萌芽對(duì)花生品質(zhì)及烘烤萌芽花生風(fēng)味的影響

金璐，張麗霞*，張東林，孫強(qiáng)，孫曉靜，魏松麗

（1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究中心，河南鄭州450002；2.開(kāi)封市祥符區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展中心，河南開(kāi)封475100）

花生是全球最重要的四大油料作物之一，也是我國(guó)主要的油料和經(jīng)濟(jì)作物。烘烤花生風(fēng)味獨(dú)特、香氣濃郁，深受廣大消費(fèi)者的喜愛(ài)。研究表明，烘烤花生風(fēng)味物質(zhì)的來(lái)源主要有3條途徑：1）氨基酸與糖之間的美拉德反應(yīng)；2）脂肪的氧化和熱降解；3）糖的熱降解反應(yīng)[1]。其中美拉德反應(yīng)是烘烤花生中產(chǎn)生吡嗪、吡咯、呋喃和其它低分子風(fēng)味化合物的主要途徑。關(guān)于烘烤花生揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的研究起步較早，1966年Mason等[2]首次鑒定出低分子量烷基吡嗪類化合物為花生的基本風(fēng)味物質(zhì)。隨著分離和分析檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，被鑒定檢測(cè)出的烘烤花生風(fēng)味物質(zhì)的種類越來(lái)越多，包括吡嗪類、醛類、酮類、呋喃類、吡咯類、烴類、酸類、酯類、噻吩類和雜環(huán)化合物等。烘烤花生風(fēng)味的形成與花生品種、烘烤溫度、烘烤時(shí)間等因素有著密切的聯(lián)系[3]。Baker等[4]分析鑒定了4種不同基因型的烘烤花生主要特征風(fēng)味物質(zhì)，其中吡嗪類的含量具有一定差異。周琦等[5]分析了四粒紅、大白沙、魯花3種花生進(jìn)行微波焙烤后的揮發(fā)性成分，發(fā)現(xiàn)品種間的揮發(fā)性物質(zhì)含量有一定差異，其中大白沙花生的特征香氣濃度最高，苯乙醛含量最低。

種子發(fā)芽的過(guò)程包括吸水膨脹、萌芽和幼苗形成3個(gè)階段。萌芽是生命發(fā)展的最初階段，研究表明，種子吸水萌發(fā)的過(guò)程中，大量的內(nèi)源酶被活化和釋放，種子的營(yíng)養(yǎng)成分和理化性質(zhì)發(fā)生了較大的變化，主要表現(xiàn)為脂肪含量降低、蛋白質(zhì)逐漸降解為肽和氨基酸、水溶性糖和維生素含量增加等[6-7]。此外，不同品種的種子發(fā)芽后營(yíng)養(yǎng)成分變化可能不同。近年來(lái)，萌芽花生因富含蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素及白藜蘆醇等眾多生物活性成分而受到國(guó)內(nèi)外眾多科研工作者的關(guān)注[8-10]。研究表明，花生萌芽過(guò)程中其營(yíng)養(yǎng)成分和理化性質(zhì)同樣會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化[11]，這些營(yíng)養(yǎng)成分與花生烘烤過(guò)程中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的形成密切相關(guān)，進(jìn)而可能會(huì)影響花生的烘烤風(fēng)味[12]。

目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于萌芽花生營(yíng)養(yǎng)功能及烘烤花生風(fēng)味的研究均有相關(guān)的報(bào)道，但是均未涉及萌芽花生的烘烤風(fēng)味及花生品種和萌芽程度對(duì)萌芽花生烘烤風(fēng)味形成的影響?；诖?，本研究以河南省主栽高油花生品種遠(yuǎn)雜9102和豫花9326、高油酸花生品種豫花37和豫花65作為萌芽對(duì)象，研究花生品種及萌芽程度對(duì)萌芽花生主要營(yíng)養(yǎng)成分及烘烤萌芽花生風(fēng)味的影響，從而為萌芽在烘烤花生系列制品中的應(yīng)用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

花生（豫花37、豫花65、遠(yuǎn)雜9102和豫花9326）：河南秋樂(lè)種業(yè)科技股份有限公司；正己烷（色譜純）：美國(guó)迪馬公司；石油醚（30℃～60℃沸程，分析純）：天津市富宇精細(xì)化工有限公司；高效凱氏定氮催化劑片：賽諾利康生物技術(shù)（北京）有限公司。

7890A GC-5975C MSD氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）、HP-5MS Phenyl Methyl Silox彈性石英毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）：美國(guó)安捷倫科技有限公司；CAR/PDMS固相微萃取頭（1 cm，75 μm）：美國(guó)色譜科公司；Lyovac GT1真空冷凍干燥機(jī)：德國(guó)SRK系統(tǒng)技術(shù)有限公司；KDN-08消化爐、ZNND-Ⅱ全自動(dòng)凱氏定氮儀：杭州托普儀器有限公司；XS205DU分析天平：梅特勒-托利多儀器有限公司；HH-4電熱恒溫水浴鍋：河南智誠(chéng)科技有限公司；DFY-1000高速萬(wàn)能粉碎機(jī)：上海佳勝實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；HSX-250恒溫培養(yǎng)箱：上海南榮實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限公司；LC-YXDZ101型烤箱：南京樂(lè)創(chuàng)廚房設(shè)備有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 花生萌芽

花生手工剝殼，挑選顆粒飽滿、無(wú)破損的花生種子，清水漂洗，加入2倍花生質(zhì)量的清水在20℃室溫下浸泡8 h～10 h，使種子充分吸水膨脹，至種子質(zhì)量隨浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)不再增加。將吸脹后的花生種子撈出瀝干，均勻平鋪于清水浸潤(rùn)的紗布上，再用兩層紗布蓋于其上，置于28℃恒溫箱中，每隔6 h噴霧補(bǔ)水，分別放置萌芽 0、8、16、24 h，于-40 ℃冰箱中保存。待所有花生均萌芽完畢后，將萌芽花生冷凍干燥備用。以未經(jīng)浸泡萌芽處理的花生種子作為對(duì)照組。

1.2.2 萌芽花生理化指標(biāo)的測(cè)定

1）灰分含量

參照GB 5009.4—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中灰分的測(cè)定》中方法測(cè)定。

2）粗蛋白含量

參照GB 5009.5—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》中凱氏定氮法測(cè)定。

3）粗脂肪含量

參照GB 5009.6—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測(cè)定》中索氏抽提法測(cè)定。

1.2.3 烘烤萌芽花生

將不同品種不同萌芽程度的萌芽花生樣品及對(duì)照組花生樣品分別放入烤箱中，于170℃下烘烤15 min至花生呈焦黃色且有典型烘烤花生香味。

1.2.4 烘烤萌芽花生揮發(fā)性風(fēng)味成分的測(cè)定

1.2.4.1 揮發(fā)性風(fēng)味成分的萃取

采用頂空-固相微萃?。╤eadspace solid phase micro-extraction，HS-SPME）的方法對(duì)烘烤萌芽花生中揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行富集。將烘烤萌芽花生粒破碎成粉末，精確稱取2.00 g花生粒粉末與轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)入10 mL頂空進(jìn)樣瓶中，用聚四氟乙烯隔墊密封，置于60℃水浴中加熱平衡20 min。插入經(jīng)活化的萃取頭（250℃下活化30 min）頂空吸附萃取30 min后，將萃取頭插入GC-MS進(jìn)樣口，240℃不分流模式下解吸5 min后進(jìn)行GC-MS分析。

1.2.4.2 氣相色譜條件

色譜柱：Agilent HP-5MS Phenyl Methyl Silox彈性石英毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）。程序升溫：初始溫度35℃，保持2 min，以5℃/min升溫至230℃，保持8 min；進(jìn)樣口溫度240℃；載氣為高純He；載氣流速1 mL/min；不分流進(jìn)樣。

1.2.4.3 質(zhì)譜條件

電子電離（electron ionization，EI）；電子能量 70 eV；四極桿溫度150℃；離子阱溫度230℃；傳輸線溫度250℃；掃描范圍質(zhì)荷比m/z 30～550。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)重復(fù)3次，用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)方差分析，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用最小顯著性差異法（least significant difference，LSD）對(duì)結(jié)果進(jìn)行顯著性分析，P＜0.05表示存在顯著性差異。應(yīng)用Origin 9.1軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)圖形化處理。參照NIST 08.LIB譜庫(kù)對(duì)檢測(cè)到的匹配度高于800的風(fēng)味成分進(jìn)行分析，根據(jù)各風(fēng)味成分峰面積占揮發(fā)性成分總峰面積的百分比進(jìn)行相對(duì)定量。

2 結(jié)果與分析

2.1 花生品種及萌芽程度對(duì)花生主要營(yíng)養(yǎng)成分的影響

2.1.1 花生品種及萌芽程度對(duì)萌芽花生灰分含量的影響

對(duì)不同品種不同萌芽程度的萌芽花生進(jìn)行灰分含量測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同萌芽花生的灰分含量Table 1 The ash content of different peanut sprouts%

由表1可知，對(duì)照組中不同品種之間灰分含量存在一定的差異，其中萌芽遠(yuǎn)雜9102中灰分含量最高，豫花9326最低，這主要與各品種間本身基因型不同有關(guān)[10]。萌芽遠(yuǎn)雜9102和豫花9326中灰分含量隨著萌芽時(shí)間的延長(zhǎng)未見(jiàn)顯著變化（P＞0.05），萌芽豫花37和豫花65中灰分含量變化也相對(duì)較小。由此可知，萌芽對(duì)花生中的礦物質(zhì)含量影響較小。由此可知，萌芽對(duì)花生中的礦物質(zhì)含量影響較小。孫麗平等[13]、詹玉婷等[14]在研究中也發(fā)現(xiàn)花生發(fā)芽過(guò)程中其灰分含量變化不顯著（P＞0.05）。

2.1.2 花生品種及萌芽程度對(duì)萌芽花生粗脂肪含量的影響

脂肪是花生中含量最高的營(yíng)養(yǎng)成分，不同品種不同萌芽程度的萌芽花生中粗脂肪含量情況見(jiàn)圖1。

圖1 不同萌芽花生的粗脂肪含量Fig.1 The fat content of different peanut sprouts

由圖1可知，對(duì)照組中萌芽豫花9326中粗脂肪含量相對(duì)較高，萌芽豫花37中粗脂肪含量相對(duì)較低，這主要與花生本身基因型的不同有關(guān)[10]。隨著萌芽程度的加深，除豫花9326萌芽初期外（豫花9326萌芽0～8 h粗脂肪含量略有增加，但變化不顯著），萌芽花生中粗脂肪含量總體呈降低趨勢(shì)，這主要是由于花生萌芽過(guò)程中脂肪酶被激活，脂肪逐漸分解形成甘油和脂肪酸，以便為發(fā)芽花生的呼吸提供能量，促進(jìn)新芽的生長(zhǎng)[15-16]。紀(jì)紅等[17]利用山花8號(hào)、花育20號(hào)和花育26號(hào)進(jìn)行芽苗菜生產(chǎn)試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，3個(gè)品種的花生中脂肪含量均隨萌芽時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸降低。孫麗平等[13]研究發(fā)現(xiàn)“小粒紅”花生發(fā)芽后脂肪含量顯著低于未發(fā)芽，且脂肪酸組成中油酸所占比例增加，亞油酸、亞麻酸比例較未發(fā)芽時(shí)降低。

2.1.3 花生品種及萌芽程度對(duì)萌芽花生粗蛋白含量的影響

蛋白質(zhì)是機(jī)體細(xì)胞的重要組成部分，在細(xì)胞和生物體的生命活動(dòng)中起著十分重要的作用。不同品種不同萌芽程度的萌芽花生中粗蛋白含量情況見(jiàn)圖2。

圖2 不同萌芽花生的粗蛋白含量Fig.2 The protein content of different peanut sprouts

由圖2可知，對(duì)照組中不同品種的萌芽花生中粗蛋白含量存在一定的差異，萌芽豫花37中粗蛋白含量相對(duì)較高，萌芽豫花9326中粗蛋白含量相對(duì)較低，這主要與花生本身基因型的不同有關(guān)[10]。4個(gè)品種萌芽花生中的粗蛋白含量呈現(xiàn)不同的變化情況，但總體都是先減少后增加。張麗霞等[18-19]在研究芝麻萌芽過(guò)程中（0～12 h）粗蛋白含量的變化時(shí)，也發(fā)現(xiàn)了粗蛋白含量先降低后增加的現(xiàn)象。萌芽初期花生中蛋白質(zhì)含量降低，一方面是由于在發(fā)芽前的浸泡及吸水膨脹階段，花生中的可溶性氮部分溶于水中，另一方面是種子在最初萌芽階段會(huì)消耗一部分蛋白質(zhì)供自身所需。隨后萌芽花生中蛋白酶被激活，在蛋白酶的作用下，貯藏大分子蛋白被分解成了供胚發(fā)育的游離氨基酸，游離氨基酸再被轉(zhuǎn)運(yùn)到種子胚的不同生長(zhǎng)部位以各種不同的組合方式重新結(jié)合，形成各種新的蛋白質(zhì)，使得蛋白質(zhì)含量增加[20-21]。

2.2 花生品種及萌芽程度對(duì)烘烤萌芽花生揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響

2.2.1 花生品種對(duì)烘烤萌芽花生揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響

萌芽是生命發(fā)展的最初階段，花生萌芽的過(guò)程伴隨著一系列復(fù)雜的生物化學(xué)變化，萌芽24 h的花生其內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)成分和理化性質(zhì)的變化相對(duì)比較充分，因此本文以萌芽24 h的花生為例研究花生品種對(duì)烘烤萌芽花生揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 烘烤萌芽花生中揮發(fā)性組分組成及相對(duì)含量Table 2 Composition and content of volatile components in roasted sprouted peanut

續(xù)表2 烘烤萌芽花生中揮發(fā)性組分組成及相對(duì)含量Continue table 2 Composition and content of volatile components in roasted sprouted peanut

由表2可知，萌芽24 h的花生烘烤后共鑒定出吡嗪類（21種）、醛類（14種）、酮類（8種）、呋喃類（7種）、吡咯類（6種）、吡啶類（5種）、烴類（6種）和其它類（12種）共79種揮發(fā)性化合物，主要來(lái)源于美拉德反應(yīng)（吡嗪類、呋喃類、吡咯類等雜氮氧雜環(huán)化合物）和油脂氧化（醛類、酮類、烴類等）。不同品種烘烤萌芽花生中風(fēng)味物質(zhì)的組成和含量各不相同，但吡嗪類化合物在種類和相對(duì)含量上都是其最主要的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，占57.91%～62.42%，醛類物質(zhì)的相對(duì)含量次之，為19.48%～23.87%，然后依次為酮類和呋喃類，還含有少量的吡咯類、吡啶類、烴類和其它類物質(zhì)。

吡嗪類化合物在豫花9326中含量最高（62.42%），其次為豫花 37（60.09%）和豫花 65（59.19%），遠(yuǎn)雜9102中吡嗪類相對(duì)含量較低（57.91%）。吡嗪類化合物中，含量最高的是2，5-二甲基吡嗪，占17.74%～21.84%，其次為甲基吡嗪、2，6-二甲基吡嗪和2-乙基-5-甲基吡嗪等，這些成分與烘烤萌芽花生的烘烤香、咖啡香、堅(jiān)果香最為相關(guān)[22]。醛類化合物在遠(yuǎn)雜9102的烘烤萌芽花生中含量最高（23.87%），其次為豫花65（22.89%）和豫花9326（20.79%），豫花37中含量最低（19.48%）。醛類化合物中，含量較高的是苯甲醛、苯乙醛和正己醛，其中來(lái)自于氨基酸降解的苯甲醛和苯乙醛主要提供蜂蜜味和油脂味，來(lái)自于脂肪降解的正己醛主要提供青草香[22-23]。酮類主要呈現(xiàn)出桉葉味、焦糊味和脂肪味，但其香味閾值遠(yuǎn)高于其同分異構(gòu)體的醛類[24]。呋喃類化合物多帶有果香味。吡咯類物質(zhì)可呈現(xiàn)一定的燒烤風(fēng)味。醇類物質(zhì)及C6～C19的烴類化合物閾值較高，對(duì)風(fēng)味的直接貢獻(xiàn)不大?？傊?，烘烤萌芽花生的風(fēng)味是多種揮發(fā)性物質(zhì)協(xié)同作用的結(jié)果。

李淑榮等[24]分析了烘烤花生的關(guān)鍵香味化合物，發(fā)現(xiàn)2，5-二甲基吡嗪、乙基吡嗪等吡嗪類化合物和醛類化合物對(duì)烘烤花生風(fēng)味的貢獻(xiàn)較大，為烘烤花生的關(guān)鍵香味化合物。本研究的4種花生中，吡嗪類和醛類化合物在種類和相對(duì)含量上都占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，且閾值相對(duì)較低，因此可以推斷，該兩類物質(zhì)是烘烤萌芽花生最主要的呈味物質(zhì)，這與李淑榮等[24]的研究結(jié)果相似。Baker等[4]發(fā)現(xiàn)對(duì)于任何品種的花生，吡嗪類化合物都對(duì)風(fēng)味起重要作用，其中2，5-二甲基吡嗪可能是衡量花生風(fēng)味最好的一種吡嗪類化合物。由表2可知，本研究的4種花生中，豫花9326的烘烤萌芽花生中吡嗪類相對(duì)含量最高，且特征風(fēng)味化合物2，5-二甲基吡嗪含量較高，吡嗪類及醛類化合物的種類在4種烘烤萌芽花生中無(wú)明顯差異，因此豫花9326的烘烤萌芽花生相對(duì)其他花生品種呈現(xiàn)出較好的風(fēng)味特性。

2.2.2 萌芽程度對(duì)烘烤萌芽花生揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響

由2.2.1分析可知吡嗪類和醛類是對(duì)烘烤萌芽花生風(fēng)味貢獻(xiàn)較大的兩類化合物，因此以吡嗪類和醛類為重點(diǎn)分析對(duì)象，探究萌芽程度對(duì)烘烤萌芽花生風(fēng)味的影響。烘烤萌芽花生中吡嗪類和醛類化合物的相對(duì)含量隨萌芽時(shí)間的變化情況分別如圖3和圖4所示。

圖3 烘烤萌芽花生中吡嗪類含量的變化情況Fig.3 Change of the pyrazines content in roasted sprouted peanut

由圖3可知，烘烤萌芽花生中吡嗪類化合物含量隨萌芽程度的深入呈波動(dòng)增加趨勢(shì)，其中萌芽前期（0～16 h）低于未萌芽的對(duì)照組烘烤花生。吡嗪類化合物是由胺類（包括氨基酸）與還原糖發(fā)生美拉德反應(yīng)生成的，烘烤萌芽花生中吡嗪類物質(zhì)的種類和含量隨萌芽程度的深入而增多，可能是由于花生萌芽過(guò)程中淀粉酶活性增強(qiáng)導(dǎo)致多糖類化合物分解生成大量還原糖，同時(shí)蛋白質(zhì)也逐漸降解生成小分子的肽和氨基酸，因此隨著萌芽進(jìn)行，美拉德反應(yīng)逐漸徹底，吡嗪類風(fēng)味物質(zhì)的種類和含量也逐漸增多[18]。但是由于萌芽過(guò)程對(duì)淀粉、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗，烘烤萌芽花生中吡嗪類含量總體低于未萌芽的對(duì)照組烘烤花生。

圖4 烘烤萌芽花生中醛類含量的變化情況Fig.4 Change of the aldehydes content in roasted sprouted peanut

由圖4可知，烘烤萌芽花生中醛類化合物含量隨著萌芽程度的深入先逐漸增加后明顯降低。醛類化合物的形成途徑主要為油脂氧化和Strecker降解，因此萌芽初期醛類化合物的增加可能與脂肪降解形成的不飽和游離脂肪酸增多有關(guān)，不飽和脂肪酸通常穩(wěn)定性較差，極容易氧化產(chǎn)生醛酮類物質(zhì)[25-26]。此外，已有研究表明，羰基化合物是美拉德反應(yīng)的中間體，可以與游離氨基反應(yīng)形成吡嗪類、吡咯類等其它物質(zhì)[27]，因此萌芽后期的烘烤萌芽花生中醛類化合物含量降低，可能與萌芽過(guò)程中大分子蛋白質(zhì)逐漸降解為小分子氨基酸和肽，游離氨基酸含量增加，與醛類反應(yīng)導(dǎo)致的吡嗪類物質(zhì)增多有關(guān)。

3 結(jié)論

花生萌芽后營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)改善，隨著萌芽程度的深入，花生中灰分含量變化不明顯，粗脂肪含量總體呈降低趨勢(shì)，粗蛋白含量先減少后增加。不同品種萌芽花生中營(yíng)養(yǎng)成分含量各不相同。烘烤萌芽花生中共鑒定出吡嗪類、醛類、酮類、呋喃類、吡咯類、吡啶類、烴類和其它類共79種揮發(fā)性化合物，吡嗪類化合物相對(duì)含量最高（57.91%～62.42%，豫花9326＞豫花37＞豫花65＞遠(yuǎn)雜 9102），其次為醛類（19.48%～23.87%，遠(yuǎn)雜 9102＞豫花65＞豫花9326＞豫花37），兩者對(duì)烘烤萌芽花生風(fēng)味的貢獻(xiàn)最大；烘烤萌芽花生中吡嗪類化合物的含量隨萌芽程度的深入呈波動(dòng)增加趨勢(shì)，醛類化合物含量隨萌芽程度的加深先逐漸增加后明顯降低。研究結(jié)果可為萌芽花生在食品加工中的應(yīng)用提供理論參考，以期為開(kāi)發(fā)高附加值的花生產(chǎn)品提供理論指導(dǎo)與數(shù)據(jù)支持。