发酵前后菜粕的风味成分分析

钮琰星，黄 茜，黄凤洪，周 琦，周浩宇

(中国农业科学院油料作物研究所，湖北武汉430062)

发酵前后菜粕的风味成分分析

钮琰星，黄 茜，黄凤洪*，周 琦，周浩宇

(中国农业科学院油料作物研究所，湖北武汉430062)

菜粕是我国重要的饲料蛋白源。本实验采用固相微萃取-气质联用的方法分析了普通菜粕、脱皮低温压榨菜粕、发酵普通菜粕和发酵脱皮低温压榨菜粕的风味物质的组成。结果表明，硫甙降解产生的腈类和胺类物质是形成菜粕风味的重要化合物，其中最主要的分别是苯代丙腈和烯丙胺。经发酵后，不仅菜粕中硫甙含量降低，而且产生了酸类和醇类等有助于改善菜粕风味的物质。

菜粕，发酵，腈类物质，胺类物质

1.1 材料与仪器

菜籽、普通菜粕、脱皮低温压榨菜粕 均由武汉中排粮油有限公司提供;枯草芽孢杆菌、酵母菌 研究室保藏。

气相色谱质谱联用仪 7890A GC/5975C MS，美国Agilent公司;固相微萃取装置 萃取头:50/30um DVB/CAR/PDMS，美国SUPELCO公司;SPECORD200紫外分光光度计 德国耶拿分析仪器股份公司。

1.2 实验方法

1.2.1 菜粕中硫甙含量的测定 参照Wetter L R的硫脲比色法测定［4］。

1.2.2 固态发酵菜籽粕的制备 分别将枯草芽孢杆菌、酿酒酵母菌按1∶1的比例，以5%的接种量接种到含水40%的菜籽粕固态发酵培养基中，25℃下固态发酵3d，取发酵3d后的样品，于60℃下烘干。

1.2.3 固相微萃取-气质联用法测定菜籽及菜粕中挥发性物质的成分 萃取条件:称取4g菜籽粕置于20mL顶空瓶中，在80℃水浴中平衡20min后插入萃取头，萃取30min，将萃取头直接插入GC/MS仪进样口，推出纤维头，在250℃条件下解析5min，抽回纤维头后拔出萃取头，同时启动仪器采集数据。

气相色谱条件:HP-5弹性石英毛细管色谱柱(30m，0.25mm×0.25mm)，载气为氦气(99.999%)。升温程序:初温40℃，保持4min，5℃/min上升到185℃/min，保持5min。

表1 不同菜籽粕发酵前后挥发性成分表

表2 不同菜粕中异硫氰酸酯和噁唑烷硫酮的含量(mg/g)

质谱条件:电离方式为电子轰击(Electron Impact，EI)，电压1141V，离子源温度230℃，四级杆温度150℃，电子能量70eV，发射电流200IxA，质量扫描范围40(350amu)。

数据检索:检索谱库为NIST谱库，采用峰面积归一法计算相对含量。

2 结果与分析

2.1 不同菜籽粕发酵前后挥发性成分的测定

由表1中可以看出，与菜粕相比，菜籽中风味成分的品种少于菜粕。腈类物质对菜籽的风味贡献率最大，占总挥发性物质的39.02%，其中苯代丙腈含量最大，占19.30%;其次为胺类物质。采用不同工艺加工得到的菜籽粕中腈类物质的含量有一定差异，其中普通菜粕中腈类物质占59.52%;脱皮菜粕中腈类物质含量为38.70%。菜粕经发酵后，腈类物质明显减少，普通发酵菜粕中腈类物质降低至11.98%，脱皮发酵菜籽粕为10.79%;另外，菜粕经过发酵后产生了乙酸、2，3-丁二醇、异戊酸、4-戊烯酸、苯乙醇等物质，对菜粕风味的改善起了重要作用，其中乙酸和2，3-丁二醇的含量最高，在普通发酵菜粕和脱皮发酵菜粕中乙酸和2，3-丁二醇对其风味的贡献分别达到53.87%和41.57%;而这些都是普通菜粕和脱皮菜粕中所不存在的。

2.2 菜粕中硫甙含量的测定

由表1中也可以看出，无论采用何种加工工艺，是否进行发酵，腈类和胺类物质都对菜粕的风味产生了重要贡献，而这两类物质的产生与硫甙有着密不可分的关系。为了分析硫甙含量变化与风味物质的关系，本研究进行了菜粕中硫甙含量的测定。由于在菜籽加工成菜粕的过程中，硫甙被破坏，完整硫甙的含量很少，为了更好地反映硫甙及其降解产物的变化，本研究采用硫脲法测定菜粕中硫甙的含量，该方法首先用芥子酶将硫甙完全降解为异硫氰酸酯和噁唑烷硫酮，然后以异硫氰酸酯和噁唑烷硫酮含量来反映硫甙含量的变化。从表2中可以看出，普通菜籽粕和脱皮菜籽粕中硫甙含量无明显差异，因此推测普通菜粕和脱皮菜粕风味物质中腈类物质含量的差异可能是因为在脱皮低温压榨工艺过程中，物料仅在膨化、浸出脱溶阶段经历高温;而普通菜粕加工中，在物料预处理、压榨和浸出脱溶阶段均需高温处理，使硫甙降解程度高于脱皮低温压榨工艺，因此普通菜粕中风味物质腈类的含量较高。经发酵处理后，菜粕中硫甙得到一定程度的降解，同时发酵产生的风味物质占据优势，减少了硫甙降解产物对风味的贡献值。

3 结论

油菜是一种重要的十字花科植物，硫甙降解产物是形成十字花科植物风味的重要物质［5］。硫甙按其R取代基的不同可分为脂肪硫甙、芳香硫甙和吲哚硫甙，其合成前体分别为甲硫氨酸、苯丙氨酸和色氨酸［6］。硫甙在有酶和无酶的条件下都会发生降解，在十字花科植物中腈类和胺类物质是组成其风味的主要物质。Georgia Jones等研究了萝卜缨中四种硫甙降解产生的主要挥发性物质苯乙腈、苯代丙腈、吲哚-3-乙腈等含量随萝卜生长过程的变化，研究结果显示，苯代丙腈是其中含量最高的物质，在生长75d后其含量分别为苯乙腈的72倍，吲哚-3-乙腈的4倍多。Tang等的研究表明，烯丙胺是硫甙降解的重要产物之一［7-8］。这与本研究中苯代丙腈和烯丙胺是形成菜粕风味的重要物质的结果一致。

从实验结果可以看出，通过固态发酵不仅可以降解菜粕中硫甙含量，而且可改善菜粕的风味，这将有助于提高菜粕在动物饲料中的添加量，对于菜粕固体发酵技术的应用具有一定的指导意义。

［1］戴维·赫可林.双低油菜籽粕粉饲料工业指南［M］.加拿大:加拿大国际谷物学院，2001.

［2］钮琰星，黄凤洪，倪光远，等.菜籽饼粕的饲用现状和饲用改良技术发展趋势［J］.中国油脂，2009，34(5):4-7.

［3］LEE S J，Ahn B.Comparison of volatile components in fermented soybean pastes using simultaneous distillation and extraction(SDE)with sensorycharacterization［J］ .Food Chemistry，2009，114:600-609.

［4］Wetter L R，Youngs C G.A thiorea-UV assay for total glucosinolate content in rapeseed meals［J］.J Am Chem Soc，1976，53(4):162-164.

［5］Jones G，Sanders O G，Grimm C，Aromatic compounds in three varieties of turnip greens harvested at three maturity levels［J］.J Food Quality，2001，30:218-227.

［6］郭庆元，李云昌.油菜［M］.武汉:湖北科学技术出版社，2003:179.

［7］Tang C S，Bhothipaksa K，Frank HA.Bacterial degradation of benzyl isothiocyanate［J］.Appl Microbiol，1972，23:1145-1148.

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Analysis on the volatile compound of rapeseed meal before and after fermentation

NIU Yan-xing，HUANG Qian，HUANG Feng-hong*，ZHOU Qi，ZHOU Hao-yu
(Oil Crops Research Institute of CAAS，Wuhan 430062，China)

Rapeseed was the important feed protein sources.The volatile compound of rapeseed meal，dehulled rapeseed meal，fermented rapeseed meal and fermented dehulled rapeseed meal were analyzed by solid phase microextraction coupled to GC-MS.It was showed that nitrile and amine were the most important volatile compound of rapeseed，especially benzenepropanenitrile and 2-propen-1-amine.After fermentation，not only the glucosinolate was reduced，but also acid and alcohol were produced which can improve the flavor of rapeseed meal.

rapeseed meal;fermentation;nitrile;amine

TS229

A

1002-0306(2011)09-0125-03

随着我国饲料业的发展，我国饲料蛋白缺口日益扩大。截至2010年，我国饼粕蛋白缺口达到3800万t，因此高效利用现有饼粕蛋白资源成为饲料业发展的方向。菜粕是重要的饲料蛋白源，占世界植物蛋白贸易量的第二位［1］。我国是世界最大的菜籽生产国，面积和产量均居世界首位。我国油菜籽常年种植面积1.1亿亩，产量1200万t，菜籽粕产量700万t，但由于含有硫甙、多酚、植酸等抗营养物质限制了其在饲料中的添加量［2］。固态发酵技术由于其工艺简单，可同时降低抗营养因子并提高蛋白质品质而成为近期研究的热点，同时其也是改善饼粕风味的重要手段。固态发酵对豆粕风味影响的相关研究已展开［3］，而菜籽粕固态发酵对风味的研究尚未开展。本论文通过研究菜籽粕发酵前后风味的改变，为发酵菜粕在饲料中的应用奠定基础。

1 材料与方法

2010-08-18 *通讯联系人

钮琰星(1978-)，女，助理研究员，主要从事油料加工技术的研究工作。

国家科技支撑计划(2010BAD01B07);科研院所技术开发研究专项资金项目(2008EG234281);农业部油菜现代产业技术体系建设项目(nycytx-005)。