GC-MS与E-Nose结合PCA和HCA用于陇南橄榄油品质研究.pdf
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1、收稿日期:2019 04 25;修回日期:2019 09 27基金项目:甘 肃 省 基 础 研 究 创 新 群 体 计 划 项 目(1506RJIA116);中央引导地方科技发展专项作者简介:闫辉强(1995),男,硕士研究生,主要从事农产品加工贮藏与检测分析研究(E-mail)1639136466 qq com。通信作者:马 君 义,教 授,博 士(E-mail)skymjy nwnuedu cn。油脂化学DOI:10 12166/j zgyz 1003 7969/2020 02 009GC MS 与 E Nose 结合 PCA 和 HCA用于陇南橄榄油品质研究闫辉强1,马君义1,吕孝飞1,
2、杨立华1,孔维宝1,王惠明2,邓煜2,金凤3(1 西北师范大学 生命科学学院,兰州 730070;2 陇南市经济林研究院 油橄榄研究所,甘肃 陇南 746000;3 陇南市祥宇油橄榄开发有限责任公司,甘肃 陇南 746000)摘要:以陇南大堡油橄榄品种示范园种植的 20 个油橄榄品种为试样,利用压榨法提取橄榄油,采用GC MS 与 E Nose 对其脂肪酸组成及风味物质进行测定。在此基础上,结合主成分分析(PCA)和聚类分析(HCA)对其品质进行分析。结果表明:20 个油橄榄品种鲜果出油率在 1 30%23 50%之间,平均出油率为 11 91%;主要脂肪酸及其含量分别为油酸5896%7486
3、%、棕榈酸1220%21 04%、亚油酸 4 06%18 62%、硬脂酸 1 61%4 73%、亚麻酸未检出 1 48%及棕榈烯酸0.57%3 14%。饱和脂肪酸(SFA)占 16 54%25 77%,单不饱和脂肪酸(MUFA)和多不饱和脂肪酸(PUFA)分别占 60 95%75 86%和 4 54%19 89%,MUFA/PUFA 和 C18 1/C18 2分别为3 10 16 71 和 3 21 18 44;从脂肪酸的 PCA 综合得分可知,20 个品种中皮削利 的品质最好,法加 最差,HCA 表明,20 个品种共分为 5 个类群,同一类群中橄榄油的脂肪酸组成与含量相似,不同类群之间存在差
4、异。橄榄油风味物质 E Nose 分析表明,不同品种的橄榄油有不同的风味特征,通过 PCA 可将 20 个品种分为 7 组,前 4 组之间能够明显区分,后 3 组之间分布较近,但均能较好地区分。关键词:油橄榄;品质分析;风味物质;脂肪酸中图分类号:TS255 1;TQ646文献标识码:A文章编号:1003 7969(2020)02 0044 07Quality research of Longnan olive oil by GC MS and E Nosecombined with PCA and HCAYAN Huiqiang1,MA Junyi1,L Xiaofei1,YANG Lihu
5、a1,KONG Weibao1,WANG Huiming2,DENG Yu2,JIN Feng3(1 College of Life Science,Northwest Normal University,Lanzhou 730070,China;2 Institute ofOlive,Longnan Economic Forest Research Institute,Longnan 746000,Gansu,China;3 LongnanXiangyu Olive Development Limited Liability Company,Longnan 746000,Gansu,Chin
6、a)Abstract:Taking 20 olive varieties in Dabu olive varieties demonstration garden as samples,the olive oilwas extracted by press method The fatty acid compositions and flavor substances were detected by GC MS and electronic nose(E Nose)respectively,then the qualities of different varieties of olive
7、oils wereanalyzed by hierarchical cluster analysis(HCA)and principal component analysis(PCA)The resultsshowed that the fresh fruit oil yield of the 20 olive varieties was between 1 30%and 23 50%,and theaverage oil yield was 1191%The main fatty acidsand their contents were:oleic acid(58.96%74.86%),pa
8、lmitic acid(12 20%21 04%),linoleic acid(4 06%18.62%),stearic acid(161%473%),linolenic acid(not detected 1 48%)andpalmitoleicacid(0 57%3.14%)The saturated fatty acids(SFA),mo-44CHINA OILS AND FATS2020 Vol.45 No.2nounsaturated fatty acids(MUFA)and polyunsaturated fatty acids(PUFA)accounted for 16 54%2
9、5.77%,6095%7586%and 454%1989%respectively,and MUFA/PUFA and C18 1/C18 2were310 1671 and 3 21 18 44,respectively According to the main component comprehensive scores ofPCA,the quality of the Picholine was the best among the 20 varieties,while the quality of the Faga was theworst According to HCA,20 v
10、arieties could be divided into five groups,the fatty acid compositions andcontents of olive oil were similar in the same group,while they were different among different groups Ac-cording to E Nose,different varieties of olive oil had different flavor characteristics The 20 varietiescould be divided
11、into seven groups by PCA,the first four groups could be clearly distinguished,the lastthree groups were relatively close,but they could be better differentiatedKey words:olive;quality analysis;flavor substance;fatty acid油橄榄(Olea europaea L)属于木犀科木犀榄属常绿阔叶乔木,是世界著名的四大木本油料植物之一。我国于 1964 年开始引种油橄榄,主要种植区为白龙江
12、低山河谷区、长江三峡低山河谷区、金沙江干热河谷区。陇南武都区属于最佳适生区,是我国四大油橄榄种植和加工基地之一1 2。目前,陇南油橄榄的种植面积已达4 万 hm2,占全国的50%,年产油橄榄鲜果 3 8 万 t(占全国的 81%),年产初榨橄榄油 5 700 t(占全国的 85%),综合产值达 18 2亿元(占全国的 75%)3。橄榄油是新鲜的油橄榄果实通过机械加工(压榨离心)提取得到,有效地保留了油橄榄鲜果中特有的芳香味和天然营养成分。橄榄油中富含不饱和脂肪酸、维生素、多酚化合物以及烯烃类挥发性芳香成分4,长期食用具有增强消化系统功能,减少心血管疾病等功效5。橄榄油脂肪酸组成、营养成分和挥发
13、性物质(风味)等易受到品种、气候、地区和加工条件6 7 等因素的影响。目前,国内外关于不同品种初榨橄榄油的研究主要集中在对初榨橄榄油脂肪酸组成和挥发性风味成分的分析8 9,而通过不同品种橄榄油的脂肪酸和风味物质组成进行品质分析的研究鲜有报道。本文以陇南武都引种栽培的20 个品种的油橄榄果为研究对象,通过脂肪酸和风味物质组成,对不同品种的鲜果橄榄油进行品质分析,为引种栽培和新品种选育提供理论依据。1材料与方法1 1实验材料1 1 1原料与试剂20 个品种的油橄榄果实于 2017 年 1012 月采自陇南市经济林研究院大堡油橄榄品种示范园(海拔 1 036 1 048 m;平均气温 15 3,最高
14、气温38,最低气温 7;相对湿度 56 6%,年降水量468 mm,日照时数 1 871 h;沙壤土质 pH 7 9)。20个品种均为第六成熟度(果皮全黑,果肉小于 1/2红色)10。10 种脂肪酸甲酯混标(C16 C22),美国 NU CHEK PREP 公司;石油醚(30 60)、甲醇、氢氧化钠、无水硫酸钠,均为分析纯;实验用水为去离子水。1 1 2仪器与设备Trace 1300 ISQ 气相色谱 质谱联用仪,ThermoFisher Scientific;Abencor 橄榄分析系统(包括锤磨机、热搅拌机及离心机),西班牙 MC2 Ingenieria 公司;PEN 3 5 电子鼻气体指
15、纹分析仪,德国 Airsense。1 2实验方法1 2 1橄榄油的提取准确称取第六成熟度的油橄榄果 800 g,并逐粒放入锤磨机中进行粉碎,粉碎完成后将果肉和果核完全混合均匀。用融合罐称取 700 g 混合物,将融合罐放入融合搅拌器在 30水浴锅和 50 r/min 的融合条件下融合 60 min,之后加入 30 mL 25的水继续融合 30 min。将融合后的混合物置于 5 000r/min 的离心机离心60 s,移取分离的油相和水相于250 mL 的量筒中,再加入 25的水 50 mL,重复上述步骤 2 次,收集离心后的油相和水相于同一量筒中,用 25的水定容至刻度。静置 30 min,读
16、取油相的体积,记录数据并移取油相于收集瓶中,密封并低温保存。按下式计算出油率。出油率=油的体积 0 915初始果浆质量100%1 2 2脂肪酸组成分析1 2 2 1甲酯化采用酯交换法对油样进行甲酯化11。精密称取油样约 0 30 g 于 20 mL 的具塞试管中,加 5 mL氢氧化钠 甲醇溶液(0 5 mol/L)摇匀,在常温或25水浴下反应 40 min,每 5 min 振摇 1 次,取出后542020 年 第 45 卷 第 2 期中国油脂加入5 mL 石油醚,摇匀,静置,再加入5 mL 蒸馏水,用移液枪吸取上层有机相于离心管中,加无水硫酸钠干燥,离心,过滤,稀释后进样分析。1 2 2 2G
17、C MS 分析GC 条件:色谱柱为 AE FFAP 弹性石英毛细管柱(30 m 0 25 mm,0 25 m);载气为 99 999%的高纯氦气;进样口温度 250;升温程序为 160保持 3 min,以 4/min 的速率升至 190,保持 2min,再以 10/min 的速率升至 210,保持 5 min,再以 5/min 的速率升至 240,保持 5 min;进样量 1 L;进样方式为分流进样,分流比 501;载气模式为恒流模式;载气流速 1 0 mL/min;GC MS 接口温度 250。MS 条件:传输线温度250;电离方式 EI;电离电压 70 eV;离子源温度 280;质量扫描方
18、式为Full Scan;质量扫描范围(m/z)50 650;溶剂延迟 3min;NIST 2011 版质谱数据库。1 2 2 3脂肪酸的定性定量分析采用 NIST 2011 版质谱数据库检索并结合C16 C22脂肪酸甲酯混标比对分析定性,采用峰面积归一化法计算橄榄油中主要脂肪酸的相对含量。1 2 3电子鼻(E Nose)风味识别与区分样品气体采集方法:称取初榨橄榄油样品 15mL 于顶空进样瓶中,盖上瓶盖,30 下保温 30min,取瓶内顶空气体进行电子鼻检测。电子鼻检测条件:样品采集时间 70 s,传感器清洗时间 120 s,调零时间 5 s,进样准备时间 5 s,进样流量 300 mL/m
19、in。1 2 4数据处理与统计分析采用 Duncan s multiple range test 分析方法进行出油率和脂肪酸组成分析,结果以“x s”表示,P 0 05为差异有统计学意义;采用 SPSS 20 0 进行HCA 和 PCA 分析,应用 Origin 9 0 和 Winmuster 进行绘图。2结果与分析2 1不同品种油橄榄鲜果出油率的分析比较(见图 1)由图 1 可知,鲜果出油率大于 20%的仅有海口,为 23 50%,出油率 15%20%的有 5 种,10%15%的有6 种,5%10%的有6 种,小于5%的有 2 种。20 个 品 种 的 鲜 果 平 均 出 油 率 为11.9
20、1%,鲜果出油率最高品种海口 与最低品种果大尔(出油率 1.30%)相差 22 20 个百分点。不同品种之间鲜果出油率不同,可以根据出油率的高低判断果用品种和油用品种。含油率高的油用品种果实主要用来榨取优质食用橄榄油,果用品种果实主要用来加工食用果品,具有果肉含量高、果核小和营养丰富等特点12。注:1 果大尔;2,贺吉;3 小苹果;4 格洛桑;5 拉多丽亚;6 柯尼卡;7 豆果;8 皮削利;9 皮瓜尔;10 诺切阿纳;11 莱星;12 法加;13 玉蝉;14 瓦拉;15 爱桑;16 格里昂;17 中山;18 F 17;19 云台;20 海口。图 1不同品种的油橄榄鲜果出油率(x s,n=3)2
21、 2脂肪酸分析2 2 1不同品种橄榄油的脂肪酸组成与含量表 1 为不同品种橄榄油的脂肪酸组成与含量,表2 为不同品种橄榄油的 MUFA/PUFA、G18 1/C18 2。由表 1 可知,20 个品种的橄榄油中共检测出 11 种脂肪酸,其中饱和脂肪酸 5 种,不饱和脂肪酸 6 种。油酸含量最高,占 58 96%74 86%,其次是棕榈酸,占 12 20%21 04%,亚油酸和硬脂酸分别占4 06%18 62%和 1 61%4 73%,亚麻酸和棕榈烯酸分别占未检出 148%和 057%3.14%,在少数品种中还检测出微量的十七碳酸、十七碳烯酸、花生烯酸和山嵛酸。SFA 占1654%2577%,MU
22、FA 和PUFA 分别占 60 95%75 86%和 4 54%19 89%。由表2 可知,MUFA/PUFA 和 C181/C182分别为 310 16 71 和 3 21 18 44。橄榄油中高含量的单不饱和脂肪酸和较低含量的饱和脂肪酸对维持血液中胆固醇水平有积极作用13。单不饱和脂肪酸的含量越高,油脂的品质越好、风味更佳;多不饱和脂肪酸极易与氧反应而降解为挥发性成分,容易引起油脂的酸败变质14。C18 1/C18 2作为衡量植物油脂稳定性的一个参数,具有较高稳定性的油脂其比值越大15 16。从表 2 可知,C18 1/C18 2最大的 5 个品种依次为皮削利 柯尼卡 皮瓜尔 小苹果 和
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