禾谷加工、蒸煮过程中挥发性物质研究进展

张义茹, 刘龙龙, 李红英， 韩渊怀*

(1.山西农业大学 农学院，山西 太谷 030801； 2.农业部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室，山西 太原 030031； 3.山西省农业科学院农作物品种资源研究所，山西 太原 030031)



禾谷加工、蒸煮过程中挥发性物质研究进展

张义茹1，2, 刘龙龙2,3, 李红英1，2， 韩渊怀1，2*

(1.山西农业大学 农学院，山西 太谷 030801； 2.农业部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室，山西 太原 030031； 3.山西省农业科学院农作物品种资源研究所，山西 太原 030031)

[目的]风味物质研究对改良作物品种具有重要意义。为了了解小麦、大麦、燕麦、黑麦、水稻、谷子这6种禾谷作物及苦荞中挥发性物质的研究状况。[方法]文献综述法。[结果]对禾谷作物在加工、蒸煮过程中产生的挥发性物质种类、构成进行了概述，从而找出这些挥发性物质对谷物风味形成的重要作用，并在结尾提出展望。[结论]可为后续深入研究禾谷类作物中的香味物质提供借鉴和参考。

禾谷类作物；加工；蒸煮；挥发性物质

禾谷类作物如水稻、谷子、小麦、大麦、燕麦等，其脱壳后的籽粒是人们主要的食用部分，维持着人类的生存。近年来，随着粮食作物的产量研究已趋于饱和，越来越多的学者开始关注研究作物的品质，以此满足人们对谷物的风味、食味、营养等全方位的要求。气味是谷物特有的风味，也是判断谷物的新鲜陈旧程度[1]、贮藏过程中有无霉变[2]的依据之一，影响着消费者对谷物选购的标准。按气味在植物中释放部位不同，可分为两大类[3]：第一类为植物的花、果实产生的挥发性物质，主要包括芳香类，萜类，酯类等化合物；第二类为植物的营养组织产生，如植物的叶片、根茎等释放的脂肪酸衍生物，萜类等化合物。根据这些挥发性物质的生物合成途径，具体分为萜类化合物、苯/苯丙烷类化合物、挥发性脂肪酸和氨基酸支链衍生物[4]。

谷物的风味物质分析极其复杂，由于人的感官嗅闻对不同谷物的香味判断具有主观性，且霉变谷物产生的气味会对人体造成损害，因此研究谷物中的挥发性物质具有重要意义。近些年，随着仿生物气味分析仪器的诞生，如气相色谱仪、气质联用仪[5,6]、电子鼻[7,8]等高级仿生系统的出现，它们由于分析速度快，灵敏度高，易于检测等优点，对研究谷物中的挥发性物质做出了突出贡献，但这些仪器至今还未完全智能化，在利用仪器分析样品中的挥发性物质时仍需要对样品进行处理、提取。目前，谷物中常用的挥发性物质提取方法主要有以下几种：顶空分析法(静态顶空分析，动态顶空分析)，固相微萃取法(顶空固相微萃取)，同时蒸馏萃取法(吸附，同时蒸馏)，减压蒸馏法，气相色谱-嗅闻技术(Gas Chromatography-Olfactometry)，香味抽提稀释分析法(Aroma Extract Dilution Analysis)，溶剂辅助的香料蒸馏技术(Solvent-Assisted Flavor Evaporation)，超临界流体萃取法[9～11]。这些提取方法各有其优缺点，不同实验条件下，采用不同的样品提取方法，并结合合适的气味检测仪，对测定谷物中的挥发性风味物质发挥了重要作用[12]。

因此，本文综述了学者对一些主要粮食作物中的挥发性物质研究进展情况，并总结其研究方法，以期为后续研究谷类作物的香气提供研究实验思路与参考。

1 几种禾谷加工、蒸煮过程中挥发性物质研究进展

1.1 小麦

小麦是世界三大谷物之一，也是我国主要粮食作物。小麦磨成的小麦粉往往通过加工制作成馒头、面包等食物供人们食用。目前，从小麦粉中已鉴定出68种挥发性化合物，其中主要是醛类，醇类，烃类；小麦的风味与麦粉的出粉率有关，出粉率高的小麦粉，其挥发性物质种类增多，醇类和醛类物质减少，烃类物质变化不显著[13]。用小麦粉加工成的馒头，需要加入酵母辅助发酵，因此，馒头的香味形成除了其自身的麦香味，还包括微生物发酵产生的弱酸分解物和酶的作用产生的挥发性物质的综合[14]。此外，挥发性物质提取方法不同，也会导致仪器检测到的挥发性物质数量差异。胡丽花[15,16]等人分别采用SDE法和SPME法结合GC-MS，从馒头中共鉴定出70种挥发性物质，其中，采用SPME-GC-MS检测到的化合物种类多于SDE法，而用SDE法检测到的化合物的浓度高于SPME。研究发现，醛类，醇酮类和酯类对形成馒头的风味影响较大；烃类物质虽有较高的气味阈值，但不具风味活性，因而对馒头香味贡献较小。小麦籽粒的不同部位，其挥发性物质也各有差异。研究表明，小麦面粉中的挥发性物质主要是醛类、醇类和烃类；小麦麸皮中的挥发性物质主要为小分子醇类和羧酸类物质，而小麦胚芽中主要为酚类、醇类和烃类，且酚类含量较高，而小麦粉中无检测到的酚类[17]。

面包，因具独特的醇香味受到人们的喜爱。面包的风味物质形成是个复杂的化学变化过程，包括烘烤过程中面包皮在高温下产生的美拉德反应，面包原料的香味及酵母发酵产生的气味[18]。Joana Pico[19]等人通过改进挥发物提取方法，从面包屑中共鉴定出40种挥发性物质，得出面包屑的风味物质由醇类、酮类、醛类、酸类和少量的酯类组成；其中3-羟基-2-丁酮、苯乙醇、乙酸对面包风味形成贡献最大。不同类型面包，如精麦面包皮和全麦面包皮，其风味物质浓度也各有差异。研究发现，在测得的精麦面包中，有5种挥发性物质浓度高于全麦面面包，3种物质浓度低于全麦面面包。此外，全麦面面包中的挥发性物质阿魏酸，在烘烤时可与美拉德反应产物发生反应，影响面包风味的形成。最显著变化为2-乙酰基-1-吡咯啉减少，这表明阿魏酸对抑制面包中前体化合物的生成具有主要作用，可能对面包的风味物质影响最大[20]。全麦面包皮的风味受酵母浓度、发酵温度的影响。发酵温度越高，越会加速面包皮中的美拉德反应，易于3-甲基-1-丁醇、砒嗪、3-羟基-2-丁酮等物质的形成。而在较低的发酵温度，更容易产生2-和3-甲基丁醛。酵母浓度越高，越会促使3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、3-(甲基硫代)-丙醛形成。而较低的酵母会使面包皮中己醛提高[21]。

小麦粉在储藏过程中，其风味物质会因储藏环境和有害微生物的变化而不断变化。因此，储藏不当，会导致小麦发霉、变质，甚至失去原有香味。当小麦自收获至储藏2个月，其挥发性物质变化最高的是烃类和醛类，其次为醇类、酮类；储藏超过2个月，己醛、苯甲醛、辛醛等物质变化较为显著[22]。储藏时间6个月内，小麦中的挥发性物质如醛类、醇类、酮类等物质的含量，大都呈先下降后增加的趋势，但烃类物质随储藏时间的延长而增加[23]。因此，不同储藏温度和储藏时间，影响着小麦的挥发性物质变化，但总体看，其挥发性化合物种类大体相同，仅在相对含量上存在差异[24, 25]。

1.2 大麦

大麦主要种植于我国的青藏高原，黄河、长江流域，常用于食品加工、啤酒酿造、饲料等。Cramer[26]等人从12个大麦品种中共鉴定了26种挥发性物质，主要包括醛、酮、醇类和呋喃类物质，这些物质当中，正己醛、1-戊醇被认为是大麦的主要挥发性化合物，且发现，带颖壳的大麦品种的总挥发性化合物均高于裸大麦，表明了颖壳在大麦中的重要作用。大麦生成的大麦芽，通过热焙焦加工成啤酒生产的原料，其风味影响着酿造啤酒的风味。制作啤酒的麦芽通常有浅色麦芽和焦黑麦芽。焦黑麦芽又叫黑麦芽，常用来制作黑啤酒，国外较为普遍。因麦芽制作方法不同，其风味物质也稍有差异。董亮等人[27, 28]研究了两种浅色酿酒麦芽中的风味物质，共检测到34种挥发性化合物，发现醛类和醇类物质构成了大麦芽中的主体挥发性物质，这些挥发性物质大都来源于大麦加工过程中不饱和脂肪酸的氧化；正己醛、异戊醛、2-甲基丁醛赋予了大麦浓郁的麦香味，被认为对大麦芽风味影响最大的三种化合物。Fickert[29]等人研究了色度EBC为117的焦麦芽，从中鉴定出39种挥发性物质，其中香气活性值(OAV)较高，对麦芽香味贡献较大的化合物为3-甲基丁醛，1-辛烯-3-酮，甲硫基丙醛，反式-2,4-癸二烯醛，香草醛，2-甲基丁酸，3-甲基丁酸，4-羟基-2，5-二甲基-3(2H)呋喃酮。周伟[30]研究了色度EBC为1 300～1 600的黑麦芽，该麦芽经处理后，置于烘烤温度为270 ℃下焙焦而成，含有丰富焦糖和类黑精。研究表明，黑麦芽的风味物质主要来源于美拉德反应在高温状态下产生了大量的醛类、呋喃、砒嗪、砒咯等化合物和类黑色素。且发现，黑麦芽中的醛类物质，砒嗪含量远大于浅色麦芽；醛类物质影响着黑麦芽的甜味，砒嗪与麦芽的炒味相关，这些风味物质直接或者间接相互作用下，共同构成了黑麦芽的独特风味。

1.3 黑麦

黑麦，俗称裸麦，主要种植于丹麦、荷兰、德国等北欧国家，在我国也有少量种植，常生长在海拔较高、气温较低的地方。与普通小麦相比，黑麦富含较高的硒元素、氨基酸、维生素、膳食纤维等物质，具有“蛋白麦”，“富硒麦”的美称[31]。黑麦的加工与其他麦类作物相似，常被用于制作面包、馒头、麦片及酿造啤酒等用途。因此，研究黑麦中的挥发性物质有助于提高黑麦制品的风味。据了解，黑麦的营养价值和保健功能的研究比较全面[32～34]，而对黑麦中的挥发性风味物质研究却鲜有报道。Kichhoff[35]等人采用AEDA提取方法结合高分辨气象色谱-嗅觉测量法(HRGC-O)，从发酵的黑面包中鉴定出22种主要挥发性物质，为了进一步研究这些挥发性物质源自黑麦粉还是酵母发酵过程中产生，Kichhoff[36]又比较了五种不同的黑麦面团及黑麦酵母中的挥发性物质，并通过定量分析得到甲硫代丙醛，(E)-壬烯醛，己醛为黑麦粉中的主要挥发物；3-甲基丁醛、香草醛、3-甲基丁酸、甲硫代丙醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛、2,3-丁二酮、乙酸为黑麦酵母重点主要挥发物。研究表明，在黑麦面包的发酵过程中，3-甲基丁醛、乙酸、2,3-丁二酮含量显著增加，而(E,E)-2,4-癸二烯醛、2-甲基丁醛含量减少，面包中的香味物质主要来自于黑麦粉。这些研究为今后黑麦风味物质的研究奠定了基础。

1.4 燕麦

燕麦是一种高寒作物，在我国广泛种植。燕麦分皮燕麦和裸燕麦两种，营养成分主要包括燕麦的蛋白质、脂肪、淀粉、膳食纤维、抗氧化物等，具有降低血糖、血脂等功效，具极高营养价值，被列为是我国重要的小杂粮作物[37]。燕麦常被加工为燕麦粥、燕麦面包、燕麦片、燕麦饼干等产品供人们食用，其风味对产品的好坏具有很大影响。孙培培[38]等人初步研究出对燕麦片风味影响较大的挥发性物质有己醛、庚醛、(Z)-2-庚烯醛、苯乙醛、(E)-壬烯醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛、环己醇、戊醇、乙酸乙酯、2-戊基呋喃、2-乙基呋喃、糠醛。刘丹[39]随后采用HS-SPME-GC-MS方法，分析了6个不同产地的燕麦品种中燕麦籽粒和燕麦片中的挥发性物质，结果发现不同品种燕麦片中的挥发性物质虽然各有差异，但主体挥发性物质大体相似，均为醛类、烃类、醇类、酯类，只是含量不同。整体看，醛类物质的种类和含量都相对较高，对燕麦香气贡献最大，其中壬醛为燕麦籽粒中的主体香味物质；当燕麦加工成燕麦片后，壬醛的含量逐渐降低，正己醛含量增高，为燕麦片中主要挥发性物质[40]；而青海青麦燕麦加工成燕麦片后，苯甲醛成为起主导作用的醛类。Sides[41]研究了加工过程中，不同燕麦形态(生燕麦、去壳燕麦、烘干去皮燕麦、燕麦片)中的挥发性物质，结果表明，燕麦风味物质主要为醛类和醇类物质，醛类物质如苯甲醛的产生，主要由糖类和氨基酸的分解和相互作用产生，该研究同样证明正己醛为燕麦片中主体挥发物。

不同热处理(微波、焙烤、蒸煮)对燕麦的风味具较大影响，未处理的燕麦片风味主要有醛类、烯烃类、萘类，经过热加工处理后，其增加了更多的醛类物质。此外，还生成较多的砒嗪和嘧啶，呈现烤香味[42]。Parker[43]等采用高温挤压蒸煮方式处理燕麦粉，并比较了感官分析法和仪器分析法对燕麦风味的影响，结果表明，这两种方法测得的风味物质差异显著；挤压蒸煮采用的温度越高，燕麦籽粒含水越少更有助于美拉德产物的产生。如砒嗪，含硫脂环族化合物，被报道有独特麦香味。随着美拉德反应的产生，原燕麦籽粒中的脂质降解产物如醛类物质含量逐渐降低。

近几年，燕麦制品的风味研究也逐渐增多，燕麦炒米是一种特色风味食品倍受人们喜爱。任清[44]等采用SDE-GC-MS方法研究了燕麦炒米中的风味物质，共鉴定出58种挥发性化合物。其中，对燕麦炒米香味影响最大的物质为酯类、醛类和砒嗪。燕麦茶是由燕麦芽经炒制而成，是一类具有清热消暑和高营养的茶类。徐托明[45]比较了4个不同处理制成的燕麦茶中的挥发性物质，从中共检测到282种物质，并找出4个处理中共同且含量较高的风味物质13种，分别为萘、正己醛、2-甲基丁醛、D-柠檬烯、正丁基苯、戊基苯、2-甲基呋喃、2-戊烷基呋喃、壬醛、3-乙基-2, 5-二甲基砒嗪、十二烷、5-甲基糠醛、正十一烷，且萘含量相对较多。此外，炒制时间不同，对燕麦的风味影响也较大。以上研究为今后燕麦制品的研制与开发提供了一定的借鉴和参考。

1.5 水稻

水稻具有悠久的种植历史，是我国乃至世界上重要的粮食作物。其脱壳后的籽粒称为大米，是人们主要食用的部分。水稻主要分为籼稻和粳稻、糯稻和非糯稻、早稻和中晚稻，在这些稻米品种中，又有香米和非香米之分。大米的香味与人们的选择密切相关，通常，香米比普通大米更受到消费者的青睐[46]。此外，目前市售的大多香米都来自进口国，因此，研究大米中的香味物质有助于我国香稻的培育和稻米产业的发展。近些年来，前人对稻米中的香味研究已经比较全面，Buttery[47]等人于1982年在印度香米及多种香米品种中发现2-乙酰基-1-吡咯啉(2AP)是导致米香的关键特征化合物，该物质具有类似爆米花香味，被认为是美拉德反应中重要的风味化合物[48]。该发现对研究大米中的风味物质起到突破性进展。此外，在之后的研究还发现2AP在非香米中同样存在，但含量很低，仅是香米中的十分之一[49]。

香米中的关键挥发性物质除了2AP，其他香味物质对米香的形成也起到不可忽视的作用。研究表明，不同类型水稻其挥发性物质种类也不尽相同。Cho[50]等人分别比较了非洲栽培稻、亚洲栽培稻及其杂交种中的挥发性物质，从中共鉴定出41种特征化合物，其中有17种化合物在这些品种中共同存在；而3,5,5-三甲基-2-环戊烯酮、苯乙烯、桉油精、芳樟醇、桃金娘烯醛、左旋松油醇这几种物质的发现在先前的大米研究中未见报道。在非洲栽培稻中，仅有乙基苯酚、(E,E)-2，4-二烯醛存在；吡啶、桉油精、桃金娘烯醛仅存在于杂交种中。林家永[51]等人在研究2种籼稻、粳稻加工后的糙米中的挥发性物质时，发现糙米中挥发性物质含量较高的是烃类和醛类，对香味起主要贡献作用的为醛类，其中己醛和壬醛含量较高。黄亚伟[52]采用HS-SPME-GC-MS法研究了黑龙江地区的名米“五常大米”中的挥发性物质，研究测得的挥发性物质在香米、粳米，糯米中的差异很大。在粳米中，直链烷烃类物质为其主要挥发物；同时也检测到少量的醛、酮、酯类等化合物。在香米中，3, 5-二甲基己醇、十一醛、丙烯酸-2-乙基己酯、二十四醇和正壬醇为主要风味物质，在糯米中，2-庚烯-4-醇、己酸乙烯基酯、3-壬烯-2-酮和(Z)-氧代环十七碳-8-烯-2-酮被鉴定为其主要风味物质。

稻谷在储藏过程中，会发生一系列生理生化反应，从而导致稻谷的风味物质发生变化，品质裂变。大米储藏不当或者储藏时间过长，会产生酸败的气味，严重影响着大米的品质。研究表明，糙米在长期储藏过程中产生的酸败气味与脂氧合酶(LOX-3)相关[53]，随着储藏时间延长，大米中的挥发性物质含量逐渐增多，而亚油酸的含量逐渐减少，且陈化的大米，其脂肪酸和总酸的变化呈先增加后降低的趋势[54]。醛类、酮类、烃类和酸酯类化合物，随着大米水分含量的升高而呈逐渐降低的趋势，而醇类物质随着水分的升高而升高。其中，壬醇变化最为明显[55]。因此，大米的储藏时间、温度及含水量不同，其挥发性物质种类变化不同。杨慧萍[56]等研究了同一储藏时间(90 d)，在不同含水量(13.5%，16.5%)，不同储藏温度(15 ℃，30 ℃)下的粳稻谷、糙米及大米中的挥发性物质，从中分别鉴定出150，125，98种化合物，主要为醛类、醇类、酮类、酸酯类、杂环类、烷烃类、苯烯烃类。其中，稻谷中酮类挥发物最多，大米中烷烃类物质最多，糙米中这些挥发性物质基本相当。研究表明，大米受温度和水分影响较大，糙米次之，而稻谷受到影响最小。因此，良好的储藏条件有助于维持大米的风味。

米茶是以籼米为原料开发的一种食品，它是通过高温焙炒大米而成，具有开胃、消暑、降血压等功效。现已研究表明，构成米茶的香味物质为2-戊基呋喃、2-戊基吡啶和3-乙基-2,5-二甲基吡嗪等；大米在焙炒后，其挥发性物质种类逐渐增多，主要以醛类、烷烃类和杂环类为主[57]。该研究有助于今后米茶工艺的优化。

1.6 谷子

谷子是单子叶作物，在我国已有千年种植历史。谷子加工后的产品称之小米，富含多种维生素、蛋白质、氨基酸、脂肪酸等营养元素，具有高营养价值和药用价值，对人们的机体调理，免疫力增强，降低血压血脂等其他疾病预防都具有重要作用[58]。香味是小米重要的风味特征，影响着小米的品质及消费者的喜好。因此，研究小米的风味物质有助于提高小米的品质及小米产品的开发。目前，对形成小米的关键香味物质机制尚不清楚，大量研究主要集中于小米的营养品质[59～61]，直至近几年，对小米中挥发性物质研究逐渐增多。刘敬科[62]等人采用HS-SPME-GC-MS法测定了冀谷19号小米中的挥发性物质，从中分离出51种挥发性化合物，共鉴定出醛类，醇类，酮类，碳氢类、杂环类、苯衍生物等物质。通过对各个挥发物组分进行分析，初步判定出醛类物质为小米粥中主要风味物质；醇类和酮类在小米粥中含量相对较低，对小米风味影响较小，但不饱和醇类对小米粥的香味物质形成具一定作用；碳氢化合物主要由高级脂肪酸的碳碳链断裂或者脱羧反应产生，虽然其种类和含量较多，但对小米香味形成作用较小；酸类和酯类虽然气味阈值很高，但对小米风味影响也不大。次年，该研究组又采用SDE-GC-MS法测定了张杂谷8号小米品种中的挥发性物质，虽然测得的种类和物质含量稍有差异，但同样证明了醛类物质为重要挥发性物质[63]。

我国谷子种质资源丰富，在漫长的自然进化中形成了各种不同颜色的米粒。李明哲[64]等人研究了不同米色小米(黄、白、绿、黑)中的挥发性物质，结果发现这四种米色小米的挥发性物质组分基本相似，差别主要表现在含量上。其中，己醛、壬醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛和2-戊基呋喃对小米的风味起重要作用。谷子的不同构成部分(籽粒，米粒和米糠)因其挥发性物质的组成和含量差异，导致其风味各不同。研究表明，己醛、棕榈酸、2-甲基萘主要存在于小米籽粒和米粒中；己醛、壬醛、(E)-2-壬烯醛、萘、2-甲基萘、1-甲基萘、棕榈酸、2-正戊基呋喃主要存在于米糠中；相比谷子的籽粒和米粒，杂环类物质在米糠中含量较多[65]；不同类型的小米，其挥发性物质也不尽相同。粳小米和糯小米中挥发性物质的研究表明，糯小粥的多数挥发性物质含量高于粳小米；醛类物质在这两类米粥中含量最高，其次是碳氢类，其他挥发性物质含量相对较低，其中，糯小米粥中主要挥发性物质为己醛、壬醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛和2-戊基-呋喃，粳小米粥中的挥发性成分主要为己醛、壬醛、癸醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛、十五烷、十六烷和2-戊基-呋喃[66]。小米在蒸煮过程中，不同加水量影响着米粥中挥发性物质的绝对含量，对各挥发物的相对含量和构成影响不大[67]。

小米加工制品风味的研究对优化小米产品工艺具有重要意义。李雯[68]等人研究了两种熟化方式(蒸煮、挤压膨化)对小米粉制品中风味物质的影响，结果发现，醛类物质是熟化小米粉制品中的主要挥发物，且采用蒸煮法制成的小米粉制品中的挥发性物质种类和含量高于挤压膨化制成的小米粉制品。炒小米对改善小米风味具积极作用。研究表明，影响炒小米风味的主要挥发性物质为己醛、糠醛、(E)-2-辛烯醛和(E,E)-2,4-癸二烯醛；小米在炒制过程中，其醛类物质和杂环类物质种类和含量增多，烷烃类和含苯衍生物减少[69]，这些挥发性物质的变化极大促地进了小米风味的提高。小米粥蒸煮过程中，加水量的多少影响着米粥的粘稠度和口感，但是否影响着米粥的风味尚不清楚。以上这些研究均为今后深入研究小米风味和改善小米品质提供了一定的借鉴和参考。

1.7 苦荞

苦荞，又名鞑靼荞麦，是蓼科荞麦属植物。出于粮用目的，人们习惯将其归于禾谷类。苦荞是我国重要的杂粮作物，富含丰富的蛋白质、氨基酸、维生素、芦丁等营养物质，具有很高的营养价值[70]。近年来，苦荞作为一种药食同源的杂粮作物逐渐受到国内外消费者的青睐，苦荞麦常被加工为苦荞茶、苦荞米、苦荞糊等保健产品供人们食用，而这些产品的风味也影响着消费者的选购。因此，研究苦荞麦及苦荞制品的挥发性风味物质具有重要意义。王灼琛[71]等人采用固相微萃取法结合气质联用仪测定了苦荞粉、苦荞壳和苦荞麸皮中的挥发性物质，从中分别鉴定出44、46、20种挥发性物质组分，结果发现这些挥发性物质在荞麦不同部位中构成差异很大，苦荞粉和苦荞壳中主要以芳香烃类物质为主，苦荞麸皮中以烷烃类为主，但醛类物质在这三种样品中的含量都很高，可能对苦荞的风味形成影响最大。余丽[72]等人比较了两种不同的萃取方法(SDE法、SPME法)对苦荞中挥发性物质的影响，结果表明，SPME法检测的挥发性物质种类多于SDE法，但这两种方法均鉴定出了醛类、酯类、烃类、酮类和醇类物质。其中，醛类和酯类物质对苦荞的风味形成贡献较大。若将这两种萃取方法相结合，可以更好、更全面分析和研究荞麦中的挥发性风味物质。Janeš[73]采用SDE法结合GC-MS提取了苦荞的全籽粒、面粉、颖壳中的挥发性香味物质，共检测出48种化合物，其中有26种挥发性物质对苦荞的香味形成具有明显贡献作用。此外，研究还发现苦荞与普通荞麦最大的不同是苦荞缺乏水杨醛，且存在萘。因此，水杨醛可以作为市场上检测苦荞与普通荞麦的掺杂的简便方法。储藏时间的长短也影响着苦荞挥发性风味物质的变化。杨壮[74]等研究了云南苦荞麦和山西苦荞麦中的挥发性物质及在储藏120 d内不同时间段这些风味物质的变化，研究发现这两个品种中的挥发性物质基本相同，对香味起主要贡献作用的为不饱和醛，与脂质的氧化有关；随着储藏时间的增长，苦荞麦中挥发性物质的总量也逐渐增多，这表明脂质的氧化产物在积累，但各组分的变化没有一定的规律，这也是今后研究需要继续探讨的问题。

加工方式不同，导致苦荞制品的挥发性风味物质各有差异[72]。苦荞茶与苦荞糊相比，苦荞糊中的挥发性风味物质种类高于苦荞茶，但构成苦荞香味的主体物质都为烃类，醛类(苦荞茶以5-甲基糠醛为主，苦荞糊以壬醛为主)，杂环类物质(苦荞茶以2-乙酰吡咯为主；苦荞糊以2-戊基呋喃为主)。Suzuki[75]研究了12种不同荞麦品种做成荞麦面中的挥发性物质，结果表明，己醛、正丁醛、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛这几种物质的产生来源于相同的机制，并且跟脂酶和过氧化物酶的活性相关，但戊醛与这些酶的活性没有显著相关关系，但与游离脂肪酸具有显著正相关关系，这说明，还存在一些非酶或者不确定的酶途径与这些香味物质的形成有关。不同类型苦荞茶如黑苦荞全皮茶(麸皮)、全株型苦荞茶、黑苦荞全胚茶等，虽然其化学组成和活性物质不同，但其挥发性物质组分都由砒嗪、醛、脂肪酸和酮类组成，构成不同的苦荞茶中的主体挥发性物质是相似的，只是其相对含量有所不同[76]。Qin[77]采用了甲醇浸提法、SPME法、SDE法结合GC-MS研究了苦荞茶中的挥发性物质，从中分别鉴定出35、39、34种化合物，并找出2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)-呋喃酮、壬醛、2,3-二乙基-5-甲基吡嗪、苯乙醛、麦芽醇、2，5-二甲基砒嗪、2-乙基-5-甲基砒嗪、三甲基砒嗪这8种物质对苦荞茶风味形成贡献较大。综上研究，苦荞制品的风味是多种挥发性物质相互辅助、共同作用的结果，这些研究大大促进了苦荞风味产品的的开发和利用。

2 展望

禾谷类作物的风味研究对开拓农产品市场具有广阔前景。目前，对构成禾谷类作物中的挥发性物质已经有了基础认知，也取得了一定研究成果，但是谷物中的香味物质研究仍然处于初级阶段。仿生气味分析仪器的普及与利用可以帮助快速检测谷类作物中挥发性物质组分，但提高谷类作物的风味，还需要进一步了解不同物质的作用及相互关系，不仅仅局限在发现物质，而要深入分析这些物质的生成途径和前体物质，亦或是酶的活性变化及作用机理，了解不同物质在脂肪、蛋白质等代谢中的作用，从而找出对风味起关键作用的代表性物质。由于谷物中的挥发性物质成分较多，形成途径也十分复杂，这对研究其香味机理是巨大挑战，也是今后育种家需要逐步攻克的难题。此外，谷类作物从收获到晾晒，从加工过程到储藏过程，气味无时无刻不发生微量变化，如何防止谷类作物的风味变质，保持谷粒的新鲜度，都是今后需要解决的问题。

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(编辑：武英耀)

Advances in the study on the volatiles of cereal crops during processing and cooking

Zhang Yiru1,2, Liu Longlong2,3, Li Hongying1,2, Han Yuanhuai1,2*

(1.CollegeofAgriculture,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China， 2.KeyLaboratoryofCropGeneResourcesandGermplasmEnhancementonLoessPlateau,MinistryofAgriculture,Taiyuan030031,China， 3.InstituteofCropGermplasmResources，ShanxiAcademyofAgriculturalSciences,Taiyuan0300031,China)

[Objective]Study on the flavor of cereal crops is significant to improve their qualities.[Methods]In order to know the research status of volatiles of six cereal crops, including wheat, barley, oats, rye, rice, foxtail millet, as well as buckwheat, volatile varieties, compositions of cereal crops during processing and cooking were summarized with the help of literature review.[Results]Finding the important roles of volatiles of forming the flavor of cereal crops. A research prospect was also proposed at the end of the paper.[Conclusion]This review could provide reference for further studies on the flavor compositions of cereal crops.

Cereal crops， Processing， Cooking， Volatiles

2016-09-08

2016-10-19

张义茹(1991-)，女(汉)，山西运城人，在读博士，研究方向：作物遗传育种

*通讯作者：韩渊怀，教授，博士生导师。Tel:15234407129；E-mail: swgctd@163.com

国家自然科学基金项目(31371693)；国家自然科学基金项目(31471556)

S332.3

A

1671-8151(2016)12-0897-08