基于感官評價和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析發(fā)芽糙米乳的揮發(fā)性風(fēng)味特征

郭 敏 姜 楊 王承瑞 趙建新 陳曉華，3*

（1 江南大學(xué)食品學(xué)院 江蘇無錫 214122 2 衡陽師范學(xué)院生命科學(xué)與環(huán)境學(xué)院 湖南衡陽421008 3 南岳山區(qū)生物資源保護與利用湖南省重點實驗室 湖南衡陽421008）

發(fā)芽糙米乳是以發(fā)芽糙米為主要原料，經(jīng)乳酸菌發(fā)酵，制成的一種具有較高營養(yǎng)價值的新型功能性谷類飲料[1]。它保留了糙米原有的營養(yǎng)價值，經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后，賦予發(fā)芽糙米更加豐富的口感，同時將糙米皮層中的大分子物質(zhì)分解，更利于人體腸道的消化和吸收，并能產(chǎn)生許多功能性營養(yǎng)成分。

目前，國內(nèi)對發(fā)芽糙米乳的研究多集中在產(chǎn)品工藝的開發(fā)及提高穩(wěn)定性上。如丁志剛等[1]通過單因素試驗，確定添加劑和發(fā)芽糙米的最佳配比；朱力杰等[2]利用復(fù)合乳酸菌發(fā)酵，研究其發(fā)酵特性，篩選出適合制作發(fā)芽糙米乳的最佳菌株組合。在產(chǎn)品工藝開發(fā)的過程中，產(chǎn)品的優(yōu)劣常以感官評價員的評價結(jié)果為依據(jù)，然而感官評價員易受環(huán)境、自身條件等因素的干擾，存在評價結(jié)果不穩(wěn)定，耗時、耗力等缺點。為解決這一問題，頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜技術(shù)被逐漸應(yīng)用于食品風(fēng)味物質(zhì)的研究中。如姬雪可等[3]采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用與感官評價聯(lián)用技術(shù)分析豬肉丸子風(fēng)味，發(fā)現(xiàn)所有關(guān)鍵揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)都與香味相關(guān)，其中己醛和桉樹醇對香味具有顯著影響；肖作兵等[4]采用感官評價與GC-MS 聯(lián)用技術(shù)對甜橙油樣品中的揮發(fā)性化合物進行相關(guān)性分析，確定了甜橙油主要的風(fēng)味物質(zhì)；遲雪露等[5]采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)結(jié)合感官評價，對牦牛奶粉中的風(fēng)味物質(zhì)做定性、定量分析。

基于此，本研究采用感官評價和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，對不同配方發(fā)芽糙米乳樣品進行感官評定及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)測定，結(jié)合偏最小二乘法分析兩者的相關(guān)性。以期對發(fā)芽糙米乳新產(chǎn)品的開發(fā)及感官品質(zhì)提升，提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

糙米、白砂糖、全脂奶粉均為市售。

嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌，丹尼斯克商業(yè)菌種。

氯化鈉、碳酸鉀、MRS 培養(yǎng)基、氫氧化鈉、酚酞均為分析純級，國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

DHG-9040A 電熱鼓風(fēng)干燥機，寧波江南儀器廠；pH 計、分析天平，梅特勒-托利多（上海）有限公司；BXM-30R 高壓蒸汽滅菌鍋，上海博訊實業(yè)有限公司；SW-CJ-1FD 超凈工作臺，蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司；1300-ISQ 氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（配有電子轟擊電離源（EI）及單四極桿檢測器），美國賽默飛世爾科技公司；萃取頭，美國Supelco公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 發(fā)芽糙米乳酸菌飲料制備的工藝流程

操作要點：

1）粉碎：將烘烤后的發(fā)芽糙米經(jīng)高速粉碎機粉碎，過40 目篩。

2）糊化：糙米粉加水沖調(diào)，在沸水浴中糊化30 min，使其達到糊狀，糊化時應(yīng)不斷攪拌，防止糊化液局部變質(zhì)。

3）均質(zhì)：在20 MPa 條件下將糙米乳均質(zhì)8 min，使體系的顆粒更小，更容易以穩(wěn)定的狀態(tài)懸浮。

4）滅菌：將均質(zhì)后的糙米乳倒入量筒讀出體積并記錄，再將其倒入燒杯用保鮮膜封好，置于80 ℃恒溫水浴鍋中滅菌20 min，滅菌完成后冷卻至室溫。

5）菌種活化：選取嗜熱鏈球菌和保加利亞桿菌，在三角瓶中配制5%的葡萄糖溶液，經(jīng)過121℃高壓蒸汽滅菌20 min，接入0.1%混合菌粉，37℃培養(yǎng)30 min，使菌種充分活化，置于4 ℃環(huán)境冷藏，備用。

6）接種：在超凈工作臺將冷卻后的糙米乳按其體積的2%接入已經(jīng)活化的菌液。

7）培養(yǎng)：將接種后的糙米乳分裝，密封置于42 ℃恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵。

8）冷藏后熟：將發(fā)酵后的糙米乳置于4 ℃冰箱冷藏后熟24 h。

1.3.2 發(fā)芽糙米乳的感官評價 將發(fā)芽糙米乳樣品按照GB/T 29605-2013 中所述的方法[6]設(shè)置感官評價的指標(biāo)，選取10 名評價員，男女比例1∶1。經(jīng)基本味道識別能力、觀察閾、識別閾培訓(xùn)后，對發(fā)芽糙米乳的氣味、滋味、組織狀態(tài)3 個方面進行感官品評、打分，采用10 分制。

表1 發(fā)芽糙米乳樣品信息Table 1 Sample information of germinated brown rice

表2 發(fā)芽糙米乳感官評定標(biāo)準(zhǔn)表Table 2 Rating scale for sensory evaluation of germinated brown rice

（續(xù)表2）

1.3.3 發(fā)芽糙米乳揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的測定 參照王巖等[7-8]的方法利用SPME-GC-MS 技術(shù)測定發(fā)芽糙米乳中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。具體步驟如下：室溫下稱取6 g 樣品裝入20 mL 萃取瓶中，加入1 g 氯化鈉。萃取探頭是涂抹厚度為85 μm 的聚二甲基硅氧烷固相微萃取頭（CAR/PDMS），自動進樣器將萃取探頭插入密封的萃取瓶后，萃取頭暴露在樣品上部的空氣中，于50 ℃萃取30 min，解吸5 min，進行GC-MS 分析。

色譜條件：Rtx-WAX 毛細管（30 m×0.25 mm，0.25 mm）；載氣：氦氣（純度>99.99%）；程序升溫：進樣口溫度225 ℃，起始柱溫30 ℃，保持3 min；以15 ℃/min 的速率升溫至225 ℃，保持5 min。分流比10∶1 流速1 mL/min。

質(zhì)譜條件：離子化方式EI，發(fā)射能量70 eV，發(fā)射電流200 μA，檢測器電壓1.4 kV，離子源溫度240 ℃，接口溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃，質(zhì)量掃描范圍m/z 30～500。

1.4 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用SPSS 17.0 軟件進行所有數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析；應(yīng)用R 語言軟件進行譜峰平滑去噪、基線校準(zhǔn)、峰識別等預(yù)處理；應(yīng)用SIMCA14.1 分析軟件進行主成分分析及偏最小二乘法分析；用NIST11 標(biāo)準(zhǔn)譜庫進行差異化合物的檢索。

2 結(jié)果與分析

2.1 感官評定結(jié)果

評價員對8 種發(fā)芽糙米乳樣品的氣味、滋味和組織狀態(tài)的感官評定結(jié)果見表3。

表3 發(fā)芽糙米乳感官品評結(jié)果Table 3 Comprehensive sensory evaluation scores of different formulations

從感官評定方差分析結(jié)果可知，不同樣品在相同風(fēng)味屬性上具有顯著性差異。8 種樣品中風(fēng)味感官屬性差異最大的是米香味和奶香味。樣品S02 的奶香味強度最大，米香味強度較?。粯悠稴08 米香味和酸味強度較大，奶香味強度較??；樣品S05 甜味強度最大，酸味強度最小。

2.2 發(fā)芽糙米乳中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成分析

采用SPME-GC-MS 技術(shù)對8 種發(fā)芽糙米乳樣品中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進行測定，結(jié)果見表4。

表4 發(fā)芽糙米乳中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成（%）Table 4 Volatile substances in germinated brown rice （%）

由表4可知，從發(fā)芽糙米乳中鑒定出21 種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，包括酸類物質(zhì)5 種，酮類物質(zhì)7種，醛類物質(zhì)5 種，醇類物質(zhì)4 種。不同樣品之間2，3-丁二酮、2，3-戊二酮、1-丁醇、戊醛、乙偶姻、乙酸、丁酸和十五烷酮的百分含量有顯著性差異。經(jīng)乳酸菌發(fā)酵的發(fā)芽糙米乳樣品中2，3-丁二酮、2，3-戊二酮、戊醛、乙偶姻的含量較高，1-丁醇、乙酸、丁酸和十五烷酮的含量較低；而未經(jīng)乳酸菌發(fā)酵的發(fā)芽糙米乳樣品的檢測結(jié)果正好相反。這可能是因為在檸檬酸代謝過程中，檸檬酸經(jīng)運輸載體進入細胞后，經(jīng)檸檬酸裂解酶分解為乙酸和草酰乙酸，后者在草酰乙酸脫羧酶的催化下生成丙酮酸，并降解為乳酸、富馬酸、乙酸、2，3-丁二酮、乙偶姻等終產(chǎn)物[9-10]，其中，2，3-丁二酮和乙偶姻賦予了糙米乳濃郁的奶香味[11]，由此說明乳酸菌對發(fā)芽糙米乳風(fēng)味形成具有重要影響。

在經(jīng)乳酸菌發(fā)酵的發(fā)芽糙米乳樣品中，S01號樣品的戊醛和2-壬酮含量高于其它樣品；S03和S04 號樣品沒有檢測到己醛；S05 號樣品的丁醛、3-戊酮、乙酸和2-庚酮含量高于其它樣品；S06 號樣品中的乙醛和乙偶姻含量高于其它樣品，3-戊酮含量低于其它樣品；S07 號樣品中的己醛含量高于其它樣品；S08 號樣品中2，3-丁二酮和2，3-戊二酮的含量相對較高。以上樣品間風(fēng)味物質(zhì)的差異應(yīng)該來源于原料及不同的工藝條件。因為糙米乳的風(fēng)味是由原料乳、工藝條件、乳酸菌代謝共同作用產(chǎn)生，其種類、閾值、含量及風(fēng)味物質(zhì)的相互作用決定了糙米乳的風(fēng)味[12]。

2.3 感官評定與揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)高于其它樣品相關(guān)性分析

以發(fā)芽糙米乳樣品的氣味感官評定值為自變量X，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的相對含量為因變量Y，采用偏最小二乘法建立O2PLS 模型，對氣味感官評定指標(biāo)與揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的相關(guān)性進行分析。

圖1 發(fā)芽糙米乳樣品氣味感官與揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的O2PLS 分析圖Fig.1 O2PLS plot of odorimetry and volatile substances in germinated brown rice

由圖1可知，奶香味與2，3-丁二酮、乙偶姻、2，3-戊二酮呈較高的相關(guān)性，這與Zhao 等[13]、Nadal 等[14]和Bars 等[15]的研究結(jié)果一致；米香味與1-庚醇呈相關(guān)性；酸味與乙酸呈相關(guān)性，而在鑒定出的化合物中沒有與甜味呈顯著相關(guān)性的化合物。樣品S08 與米香味和酸味呈正相關(guān)，與奶香味呈負相關(guān)；樣品S02 與奶香味呈正相關(guān)，與米香味和酸味呈負相關(guān)，這一結(jié)果與感官評定結(jié)果一致。樣品S01，S03，S04，S05，S06 和S07 與感官評定指標(biāo)和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量差異性不顯著。

3 結(jié)論

采用感官評價和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對不同發(fā)芽糙米乳產(chǎn)品進行分析。感官評價結(jié)果表明，不同配方樣品的感官屬性評價差異顯著。通過偏最小二乘回歸法分析揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)與感官屬性之間的相關(guān)性，結(jié)果表明，2，3-丁二酮、乙偶姻、2，3-戊二酮，1-庚醇和乙酸分別與奶香味、米香味和酸味呈顯著相關(guān)，是發(fā)芽糙米乳的主要風(fēng)味物質(zhì)。