頂空固相微萃取—氣質聯用測定3種食用植物油中香精的揮發性成分

于叢叢，王 玥，金 俊，劉一軍，金青哲

（1．江南大學食品學院，食品科學與技術國家重點實驗室，食品營養與安全協同創新中心，江蘇無錫 214122；2．張家港出入境檢驗檢疫局，江蘇張家港 215600）

頂空固相微萃取—氣質聯用測定3種食用植物油中香精的揮發性成分

于叢叢1，王 玥2，金 俊1，劉一軍2，金青哲1

（1．江南大學食品學院，食品科學與技術國家重點實驗室，食品營養與安全協同創新中心，江蘇無錫 214122；2．張家港出入境檢驗檢疫局，江蘇張家港 215600）

采用頂空—固相微萃取—氣質聯用（HS－SPME－GC－MS）技術檢測食用植物油中芳香性物質的非法添加。以不同品牌的花生油、葵花籽油、芝麻油、花生油香精、葵花籽油香精、芝麻油香精為研究對象，采用HS－SPME－GC－MS進行分離鑒定，得到相應的圖譜指紋庫。結果顯示：花生油、葵花籽油、芝麻油主要揮發性物質為醛類與吡嗪類物質，分別約占總揮發物含量的70%；花生油香精、葵花籽油香精、芝麻油香精主要為酯類和酚類物質，分別約占總揮發物含量的60%、70%、75%。上述結果表明，食用植物油與其對應香精的指紋圖譜存在明顯差異，因此HS－SPME－GC－MS法可以作為檢測食用植物油中非法添加芳香性物質的有效手段。

食用植物油；香精；氣質聯用；固相微萃取；揮發性成分

植物油是老百姓日常生活中必不可少的烹飪材料［1］。我國是世界第一大植物油消費國［2］。然而，近年來一些不法商販為獲取暴利，屢屢在植物油中摻假，利用香精香料勾兌低價值油冒充高價值油。食用油的摻假與禁用物質的非法添加對人民群眾的健康構成嚴重威脅。

當前，我國植物油質量安全防控技術相對滯后，適合國情的植物油質量安全高通量檢測技術與產品較為缺乏，且主要依賴國外，對我國糧油產業發展構成威脅。為了保護合法生產者和消費者的權益，加強食用植物油的生產和銷售監管［3］，建立一套快速、準確、有效的芳香性非法添加物檢測方法體系顯得尤為重要。

近年來，頂空固相微萃取結合氣質聯用被廣泛應用于植物油的氣味研究中［4］。國外多位學者利用頂空固相微萃取技術對初榨橄欖油的風味進行了一系列研究，包括對其特征香氣的分析［5］，儲藏期間油脂風味的變化［6］，以及加工過程對香氣形成的作用［6］等。藍芳等人［7］也使用頂空固相微萃取技術檢測食用油中溶劑殘留。Jeleń等人［8］利用頂空固相微萃取結合氣質聯用技術分離分析出了植物油加速氧化過程中由脂肪酸過氧化生成的揮發性物質［9］。相對于傳統的揮發性物質提取方法包括溶劑萃取、溶劑輔助蒸發等［10］，頂空固相微萃取技術（headspace solidphase microextraction，SPME）［11］未使用溶劑、操作簡單、不破壞樣品，并可以結合氣質聯用將萃取、富集和進樣檢測合為一體，具有簡便、無溶劑、效率高、實用性強的特點［10］。

作者選用不同品牌的花生油［12］、葵花籽油［13］、芝麻油［14］及其對應香精為原料，利用頂空固相微萃取—氣質聯用（headspace solid－phase microextraction method and gas chromatography－mass spectrometry，HS－SPME－GC－MS）分離鑒定食用植物油及其對應香精的揮發性成分，建立植物油中固有的內源物和香精香料的特征指紋圖譜庫，為檢測食用植物油中芳香性物質非法添加提供依據。

1 材料與方法

1．1 實驗材料

魯花濃香壓榨一級花生油：山東魯花集團有限公司；金龍魚一級壓榨花生油：益海嘉里有限公司；潤記一級壓榨花生油：上海良龍食品有限公司；西王一級葵花籽油：西王食品有限公司；福臨門一級葵花籽油：中糧有限公司；煮煮樂一級葵花籽油：江蘇金洲糧油食品有限公司；魯花一級壓榨芝麻油：山東魯花集團有限公司；恒泰興一級壓榨芝麻油：湖州榮德糧油有限公司；太太樂一級壓榨芝麻油：上海太太樂食品有限公司；沁香閣花生油香精、沁香閣芝麻油香精、沁香閣葵花籽油香精：沁香閣食用香精經營部；飄香苑花生油香精、飄香苑芝麻油香精、飄香苑葵花籽油香精：飄香苑食用香精經營部。

1．2 儀器與設備

固相微萃取手動進樣（DVB／CAR／PDMS）萃取頭（50／30μm DVB／CAR on PDMS）：上海安譜實驗科技股份有限公司；Trace GC Ultra氣相色譜儀，ISQ質譜檢測儀：Thermo公司；DF－101S恒溫磁力攪拌器：金壇市精達儀器制造廠。

1．3 實驗方法

1．3．1 萃取頭的活化

將氣質聯用儀的面板溫度設置為270℃，再將萃取頭插入氣質聯用儀進樣口進行活化，以除去原先吸附在萃取頭的物質，活化時間為30～60 min。

1．3．2 揮發性成分的固相微萃取

取2 g食用植物油或香精置于15 mL頂空瓶中，加入攪拌子后，將頂空瓶置于50℃恒溫水浴中加熱平衡20 min，通過帶孔隔墊插入已經活化好的SPME萃取頭，推出萃取頭后，在50℃恒溫水浴的條件下頂空萃取40 min后，于250℃解析5 min。

1．3．3 揮發性成分的GC－MS分析

氣相色譜條件：毛細管柱為DB－5MS色譜柱（30 mm×0．25 mm×0．25μm）；氣相柱溫升溫程序：40℃保持2 min，以5℃／min的升溫速率升溫至220℃，保持10 min；汽化室溫度：250℃；氦氣流速0．8 mL／min；進樣方式：不分流進樣。

質譜條件：電子轟擊離子源（EI）；電子能量70 eV；離子源溫度200℃；接口溫度為250℃；全譜掃描，掃描質量范圍32～402 m／z。

通過Xcalibur軟件處理實驗圖譜得到相關數據，經計算機檢索與NIST譜庫和Wiley譜庫匹配確定未知化合物的名稱和相關信息，僅報道RSI（匹配度）大于800的相關鑒定結果。各組分的相對含量由峰面積歸一化法計算得到［5］。

2 結果與分析

2．1 食用植物油及其香精GC－MS分析結果

2．1．1 花生油香精和花生油GC－MS分析結果

由表1可以看出，花生油香精的主要揮發性物質（相對含量在0．02%以上）共有19種，包括醛類、酯類、酚類、吡嗪類、酮類等，其中二乙酸甘油酯、乙基麥芽酚相對含量最高，約占總檢出物的59%。花生油揮發性成分種類較復雜，包括醛類、吡嗪類、萜烯烴類、雜環類等，且不同品牌的花生油的揮發性物質存在差異，但花生油相對含量最高的揮發性物質均為醛類和吡嗪類物質，如戊醛、己醛、2，3，5－三甲基吡嗪等，約占總檢出物的70%左右。

表1 花生油香精及花生油主要揮發性物質GC－MS分析結果

由圖1可以看出，醛類物質在花生油香精及花生油中所占比例均較大，且花生油中醛類化合物含量高于花生油香精，醛類化合物主要來源于不飽和脂肪酸的氧化降解，其閾值較低，但氣味貢獻較大［15］，是青香型化合物的代表［16］。而酯類物質在花生油香精中所占的比例高于花生油，酯類物質對整體氣味有柔和作用，對氣味有很重要的貢獻。酚類物質在花生油香精中所占比例約為25%，但在花生油中幾乎未被檢出，酚類物質通常具有果香型的感官特征，在花生油中相對含量較小或未被檢出［17］。吡嗪類物質［18］具有特殊的焙烤香味，是美拉德反應的中間產物，在花生油中所占比例高于花生油香精。

圖1 揮發性物質在花生油香精和花生油中的分布

2．1．2 葵花籽油香精及葵花籽油的GC－MS分析結果

由表2可以看出，葵花籽油香精的主要揮發性物質（相對含量為0．02%以上）共有17種，包括吡嗪類、醛類、酯類、酚類、吡啶類等，其中2－乙酰基吡嗪、2，3，5－三甲基吡嗪相對含量最高，約占總檢出物的43%。葵花籽油揮發性成分種類比較復雜，包括醛類、吡嗪類、烯類、酯類、醇類、酚類等，不同品牌的葵花籽油的主要揮發性成分存在差異，但葵花籽油相對含量高的揮發性物質均為醛類和吡嗪類物質，約占總檢出物的50%。

表2 葵花籽油香精和葵花籽油主要揮發性物質的GC－MS分析結果

由圖2可以看出，醛類物質在葵花籽油中所占的比例明顯高于葵花籽油香精。酯類物質在葵花籽油香精中所占的比例明顯高于葵花籽油。萜烯烴類物質在葵花籽油中占一定比例，但在葵花籽油香精中未被檢出。萜烯烴類化合物一般在各植物油中較少或未檢出，但在葵花籽油中含量較高，一些萜烯烴類化合物對人體健康有益［15］，尤其是檸檬烯，有很強的抗癌活性［19］。吡嗪類物質在葵花籽油香精中所占的比例很高，為50%左右，明顯高于葵花籽油中的檢出比例。

圖2 揮發性物質在葵花籽油香精及葵花籽油中的分布

2．1．3 芝麻油香精和芝麻油的GC－MS分析結果由表3可以看出，芝麻油香精主要揮發性物質（相對含量為0．02%以上）共有12種，包括吡嗪類、酯類、酮類等，其中2，3，6－三甲基吡嗪、2－甲基吡嗪、二糠基硫醚的相對含量最高，約占總檢出物的57%。芝麻油揮發性物質的種類比較復雜，包括吡嗪類、醛類、酯類、吡啶類等，不同品牌芝麻油的主要揮發性物質的種類存在差異，但相對含量最高的揮發性物質均為吡嗪類物質，約占總檢出物的70%。

表3 芝麻油香精和芝麻油揮發性物質的GC－MS結果

由圖3可以看出，醛類物質在芝麻油中所占比例為5%～6%，但在芝麻油香精中未被檢出。酚類物質在芝麻油香精和芝麻油中均有檢出，但芝麻油香精中酚類物質的含量明顯高于芝麻油。醇類物質在芝麻油香精中所占比例為4%左右，但在芝麻油中未被檢出，醇類物質一般氣味柔和［20］。硫醚類物質在芝麻油香精中所占比例為18%左右，而在芝麻油中未被檢出。吡嗪類物質是在芝麻油中的含量很高，占70%左右，比例明顯高于芝麻油香精，吡嗪類物質主要香氣特征是焙烤味［21］，這也是芝麻油具有獨特濃郁香味的原因之一［15］。

圖3 揮發類物質在芝麻油香精和芝麻油中的分布

2．2 食用植物油和其香精的顯著性分析結果

由表4可知，花生油香精和花生油在醛類、酯類、酮類、萜烯烴類以及一些雜環化合物的相對含量上有明顯差異；葵花籽油香精和葵花籽油在醛類、酯類、酚類、萜烯烴類化合物的相對含量上有明顯差異；芝麻油香精和芝麻油在醛類、酯類、酮類、酚類、醇類、萜烯烴類、硫醚類以及雜環類化合物的相對含量上亦有明顯差異。

表4 三種食用植物油及其香精的顯著性分析結果

3 結論

本實驗利用HS－SPME－GC－MS分離鑒定了不同品牌的食用植物油及其香精，獲得了食用植物油及其香精的指紋圖譜。經過分析比較，花生油、葵花籽油、芝麻油與對應香精在主要揮發性物質種類及相對含量分布均存在較大差異，擁有不同的氣質指紋圖譜。因此，頂空固相微萃取結合氣質聯用操作簡單，且不會破壞所測樣品的內源性物質，通過指紋圖譜的定性分析，可以作為食用植物油中芳香性物質非法添加物檢測的有效手段。

［1］馬健鷹，編著．中國飲食文化史［M］．復旦大學出版社，2011．

［2］陳晨．中國食用油產業的國際地位及進口安全研究［D］．杭州：浙江大學，2011．

［3］方曉璞，田淑梅，張小勇，等．食用植物油質量安全溯源體系的建立［J］．中國油脂，2016（5）：50－52．

［4］黃永輝，鐘海雁，李忠海．固相微萃取及其在食用植物油香氣研究中的應用［J］．食品研究與開發，2006（8）：192－196．

［5］Vichi S，Pizzale L，Conte L S，et al．Simultaneous determination of volatile and semi－volatile aromatic hydrocarbons in virgin olive oil by headspace solid－phase microextraction coupled to gas chromatography／mass spectrometry［J］．Journal of Chromatography A，2005，1090：146－154．

［6］Jiménez A，Aguilera M P，Beltrán G，et al．Application of solidphase microextraction to virgin olive oil quality－control［J］．Journal of Chromatography A，2006，1121：140－144．

［7］Doleschall F，Kemény Z，Recseg K，et al．A new analytical method to monitor lipid peroxidation during bleaching［J］．European Journal of Lipid Science and Technology，2002，104：14－18．

［8］藍芳，謝麗琪，楊左軍，等．頂空固相微萃取－氣相色譜法測定油脂中浸出油溶劑殘留的方法研究［J］．分析試驗室，2004，23（4）：70－72．

［9］Jeleń H H，Obuchowska M，Zawirska－Wojtasiak R，et al．Headspace solid－phase microextaction use for the characterization of volatile compounds in vegetable oils of different sensory quality［J］．Journal of Agricultural and Food Chemistry，2000，48：2360－2367．

［10］劉曉君．炒籽對花生油風味和品質的影響［D］．無錫：江南大學，2011．

［11］Kataoka H，Lord H L，Pawliszyn J．Applications of solid－phase microextraction in food analysis［J］．Journal of Chromatography A，2000，880：35－62．

［12］劉曉君．花生油揮發性風味成分的鑒定［J］．中國油脂，2008（8）：40－42．

［13］周萍萍．濃香葵花籽油揮發性風味成分的鑒定［J］．食品工業科技，2012（14）：128－131．

［14］秦早．芝麻油風味物質分析研究［D］．鄭州：鄭州大學，2012．

［15］高蓓．固相微萃取—氣質聯用技術測定5種食用植物油揮發成分［J］．食品安全質量檢測學報，2015，7（6）：2846－2856．

［16］Hatanaka A．The biogeneration of green odour by green leaves［J］．Phytochem，1993，34（5）：1201－1218．

［17］張義．龍眼汁香氣物質及其在加工和貯藏過程中的變化規律［D］．武漢：華中農業大學，2010．

［18］衛舒平，張華，徐曉彬，等．吡嗪衍生物的天然存在及其在食用香精中的應用［J］．香料香精化妝品，2000（2）：25－31．

［19］王偉江．天然活性單萜—檸檬烯的研究進展［J］．中國食品添加劑，2005（1）：33－37．

［20］Cadwallader K R，Tan Q，Chen F，et al．Evaluation of the aroma of cooked spiny lobster tail meat by aroma extract dilution analysis［J］．JAgric Food Chem，2002，43：2432－2437．

［21］Shresha K，Meulenear B D，Gemechu F G．A novel insight on the high oxidative stability of roasted mustard seed oil in relation to phospholipid，Maillard type reaction products，tocopherol and canolol contents［J］．Food ResInt，2013，54（1）：587－594．

Detection of volatile components in three edible vegetable oils by solid phase micro－extraction－gas chromatography－mass spectrometry

YU Cong－cong1，WANG Yue2，JIN Jun1，LIU Yi－jun2，JIN Qing－zhe1
（1．School of Food Science and Technology，Jiangnan University，State Key Laboratory of Food Science and Technology，Synergetic Innovation Center of Food Safety and Nutrition，Wuxi Jiangsu 214122；2．Zhangjiagang Entry－Exit Inspection and Quarantine Bureau，Zhangjiagang Jiangsu 215600）

The aromatic substances illegally added in edible vegetable oil were detected by headspace solid－phase microextraction－gas chromatography－mass spectrometric（HS－SPME－GC－MS）．Different brand of peanut oil，sunflower oil，sesame oil and their essences were separated and identified by HS－SPME－GC－MS，the spectra were obtained．The result showed that the main volatile substances in peanut oil，sunflower oil and sesame oil were aldehydes and pyrazine，which account for about 70%of total volatile matter，respectively；that in their essences were esters and phenols，which account for about 60%，70%and 75%，respectively．The result showed that since the fingerprints of GC／MS chroamtograms of vegetable oil were of great differences from those of corresponding essences，HS－SPME－GCMS can be an effective analytical method to detect the illegal addition．

edible vegetable oil；essence；gas chromatography－mass spectrometry（GC－MS）；solidphase microextraction；volatile component

TS 227

A

1007－7561（2017）02－0056－06

2016－08－01

國家質檢總局科研項目（2015IK140）

于叢叢，1992年生，女，在讀碩士研究生．

金青哲，1962年生，男，教授，博士生導師．