禾谷加工、蒸煮過(guò)程中揮發(fā)性物質(zhì)研究進(jìn)展

張義茹, 劉龍龍, 李紅英， 韓淵懷*

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，山西 太谷 030801； 2.農(nóng)業(yè)部黃土高原作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030031； 3.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物品種資源研究所，山西 太原 030031)

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禾谷加工、蒸煮過(guò)程中揮發(fā)性物質(zhì)研究進(jìn)展

張義茹1，2, 劉龍龍2,3, 李紅英1，2， 韓淵懷1，2*

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，山西 太谷 030801； 2.農(nóng)業(yè)部黃土高原作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030031； 3.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物品種資源研究所，山西 太原 030031)

[目的]風(fēng)味物質(zhì)研究對(duì)改良作物品種具有重要意義。為了了解小麥、大麥、燕麥、黑麥、水稻、谷子這6種禾谷作物及苦蕎中揮發(fā)性物質(zhì)的研究狀況。[方法]文獻(xiàn)綜述法。[結(jié)果]對(duì)禾谷作物在加工、蒸煮過(guò)程中產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)種類(lèi)、構(gòu)成進(jìn)行了概述，從而找出這些揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)谷物風(fēng)味形成的重要作用，并在結(jié)尾提出展望。[結(jié)論]可為后續(xù)深入研究禾谷類(lèi)作物中的香味物質(zhì)提供借鑒和參考。

禾谷類(lèi)作物；加工；蒸煮；揮發(fā)性物質(zhì)

禾谷類(lèi)作物如水稻、谷子、小麥、大麥、燕麥等，其脫殼后的籽粒是人們主要的食用部分，維持著人類(lèi)的生存。近年來(lái)，隨著糧食作物的產(chǎn)量研究已趨于飽和，越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始關(guān)注研究作物的品質(zhì)，以此滿(mǎn)足人們對(duì)谷物的風(fēng)味、食味、營(yíng)養(yǎng)等全方位的要求。氣味是谷物特有的風(fēng)味，也是判斷谷物的新鮮陳舊程度[1]、貯藏過(guò)程中有無(wú)霉變[2]的依據(jù)之一，影響著消費(fèi)者對(duì)谷物選購(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)。按氣味在植物中釋放部位不同，可分為兩大類(lèi)[3]：第一類(lèi)為植物的花、果實(shí)產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)，主要包括芳香類(lèi)，萜類(lèi)，酯類(lèi)等化合物；第二類(lèi)為植物的營(yíng)養(yǎng)組織產(chǎn)生，如植物的葉片、根莖等釋放的脂肪酸衍生物，萜類(lèi)等化合物。根據(jù)這些揮發(fā)性物質(zhì)的生物合成途徑，具體分為萜類(lèi)化合物、苯/苯丙烷類(lèi)化合物、揮發(fā)性脂肪酸和氨基酸支鏈衍生物[4]。

谷物的風(fēng)味物質(zhì)分析極其復(fù)雜，由于人的感官嗅聞對(duì)不同谷物的香味判斷具有主觀性，且霉變谷物產(chǎn)生的氣味會(huì)對(duì)人體造成損害，因此研究谷物中的揮發(fā)性物質(zhì)具有重要意義。近些年，隨著仿生物氣味分析儀器的誕生，如氣相色譜儀、氣質(zhì)聯(lián)用儀[5,6]、電子鼻[7,8]等高級(jí)仿生系統(tǒng)的出現(xiàn)，它們由于分析速度快，靈敏度高，易于檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)研究谷物中的揮發(fā)性物質(zhì)做出了突出貢獻(xiàn)，但這些儀器至今還未完全智能化，在利用儀器分析樣品中的揮發(fā)性物質(zhì)時(shí)仍需要對(duì)樣品進(jìn)行處理、提取。目前，谷物中常用的揮發(fā)性物質(zhì)提取方法主要有以下幾種：頂空分析法(靜態(tài)頂空分析，動(dòng)態(tài)頂空分析)，固相微萃取法(頂空固相微萃取)，同時(shí)蒸餾萃取法(吸附，同時(shí)蒸餾)，減壓蒸餾法，氣相色譜-嗅聞技術(shù)(Gas Chromatography-Olfactometry)，香味抽提稀釋分析法(Aroma Extract Dilution Analysis)，溶劑輔助的香料蒸餾技術(shù)(Solvent-Assisted Flavor Evaporation)，超臨界流體萃取法[9～11]。這些提取方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，不同實(shí)驗(yàn)條件下，采用不同的樣品提取方法，并結(jié)合合適的氣味檢測(cè)儀，對(duì)測(cè)定谷物中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)發(fā)揮了重要作用[12]。

因此，本文綜述了學(xué)者對(duì)一些主要糧食作物中的揮發(fā)性物質(zhì)研究進(jìn)展情況，并總結(jié)其研究方法，以期為后續(xù)研究谷類(lèi)作物的香氣提供研究實(shí)驗(yàn)思路與參考。

1 幾種禾谷加工、蒸煮過(guò)程中揮發(fā)性物質(zhì)研究進(jìn)展

1.1 小麥

小麥?zhǔn)鞘澜缛蠊任镏?，也是我?guó)主要糧食作物。小麥磨成的小麥粉往往通過(guò)加工制作成饅頭、面包等食物供人們食用。目前，從小麥粉中已鑒定出68種揮發(fā)性化合物，其中主要是醛類(lèi)，醇類(lèi)，烴類(lèi)；小麥的風(fēng)味與麥粉的出粉率有關(guān)，出粉率高的小麥粉，其揮發(fā)性物質(zhì)種類(lèi)增多，醇類(lèi)和醛類(lèi)物質(zhì)減少，烴類(lèi)物質(zhì)變化不顯著[13]。用小麥粉加工成的饅頭，需要加入酵母輔助發(fā)酵，因此，饅頭的香味形成除了其自身的麥香味，還包括微生物發(fā)酵產(chǎn)生的弱酸分解物和酶的作用產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)的綜合[14]。此外，揮發(fā)性物質(zhì)提取方法不同，也會(huì)導(dǎo)致儀器檢測(cè)到的揮發(fā)性物質(zhì)數(shù)量差異。胡麗花[15,16]等人分別采用SDE法和SPME法結(jié)合GC-MS，從饅頭中共鑒定出70種揮發(fā)性物質(zhì)，其中，采用SPME-GC-MS檢測(cè)到的化合物種類(lèi)多于SDE法，而用SDE法檢測(cè)到的化合物的濃度高于SPME。研究發(fā)現(xiàn)，醛類(lèi)，醇酮類(lèi)和酯類(lèi)對(duì)形成饅頭的風(fēng)味影響較大；烴類(lèi)物質(zhì)雖有較高的氣味閾值，但不具風(fēng)味活性，因而對(duì)饅頭香味貢獻(xiàn)較小。小麥籽粒的不同部位，其揮發(fā)性物質(zhì)也各有差異。研究表明，小麥面粉中的揮發(fā)性物質(zhì)主要是醛類(lèi)、醇類(lèi)和烴類(lèi)；小麥麩皮中的揮發(fā)性物質(zhì)主要為小分子醇類(lèi)和羧酸類(lèi)物質(zhì)，而小麥胚芽中主要為酚類(lèi)、醇類(lèi)和烴類(lèi)，且酚類(lèi)含量較高，而小麥粉中無(wú)檢測(cè)到的酚類(lèi)[17]。

面包，因具獨(dú)特的醇香味受到人們的喜愛(ài)。面包的風(fēng)味物質(zhì)形成是個(gè)復(fù)雜的化學(xué)變化過(guò)程，包括烘烤過(guò)程中面包皮在高溫下產(chǎn)生的美拉德反應(yīng)，面包原料的香味及酵母發(fā)酵產(chǎn)生的氣味[18]。Joana Pico[19]等人通過(guò)改進(jìn)揮發(fā)物提取方法，從面包屑中共鑒定出40種揮發(fā)性物質(zhì)，得出面包屑的風(fēng)味物質(zhì)由醇類(lèi)、酮類(lèi)、醛類(lèi)、酸類(lèi)和少量的酯類(lèi)組成；其中3-羥基-2-丁酮、苯乙醇、乙酸對(duì)面包風(fēng)味形成貢獻(xiàn)最大。不同類(lèi)型面包，如精麥面包皮和全麥面包皮，其風(fēng)味物質(zhì)濃度也各有差異。研究發(fā)現(xiàn)，在測(cè)得的精麥面包中，有5種揮發(fā)性物質(zhì)濃度高于全麥面面包，3種物質(zhì)濃度低于全麥面面包。此外，全麥面面包中的揮發(fā)性物質(zhì)阿魏酸，在烘烤時(shí)可與美拉德反應(yīng)產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，影響面包風(fēng)味的形成。最顯著變化為2-乙?；?1-吡咯啉減少，這表明阿魏酸對(duì)抑制面包中前體化合物的生成具有主要作用，可能對(duì)面包的風(fēng)味物質(zhì)影響最大[20]。全麥面包皮的風(fēng)味受酵母濃度、發(fā)酵溫度的影響。發(fā)酵溫度越高，越會(huì)加速面包皮中的美拉德反應(yīng)，易于3-甲基-1-丁醇、砒嗪、3-羥基-2-丁酮等物質(zhì)的形成。而在較低的發(fā)酵溫度，更容易產(chǎn)生2-和3-甲基丁醛。酵母濃度越高，越會(huì)促使3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、3-(甲基硫代)-丙醛形成。而較低的酵母會(huì)使面包皮中己醛提高[21]。

小麥粉在儲(chǔ)藏過(guò)程中，其風(fēng)味物質(zhì)會(huì)因儲(chǔ)藏環(huán)境和有害微生物的變化而不斷變化。因此，儲(chǔ)藏不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致小麥發(fā)霉、變質(zhì)，甚至失去原有香味。當(dāng)小麥自收獲至儲(chǔ)藏2個(gè)月，其揮發(fā)性物質(zhì)變化最高的是烴類(lèi)和醛類(lèi)，其次為醇類(lèi)、酮類(lèi)；儲(chǔ)藏超過(guò)2個(gè)月，己醛、苯甲醛、辛醛等物質(zhì)變化較為顯著[22]。儲(chǔ)藏時(shí)間6個(gè)月內(nèi)，小麥中的揮發(fā)性物質(zhì)如醛類(lèi)、醇類(lèi)、酮類(lèi)等物質(zhì)的含量，大都呈先下降后增加的趨勢(shì)，但烴類(lèi)物質(zhì)隨儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)而增加[23]。因此，不同儲(chǔ)藏溫度和儲(chǔ)藏時(shí)間，影響著小麥的揮發(fā)性物質(zhì)變化，但總體看，其揮發(fā)性化合物種類(lèi)大體相同，僅在相對(duì)含量上存在差異[24, 25]。

1.2 大麥

大麥主要種植于我國(guó)的青藏高原，黃河、長(zhǎng)江流域，常用于食品加工、啤酒釀造、飼料等。Cramer[26]等人從12個(gè)大麥品種中共鑒定了26種揮發(fā)性物質(zhì)，主要包括醛、酮、醇類(lèi)和呋喃類(lèi)物質(zhì)，這些物質(zhì)當(dāng)中，正己醛、1-戊醇被認(rèn)為是大麥的主要揮發(fā)性化合物，且發(fā)現(xiàn)，帶穎殼的大麥品種的總揮發(fā)性化合物均高于裸大麥，表明了穎殼在大麥中的重要作用。大麥生成的大麥芽，通過(guò)熱焙焦加工成啤酒生產(chǎn)的原料，其風(fēng)味影響著釀造啤酒的風(fēng)味。制作啤酒的麥芽通常有淺色麥芽和焦黑麥芽。焦黑麥芽又叫黑麥芽，常用來(lái)制作黑啤酒，國(guó)外較為普遍。因麥芽制作方法不同，其風(fēng)味物質(zhì)也稍有差異。董亮等人[27, 28]研究了兩種淺色釀酒麥芽中的風(fēng)味物質(zhì)，共檢測(cè)到34種揮發(fā)性化合物，發(fā)現(xiàn)醛類(lèi)和醇類(lèi)物質(zhì)構(gòu)成了大麥芽中的主體揮發(fā)性物質(zhì)，這些揮發(fā)性物質(zhì)大都來(lái)源于大麥加工過(guò)程中不飽和脂肪酸的氧化；正己醛、異戊醛、2-甲基丁醛賦予了大麥濃郁的麥香味，被認(rèn)為對(duì)大麥芽風(fēng)味影響最大的三種化合物。Fickert[29]等人研究了色度EBC為117的焦麥芽，從中鑒定出39種揮發(fā)性物質(zhì)，其中香氣活性值(OAV)較高，對(duì)麥芽香味貢獻(xiàn)較大的化合物為3-甲基丁醛，1-辛烯-3-酮，甲硫基丙醛，反式-2,4-癸二烯醛，香草醛，2-甲基丁酸，3-甲基丁酸，4-羥基-2，5-二甲基-3(2H)呋喃酮。周偉[30]研究了色度EBC為1 300～1 600的黑麥芽，該麥芽經(jīng)處理后，置于烘烤溫度為270 ℃下焙焦而成，含有豐富焦糖和類(lèi)黑精。研究表明，黑麥芽的風(fēng)味物質(zhì)主要來(lái)源于美拉德反應(yīng)在高溫狀態(tài)下產(chǎn)生了大量的醛類(lèi)、呋喃、砒嗪、砒咯等化合物和類(lèi)黑色素。且發(fā)現(xiàn)，黑麥芽中的醛類(lèi)物質(zhì)，砒嗪含量遠(yuǎn)大于淺色麥芽；醛類(lèi)物質(zhì)影響著黑麥芽的甜味，砒嗪與麥芽的炒味相關(guān)，這些風(fēng)味物質(zhì)直接或者間接相互作用下，共同構(gòu)成了黑麥芽的獨(dú)特風(fēng)味。

1.3 黑麥

黑麥，俗稱(chēng)裸麥，主要種植于丹麥、荷蘭、德國(guó)等北歐國(guó)家，在我國(guó)也有少量種植，常生長(zhǎng)在海拔較高、氣溫較低的地方。與普通小麥相比，黑麥富含較高的硒元素、氨基酸、維生素、膳食纖維等物質(zhì)，具有“蛋白麥”，“富硒麥”的美稱(chēng)[31]。黑麥的加工與其他麥類(lèi)作物相似，常被用于制作面包、饅頭、麥片及釀造啤酒等用途。因此，研究黑麥中的揮發(fā)性物質(zhì)有助于提高黑麥制品的風(fēng)味。據(jù)了解，黑麥的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健功能的研究比較全面[32～34]，而對(duì)黑麥中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)研究卻鮮有報(bào)道。Kichhoff[35]等人采用AEDA提取方法結(jié)合高分辨氣象色譜-嗅覺(jué)測(cè)量法(HRGC-O)，從發(fā)酵的黑面包中鑒定出22種主要揮發(fā)性物質(zhì)，為了進(jìn)一步研究這些揮發(fā)性物質(zhì)源自黑麥粉還是酵母發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生，Kichhoff[36]又比較了五種不同的黑麥面團(tuán)及黑麥酵母中的揮發(fā)性物質(zhì)，并通過(guò)定量分析得到甲硫代丙醛，(E)-壬烯醛，己醛為黑麥粉中的主要揮發(fā)物；3-甲基丁醛、香草醛、3-甲基丁酸、甲硫代丙醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛、2,3-丁二酮、乙酸為黑麥酵母重點(diǎn)主要揮發(fā)物。研究表明，在黑麥面包的發(fā)酵過(guò)程中，3-甲基丁醛、乙酸、2,3-丁二酮含量顯著增加，而(E,E)-2,4-癸二烯醛、2-甲基丁醛含量減少，面包中的香味物質(zhì)主要來(lái)自于黑麥粉。這些研究為今后黑麥風(fēng)味物質(zhì)的研究奠定了基礎(chǔ)。

1.4 燕麥

燕麥?zhǔn)且环N高寒作物，在我國(guó)廣泛種植。燕麥分皮燕麥和裸燕麥兩種，營(yíng)養(yǎng)成分主要包括燕麥的蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉、膳食纖維、抗氧化物等，具有降低血糖、血脂等功效，具極高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，被列為是我國(guó)重要的小雜糧作物[37]。燕麥常被加工為燕麥粥、燕麥面包、燕麥片、燕麥餅干等產(chǎn)品供人們食用，其風(fēng)味對(duì)產(chǎn)品的好壞具有很大影響。孫培培[38]等人初步研究出對(duì)燕麥片風(fēng)味影響較大的揮發(fā)性物質(zhì)有己醛、庚醛、(Z)-2-庚烯醛、苯乙醛、(E)-壬烯醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛、環(huán)己醇、戊醇、乙酸乙酯、2-戊基呋喃、2-乙基呋喃、糠醛。劉丹[39]隨后采用HS-SPME-GC-MS方法，分析了6個(gè)不同產(chǎn)地的燕麥品種中燕麥籽粒和燕麥片中的揮發(fā)性物質(zhì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同品種燕麥片中的揮發(fā)性物質(zhì)雖然各有差異，但主體揮發(fā)性物質(zhì)大體相似，均為醛類(lèi)、烴類(lèi)、醇類(lèi)、酯類(lèi)，只是含量不同。整體看，醛類(lèi)物質(zhì)的種類(lèi)和含量都相對(duì)較高，對(duì)燕麥香氣貢獻(xiàn)最大，其中壬醛為燕麥籽粒中的主體香味物質(zhì)；當(dāng)燕麥加工成燕麥片后，壬醛的含量逐漸降低，正己醛含量增高，為燕麥片中主要揮發(fā)性物質(zhì)[40]；而青海青麥燕麥加工成燕麥片后，苯甲醛成為起主導(dǎo)作用的醛類(lèi)。Sides[41]研究了加工過(guò)程中，不同燕麥形態(tài)(生燕麥、去殼燕麥、烘干去皮燕麥、燕麥片)中的揮發(fā)性物質(zhì)，結(jié)果表明，燕麥風(fēng)味物質(zhì)主要為醛類(lèi)和醇類(lèi)物質(zhì)，醛類(lèi)物質(zhì)如苯甲醛的產(chǎn)生，主要由糖類(lèi)和氨基酸的分解和相互作用產(chǎn)生，該研究同樣證明正己醛為燕麥片中主體揮發(fā)物。

不同熱處理(微波、焙烤、蒸煮)對(duì)燕麥的風(fēng)味具較大影響，未處理的燕麥片風(fēng)味主要有醛類(lèi)、烯烴類(lèi)、萘類(lèi)，經(jīng)過(guò)熱加工處理后，其增加了更多的醛類(lèi)物質(zhì)。此外，還生成較多的砒嗪和嘧啶，呈現(xiàn)烤香味[42]。Parker[43]等采用高溫?cái)D壓蒸煮方式處理燕麥粉，并比較了感官分析法和儀器分析法對(duì)燕麥風(fēng)味的影響，結(jié)果表明，這兩種方法測(cè)得的風(fēng)味物質(zhì)差異顯著；擠壓蒸煮采用的溫度越高，燕麥籽粒含水越少更有助于美拉德產(chǎn)物的產(chǎn)生。如砒嗪，含硫脂環(huán)族化合物，被報(bào)道有獨(dú)特麥香味。隨著美拉德反應(yīng)的產(chǎn)生，原燕麥籽粒中的脂質(zhì)降解產(chǎn)物如醛類(lèi)物質(zhì)含量逐漸降低。

近幾年，燕麥制品的風(fēng)味研究也逐漸增多，燕麥炒米是一種特色風(fēng)味食品倍受人們喜愛(ài)。任清[44]等采用SDE-GC-MS方法研究了燕麥炒米中的風(fēng)味物質(zhì)，共鑒定出58種揮發(fā)性化合物。其中，對(duì)燕麥炒米香味影響最大的物質(zhì)為酯類(lèi)、醛類(lèi)和砒嗪。燕麥茶是由燕麥芽經(jīng)炒制而成，是一類(lèi)具有清熱消暑和高營(yíng)養(yǎng)的茶類(lèi)。徐托明[45]比較了4個(gè)不同處理制成的燕麥茶中的揮發(fā)性物質(zhì)，從中共檢測(cè)到282種物質(zhì)，并找出4個(gè)處理中共同且含量較高的風(fēng)味物質(zhì)13種，分別為萘、正己醛、2-甲基丁醛、D-檸檬烯、正丁基苯、戊基苯、2-甲基呋喃、2-戊烷基呋喃、壬醛、3-乙基-2, 5-二甲基砒嗪、十二烷、5-甲基糠醛、正十一烷，且萘含量相對(duì)較多。此外，炒制時(shí)間不同，對(duì)燕麥的風(fēng)味影響也較大。以上研究為今后燕麥制品的研制與開(kāi)發(fā)提供了一定的借鑒和參考。

1.5 水稻

水稻具有悠久的種植歷史，是我國(guó)乃至世界上重要的糧食作物。其脫殼后的籽粒稱(chēng)為大米，是人們主要食用的部分。水稻主要分為秈稻和粳稻、糯稻和非糯稻、早稻和中晚稻，在這些稻米品種中，又有香米和非香米之分。大米的香味與人們的選擇密切相關(guān)，通常，香米比普通大米更受到消費(fèi)者的青睞[46]。此外，目前市售的大多香米都來(lái)自進(jìn)口國(guó)，因此，研究大米中的香味物質(zhì)有助于我國(guó)香稻的培育和稻米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。近些年來(lái)，前人對(duì)稻米中的香味研究已經(jīng)比較全面，Buttery[47]等人于1982年在印度香米及多種香米品種中發(fā)現(xiàn)2-乙?；?1-吡咯啉(2AP)是導(dǎo)致米香的關(guān)鍵特征化合物，該物質(zhì)具有類(lèi)似爆米花香味，被認(rèn)為是美拉德反應(yīng)中重要的風(fēng)味化合物[48]。該發(fā)現(xiàn)對(duì)研究大米中的風(fēng)味物質(zhì)起到突破性進(jìn)展。此外，在之后的研究還發(fā)現(xiàn)2AP在非香米中同樣存在，但含量很低，僅是香米中的十分之一[49]。

香米中的關(guān)鍵揮發(fā)性物質(zhì)除了2AP，其他香味物質(zhì)對(duì)米香的形成也起到不可忽視的作用。研究表明，不同類(lèi)型水稻其揮發(fā)性物質(zhì)種類(lèi)也不盡相同。Cho[50]等人分別比較了非洲栽培稻、亞洲栽培稻及其雜交種中的揮發(fā)性物質(zhì)，從中共鑒定出41種特征化合物，其中有17種化合物在這些品種中共同存在；而3,5,5-三甲基-2-環(huán)戊烯酮、苯乙烯、桉油精、芳樟醇、桃金娘烯醛、左旋松油醇這幾種物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)在先前的大米研究中未見(jiàn)報(bào)道。在非洲栽培稻中，僅有乙基苯酚、(E,E)-2，4-二烯醛存在；吡啶、桉油精、桃金娘烯醛僅存在于雜交種中。林家永[51]等人在研究2種秈稻、粳稻加工后的糙米中的揮發(fā)性物質(zhì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)糙米中揮發(fā)性物質(zhì)含量較高的是烴類(lèi)和醛類(lèi)，對(duì)香味起主要貢獻(xiàn)作用的為醛類(lèi)，其中己醛和壬醛含量較高。黃亞偉[52]采用HS-SPME-GC-MS法研究了黑龍江地區(qū)的名米“五常大米”中的揮發(fā)性物質(zhì)，研究測(cè)得的揮發(fā)性物質(zhì)在香米、粳米，糯米中的差異很大。在粳米中，直鏈烷烴類(lèi)物質(zhì)為其主要揮發(fā)物；同時(shí)也檢測(cè)到少量的醛、酮、酯類(lèi)等化合物。在香米中，3, 5-二甲基己醇、十一醛、丙烯酸-2-乙基己酯、二十四醇和正壬醇為主要風(fēng)味物質(zhì)，在糯米中，2-庚烯-4-醇、己酸乙烯基酯、3-壬烯-2-酮和(Z)-氧代環(huán)十七碳-8-烯-2-酮被鑒定為其主要風(fēng)味物質(zhì)。

稻谷在儲(chǔ)藏過(guò)程中，會(huì)發(fā)生一系列生理生化反應(yīng)，從而導(dǎo)致稻谷的風(fēng)味物質(zhì)發(fā)生變化，品質(zhì)裂變。大米儲(chǔ)藏不當(dāng)或者儲(chǔ)藏時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生酸敗的氣味，嚴(yán)重影響著大米的品質(zhì)。研究表明，糙米在長(zhǎng)期儲(chǔ)藏過(guò)程中產(chǎn)生的酸敗氣味與脂氧合酶(LOX-3)相關(guān)[53]，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)，大米中的揮發(fā)性物質(zhì)含量逐漸增多，而亞油酸的含量逐漸減少，且陳化的大米，其脂肪酸和總酸的變化呈先增加后降低的趨勢(shì)[54]。醛類(lèi)、酮類(lèi)、烴類(lèi)和酸酯類(lèi)化合物，隨著大米水分含量的升高而呈逐漸降低的趨勢(shì)，而醇類(lèi)物質(zhì)隨著水分的升高而升高。其中，壬醇變化最為明顯[55]。因此，大米的儲(chǔ)藏時(shí)間、溫度及含水量不同，其揮發(fā)性物質(zhì)種類(lèi)變化不同。楊慧萍[56]等研究了同一儲(chǔ)藏時(shí)間(90 d)，在不同含水量(13.5%，16.5%)，不同儲(chǔ)藏溫度(15 ℃，30 ℃)下的粳稻谷、糙米及大米中的揮發(fā)性物質(zhì)，從中分別鑒定出150，125，98種化合物，主要為醛類(lèi)、醇類(lèi)、酮類(lèi)、酸酯類(lèi)、雜環(huán)類(lèi)、烷烴類(lèi)、苯烯烴類(lèi)。其中，稻谷中酮類(lèi)揮發(fā)物最多，大米中烷烴類(lèi)物質(zhì)最多，糙米中這些揮發(fā)性物質(zhì)基本相當(dāng)。研究表明，大米受溫度和水分影響較大，糙米次之，而稻谷受到影響最小。因此，良好的儲(chǔ)藏條件有助于維持大米的風(fēng)味。

米茶是以秈米為原料開(kāi)發(fā)的一種食品，它是通過(guò)高溫焙炒大米而成，具有開(kāi)胃、消暑、降血壓等功效?，F(xiàn)已研究表明，構(gòu)成米茶的香味物質(zhì)為2-戊基呋喃、2-戊基吡啶和3-乙基-2,5-二甲基吡嗪等；大米在焙炒后，其揮發(fā)性物質(zhì)種類(lèi)逐漸增多，主要以醛類(lèi)、烷烴類(lèi)和雜環(huán)類(lèi)為主[57]。該研究有助于今后米茶工藝的優(yōu)化。

1.6 谷子

谷子是單子葉作物，在我國(guó)已有千年種植歷史。谷子加工后的產(chǎn)品稱(chēng)之小米，富含多種維生素、蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪酸等營(yíng)養(yǎng)元素，具有高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值，對(duì)人們的機(jī)體調(diào)理，免疫力增強(qiáng)，降低血壓血脂等其他疾病預(yù)防都具有重要作用[58]。香味是小米重要的風(fēng)味特征，影響著小米的品質(zhì)及消費(fèi)者的喜好。因此，研究小米的風(fēng)味物質(zhì)有助于提高小米的品質(zhì)及小米產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。目前，對(duì)形成小米的關(guān)鍵香味物質(zhì)機(jī)制尚不清楚，大量研究主要集中于小米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)[59～61]，直至近幾年，對(duì)小米中揮發(fā)性物質(zhì)研究逐漸增多。劉敬科[62]等人采用HS-SPME-GC-MS法測(cè)定了冀谷19號(hào)小米中的揮發(fā)性物質(zhì)，從中分離出51種揮發(fā)性化合物，共鑒定出醛類(lèi)，醇類(lèi)，酮類(lèi)，碳?xì)漕?lèi)、雜環(huán)類(lèi)、苯衍生物等物質(zhì)。通過(guò)對(duì)各個(gè)揮發(fā)物組分進(jìn)行分析，初步判定出醛類(lèi)物質(zhì)為小米粥中主要風(fēng)味物質(zhì)；醇類(lèi)和酮類(lèi)在小米粥中含量相對(duì)較低，對(duì)小米風(fēng)味影響較小，但不飽和醇類(lèi)對(duì)小米粥的香味物質(zhì)形成具一定作用；碳?xì)浠衔镏饕筛呒?jí)脂肪酸的碳碳鏈斷裂或者脫羧反應(yīng)產(chǎn)生，雖然其種類(lèi)和含量較多，但對(duì)小米香味形成作用較??；酸類(lèi)和酯類(lèi)雖然氣味閾值很高，但對(duì)小米風(fēng)味影響也不大。次年，該研究組又采用SDE-GC-MS法測(cè)定了張雜谷8號(hào)小米品種中的揮發(fā)性物質(zhì)，雖然測(cè)得的種類(lèi)和物質(zhì)含量稍有差異，但同樣證明了醛類(lèi)物質(zhì)為重要揮發(fā)性物質(zhì)[63]。

我國(guó)谷子種質(zhì)資源豐富，在漫長(zhǎng)的自然進(jìn)化中形成了各種不同顏色的米粒。李明哲[64]等人研究了不同米色小米(黃、白、綠、黑)中的揮發(fā)性物質(zhì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這四種米色小米的揮發(fā)性物質(zhì)組分基本相似，差別主要表現(xiàn)在含量上。其中，己醛、壬醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛和2-戊基呋喃對(duì)小米的風(fēng)味起重要作用。谷子的不同構(gòu)成部分(籽粒，米粒和米糠)因其揮發(fā)性物質(zhì)的組成和含量差異，導(dǎo)致其風(fēng)味各不同。研究表明，己醛、棕櫚酸、2-甲基萘主要存在于小米籽粒和米粒中；己醛、壬醛、(E)-2-壬烯醛、萘、2-甲基萘、1-甲基萘、棕櫚酸、2-正戊基呋喃主要存在于米糠中；相比谷子的籽粒和米粒，雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)在米糠中含量較多[65]；不同類(lèi)型的小米，其揮發(fā)性物質(zhì)也不盡相同。粳小米和糯小米中揮發(fā)性物質(zhì)的研究表明，糯小粥的多數(shù)揮發(fā)性物質(zhì)含量高于粳小米；醛類(lèi)物質(zhì)在這兩類(lèi)米粥中含量最高，其次是碳?xì)漕?lèi)，其他揮發(fā)性物質(zhì)含量相對(duì)較低，其中，糯小米粥中主要揮發(fā)性物質(zhì)為己醛、壬醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛和2-戊基-呋喃，粳小米粥中的揮發(fā)性成分主要為己醛、壬醛、癸醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛、十五烷、十六烷和2-戊基-呋喃[66]。小米在蒸煮過(guò)程中，不同加水量影響著米粥中揮發(fā)性物質(zhì)的絕對(duì)含量，對(duì)各揮發(fā)物的相對(duì)含量和構(gòu)成影響不大[67]。

小米加工制品風(fēng)味的研究對(duì)優(yōu)化小米產(chǎn)品工藝具有重要意義。李雯[68]等人研究了兩種熟化方式(蒸煮、擠壓膨化)對(duì)小米粉制品中風(fēng)味物質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，醛類(lèi)物質(zhì)是熟化小米粉制品中的主要揮發(fā)物，且采用蒸煮法制成的小米粉制品中的揮發(fā)性物質(zhì)種類(lèi)和含量高于擠壓膨化制成的小米粉制品。炒小米對(duì)改善小米風(fēng)味具積極作用。研究表明，影響炒小米風(fēng)味的主要揮發(fā)性物質(zhì)為己醛、糠醛、(E)-2-辛烯醛和(E,E)-2,4-癸二烯醛；小米在炒制過(guò)程中，其醛類(lèi)物質(zhì)和雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)種類(lèi)和含量增多，烷烴類(lèi)和含苯衍生物減少[69]，這些揮發(fā)性物質(zhì)的變化極大促地進(jìn)了小米風(fēng)味的提高。小米粥蒸煮過(guò)程中，加水量的多少影響著米粥的粘稠度和口感，但是否影響著米粥的風(fēng)味尚不清楚。以上這些研究均為今后深入研究小米風(fēng)味和改善小米品質(zhì)提供了一定的借鑒和參考。

1.7 苦蕎

苦蕎，又名韃靼蕎麥，是蓼科蕎麥屬植物。出于糧用目的，人們習(xí)慣將其歸于禾谷類(lèi)?？嗍w是我國(guó)重要的雜糧作物，富含豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、蘆丁等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[70]。近年來(lái)，苦蕎作為一種藥食同源的雜糧作物逐漸受到國(guó)內(nèi)外消費(fèi)者的青睞，苦蕎麥常被加工為苦蕎茶、苦蕎米、苦蕎糊等保健產(chǎn)品供人們食用，而這些產(chǎn)品的風(fēng)味也影響著消費(fèi)者的選購(gòu)。因此，研究苦蕎麥及苦蕎制品的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)具有重要意義。王灼琛[71]等人采用固相微萃取法結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用儀測(cè)定了苦蕎粉、苦蕎殼和苦蕎麩皮中的揮發(fā)性物質(zhì)，從中分別鑒定出44、46、20種揮發(fā)性物質(zhì)組分，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些揮發(fā)性物質(zhì)在蕎麥不同部位中構(gòu)成差異很大，苦蕎粉和苦蕎殼中主要以芳香烴類(lèi)物質(zhì)為主，苦蕎麩皮中以烷烴類(lèi)為主，但醛類(lèi)物質(zhì)在這三種樣品中的含量都很高，可能對(duì)苦蕎的風(fēng)味形成影響最大。余麗[72]等人比較了兩種不同的萃取方法(SDE法、SPME法)對(duì)苦蕎中揮發(fā)性物質(zhì)的影響，結(jié)果表明，SPME法檢測(cè)的揮發(fā)性物質(zhì)種類(lèi)多于SDE法，但這兩種方法均鑒定出了醛類(lèi)、酯類(lèi)、烴類(lèi)、酮類(lèi)和醇類(lèi)物質(zhì)。其中，醛類(lèi)和酯類(lèi)物質(zhì)對(duì)苦蕎的風(fēng)味形成貢獻(xiàn)較大。若將這兩種萃取方法相結(jié)合，可以更好、更全面分析和研究蕎麥中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。Jane?[73]采用SDE法結(jié)合GC-MS提取了苦蕎的全籽粒、面粉、穎殼中的揮發(fā)性香味物質(zhì)，共檢測(cè)出48種化合物，其中有26種揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)苦蕎的香味形成具有明顯貢獻(xiàn)作用。此外，研究還發(fā)現(xiàn)苦蕎與普通蕎麥最大的不同是苦蕎缺乏水楊醛，且存在萘。因此，水楊醛可以作為市場(chǎng)上檢測(cè)苦蕎與普通蕎麥的摻雜的簡(jiǎn)便方法。儲(chǔ)藏時(shí)間的長(zhǎng)短也影響著苦蕎揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的變化。楊壯[74]等研究了云南苦蕎麥和山西苦蕎麥中的揮發(fā)性物質(zhì)及在儲(chǔ)藏120 d內(nèi)不同時(shí)間段這些風(fēng)味物質(zhì)的變化，研究發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)品種中的揮發(fā)性物質(zhì)基本相同，對(duì)香味起主要貢獻(xiàn)作用的為不飽和醛，與脂質(zhì)的氧化有關(guān)；隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的增長(zhǎng)，苦蕎麥中揮發(fā)性物質(zhì)的總量也逐漸增多，這表明脂質(zhì)的氧化產(chǎn)物在積累，但各組分的變化沒(méi)有一定的規(guī)律，這也是今后研究需要繼續(xù)探討的問(wèn)題。

加工方式不同，導(dǎo)致苦蕎制品的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)各有差異[72]?？嗍w茶與苦蕎糊相比，苦蕎糊中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類(lèi)高于苦蕎茶，但構(gòu)成苦蕎香味的主體物質(zhì)都為烴類(lèi)，醛類(lèi)(苦蕎茶以5-甲基糠醛為主，苦蕎糊以壬醛為主)，雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)(苦蕎茶以2-乙酰吡咯為主；苦蕎糊以2-戊基呋喃為主)。Suzuki[75]研究了12種不同蕎麥品種做成蕎麥面中的揮發(fā)性物質(zhì)，結(jié)果表明，己醛、正丁醛、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛這幾種物質(zhì)的產(chǎn)生來(lái)源于相同的機(jī)制，并且跟脂酶和過(guò)氧化物酶的活性相關(guān)，但戊醛與這些酶的活性沒(méi)有顯著相關(guān)關(guān)系，但與游離脂肪酸具有顯著正相關(guān)關(guān)系，這說(shuō)明，還存在一些非酶或者不確定的酶途徑與這些香味物質(zhì)的形成有關(guān)。不同類(lèi)型苦蕎茶如黑苦蕎全皮茶(麩皮)、全株型苦蕎茶、黑苦蕎全胚茶等，雖然其化學(xué)組成和活性物質(zhì)不同，但其揮發(fā)性物質(zhì)組分都由砒嗪、醛、脂肪酸和酮類(lèi)組成，構(gòu)成不同的苦蕎茶中的主體揮發(fā)性物質(zhì)是相似的，只是其相對(duì)含量有所不同[76]。Qin[77]采用了甲醇浸提法、SPME法、SDE法結(jié)合GC-MS研究了苦蕎茶中的揮發(fā)性物質(zhì)，從中分別鑒定出35、39、34種化合物，并找出2,5-二甲基-4-羥基-3(2H)-呋喃酮、壬醛、2,3-二乙基-5-甲基吡嗪、苯乙醛、麥芽醇、2，5-二甲基砒嗪、2-乙基-5-甲基砒嗪、三甲基砒嗪這8種物質(zhì)對(duì)苦蕎茶風(fēng)味形成貢獻(xiàn)較大。綜上研究，苦蕎制品的風(fēng)味是多種揮發(fā)性物質(zhì)相互輔助、共同作用的結(jié)果，這些研究大大促進(jìn)了苦蕎風(fēng)味產(chǎn)品的的開(kāi)發(fā)和利用。

2 展望

禾谷類(lèi)作物的風(fēng)味研究對(duì)開(kāi)拓農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)具有廣闊前景。目前，對(duì)構(gòu)成禾谷類(lèi)作物中的揮發(fā)性物質(zhì)已經(jīng)有了基礎(chǔ)認(rèn)知，也取得了一定研究成果，但是谷物中的香味物質(zhì)研究仍然處于初級(jí)階段。仿生氣味分析儀器的普及與利用可以幫助快速檢測(cè)谷類(lèi)作物中揮發(fā)性物質(zhì)組分，但提高谷類(lèi)作物的風(fēng)味，還需要進(jìn)一步了解不同物質(zhì)的作用及相互關(guān)系，不僅僅局限在發(fā)現(xiàn)物質(zhì)，而要深入分析這些物質(zhì)的生成途徑和前體物質(zhì)，亦或是酶的活性變化及作用機(jī)理，了解不同物質(zhì)在脂肪、蛋白質(zhì)等代謝中的作用，從而找出對(duì)風(fēng)味起關(guān)鍵作用的代表性物質(zhì)。由于谷物中的揮發(fā)性物質(zhì)成分較多，形成途徑也十分復(fù)雜，這對(duì)研究其香味機(jī)理是巨大挑戰(zhàn)，也是今后育種家需要逐步攻克的難題。此外，谷類(lèi)作物從收獲到晾曬，從加工過(guò)程到儲(chǔ)藏過(guò)程，氣味無(wú)時(shí)無(wú)刻不發(fā)生微量變化，如何防止谷類(lèi)作物的風(fēng)味變質(zhì)，保持谷粒的新鮮度，都是今后需要解決的問(wèn)題。

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(編輯：武英耀)

Advances in the study on the volatiles of cereal crops during processing and cooking

Zhang Yiru1,2, Liu Longlong2,3, Li Hongying1,2, Han Yuanhuai1,2*

(1.CollegeofAgriculture,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China， 2.KeyLaboratoryofCropGeneResourcesandGermplasmEnhancementonLoessPlateau,MinistryofAgriculture,Taiyuan030031,China， 3.InstituteofCropGermplasmResources，ShanxiAcademyofAgriculturalSciences,Taiyuan0300031,China)

[Objective]Study on the flavor of cereal crops is significant to improve their qualities.[Methods]In order to know the research status of volatiles of six cereal crops, including wheat, barley, oats, rye, rice, foxtail millet, as well as buckwheat, volatile varieties, compositions of cereal crops during processing and cooking were summarized with the help of literature review.[Results]Finding the important roles of volatiles of forming the flavor of cereal crops. A research prospect was also proposed at the end of the paper.[Conclusion]This review could provide reference for further studies on the flavor compositions of cereal crops.

Cereal crops， Processing， Cooking， Volatiles

2016-09-08

2016-10-19

張義茹(1991-)，女(漢)，山西運(yùn)城人，在讀博士，研究方向：作物遺傳育種

*通訊作者：韓淵懷，教授，博士生導(dǎo)師。Tel:15234407129；E-mail: swgctd@163.com

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31371693)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31471556)

S332.3

A

1671-8151(2016)12-0897-08