徐麥系列新品種小麥的揮發(fā)性物質(zhì)

劉立偉，馮國華，劉東濤，王 靜，張會(huì)云，馬紅勃，劉 靜，易 媛，朱雪成，張 娜

（江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 徐州 221121）

糧食的揮發(fā)性化合物種類和含量是評價(jià)其風(fēng)味品質(zhì)的重要指標(biāo)。風(fēng)味物質(zhì)大多為非營養(yǎng)物質(zhì)，但可以決定人們的食欲，影響消化和吸收。風(fēng)味決定了人們對食品的喜愛與否，風(fēng)味成分已經(jīng)成為風(fēng)味化學(xué)中非常重要的研究領(lǐng)域。頂空固相微萃取-氣相色譜- 質(zhì)譜聯(lián)用（HS-SPME-GC/MS）是測定食品揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的常用方法，它是從樣品中吸附氣液平衡態(tài)揮發(fā)性成分到檢測端解析的一種技術(shù)，集采樣、萃取、濃縮、進(jìn)樣于一體。該技術(shù)操作簡便、重現(xiàn)性好、靈敏度高、對樣品需求量低，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于食品、環(huán)境以及生物樣品分析等領(lǐng)域。

我國是農(nóng)業(yè)大國，小麥產(chǎn)量常年穩(wěn)居世界第一。面粉具有較高的營養(yǎng)價(jià)值，是制作許多食品的原材料。隨著生活品質(zhì)的不斷提高，人們對食品的品質(zhì)和類型有了更高的期待，尤其是對小麥及其制品的需求更為迫切，因此，推廣應(yīng)用優(yōu)質(zhì)專用小麥已經(jīng)成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究的重要組成部分。面粉中的揮發(fā)性成分構(gòu)成面粉及面粉制品的特征香氣，這些特別的風(fēng)味可作為面粉及面粉制品主要的感官鑒定依據(jù)。有少部分研究人員對面粉中揮發(fā)性物質(zhì)做了分析。王才才等研究了不同出粉率面粉揮發(fā)性物質(zhì)，結(jié)果顯示，5 種面粉中共檢測到68 種化合物，包括醇類、醛類、酯類、苯環(huán)類、烴類、酸類、雜環(huán)類以及其他化合物，面粉中揮發(fā)性物質(zhì)種類隨著小麥出粉率增加而增加。付強(qiáng)等研究了不同儲(chǔ)藏條件下面粉揮發(fā)物變化，結(jié)果表明，不同儲(chǔ)藏條件的面粉揮發(fā)性物質(zhì)種類基本相同，只是在量上存在差異。胡喜貴等研究了不同來源小麥的面粉香氣成分，結(jié)果顯示，在5 種不同來源小麥的面粉中鑒定出42 種香氣成分，主要以烴類、醇類組分為主，不同來源小麥之間的香氣成分存在一定差異。而關(guān)于淮北地區(qū)小麥品種面粉的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的研究尚未見報(bào)道。

因此，本試驗(yàn)選取了9 個(gè)出粉率相近，但面粉穩(wěn)定時(shí)間、吸水率等品質(zhì)指標(biāo)存在一定差異的徐麥系列新品種面粉為樣品，利用頂空固相微萃取技術(shù)吸附面粉中的揮發(fā)性成分，通過氣相色譜- 質(zhì)譜聯(lián)用分析其揮發(fā)性成分，旨在為指導(dǎo)淮北地區(qū)冬小麥品質(zhì)育種以及為淮北地區(qū)生產(chǎn)出風(fēng)味更加多樣化的小麥加工食品提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選取江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所培育的9 個(gè)小麥新品種，分別為徐麥32、徐麥33、徐麥35、徐麥36、徐麥38、徐麥39、徐麥44、徐麥178、徐麥2023。

1.2 儀器設(shè)備

JA3003 電子天平，購自上海天平儀器廠；Trace ISQ 型氣相色譜- 質(zhì)譜聯(lián)用儀，購自美國熱電公司；頂空固相微萃取裝置，美國Supelco 公司生產(chǎn)；HH-W420 數(shù)顯恒溫水浴鍋，購自金壇市富華儀器有限公司；小麥面粉小型實(shí)驗(yàn)?zāi)?，德國Brabender 公司生產(chǎn)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 制粉（磨粉）方法。采用德國Brabender 公司生產(chǎn)的小麥面粉小型實(shí)驗(yàn)?zāi)ミM(jìn)行面粉的制備。

1.3.2 頂空固相微萃取操作方法。參考相關(guān)文獻(xiàn)[6]并略作修改。固相微萃取頭首次使用時(shí)，先在氣相色譜進(jìn)樣口老化1 h，老化溫度為250 ℃，之后每次使用前均老化30 min。快速稱取2.0 g 小麥面粉樣品置于樣品瓶中，旋緊瓶蓋密封。插入裝有75 μm纖維頭（類型有DVB/CAR/PDMS）的進(jìn)樣器，緩慢拉出纖維頭，在65 ℃恒溫水浴鍋中孵化40 min，快速抽回纖維頭，并立刻插入GC-MS 儀器的進(jìn)樣口，解析5 min（250 ℃），進(jìn)樣，采集數(shù)據(jù)。

1.3.3 GC 和MS 分析條件。GC 條件：TG-WaxMS色譜柱（30 m×0.25 m×0.25 μm）。MSD 檢測器：升溫程序?yàn)槠鹗紲囟?0 ℃，保持4 min；以5 ℃/min 升溫速率升至200 ℃，保持2 min；再以20 ℃/min 升溫速率升至280 ℃，保持4 min；進(jìn)樣口溫度240 ℃。載氣為氦氣（He），流速為1.0 mL/min，柱前壓56.74 kPa，不分流方式進(jìn)樣。MS 條件：離子源為EI 源，離子源溫度為240 ℃，接口溫度280 ℃，四級桿溫度130 ℃，電子能量為70 eV，掃描范圍（m/z）為50.0～500.0，采集方式為全掃描。

1.4 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)GC-MS 聯(lián)用所得質(zhì)譜信息，利用隨機(jī)的Xcalibur 工作站NIST14 標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫結(jié)合人工解譜求得，統(tǒng)計(jì)匹配度均大于800 的揮發(fā)性成分，采用峰面積歸一化法計(jì)算各成分的相對含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 9 個(gè)小麥品種面粉中揮發(fā)性成分的總組成

由圖1、圖2 可知，小麥面粉中含有醇、醛、酯、烷烴、雜環(huán)、烯、有機(jī)酸和雜類化合物等揮發(fā)性成分，其中：揮發(fā)性成分種類數(shù)量最多的是烷烴類，其次是酯類和醇類，烯類、苯類、有機(jī)酸類和雜環(huán)類很少。

圖1 9 個(gè)小麥品種面粉中的揮發(fā)性物質(zhì)種類

圖2 9 個(gè)小麥品種面粉中揮發(fā)性物質(zhì)的相對含量

從9 個(gè)不同品種面粉樣品中共檢測出的揮發(fā)性 化 合 物 分 別 有34、33、29、28、26、20、37、30、42種，其揮發(fā)性物質(zhì)種類最多的是徐麥2023。9 種小麥面粉共有的揮發(fā)性物質(zhì)成分有7 種，分別為乙醇、鄰二氯苯、十一烷、壬醛、十二烷、十三烷和-柏木烯，占揮發(fā)性成分總量的58.53%以上。醇類化合物含量占面粉揮發(fā)性物質(zhì)總量的1/2 以上（54.23%～78.71%），其中乙醇含量最高。

2.2 小麥面粉中醇類揮發(fā)性成分

由表1 可知，檢測出10 種醇類化合物，其中：乙醇存在于所有的品種中，1- 戊醇存在于8 個(gè)品種中，異戊醇、3,7,11- 三甲基十二烷醇、紫蘇醇存在于4 個(gè)品種中，2- 甲基癸醇和3- 甲基戊醇分別存在于3 和2 個(gè)品種中，2- 己基癸醇只存在于徐麥44中，2- 甲基十六醇和2- 己基壬醇均只存在于徐麥2023 中。

表1 9 個(gè)小麥品種面粉中醇類化合物及相對含量 %

2.3 9 個(gè)小麥品種面粉中醛類揮發(fā)性成分

由表2 可知，9 個(gè)品種小麥面粉中徐麥178 和徐麥44 所含有的醛類物質(zhì)較多，分別為14.68%、11.52%，徐麥36 和徐麥38 較少，分別為1.44%、1.91%。壬醛存在于所有品種的面粉中，正己醛存在于7個(gè)小麥品種面粉中，2,2- 二甲基-1,3- 二氧戊環(huán)-4- 甲醛和癸醛分別存在于5 和3 個(gè)小麥品種面粉中。

表2 9 個(gè)小麥品種面粉中醛類化合物及相對含量 %

2.4 9 個(gè)小麥品種面粉中酯類揮發(fā)性成分

由表3 可知，檢測出11 種酯類物質(zhì)，其中：徐麥44 含有的酯類最多（6.80%），其次為徐麥32（6.75%），徐麥33 含有的酯類最少（1.96%）。丙酸己酯、丁酸丁酯和丙烯酸異辛酯都存在于7 個(gè)品種面粉中，5-（4- 甲氧基-4- 氧代丁氧基）- 戊酸甲酯和2,2,4- 三甲基戊二醇異丁酯都存在于3 個(gè)品種中，乙酸-1- 甲基己酯、苯甲酸芐酯、鄰苯二甲酸二丁酯和十六酸甲酯都存在于2 個(gè)品種面粉中。徐麥33獨(dú)有的成分是1- 辛烯-3- 醇乙酸酯，徐麥35 面粉獨(dú)有的成分是3- 羥基丙酸1- 丁酯。

表3 9 個(gè)小麥品種面粉中酯類化合物及相對含量 %

2.5 9 個(gè)小麥品種面粉中烷烴類揮發(fā)性成分

由表4 可知，共檢測出32 種烷烴類化合物。徐麥38 和徐麥33 中烷烴類相對含量較高，在21%左右；徐麥32、徐麥2023 和徐麥44，徐麥39 含有的烷烴較少。十一烷、十二烷和十三烷是9 個(gè)品種共有的物質(zhì)。十四烷存在于7 個(gè)品種面粉中，2,6- 二甲基癸烷存在于6 個(gè)品種面粉中，2,3,5,8- 四甲基癸烷、庚基環(huán)己烷、10- 甲基二十烷、3- 甲基十三烷、2,6,10- 三甲基十二烷、壬基環(huán)戊烷存在于5 個(gè)品種面粉中。徐麥38 面粉中獨(dú)有的成分是3- 甲基戊烷、2,6,10- 四甲基庚烷和2,6- 二甲基十七烷，徐麥2023 面粉獨(dú)有的成分是2,6,10- 三甲基十四烷和2,6,10,15- 四甲基十七烷。

表4 9 個(gè)小麥品種面粉中烷烴類化合物及相對含量 %

2.6 9 個(gè)小麥品種面粉中烯類揮發(fā)性成分

由表5 可知，檢測出6 種烯類，其中：徐麥38面粉含有的烯類最多（7.82%），其次為徐麥36（5.56%）。- 柏木烯為所有品種面粉共有的揮發(fā)性物質(zhì)，（+）- 檸檬烯和- 柏木烯為8 個(gè)品種面粉共有，羅漢柏烯和A- 柏木萜烯為4 個(gè)品種面粉共有，長葉烯為2 個(gè)品種面粉共有。

表5 9 個(gè)小麥品種面粉中烯類化合物及相對含量 %

2.7 9 個(gè)小麥品種面粉中苯類及有機(jī)酸類揮發(fā)性成分

由表6 可知，苯類中鄰二氯苯為9 個(gè)品種面粉所共有的風(fēng)味物質(zhì)，（1- 丁基己基）- 苯只在徐麥32和徐麥36 面粉中被檢測到。由表7 可知，有機(jī)酸類物質(zhì)共檢測到2 種，2- 羥基十四烷酸存在于徐麥44 和徐麥2023 面粉中，10- 十八碳烯酸只存在于徐麥33 面粉中。

表6 9 個(gè)小麥品種面粉中苯類化合物相對含量 %

表7 9 個(gè)小麥品種面粉中有機(jī)酸類化合物相對含量 %

2.8 9 個(gè)小麥品種面粉中雜環(huán)類揮發(fā)性成分

由表8 可知，雜環(huán)化合物一共檢測出2 種，其中2- 正戊基呋喃存在于6 個(gè)品種面粉中，2-（三甲基乙?；┼绶源嬖谟? 個(gè)品種面粉中。所有的品種面粉中含有的雜環(huán)類物質(zhì)均較低，其中徐麥36和徐麥2023 面粉中均未檢測出雜環(huán)類物質(zhì)。

表8 9 個(gè)小麥品種面粉中雜環(huán)類化合物相對含量 %

3 討論

糧食的揮發(fā)性物質(zhì)主要來源于糧食自身及糧食中游離氨基酸的自動(dòng)降解產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物等，是一個(gè)復(fù)雜的綜合體。本研究結(jié)果顯示，不同品種小麥面粉中的揮發(fā)性成分存在一定差異，這與Hougen 等的研究結(jié)果一致。本文檢測的小麥面粉中揮發(fā)性成分包括醇類、醛類、酯類、烷類、雜環(huán)類、烯類、苯類和有機(jī)酸類，以醇類、烷烴類和醛類為主，這3 類物質(zhì)對香氣貢獻(xiàn)較大，其中乙醇含量最高，這與Maeda 等的研究結(jié)果相符。醇類化合物具有植物的芳香氣味，通常閾值較高，香氣值隨著碳鏈長度的增加而增加，直鏈高級醇為面粉提供水果味、花香味等。本試驗(yàn)檢測出的異戊醇有蘋果白蘭地香氣、紫蘇醇稍有木香和花香。檢測出酯類中的丙酸己酯和丁酸丁酯帶有水果的新鮮氣味，苯甲酸芐酯帶有杏仁的氣味，其他酯類對香氣起到一定的烘托作用。醛類物質(zhì)也是小麥的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)，一般閾值較低，對總體風(fēng)味影響極大。含有5～9 個(gè)碳原子的醛類物質(zhì)通常具有油脂香氣和清香氣，如己醛、壬醛、癸醛，這3 種物質(zhì)均可用作食用香精等，分別具有青草的氣味、玫瑰香氣和強(qiáng)油脂氣味。烷烴閾值較高，賦予小麥面粉的香氣值較小。雜環(huán)化合物中的2- 正戊基呋喃通常作為食用香料，具有豆香、果香、泥土清香及類似蔬菜的香韻，且閾值較低。烯類中的長葉烯、（+）- 檸檬烯、柏木烯等分別為面粉提供天然香料的氣味、檸檬的香味和檀香香氣，羅漢柏烯也有特殊的氣味，同時(shí)對人體有益。

面粉中存在的少量鄰二氯苯、（1- 丁基己基）-苯、十四烷、十二烷、十三烷和癸酸等物質(zhì)有一定的刺激性氣味，并對人體有一定的毒副作用，應(yīng)該引起育種工作者的重視。小麥面粉的麥香氣味并不是某一種單一物質(zhì)決定的，而是由面粉中揮發(fā)性物質(zhì)共同作用構(gòu)成的，但這些揮發(fā)性物質(zhì)具體是如何相互作用的、面粉揮發(fā)性物質(zhì)與面粉制品揮發(fā)性物質(zhì)間有何關(guān)系以及面粉儲(chǔ)藏過程中揮發(fā)性成分如何變化等一系列問題有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

利用簡單、快捷的頂空固相微萃取- 氣相色譜- 質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對9 個(gè)出粉率相近的徐麥系列小麥品種面粉中的揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行了檢測，共鑒定出揮發(fā)性物質(zhì)69 種。其中：醇類、烷烴類和醛類為主要的風(fēng)味物質(zhì)。9 個(gè)品種面粉共有的成分有7 種，占揮發(fā)性成分總量的58.53%，不同品種間揮發(fā)性成分的種類和含量存在一定的差異?？傊瑩]發(fā)性物質(zhì)組分、含量及相互作用，賦予了不同品種小麥面粉相似和獨(dú)特的風(fēng)味。