孫倩倩 賀媛媛 巨明月 郭波莉 張 波 張影全 李 明

(農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，北京 100193)

面條是中國傳統(tǒng)主食之一，全麥面條由于含有豐富的生物活性物質(zhì)及膳食纖維、礦物質(zhì)、維生素、必需氨基酸等物質(zhì)，長期攝入可有效預(yù)防糖尿病、心血管疾病等慢性疾病的發(fā)生[1]，備受廣大消費(fèi)者的青睞。風(fēng)味物質(zhì)是食品重要的指標(biāo)之一，全谷物制品的揮發(fā)性成分比精加工谷物產(chǎn)品更豐富，香氣更濃郁[2-4]。而目前對于全麥?zhǔn)烀鎿]發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的研究尚淺。全麥?zhǔn)烀婕庸み^程伴隨著各種成分間復(fù)雜的物理和化學(xué)反應(yīng)，其風(fēng)味特點(diǎn)及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)變化規(guī)律尚不明確。氣相-離子遷移譜(GC-IMS)是一種比較新型的氣相分離和檢測技術(shù)，融合了氣相色譜的高分離能力和離子遷移譜的高靈敏度、高分辨等特點(diǎn)，且無需前處理，分析時(shí)間短。

本研究采用氣相-離子遷移譜法(GC-IMS)檢測全麥粉、全麥生面、全麥?zhǔn)烀娴膿]發(fā)性成分，比較分析全麥?zhǔn)烀婕庸み^程主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類及變化，探究在熟面制作過程中全麥粉氣味物質(zhì)的變化原因，為全麥鮮熟面相關(guān)研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

全麥粉：全籽粒研磨，無添加。

1.2 儀器與設(shè)備

JHMZ-200型和面機(jī)，JMTD-168/140型實(shí)驗(yàn)面條機(jī)，F(xiàn)lavourSpec?風(fēng)味分析儀。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備

全麥生面制作：取100 g全麥粉，加入0.5%的鹽和35%的純凈水，和面時(shí)間為8 min，用和面機(jī)攪拌成絮狀面團(tuán)，再放入壓面機(jī)進(jìn)行壓延，形成長方形的薄面帶后放入保鮮袋封口醒發(fā)30 min，最后調(diào)整厚度在1.5 mm，進(jìn)行切條整理。

全麥?zhǔn)烀嬷谱鳎喝?0 g 制作完成的全麥生面，沸水煮制白芯完全消失，過涼水后撈起瀝干。

1.3.2 GC-IMS分析方法

頂空進(jìn)樣條件：分別稱取2 g全麥粉、全麥生面、全麥?zhǔn)烀鏄悠?，置?0 mL頂空樣品瓶中，密閉封口后進(jìn)行檢測。孵育溫度為75 ℃，孵育時(shí)間20 min，頂空進(jìn)樣針溫度80 ℃，進(jìn)樣量500 μL，清洗時(shí)間30 s。

GC條件：FS-SE-54-CB-1毛細(xì)管柱(15 m×0.53 mm)，柱溫為60 ℃；載氣為純度≥99.999%的N2；載氣流流量為初始2.0 mL/min，保持2 min后在10 min內(nèi)線性增至15 mL/min，之后在10 min內(nèi)線性增至100 mL/min，最后10 min 增至150 mL/min。

IMS條件：漂移氣為純度≥99.999%的N2；流速150 mL/min；探測器溫度為45 ℃。

1.4 數(shù)據(jù)分析與處理

所有指標(biāo)測定重復(fù)3次。采用GC×IMS內(nèi)置NIST數(shù)據(jù)庫和IMS數(shù)據(jù)庫對樣品中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行定性分析，利用配套LAV(laboratory analytical viewer)軟件分析譜圖，直接對比樣品之間的譜圖差異。利用Excel和Origin軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和繪圖，SPSS 22.0對數(shù)據(jù)顯著性差異進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 全麥樣品中揮發(fā)性物質(zhì)定性分析

全麥粉、全麥生面、全麥?zhǔn)烀?組樣中共檢測出155個(gè)信號峰，通過GC×IMS Library Search軟件內(nèi)置的氣相保留指數(shù)數(shù)據(jù)庫與遷移時(shí)間數(shù)據(jù)庫對信號峰進(jìn)行定性分析，鑒定出80個(gè)信號峰、55種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，部分揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)可產(chǎn)生多個(gè)信號(表1)。55種風(fēng)味成分中有醇類14種、醛類11種、酮類11種、酯類10種、雜環(huán)類6種、酸類2種、酚類1種。

表1 全麥粉、全麥生面、全面熟面揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

續(xù)表1

2.2 全麥樣品中揮發(fā)性物質(zhì)的相對含量分析

2.2.1 全麥粉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

全麥粉樣品中各類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)如圖1所示，以醇類(33.12%)、醛類(18.07%)、酮類(13.85%)和酯類(7.32%)為主。這與徐鑫等[5]利用頂空固相微萃取和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)研究全麥粉中揮發(fā)性成分得出的結(jié)論相類似。全麥粉中2-己醇、正戊醇(香脂味)、正己醇(青草香)、2-丙酮、3-甲基丁醛(麥芽香)、戊醛(杏仁味、麥芽香)、2-丁酮(醚味)、庚醛(脂肪味、柑橘味)、(E)-2-庚醛(脂肪味、堅(jiān)果香)與2-庚酮(皂香)峰體積較大(表2)，徐鑫等[5]與袁佐云等[6]同樣發(fā)現(xiàn)正己醇在全麥粉中相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，說明正己醇可能是全麥粉風(fēng)味組成的重要物質(zhì)；而對于其余較高的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，前人并沒有檢出或檢測出相對含量較低，這說明對于揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的檢測，GC-IMS方法可能比GC-MS方法更靈敏。這些化合物呈青草香、脂香、堅(jiān)果香以及麥芽香。

圖1 全麥粉、全麥生面、全麥?zhǔn)烀嬷?各類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)

表2 全麥粉、全麥生面、全麥?zhǔn)烀娓鲹]發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)峰體積/a.u.

續(xù)表2

續(xù)表2

2.2.2 全麥生面揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

全麥生面樣品中各類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)如圖1所示，以醇類(33.00%)、醛類(28.87%)、酮類(7.98%)和酯類(6.65%)為主。王麗萍等[7]在研究全麥掛面同樣發(fā)現(xiàn)醛類、醇類、酮類、酯類是其主要的揮發(fā)性成分。全麥生面中戊醛(杏仁味、麥芽香)、2-庚酮(皂香)、1-辛烯-3醇(蘑菇味)、(E)-2-己烯醇(青草香、堅(jiān)果香)、(E)-2-壬烯醛(清香、脂肪香)、庚醛(脂肪香、柑橘味)、3-甲基丁醛(麥芽香)、β-癸內(nèi)酯(椰香)、(E)-2-辛烯醛(青草香、堅(jiān)果香、脂肪香)、正己醇(青草香)、(E)-2-庚醛(脂肪味、堅(jiān)果香)、2-己醇、正戊醇(香脂味)相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大(表2)，這些物質(zhì)使全麥生面風(fēng)味增加了清香、椰香、蘑菇味。其中1-辛烯-3-醇、(E)-2-辛烯醛、 (Z)-2-壬烯醛、 2-庚酮被認(rèn)為是青麥仁生面條中重要的芳香物質(zhì)[8]，說明GC-IMS方法也能夠檢測出生面條中重要風(fēng)味物質(zhì)，并且能檢測出更多的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。

2.2.3 全麥?zhǔn)烀鎿]發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

全麥?zhǔn)烀鏄悠分懈黝悡]發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)如圖1所示，以醇類(29.19%)、醛類(22.13%)、酮類(11.94%)和酯類(9.73%)為主。全麥?zhǔn)烀嬷?E)-2-壬烯醛(清香、脂肪香)、2-庚酮(皂香)、(E)-2-辛烯醛(青草香、堅(jiān)果香、脂肪香)、庚醛(脂肪香、柑橘味)、(E)-2-庚醛(脂肪味、堅(jiān)果香)、正戊醇(脂香)、β-癸內(nèi)酯(椰香)、2-己醇以及正己醇(青草香)相對含量較大(表2)，但與全麥生面比，其相對含量有所下降。

2.3 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)在加工過程中的變化分析

由表3可知，總揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)以及醇類、醛類、其他類揮發(fā)性化合物相對峰體積在全麥?zhǔn)烀婕庸み^程先增加后降低；酮類和雜環(huán)類揮發(fā)性化合物相對峰體積先降低后升高；而酯類揮發(fā)性化合物相對峰體積呈上升趨勢。醛類主要來源于脂質(zhì)氧化[9]，醇通常通過脂肪酸的仲氫過氧化物的分解而形成[10]，醇類與多種酸作用生成相應(yīng)的酯類。全麥粉制作成全麥生鮮面的過程中，醇類、醛類、酯類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)以及總揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量增加，這可能是由于在和面過程中其前體物質(zhì)(如游離脂肪酸等)被氧化分解所得。研究表明小麥粉加水后不飽和脂肪酸在脂氧合酶(LOX)作用下生成醛和酮[11]。與全麥生鮮面相比，全麥鮮熟面中酮類、酯類、雜環(huán)類揮發(fā)性化合物在面條煮制后含量增加，可能是由于在熱加工過程其風(fēng)味前體物質(zhì)(如脂肪酸、氨基酸等)發(fā)生熱氧化、熱降解反應(yīng)。醇類化合物減少可能是由于與酸反應(yīng)生成酮類物質(zhì)有關(guān)，也可能歸因于醇類在水中的高溶解度[12]。全麥?zhǔn)烀嬷腥╊悡]發(fā)性化合物減少，大米在蒸煮過程中也觀察到了類似的現(xiàn)象[13]，可能是煮制過程中部分揮發(fā)性醛類物質(zhì)揮發(fā)擴(kuò)散到空氣中造成了損失?？傊?，全麥粉制作成生面過程會加快全麥粉中脂質(zhì)氧化或是氨基酸分解產(chǎn)生醛、醇、酯。煮制會使全麥面條中醛和醇的溶解和釋放，并通過脂質(zhì)氧化和熱分解來調(diào)節(jié)酯和酮的濃度。

表3 全麥粉&全麥生面&全麥?zhǔn)烀娴膿]發(fā)性物質(zhì)分析/a.u.

從55種揮發(fā)性物質(zhì)中共篩選出50種化合物具有顯著差異(P<0.05)，并結(jié)合偏最小二乘法(PLS-DA)模型的VIP值的大小，篩選VIP>1的差異揮發(fā)性物質(zhì)，共篩選出24種差異標(biāo)志性風(fēng)味物質(zhì)(圖2)，這些標(biāo)志性差異物質(zhì)可能是造成全麥粉、全麥生面、全麥?zhǔn)烀骘L(fēng)味差異的主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。三組樣品對比，如圖2所示，2,5-二甲基呋喃、3-辛酮、乙酸丙酯、2-戊基呋喃、2-戊酮、3-甲基-1-戊醇6種物質(zhì)含量在全麥粉和全麥生面中都較低，煮制后在全麥?zhǔn)烀嬷泻匡@著增加，說明這6種物質(zhì)主要是由于熱加工過程產(chǎn)生的。呋喃是最豐富的雜環(huán)化合物，由脂質(zhì)氧化和美拉德反應(yīng)共同產(chǎn)生，2-戊基呋喃具有特征性的堅(jiān)果氣味。3-辛酮具有香草香、奶油味，2-戊酮有水果香，其在面條煮熟后顯著增加可能與加熱過程中脂質(zhì)氧化有關(guān)；2-糠醛(面包香、堅(jiān)果香、甜香)、2-己酮(醚味)、乙酸己酯(果香、青草香)3種物質(zhì)在加工過程中先下降后增加，在全麥?zhǔn)烀嬷羞_(dá)到最大，這些化合物可能是面條在煮制過程中溶解并釋放[14]；1-丙醇、壬醛(柑橘味、青草香、脂肪香)、己酸甲酯(果香、甜香)、環(huán)己酮、2,3-乙?；?奶油味、黃油味)、戊醛(杏仁味、麥芽味)6種物質(zhì)在全麥粉與全麥生面中相對含量都較高，但煮制后在全麥?zhǔn)烀嬷酗@著下降，損失較大。己酸甲酯、環(huán)己酮、2,3-乙酰基丙酮在加熱過程中損失較大可能歸因于熱處理引起的還原反應(yīng)或分解反應(yīng)[14]；苯乙醛(蜂蜜味、甜味)、2-甲基-1-丙醇(酒香、苦味)、(E, E)-2,4-庚二烯醛(堅(jiān)果香、脂肪香)、(E)-2-己烯醇(青草香、堅(jiān)果香)、2-己醇、1-戊醇(香脂味)、乙酸(酸味)、2-乙酰基呋喃(香脂味)、3-甲基丁醛(麥芽香)9種物質(zhì)在加工過程中先升高后降低，在全麥生面中含量達(dá)到最大。其中(E, E)-2,4-庚二烯醛與(E)-2-己烯醇來源亞麻酸自氧化分解，3-甲基丁醛來自于亮氨酸的降解，在全麥粉制作成全麥生面過程中含量升高，說明在制作過程加速了亞麻酸與亮氨酸等前體物質(zhì)氧化分解。在全麥生面熟制過程會損失部分全麥面條的香味，15種標(biāo)志性差異物質(zhì)(多呈脂肪香、青草香、麥芽味、堅(jiān)果味)都有很大損失。篩選出的這24種差異標(biāo)志性風(fēng)味物質(zhì)，可為全麥?zhǔn)烀骘L(fēng)味定向調(diào)控提供香氣靶點(diǎn)。

圖2 全麥粉、全麥生面與全麥?zhǔn)烀嬷g 標(biāo)志性差異揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)熱圖

2 結(jié)論

在全麥粉、全麥生鮮面、全麥鮮熟面3種樣品中共鑒定出55種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，以醇類、醛類、酮類和酯類為主。全麥?zhǔn)烀嬷谱鬟^程，總揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)以及醇類、醛類、其他類揮發(fā)性化合物相對峰體積在全麥?zhǔn)烀嬷谱鞑煌A段先增加后降低；酮類和雜環(huán)類揮發(fā)性化合物相對峰體積先降低后升高；而酯類揮發(fā)性化合物相對峰體積呈上升趨勢。對三組樣品中的55種揮發(fā)性化合物進(jìn)行顯著性分析，并結(jié)合OPLS-DA分析，篩選P<0.05且VIP>1的差異揮發(fā)性物質(zhì)，共篩選出24種標(biāo)志性差異化合物，這些標(biāo)志性差異化合物可能是造成全麥粉、全麥生面、全麥?zhǔn)烀骘L(fēng)味差異的主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。由于IMS數(shù)據(jù)庫尚待進(jìn)一步完善，全麥面粉、全麥生鮮面以及全麥鮮熟面中尚未能完全鑒別出的所有特征風(fēng)味化合物，未定性的75個(gè)峰還需進(jìn)一步分析研究。