一种基于挥发性物质构成判别不同番茄籽油工艺来源的方法

1.本发明属于食品检测领域，具体涉及一种检测基于挥发性物质构成判别不同番茄籽油工艺来源的方法。


背景技术：

2.番茄(lycopersicon esculentum l.)是一种原产于南美洲地区的农业经济作物，因其良好的口感和极高的营养价值现成为世界上最受欢迎、最重要的蔬菜作物之一，也是世界倡导的健康膳食结构中不可或缺的一部分。
3.根据粮农组织数据库显示，番茄的全球产量与种植面积正在逐步上升且主要产自中国(6.29
×
107吨)、印度(1.90
×
107吨)、土耳其(1.28
×
107吨)和美国(1.09
×
107吨)。2019年期间，全球番茄种植面积约为5.03
×
106公顷，产量约为1.8
×
108吨；相较于2016年分别增长3.72％和2.21％。我国是番茄生产加工大国，番茄产量稳居世界第一，番茄加工量位于世界前三，而番茄的工业加工通常伴随着大量的番茄渣的产生，约占总番茄质量的3-5％，可以推算出我国的番茄渣的总产量估计为1.9-3.2
×
105吨。
4.番茄加工中，会产生大量的番茄皮渣，番茄皮渣干燥后主要成分为皮和籽，其中皮占42％-45％、籽占55％。番茄皮渣中含有大量有益的活性物质，例如类胡萝卜素，果胶，膳食纤维，脂肪酸，多酚等，番茄皮渣可以用于制备番茄红素；番茄籽中含有丰富的油脂(17.8-24.5g/100g)和蛋白质(23.6-40.9g/100g)，番茄籽可以用于制备番茄籽油(tso)。
5.番茄籽油常见的制备方法主要是压榨法和溶剂浸提法，压榨法包括冷榨法和热榨法；溶剂浸提法包括溶剂浸提工艺和超声浸提工艺，不同的制备工艺对成品油的成分和香气有较大影响。
6.申请人提出了一种检测番茄籽油的方法，该检测方法能够快速分辨出待测番茄籽油样品是使用何种工艺制备得到。


技术实现要素：

7.本发明提出了一种检测番茄籽油的方法，该方法能够快速辨别待测油品的制备工艺。
8.为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：
9.一种基于挥发性物质构成判别不同番茄籽油工艺来源的方法，，其特征在于包含如下步骤：
10.步骤
①
、样品选择：选择待测油，并将待测油分成若干份待测油样品，每份5g；
11.步骤
②
、样品检测：将步骤
①
中的分别进行如下检测：
12.检测到的乙酸含量为3.63
±
0.03μg/g，且己酸含量为1.75
±
0.03μg/g，样品油系冷榨工艺；
13.检测到的己醛含量为6.25
±
0.10μg/g，且(e,e)-2,4-癸二烯醛含量为3.48
±
0.04μg/g、e-2-庚烯醛含量为1.26
±
0.02μg/g、2-戊基呋喃含量为3.07
±
0.03μg/g、2-辛烯醛含
量为1.34
±
0.01μg/g，样品油系热榨工艺；
14.检测到的戊醛含量为3.37
±
0.07μg/g，且十一烷含量为1.74
±
0.01μg/g，样品油系溶剂浸提工艺；
15.检测到的对二甲苯含量为6.67
±
0.02μg/g，且d-柠檬烯含量为1.60
±
0.00μg/g、e-2-癸烯醛含量为0.79
±
0.01μg/g，样品油系超声浸提工艺。
16.步骤
②
使用如下检测步骤对样品油进行检测：
17.a、顶空分析：ht3空间采样器(teledyne tekmar)用于分析油的挥发性部分；将5g番茄籽油样品放入到20ml顶空瓶中，加热箱温度160℃，加热30min；定量环180℃；传输线温度185℃；
18.b、气相色谱分析：色谱柱：agilent hp-5(30m
×
0.25mm
×
0.25μm)；进样口温度：250℃，分流进样，分流比为10:1；载气：高纯氦气(99.999％)，载气流量：0.8ml/min；溶剂延迟时间：3min。程序升温条件：初始温度40℃(保持3min)，以2℃/min升至90℃(保持3min)，再以5℃/min升至230℃(保持10min)；
19.c、质谱条件：电离方式：电子轰击离子源ei；电子能量：70ev；gc-ms接口温度：250℃；离子源温度：200℃；四级杆温度：250℃；扫描方式：全扫描模式；扫描离子(m/z)范围：50～500u；
20.步骤
③
、挥发性成分的定性定量分析：通过agilent数据工作站中nist标准谱库自动检索和比对gc-ms所获得的色谱峰和色谱信息，筛出匹配度达到80％以上的化合物并将其进行结构分析，排除其中部分干扰性化合物，并通过保留指数确定化合物身份；采用内标法进行定量分析，取内标物环己酮5μl加入到10g油样中进行半定量分析，计算公式如下：
[0021][0022]
步骤
④
、数据分析：所有样品均进行三组平行实验。用origin2018和excel对数据进行处理和统计，利用spss25.0对数据进行平均值、标准偏差计算及显著性差异分析，p《0.05显著，使用simca软件对不同工艺样品的香气数据进行主成分分析及偏最小二乘法分析；
[0023]
步骤
⑤
、通过pca分析和opls-da分析，检测挥发性成分为乙酸和己酸的，其样品为冷榨工艺制备的番茄籽油；检测挥发性成分为己醛、(e,e)-2,4-癸二烯醛、e-2-庚烯醛、2-戊基呋喃、2-辛烯醛的，其样品为热榨工艺制备的番茄籽油；检测挥发性成分为戊醛和十一烷的，其样品为溶剂浸提工艺制备的番茄籽油；检测挥发性成分为对二甲苯、d-柠檬烯、e-2-癸烯醛的，其样品为超声辅助浸提工艺制备的番茄籽油。
[0024]
番茄籽油是以番茄籽为原料经过一系列物理化学等方法加工制备出来的，其色泽呈橘黄色，澄清透明，具有番茄独特的清香气味。为了充分利用番茄籽油，提高其经济价值，对其进行全面的分析十分重要。tso中的维生素、类胡萝卜素和酚类化合物等植物化学成分具有促进健康的抗氧化作用。tso的类胡萝卜素种类十分丰富，如番茄红素、α-胡萝卜素、β-胡萝卜素和叶黄素。类胡萝卜素是人类饮食中重要的化合物，可作为抗癌物质、心血管疾病预防剂和免疫系统调节剂。它们是维生素a的抗氧化剂和前体，其中最重要的类胡萝卜素是番茄红素(c40h56)。番茄红素作为食品添加剂、着色剂和抗氧化剂被广泛应用，也是tso的重要成分，对心血管疾病、某些类型的癌症和皮肤损伤有保护作用。目前tso已被表明具有
防止老化、湿疹、牛皮癣和紫外线对皮肤的损害的功效。此外，β-胡萝卜素作为维生素a原在人类营养中起着基础性的作用，也是一种抗氧化剂。
[0025]
tso还富含甲基酚、酚类化合物、黄酮类化合物、维生素、固醇、必需脂肪酸、甘油三酯和脊髓灰质醇。这些组分使tso对人类健康、个人护理和营养起到重要作用，尤其是抗氧化、预防癌症、抑制诱变、保护心血管、调节机体免疫等功能，对预防消化道、胰腺、前列腺癌、炎症、心血管疾病和一些慢性疾病也很重要。研究表明，在喂养高脂肪饮食的仓鼠和豚鼠中，tso具有降低胆固醇的作用。另一方面，tso的抗氧化效果也十分良好，在干燥之前预先用番茄籽油(200ppmv/w)喷洒番茄切片可以更有效地保留其抗氧化活性，抑菌功能表现良好并显着提高了干燥切片的微生物质量。另外，有学者研究了番茄籽油的降胆固醇作用，发现tso可有效的降低高脂饮食仓鼠的血浆胆固醇和肝胆固醇含量，番茄籽油除了具有很高的营养价值外，热稳定性和理化性能也十分良好，生育酚、多酚等抗氧化剂对番茄籽油的热稳定性起关键作用。tso属于油酸-亚油酸类油脂，其不饱和脂肪酸含量所占比例较高(约80-86％)，多不饱和脂肪酸含量通常在55％以上。tso中含量较高的脂肪酸主要为亚油酸、油酸和棕榈酸，其中亚油酸是tso中最主要的脂肪酸，所占比约为54％左右，是人体必需脂肪酸之一，它对许多健康效应有影响，如抗癌活性，减少免疫刺激的分解代谢作用，防止动脉粥样硬化风险。除了这些作用外，还可以增加免疫和激素系统的刺激以及细胞间通信机制的调节，对人体的生长、发育，特别是皮肤和肾的完整性及妊娠、分娩等可以发挥重要作用；亚油酸还是花生四烯酸和γ-亚麻酸等n-6长链多不饱和脂肪酸的前体。tso脂肪酸的构成比例和大豆油类似，也符合健康膳食标准要求，是值得推荐食用的特种植物营养油之一，可以烹调、凉拌，是十分适合家庭食用的植物油。随着tso研究的不断深入，tso将在保健、护肤和营养上发挥重要的作用，它将成为理想的植物油之一。
[0026]
超声辅助浸提工艺提取番茄籽油的得率最高(21.90％)。不同工艺制取的番茄籽油的脂肪酸组成差异不大，主要包括棕榈酸(12.90～13.67％)、硬脂酸(5.87～6.86％)、油酸(22.61～22.69％)、亚油酸(54.66～56.21％)、α-亚麻酸(2.19～2.33％)。不同工艺处理番茄籽油生育酚、植物甾醇含量存在显著差异(p《0.05)，其中热榨处理的番茄籽油中总酚含量最高(88.43mg/kg)，而超声辅助浸出油中生育酚(652.16mg/kg)和甾醇(2442.66mg/kg)的含量最高，结果表明超声辅助溶剂浸出法更有利于番茄籽油中营养特性的保持。【这部分内容，我考虑保留，不同工艺成分存在差异，出油率也存在差异，营养成分也有差异，是我们快速甄别的目的】
附图说明
[0027]
图1是不同工艺制备番茄籽油挥发性成分含量对比；
[0028]
图2是挥发性物质聚类热图；
[0029]
图3是pca得分图；
[0030]
图4是pca载荷图；
[0031]
图5是不同番茄籽油样品挥发性物质opls-da得分图；
[0032]
图6是不同番茄籽油样品挥发性物质opls-da载荷图(b)；
[0033]
图7是不同番茄籽油样品挥发性物质opls-da验证模型
[0034]
图8是不同番茄籽油样品挥发性成分hs-gc-ms结果i；
[0035]
图9是不同番茄籽油样品挥发性成分hs-gc-ms结果ii；
[0036]
图10是不同番茄籽油样品挥发性成分hs-gc-ms结果iii；
具体实施方式
[0037]
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0038]
实施例1：选择使用的主要实验设备如下：
[0039]
7890b气相色谱质谱联用仪购自美国agilent公司；bgc-t15商用榨油机购自中国百果醇机械有限公司；ms-5滚筒炒货机购自迈斯机械有限公司；fw400a超微粉碎机购自天津市泰斯特仪器有限公司；re-52a旋转蒸发器购自上海亚荣生化仪器厂；jp300g超声波辅助提取仪购自武汉嘉鹏电子有限公司；lc-lx-hrf230d高速冷冻离心机购自上海立辰仪器科技有限公司；bcd-216sdn冰箱购自青岛海尔股份有限公司；bsa124s电子分析天平购自北京赛多立斯科学仪器有限公司。
[0040]
随机抽取5份番茄籽样品，每份样品分为3批，每份1kg。在室温(20-25℃)下进行3个月的3次重复实验。
[0041]
冷榨：称取一定质量的番茄籽，水分控制在5％以下(烘干)，经螺杆压榨机冷榨后过滤离心后取上清液即得冷榨番茄籽油。在黑暗环境下4℃冷藏，直到需要时取出。
[0042]
热榨：称取一定质量的番茄籽，将其放入烘箱中150℃烘烤30min，趁热放入螺杆榨油机中压榨后，然后将番茄籽油冷却过滤离心后取上清液。在黑暗环境下4℃冷藏，直到需要时取出。
[0043]
浸出：采用分析试剂级正己烷在对番茄籽粉进行提取。番茄籽经超微粉碎机粉碎后，过60目筛，与正己烷料液比为1:6(w:v)，于恒温振荡培养箱中常温振荡浸提4h，振荡速度120r/min，提取3次，然后将混合提取液以4000r/min的转速离心取上清液，在50℃下旋转蒸发回收正己烷，取得番茄籽油。在黑暗环境下4℃冷藏，直到需要时取出。
[0044]
超声辅助浸出：将原料加入超声波提取仪，料液比1:6(w:v)，超声功率40hz，超声时间60min，超声温度40℃，提取3次，对混合物进行过滤离心，在50℃下旋转蒸发，取得番茄籽油。在黑暗环境下4℃冷藏，直到需要时取出。
[0045]
挥发性化合物测定条件
[0046]
顶空分析条件：ht3空间采样器(teledynetekmar)用于分析油的挥发性部分。5g番茄籽油样品放入到20ml顶空瓶中，加热箱温度160℃，加热30min；定量环180℃；传输线温度185℃。
[0047]
气相色谱条件：色谱柱：agilenthp-5(30m
×
0.25mm
×
0.25μm)；进样口温度：250℃，分流进样，分流比为10:1；载气：高纯氦气(99.999％)，载气流量：0.8ml/min；溶剂延迟时间：3min。程序升温条件：初始温度40℃(保持3min)，以2℃/min升至90℃(保持3min)，再以5℃/min升至230℃(保持10min)；
[0048]
质谱条件：电离方式：电子轰击离子源ei；电子能量：70ev；gc-ms接口温度：250℃；离子源温度：200℃；四级杆温度：250℃；扫描方式：全扫描模式；扫描离子(m/z)范围：50～
500u。
[0049]
挥发性成分的定性定量分析
[0050]
通过agilent数据工作站中nist标准谱库自动检索和比对gc-ms所获得的色谱峰和色谱信息，筛出匹配度达到80％以上的化合物并将其进行结构分析，排除其中部分干扰性化合物，并通过保留指数确定化合物身份；采用内标法进行定量分析，取内标物环己酮5μl加入到10g油样中进行半定量分析，计算公式如下：
[0051][0052]
番茄籽油感官评价
[0053]
参照之前实验室的评价方法，并进行略微调整。首先选择食品专业中经过培训的10名男性和10名女性组成感官评价小组。小组成员要求为身体健康，无特殊喜好，24h内禁烟禁酒禁食辛辣刺激的食物，然后对4组不同加工工艺制备的番茄籽油编码后进行感官评价，两个样品之间需预留10min的时间进行身体调整，感官评价时间选择距离三餐1-2h内，并且尽可能排除一些温度、环境等非实验因素的干扰。
[0054]
本实验采用十分制进行打分，0分为没有香气，10分为香气最强，选择青草味、甜香味、坚果味、油脂味、烤香味、总体风味七种气味属性进行香气描述性分析。
[0055]
数据分析
[0056]
所有样品均进行三组平行实验。用origin2018和excel对数据进行处理和统计，利用spss25.0对数据进行平均值、标准偏差计算及显著性差异分析，p《0.05显著，使用simca软件对不同工艺样品的香气数据进行主成分分析及偏最小二乘法分析。
[0057]
结果与讨论
[0058]
不同制备工艺的番茄籽油挥发性组成分析及含量比较
[0059]
顶空-气相色谱质谱联用技术(hs-gc-ms)具有便捷高效、无需试剂便可分析测定等优点。采用hs-gc-ms对4种样品挥发性成分进行分析，通过hs-gc-ms共分离鉴定出挥发性成分58种，主要包括18种醛类物质、12种烃类物质、8种酸类物质、5种醇类物质、5种酮类物质、5种酯类物质以及5种杂环类物质。其中冷榨样品的挥发性成分种类数量为38种，热榨样品的挥发性成分种类数量为42种，有机溶剂浸提的挥发性成分种类数量为32种，超声辅助溶剂浸提的挥发性成分种类数量为32种，且主要以醛类物质(7.47-18.09μg/g)为主。对于压榨法所制备的番茄籽油样品，测得的挥发性物质含量最高的是正己醛，其次为e-2-庚烯醛和壬醛；对于溶剂浸提所制备的番茄籽油样品中，挥发性物质含量最高的是对二甲苯，其次为己醛和正十一烷。
[0060]
根据图8、图9和图10记载的数据分析可知，不同制备工艺所得到的番茄籽油样品的挥发性物质组成上存在显著差异(p《0.05)，压榨法所得到的样品与溶剂浸提制备样品的挥发性物质存在一定的差异性，在溶剂萃取的过程中可能会对油中脂肪酸产生更大的分解作用，部分挥发性物质只在溶剂浸出的番茄籽油样品中检测到了，包括e-2-癸烯醛，2-十一烯醛，戊醛，e-2-十一烯酸，十一烷，d-柠檬烯，辛烷，十四烷等，但是由于这些物质的含量较低，香气感觉阈值较高，因此对番茄籽油整体风味贡献有限。
[0061]
制备工艺对番茄籽油中挥发性成分的组成和含量均有一定影响，压榨油样品中主要挥发性成分都以醛类物质(10.31～18.09μg/g)为主，这与周琦等人之前所报道的研究结
果相似，其次是酸类(5.14～6.22μg/g)，杂环类(1.33～3.68μg/g)，而溶剂浸出油挥发性成分中烃类物质明显增加，由压榨油的(1.11～3.06μg/g)增加至(9.42～9.76μg/g)。具体物质变化如下分析：
[0062]
醛类物质
[0063]
醛类物质是4种样品中检测到种类最多、总含量最高的风味化合物，主要通过油脂分子的自由基裂解产生。温度超过150℃时，油脂自动氧化形成的过氧化物容易分解，生成羟基自由基和烷氧基自由基，然后烷氧基自由基会发生进一步裂解，进而形成有挥发性的烯、醇和醛类等有机化合物。番茄籽油中主要以c4～c10小分子醛类物质为主，其中己醛、壬醛、(e,e)-2,4-癸二烯醛是番茄籽油最丰富的醛类物质，其低气味阈值有助于增加其甜味和青草香气，是番茄籽油的主要呈香物质。热榨番茄籽油中己醛含量(6.25μg/g)最高，这与热榨过程中发生美拉德反应、strecker降解有关，(e,e)-2,4-癸二烯醛是亚油酸的过氧化产物，呈较强烈油脂香气，正辛醛和壬醛则是油酸的氧化产物，呈较强的油脂味。醛类物质在浸出油中含量(7.47μg/g)最少，其原因是溶剂浸出时油脂不易发生氧化反应从而影响醛类物质生成，而超声辅助浸出油的含量显示为12.59μg/g，这可能是超声工艺促进了番茄籽油中大分子聚合物裂解使醛类物质增加。
[0064]
烃类物质
[0065]
番茄籽油中烃类物质共鉴定出12种，其可分为饱和烃和不饱和烃两类。一般来说，不饱和烃相对种类较多，阈值较低，而饱和烃种类较少且阈值较高，其产生主要与脂肪酸的烷氧基均裂有关，对风味贡献不明显但有助于提高油脂的整体风味。烃类物质在浸出番茄籽油中含量较高，这与林琅的研究结果相似，其原因可能是浸出油中发生的油脂氧化反应较少，抑制了具有不稳定双键的烃类物质的氧化反应。冷榨番茄籽油中烃类物质含量最高的是γ-松油烯(0.33μg/g)和e-4,5-环氧癸烷(0.23μg/g)，热榨番茄籽油中烃类物质含量最高的是1-辛烯(1.42μg/g)和γ-松油烯(0.77μg/g)。其中1-辛烯阈值较低，呈柑橘味。
[0066]
酸类物质
[0067]
4种制备工艺的番茄籽油共检测出8种酸类物质，其中乙酸和己酸在4种样品中均有检出，而己酸通常是在脂氧合酶lox路径中的媒介反应产生。冷榨法制取的番茄籽油酸类物质含量最高，达到6.22μg/g；热榨番茄籽油中酸类物质含量降低
[0068]
到5.14μg/g，其原因可能是高温烘烤导致挥发性酸类物质减少；而浸出油的酸类物质含量明显低于压榨油，这也与其发生的油脂氧化反应较少有关。
[0069]
醇类、酯类物质
[0070]
番茄籽油中醇类、酯类含量较低，其中醇类物质主要来自脂肪氧化以及醛的还原，这也解释了在浸出油中醇类物质含量及种类更少的原因。醇类物质大多具有植物的芳香气味，香气阈值较高，其中番茄籽油中芳樟醇、α-松油醇、1-壬醇含量较高，可提供类似木香、果香等香气，对番茄籽油的风味具有一定的贡献。不饱和醇类香气阈值较低，例如1-辛烯-3醇，具有蘑菇味和青草味，其可对番茄籽油的风味产生一定作用。酯类物质是由醛类物质氧化形成的酸和醇通过酯化反应生成的，因此浸出油酯类含量较低，1,4-丁内酯是四种番茄籽油样品共有的酯类成分。
[0071]
杂环类物质
[0072]
杂环类物质主要包括吡嗪、噻唑、呋喃等，大多是美拉德反应的产物。在热榨番茄
籽油中辨别出两种吡嗪物质，分别是2-5-二甲基吡嗪和2-乙基-6-甲基吡嗪，其阈值较低，与热榨番茄籽油较强的烘炒味有关。2-戊基呋喃、5-戊基-2(5h)-呋喃酮是4种样品中共有的挥发性化合物，其中2-戊基呋喃一般由碳水化合物降解或不饱和脂肪酸氧化产生，可能对番茄籽油的整体风味有较大贡献，而2-异丁基噻唑则可赋予热榨番茄籽油独特的番茄风味。

技术特征：
癸烯醛的，其样品为超声辅助浸提工艺制备的番茄籽油。

技术总结
本发明公开了一种一种基于挥发性物质构成判别不同番茄籽油工艺来源的方法，其特征在于包含如下步骤：步骤


技术研发人员：刘文玉 张伟 周靖 魏长庆
受保护的技术使用者：石河子大学
技术研发日：2022.01.19
技术公布日：2023/7/31