頂空固相微萃取全麥粉中揮發(fā)性成分的研究

徐鑫，毛紅艷，王仙，哈力旦·依克熱木，于明

(新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】小麥麩皮是小麥制粉加工中的主要副產(chǎn)物，主要用于釀造和飼料行業(yè)[1]，經(jīng)濟(jì)價(jià)值較低。目前，多數(shù)面粉廠家都是直接將麩皮賣(mài)給飼料廠，很少用于深加工和再利用。因此，全麥粉的生產(chǎn)，給企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)收益，且能夠平衡人們的飲食結(jié)構(gòu)[2]。全麥粉包含了小麥籽粒的全部營(yíng)養(yǎng)成分，尤其含有小麥麩皮中豐富的膳食纖維、維生素、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分，比小麥粉的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】如果谷物是經(jīng)過(guò)加工的(比如碾碎、壓片、擠壓或水煮)，其產(chǎn)品必須含有與原始谷物種子中相當(dāng)?shù)臓I(yíng)養(yǎng)成分[3]。全麥粉的生產(chǎn)主要為整粒研磨法和回添法。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于全麥粉的研究主要集中在粉碎方式[4]、加工工藝[5-6]、品質(zhì)評(píng)價(jià)[7-9]及營(yíng)養(yǎng)功效等方面[10-12]。關(guān)于小麥胚芽和麩皮中的揮發(fā)性成分已經(jīng)有少量研究，燕雯等[13]研究發(fā)現(xiàn)三種不同筋力的小麥胚中揮發(fā)性成分存在一定差異，但大部分主要成分相同，王太軍[14]和魏敏[15]等分別研究認(rèn)為熱處理和生物轉(zhuǎn)化方法，會(huì)影響小麥麩皮中揮發(fā)性成分的含量和種類(lèi)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前有對(duì)全麥粉生產(chǎn)工藝的研究，但對(duì)全麥粉中揮發(fā)性成分的研究較少。研究全麥粉、麥胚、麩皮、小麥粉中揮發(fā)性成分?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】采用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法，檢測(cè)小麥面粉、麩皮、麥胚、全麥粉的揮發(fā)性成分，分析麩皮和麥胚對(duì)全麥粉揮發(fā)性成分的影響，為全麥粉生產(chǎn)加工工藝及其制品風(fēng)味改善等方面提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

小麥粉、麩皮、胚芽由沙灣縣天寶綠色食品有限公司提供。

1.2 儀器

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀7890A-5975C， 美國(guó)安捷倫；75um CAR/PDMS萃取頭， 美國(guó)Supelco公司；SPME 手動(dòng)進(jìn)樣器， 美國(guó)Supelco公司；數(shù)顯型加熱鍋HB10，德國(guó)IKA。

1.3 方 法

1.3.1 樣品制備

全麥粉是由回添法生產(chǎn)得到的，粉碎細(xì)度與小麥粉一致。

1.3.2 固相微萃取

采用固相微萃取方式對(duì)樣品中的揮發(fā)性成分進(jìn)行提取。稱(chēng)取5 g樣品，置于20 mL樣品瓶中并蓋好瓶蓋。將樣品置于80℃水浴鍋中平衡10 min，將老化的纖維頭萃取60 min，將萃取頭插入GC進(jìn)樣，在進(jìn)樣口解吸附5 min。

1.3.3 GC-MS分析色譜條件

HP-5色譜柱(30 m×0.25 mm, 0.25 μm)；程序升溫條件：起始溫度30℃，保持5 min，以5℃/min升至230℃，保持15 min。進(jìn)樣口溫度230℃；載氣為高純氦氣，流速為1.0 mL/min，不分流進(jìn)樣。

1.3.4 質(zhì)譜條件

離子源：EI源，電離能量70 eV，離子源溫度230℃，四級(jí)桿溫度150℃，掃描范圍20～500 amu。用NIST 11進(jìn)行檢索分析，采用峰面積歸一法確定全麥粉及其組分中揮發(fā)性成分的相對(duì)含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 全麥粉和其組分的揮發(fā)性成分組成

研究表明，小麥粉和全麥粉分別有24和29種揮發(fā)性成分，生麥胚、熟麥胚、生麩皮、熟麩皮分別有27、37、36和27種揮發(fā)性成分。

研究表明，熟麥胚和生麩皮中檢出的揮發(fā)性成分峰面積總量比較高，全麥粉中檢出的揮發(fā)性成分峰面積總量高于小麥粉，主要以醇類(lèi)、醛類(lèi)和烴類(lèi)為主。小麥粉中以烴類(lèi)、醛類(lèi)、醇類(lèi)為主，麥胚以烴類(lèi)、醇類(lèi)和酯類(lèi)為主，麩皮以醛類(lèi)、醇類(lèi)和烴類(lèi)為主。不同組分揮發(fā)性成分組成各不相同。表1，表2

表1 全麥粉和其各組分揮發(fā)性成分

Table 1 Analysis of volatile compounds in whole wheat flour and its components

樣品名稱(chēng)Sample name種類(lèi)烴類(lèi)Hydrocarbons醛類(lèi)Aldehydes醇類(lèi)Alcohols酯類(lèi)Ester酮類(lèi)Ketones酸類(lèi)Acids雜環(huán)類(lèi)Heterocycles化合物數(shù)量The amount of compounds小麥粉Wheat flour1122232224生麥胚Raw wheat embryo1017312327熟麥胚Baked wheat embryo1617912137生麩皮Raw wheat bran11310322536熟麩皮Baked wheat bran1163320227全麥粉Whole wheat flour947131429

表2 全麥粉和其各組分揮發(fā)性成分

Table 2 Analysis of volatile compounds in whole wheat flour and its components

種類(lèi)Species烴類(lèi)Hydrocarbons醛類(lèi)Aldehydes醇類(lèi)Alcohols酯類(lèi)Ester酮類(lèi)Ketones酸類(lèi)Acids雜環(huán)類(lèi)Heterocycles小麥粉Wheat flour12.6431.2713.871.244.573.061.03生麥胚Raw wheat embryo12.111.2264.544.300.793.414.19熟麥胚Baked wheat embryo31.490.1814.3038.390.533.540.83生麩皮Raw wheat bran10.193.8339.077.544.281.543.83熟麩皮Baked wheat bran16.4055.064.385.731.460.003.50全麥粉Whole wheat flour9.5039.1617.150.726.600.763.81

2.2 全麥粉和其組分的揮發(fā)性成分

研究表明，從全麥粉中共檢出29種揮發(fā)性成分，其中醇類(lèi)7種(17.15%)，烴類(lèi)9種(9.5%)，酮類(lèi)3種(3.77%)，醛類(lèi)4種(39.16%)，酸類(lèi)1種(0.76%)，酯類(lèi)1種(0.72%)，1種呋喃，1種萘，1種吡嗪，1種咪唑。全麥粉中揮發(fā)性成分?jǐn)?shù)量高于小麥粉，小麥粉和全麥粉中檢出1-己醇、鄰苯二甲酸二甲酯、己醛、戊醛、乙酸、十三烷、十四烷、間二甲苯、鄰二甲苯、對(duì)二甲苯、1-苯基-1-丁酮、(1-甲基乙基)-苯、萘、5-甲基-2-己酮。全麥粉中檢出雙環(huán)[2.2.1]庚-2-醇、4-甲基-環(huán)己醇、戊醛、糠醛、3-甲基-丁醛、環(huán)戊醇、3-異丙基苯、3-甲基-2-(2-氧代丙基)呋喃、4-羥基-4-甲基-環(huán)己酮而小麥粉中沒(méi)有；熟麩皮和全麥粉中檢出糠醛、3-甲基-丁醛，是由于麩皮熟化而增加的揮發(fā)性成分；全麥粉、麥胚和麩皮中都有1-戊醇、十二烷、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇，是由于麥胚和麩皮熟化而增加的揮發(fā)性成分。麥胚熟化后產(chǎn)生的酯類(lèi)物質(zhì)有乙酸正丙酯、乙酸乙酯、1-甲氧基-2-丙酸乙酯、2-乙氧基乙酸乙酯。生麩皮的揮發(fā)性成分較多，熟化后減少了，醇類(lèi)物質(zhì)減少醛類(lèi)物質(zhì)增加了。表3

表3 全麥粉及各組分揮發(fā)性成分及含量

Table 3 Volatile compounds in whole wheat flour and its components

類(lèi)別Material classification名稱(chēng)Name相對(duì)含量 (%)小麥粉Wheat flour生麥胚Raw wheat embryo熟麥胚Baked wheat embryo生麩皮Raw wheat bran熟麩皮Baked wheat bran全麥粉Whole wheat flour醇類(lèi)乙醇-5.990.892.65-0.36Alcohols2-甲基-1-丙醇---0.27--2-丙烯-1-醇-1.01-0.44--3-甲基-1-丁醇-1.110.481.24-1.302-甲基-1-丁醇-1.060.561.02-1.291-己烯-3-醇0.47---0.51-1-戊醇-9.651.684.532.531.601-己醇13.4044.97.1025.29-11.554-甲基-1,6-庚二烯-4-醇-0.82-0.45--(,E)-11,13-十四碳二烯-1-醇---0.25--1-十二醇--2.752.931.34-苯乙醇--0.84---雙環(huán)[2.2.1]庚-2-醇-----0.434-甲基-環(huán)己醇-----0.62酯類(lèi)乙酸乙酯-0.614.170.55--Ester癸酸甲酯--2.666.164.18-鄰苯二甲酸異丁酯--0.930.830.46-鄰苯二甲酸二甲酯0.930.930.45--0.721-丙烯-2-醇-乙酸酯-1.540.68-1.09-乙酸正丙酯--2.39---乙酸乙酯--3.11---1-甲氧基-2-丙酸乙酯--15.84---2-乙氧基乙酸乙酯--8.16---醛類(lèi)己醛30.531.22-3.2944.5133.82Aldehydes壬醛---0.260.99-戊醛0.74-0.180.283.210.80糠醛----0.822.443-甲基-丁醛----1.252.10苯甲醛----4.28-

續(xù)表

表3 全麥粉及各組分揮發(fā)性成分及含量

Table 3 Volatile compounds in whole wheat flour and its components

類(lèi)別Material classification名稱(chēng)Name相對(duì)含量 (%)小麥粉Wheat flour生麥胚Raw wheat embryo熟麥胚Baked wheat embryo生麩皮Raw wheat bran熟麩皮Baked wheat bran全麥粉Whole wheat flour酸類(lèi)乙酸0.531.181.680.61-0.76Acids己酸2.532.231.860.93--烴類(lèi)十三烷0.693.591.872.820.640.67Hydrocarbons十四烷0.320.650.940.250.730.60十五烷0.430.490.891.140.62-2,6-二甲基-十七烷0.630.63-0.86--(1-甲基乙基)-苯1.910.621.280.46-2.47D-檸檬烯-0.531.170.400.45-5-十一碳烯---0.46--5-癸烯---0.42--間二甲苯1.061.001.100.48-0.57鄰二甲苯3.042.824.292.151.762.31對(duì)二甲苯1.550.681.600.750.700.632-甲基-丁烷----0.85-2-丙烯基苯0.67---0.47-6-十三烯烷0.79---0.62-2-環(huán)己基-辛烷0.79-----4-甲基-辛烷--1.40---辛烷--3.78--- 5-甲基-十四烷1.07-----十二烷-1.102.62-9.020.603-甲基-十六烷--0.84-0.54-3-甲基-壬烷--0.88---3,4-二甲基-癸烷--5.32---癸烷--3.05---3-羥基-4-甲基苯--0.46---環(huán)戊醇-----1.173-異丙基苯-----0.48呋喃類(lèi)3-甲基-呋喃---0.620.55-Furans2-乙基-呋喃0.372.11-1.081.49-2,5-二甲基-呋喃---0.46--3-甲基-2-(2-氧代丙基)呋喃-----0.81萘類(lèi)萘0.662.080.836.31-0.53Naphthalenes2-甲基-萘---5.54--酮類(lèi)丙酮1.91--2.61--Ketones1-苯基-1-丁酮0.50----1.305-甲基-2-己酮2.160.790.531.671.462.203-甲基-2-丁酮----0.65-4-羥基-4-甲基-環(huán)己酮-----0.63吡嗪Pyrazines甲基-吡嗪-----1.58咪唑Imidazoles1-(2-丙烯基)-1H-咪唑-----0.89

3 討 論

全麥粉中醛類(lèi)、烴類(lèi)和醇類(lèi)物質(zhì)是全麥粉的主要揮發(fā)性成分，醇類(lèi)的相對(duì)含量較高，醇類(lèi)物質(zhì)都具有特殊香氣，在面粉、麥胚、麩皮、熟麥胚和全麥粉中發(fā)現(xiàn)1-己醇含量最高。生麥胚、生麩皮和熟麩皮、全麥粉中檢出己醛，熟麥胚中沒(méi)有。生麩皮中有10種醇類(lèi)物質(zhì)，而熟麩皮中僅有3種，醛類(lèi)物質(zhì)在生麩皮和熟麩皮中分別為有3和6種，說(shuō)明麩皮經(jīng)過(guò)烘烤之后醇類(lèi)物質(zhì)減少，醛類(lèi)物質(zhì)增加。麥胚經(jīng)過(guò)烘烤后酯類(lèi)和烴類(lèi)物質(zhì)增加。生麩皮中所檢出的物質(zhì)最多，經(jīng)過(guò)加工后所檢測(cè)出的物質(zhì)減少。熟麩皮中檢出的苯甲醛有濃郁的杏仁香氣[16-17]，檢出的醛類(lèi)中的壬醛有青草香特征[17]。雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)以微量存在于香味混合物中，常見(jiàn)的有吡嗪、呋喃、吡咯、噻唑類(lèi)。主要產(chǎn)生堅(jiān)果香、烘烤香和面包香[18]。

4 結(jié) 論

熟麥胚和生麩皮中檢出的揮發(fā)性成分峰面積總量比較高，全麥粉中檢出的揮發(fā)性成分峰面積總量高于小麥粉，主要以醇類(lèi)、醛類(lèi)和烴類(lèi)為主。小麥粉中以烴類(lèi)、醛類(lèi)、醇類(lèi)為主，麥胚以烴類(lèi)、醇類(lèi)和酯類(lèi)為主，麩皮以醛類(lèi)、醇類(lèi)和烴類(lèi)為主。小麥粉和全麥粉分別有24和29種揮發(fā)性成分，生麥胚、熟麥胚、生麩皮、熟麩皮分別有27、37、36和27種揮發(fā)性成分。從全麥粉中共檢出29種揮發(fā)性成分，其中醇類(lèi)7種，烴類(lèi)9種，酮類(lèi)3種，醛類(lèi)4種，酸類(lèi)1種，酯類(lèi)1種，1種呋喃，1種萘，1種吡嗪，1種咪唑。全麥粉中揮發(fā)性成分?jǐn)?shù)量高于小麥粉，3-甲基-1-丁醇、2-甲基 -1-丁醇、1-戊醇、十二烷為全麥粉區(qū)別于小麥粉的揮發(fā)性成分，糠醛、3-甲基-丁醛由麩皮熟化得到。熟麥胚和生麩皮中檢出的揮發(fā)性成分峰面積總量比較高。