小米不同熱處理對(duì)小米醋揮發(fā)性成分的影響

王鑫源 李朋亮 趙巍 劉松雁 劉冰 王向紅 劉敬科

摘要：為研究小米不同熱處理對(duì)小米醋揮發(fā)性成分的影響，采用電子鼻結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜法對(duì)小米醋揮發(fā)性成分進(jìn)行分析。電子鼻對(duì)整體揮發(fā)性成分區(qū)分效果明顯，以傳感器W1W和W5S為主要區(qū)分指標(biāo)。通過(guò)優(yōu)化頂空固相微萃取條件，確定羧基/聚二甲基硅氧烷CAR/PDMS（85 μm）萃取頭、樣品量8 mL、萃取溫度60 ℃、萃取時(shí)間35 min條件下小米醋揮發(fā)性成分萃取效果最佳。采用氣相色譜-質(zhì)譜法分析小米醋揮發(fā)性成分，發(fā)現(xiàn)普通小米醋酚類物質(zhì)含量較高，炒制小米醋醛類物質(zhì)含量較高，膨化小米醋酯類和醇類物質(zhì)含量明顯提高。酯類、醛類和醇類是小米醋的重要香氣物質(zhì)。小米不同熱處理對(duì)小米醋揮發(fā)性成分有積極作用，可為小米醋揮發(fā)性成分的研究提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：小米醋；揮發(fā)性成分；電子鼻；頂空固相微萃?。粴庀嗌V-質(zhì)譜法

中圖分類號(hào)：TS264.22? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1000-9973（2023）04-0007-08

Abstract： In order to study the effects of different heat treatments of millet on the volatile components of millet vinegar， electronic nose combined with gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS） is used to analyze the volatile components of millet vinegar. Electronic nose? has obvious effect on distinguishing the whole volatile components， and the sensors W1W and W5S are the main distinguishing indexes. By optimizing headspace solid-phase microextraction （HS-SPME） conditions， it is determined that the extraction effect of volatile components of millet vinegar is the best when the carboxyl/polydimethylsiloxane CAR/PDMS （85 μm） is extraction head， the sample volume is 8 mL， the extraction temperature is 60 ℃， and the extraction time is 35 min. Gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS） is used to analyze volatile components of millet vinegar. It is found that the content of phenols in ordinary millet vinegar is higher， the content of aldehydes in fried millet vinegar is higher， and the content of esters and alcohols in extruded millet vinegar significantly increases. Esters， aldehydes and alcohols are important aroma substances in millet vinegar. Different heat treatments of millet have positive effects on the volatile components of millet vinegar， which can provide theoretical basis and technical references for the study on volatile components of millet vinegar.

Key words： millet vinegar; volatile component; electronic nose; headspace solid-phase microextraction; gas chromatography-mass spectrometry

谷子是禾本科植物，脫殼后為小米。小米為我國(guó)重要的雜糧作物，具有抗逆性強(qiáng)、耐干旱和耐貧瘠等特點(diǎn)，廣泛種植可有效緩解農(nóng)業(yè)用水壓力[1]。目前，小米主要以煮粥方式食用，單一消費(fèi)方式嚴(yán)格限制著小米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，拓寬小米產(chǎn)品形式，提高小米需求量有積極意義。食醋作為我國(guó)主要酸性調(diào)味品之一，市場(chǎng)需求量大。食醋釀造原料主要有大米、高粱和糯米等谷物[2]。原料經(jīng)糖化、酒精發(fā)酵、醋酸發(fā)酵、熏醅和陳釀等工藝，產(chǎn)生獨(dú)具特色的食醋風(fēng)味[3]。小米中富含淀粉、蛋白質(zhì)及多酚等多種營(yíng)養(yǎng)成分[4]，可以作為優(yōu)質(zhì)原料用于小米醋的發(fā)酵。

香氣是食醋品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，揮發(fā)性成分決定食醋的香氣特征，直接影響消費(fèi)者的選擇。食醋揮發(fā)性成分組成豐富且復(fù)雜，主要包括酸類、酯類、醇類、醛類、酮類、雜環(huán)類化合物等[5-7]。食醋發(fā)酵原料的前處理可能對(duì)揮發(fā)性成分影響較大。Gong等[8]研究糯米和粳米為原料的鎮(zhèn)江香醋，發(fā)酵過(guò)程中酯類、醇類和酮類物質(zhì)變化差異較大，以糯米為原料發(fā)酵而成的鎮(zhèn)江香醋與以粳米發(fā)酵而成的相比，揮發(fā)性成分更豐富。Al-Dalali等[9]分析了鎮(zhèn)江香醋、正榮米醋和龍門熏醋揮發(fā)性成分，鎮(zhèn)江香醋以糯米為原料，正榮米醋和龍門熏醋以大米為原料，原料不同導(dǎo)致?lián)]發(fā)性成分差異顯著，鎮(zhèn)江香醋的醇類和酸類物質(zhì)含量較高，正榮米醋的酯類和酚類物質(zhì)含量較高，龍門熏醋的酮類、醛類和吡嗪類物質(zhì)含量較高。熱處理是小米常用的加工方法之一，可以引起小米營(yíng)養(yǎng)組分、結(jié)構(gòu)性質(zhì)發(fā)生改變，對(duì)于提升小米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和改善感官品質(zhì)具有積極作用[10-12]。經(jīng)蒸煮、炒制和膨化等熱加工處理后，小米原料具有獨(dú)特的氣味特性，會(huì)對(duì)小米醋揮發(fā)性成分產(chǎn)生影響，然而這種影響尚未見相關(guān)報(bào)道。

本研究以小米不同熱處理后發(fā)酵而成的小米醋為研究對(duì)象，利用電子鼻（electronic nose，EN）考察不同小米醋整體揮發(fā)性成分，優(yōu)化頂空固相微萃?。╤eadspace solid-phase microextraction，HS-SPME）方法，選擇適宜小米醋揮發(fā)性成分分析的萃取頭及條件，與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）結(jié)合分析鑒定小米醋的揮發(fā)性成分，探究小米經(jīng)蒸煮、炒制和膨化等熱加工處理后對(duì)小米醋揮發(fā)性成分的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小米（黃金苗品種）、谷糠、麩皮：市售；安琪白酒王：安琪酵母股份有限公司；玉園牌活性醋酸菌：濟(jì)寧玉園生物科技有限公司；正構(gòu)烷烴C8～C20標(biāo)準(zhǔn)品（色譜純）：美國(guó) Sigma公司；2-辛醇：阿拉丁試劑（上海）有限公司；NaCl（分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國(guó)安捷倫儀器有限公司；聚丙烯酸酯PA（85 μm）、聚二甲基硅氧烷PDMS（100 μm）、羧基/聚二甲基硅氧烷CAR/PDMS（85 μm）、二甲基硅氧烷/二乙烯基苯PDMS/DVB（65 μm）和二乙烯基苯/羧基/聚二甲基硅氧烷 DVB/CAR/PDMS（50/30 μm）萃取頭、57330-U Supelco固相微萃取手動(dòng)進(jìn)樣手柄 美國(guó)Supelco公司；20 mL萃取瓶 上海安譜科學(xué)儀器有限公司；PEN3型電子鼻 德國(guó)Airsense公司；DS-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 河南予華儀器有限公司；DGP40-Ⅱ膨化機(jī) 河北邢臺(tái)市裕工科技開發(fā)有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品制備

炒制小米：將小米置于鐵鍋中，小火炒制至呈現(xiàn)焦黃色為止，冷卻。膨化小米：將小米置于膨化機(jī)中，膨化均勻、飽滿，冷卻。

1.3.2 釀造工藝

1.3.3 EN條件

參照鄺格靈等[13]的方法并略有改動(dòng)，將小米醋稀釋10倍，取5 mL醋置于20 mL萃取瓶中，50 ℃孵化50 min，通過(guò)頂空進(jìn)樣，清洗100 s，準(zhǔn)備5 s，空氣流速400 mL/s，檢測(cè)120 s，分析采樣90 s。傳感器信息見表1。

1.3.4 SPME參數(shù)優(yōu)化

將PA、PDMS、CAR/PDMS、PDMS/DVB和DVB/CAR/PDMS萃取頭按說(shuō)明書規(guī)定溫度、時(shí)間老化。取8 mL醋樣于20 mL萃取瓶中，加2 g NaCl，加10 μL 2-辛醇（1.6 g/L）。萃取頭選擇PA、PDMS、CAR/PDMS、PDMS/DVB和DVB/CAR/PDMS頂空萃??；萃取溫度設(shè)定為40，50，60，70 ℃；萃取時(shí)間設(shè)定為25，35，45，55 min；樣品量設(shè)定為4，6，8，10 mL。比較不同條件下總峰面積和化合物數(shù)量。

1.3.5 GC-MS條件

GC條件：HP-5MS毛細(xì)管色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），進(jìn)樣口溫度250 ℃。程序升溫：起始溫度40 ℃，保持5 min，以2.5 ℃/min升溫至65 ℃，保持1 min，以8 ℃/min升溫至200 ℃，保持2 min，以10 ℃/min升溫至250 ℃，保持2 min。載氣為氦氣（He），流速1.0 mL/min，不分流。

MS條件：接口溫度為250 ℃，電離方式為電子電離（electron ionization，EI），電子能量70 eV，燈絲發(fā)射電流為200 μA，離子源溫度為230 ℃，質(zhì)量掃描范圍為33～450 amu。

1.4 數(shù)據(jù)分析

定性分析：在相同GC條件下分析C8～C20混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，計(jì)算小米醋揮發(fā)性成分保留指數(shù)（rentention index，RI），通過(guò)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）譜庫(kù)的檢索保留匹配度70%以上的物質(zhì)，對(duì)比揮發(fā)性成分RI，進(jìn)行定性分析。EN數(shù)據(jù)用自帶的WinMuster軟件進(jìn)行主成分分析（principal component analysis，PCA）和載荷分析（loading analysis，LOA），通過(guò)GraphPad Prism 8軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，通過(guò)SPSS軟件采用T檢驗(yàn)對(duì)峰面積進(jìn)行顯著性分析，運(yùn)用Origin 2021軟件對(duì)揮發(fā)性成分進(jìn)行PCA分析和聚類分析熱圖繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 EN分析小米醋揮發(fā)性成分

EN的工作機(jī)理是系統(tǒng)中的傳感器對(duì)揮發(fā)性成分的靈敏度不同，根據(jù)傳感器的響應(yīng)圖案將食醋揮發(fā)性成分作為一個(gè)整體進(jìn)行識(shí)別。由圖1可知，10種傳感器對(duì)小米醋揮發(fā)性成分具有一定響應(yīng)值，小米醋傳感器響應(yīng)值低，膨化醋響應(yīng)值高于小米醋，炒米醋響應(yīng)值最大。其中傳感器W1W（對(duì)硫化物和菇烯類敏感）和W5S（對(duì)氮氧化合物敏感）響應(yīng)更靈敏。

不同小米醋PCA分析結(jié)果見圖2。3種不同熱處理方式的小米醋區(qū)分明顯。小米醋整體揮發(fā)性成分PC1貢獻(xiàn)率為96.85%，PC2貢獻(xiàn)率為 2.91%，PC1和PC2累計(jì)貢獻(xiàn)率高達(dá)99.76%，小米醋、炒制小米醋和膨化小米醋分布區(qū)域相互獨(dú)立，數(shù)據(jù)點(diǎn)無(wú)重疊，可以較好地進(jìn)行區(qū)分和識(shí)別，分析結(jié)果包含了3種小米醋的主要信息，表明小米不同熱處理的小米醋揮發(fā)性成分存在差異。

利用LOA對(duì)各傳感器的區(qū)分作用進(jìn)行分析，表征出每種傳感器的分析能力，得出10個(gè)傳感器對(duì)小米醋樣品PCA的貢獻(xiàn)率，見圖3。PC1的貢獻(xiàn)率為96.85%，PC1值越大，對(duì)小米醋區(qū)分越有效，分布在原點(diǎn)（0，0）附近的傳感器對(duì)小米醋的區(qū)分作用小。

由圖3可知，傳感器W1W、W5S、W1S、W2S、W2W對(duì)小米醋的區(qū)分作用明顯，對(duì)應(yīng)小米醋中有機(jī)硫化物、菇烯類包含羧酸類和酯類、醇類、氮氧化合物以及芳香族化合物，相比較而言，其余5種傳感器貢獻(xiàn)較小。其中傳感器W1W菇烯類中羧酸類和酯類以及傳感器W5S氮氧類化合物可以作為小米醋的主要區(qū)分指標(biāo)。

EN可對(duì)小米醋整體揮發(fā)性成分進(jìn)行比較分析，不能對(duì)小米醋中某種揮發(fā)性成分進(jìn)行單獨(dú)分析，GC-MS可對(duì)小米醋具體差異揮發(fā)性成分進(jìn)行分析，彌補(bǔ)EN的不足。食醋揮發(fā)性成分組成復(fù)雜，濃縮與提取常用的方法是HS-SPME，該方法無(wú)需有機(jī)溶劑、操作簡(jiǎn)單、方便快速、綠色環(huán)保、靈敏度高且重現(xiàn)性好[14]。不同涂層的萃取頭在不同條件下對(duì)小米醋揮發(fā)性成分吸附有一定影響，并且萃取過(guò)程中易受到溫度、萃取時(shí)間及樣品量等因素影響[8]。因此，選擇合適的萃取頭涂層以及適宜的萃取條件對(duì)小米醋揮發(fā)性成分分析尤為關(guān)鍵。

2.2 HS-SPME條件的選擇

2.2.1 萃取頭涂層的選擇

利用HS-SPME-GC-MS分析小米醋揮發(fā)性成分的差異，選擇PA、CAR/PDMS、DVB/CAR/PDMS、PDMS和PDMS/DVB這5種不同涂層的萃取頭對(duì)小米醋進(jìn)行頂空萃取。測(cè)得的小米醋峰面積以及化合物數(shù)量見圖4。

不同類型萃取頭測(cè)得小米醋揮發(fā)性成分的峰面積差異較大，PA適用于極性半揮發(fā)性成分的檢測(cè)，同時(shí)對(duì)醇類物質(zhì)的吸附性較好，PDMS萃取頭適用于非極性半揮發(fā)性成分的檢測(cè)[15]。小米醋中揮發(fā)性成分復(fù)雜豐富，所以PA萃取頭和PDMS萃取頭檢測(cè)到化合物峰面積偏低。PDMS/DVB萃取頭適用于醇類、胺類化合物豐富的樣品。CAR/PDMS萃取頭和DVB/CAR/PDMS萃取頭適用于氣體和小分子揮發(fā)性成分[16]，適合對(duì)小米醋揮發(fā)性成分進(jìn)行分析。通過(guò)SPSS軟件采用T檢驗(yàn)進(jìn)行顯著性分析發(fā)現(xiàn)，不同萃取頭之間峰面積均具有顯著性差異（P<0.05）。CAR/PDMS萃取頭峰面積明顯優(yōu)于DVB/CAR/PDMS萃取頭，且測(cè)得的化合物種類數(shù)相接近。推測(cè)是小米醋中醛類和酯類含量較高，而CAR/PDMS對(duì)醛類和酯類物質(zhì)吸附性更好，所以選取CAR/PDMS萃取頭進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

2.2.2 萃取條件的優(yōu)化

不同萃取溫度結(jié)果見圖5中A，結(jié)果顯示，在40～60 ℃范圍內(nèi)，隨著溫度的增加，峰面積增加，測(cè)得的化合物數(shù)量也增加，溫度升高，有利于揮發(fā)性成分析出，進(jìn)而被萃取頭吸附。但當(dāng)溫度達(dá)到70 ℃時(shí)，峰面積和化合物數(shù)量略有下降，可能是因?yàn)闇囟冗^(guò)高，揮發(fā)性成分熱解吸，影響萃取效果。通過(guò)SPSS軟件采用T檢驗(yàn)對(duì)峰面積進(jìn)行顯著性分析發(fā)現(xiàn)，不同萃取溫度條件下峰面積具有顯著性差異（P<0.05），因此選取萃取溫度為60 ℃。

不同萃取時(shí)間結(jié)果見圖5中B，在25～45 min范圍內(nèi)，隨著萃取時(shí)間的增加，峰面積逐漸增加，55 min時(shí)峰面積略有降低，測(cè)得的化合物總數(shù)在35 min之后達(dá)到平衡，萃取35，45，55 min時(shí)的峰面積無(wú)顯著差異（P>0.05），與25 min相比具有顯著差異（P<0.05），因此推斷當(dāng)時(shí)間達(dá)到35 min時(shí)，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，綜合實(shí)際操作，因此選擇35 min作為萃取時(shí)間。

不同樣品量結(jié)果見圖5中C，當(dāng)樣品量為4，6 mL時(shí)，樣品量4 mL萃取到的化合物數(shù)量略多于樣品量6 mL，但通過(guò)SPSS軟件采用T檢驗(yàn)對(duì)峰面積進(jìn)行顯著性分析發(fā)現(xiàn)無(wú)顯著差異（P>0.05）。樣品量為8 mL時(shí)，測(cè)得的峰面積和化合物數(shù)量均最佳，且與其他樣品量的峰面積均具有顯著差異（P<0.05）。當(dāng)樣品量為10 mL時(shí)，峰面積大幅度降低，鑒定到的化合物種類也減少，可能原因?yàn)閾]發(fā)性物質(zhì)含量過(guò)高，萃取頭吸附效果過(guò)載，影響效果，因此選擇樣品量為8 mL進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

最終確定CAR/PDMS萃取頭在小米醋樣品量為8 mL、萃取溫度為60 ℃、萃取時(shí)間為35 min的條件下效果最佳，采用此條件進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

2.3 不同熱處理方式小米醋揮發(fā)性物質(zhì)分析

采用CAR/PDMS萃取頭在適宜條件下對(duì)不同熱處理方式的小米醋進(jìn)行GC-MS分析。通過(guò)GC-MS技術(shù)共檢測(cè)到29種主要揮發(fā)性成分，其中包括12種酯類、6種醛類、3種醇類、5種酚類和酮類、吡嗪類、烷烴類各1種。小米醋整體揮發(fā)性成分中酯類物質(zhì)最豐富，乙酸異戊酯和乙酸苯甲酯在小米醋中含量高，苯甲酸乙酯僅在炒米醋中檢出，DL-2-己酸乙酯、γ-壬內(nèi)酯含量高于其他小米醋。膨化醋中酯類物質(zhì)種類最多，含量最高，乙酸苯乙酯在膨化醋中含量是小米醋的2倍，炒米醋的3倍。酯類物質(zhì)具有水果甜香或花香氣味。一般以乙酸形成的酯類較多，主要來(lái)源是在食醋發(fā)酵過(guò)程和陳釀階段[17]，該階段醋酸菌、酵母菌在酯化酶作用下，將食醋中的醇類物質(zhì)和酸類物質(zhì)通過(guò)酯化反應(yīng)生成種類多樣的酯類物質(zhì)[18]。炒米醋中糠醛（1 036.34 μg/L）含量遠(yuǎn)高于其他小米醋，2-苯基巴豆醛僅在炒米醋中檢出，苯甲醛、苯乙醛、壬醛含量均為炒米醋中最高。醛類化合物主要由氨基酸分解和微生物代謝產(chǎn)生，食醋中的醛類物質(zhì)閾值較低，含量差異明顯，為食醋提供焙烤香、花香、堅(jiān)果香和苦杏仁氣味[16]。醛類化合物是合成其他重要揮發(fā)性成分的前體物質(zhì)，具有積極的調(diào)節(jié)作用。醛類化合物含量較高時(shí)具有較強(qiáng)的刺激性，會(huì)導(dǎo)致食醋辛辣味加重[19]。食醋中富含的醇類物質(zhì)以乙醇類化合物為主，膨化醋中苯乙醇（2 683.05 μg/L）和糠醇（62.56 μg/L）含量遠(yuǎn)高于其他小米醋，食醋中的醇類化合物通常有令人愉悅的花香、酒香，多由酵母菌在酒精發(fā)酵階段產(chǎn)生[20]。醇類化合物通常比較柔和，在食醋香氣中有重要作用，推測(cè)小米經(jīng)膨化后，更容易被酵母菌利用，產(chǎn)生較多的醇類物質(zhì)。酚類物質(zhì)均在小米醋中含量最高，小米醋中4-甲基苯酚（157.88 μg/L）含量較高，四甲基吡嗪在炒米醋和膨化醋中檢測(cè)，炒米醋中四甲基吡嗪（63.2 μg/L）含量最高，四甲基吡嗪具有降壓、活血、清除自由基等保健作用，是山西老陳醋特征指標(biāo)物質(zhì)[16]。食醋中的雜環(huán)類化合物主要是吡嗪類化合物和呋喃類化合物等，能夠賦予食醋堅(jiān)果香、烘烤焦香等令人愉悅的氣味，主要是在美拉德反應(yīng)中生成以及微生物代謝產(chǎn)生。3-羥基-2-丁酮和十六烷僅在膨化醋中檢出，烷烴類一般香氣閾值較高，對(duì)食醋香氣貢獻(xiàn)較小，3-羥基-2-丁酮有牛奶香氣，可通過(guò)2，3-丁二醇氧化生成，或經(jīng)丙酮酸轉(zhuǎn)化或糖酵解生成[21]。

2.3.1 不同熱處理小米醋揮發(fā)性物質(zhì)PCA分析

PCA法將小米醋揮發(fā)性成分原始信息降維成兩個(gè)新指標(biāo)主成分1（PC1）和主成分2（PC2）。小米醋揮發(fā)性成分PCA見圖6。小米醋、炒米醋和膨化醋的第一主成分貢獻(xiàn)率為40.9%，第二主成分貢獻(xiàn)率為32.4%，這兩個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為 73.3%，代表了原始數(shù)據(jù)的大部分信息。組內(nèi)各樣品相對(duì)距離較近，說(shuō)明樣品的重復(fù)性較好，不同熱處理方式下的小米醋基本分布在不同區(qū)域，表明樣品之間的揮發(fā)性成分存在差異。不同熱處理方式的小米對(duì)小米醋的揮發(fā)性成分有影響。EN以小米醋樣品整體區(qū)分，PCA結(jié)果顯示小米醋揮發(fā)性成分差異顯著。

2.3.2 不同熱處理方式小米醋揮發(fā)性成分熱圖分析

不同小米醋揮發(fā)性成分差異用熱圖（見圖7）表示，經(jīng)聚類分析后發(fā)現(xiàn)，3種小米醋中揮發(fā)性成分差異明顯，酯類物質(zhì)種類最多，DL-2-己酸乙酯、苯乙酸乙酯、苯甲酸乙酯、丁二酸二乙酯和棕櫚酸乙酯等乙酸形成的酯類揮發(fā)性成分較多，可能與小米醋發(fā)酵過(guò)程中大量乙醇的產(chǎn)生有關(guān)。小米經(jīng)炒制和膨化后釀造的小米醋酯類物質(zhì)和醛類物質(zhì)含量明顯高于普通小米醋。普通小米醋中酚類物質(zhì)含量明顯高于膨化小米醋。酯類物質(zhì)是小米醋中主要的揮發(fā)性物質(zhì)，酯類物質(zhì)種類豐富，是小米醋中主要的香氣來(lái)源。小米醋中醛類物質(zhì)閾值較低，對(duì)小米醋香氣貢獻(xiàn)較大。小米不同熱處理對(duì)小米醋揮發(fā)性成分有影響。

2.3.3 特征揮發(fā)性成分分析

變量投影重要性（variable importance projection，VIP）可以量化每個(gè)變量對(duì)小米醋分類的貢獻(xiàn)，通常認(rèn)為VIP值>1 表示在判別過(guò)程中具有重要作用。VIP值越大，變量在不同小米醋中差異越顯著。共檢測(cè)到19種揮發(fā)性成分的VIP值>1，將19種揮發(fā)性成分選取定量離子后比較揮發(fā)性物質(zhì)的峰面積，19種揮發(fā)性成分差異分析見圖8～圖11。

8種酯類化合物見圖8，普通小米醋中乙酸異戊酯和乙酸苯甲酯含量較高，苯甲酸乙酯含量較低。膨化小米醋中DL-2-己酸乙酯、苯乙酸乙酯、乙酸糠酯、苯甲酸乙酯和乙酸苯乙酯含量明顯高于普通小米醋（P<0.05），DL-2-己酸乙酯和苯乙酸乙酯與炒制小米醋差異不顯著（P>0.05）。炒制小米醋中乙酸糠酯含量較低，僅有γ-壬內(nèi)酯含量略高于普通小米醋和膨化小米醋。小米醋采用經(jīng)膨化后的小米發(fā)酵可明顯增加酯類化合物含量。

糠醇和苯乙醇在膨化小米醋中含量較高，糠醇未在炒制小米醋中檢測(cè)到，見圖9。苯乙醇具有果香、清香的甜味，是苯丙氨酸經(jīng)Strecker降解產(chǎn)生醛類還原而生成，在食醋香氣中有重要作用[22]。

4種醛類物質(zhì)見圖10。炒制小米醋中糠醛、苯甲醛和2-苯基巴豆醛含量明顯高于其他兩種小米醋，苯乙醛含量略低于膨化小米醋，但高于普通小米醋。普通小米醋中除苯甲醛含量較高外，其余含量較低。小米經(jīng)炒制后發(fā)酵釀造為小米醋可提高醛類物質(zhì)含量。

5種雜環(huán)類化合物在普通小米醋中含量最高，見圖11。炒制小米醋含量低于普通小米醋，膨化小米醋中除4-乙烯基-2-甲氧基苯酚外，和田甲基吡嗪其余含量均為3種醋中最低，且4-甲基苯酚未在膨化小米醋中檢測(cè)到。

經(jīng)過(guò)小米醋化合物差異分析，發(fā)現(xiàn)普通小米醋酚類物質(zhì)明顯高于其他兩種，酚類物質(zhì)具有較強(qiáng)的抗氧化活性，對(duì)預(yù)防心血管疾病有一定的積極作用[23]。炒制小米醋中醛類物質(zhì)含量較高，以糠醛為主，研究表明糠醛通過(guò)戊糖加熱生成，鎮(zhèn)江香醋原料經(jīng)不同溫度煎煮后，糠醛的含量變化差異明顯[19]。推測(cè)小米經(jīng)炒制后戊糖含量提高。小米經(jīng)熱處理后產(chǎn)生四甲基吡嗪，四甲基吡嗪是一種安全性高，具有降血壓、活血化瘀、清除自由基等保健作用的功能因子[24]。DL-2-己酸乙酯、苯乙酸乙酯與膨化醋無(wú)顯著差異。膨化小米醋醇類物質(zhì)含量較高，酯類物質(zhì)種類更豐富，推測(cè)小米膨化后更容易被酵母菌利用，醇類、酯類化合物是重要的香氣來(lái)源[25]，為小米醋提供令人愉悅的香味。小米不同熱處理方式對(duì)小米醋揮發(fā)性成分影響差異較大，EN分析結(jié)果與GC-MS分析揮發(fā)性成分結(jié)果具有關(guān)聯(lián)性，揮發(fā)性成分PCA和差異化合物分析與揮發(fā)性成分熱圖具有相關(guān)性。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)小米不同熱處理方式的小米醋揮發(fā)性成分檢測(cè)與分析發(fā)現(xiàn)，EN以小米醋整體揮發(fā)性成分進(jìn)行區(qū)分，累計(jì)貢獻(xiàn)率為99.76%，傳感器W1W菇烯類中羧酸類和酯類以及傳感器W5S氮氧類化合物為主要區(qū)分指標(biāo)。優(yōu)化確定小米醋HS-SPME條件為CAR/PDMS（85 μm）萃取頭、樣品量8 mL、萃取溫度60 ℃、萃取時(shí)間35 min萃取小米醋揮發(fā)性成分，經(jīng)與GC-MS聯(lián)用分析，發(fā)現(xiàn)普通小米醋酚類物質(zhì)含量較高，炒制小米醋醛類物質(zhì)含量較高，膨化小米醋酯類和醇類物質(zhì)含量明顯提高?？梢?，小米不同熱處理方式對(duì)小米醋揮發(fā)性成分有積極作用，可為小米醋揮發(fā)性成分研究提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]高婧，梁志宏.小米功能成分及新產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)展[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2021，36（3）：169-177.

[2]王敏，沈廣玥，宋佳，等.中國(guó)谷物醋風(fēng)味研究進(jìn)展[J].食品科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)，2021，39（4）：29-36.

[3]GAO Y， JO Y， CHUNG N， et al. Physicochemical qualities and flavor patterns of traditional Chinese vinegars manufactured by different fermentation methods and aging periods[J].Preventive Nutrition and Food Science，2017，22（1）：30-36.

[4]劉宇杰，陳銀煥，楊修仕，等.小米營(yíng)養(yǎng)及功能成分研究進(jìn)展[J].糧食與油脂，2020，33（5）：1-3.

[5]ZHANG X， WANG P， XU D， et al. Aroma patterns of Beijing rice vinegar and their potential biomarker for traditional Chinese cereal vinegars[J].Food Research International，2019，119：398-410.

[6]AL-DALALI S， ZHENG F， SUN B， et al. Characterization and comparison of aroma profiles and aroma-active compounds between traditional and modern Sichuan vinegars by molecular sensory science[J].Journal of Agricultural Food Chemistry，2020，68（18）：5154-5167.

[7]WANG J， YUAN C， GAO X， et al. Characterization of key aroma compounds in Huangjiu from Northern China by sensory-directed flavor analysis[J].Food Research International，2020，134：109238.

[8]GONG M， ZHOU Z， LIU S， et al. Dynamic changes in physico-chemical attributes and volatile compounds during fermentation of Zhenjiang vinegars made with glutinous and non-glutinous japonica rice[J].Journal of Cereal Science，2021，100：103246.

[9]AL-DALALI S， ZHENG F， LI H， et al. Characterization of volatile compounds in three commercial Chinese vinegars by SPME-GC-MS and GC-O[J].LWT-Food Science and Technology，2019，112：108264.

[10]解菲，趙寧，江帆，等.炒米理化特性研究[J].食品研究與開發(fā)，2021，42（23）：7-13.

[11]劉敬科，趙巍，李少輝，等.炒制對(duì)小米揮發(fā)性成分影響的研究[J].食品科技，2014，39（12）：181-185.

[12]KUMAR S R， SADIQ M B， ANAL A K. Comparative study of physicochemical and functional properties of pan and microwave cooked underutilized millets （proso and little）[J].LWT-Food Science and Technology，2020，128：109465.

[13]鄺格靈，王新宇，李樹，等.基于電子鼻與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用區(qū)分不同陳釀期恒順香醋風(fēng)味物質(zhì)[J].食品科學(xué)，2020，41（12）：228-233.

[14]AL-DALALI S， ZHENG F， SUN B， et al. Effects of different brewing processes on the volatile flavor profiles of Chinese vinegar determined by HS-SPME-AEDA with GC-MS and GC-O[J].LWT-Food Science and Technology，2020，133：109969.

[15]劉敬科，張愛霞，李少輝，等.頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定小米黃酒風(fēng)味成分[J].色譜，2017，35（11）：1184-1191.

[16]ZHU H， ZHU J， WANG L， et al. Development of a SPME-GC-MS method for the determination of volatile compounds in Shanxi aged vinegar and its analytical characterization by aroma wheel[J].Journal of Food Science and Technology，2016，53（1）：1711-83.

[17]WU L H， LU Z M， ZHANG X J， et al. Metagenomics reveals flavour metabolic network of cereal vinegar microbiota[J].Food Microbiology，2017，62：23-31.

[18]NIE Z， ZHENG Y， WANG M， et al. Exploring microbial succession and diversity during solid-state fermentation of Tianjin duliu mature vinegar[J].Bioresource Technology，2013，148：325-333.

[19]鞏敏.鎮(zhèn)江香醋中糠醛的形成途徑及調(diào)控研究[D].無(wú)錫：江南大學(xué)，2021.

[20]SANKUAN X， CUIMEI Z， BINGQIAN F， et al. Metabolic network of ammonium in cereal vinegar solid-state fermentation and its response to acid stress[J].Food Microbiology，2021，95：103684.

[21]XU S， MA Z， CHEN Y， et al. Characterization of the flavor and nutritional value of coconut water vinegar based on metabolomics[J].Food Chemistry，2022，369：130872.

[22]孫宗保.鎮(zhèn)江香醋揮發(fā)性成分分析及醋齡的識(shí)別研究[D].鎮(zhèn)江：江蘇大學(xué)，2014.

[23]DU P， ZHOU J， ZHANG L， et al. GC×GC-MS analysis and hypolipidemic effects of polyphenol extracts from Shanxi-aged vinegar in rats under a high fat diet[J].Food Function，2020，11（9）：7468-7480.

[24]XIAO Z， ZHAO L， TIAN L， et al. GC-FID determination of tetramethylpyrazine and acetoin in vinegars and quantifying the dependence of tetramethylpyrazine on acetoin and ammonium[J].Food Chemistry，2018，239：726-732.

[25]ZHOU Z， JIAN D， GONG M， et al. Characterization of the key aroma compounds in aged Zhenjiang aromatic vinegar by gas chromatography-olfactometry-mass spectrometry， quantitative measurements， aroma recombination and omission experiments[J].Food Research International，2020，136：109434.