膨化大米氣味成分構成的研究

吳季勤　段春紅　劉松雁

摘要：采用同時蒸餾萃取（SDE）結合氣相色譜-質譜聯(lián)用技術（GC-MS）分析了膨化大米揮發(fā)性成分構成。結果表明，膨化大米主要為醛、碳氫、含苯衍生物、醇、酮、酸和其他類揮發(fā)性成分構成，其中醛14種（67.30%）、碳氫8種（3.35%）、含苯衍生物7種（3.29%）、酮4種（4.38%）、醇2種（1.20%）、酸2種（3.62）和其他類物質3種（16.86%），己醛（32.93%）、2-戊基-呋喃（13.28%）、（E，E）-2，4-癸二烯醛（11.27%）和壬醛（5.74%）為主要揮發(fā)性成分，醛類物質種類豐富、含量最高，為膨化米粉中重要的化合物。

關鍵詞：膨化；大米；揮發(fā)性成分

中圖分類號：S511；TS213.3 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）11-2116-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.11.031

Abstract： Volatile aroma components in extruded rice were analyzed by simultaneous distillation extraction（SDE） and gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）. The results showed that， forty components were determined， including 14 aldehydes（67.30%），8 hydrocarbons（3.35%），7 benzene derivatives（3.29%），4 ketones（4.38%），2 alcohols（1.20%），2 acids （3.62%） and 3 other volatile components. Hexanal （32.93%），2-pentyl-furan （13.28%），（E，E）-2，4-decadienal （11.27%） and nonanal （5.74%） were dominant volatile components. Among these components， aldehydes had abundant species and highest contents， was one of important components in extruded rice.

Key words： extruded； rice； volatile components

長期以來，中國大米的加工多局限于初產品加工，食用方式以米飯為主。近年來，隨著加工技術的進步，大米深加工產業(yè)蓬勃發(fā)展。其中，膨化大米食品以其特有的酥松性、風味性、營養(yǎng)性和衛(wèi)生性深受廣大消費者喜愛[1]。膨化不僅賦予大米制品獨特物化特征、營養(yǎng)特性，還可賦予產品特殊的氣味品質。氣味是產品的重要感官品質，是由揮發(fā)性成分刺激人體嗅覺細胞產生的。目前，對大米氣味品質的研究主要集中在品種[2，3]、儲藏[4，5]、蒸煮方式[6，7]等方面的研究，涉及到膨化大米制品氣味物質的研究相對較少，在一定程度上限制了膨化大米食品的開發(fā)利用。因此，本研究以膨化大米為研究對象，采用同時蒸餾萃取技術（SDE）提取其揮發(fā)性氣味物質，并通過GC-MS進行鑒定，初步分析和確定膨化大米揮發(fā)性氣味成分的構成，旨為明確其主體香味成分，也可為膨化大米食品評價和品質控制奠定科學基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

大米：湖北京山橋米，購于陽邏中百超市。

1.2 設備

TSE60單螺桿膨化機，濟南盛潤機械有限公司；同時蒸餾萃取裝置和KD濃縮裝置（實驗室定制）；Agilent 7890氣相色譜質譜聯(lián)用儀，美國Agilent公司；DS-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，中國河南子華儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備 取膨化大米樣品100 g置2 000 mL圓底燒瓶中，加重蒸水1 000 mL，接SDE裝置右端，用電熱套加熱至沸騰；取重蒸乙醚50 mL置100 mL圓底燒瓶中，接SDE裝置左端，恒溫水浴加熱至沸騰。提取2 h，收集乙醚。將乙醚放入冰箱中冷凍過夜，除去水相，采用KD濃縮裝置濃縮至2 mL，用氮氣吹掃濃縮至0.5 mL，取1 μL用于GC-MS分析。

1.3.2 GC-MS分析色譜條件 毛細管色譜柱為DB-5ms柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），進樣口溫度250 ℃，接口溫度250 ℃。程序升溫為起始溫度45 ℃保留2 min，以4 ℃/min升溫到220 ℃保留5 min。載氣為He，流速1.0 mL/min，不分流。質譜條件：電離方式為EI，電子能量70 eV，燈絲發(fā)射電流為200 μA，離子源溫度為200 ℃，接口溫度為250 ℃，掃描質量范圍33～450 amu。試驗數(shù)據(jù)處理由Xcalibur軟件系統(tǒng)完成，未知化合物經(jīng)計算機檢索同時與NIST譜庫（107 k Compounds）和Wiley譜庫（320 k Compounds，version 6.0）相匹配，報道中正反匹配度均>800（最大值為1 000）的鑒定結果。定量分析：揮發(fā)性氣味物質相對含量通過面積歸一化法計算。

2 結果與分析

通過NIST和Wiley譜庫搜索，結合有關文獻，確定膨化大米揮發(fā)性氣味中含有40種物質（圖1和表1）。各類化合物的個數(shù)及含量如圖1所示。由圖1可知，膨化大米的化合物主要為醛、碳氫、含苯衍生物、酮、醇、酸和其他化合物，其中醛14種（67.30%）、碳氫8種（3.35%）、含苯衍生物7種（3.29%）、酮4種（4.38%）、醇2種（1.20%）、酸2種（3.62）和其他類物質3種（16.86%）。結果顯示，醛類物質為膨化大米中重要的化合物。所檢測到的物質中己醛（32.93%）、2-戊基-呋喃（13.28%）、（E，E）-2，4-癸二烯醛（11.27%）和壬醛（5.74%）為主要揮發(fā)性成分，含量大于5%，對產品的風味可能產生重要影響。

2.1 醛類成分構成

醛類化合物個數(shù)和含量都最為豐富，一般醛類化合物的閾值較低，對產品的最終氣味品種產生重要影響。在所檢測到的醛類化合物中，主要有飽和醛、2-烯醛、2，4-二烯醛構成，5種飽和醛分別為己醛、庚醛、辛醛、壬醛、癸醛；5～10碳原子飽和醛具有青香、油香、脂香風味[8]，對膨化大米制品具有較大貢獻，其中己醛含量最高，含量較低時具有令人愉悅的青草香味，但含量過高會產生負面的酸敗味道[9]。5種2-烯醛分別為（Z）-2-庚烯醛、（E）-2-辛烯醛、（E）-2-壬烯醛、（E）-2-癸烯醛、（E）-2-十一碳烯醛；（E）-2-辛烯醛、（Z）-2-癸烯已被確定為稻谷中重要的氣味物質，分別具有堅果和脂肪香味特性[10]；4種2，4-二烯醛分別為（E，E）-2，4-庚二烯醛、（E，E）-2，4-壬二烯醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛和（E，E）-9，17-十八碳二烯醛，（E，E）-2，4-庚二烯醛和（E，E）-2，4-壬二烯有相對低閾值，對產品氣味可能有重要影響。

2.2 碳氫和含苯衍生物

碳氫和含苯衍生物在膨化大米中種類較豐富，但是含量相對較低，碳氫化合物中主要為直鏈飽和烷烴、支鏈飽和烷烴及不飽和烷烴構成，其中直鏈飽和烷烴4種、支鏈飽和烷烴3種、不飽和烷烴1種，碳氫化合物一般具有較高的閾值[11]，對產品的氣味品質影響不大。一定數(shù)量含苯衍生物也在膨化大米中檢測到，含苯衍生物是谷物中常見的揮發(fā)性成分，有些學者認為含苯衍生物的檢出和環(huán)境污染密切相關，含苯衍生物如萘、2-甲基-萘等一般具有萘的氣味[12]，通常認為和產品負面氣味有關。

2.3 醇和酮類化合物

酮和醇類化合物在膨化大米中檢測較少，醇和酮類物質是脂肪酸，特別是不飽和脂肪酸氧化降解的產物[13]。檢測到2個醇類化合物為3，5-辛二烯-2-醇和2-丁基-2，7-辛二烯-1-醇，為不飽和二烯醇，關于它們和谷子氣味品質關系尚不清楚。3種醇類物質2-庚酮、3-壬烯-2-酮是谷物中常見的氣味成分。酮類物質一般具有奶油香和果蔬香[14]，可能和膨化大米氣味品種密切相關。

2.4 酸和其他類化合物

2種酸類物質被檢測到，為十六酸和（Z，Z）-9，12-十八碳二烯酸，它們?yōu)榇竺字谐Ｒ姷闹舅岢煞郑@類化合物的閾值大、沸點高，同時蒸餾過程中隨樣品沸騰而蒸餾提取到[11]，對樣品氣味品質影響不大。3種其他類2-戊基-呋喃、2，5-二叔丁基酚、十六酸甲酯，它們?yōu)榇竺字谐Ｒ姷膿]發(fā)性成分，2-戊基-呋喃為大米中重要的氣味成分[14]，通常對產品氣味品質有重要影響。

3 小結

本研究在膨化大米中檢測到40種揮發(fā)性成分，為醛、碳氫、含苯衍生物、醇、酮、酸和其他類物質，醛14種（67.30%）、碳氫8種（3.35%）、含苯衍生物7種（3.29%）、酮4種（4.38%）、醇2種（1.20%）、酸2種（3.62）和其他類物質3種（16.86%），己醛（32.93%）、2-戊基-呋喃（13.28%）、（E，E）-2，4-癸二烯醛（11.27%）和壬醛（5.74%）為主要揮發(fā)性成分，醛類物質種類豐富、含量最高為膨化大米中重要的化合物。

參考文獻：

[1] 葉 敏，譚汝成，史俊麗.膨化米羹理化特性與感官品質的相關性研究[J].糧食與飼料工業(yè)，2005（2）：17-19.

[2] MAHATTANATAWEE K，ROUSEFF R L. Comparison of aroma active and sulfur volatiles in three fragrant ricecultivars using GC-Olfactometry and GC-PFPD[J].Food Chemistry，2014，154（1）：1-6.

[3] PARKJS，KIMKY，BAEK H H.Potent aroma-active compounds of cooked Korean non-aromatic rice[J].Food Science and Biotechnology，2010，19（5）：1403-1407.

[4] 楊慧萍，劉 璐，宋 偉.不同儲藏條件下粳稻谷脂肪酸值及氣味變化關系的研究[J].中國糧油學報，2013，28（6）：85-89.

[5] 宋 偉，張 明，張婷筠.基于GC-MS的儲藏粳稻谷揮發(fā)物質變化研究[J].中國糧油學報，2013，28（11）：97-101.

[6] 劉敬科，鄭 理，趙思明，等.蒸煮方法對米飯揮發(fā)性成分的影響[J].中國糧油學報，2007，22（5）：12-15.

[7] ZENG Z，ZHANG H，CHEN J Y，et al. Flavor volatiles of rice during cooking analyzed by modified headspace SPME/GC-MS[J].Cereal Chemistry，2007，85（2）：140-145.

[8] 劉登勇，周光宏，徐幸蓮.確定食品關鍵風味化合物的一種新方法：“ROAV”法[J].食品科學，2008，29（7）：370-374.

[9] WIDJAJA R，CRASKE J D，WOOTTON M. Comparative studies on volatile components of non-fragrant and fragrant rices[J].Journal of the Science of Food and Agriculture，1996，70（2）：151-161.

[10] YANG D S，SHEWFELT R L，LEE K S，et al. Comparison of odor-active compounds from six distinctly different rice flavor types[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，2008，56（8）：2780-2787.

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

[12] YANG D S，LEE K S，JEONG O Y，et al. Characterization of volatile aroma compounds in cooked black rice[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，2008，56（1）：235-240.

[13] GROSCH W. Lipid Degradation Products and Flavors[M].Elsevier： Amsterdam，Netherlands，1982：325-398.

[14] JEZUSSEK M，JULIANO B O，SCHEBERLE P. Comparison of key aroma compounds in cooked brown rice varieties based on aroma extract dilution analyses[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，2002，50（5）：1101-1105.