冷榨亞麻籽油特征風味成分分析

衡新蕊，王天亮，姚云平，李昌模

（天津科技大學食品科學與工程學院，食品營養與安全教育部重點實驗室，天津 300457）

亞麻（Linum usitatissimumL.）又稱胡麻，屬于亞麻科、亞麻屬的一年生草本植物[1]。亞麻籽富含具有特定生理功能的營養物質，包括亞麻酸、蛋白質、木脂素和膳食纖維[2]，對人體有重要的保健作用，如促進腦神經發育、增強記憶、提高免疫力、促進體內飽和脂肪酸代謝、預防腦梗塞及心肌梗塞[3]。除營養價值外，風味也是產品品質的重要評價指標，是消費者考慮的重要因素之一。

目前對亞麻籽油風味方面的研究主要集中于原料、溫度、工藝條件等因素對亞麻籽油風味的影響[4-7]。其中工藝條件和壓榨溫度是影響亞麻籽油風味的主要因素。韓玉澤等[8]對青海40 種亞麻籽油揮發性成分進行鑒定，共發現58 種揮發性物質，其中醛類物質占比最高。Wei Changqing等[9]發現己醛、(E,E)-2,4-庚二烯醛、(E,E)-2,4-戊二烯醛、1-己醇等物質是區分冷榨、熱榨及溶劑萃取亞麻籽油的關鍵揮發性化合物。由于冷榨亞麻籽油的低溫工藝可以很大程度上保留其營養成分，因此受到更多消費者的青睞。于文龍等[10]利用頂空固相微萃取結合氣相色譜-質譜-嗅聞技術鑒定出己醛、1-辛烯-3-醇、壬醛、乙酸、己酸等醛醇類化合物是冷榨亞麻籽油的主要呈香物質。但是目前對冷榨亞麻籽油特有的魚腥味物質來源尚不清晰。

提取亞麻籽油中的揮發性化合物多采用頂空固相微萃取，但該方法對于低揮發性、高沸點的物質具有一定局限性。同時蒸餾萃取作為一種成功且可靠的揮發性提取技術，具有萃取效率高、可萃取高沸點物質的優勢[11]，已經應用于橄欖油、花生油等食用油的風味研究中[12]。因此，本研究利用頂空固相微萃取和同時蒸餾萃取相結合的方式對我國4 個主要地區（內蒙古、山西、甘肅、新疆）的冷榨亞麻籽油風味成分進行提取，采用定量描述分析法、氣相色譜-質譜-嗅聞技術鑒定，結合檢測頻率（detection frequency，DF）值和氣味活度值（odor activity value，OAV）篩選冷榨亞麻籽油中的特征風味物質，旨在為改善冷榨亞麻籽油風味品質及工藝技術改進提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

亞麻籽（原產地：新疆、內蒙古、甘肅、山西）購于當地種子批發市場；正構烷烴（C7～C40）、2-甲基-3-庚酮（≥99.0%）美國Sigma-Aldrich公司；二氯甲烷（色譜純）國藥集團化學試劑有限公司；2-乙基己醇（＞98.0%）、己醇（＞98.0%）、1-辛烯-3-醇（＞98.0%）、己醛（≥99.0%）、癸醛（98.0%）、2-十一烯醛（＞97.0%）、(E,E)-2,4-庚二烯醛（＞98.0%）、檸檬烯（＞98.0%）上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 儀器與設備

7890A-5975C氣相色譜-質譜聯用儀 美國Agilent公司；ODP3嗅聞儀 德國Gerstel公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭 美國Supelco公司；小型冷榨榨油機鄭州宇收重工有限公司；同時蒸餾萃取裝置 鄭州鑫爾瑞化驗用品有限公司；KD濃縮器 上海書培實驗設備有限公司；分子蒸餾儀 德國UIC公司。

1.3 方法

1.3.1 冷榨亞麻籽油制備

將亞麻籽（500 g）用小型冷榨榨油機進行壓榨，壓榨后得出的亞麻籽油進行離心、過濾后置于100 mL棕色玻璃瓶中，4 ℃保存。

1.3.2 感官評定

采用定量描述性分析對冷榨亞麻籽油進行感官評價，評價小組由10 名成員組成，包括4 名男性和6 名女性，平均年齡為24 歲[13]。感官評價在標準感官實驗室進行，實驗前評價人員均依據GB/T 5525—2008《植物油脂透明度、氣味、滋味鑒定法》進行了專業的感官培訓。取5.0 g冷榨亞麻籽油于棕色不透明玻璃瓶中，結合先前的研究基礎以及感官評價人員的感官描述，經討論篩選后確定冷榨亞麻籽油的6 個感官描述詞：青草味、蘑菇味、油脂味、杏仁味、魚腥味、異味。評價結果采用10 分制打分（0 分表示未嗅聞到，10 分表示氣味極強），每個樣品重復評價3 次，記錄各評價人員的評分結果，最后取平均值即為感官評價結果。

1.3.3 氣相色譜-質譜-嗅聞儀分析

頂空固相微萃取條件：取5.0 g冷榨亞麻籽油及1 μL內標（2-甲基-3-庚酮816 μg/mL）置于20 mL頂空瓶中，用聚四氟乙烯硅膠墊密封，于60 ℃水浴平衡10 min后，將老化的50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭旋入瓶中距離液面約1 cm處，萃取40 min，解吸7 min。

同時蒸餾條件：取5.0 g冷榨亞麻籽油及1 μL內標（2-甲基-3庚酮816 μg/mL）置于250 mL圓底燒瓶中，加入50 mL蒸餾水及少許沸石，接至同時蒸餾萃取裝置的一端，溫度在100～105 ℃使之保持沸騰，用電熱套進行控制加熱。裝置另一端接盛有25 mL二氯甲烷的圓底燒瓶，以65 ℃恒溫水浴加熱，連續萃取3 h。萃取結束后用無水硫酸鈉脫水，然后用KD濃縮管濃縮至5 mL，氮氣吹至3 mL，將萃取液過膜后取1 μL進樣[14]。

氣相色譜條件：采用HP-5 MS色譜柱（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣為氦氣，流速1 m L/min；升溫程序：初始溫度40 ℃并保持3 min，以4 ℃/min速率升至150 ℃，保持1 min，以8 ℃/min升到250 ℃保持6 min；進樣方式為不分流進樣，進樣口溫度為250 ℃。

質譜條件：電子電離源，電離能量為70 eV；離子源溫度230 ℃，接口溫度250 ℃，四極桿溫度150 ℃；掃描模式為全掃描，質量掃描范圍m/z30～450。

嗅聞儀條件：ODP3嗅聞儀接口溫度為220 ℃，流出成分在毛細管末端以1∶1的分流比流入聞香器，為防止評價人員鼻腔干燥，持續通入濕潤的空氣，空氣流速為50 mL/min[15]。

1.3.4 定性分析

氣相色譜-質譜中檢測到的揮發性化合物與NIST譜庫進行比較，同時根據相同色譜條件下正構烷烴（C7～C40）的保留時間計算檢測到揮發性化合物的保留指數（Kováts index，KI）[16]，KI按式（1）計算：

式中：tx為待測化合物x的保留時間；tn為碳原子數為n的正構烷烴的保留時間；t（n＋1）為碳原子數為n＋1的正構烷烴保留時間；n為碳原子數。

1.3.5 定量分析

內標法定量：采用內標法進行定量，根據已知質量濃度內標物質2-甲基-3-庚酮（816 μg/mL）的峰面積按式（2）計算：

外標法定量：將所需定量的風味化合物按照不同濃度梯度添加至冷榨亞麻籽油空白基質中，縱坐標表示峰面積比（風味物質峰面積/標準品峰面積），橫坐標表示質量濃度比（風味物質質量濃度/標準品質量濃度），構建標準曲線[17]。

空白基質：冷榨亞麻籽油采用分子蒸餾法，將風味物質去除獲取空白基質，通過氣相色譜-質譜進樣檢測，未發現風味物質即所得冷榨亞麻籽油空白基質[18]。

1.3.6 DF分析

由10 名具有嗅聞經驗的評價人員進行嗅聞，采用DF法對樣品進行分析。要求評價員對樣品中每一保留時間上的風味物質氣味呈現與否進行感官評定及描述。評價人員需要在開始和結束時準確記錄氣味活性化合物，記錄DF值不小于6（檢測總人數為10）的風味物質，判斷為有效香氣貢獻物，每組樣品嗅聞3 次[19]。

1.3.7 OAV分析

揮發性化合物的OAV通過式（3）得出[20]：

式中：C為根據外標法計算出的該化合物濃度；OT為該化合物在油中的嗅覺閾值，一般來說，揮發性化合物的OAV越大，對風味的貢獻越高。

1.4 數據處理

本研究所有實驗重復3 次，并取平均值用于分析統計，使用SPSS 23.0軟件對數據進行單因素方差分析（P＜0.05，差異顯著），使用Origin 2020軟件進行主成分分析（principal component analysis，PCA）。

2 結果與分析

2.1 冷榨亞麻籽油的整體風味特征

感官評價是評價植物油脂品質及香氣輪廓的常用方法，為了全面分析植物油脂的風味品質，常將感官評價與儀器分析結合使用[21]。本研究根據感官評價中的描述性分析，對冷榨亞麻籽油的風味特點進行感官評定，感官評價人員以1～10 分的標準按照氣味由弱至強進行打分（表1）。

表1 冷榨亞麻籽油感官評價標準Table 1 Criteria for sensory evaluation of cold-pressed flaxseed oil

低溫壓榨過程中很大程度上保留亞麻籽植物的味道，由圖1可知，冷榨亞麻籽油主要呈青草及魚腥味，4 個地區的冷榨亞麻籽油均無異味產生，此結果符合冷榨亞麻籽油的風味屬性。其中，新疆產地的亞麻籽油的魚腥味（9.0 分）、蘑菇味（3.0 分）及青草味（7.2 分）最為明顯。山西產地的亞麻籽油杏仁味（2.9 分）更加突出，青草味及魚腥味均低于其他產地的亞麻籽油，而內蒙古產地亞麻籽油整體風味最為清淡柔和。總體來說，冷榨亞麻籽油主要呈新鮮清新的青草、魚腥及油脂味，此特征氣味區別于其他食用植物油脂，具有風味獨特性。

圖1 冷榨亞麻籽油感官評價雷達圖Fig.1 Radar chart of sensory evaluation of cold-pressed flaxseed oil

2.2 冷榨亞麻籽油的揮發性成分

采用氣相色譜-質譜分析鑒定冷榨亞麻籽油的揮發性成分組成，共鑒定出34 種揮發性物質，包括醛類12 種、醇類7 種、酸類5 種、萜烯類3 種、烷烴類3 種、酮類2 種及芳香族類化合物2 種（表2）。與單一頂空固相微萃取法相比[10]，利用頂空固相微萃取結合同時蒸餾萃取的方法能多篩選出7 種揮發性物質。

表2 冷榨亞麻籽油揮發性化合物氣相色譜-質譜分析Table 2 GC-MS analysis of volatile components of cold-pressed flaxseed oil

通過對每類化合物定量分析發現，冷榨亞麻籽油中含量最高的物質是醛類化合物，總質量濃度為1.24～3.23 μg/L。由于冷榨亞麻籽油富含不飽和脂肪酸，它們極易被氧化生成過氧化物或氫過氧化物，這些物質進一步分解而形成醛類化合物[18]。在檢測到的12 種醛類化合物中，(E,E)-2,4-庚二烯醛及己醛在4 組樣品中均被檢測到，質量濃度分別為0.65～1.21、0.18～0.73 μg/L。醇類物質總質量濃度為0.56～1.67 μg/L，共檢測出7 種，分別是1-戊醇、2-乙基己醇、己醇、1-辛烯-3醇、(Z)-3-己烯-1-醇、苯甲醇、2-十六醇。醇類物質主要是由脂肪酸氧化以及一些醛類物質經乙醇脫氫酶作用轉化形成。同樣，醇類物質也是橄欖油中的主要風味物質[22-23]。其中，2-乙基己醇及己醇質量濃度最高為0.37～0.44 μg/L和0.86 μg/L，主要呈青草味，是冷榨亞麻籽油的代表風味。酸類物質總質量濃度為0.52～1.39 μg/L，共檢測出5 種，分別是乙酸、丁酸、丙酸、戊酸、辛酸。酸類物質主要來源于羰基裂解途徑[16]。此前研究發現，乙酸、己酸、戊酸大量存在于冷榨亞麻籽油中，而在加熱亞麻籽油中酸類物質減少[10]，因此酸類物質可能在亞麻籽油加熱過程中轉化為其他化合物。在本研究中，酮類物質主要為2,3-戊二酮（0.09～0.16 μg/L）和(E,E)-3,5-辛二烯-2-酮（0.08～0.13 μg/L）。由于酮類物質的閾值較高，因此對冷榨亞麻籽油的風味不具有顯著貢獻。另外，冷榨亞麻籽油中共檢測出3 種萜烯類香氣物質，分別是α-蒎烯（0.14～0.57 μg/L）、γ-松油烯（0.24 μg/L）、檸檬烯（0.06 μg/L）。其中γ-松油烯在本研究中被首次檢出，具有柑橘風味。研究表明在土耳其地區的橄欖油中能夠檢測到檸檬烯（柑橘味）、α-蒎烯（花朵味）[24]。本研究中，山西和新疆地區的亞麻籽油檢測出苯（0.32～0.40 μg/L），具有杏仁及香甜的風味，但氣味閾值較高，對植物油脂整體氣味貢獻較小。綜上分析，冷榨亞麻籽油的主要特征風味物質為醛類及醇類。

2.3 DF值結果分析

DF法是用來感知風味化合物快捷有效的方法[19]，DF值越高，其風味更加明顯（表3）。采用氣相色譜-嗅聞儀分析冷榨亞麻籽油的風味成分組成，共鑒定出13 種風味物質的DF值≥6，包括醛類10 種和醇類3 種。

表3 冷榨亞麻籽油風味活性物質氣相色譜-嗅聞儀分析（DF≥6）Table 3 Flavor components of cold-pressed flaxseed oil identified by GC-O analysis (DF ≥ 6)

醛類物質氣味強烈，多數醛類物質的風味閾值相對較低，因此醛類物質對冷榨亞麻籽油整體香氣的貢獻相對較大[10]。本研究中具有風味活性的醛類化合物分別是己醛、(E)-2-己烯醛、壬醛、(E)-2-癸烯醛、2-十一烯醛、辛醛、癸醛、(E,E)-2,4庚二烯醛、(Z)-2-丁烯醛、(Z)-4-庚烯醛，這些醛類化合物也廣泛存在于其他植物油中[25]。亞麻籽油富含約50%亞麻酸，植物體中亞麻酸的13-過氧化氫酶分解產生(E)-2-己烯醛，而醛裂解酶的作用產生己醛[22]，這些物質主要呈青草味，均對冷榨亞麻籽油的青草味產生貢獻。其中己醛和(E)-2-己烯醛在山西地區冷榨亞麻籽油中DF值最高，分別為9和8。(E,E)-2,4-庚二烯醛同樣具有較高的DF值，內蒙古地區冷榨亞麻籽油中DF值為8，(E,E)-2,4-庚二烯醛是亞麻酸的氧化產物，由12-氫過氧化物生成，呈青草味、油脂味。另外，本研究發現(Z)-4-庚烯醛主要呈魚腥味，它在所有冷榨亞麻籽油中的DF值均為9，為冷榨亞麻籽油魚腥味的主要來源。Lilia等[26]的研究表明，(Z)-4-庚烯醛也是菜籽油中腥味物質的來源之一。因此冷榨亞麻籽油中最具代表的青草味及魚腥味主要來源于醛類物質，對冷榨亞麻籽油的整體風味具有重要的影響。

醇類化合物DF≥6的風味物質主要為2-乙基己醇、己醇、1-辛烯-3-醇。其中1-辛烯-3-醇的DF值最高為9。1-辛烯-3-醇具有典型的蘑菇氣味，只在新疆地區的冷榨亞麻籽油中檢出，這與感官評價結果相符。由此可見，1-辛烯-3-醇是冷榨亞麻籽油中蘑菇風味的特征風味物質。己醇的DF值為7，2-乙基己醇的DF值為6，這些C6揮發性醇類物質是具有青草味特征的化合物，通常源自于脂氧合酶途徑。研究發現，己醇在亞麻籽粉中也存在，是亞麻籽油中的一種關鍵風味物質[27]。綜上所述，冷榨亞麻籽油中主要的風味物質為醛類及醇類化合物。

2.4 OAV結果分析

揮發性化合物是否對整體風味有顯著貢獻取決于兩個因素，即揮發性化合物含量和其氣味閾值。氣味閾值是呈香物質的一個重要指標，單純依靠物質濃度來尋找香氣貢獻物具有一定的局限性，需考慮揮發性物質在油脂中的閾值大小[20]。因此，本研究在氣相色譜-嗅聞儀篩選出冷榨亞麻籽油風味活性物質的基礎上，結合OAV全面揭示亞麻籽油的關鍵香氣物質。一般情況下，OAV≥1的物質視作對樣品風味具有貢獻作用，OAV越大表明貢獻性越大。

由表4可知，OAV最大的化合物為1-辛烯-3-醇（OAV為260），來源于脂肪的自氧化，主要呈現蘑菇香、青香、蔬菜香以及油膩的氣息，最早在亞麻籽粉中被發現[27]。由于其閾值較低，為0.001 9 mg/kg，因此對冷榨亞麻籽油中的蘑菇風味具有重要貢獻。(E,E)-2,4-庚二烯醛是亞麻酸的主要氧化產物，呈脂香、果香，主要對青草味及油脂味產生貢獻。袁彬宏等[28]在濃香亞麻籽油中也發現(E,E)-2,4-庚二烯醛具有較高OAV。己醛是一種典型的氧化揮發物，通常用于測量植物油中的脂質氧化，并與青草和脂味有關，在4 組樣品中OAV均大于1，因此，己醛代表的青草味也是冷榨亞麻籽油的關鍵風味物質，這與Sun Xuelian等[29]研究一致。除醛醇類化合物OAV≥1外，檸檬烯的OAV為6，主要具有木質、芳香等令人愉悅的氣味，其閾值與羰基化合物相比更小，豐富了冷榨亞麻籽油的風味。

表4 冷榨亞麻籽油風味化合物OAV結果Table 4 OAVs of flavor compounds in cold-pressed flaxseed oil

由圖2可知，產地為新疆、山西、內蒙古、甘肅的冷榨亞麻籽油DF值≥6的物質分別有8、11、8、7 種，OAV≥1的物質分別有5、5、6、5 種（表4）。其中，4 種地區冷榨亞麻籽油共有的物質為(E,E)-2,4-庚二烯醛、己醛及(Z)-4-庚烯醛。于文龍等[10]的研究也表明己醛是冷榨亞麻籽油青草味的重要來源。而(Z)-4-庚烯醛是冷榨亞麻籽油的腥味來源，這兩種物質具有較高的OAV及DF值，成為亞麻籽油最主要的氣味來源。氣相色譜-嗅聞儀篩選的風味成分包含大多數OAV≥1的物質，本研究鑒定出的風味物質與感官評定結果相對應。因此，通過篩選OAV≥1及DF值≥6的化合物可以全面評估冷榨亞麻籽油的關鍵風味成分。

圖2 冷榨亞麻籽油關鍵風味成分的Venn圖Fig.2 Venn diagram of key flavor components in cold-pressed flaxseed oil

2.5 不同地區冷榨亞麻籽油香氣物質的PCA

PCA是一種聚類方法，它可以將復雜數據通過降維處理后得到可視化識別[33]。在PCA中，共分析了4 組地區篩選出的34 種揮發性化合物，以確定風味的差異性。由圖3可知，通過檢測變量揮發性化合物，不同地區冷榨亞麻籽油的PC1與PC2對于總方差的貢獻率分別為47.8%與38.5%，累計貢獻率為86.3%，這表明PC1和PC2可以反映原始數據的信息。4 組不同地區具有明顯的分離趨勢，清晰地區分在4 個特征組，表明地區差異對于冷榨亞麻籽油的揮發性成分有一定影響。

圖3 不同地區冷榨亞麻籽油風味成分PCAFig.3 PCA plot of flavor components in cold pressed flaxseed oil from different regions

3 結論

冷榨亞麻油主要呈青草、魚腥味，但是其風味物質來源尚不清晰。本研究采用頂空固相微萃取結合同時蒸餾萃取提取冷榨亞麻籽油的風味成分，通過氣相色譜-質譜共篩選出34 種揮發性成分，由氣相色譜-嗅聞儀及OAV進一步分析，鑒定出2-乙基己醇、己醇、1-辛烯3-醇、丁酸、己醛、E-2-己烯醛、壬醛、癸醛、E-2-癸烯醛、2-十一烯醛、2-丁烯醛、(Z)-4-庚烯醛、(E,E)-2,4-庚二烯醛、辛醛、檸檬烯為冷榨亞麻籽油的關鍵風味物質，其中，2-乙基己醇、己醇、(E)-2-己烯醛、己醛、(E,E)-2,4-庚二烯醛是冷榨亞麻籽油青草味來源，(Z)-4-庚烯醛是魚腥味來源。本研究采用氣相色譜-質譜-嗅聞儀結合DF值和OAV分析篩選出冷榨亞麻籽油的特征風味成分，后續將針對關鍵風味成分進行香氣重組、香氣遺漏實驗進一步驗證，為亞麻籽油的風味品質改善提供科學指導。