頂空固相微萃取氣質(zhì)聯(lián)用測(cè)定雞蛋黃香氣成分

焦夢(mèng)悅，鄭旭，王穎，康紅艷，田益玲，*

（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，河北保定071000；2.河北新希望天香乳業(yè)有限公司，河北保定071000）

頂空固相微萃取氣質(zhì)聯(lián)用測(cè)定雞蛋黃香氣成分

焦夢(mèng)悅1，鄭旭1，王穎1，康紅艷2，田益玲1，*

（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，河北保定071000；2.河北新希望天香乳業(yè)有限公司，河北保定071000）

鑒于市場(chǎng)上雞蛋香精所占比例的增大，對(duì)雞蛋香氣成分的研究需求增大，采用頂空固相微萃取氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS法測(cè)定煮制15 min、冷卻10 min熟蛋黃的揮發(fā)性香氣成分。以有效峰個(gè)數(shù)為指標(biāo)，以添加雞蛋樣品的質(zhì)量、萃取時(shí)間、萃取溫度為因素，應(yīng)用單因素試驗(yàn)及響應(yīng)面設(shè)計(jì)試驗(yàn)，優(yōu)化萃取吸附工藝。結(jié)果表明最佳萃取工藝條件為：雞蛋黃添加量3 g，萃取時(shí)間43 min，萃取溫度69℃時(shí)萃取出的雞蛋揮發(fā)性香氣成分最多，效果最好。綜上，頂空固相微萃取GC-MS可以作為一種簡(jiǎn)單、快速檢測(cè)雞蛋的有效且高效的方法，此方法的深入仍需進(jìn)一步研究。

雞蛋黃；熱處理；響應(yīng)面法；揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)；頂空固相微萃取

Abstract：With the increase of the proportion of egg flavor on the market，the demand for egg aroma components research is rising.The volatile aroma components of cooked egg yolk were detected by headspace solidphase micro-extraction coupled with gas chromatography-mass spectrometer（GC-MS）method after cooked for 15 min，cooled for 10 min.Taking the number of effective peaks as the index，the quality of the egg samples，the extraction time and the extraction temperature were taken as factors.The single factor experiment and the response surface design experiment were used to optimize the extraction and adsorption process.The results showed that the optimum extraction conditions were as follows:the addition of egg yolk 3 g，extraction time 43 min，extraction temperature 69℃.In summary，headspace solid-phase micro-extraction coupled with gas chromatography-mass spectrometer can be used as an efficient method for the rapid detection of the volatile gas of eggs yolk.This method still needs further study.

Key words：egg yolk；heat treatment；response surface；volatile flavor compounds；headspace solid-phase micro-extraction

雞蛋作為日常家庭生活中的常用食材，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值非常高，含有人體所需的一些營(yíng)養(yǎng)素[1-2]。雞蛋是由蛋白質(zhì)、磷脂和碳水化合物組成的，在對(duì)雞蛋的加工處理過程中，這些組分就會(huì)發(fā)生一系列可產(chǎn)生香味的反應(yīng)，如水解、氧化、脫水脫羧等等。此外，雞蛋的加熱過程有利于美拉德反應(yīng)和Strecker降解反應(yīng)[3]，而它們的反應(yīng)產(chǎn)物之間又相互反應(yīng)，就會(huì)產(chǎn)生更多香味物質(zhì)并有利于釋放香氣成分。雞蛋感官分析是目前評(píng)定蛋風(fēng)味品質(zhì)的重要方法，能解決一般理化分析不能解決的復(fù)雜生理感受問題[4]。但是僅憑感官分析并不能定量分析香味物質(zhì)，所以就需要借助儀器設(shè)備進(jìn)行分析。

目前，針對(duì)于雞蛋的揮發(fā)性香味物質(zhì)的試驗(yàn)項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)還相對(duì)很少。有試驗(yàn)人員采用熱脫附氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀測(cè)定生蛋黃中的揮發(fā)性香味物質(zhì)，檢測(cè)出的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)有八種，分別為醇類、脂肪烴類、醛類、酮類、芳香族、呋喃類、硫化物與萜類化合物[5]。而這些風(fēng)味物質(zhì)大多比較常見或同樣存在于其他食品中，并沒有獨(dú)屬于蛋的特征性風(fēng)味物質(zhì)，因此有研究人員分析蛋的風(fēng)味是由多種化合物按照不同的濃度配比混合組成的綜合性香味。

固相萃取是目前應(yīng)用最好的一種試樣前處理方法[6]。但是固相萃取方法仍然需要在解析的時(shí)候使用溶劑并且還需要柱填充物，所以，在此基礎(chǔ)上完善的頂空固相微萃取技術(shù)克服了這些缺點(diǎn)，是對(duì)揮發(fā)性物質(zhì)提取以便分析的優(yōu)勢(shì)方法。

在分離型儀器當(dāng)中，氣相色譜法對(duì)于分析揮發(fā)性香味物質(zhì)的效果是最好的；在一般情況下，雖然核磁共振要優(yōu)于質(zhì)譜，但是核磁最大的缺點(diǎn)是不能與分離型儀器如氣相連接，靈敏度相對(duì)質(zhì)譜來(lái)說也較低。此外，質(zhì)譜對(duì)于痕量物質(zhì)的分析效果好，所以是目前鑒別未知物質(zhì)最有效的方法。因此，氣相質(zhì)譜聯(lián)用廣泛應(yīng)用于食品的揮發(fā)性風(fēng)味分析[7-10]，例如各種畜肉制品、果品蔬菜、酒類和香精等等。

本研究擬通過對(duì)雞蛋香味物質(zhì)的成分研究，大致確定其類別及其所占比例，以便為以后制作其相應(yīng)的雞蛋香味制品提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雞蛋：河北省保定市周邊地區(qū)；3-辛醇（99%）：美國(guó)Sigma-Aldrich公司；氯化鈉：天津市凱通化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Agilent 7890A-5975C GC/MS氣相譜質(zhì)譜聯(lián)用儀、HP-INNOWAX石英毛細(xì)管色譜柱（60 m×250 μm×0.25 μm）：美國(guó) Agilent公司；50/30 μm（DVB/CAR/PDMS）碳分子篩/二乙烯苯/聚二甲基硅氧烷微萃取頭：美國(guó)SUPELCO公司[11]；SPME手動(dòng)進(jìn)樣手柄及萃取針頭、15 mL頂空瓶：上海安譜科學(xué)儀器有限公司；HW·SY11型電熱恒溫水浴鍋：北京市長(zhǎng)風(fēng)儀器儀表公司。

1.3 方法

1.3.1 蛋黃香氣萃取

采用頂空固相微萃取對(duì)雞蛋黃樣品的香味物質(zhì)進(jìn)行萃取，將鮮雞蛋放入沸水中煮制15 min，冷卻10 min，分離蛋清與蛋黃，裝入事先準(zhǔn)備好的塑封袋中，并將蛋黃碾碎。量取3 g蛋黃置于15 mL的頂空瓶?jī)?nèi)，加入2 mL NaCl飽和溶液，再加入0.2 mL內(nèi)標(biāo)物(3-辛醇），旋緊瓶蓋后放置于加熱至60℃的電子恒溫水浴鍋中[12]，后將活化（250℃，1 h）好的萃取針頭插入頂空瓶，并置于頂空瓶上空萃取，萃取針頭距離雞蛋樣品1 cm～2 cm。在60℃條件下進(jìn)行頂空吸附40 min[13]。

1.3.2 氣質(zhì)聯(lián)用條件

氣相色譜升溫程序：40℃保持3 min，后以4℃/min速度升至150℃，保持1 min，再以8℃/min速度升溫至250℃，保持6 min。進(jìn)樣口溫度為250℃，檢測(cè)器溫度為230℃；載氣為He，流速1 mL/min[14]，不分流進(jìn)樣。

質(zhì)譜條件：電子電離（electronionization，EI）源，電子能量為70 eV，離子源溫度230℃，四級(jí)桿溫度150℃。溶劑延遲1 min，質(zhì)譜質(zhì)量掃描范圍45 m/z～650 m/z。

后將萃取好的萃取針頭手動(dòng)進(jìn)樣于GC-MS進(jìn)樣口進(jìn)行揮發(fā)性成分的分離鑒定。

1.3.3 單因素試驗(yàn)

采取1.3.1下方法頂空萃取雞蛋黃香氣，萃取條件為：固定萃取時(shí)間為40 min、萃取溫度為60℃，考察不同樣品質(zhì)量（2、2.5、3、3.5、4 g）對(duì)香氣萃取的影響；固定樣品質(zhì)量為3 g、萃取溫度60℃，考察萃取時(shí)間（25、30、35、40、45 min）對(duì)香氣萃取的影響；固定樣品質(zhì)量為 3 g、萃取時(shí)間為 40 min，考察萃取溫度（50、55、60、65、70℃）對(duì)香氣萃取的影響。

1.4 響應(yīng)面優(yōu)化萃取工藝

采用Design-Expert8.0.5.0軟件處理數(shù)據(jù)。根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取添加雞蛋黃樣品的量、萃取溫度、萃取時(shí)間3個(gè)因素作為試驗(yàn)因素，以有效峰個(gè)數(shù)為響應(yīng)值，設(shè)計(jì)試驗(yàn)。試驗(yàn)因素及水平見表1。

表1 雞蛋黃試驗(yàn)因素及水平Table 1 Experimental factors and levels of egg yolk

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 雞蛋黃樣品添加量與有效峰個(gè)數(shù)關(guān)系

雞蛋黃樣品添加量與有效峰個(gè)數(shù)的關(guān)系見圖1。由圖1所示，在萃取時(shí)間與萃取溫度恒定的條件下，有效峰個(gè)數(shù)隨著樣品添加量的增加而增多，但當(dāng)添加量超過3 g時(shí)不再增加反而降低。這可能是由于雞蛋黃樣品的量影響色譜峰的分離效果，添加量過多使色譜峰的分離度有所降低，故檢測(cè)結(jié)果不佳。本試驗(yàn)選取添加雞蛋黃樣品量3 g，進(jìn)行下一步的分析。

圖1 雞蛋黃樣品添加量與有效峰個(gè)數(shù)的關(guān)系Fig.1 The relationship between the amount of egg yolk and the number of effective peaks

2.1.2 萃取溫度與有效峰個(gè)數(shù)關(guān)系

雞蛋黃萃取溫度與有效峰個(gè)數(shù)的關(guān)系見圖2。

圖2 雞蛋黃萃取溫度與有效峰個(gè)數(shù)的關(guān)系Fig.2 The relationship between the extraction temperature and the number of effective peaks

由圖2所示，在雞蛋黃樣品添加量與萃取時(shí)間恒定的條件下，有效峰個(gè)數(shù)隨著萃取溫度的增加而增多，但當(dāng)萃取溫度超過65℃時(shí)不再增加反而降低。這是因?yàn)榘殡S著萃取溫度的升高，待測(cè)組分?jǐn)U散速度也增大，使揮發(fā)性成分在頂空瓶?jī)?nèi)的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)增加，進(jìn)而有利于萃取；但溫度過高后，吸附達(dá)到飽和之后，再度升溫會(huì)增加萃取針頭固定相的解吸，進(jìn)而降低萃取針頭萃取待測(cè)物的能力，影響其靈敏度[15]。本試驗(yàn)選擇萃取溫度65℃。

2.1.3 萃取時(shí)間與有效峰個(gè)數(shù)關(guān)系

雞蛋黃萃取時(shí)間與有效峰個(gè)數(shù)的關(guān)系見圖3。由圖3所示，在雞蛋黃樣品添加量與萃取溫度恒定的條件下，有效峰個(gè)數(shù)隨著萃取時(shí)間的增加而增多，但當(dāng)萃取時(shí)間超過40 min時(shí)不再增加反而降低。這可能是由于吸附與解吸平衡[16]導(dǎo)致的，發(fā)生吸附的界面，同時(shí)存在吸附過程與解吸過程，在初始階段可能以吸附為主，但在一段時(shí)間后，吸附量緩慢增大到最大吸附量時(shí)，吸附量不會(huì)快速增加，而是會(huì)穩(wěn)定在一定值附近，這時(shí)候的解吸與吸附達(dá)到了平衡，而且這兩個(gè)量基本持平不會(huì)再有很大的變化。本試驗(yàn)選擇萃取時(shí)間為40 min。

圖3 雞蛋黃萃取時(shí)間與有效峰個(gè)數(shù)的關(guān)系Fig.3 The relationship between the extraction time and the number of effective peaks

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化分析

2.2.1 模型的建立及顯著性檢驗(yàn)

對(duì)響應(yīng)面共設(shè)計(jì)了17個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，12個(gè)析因試驗(yàn)，5個(gè)中心點(diǎn)試驗(yàn)，設(shè)計(jì)及結(jié)果見表2。

表2 雞蛋黃揮發(fā)性成分萃取響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 2 The response surface design and results of the extraction of volatile components from egg yolk

采用響應(yīng)面分析法分析試驗(yàn)結(jié)果，得到以有效峰個(gè)數(shù)為響應(yīng)值得回歸方程：

峰個(gè)數(shù)=2.15-0.20A+0.23B+0.29C+0.20AB+0.21AC-0.029BC-0.31A2-0.20B2-0.19C2

式中：A為雞蛋黃添加量，g；B為萃取溫度，℃；C為萃取時(shí)間，min。

響應(yīng)面法分析對(duì)有效峰個(gè)數(shù)的ANOVA分析見表3。

表3 響應(yīng)面法分析對(duì)有效峰個(gè)數(shù)的ANOVA分析Table 3 Response surface methodology for ANOVA analysis of effective number of peaks

由方差分析可知回歸方程模型顯著，說明該模型與實(shí)際擬合良好，試驗(yàn)方法可靠，失擬項(xiàng)不顯著，說明所得方程與實(shí)際擬合中非正常誤差所占比例小，可用該回歸方程代替實(shí)驗(yàn)真實(shí)點(diǎn)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

2.2.2 響應(yīng)面交互作用分析

通過Design Expert軟件對(duì)各因素之間的交互作用進(jìn)行響應(yīng)面分析，繪制響應(yīng)面曲線。根據(jù)軟件獲得響應(yīng)值的3D曲面，分析各因素對(duì)雞蛋香氣萃取的影響及各因素間的交互作用。

圖4、圖5、圖6分別是雞蛋黃添加量、萃取時(shí)間、萃取溫度3個(gè)因素交互作用的響應(yīng)面及等高線圖。從這些等高線圖能夠直觀地反映出每2個(gè)變量之間交互作用，從各因素之間的等高線圖和響應(yīng)面圖反映出來(lái)，其曲線走勢(shì)的坡度越陡，說明該因素對(duì)有效峰個(gè)數(shù)的影響越顯著；坡度越平滑，影響則越小。由圖4、圖5、圖6響應(yīng)面立體圖和等高線圖可知：雞蛋黃添加量和萃取溫度、雞蛋黃添加量與萃取時(shí)間、萃取時(shí)間和萃取溫度的交互作用對(duì)有效峰個(gè)數(shù)均有一定的影響。

圖4 雞蛋黃添加質(zhì)量與萃取時(shí)間對(duì)有效峰個(gè)數(shù)交互影響的三維曲面圖和等高線圖Fig.4 Three dimensional surface and contour maps of the effect of the quality and extraction time on the number of effective peaks

圖5 雞蛋黃添加質(zhì)量與萃取溫度對(duì)有效峰個(gè)數(shù)交互影響的三維曲面圖和等高線圖Fig.5 Three dimensional surface and contour maps of the effect of egg yolk quality and extraction temperature on the effective number of peaks

2.2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

為了確定最佳點(diǎn)的值，對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行分析，以得到最佳萃取條件，經(jīng)分析得出的最佳工藝條件為：雞蛋黃添加量3.08 g，萃取時(shí)間42.96 min，萃取溫度69.07℃，模型預(yù)測(cè)的最佳工藝條件下有效峰個(gè)數(shù)15個(gè)。為檢驗(yàn)試驗(yàn)的可靠性，采用上述最優(yōu)工藝條件進(jìn)行試驗(yàn)，同時(shí)考慮到實(shí)際操作的便利，最佳條件修正為雞蛋黃添加量3 g，萃取時(shí)間43 min，萃取溫度69℃，實(shí)際測(cè)得有效峰個(gè)數(shù)達(dá)到15，與預(yù)測(cè)值比較可知，本試驗(yàn)優(yōu)化得到的最佳條件參數(shù)準(zhǔn)確可靠，具有實(shí)用價(jià)值。

圖6 萃取時(shí)間與萃取溫度對(duì)有效峰個(gè)數(shù)交互影響的三維曲面圖和等高線圖Fig.6 Three dimensional surface and contour maps of the interaction between extraction time and extraction temperature

2.2.4 雞蛋中的揮發(fā)性成分分析及研究

應(yīng)用頂空固相微萃取與氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)，分析蛋黃的揮發(fā)性香氣成分，得到已鑒定的各揮發(fā)性成分及其保留時(shí)間、相對(duì)含量見表4。

由表4可得，蛋黃中的揮發(fā)性組分有15種。由表可得雞蛋黃樣品中的香氣物質(zhì)主要為醇類、苯環(huán)類、醛類、酯類及烯烴類[17-20]。其中，醇類在所有香氣物質(zhì)中所占比例最大，含量最多的為6-甲基-3-庚醇。其它類揮發(fā)性氣體所占比例較小，但都是雞蛋香氣的組成部分[21]。

表4 蛋黃揮發(fā)性物質(zhì)Table 4 Volatile substances in egg yolk

3 結(jié)論

通過本研究確定了對(duì)于檢測(cè)雞蛋黃樣品揮發(fā)性香氣成分的頂空固相微萃取法的最佳條件：雞蛋黃添加量3 g，萃取時(shí)間43 min，萃取溫度69℃。在此條件下，可得到種類最多的揮發(fā)性香味物質(zhì)，效果最好。

由最佳條件檢測(cè)得到的結(jié)果可知雞蛋黃揮發(fā)性香氣成分的組成，有利于雞蛋香味物質(zhì)及其香精后期的進(jìn)一步研究，進(jìn)一步研究起主要作用的揮發(fā)性氣體成分。還可判斷不同品種雞蛋的特有香氣及種類，根據(jù)特有揮發(fā)性氣體或氣體所占比例進(jìn)行分類。此外，確定雞蛋黃揮發(fā)性香氣成分的檢測(cè)條件，可用于對(duì)雞蛋貯藏過程中品質(zhì)、揮發(fā)性氣體的檢測(cè)，以此為檢測(cè)指標(biāo)進(jìn)行判斷。綜上，SPME-GC/MS可以作為一種簡(jiǎn)單、快速檢測(cè)雞蛋揮發(fā)性香氣成分的有效且高效的方法，此方法的深入仍需進(jìn)一步研究。

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Study on Determination of Aroma Components of Egg Yolk by Headspace Solid-phase Micro-extraction Coupled with Gas Chromatography-Mass Spectrometer

JIAO Meng-yue1，ZHENG Xu1，WANG Ying1，KANG Hong-yan2，TIAN Yi-ling1，*
（1.School of Food Science and Technology ，Agricultural University of Hebei，Baoding 071000，Hebei，China；2.New Hope Hebei Tianxiang Dairy Co.，Ltd.，Baoding 071000，Hebei，China）

2017-04-13

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.19.031

河北省食品科學(xué)與工程學(xué)科“雙一流”建設(shè)資金項(xiàng)目（2016SPGC18）

焦夢(mèng)悅（1993—），女（漢），碩士研究生，研究方向：糧食、油脂及植物蛋白工程。

*通信作者：田益玲（1974—），女（漢），副教授，研究方向：糧油食品添加劑的開發(fā)與應(yīng)用和雜糧深加工研究。