發(fā)芽及擠壓膨化對糙米揮發(fā)性風味物質的影響

陳焱芳，張名位，張雁，鄧媛元，魏振承，唐小俊，劉光，李萍

廣東省農(nóng)業(yè)科學院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部功能食品重點實驗室/廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室，廣州 510610

0 引言

【研究意義】糙米保留了米粒的米糠層、胚和胚乳，屬于全谷物食品，不僅蛋白質、膳食纖維、維生素以及鈣、鐵、鋅等重要礦物元素的含量顯著高于精白米，還富含多酚、谷胱甘肽和γ-氨基丁酸等精白米中未檢出或含量很低的活性成分，具有降血糖、降血脂、預防心腦血管疾病、改善新陳代謝及調節(jié)免疫等保健功效[1-5]。隨著我國生活質量的不斷提高，營養(yǎng)均衡的飲食理念逐漸深入人心，作為世界上最大的稻米生產(chǎn)和消費國[6]，天然保健食品全谷物糙米的開發(fā)利用越來越受到重視[7-9]，改善糙米蒸煮性、消化性的加工技術也開始研發(fā)和推廣[2,10]。然而，影響糙米及其制品的關鍵揮發(fā)性風味成分長期以來未得到系統(tǒng)研究，有關全谷物糙米特征風味化合物的組成及其在加工過程中的變化少見報道。發(fā)芽及擠壓膨化是目前糙米加工中應用較多的技術，有助于改善糙米的營養(yǎng)品質與消化特性，而有關發(fā)芽及擠壓膨化對糙米揮發(fā)性風味物質影響的研究仍然比較欠缺。研究糙米經(jīng)發(fā)芽及擠壓膨化加工后，其揮發(fā)性風味化合物的變化規(guī)律，并分析糙米的整體風味輪廓，對改進糙米及其制品的揮發(fā)性風味感官品質具有參考意義?！厩叭搜芯窟M展】近年來，谷物發(fā)芽和擠壓膨化技術得到了良好的推廣應用。糙米發(fā)芽是提高其營養(yǎng)品質的天然過程，不僅可以將蛋白質、淀粉等大分子轉化為更容易吸收的氨基酸、雙糖、單糖等小分子營養(yǎng)物質，還能顯著提高γ-氨基丁酸、煙酸及維生素B6等生理活性物質[11-12]。關于發(fā)芽糙米揮發(fā)性風味的研究國內外有一些相關報道，WU等[13]研究了不同發(fā)芽時間糙米蒸煮后揮發(fā)性化合物的含量變化，表明醛類和雜環(huán)化合物的含量先逐漸減少，發(fā)芽3 d后又逐漸增加。XIA等[14]的研究表明，糙米發(fā)芽后總揮發(fā)性成分含量顯著減少，而發(fā)芽糙米經(jīng)高壓處理后，其揮發(fā)性風味物質含量顯著增加，特別是包括醛類、酮類和醇類在內的一些特征風味成分。糙米在擠壓膨化過程中可發(fā)生分解、降解、變性和交聯(lián)作用以及氧化、聚合、水解等各種化學反應[15]，其中，脂質和脂肪酸降解[16]、糖類焦糖化[17]、氨基酸Strecker降解[18]以及還原糖和氨基酸的Maillard反應[19]都可能形成揮發(fā)性風味化合物。HE等[15]采用風味稀釋法（AEDA）結合氣相/嗅聞分析法（GC-O）分析了精白米和糙米在擠壓膨化過程中揮發(fā)性風味化合物的變化，發(fā)現(xiàn)糙米中大部分揮發(fā)性風味化合物，尤其是 2-乙酰-1-吡咯啉、1-辛烯-3-醇的風味稀釋值（FD）顯著高于精白米，擠壓膨化顯著提高了精白米和糙米揮發(fā)性風味化合物的FD值，對糙米中己醛、庚醛、辛醛、壬醛和癸醛等醛類揮發(fā)性風味化合物FD值的提升作用更為顯著。方勇等[20]探討了金針菇-發(fā)芽糙米復配粉擠壓膨化后揮發(fā)性物質的變化，結果表明發(fā)芽糙米經(jīng)擠壓膨化后揮發(fā)性化合物種類增加，有些醛類和醇類物質含量降低，吡嗪類含量增加，添加金針菇能夠豐富和增強膨化產(chǎn)品的風味。張冬媛等[21]在探討速食糙米粉品質特性的過程中發(fā)現(xiàn)，發(fā)芽-擠壓-淀粉酶協(xié)同處理可適當增加揮發(fā)性風味物質含量?！颈狙芯壳腥朦c】目前，關于糙米揮發(fā)性風味的研究主要針對其蒸煮風味及糊粉類加工產(chǎn)品風味，糙米特征風味化合物的組成評價及其在加工過程中變化規(guī)律等方面的研究仍然比較欠缺，風味化學研究的不足阻礙了糙米及其制品感官品質的提升?！緮M解決的關鍵問題】在前期優(yōu)化建立的糙米揮發(fā)性風味化合物提取方法的基礎上，系統(tǒng)分析發(fā)芽、擠壓膨化、發(fā)芽-擠壓膨化處理對糙米揮發(fā)性風味化合物含量、氣味強度及其整體風味輪廓的影響。結合氣相色譜-質譜（GC-MS）與氣相色譜-嗅聞法（GC-O）分析糙米在發(fā)芽、擠壓膨化及發(fā)芽-擠壓膨化前后揮發(fā)性風味化合物的變化規(guī)律，通過主成分分析明確其氣味活性化合物構成譜，采用風味輪廓分析評價其整體風味及特征，旨在為改善糙米及其制品的風味感官品質提供依據(jù)。

1 材料與方法

試驗于2019年5月至2020年2月在廣東省農(nóng)業(yè)科學院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所進行。

1.1 材料與試劑

糙米：購于黑龍江金都米業(yè)有限公司，品種為東農(nóng)425，產(chǎn)自黑龍江方正縣，于2018年10月收割，稻谷于當?shù)禺敿境刭A藏。糙米樣品均經(jīng)過粉碎并過60目篩，分為4組：未經(jīng)加工的全谷物生糙米（raw brown rice，RBR）、經(jīng)擠壓膨化處理的擠壓膨化糙米（extruded brown rice，EBR）、經(jīng)發(fā)芽處理的發(fā)芽糙米（germinated brown rice，GBR）、經(jīng)發(fā)芽再擠壓膨化處理的擠壓膨化發(fā)芽糙米（extruded germinated brown rice，EGBR）；所有樣品分析前均置于-18℃冷庫凍藏。

C5—C25系列烷烴混標，上海安譜科學儀器有限公司；香芹酮標準品（色譜純度＞99%），德國Dr.Ehrensorfer公司。

1.2 儀器與設備

固相微萃取手動進樣手柄與50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭，美國Supelco公司；7890B/5977B MSD氣相色譜-質譜聯(lián)用儀，美國 Agilent公司；嗅聞儀ODP3，德國Gerstel公司；20 mm鉗口的100 mL透明頂空樣品瓶，上海安譜科學儀器有限公司；HWCL-5集熱式恒溫磁力攪拌浴，鄭州長城科工貿(mào)有限公司；LRHS-250-Ⅱ型恒溫恒濕培養(yǎng)箱，上海躍進醫(yī)療器械有限公司；DS30-Ⅱ型雙螺桿膨化機，山東賽信膨化機械有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 糙米發(fā)芽處理 以生糙米為原料，參考文獻方法[10,22]，略有修改。糙米經(jīng)除雜清洗后用濃度為0.05%的次氯酸鈉溶液浸泡30 min滅菌，再用蒸餾水漂洗數(shù)次后于28℃用0.05 mmol·L-1CaCl2溶液浸泡24 h，糙米浸泡結束后用蒸餾水漂洗數(shù)次，轉移糙米平鋪于底部墊有雙層紗布的淺槽容器中，糙米厚度約為5 mm，淺槽容器置于恒溫恒濕培養(yǎng)箱避光催芽培養(yǎng)30 h（溫度為29℃，相對濕度為95%），期間不斷噴灑蒸餾水保持糙米濕潤。發(fā)芽結束后置于45℃熱泵干燥箱干燥12 h。

1.3.2 糙米擠壓膨化 參考文獻方法[21]，略有修改。調節(jié)物料水分含量約為14%，擠壓機前端、中端和末端溫度分別設置為60℃、98℃和134℃，螺桿轉速29.6 Hz，擠出樣品粉碎后過60目篩。

1.3.3 糙米揮發(fā)性風味化合物 HS-SPME提取 參考課題組前期研究，準確稱取3.0000 g擠壓膨化糙米粉，加入21 mL飽和NaCl溶液于體積為100 mL的頂空樣品瓶中，放入轉子后鉗緊瓶蓋。頂空瓶立即放入恒溫磁力攪拌浴中，平衡和萃取溫度均為 51℃，平衡 20 min，然后插入SPME纖維頭，頂空萃取44 min。萃取完畢后，立即將SPME纖維頭插入GC-MS進樣口，于250℃解吸5 min。

1.3.4 GC-MS分析條件 色譜條件：HP-5MS型（30 m×250 μm×0.25 μm）毛細管柱；載氣為高純氦氣（99.999%）；恒流恒壓模式，流量為1.7 mL·min-1，壓力為13.3 Psi，不分流模式；進樣口溫度250℃；升溫程序：初始溫度40℃，保持5 min，以3℃·min-1升至85℃，保持5 min，以5℃·min-1升至130℃，保持1 min，以15℃·min-1升至230℃，保持3 min，總運行時間約為45 min。

質譜條件：電子轟擊離子源（EI），電子能量70 eV；傳輸線溫度250℃，離子源溫度230℃，四極桿溫度150℃，接口溫度280℃；掃描質量范圍35—400 m/z。

1.3.5 定性與定量分析

1.3.5.1 定性分析 利用GC-MS聯(lián)用儀工作站的自動解卷積系統(tǒng)（AMDIS）與NIST14質譜庫結合化合物保留指數(shù)值（retention index，RI）對揮發(fā)性成分進行鑒定。

RI的測定：對C5—C25正構系列烷烴混合標樣進行 GC-MS分析，記錄保留時間，根據(jù)程序升溫公式計算各化合物的保留指數(shù)[23]。

式中：tn和tn+1為碳原子數(shù)為n和n+1的正烷烴流出峰保留時間（min）；tx為被分析組分流出峰的保留時間（min），且tn＜tx＜tn+1。

1.3.5.2 內標法定量分析 通過色譜峰面積計算揮發(fā)性化合物的含量，根據(jù)前期預實驗，每個樣品中加入稀釋后的香芹酮標準品4.785 μg，樣品中揮發(fā)性化合物含量的計算公式如下：

式中，S1為待測化合物的色譜峰面積，S2為內標物的色譜峰面積，m1為樣品干基質量（g），m2為內標質量（μg）。

1.3.6 糙米揮發(fā)性風味化合物GC-O分析

1.3.6.1 GC-O分析條件 HS-SPME提取的揮發(fā)性風味化合物進GC分析，以分流比為3﹕1分別進入嗅聞儀和質譜檢測器，其他色譜條件同1.3.4。嗅聞儀嗅聞口溫度為150℃，加濕氮氣通入流速為60 mL·min-1。

1.3.6.2 GC-O氣味強度分析 選取4名（2女2男，年齡介于23—28歲）有相關感官評價經(jīng)驗的人員組成感官評價小組。嗅聞氣味時使用ODP3配套設備即時記錄揮發(fā)性風味化合物的出峰時間、氣味描述和氣味強度。參考文獻方法[24]將氣味強度由弱到強分為四級，分別以1、2、3、4分的形式表示氣味強度值（odor intensity value，OIV）。氣味持續(xù)時間較短且能準確識別出氣味的強度記為1分，能快速準確識別氣味記為2分，能準確識別氣味且持續(xù)時間較長的記為3分，能快速識別氣味且持續(xù)時間長的記4分。每個樣品由4名不同人員嗅聞，將記錄得分求平均值后取整數(shù)作為該樣品的OIV。

1.3.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

含量數(shù)據(jù)以均值±標準差（Means±SD）表示，采用SPSS 20對GC-MS數(shù)據(jù)進行顯著性差異分析和主成分分析（PCA），不同英文字母表示差異顯著P＜0.05；采用Excel 2019、OriginPro 9.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析及制圖。

2 結果

2.1 不同糙米樣品揮發(fā)性風味化合物分析

4種樣品中共鑒定出揮發(fā)性風味化合物28種，主要為醛類、醇類、萜烯類、酯類、芳香烴及雜環(huán)化合物（表 1）。由于鑒定出的烷烴類化合物不具備氣味活性，因此未列出。

生糙米（RBR）中鑒定出16種揮發(fā)性風味化合物總計 512.70 μg/100 g，主要包括醛類 4種共 235.42 μg/100 g、醇類4種共133.75 μg/100 g、萜烯類3種共59.45 μg/100 g、芳香烴 4 種共 82.04 μg/100 g；其主要揮發(fā)性風味化合物為己醛183.10 μg/100 g、壬醛36.35 μg/100 g、正己醇 108.37 μg/100 g、對薄荷-1(7),3-二烯54.26 μg/100 g 和甲苯 33.50 μg/100 g 等。

擠壓膨化糙米（EBR）中鑒定出17種揮發(fā)性風味化合物總計1 644.54 μg/100 g，主要包括醛類5種共783.82 μg/100 g、酯類 2 種共 250.24 μg/100 g、芳香烴4種共494.45 μg/100 g、雜環(huán)化合物3種共91.83 μg/100 g；其主要揮發(fā)性風味化合物為己醛612.88 μg/100 g、壬醛 119.93 μg/100 g、乙酸乙酯 245.44 μg/100 g、甲苯 366.58 μg/100 g 和 2-戊基呋喃 80.97 μg/100 g 等。

表1 不同糙米樣品的揮發(fā)性風味化合物及其含量Table 1 Volatile flavor compounds and their contents in different brown rice samples

發(fā)芽糙米（GBR）中鑒定出 13種揮發(fā)性風味化合物總計362.92 μg/100 g，主要包括醛類4種共201.57 μg/100 g、醇類4種共144.22 μg/100 g、萜烯類2種共6.07 μg/100 g；其主要揮發(fā)性風味化合物為己醛171.31 μg/100 g、壬醛 19.67 μg/100 g、正丁醇 16.53 μg/100 g和正己醇119.72 μg/100 g等。

擠壓膨化發(fā)芽糙米（EGBR）中鑒定出21種揮發(fā)性風味化合物，總計2 511.43 μg/100 g，主要包括醛類 7種共 1 407.58 μg/100 g、萜烯類 2種共 190.98 μg/100 g、酯類2種共555.04 μg/100 g、芳香烴4種共106.73 μg/100 g、雜環(huán)化合物 3 種共 172.60 μg/100 g；其主要揮發(fā)性風味化合物為己醛1 191.02 μg/100 g、壬醛 114.43 μg/100 g、正丁醇 65.22 μg/100 g、對薄荷-1(7),3-二烯 182.63 μg/100 g、乙酸乙酯 547.10 μg/100 g、吡啶 74.22 μg/100 g 和 2-戊基呋喃 97.79 μg/100 g等。

RBR經(jīng)擠壓膨化，己醛、庚醛、壬醛、1-辛烯3-醇、甲苯和2-乙酰-1-吡咯啉（2-AP）等化合物含量均顯著增加，EBR樣品中新檢出3-甲基丁醛、苯甲醛、4-乙基己烯、D-檸檬烯、乙酸乙酯和2-戊基呋喃等化合物，RBR樣品中癸醛、正丁醇、2-乙基-1-己醇、α-蒎烯等化合物未在EBR樣品中檢出；RBR經(jīng)發(fā)芽處理，壬醛、α-蒎烯、甲苯和對二甲苯的含量顯著降低，正己醇和2-乙基-1-己醇的含量顯著增加，己醛、庚醛、癸醛和正丁醇等化合物含量變化不顯著，GBR中新檢出 3-甲基丁醇、D-檸檬烯和 2-戊基呋喃，RBR中的1-辛烯-3-醇、β-蒎烯、對薄荷-1(7),3-二烯和乙苯等化合物未在GBR中檢出；GBR經(jīng)擠壓膨化，己醛、庚醛、壬醛、癸醛、正丁醇、α-蒎烯和甲苯等化合物含量均顯著增加，EGBR中新檢出3-甲基丁醛、戊醛、苯甲醛、1-辛烯-3-醇、對薄荷-1(7),3-二烯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙苯、二甲基硫醚、吡啶和 2-AP等化合物，GBR中的3-甲基丁醇、正己醇和D-檸檬烯未在EGBR樣品中檢出。

生糙米經(jīng)發(fā)芽處理后，醇類和雜環(huán)化合物含量少量增加，其他各類化合物含量均減少，揮發(fā)性風味化合物含量降低了29.21%；生糙米和發(fā)芽糙米經(jīng)擠壓膨化后，揮發(fā)性風味化合物含量分別增加了 2.21倍和5.92倍，且發(fā)芽糙米中醛類、萜烯類、酯類和雜環(huán)化合物的含量增加，顯著高于生糙米；醇類化合物含量減少，顯著低于生糙米。可見，擠壓膨化對促進發(fā)芽糙米揮發(fā)性風味化合物產(chǎn)生的效果明顯高于糙米。

2.2 糙米揮發(fā)性風味化合物主成分分析

以糙米中揮發(fā)性風味化合物的含量為描述符，對糙米中醛類、醇類、萜烯類與酯類及其他化合物（含芳香烴及雜環(huán)化合物等）進行主成分分析，明確各類主要揮發(fā)性風味化合物含量變化與加工處理之間的關系。如表2所示，各類化合物主成分特征值均大于1，且累計方差貢獻率均在90%以上，說明可以用前兩個主成分來解釋糙米樣品中各類揮發(fā)性風味化合物的主要差異[25]。

糙米樣品揮發(fā)性風味化合物主成分載荷系數(shù)見表3；醛類、醇類、萜烯類與酯類、其他化合物在第一主成分（PC1）及第二主成分（PC2）上的負載量分布見圖1，圖中圓切線以外的化合物在PC1或PC2上的載荷系數(shù)絕對值大于0.9。

表2 揮發(fā)性風味化合物主成分分析特征值及累計方差貢獻率Table 2 Eigenvalues and cumulative contribution rate of volatile flavor compounds

表3 主成分載荷系數(shù)Table 3 Principal component load factor

如圖1-A所示，醛類化合物主要分布在PC1正方向上，其含量增加主要與擠壓膨化處理有關，如庚醛、苯甲醛和壬醛；部分醛類化合物分布在PC2正方向上，其含量降低主要與發(fā)芽處理有關，如癸醛。

由圖1-B可知，醇類化合物主要分布在PC1方向上，PC1正方向上的化合物含量增加與發(fā)芽處理有關，如2-乙基-1-己醇和3-甲基丁醇，PC1負方向上的化合物含量降低與發(fā)芽處理有關，如1-辛烯-3-醇；而PC2正方向上的化合物，其含量增加主要與擠壓膨化有關，如正丁醇。

如圖1-C所示，酯類化合物分布在PC1正方向上，其含量增加主要與發(fā)芽-擠壓膨化有關，如乙酸乙酯和乙酸丁酯；萜烯類化合物主要分布在PC2方向上，其含量變化主要與擠壓膨化處理有關，PC2負方向表示含量增加，如D-檸檬烯。

由圖1-D可知，其他化合物（芳香烴及雜環(huán)化合物等）主要分布在PC1正方向上，其含量增加主要與擠壓膨化有關，如甲苯、乙苯、對二甲苯、鄰二甲苯、正丁醚、2-AP；而PC2正方向上的化合物，其含量增加主要與發(fā)芽-擠壓膨化有關，如二甲基硫醚和吡啶。

2.3 糙米揮發(fā)性風味化合物GC-O分析

2.3.1 糙米樣品揮發(fā)性風味化合物GC-O氣味強度分析 糙米樣品中共分析出氣味活性化合物（OIV≥1）19種，包括醛類6種、醇類4種、萜烯類2種、酯類1種、芳香烴4種、雜環(huán)化合物2種（表4）。

不同糙米樣品中氣味活性化合物的氣味強度值差異明顯。RBR中檢出氣味活性化合物 10種，總OIV為20，其中強氣味活性的化合物（OIV≥3）有3種，為正己醇、1-辛烯-3-醇和2-AP。RBR經(jīng)擠壓膨化，醛類、酯類和其他化合物氣味強度增加，醇類化合物氣味強度降低。EBR中檢出氣味活性化合物11種，總OIV為23，其中OIV≥3的5種，為己醛、庚醛、1-辛烯-3-醇、對二甲苯和2-AP。RBR經(jīng)發(fā)芽處理，醛類、醇類和其他化合物氣味強度降低。GBR中檢出氣味活性化合物4種，總OIV為5，OIV≥2的1種，為2-乙基-1-己醇。GBR經(jīng)擠壓膨化，醛類、萜烯類、酯類和其他化合物的氣味強度均增加，醇類化合物氣味強度降低。EGBR中檢出氣味活性化合物14種，總OIV為25，其中OIV≥3的3種，為己醛、庚醛和2-AP。

2.3.2 糙米樣品揮發(fā)性風味輪廓分析 根據(jù)氣味屬性將氣味活性化合物分成堅果、花香、果香、青草和蠟質5類（表3）。計算歸屬于這5類氣味的氣味活性化合物的氣味總強度，進行氣味輪廓分析，得到糙米樣品整體揮發(fā)性風味輪廓（圖2）。

表4 糙米樣品揮發(fā)性風味化合物的氣味屬性及強度Table 4 Odor intensity and classification of volatile flavor compounds in brown rice samples

RBR樣品氣味活性化合物中蠟質氣味強度最高，青草和堅果氣味強度次之，果香和花香氣味較弱。RBR經(jīng)擠壓膨化，堅果、青草和果香氣味強度明顯增強，蠟質氣味強度明顯降低，花香氣味強度不變；RBR經(jīng)發(fā)芽處理，堅果、蠟質和青草氣味強度均明顯降低，花香氣味強度有所降低，果香氣味強度不變；GBR經(jīng)擠壓膨化，堅果、蠟質、青草和果香氣味強度明顯增強，花香氣味強度有所增加。

RBR與GBR樣品整體風味輪廓相似，GBR所含活性化合物的氣味強度較低，RBR經(jīng)發(fā)芽處理后風味強度整體降低，尤其是蠟質氣味強度從最高降至最低；RBR和GBR經(jīng)擠壓膨化后氣味強度均有明顯提升，果香氣味強度增幅相同，GBR樣品中堅果、蠟質、青草和花香氣味強度增加則高于 RBR樣品。EBR與EGBR整體風味輪廓較為相似，EGBR樣品整體氣味強度高于EBR樣品?？梢姅D壓膨化處理對GBR整體氣味強度的提升更加明顯，尤其是堅果氣味強度，從GBR最低強度增加到了EGBR最高強度。

3 討論

3.1 糙米揮發(fā)性風味化合物含量與其GC-O氣味強度的相關性

糙米經(jīng)擠壓膨化或發(fā)芽處理，以及發(fā)芽糙米經(jīng)擠壓膨化處理前后，樣品中大部分氣味活性化合物氣味強度的增強與減弱與其含量變化大致呈正相關，如糙米和發(fā)芽糙米經(jīng)擠壓膨化后，庚醛、己醛、壬醛、苯甲醛、乙酸丁酯、對二甲苯和2-戊基呋喃等化合物氣味強度與含量均增加；糙米經(jīng)發(fā)芽處理后，庚醛、己醛、壬醛、苯甲醛、1-辛烯-3-醇、甲苯和 2-AP等化合物氣味強度與含量均降低。也存在化合物氣味強度與含量變化不一致的情況，如2-AP，糙米經(jīng)擠壓膨化后，其含量顯著增加，而氣味強度無差異。究其原因，2-AP在水中的氣味閾值很低，為0.01 μg/100 g[26]，RBR樣品中2-AP含量為2.03 μg/100 g，約為閾值水平的203倍，EBR中2-AP含量約為閾值水平的487倍，這些糙米樣品中 2-AP的含量遠高于其閾值水平。據(jù)報道，運用GC-O氣味強度評價揮發(fā)性風味化合物的氣味活性時，由于受斯蒂文心理物理功效函數(shù)的影響，氣味濃度在高于絕對閾值時存在一個差別閾值增加的過程，此時待測化合物濃度的變化并不能刺激感官強度的相等變化[27]，這可能解釋了2-AP含量存在差異，但氣味強度相當?shù)脑?。此外，GC-O嗅聞分析時，出峰時間相鄰化合物的氣味間存在加成和掩蓋等相互作用，這對揮發(fā)性風味化合物的氣味強度評價也會產(chǎn)生一定影響[28]。

已有研究表明，單一化合物的GC-O評價結果不足以提供足夠的樣品感官信息[29-30]，本研究將 GC-O氣味強度法與風味輪廓分析結合使用，在分析具體揮發(fā)性風味化合物氣味的同時，可從整體把握不同糙米樣品的揮發(fā)性風味差異。在GC-O分析的基礎上，本研究關于糙米樣品揮發(fā)性化合物風味輪廓分析結果表明，各屬性化合物氣味總強度的變化與其含量的變化有正相關性，如糙米及發(fā)芽糙米擠壓膨化后，堅果氣味增強與苯甲醛和2-戊基呋喃等化合物的總含量增加有關，果香氣味增強與壬醛、乙酸乙酯和對二甲苯等化合物總含量增加有關；這在一定程度上彌補了分析單一化合物時，氣味強度與含量變化相關性較弱的不足。本研究采用風味輪廓分析輔助GC-O進行樣品間氣味強度的相對比較，也表明糙米樣品的揮發(fā)性風味并不是氣味活性化合物的簡單加和，而是由這些化合物復雜的相互作用最終形成[31]。

3.2 擠壓膨化對糙米及發(fā)芽糙米揮發(fā)性風味化合物的影響

醛類化合物是擠壓膨化后糙米樣品中含量增加最多的揮發(fā)性風味化合物，糙米與發(fā)芽糙米經(jīng)擠壓膨化后醛類含量分別增加2.32倍和5.98倍，其中己醛、庚醛、壬醛和3-甲基丁醛等顯著增加。究其原因，在擠壓膨化的高溫、高壓和高剪切力作用下，脂肪酸可氧化分解或熱降解產(chǎn)生醛類化合物[32-33]，如油酸氧化降解產(chǎn)生庚醛和壬醛[19,34]，亞油酸氧化降解產(chǎn)生己醛，亞麻酸可衍生形成苯甲醛[19,35]。另外，亮氨酸經(jīng)過Strecker降解還可產(chǎn)生 3-甲基丁醛[18,36]。尤其值得注意的是，糙米擠壓膨化后，其醛類揮發(fā)性風味物質總量增加，而發(fā)芽糙米擠壓膨化后，醛類增加，可見無論是醛類含量還是其增加幅度，擠壓膨化發(fā)芽糙米均顯著高于擠壓膨化糙米，說明糙米在發(fā)芽過程中通過生化作用可能產(chǎn)生了更多的游離脂肪酸、游離氨基酸等小分子化合物[37-38]，并經(jīng)擠壓膨化后形成了醛類揮發(fā)性風味物質。

發(fā)芽糙米經(jīng)擠壓膨化后，萜烯類化合物含量增加，而糙米經(jīng)擠壓膨化后，萜烯類化合物含量降低，且擠壓膨化發(fā)芽糙米中萜烯類物質含量顯著高于擠壓膨化糙米。萜烯類化合物合成前體主要為異戊烯焦磷酸（IPP）和二甲基丙烯焦磷酸（DMAPP），且IPP和DMAPP主要通過甲羥戊酸（MVA）途徑和 2-甲基赤蘚糖醇-4-磷酸（MEP）途徑產(chǎn)生[39-40]。一方面，糙米發(fā)芽過程中活躍的生化反應通過上述途徑可能產(chǎn)生了更多的風味前體物質[40]，并在擠壓膨化過程中形成了大量萜烯類化合物；另一方面，萜烯類化合物熱穩(wěn)定性較差[41]，高溫高壓的擠壓膨化過程又會使萜烯類化合物含量降低，這可能是造成糙米與發(fā)芽糙米經(jīng)擠壓膨化后萜烯類化合物含量差異的主要原因。

此外，糙米和發(fā)芽糙米經(jīng)擠壓膨化后，乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、對二甲苯、2-戊基呋喃和2-AP等化合物含量均顯著增加。其中，酯類化合物可由脂質和脂肪酸在擠壓膨化過程中高溫裂解和降解產(chǎn)生[32-34]，2-戊基呋喃可由油酸和亞油酸降解產(chǎn)生[19,42]，呋喃化合物也可由1,4-二脫氧酮糖與甘氨酸發(fā)生Maillard反應產(chǎn)生[43]，芳香烴化合物及 2-AP可由擠壓膨化過程中的Maillard反應和焦糖化反應產(chǎn)生[18,44]。同樣值得一提的是，上述這些揮發(fā)性風味物質無論含量還是增加幅度，擠壓膨化發(fā)芽糙米均顯著高于擠壓膨化糙米，說明糙米在發(fā)芽過程中通過生化作用形成了相應的揮發(fā)性風味物質前體，經(jīng)擠壓膨化形成了更多的揮發(fā)性風味化合物。

綜合以上分析可知，擠壓膨化可通過美拉德反應[45-46]、焦糖化反應[44]、脂肪與脂肪酸的氧化和降解[16,33,47]、氨基酸 Strecker降解[18,48]等途徑促進糙米及發(fā)芽糙米中醛類、酯類、雜環(huán)及芳香烴等揮發(fā)性化合物的形成；而糙米經(jīng)發(fā)芽處理，脂質、淀粉和蛋白質等大分子化合物可由生物酶降解產(chǎn)生脂肪酸、可溶性糖、氨基酸等可能形成揮發(fā)性風味化合物的前體物質[49-51]，進一步提高了擠壓膨化后其中揮發(fā)性風味物質的含量。

4 結論

擠壓膨化對糙米及發(fā)芽糙米中醛類、酯類、雜環(huán)及芳香烴等大部分揮發(fā)性化合物的形成有明顯促進作用，尤其是發(fā)芽糙米擠壓膨化后，其醛類、酯類、萜烯類和雜環(huán)化合物含量增加更為顯著，其揮發(fā)性風味化合物的含量及增加幅度均顯著高于糙米；糙米及發(fā)芽糙米擠壓膨化后整體風味強度均上升，其中果香和堅果氣味強度顯著增加。