据源进行主成分分析，以PC1、PC2建立主成分因子载荷图(图1)及得分图(图2)，其中，第1主成分的贡献率为63.33%，第2主成分的贡献率为15.23%，累计贡献率为78.56%，可解释原始数据的大部分信息。因子载荷图可反映各关键风味物质对PC1和PC2的重要程度，由图1可知对PC1贡献较大的关键风味物质有2,3,5-三甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪、2-甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪和3-丁烯基异硫氰酸酯，吡嗪类物质呈现烘焙香、坚果香，3-丁烯基异硫氰酸酯呈硫味(刺激味)、菜青味。因此，第1主成分主要体现菜籽油的烘焙香、坚果香及刺激味、菜青味；对PC2贡献较大的为4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮、苯代丙腈，4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮具有强烈的焙烤焦糖香味，苯代丙腈呈辛辣味。因此，第2主成分主要体现菜籽油的焙烤焦糖香、辛辣味。由图2可知，主成分得分图可将不同品种浓香菜籽油区分开来，其中1号油、2号油、5号油风味特征相似，具有明显的焙烤焦糖香、烤坚果香[4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮、2,3,5-三甲基吡嗪]；3号油、4号油风味特征相似，烤坚果香中夹杂着淡淡的菜青味(2,3,5-三甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、苯代丙腈)；6号油具有明显的刺激味、辛辣味(3-丁烯基异硫氰酸酯、苯代丙腈)。

图1 主成分分析因子载荷图Fig.1 Principal component analysis factor load diagram

图2 主成分分析得分图Fig.2 Principal component analysis score diagram

2.6 不同品种浓香菜籽油的感官评价分析

为比较不同品种油菜籽制备的浓香菜籽油之间的感官风味差异，对其进行描述性感官评价分析，结果如图3所示。浓香菜籽油的主要风味属性包括“烤坚果味”、“焙烤焦糖味”、“辛辣味”和“刺激味”。由图3可知，1～5号菜籽油烤坚果味强度大于6号菜籽油，6号油刺激味、辛辣味强度大于1～5号菜籽油，1号油、2号油、5号油焙烤焦糖味强于3号油和4号油，这与主成分分析结果相一致。以上研究表明，低芥酸浓香菜籽油与传统浓香菜籽油的整体香气具有明显的区别，传统菜籽油呈辛辣味、刺激味，而不同品种低芥酸浓香菜籽油之间也有差异，但有重叠部分，即均具有烤坚果味。

图3 六种浓香菜籽油感官评价雷达图Fig.3 Radar chart of sensory evaluation of six kinds of fragrant rapeseed oil

3 结论

本实验采用HS-SPME-GC-MS、ROAV、主成分分析与感官评价对不同品种浓香菜籽油的挥发性风味成分、关键风味物质、整体香气进行了全面的分析。脂肪酸组成结果表明，1～5号油为低芥酸菜籽油，6号油为传统高芥酸菜籽油。6种浓香菜籽油共检测出41种挥发性成分，主要的挥发性风味物质为硫甙降解产物、杂环类化合物、苯环类化合物和酮类化合物。利用ROAV法确定6种浓香菜籽油的关键风味物质(ROAV≥1)，1～5号低芥酸菜籽油共同的关键风味物质包括苯代丙腈、2-甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、糠醛和2-甲氧基-4-乙烯基苯酚，6号高芥酸菜籽油的关键风味物质为3-丁烯基异硫氰酸酯、苯代丙腈和2,3,5-三甲基吡嗪。主成分分析和感官评价表明低芥酸浓香菜籽油与传统浓香菜籽油的整体香气具有明显区别，传统菜籽油呈刺激味、辛辣味，而不同品种低芥酸浓香菜籽油之间也有差异，但有重叠部分，即均具有烤坚果香。综上，以双低油菜籽为原料制备的低芥酸浓香菜籽油，其关键风味物质以吡嗪类化合物为主，不同品种低芥酸浓香菜籽油之间整体风味略有差异，但均有吡嗪类化合物的烘焙香、烤坚果香；以传统油菜籽为原料制备的高芥酸浓香菜籽油，其关键风味物质以硫甙降解产物为主，整体风味呈硫甙降解产物的辛辣味、刺激味。