薏米貯藏過(guò)程中異味控制條件的優(yōu)化

王沙沙，李長(zhǎng)鳳，譚 悅，徐 瑤，夏 季，丁涌波，闞建全,2,3,*

（1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2.重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400715；3.農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室（重慶），重慶 400715）

薏米又名薏仁、薏苡仁、六谷子等，是禾本科玉蜀黍族薏苡屬植物薏苡（Coix lachryma-jobi L. var. ma-yuen Stapf）的種仁[1]。薏米營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富且兼具藥理作用，具有廣闊的市場(chǎng)前景[2]。但薏米在貯藏過(guò)程中容易產(chǎn)生不愉快的氣味，影響薏米的食用品質(zhì)及商品價(jià)值。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)薏米的研究主要集中在其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[3-4]、藥用價(jià)值[5-7]及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)[8-9]上，對(duì)薏米異味方面的研究較少，而薏米異味在很大程度上影響了薏米的開(kāi)發(fā)應(yīng)用及商品價(jià)值。因此，有必要對(duì)薏米進(jìn)行異味控制措施的研究。

本課題組在前期實(shí)驗(yàn)中采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）結(jié)合嗅聞法對(duì)薏米中異味成分進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，薏米的異味主要是醛類(lèi)化合物（己醛、庚醛、2-庚烯醛、辛醛、反-2-辛烯醛、壬醛、反-2-壬烯醛、癸醛、2-癸烯醛）共同作用的結(jié)果[10-11]。據(jù)報(bào)道，食品原料貯藏過(guò)程中油脂的氧化會(huì)產(chǎn)生氫過(guò)氧化物，氫過(guò)氧化物再次分解會(huì)產(chǎn)生醛類(lèi)化合物等次級(jí)氧化產(chǎn)物[12]。由此猜測(cè)，薏米貯藏過(guò)程中的異味可能是由薏米中油脂氧化產(chǎn)生。張立慶等[13]在開(kāi)發(fā)薏米飲品時(shí)發(fā)現(xiàn)薏米由于油脂氧化產(chǎn)生哈喇味。吳傳茂等[14]在研制薏苡豆奶、李美玲等[15]在開(kāi)發(fā)Viili薏米酸奶時(shí)有同樣的發(fā)現(xiàn)。Lin Yuling等[16]在2007年指出，薏米的油脂容易發(fā)生氧化，除去薏米中的油脂成分可以防止薏米產(chǎn)品中異味的產(chǎn)生。楊鳳儀等[6]發(fā)現(xiàn)薏米在陳化過(guò)程中產(chǎn)生哈喇味，且揮發(fā)性醛類(lèi)化合物大幅上升，其產(chǎn)生與脂類(lèi)氧化降解密切相關(guān)。因此可通過(guò)控制油脂的氧化減少薏米異味的產(chǎn)生。

油脂的氧化受溫度、氧氣、光照、抗氧化劑、水分活度、脂肪酸的組成和結(jié)構(gòu)等因素的影響[12]。相關(guān)研究表明，采用低溫、充氮包裝、真空包裝、添加抗氧化劑和避光貯藏等方式可以有效地減緩山核桃、大米、臘腸中油脂的氧化進(jìn)程[18-22]。但目前有關(guān)薏米異味的研究較少，對(duì)薏米貯藏過(guò)程中異味控制優(yōu)化條件的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)HS-SPME-GC-MS法對(duì)貯藏過(guò)程中的異味物質(zhì)進(jìn)行分析，以異味感官評(píng)分及醛類(lèi)化合物含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，探討不同組合的貯藏溫度、包裝方式及抗氧化劑添加量對(duì)各異味指標(biāo)的影響，得出薏米在貯藏實(shí)驗(yàn)中的主要異味成分及較佳的薏米貯藏條件，以期控制薏米貯藏中異味的產(chǎn)生，為生產(chǎn)、生活中薏米的貯藏提供一定理論基礎(chǔ)和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮薏米由西雙版納雙龍農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司提供。

特丁基對(duì)苯二酚（tertiary butylhydroquinone，TBHQ）（食品級(jí)） 廣東省食品工業(yè)研究所；丁基羥基茴香醚（butyl hydroxy anisd，BHA）（食品級(jí)）石家莊三角生物科技有限公司；無(wú)水乙醇（分析純）成都科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

YS-SQ-600雙室真空包裝機(jī) 杭州永創(chuàng)智能設(shè)備股份有限公司；HWS-430恒溫恒濕光照培養(yǎng)箱 杭州碩聯(lián)儀器有限公司；DK-8D三孔電熱恒溫水槽 上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；QP2010 GC-MS聯(lián)用儀 日本島津公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取纖維頭美國(guó)Supelco公司；純鋁平口袋（15 cm×20 cm，20 絲，透氧量0.45 cm3/（m2·d·Pa））、尼龍光面真空袋（15 cm×20 cm，18 絲，透氧量 0.53 cm3/（m2·d·Pa））藍(lán)莓牌真空包裝器材廠。

1.3 方法

1.3.1 薏米貯藏條件的正交試驗(yàn)

在前人研究的基礎(chǔ)上[18-22]選取合適的因素與水平進(jìn)行薏米貯藏中異味的控制實(shí)驗(yàn)，新鮮薏米隨機(jī)分為16 組，對(duì)樣品進(jìn)行處理后貯藏于培養(yǎng)箱中6 個(gè)月，每2 個(gè)月進(jìn)行1 次取樣，對(duì)其進(jìn)行異味感官評(píng)定及異味物質(zhì)含量的檢測(cè)。采用L16（43）進(jìn)行正交試驗(yàn)，選取貯藏溫度、包裝方式和抗氧化劑添加量為考察因素，其因素與水平見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and their coded and actual levels used in orthogonal array experiments

貯藏溫度選取4、15、25、40 ℃，分別代表低溫、準(zhǔn)低溫、室溫和高溫；包裝方式采用尼龍光面真空袋、純鋁平口袋、抽真空、自然狀態(tài)直接封口4 種包裝方式，以控制光照和氧氣，分別模擬透光真空、不透光真空、透光非真空、不透光非真空；抗氧化劑添加量選取0%、0.01%、0.02%和0.03%，因抗氧化劑TBHQ具有優(yōu)良的抗氧化性但有特殊氣味，故采用混合抗氧化劑BHA-TBHQ質(zhì)量比4∶1[23]。

1.3.2 薏米異味的感官評(píng)定

表2 薏米異味感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation criteria for off-flavor of adlay seeds

參照GB/T 16291.1—2012《感官分析 選拔、培訓(xùn)與管理評(píng)價(jià)員一般導(dǎo)則》選擇5 名感官評(píng)價(jià)員，采用評(píng)分檢驗(yàn)法和簡(jiǎn)單描述檢驗(yàn)法對(duì)薏米異味進(jìn)行評(píng)鑒[24-25]。要求評(píng)價(jià)員采用直接嗅覺(jué)法對(duì)樣品進(jìn)行氣味評(píng)分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。同時(shí)以霉味、酸味、刺鼻味、哈敗味、泥味、糞臭味、青草味等氣味特性，以及無(wú)感覺(jué)、極弱、稍微、較強(qiáng)、極強(qiáng)5 個(gè)等級(jí)進(jìn)行簡(jiǎn)單描述評(píng)價(jià)[26]。

1.3.3 薏米中揮發(fā)性成分的測(cè)定

1.3.3.1 揮發(fā)性成分的萃取

稱(chēng)取異味薏米1.0 g于20 mL螺口頂空樣品瓶中，加等質(zhì)量的超純水以加速揮發(fā)性成分的擴(kuò)散。再加入1 mg/mL正癸烷（內(nèi)標(biāo)物）25 μL，用聚四氟乙烯隔墊密封，60 ℃水浴平衡4 min后開(kāi)始萃取，萃取時(shí)間40 min，采用HSSPME-GC-MS法分析其揮發(fā)性成分[27-28]。

1.3.3.2 GC-MS條件

GC條件：色譜柱為DB-5MS（30 m×0.25 mm，0.25 μm）毛細(xì)管柱，程序升溫：柱溫箱起始溫度40 ℃，保持2 min，8 ℃/min升溫到70 ℃，保持4 min，4 ℃/min升溫到80 ℃，保持2 min，再以4 ℃/min升溫到145 ℃，最后以10 ℃/min升溫到220 ℃，保持3 min。載氣為高純He，流速1 mL/min，壓力49.3 kPa；進(jìn)樣口溫度250 ℃。進(jìn)樣分流比1∶2，解吸時(shí)間4 min。

MS條件：電子電離源，離子源溫度230 ℃，接口溫度250 ℃，溶劑延遲時(shí)間2.5 min，全掃面模式，掃描速率666/s，質(zhì)量掃描范圍m/z 40～400。

1.3.3.3 薏米揮發(fā)性成分的定性與定量分析

定性分析：GC-MS結(jié)果經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索，同時(shí)與儀器所配置的（NIST08、NIST08s、PESTEI_3、PEST_EI）譜庫(kù)相匹配，采納匹配度大于80的（最大值為100）的鑒定結(jié)果。保留指數(shù)的鑒定用GC-MS在相同條件下檢測(cè)C5～C25的正構(gòu)烷烴混標(biāo)，通過(guò)保留時(shí)間計(jì)算各化合物的保留指數(shù)，將計(jì)算所得保留指數(shù)與GC-MS譜庫(kù)中該化合物的保留指數(shù)進(jìn)行比對(duì)以最終確定未知化合物[29-30]。

定量分析：各揮發(fā)性組分含量根據(jù)內(nèi)標(biāo)物的濃度、樣品中各組分的峰面積與內(nèi)標(biāo)峰面積的比值計(jì)算，結(jié)果為每克薏米中揮發(fā)性組分的含量，以μg/g的形式表示[31]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

使用數(shù)據(jù)處理軟件Excel（Version 2010，Microsoft）、SPSS（Version 19.0，IBM）和Origin（Version 8.6，OriginLab）對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析；采用Pearson相關(guān)性分析、方差分析法及Duncan多重比較對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。平行實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次。

2 結(jié)果與分析

2.1 薏米異味控制正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 正交試驗(yàn)結(jié)果

從表3可以很直觀地看出，異味評(píng)分最低的組合為A1B2C2，即貯藏溫度4 ℃、包裝方式不透光真空包裝、抗氧化劑添加量0.01%。三因素的極差分別為2.025、0.925和2.875，由此可知，控制薏米異味的最重要因素為抗氧化劑添加量，其次是貯藏溫度，再次是包裝方式。

表3 薏米異味評(píng)分的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 3 Orthogonal array design with response variable

2.1.2 方差分析

雖然直觀分析法直觀易懂，計(jì)算量少，簡(jiǎn)便實(shí)用，但它無(wú)法較為精確地估計(jì)試驗(yàn)誤差的大小，不能提出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判斷所考察因素的作用是否顯著[32]，因此可采用方差分析彌補(bǔ)直觀分析的這一缺陷。

表4 正交試驗(yàn)方差分析Table 4 Analysis of variance of the experimental results of orthogonal array design

由表4可知，該方差分析的校正模型P值為0.025小于0.05，表明本試驗(yàn)的整體方差模型顯著，可進(jìn)行下一步分析。貯藏溫度P值為0.048小于0.05，表示貯藏溫度對(duì)薏米的異味程度影響顯著；包裝方式P值為0.551大于0.05，表示包裝方式對(duì)薏米的異味影響不顯著；抗氧化劑添加量P值為0.008小于0.01，表示抗氧化劑添加量對(duì)薏米的異味程度影響極顯著（P＜0.01）。比較三因素P值可知，對(duì)薏米異味程度影響主次順序?yàn)榭寡趸瘎┨砑恿浚举A藏溫度＞包裝方式。

表5 因素各水平均值Duncan多重比較Table 5 Duncan multiple comparison of three factors

由表5可知，使薏米異味評(píng)分最低的A因素為A1水平，由于A2與A1的結(jié)果差異不顯著，故A2也可作為備選考慮，即薏米的最佳貯藏溫度可為4、15 ℃；使異味評(píng)分最低的B因素為B2水平，但B因素4 個(gè)水平的結(jié)果差異都不顯著，故任選其一均可，這里選取直觀結(jié)果最低的B2水平，即不透光真空包裝；使薏米異味評(píng)分最低的C因素為C2水平，C3與C2差異不顯著，理論上也可作為備選條件，但考慮到C3水平貯藏的薏米中有抗氧化劑的氣味，故選取C2水平即0.01%為最佳抗氧化劑添加量。綜上所述，控制薏米異味的最佳組合為A1B2C2，即貯藏溫度4 ℃、不透光真空包裝、抗氧化劑添加量0.01%，此條件下貯藏6 個(gè)月，薏米異味評(píng)分最低為2.5。

2.2 薏米貯藏過(guò)程中各異味指標(biāo)結(jié)果

2.2.1 薏米貯藏過(guò)程中異味評(píng)分的變化情況

圖1 薏米貯藏過(guò)程中異味感官評(píng)分變化圖Fig. 1 Changes in sensory scores of adlay seeds during storage

由圖1可知，從薏米貯藏6 個(gè)月的整體情況來(lái)看，各試驗(yàn)組薏米異味感官評(píng)分均有不同程度的增加。從圖1可以看出，異味控制效果最好的是2號(hào)試驗(yàn)組，即采用不透光真空包裝、抗氧化劑添加量0.01%、貯藏溫度4 ℃，此時(shí)薏米異味評(píng)分最低。對(duì)異味的控制效果最差的是11號(hào)處理方法，即采用透光非真空包裝、不添加抗氧化劑、貯藏溫度25 ℃，其次是16號(hào)處理方法，即采用不透光非真空包裝、不添加抗氧化劑、貯藏溫度40 ℃。11號(hào)試驗(yàn)組的貯藏溫度低于16號(hào)試驗(yàn)組，但11號(hào)試驗(yàn)組采用透光包裝而16號(hào)試驗(yàn)組采用不透光包裝，結(jié)果為11號(hào)試驗(yàn)組的效果比16號(hào)試驗(yàn)組差，這說(shuō)明光照在油脂氧化的過(guò)程中可能具有重要影響。

2.2.2 薏米貯藏過(guò)程中醛類(lèi)化合物含量的變化情況

圖2 薏米貯藏過(guò)程中醛類(lèi)化合物含量的變化Fig. 2 Changes in aldehyde content in adlay seeds during storage

由圖2可知，各試驗(yàn)組薏米貯藏6個(gè)月，醛類(lèi)化合物的含量有不同程度的增加。產(chǎn)生醛類(lèi)化合物最少的為4號(hào)試驗(yàn)組，即采用不透光非真空包裝、抗氧化劑添加量0.03%、貯藏溫度4 ℃。本課題組前期實(shí)驗(yàn)得出，醛類(lèi)化合物是薏米自然貯藏過(guò)程中產(chǎn)生的主要異味物質(zhì)，但在本實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)觀察醛類(lèi)化合物含量得出的最佳處理?xiàng)l件與通過(guò)異味評(píng)分得出的結(jié)果不一致。為尋其原因，具體分析薏米的異味程度與醛類(lèi)化合物含量之間的關(guān)系。

2.2.3 薏米貯藏過(guò)程中的主要異味物質(zhì)分析

2.2.3.1 薏米的異味程度與醛類(lèi)化合物含量的相關(guān)性

16 組薏米樣品貯藏6 個(gè)月，每2 個(gè)月進(jìn)行1 次取樣（共計(jì)48 次），測(cè)定薏米揮發(fā)性成分中醛類(lèi)化合物含量，結(jié)合薏米的異味評(píng)分，對(duì)薏米的異味程度與醛類(lèi)化合物的含量進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，薏米的異味程度與醛類(lèi)化合物的含量在0.01水平上呈顯著相關(guān)，但相關(guān)系數(shù)僅為0.757。由圖3可知，散點(diǎn)圖趨勢(shì)線(xiàn)的R2值僅為0.573，表明該趨勢(shì)線(xiàn)的擬合度不很理想。進(jìn)一步分析薏米的揮發(fā)性成分GC-MS檢測(cè)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在抗氧化劑添加量為0.02%和0.03%的薏米的揮發(fā)性成分中含有較高強(qiáng)度的抗氧化劑峰。由于TBHQ有特殊氣味而B(niǎo)HA僅在高濃度下略有酚味[33]，故推測(cè)本實(shí)驗(yàn)中薏米的異味可能與TBHQ的含量也有關(guān)系。

圖3 薏米異味評(píng)分與醛類(lèi)化合物含量的散點(diǎn)圖Fig. 3 Scatter plot of off-flavor scores against aldehyde content

2.2.3.2 薏米的異味程度與醛類(lèi)化合物和TBHQ總含量的相關(guān)性

16 組薏米樣品貯藏6 個(gè)月，每2 個(gè)月進(jìn)行1 次取樣（共計(jì)48 次），測(cè)定薏米揮發(fā)性成分中醛類(lèi)化合物和TBHQ的總含量，結(jié)合薏米的異味評(píng)分，對(duì)薏米的異味程度與醛類(lèi)化合物和TBHQ總含量進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析。結(jié)果如圖4所示，薏米的異味程度與醛類(lèi)化合物及抗氧化劑TBHQ的總含量呈相關(guān)性顯著（R2=0.900，P＜0.01），散點(diǎn)圖趨勢(shì)線(xiàn)的R2值為0.809，由此說(shuō)明，薏米的異味程度很大程度上受薏米揮發(fā)性成分中醛類(lèi)化合物與TBHQ總含量的影響。即薏米在貯藏實(shí)驗(yàn)中的異味程度受到了抗氧化劑自身帶來(lái)異味的影響。

圖4 薏米異味評(píng)分與醛類(lèi)化合物與TBHQ總含量的散點(diǎn)圖Fig. 4 Scatter plot of off-flavor scores against total amount of aldehydes and TBHQ

有文獻(xiàn)指出，抗氧化劑TBHQ、BHA、沒(méi)食子酸丙酯、二丁基羥基甲苯、VC、迷迭香、VE、茶多酚、植酸、竹葉黃酮使用量均為0.2 g/kg時(shí)，TBHQ的抗氧化效果最好，其次是BHA[21]。故TBHQ雖有異味但抗氧化效果良好，可將其與BHA混合使用，以減輕其負(fù)面效果。

3 結(jié) 論

通過(guò)控制抗氧化劑添加量、貯藏溫度和包裝方式能有效抑制薏米貯藏中的異味的產(chǎn)生，三者對(duì)薏米異味程度影響的主次順序?yàn)榭寡趸瘎┨砑恿浚举A藏溫度＞包裝方式，A1B2C2為控制薏米異味的最佳組合，即貯藏溫度4 ℃、不透光真空包裝、抗氧化劑添加量0.01%，此條件下貯藏6 個(gè)月，薏米異味評(píng)分最低為2.5。薏米的異味程度與醛類(lèi)化合物及抗氧化劑TBHQ的總含量相關(guān)性顯著（R2=0.900，P＜0.01），即添加了抗氧化劑TBHQ貯藏的薏米的異味程度受薏米揮發(fā)性成分中醛類(lèi)化合物與TBHQ總含量的影響，但因TBHQ抗氧化效果好，可將其與BHA混合使用以減輕其負(fù)面效果。研究結(jié)果對(duì)于薏米貯藏方式的選擇及薏米的深加工以及研究薏米異味形成機(jī)理等方面具有一定的參考意義，下一步可就將其廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中作進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。

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