新疆胡麻油特征香气指纹图谱的构建及胡麻炒籽过程中香气形成机理研究

Flax is a unique oil crops in Northwest of China. Consumers loved flaxseeds oil based on their perfume after that flaxseeds have been fried and squeezed. The applicant's earlier research found fried seeds of volatiles including various aldehydes, esters, ketones and small amounts of heterocyclic substances, but their definite synthetic pathway isn't clear until now. Based on the early research, the project used the main cultivars (YY-3, YY-4, TY-6) in Xinjiang as research materials, collected the different characteristic aroma components of flaxseed oils during the fried process by combination SPME and DHS technologies with GC-O-MS coupling techniques, verified characteristic aroma fingerprint information by clustering and similarity methods, and constructed the Xinjiang characteristic aroma's fingerprint library. While the relation between protein expression map and characteristic aroma fingerprint need to be analysed and discussed by the use of 2-DE technology during the fried process. The main biosynthesis formation pathway and mechanism of characteristic aroma should be verified. The main components participated in Maillard reaction and it's source should be screened by using HPLC-MS technology and NMR technology, and the main chemical synthetic pathway and mechanism should be confirmed by combination with characteristic aroma fingerprint information. The theoritical and practical support would be provided with Xinjiang flaxseed oil product's promotion and quality control by the project's research and implementation.

胡麻是我国西北地区特有的油料作物，经炒籽压榨后，香味浓郁，深受消费者喜爱。申请人前期研究表明炒籽后胡麻油挥发性物质包括各类醛、酯、酮和少量的杂环物质，但其具体合成机理尚不清楚。故本项目在前期研究基础上，以新疆主产胡麻（伊亚3号，伊亚4号和天亚6号）为研究对象，通过固相微萃取(SPME)和动态顶空(DHS)技术采集炒籽中胡麻油不同特征性香气成分，结合GC-O-MS联用技术，采用系统聚类和相似度法，确认特征香气指纹信息,构建新疆胡麻油特征香气指纹图谱库，并利用双向电泳（2-DE）技术分析炒籽过程中蛋白质表达图谱与特征香气指纹图谱的关联性，揭示特征香气主要生物合成途径和机理；使用HPLC-MS技术和核磁共振(NMR)等技术筛选可能参与美拉德反应的关键组分及其来源，结合特征指纹信息，明确胡麻油特征香气主要化学合成途径和机理。本课题的研究将为新疆胡麻油脂资源的产品升级和品质调控提供理论和实践依据。

香气是评价胡麻油品质的重要指标之一，采用挥发性物质分析技术进行新疆胡麻油特征香气化合物的挖掘和预测，可为新疆胡麻油品质控制及产品升级开拓新的研究与设计思路。申请者结合任务书开展的相关研究内容概要如下：(1) 确定了胡麻油挥发性香气物质的HS-SPME/GC-MS最佳分离鉴定条件，鉴定出市售胡麻油挥发性物质达到46种，感官多重分析表明三个不同品种、工艺之间胡麻油整体香气由强到弱依次为YY-3>YY-4>TY-6、HPO>CPO>EO，并且利用多元分析方法和电子鼻均可以很好的区分不同来源的胡麻油。(2) 建立了能够反映新疆胡麻油特征香气的指纹图谱，结合色谱指纹图谱相似度和主成分分析，充分论证了所建指纹图谱应用于新疆胡麻油品质判别的有效性，初步明确具体挥发性成分（如：己醛，E-2-己烯醛，(E, E)-2, 4-庚二烯醛，乙酸，甲基吡嗪，三甲基吡嗪）在不同来源胡麻油判别中的作用。(3)利用RNA-seq技术对YY-3和TY-6两个新疆胡麻籽品种进行生物信息分析，共分析出1658个差异表达基因，其中有825个基因为上调基因(TY-6/YY-3)。(4) PCA分析表明随着炒籽时间的延长，醛类、酮类及杂环类挥发性化合物明显增多，而醇类、酸类和其它挥发性化合物呈下降趋势，其中5种醛类、3种醇类和7种杂环类整体呈现炒籽味、杏仁味、谷香味、油脂味和香草味，而己醛、丁醛、辛醛、E-2-辛烯醛、苯甲醛、E,E-2,4-癸二烯醛、己醇、戊醇和甲苯等整体呈现青草味和甜香味，基于此建立了可用于快速判别炒籽胡麻油的电子鼻雷达指纹图谱及统计质量控制分析(SQC)模型。(5) PLSR相关性分析表明，炒籽胡麻油特征香气前体物质主要与天冬氨酸、组氨酸、精氨酸、甲硫氨酸、亮氨酸、赖氨酸及葡萄糖和果糖之间的美拉德反应有关，其中美拉德模拟体系产物中有14种挥发性物质为新疆胡麻油特征香气指纹图谱中的物质，占总物质种类的37.84%，为后续浓香胡麻油的标准化生产提供了可能。本课题的研究不仅为新疆胡麻油品质控制和产品保护提供技术支持，也为胡麻油加工工艺改良及产品风味调控提供了良好的理论依据。