陈耀兵， 李美东， 夏兰欣， 黄秀芳， 罗 凯

(湖北民族大学林学园艺学院1，恩施 445000)(湖北民族大学生物科学与技术学院2 ，恩施 445000 )

山桐子(油葡萄)(IdesiapolycarpaMaxim.)，别名水冬瓜，属大风子科、山桐子属植物。山桐子树可作为防护林大量栽植[1]，其果实和种子中含有大量的油脂[2]，平均含油率为36.3%。山桐子油中含有大量的不饱和脂肪酸，种子油中的亚油酸质量分数为78.6%[3]，精炼后的油中亚油酸含量为52.5%～81.4%，精炼后可作为食用油[4]。山桐子具有较多的用途，其树木可做景观树[5]、生态防护树[6]；其果实可作为工业润滑油、生物柴油[7]以及可食用油的生产原料。由于其不饱和脂肪酸含量较高，对高血脂、动脉粥样硬化等病症有一定的治疗作用[8]。2020年国家卫生健康委员会将山桐子(油葡萄)油列为普通食品[6]。

本研究以4种不同品种的山桐子为原料，主要研究不同品种山桐子在制油工艺过程中的香味变化以及经提取所得山桐子油的香气物质，意在探寻山桐子在加工过程中的香气成分的变化规律，并为了进一步探寻能加工出有较好香气的山桐子油的优良品种的选育及推广提供基础数据，为国家山桐子油工程的开发与利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料与试剂

本实验用的山桐子分别采摘于湖北恩施州境内，分别命名为品种1～品种4，4个品种山桐子果实实物图如图1，直径见表1；氯化钠、石油醚等试剂均为分析纯。

图1 山桐子果实

表1 山桐子果实直径

1.2 仪器与设备

7890B气相色谱，5977B质谱，烘箱，索氏提取仪。

1.3 实验方法

1.3.1 样品处理

取部分新鲜山桐子进行研磨，备用；取另一部分鲜样在50 ℃下烘干至恒重后，研磨备用；再通过索氏提取法对4种品种的山桐子烘干样品中油进行提取备用。

1.3.2 香气物质萃取

本实验采用顶空固相微萃取法对4个不同品种山桐子鲜样、干样及油的香气成分进行萃取。具体步骤：称取5.0 g处理后的样品置于顶空萃取瓶中，密封后在45 ℃下平衡20 min，再将已经活化的萃取针插入萃取瓶中萃取40 min，取出萃取针后直接进样，在250 ℃下解析5 min，每个样品重复3次。

1.3.3 气相色谱条件

色谱柱Agilent 19091N-133 HP-INNOWax(30 m×250 μm×0.25 μm)，进样口温度250 ℃，流速1.0 mL/min。升温程序：初始50 ℃保持2 min，以5 ℃/min升至100 ℃保持2 min，再以10 ℃/min升至250 ℃保持5 min。

1.3.4 质谱条件

离子源温度230 ℃；四级杆温度150 ℃；电子能量70 eV；涡轮泵转速100%；扫描范围m/z：40～550 u。

1.3.5 定性定量分析

将所得图谱与NIST数据库比对并结合参考文献进行分析。采用气相色谱峰面积归一法对山桐子香气成分相对含量进行计算。

1.4 数据处理

对GC-MS处理后的数据进行收集整理，并从数据库中查找出化合物的对应中文名称，使用面积归一法计算各个化合物在相应样品中的比例，通过Excel对所有数据进行计算并汇总；再通过SPSS对各个样品中的不同种类的香气成分进行主成分分析；通过Origin 8.0软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 香气成分分析

对山桐子果实的炼油不同阶段的香味物质进行分析，4种不同品种山桐子果实鲜样GC-MS结果见图2，山桐子干样和山桐子油GC-MS结果分别见图3和图4。对导出数据进行整理归纳，结果如表2所示。对香味物质整体统计如表3所示。

图2 4种不同品种山桐子果实鲜样GC-MS图

图3 4种不同品种山桐子果实干样GC-MS图

图4 4种不同品种山桐子油GC-MS图

表2 不同品种、不同处理后的山桐子(油)香气成分含量

表3 4种不同品种山桐子(油)各类香气物质含量

2.1.1 相同样品处理方式不同品种山桐子(油)的香气成分分析

4种不同品种的山桐子鲜样其主体香味物质的类型相差不大，但具体所产生香气的物质却不相同。从数量上看，测得的香气成分分别为18、46、30、34种。从整体香气物质来看，都含有较多的醇类物质。共同的成分为醇类，共有3种，分别是乙醇、2-乙基己醇、3-乙基-4-甲基戊基-1-醇。对比其他3个品种，1号中含有较多的烷烃类和酮类物质，而其醛类物质相对较少；2和3号中含有较多的酰胺类物质，主要是N-丙基肼基硫代甲酰胺，酯类和酸类物质较少；4号中含有一种特有的醚类物质，乙基缩水甘油基醚。

在50 ℃下烘干之后，山桐子的香气物质比其鲜样的香气物质有了不同程度的变化。从数量上看，测得的香气成分分别为25、25、26、17种。从整体香气物质来看，都含有较多的烷类、醛类和醇类物质。4个品种共有的香气成分主要为醛类和醇类，共有5种，分别为苯甲醛；2,5-二羟基苯甲醛(2E,4E)-2,4-辛二烯醛；1,2-环己二醇；苯乙醇。除了上述共同的香味成分外，各自还具有一些特有的香味物质，1号中含有L(-)-甘油醛，质量分数为26.4%，2-甲基丁酸甲酯，质量分数为25.53%；2号中含有N-乙酰基异恶唑烷(N-acetyl-isoxazolidine)，含量占比33.77%，2-氨基-5-甲基苯甲酸，含量占比17.83%；3号中含有2,3-环氧丁烷，质量分数为20.94%；异戊醛，质量分数为11.89%；4号中含有3-氨基吡咯烷，质量分数为18.52%，异戊醛(3-methylbutanal)，质量分数为12.80%。

山桐子经烘干后索氏提取，将石油醚回收得到山桐子油，香味物质也有了不同程度的变化。从数量上分析，测得的香气成分数量分别为34、25、17、30种。其主体成分均为烷烃类，和少量的烯类、酸类物质，共有8种相同的香气成分，分别为正戊烷、二甲基癸烷、4-甲基-十一烷、苯甲醛、苯乙烯、正己酸、正庚酸、2-正丙基噻吩，没有含量较大的独特的香气成分。

2.1.2 相同品种不同样品处理方式香气成分分析

品种1鲜样的香气物质主要为醇类、酸类和酯类物质，烘干后主要为醇类和醛类物质，再经索氏提取后则主要为烷类物质；品种2鲜样的香气物质主要为醇类、酸类和酰胺类物质，经烘干后主要为醇类、酸类和烷类物质，再经索氏提取后则主要为烷类物质；品种3鲜样的香气物质主要为酯类和酰胺类物质，经烘干后主要为烷类和醛类物质，再经索氏提取后主要为烷类物质；品种4鲜样的香气物质主要为醇类、酸类和醚类物质，经烘干后主要为醇类和烷类物质，再经索氏提取后主要为烷类物质。对比4种样品香气变化规律并进行分析，在山桐子不同处理方式的过程中，香气成分由大量的含不饱和键的化合物逐步成为饱和的烷烃类成分。其原因有可能是不饱和化合物一般易挥发，而在加工过程中会对样品进行烘干等较高温度下的处理方式，导致在逐步加工过程中，不饱和化合物逐步被损耗，而饱和烷烃类的香气成分逐步凸显。

2.2 香气成分比较

2.2.1 醇类香气成分比较

从4种鲜样中共检测出6种醇类物质，品种1～品种4分别有3、3、4、5种，相对质量分数分别为17.88%、27.27%、9.02%和25.09%。表1可见，醇类在四个山桐子品种中差异并不是很大，共有的为乙醇、2-乙基己醇、3-乙基-4-甲基戊基-1-醇。品种4中含有2种不同的醇类香气成分，其中4-甲基-1-戊醇占比为6.59%，苯乙醇含量较少，占比为0.23%，其气味为花香[9]；从4种干样中共检测出7种醇类物质，分别有7、3、3和2种，相对含量分别为7.73%、10.34%、2.86%和2.96%，共有的醇类为1,2-环己二醇和苯乙醇；从4种油中共检测出4种醇类物质，分别有1、2、1、3种，并没有共同的醇类物质。因此，在山桐子的逐步加工过程中，整体醇类物质逐渐减少，也逐渐失去了由醇类物质所引发的果香。分析其原因可能是在逐步加工过程中，由于各种醇类物质的挥发特性以及在油中的溶解特性不同，小分子醇类物质(如乙醇)在烘干过程中被挥发，而易溶于油的醇类物质在油中被检测出来。

2.2.2 酯类香气成分比较

果实中酯类的香气成分含量高低主要取决于成熟度[10]。在4种鲜样中，共检测出了9种酯类物质，品种2中相对质量分数较低，仅占0.77%；其他3种相对质量分数比较平均，分别为32.16%、37.48%和30.60%，均为这3种鲜样的主要香气物质。鲜样1中主要的酯类为苯甲酸甲酯和4,4′-亚甲基二苯甲酸酯二乙酯，香气为花香、果香，鲜样3中主要酯类为氨基甲酸乙酯，鲜样4中主要酯类为2-甲基丁酸甲酯，香气为果香；在4种干样中，共检测出4种酯类物质，含量均比较少；在4种油中共检测出2种酯类物质，可忽略不计。因此，在逐步加工过程中，香气中的酯类物质含量越来越少。

2.2.3 醛类香气成分比较

在4种鲜样山桐子中共检测出7种醛类物质，其占整体挥发性物质的含量均比较低，样品1主要含有苯乙醛，主要香味为果香、花香[11]；样品2和样品3主要含有壬醛，主要香味为花香、油脂香；样品4中的β-环柠檬醛的香味较为复杂。4种干样中共检测出11种醛类物质，除了品种2干样中相对含量较低(占比2.66%)外，其他的3个品种干样的醛类物质为其主要的香气物质，分别占比75.04%、65.40%、67.72%，这3个品种中主要的醛类物质为正己醛，主要香味为果香、油脂香，其次为正戊醛或异戊醛；在1号样品中还含有一种含量占比较大的特殊的醛类，为L(-)-甘油醛。4种油中共检测出8种醛类物质，但整体占比含量较低，共有的醛类为苯甲醛，主要香味为油脂香、芳香。

2.2.4 烷类香气成分比较

烷类物质在鲜样中少有检出；在样品2～样品4的干样中检测出一定量的烷类成分，主要是2,3-环氧丁烷、2,2,4,6,6-五甲基庚烷和N-乙酰基异恶唑烷；在4个品种的山桐子油中检测出大量的烷类物质，其中主要成分为正戊烷[12]。

2.2.5 其他香气成分比较

酸类物质在鲜样中种类较少，但相对含量较高，主要有3种，为N-(4-甲基苯基)-环氧乙烷基甲酯氨基甲酸、二羟基顺丁烯二酸和乙醛酸，主要香味为果香、芳香；干样中主要含有2-氨基-5-甲基苯甲酸；4种山桐子油中酸类物质相对含量较少，但种类较多，主要表现在正己酸和正庚酸，其主要香味为果香。

烯类物质在鲜样、干样基本上未检出，在油中苯乙烯含量较多；酮类物质在1号鲜样中检测出较多的2-羟基-环己酮和1号干样中检测出较多的2-环乙烯-1-酮，其他样品中含量均较少；醚类物质在4号鲜样中检测出较多的乙基缩水甘油基醚，其他样品基本上均为检出；在其他类物质中，有甲氧基-苯基肟和N-丙基肼基硫代甲酰胺在几个样品中有检出。

2.3 主成分分析

利用SPSS 23软件对4种不同品种的山桐子经过不同处理后的香味物质进行主成分分析，变量为不同品种及不同处理阶段的山桐子(油)，经软件因子分析后，得到如图5所示的空间分布图。由图5可知，提取出的香气物质主成分可分为3大类，4种品种鲜样由于含不饱和键较多的酯类、酸类、醇类含量占比较多而被分为一大类，样品1、样品3和样品4的干样因含有较多的醛类物质被分为一大类，样品2的干样和4个品种的山桐子油因含较多的烷类物质被分为一大类。结合图1和图2整体分析可得，在不同处理的阶段，4种不同品种的山桐子大致有相同的香气成分，而2号干样的香气成分更加接近于油的香气成分。

图5 4个不同品种山桐子(油)香气主成分散点图

3 结论

通过对4种不同品种的山桐子在不同制油阶段中的香气成分进行测定与分析，共检测出约有128种香气物质，其中主要包括烷类、醇类、醛类、酯类、烯类、酮类、酸类、酚类和醚类，不同品种之间、不同处理过程中的香气成分的种类和相对含量都有比较大的差异，且具有各自的香气。其中鲜样的香气成分主要为醇类、酸类、酯类和酰胺类物质；干样的香气成分主要为烷类、醛类和醇类；油的香气成分主要为烷类。不同品种的山桐子因在不同环境下生长而导致其果实采摘后的香气成分不同，但是在经相同的条件处理后，干样和油的香气成分逐渐变的统一，后续可进一步选育及推广山桐子果实具有好的香气物质的优良品种。