顶空固相微萃取全麦粉中挥发性成分的研究

徐鑫，毛红艳，王仙，哈力旦·依克热木，于明

(新疆农业科学院粮食作物研究所，乌鲁木齐 830091)

0 引 言

【研究意义】小麦麸皮是小麦制粉加工中的主要副产物，主要用于酿造和饲料行业[1]，经济价值较低。目前，多数面粉厂家都是直接将麸皮卖给饲料厂，很少用于深加工和再利用。因此，全麦粉的生产，给企业带来经济收益，且能够平衡人们的饮食结构[2]。全麦粉包含了小麦籽粒的全部营养成分，尤其含有小麦麸皮中丰富的膳食纤维、维生素、矿物质等营养成分，比小麦粉的营养价值更高。【前人研究进展】如果谷物是经过加工的(比如碾碎、压片、挤压或水煮)，其产品必须含有与原始谷物种子中相当的营养成分[3]。全麦粉的生产主要为整粒研磨法和回添法。目前，国内外关于全麦粉的研究主要集中在粉碎方式[4]、加工工艺[5-6]、品质评价[7-9]及营养功效等方面[10-12]。关于小麦胚芽和麸皮中的挥发性成分已经有少量研究，燕雯等[13]研究发现三种不同筋力的小麦胚中挥发性成分存在一定差异，但大部分主要成分相同，王太军[14]和魏敏[15]等分别研究认为热处理和生物转化方法，会影响小麦麸皮中挥发性成分的含量和种类。【本研究切入点】目前有对全麦粉生产工艺的研究，但对全麦粉中挥发性成分的研究较少。研究全麦粉、麦胚、麸皮、小麦粉中挥发性成分。【拟解决的关键问题】采用固相微萃取-气相色谱-质谱联用法，检测小麦面粉、麸皮、麦胚、全麦粉的挥发性成分，分析麸皮和麦胚对全麦粉挥发性成分的影响，为全麦粉生产加工工艺及其制品风味改善等方面提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

小麦粉、麸皮、胚芽由沙湾县天宝绿色食品有限公司提供。

1.2 仪器

气相色谱-质谱联用仪7890A-5975C， 美国安捷伦；75um CAR/PDMS萃取头， 美国Supelco公司；SPME 手动进样器， 美国Supelco公司；数显型加热锅HB10，德国IKA。

1.3 方 法

1.3.1 样品制备

全麦粉是由回添法生产得到的，粉碎细度与小麦粉一致。

1.3.2 固相微萃取

采用固相微萃取方式对样品中的挥发性成分进行提取。称取5 g样品，置于20 mL样品瓶中并盖好瓶盖。将样品置于80℃水浴锅中平衡10 min，将老化的纤维头萃取60 min，将萃取头插入GC进样，在进样口解吸附5 min。

1.3.3 GC-MS分析色谱条件

HP-5色谱柱(30 m×0.25 mm, 0.25 μm)；程序升温条件：起始温度30℃，保持5 min，以5℃/min升至230℃，保持15 min。进样口温度230℃；载气为高纯氦气，流速为1.0 mL/min，不分流进样。

1.3.4 质谱条件

离子源：EI源，电离能量70 eV，离子源温度230℃，四级杆温度150℃，扫描范围20～500 amu。用NIST 11进行检索分析，采用峰面积归一法确定全麦粉及其组分中挥发性成分的相对含量。

2 结果与分析

2.1 全麦粉和其组分的挥发性成分组成

研究表明，小麦粉和全麦粉分别有24和29种挥发性成分，生麦胚、熟麦胚、生麸皮、熟麸皮分别有27、37、36和27种挥发性成分。

研究表明，熟麦胚和生麸皮中检出的挥发性成分峰面积总量比较高，全麦粉中检出的挥发性成分峰面积总量高于小麦粉，主要以醇类、醛类和烃类为主。小麦粉中以烃类、醛类、醇类为主，麦胚以烃类、醇类和酯类为主，麸皮以醛类、醇类和烃类为主。不同组分挥发性成分组成各不相同。表1，表2

表1 全麦粉和其各组分挥发性成分

Table 1 Analysis of volatile compounds in whole wheat flour and its components

样品名称Sample name种类烃类Hydrocarbons醛类Aldehydes醇类Alcohols酯类Ester酮类Ketones酸类Acids杂环类Heterocycles化合物数量The amount of compounds小麦粉Wheat flour1122232224生麦胚Raw wheat embryo1017312327熟麦胚Baked wheat embryo1617912137生麸皮Raw wheat bran11310322536熟麸皮Baked wheat bran1163320227全麦粉Whole wheat flour947131429

表2 全麦粉和其各组分挥发性成分

Table 2 Analysis of volatile compounds in whole wheat flour and its components

种类Species烃类Hydrocarbons醛类Aldehydes醇类Alcohols酯类Ester酮类Ketones酸类Acids杂环类Heterocycles小麦粉Wheat flour12.6431.2713.871.244.573.061.03生麦胚Raw wheat embryo12.111.2264.544.300.793.414.19熟麦胚Baked wheat embryo31.490.1814.3038.390.533.540.83生麸皮Raw wheat bran10.193.8339.077.544.281.543.83熟麸皮Baked wheat bran16.4055.064.385.731.460.003.50全麦粉Whole wheat flour9.5039.1617.150.726.600.763.81

2.2 全麦粉和其组分的挥发性成分

研究表明，从全麦粉中共检出29种挥发性成分，其中醇类7种(17.15%)，烃类9种(9.5%)，酮类3种(3.77%)，醛类4种(39.16%)，酸类1种(0.76%)，酯类1种(0.72%)，1种呋喃，1种萘，1种吡嗪，1种咪唑。全麦粉中挥发性成分数量高于小麦粉，小麦粉和全麦粉中检出1-己醇、邻苯二甲酸二甲酯、己醛、戊醛、乙酸、十三烷、十四烷、间二甲苯、邻二甲苯、对二甲苯、1-苯基-1-丁酮、(1-甲基乙基)-苯、萘、5-甲基-2-己酮。全麦粉中检出双环[2.2.1]庚-2-醇、4-甲基-环己醇、戊醛、糠醛、3-甲基-丁醛、环戊醇、3-异丙基苯、3-甲基-2-(2-氧代丙基)呋喃、4-羟基-4-甲基-环己酮而小麦粉中没有；熟麸皮和全麦粉中检出糠醛、3-甲基-丁醛，是由于麸皮熟化而增加的挥发性成分；全麦粉、麦胚和麸皮中都有1-戊醇、十二烷、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇，是由于麦胚和麸皮熟化而增加的挥发性成分。麦胚熟化后产生的酯类物质有乙酸正丙酯、乙酸乙酯、1-甲氧基-2-丙酸乙酯、2-乙氧基乙酸乙酯。生麸皮的挥发性成分较多，熟化后减少了，醇类物质减少醛类物质增加了。表3

表3 全麦粉及各组分挥发性成分及含量

Table 3 Volatile compounds in whole wheat flour and its components

类别Material classification名称Name相对含量 (%)小麦粉Wheat flour生麦胚Raw wheat embryo熟麦胚Baked wheat embryo生麸皮Raw wheat bran熟麸皮Baked wheat bran全麦粉Whole wheat flour醇类乙醇-5.990.892.65-0.36Alcohols2-甲基-1-丙醇---0.27--2-丙烯-1-醇-1.01-0.44--3-甲基-1-丁醇-1.110.481.24-1.302-甲基-1-丁醇-1.060.561.02-1.291-己烯-3-醇0.47---0.51-1-戊醇-9.651.684.532.531.601-己醇13.4044.97.1025.29-11.554-甲基-1,6-庚二烯-4-醇-0.82-0.45--(,E)-11,13-十四碳二烯-1-醇---0.25--1-十二醇--2.752.931.34-苯乙醇--0.84---双环[2.2.1]庚-2-醇-----0.434-甲基-环己醇-----0.62酯类乙酸乙酯-0.614.170.55--Ester癸酸甲酯--2.666.164.18-邻苯二甲酸异丁酯--0.930.830.46-邻苯二甲酸二甲酯0.930.930.45--0.721-丙烯-2-醇-乙酸酯-1.540.68-1.09-乙酸正丙酯--2.39---乙酸乙酯--3.11---1-甲氧基-2-丙酸乙酯--15.84---2-乙氧基乙酸乙酯--8.16---醛类己醛30.531.22-3.2944.5133.82Aldehydes壬醛---0.260.99-戊醛0.74-0.180.283.210.80糠醛----0.822.443-甲基-丁醛----1.252.10苯甲醛----4.28-

续表

表3 全麦粉及各组分挥发性成分及含量

Table 3 Volatile compounds in whole wheat flour and its components

类别Material classification名称Name相对含量 (%)小麦粉Wheat flour生麦胚Raw wheat embryo熟麦胚Baked wheat embryo生麸皮Raw wheat bran熟麸皮Baked wheat bran全麦粉Whole wheat flour酸类乙酸0.531.181.680.61-0.76Acids己酸2.532.231.860.93--烃类十三烷0.693.591.872.820.640.67Hydrocarbons十四烷0.320.650.940.250.730.60十五烷0.430.490.891.140.62-2,6-二甲基-十七烷0.630.63-0.86--(1-甲基乙基)-苯1.910.621.280.46-2.47D-柠檬烯-0.531.170.400.45-5-十一碳烯---0.46--5-癸烯---0.42--间二甲苯1.061.001.100.48-0.57邻二甲苯3.042.824.292.151.762.31对二甲苯1.550.681.600.750.700.632-甲基-丁烷----0.85-2-丙烯基苯0.67---0.47-6-十三烯烷0.79---0.62-2-环己基-辛烷0.79-----4-甲基-辛烷--1.40---辛烷--3.78--- 5-甲基-十四烷1.07-----十二烷-1.102.62-9.020.603-甲基-十六烷--0.84-0.54-3-甲基-壬烷--0.88---3,4-二甲基-癸烷--5.32---癸烷--3.05---3-羟基-4-甲基苯--0.46---环戊醇-----1.173-异丙基苯-----0.48呋喃类3-甲基-呋喃---0.620.55-Furans2-乙基-呋喃0.372.11-1.081.49-2,5-二甲基-呋喃---0.46--3-甲基-2-(2-氧代丙基)呋喃-----0.81萘类萘0.662.080.836.31-0.53Naphthalenes2-甲基-萘---5.54--酮类丙酮1.91--2.61--Ketones1-苯基-1-丁酮0.50----1.305-甲基-2-己酮2.160.790.531.671.462.203-甲基-2-丁酮----0.65-4-羟基-4-甲基-环己酮-----0.63吡嗪Pyrazines甲基-吡嗪-----1.58咪唑Imidazoles1-(2-丙烯基)-1H-咪唑-----0.89

3 讨 论

全麦粉中醛类、烃类和醇类物质是全麦粉的主要挥发性成分，醇类的相对含量较高，醇类物质都具有特殊香气，在面粉、麦胚、麸皮、熟麦胚和全麦粉中发现1-己醇含量最高。生麦胚、生麸皮和熟麸皮、全麦粉中检出己醛，熟麦胚中没有。生麸皮中有10种醇类物质，而熟麸皮中仅有3种，醛类物质在生麸皮和熟麸皮中分别为有3和6种，说明麸皮经过烘烤之后醇类物质减少，醛类物质增加。麦胚经过烘烤后酯类和烃类物质增加。生麸皮中所检出的物质最多，经过加工后所检测出的物质减少。熟麸皮中检出的苯甲醛有浓郁的杏仁香气[16-17]，检出的醛类中的壬醛有青草香特征[17]。杂环类物质以微量存在于香味混合物中，常见的有吡嗪、呋喃、吡咯、噻唑类。主要产生坚果香、烘烤香和面包香[18]。

4 结 论

熟麦胚和生麸皮中检出的挥发性成分峰面积总量比较高，全麦粉中检出的挥发性成分峰面积总量高于小麦粉，主要以醇类、醛类和烃类为主。小麦粉中以烃类、醛类、醇类为主，麦胚以烃类、醇类和酯类为主，麸皮以醛类、醇类和烃类为主。小麦粉和全麦粉分别有24和29种挥发性成分，生麦胚、熟麦胚、生麸皮、熟麸皮分别有27、37、36和27种挥发性成分。从全麦粉中共检出29种挥发性成分，其中醇类7种，烃类9种，酮类3种，醛类4种，酸类1种，酯类1种，1种呋喃，1种萘，1种吡嗪，1种咪唑。全麦粉中挥发性成分数量高于小麦粉，3-甲基-1-丁醇、2-甲基 -1-丁醇、1-戊醇、十二烷为全麦粉区别于小麦粉的挥发性成分，糠醛、3-甲基-丁醛由麸皮熟化得到。熟麦胚和生麸皮中检出的挥发性成分峰面积总量比较高。