萌芽对花生品质及烘烤萌芽花生风味的影响

金璐，张丽霞*，张东林，孙强，孙晓静，魏松丽

（1.河南省农业科学院农副产品加工研究中心，河南郑州450002；2.开封市祥符区农业发展中心，河南开封475100）

花生是全球最重要的四大油料作物之一，也是我国主要的油料和经济作物。烘烤花生风味独特、香气浓郁，深受广大消费者的喜爱。研究表明，烘烤花生风味物质的来源主要有3条途径：1）氨基酸与糖之间的美拉德反应；2）脂肪的氧化和热降解；3）糖的热降解反应[1]。其中美拉德反应是烘烤花生中产生吡嗪、吡咯、呋喃和其它低分子风味化合物的主要途径。关于烘烤花生挥发性风味物质的研究起步较早，1966年Mason等[2]首次鉴定出低分子量烷基吡嗪类化合物为花生的基本风味物质。随着分离和分析检测技术的发展，被鉴定检测出的烘烤花生风味物质的种类越来越多，包括吡嗪类、醛类、酮类、呋喃类、吡咯类、烃类、酸类、酯类、噻吩类和杂环化合物等。烘烤花生风味的形成与花生品种、烘烤温度、烘烤时间等因素有着密切的联系[3]。Baker等[4]分析鉴定了4种不同基因型的烘烤花生主要特征风味物质，其中吡嗪类的含量具有一定差异。周琦等[5]分析了四粒红、大白沙、鲁花3种花生进行微波焙烤后的挥发性成分，发现品种间的挥发性物质含量有一定差异，其中大白沙花生的特征香气浓度最高，苯乙醛含量最低。

种子发芽的过程包括吸水膨胀、萌芽和幼苗形成3个阶段。萌芽是生命发展的最初阶段，研究表明，种子吸水萌发的过程中，大量的内源酶被活化和释放，种子的营养成分和理化性质发生了较大的变化，主要表现为脂肪含量降低、蛋白质逐渐降解为肽和氨基酸、水溶性糖和维生素含量增加等[6-7]。此外，不同品种的种子发芽后营养成分变化可能不同。近年来，萌芽花生因富含蛋白质、氨基酸、维生素及白藜芦醇等众多生物活性成分而受到国内外众多科研工作者的关注[8-10]。研究表明，花生萌芽过程中其营养成分和理化性质同样会发生相应的变化[11]，这些营养成分与花生烘烤过程中挥发性风味物质的形成密切相关，进而可能会影响花生的烘烤风味[12]。

目前国内外关于萌芽花生营养功能及烘烤花生风味的研究均有相关的报道，但是均未涉及萌芽花生的烘烤风味及花生品种和萌芽程度对萌芽花生烘烤风味形成的影响。基于此，本研究以河南省主栽高油花生品种远杂9102和豫花9326、高油酸花生品种豫花37和豫花65作为萌芽对象，研究花生品种及萌芽程度对萌芽花生主要营养成分及烘烤萌芽花生风味的影响，从而为萌芽在烘烤花生系列制品中的应用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

花生（豫花37、豫花65、远杂9102和豫花9326）：河南秋乐种业科技股份有限公司；正己烷（色谱纯）：美国迪马公司；石油醚（30℃～60℃沸程，分析纯）：天津市富宇精细化工有限公司；高效凯氏定氮催化剂片：赛诺利康生物技术（北京）有限公司。

7890A GC-5975C MSD气相色谱-质谱联用仪（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）、HP-5MS Phenyl Methyl Silox弹性石英毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）：美国安捷伦科技有限公司；CAR/PDMS固相微萃取头（1 cm，75 μm）：美国色谱科公司；Lyovac GT1真空冷冻干燥机：德国SRK系统技术有限公司；KDN-08消化炉、ZNND-Ⅱ全自动凯氏定氮仪：杭州托普仪器有限公司；XS205DU分析天平：梅特勒-托利多仪器有限公司；HH-4电热恒温水浴锅：河南智诚科技有限公司；DFY-1000高速万能粉碎机：上海佳胜实验设备有限公司；HSX-250恒温培养箱：上海南荣实验室设备有限公司；LC-YXDZ101型烤箱：南京乐创厨房设备有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 花生萌芽

花生手工剥壳，挑选颗粒饱满、无破损的花生种子，清水漂洗，加入2倍花生质量的清水在20℃室温下浸泡8 h～10 h，使种子充分吸水膨胀，至种子质量随浸泡时间的延长不再增加。将吸胀后的花生种子捞出沥干，均匀平铺于清水浸润的纱布上，再用两层纱布盖于其上，置于28℃恒温箱中，每隔6 h喷雾补水，分别放置萌芽 0、8、16、24 h，于-40 ℃冰箱中保存。待所有花生均萌芽完毕后，将萌芽花生冷冻干燥备用。以未经浸泡萌芽处理的花生种子作为对照组。

1.2.2 萌芽花生理化指标的测定

1）灰分含量

参照GB 5009.4—2016《食品安全国家标准食品中灰分的测定》中方法测定。

2）粗蛋白含量

参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》中凯氏定氮法测定。

3）粗脂肪含量

参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》中索氏抽提法测定。

1.2.3 烘烤萌芽花生

将不同品种不同萌芽程度的萌芽花生样品及对照组花生样品分别放入烤箱中，于170℃下烘烤15 min至花生呈焦黄色且有典型烘烤花生香味。

1.2.4 烘烤萌芽花生挥发性风味成分的测定

1.2.4.1 挥发性风味成分的萃取

采用顶空-固相微萃取（headspace solid phase micro-extraction，HS-SPME）的方法对烘烤萌芽花生中挥发性风味成分进行富集。将烘烤萌芽花生粒破碎成粉末，精确称取2.00 g花生粒粉末与转子一起转入10 mL顶空进样瓶中，用聚四氟乙烯隔垫密封，置于60℃水浴中加热平衡20 min。插入经活化的萃取头（250℃下活化30 min）顶空吸附萃取30 min后，将萃取头插入GC-MS进样口，240℃不分流模式下解吸5 min后进行GC-MS分析。

1.2.4.2 气相色谱条件

色谱柱：Agilent HP-5MS Phenyl Methyl Silox弹性石英毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）。程序升温：初始温度35℃，保持2 min，以5℃/min升温至230℃，保持8 min；进样口温度240℃；载气为高纯He；载气流速1 mL/min；不分流进样。

1.2.4.3 质谱条件

电子电离（electron ionization，EI）；电子能量 70 eV；四极杆温度150℃；离子阱温度230℃；传输线温度250℃；扫描范围质荷比m/z 30～550。

1.3 数据处理

试验重复3次，用SPSS 20.0软件进行统计方差分析，结果以平均值±标准差表示，采用最小显著性差异法（least significant difference，LSD）对结果进行显著性分析，P＜0.05表示存在显著性差异。应用Origin 9.1软件进行数据图形化处理。参照NIST 08.LIB谱库对检测到的匹配度高于800的风味成分进行分析，根据各风味成分峰面积占挥发性成分总峰面积的百分比进行相对定量。

2 结果与分析

2.1 花生品种及萌芽程度对花生主要营养成分的影响

2.1.1 花生品种及萌芽程度对萌芽花生灰分含量的影响

对不同品种不同萌芽程度的萌芽花生进行灰分含量测定，结果见表1。

表1 不同萌芽花生的灰分含量Table 1 The ash content of different peanut sprouts%

由表1可知，对照组中不同品种之间灰分含量存在一定的差异，其中萌芽远杂9102中灰分含量最高，豫花9326最低，这主要与各品种间本身基因型不同有关[10]。萌芽远杂9102和豫花9326中灰分含量随着萌芽时间的延长未见显著变化（P＞0.05），萌芽豫花37和豫花65中灰分含量变化也相对较小。由此可知，萌芽对花生中的矿物质含量影响较小。由此可知，萌芽对花生中的矿物质含量影响较小。孙丽平等[13]、詹玉婷等[14]在研究中也发现花生发芽过程中其灰分含量变化不显著（P＞0.05）。

2.1.2 花生品种及萌芽程度对萌芽花生粗脂肪含量的影响

脂肪是花生中含量最高的营养成分，不同品种不同萌芽程度的萌芽花生中粗脂肪含量情况见图1。

图1 不同萌芽花生的粗脂肪含量Fig.1 The fat content of different peanut sprouts

由图1可知，对照组中萌芽豫花9326中粗脂肪含量相对较高，萌芽豫花37中粗脂肪含量相对较低，这主要与花生本身基因型的不同有关[10]。随着萌芽程度的加深，除豫花9326萌芽初期外（豫花9326萌芽0～8 h粗脂肪含量略有增加，但变化不显著），萌芽花生中粗脂肪含量总体呈降低趋势，这主要是由于花生萌芽过程中脂肪酶被激活，脂肪逐渐分解形成甘油和脂肪酸，以便为发芽花生的呼吸提供能量，促进新芽的生长[15-16]。纪红等[17]利用山花8号、花育20号和花育26号进行芽苗菜生产试验，结果发现，3个品种的花生中脂肪含量均随萌芽时间的延长逐渐降低。孙丽平等[13]研究发现“小粒红”花生发芽后脂肪含量显著低于未发芽，且脂肪酸组成中油酸所占比例增加，亚油酸、亚麻酸比例较未发芽时降低。

2.1.3 花生品种及萌芽程度对萌芽花生粗蛋白含量的影响

蛋白质是机体细胞的重要组成部分，在细胞和生物体的生命活动中起着十分重要的作用。不同品种不同萌芽程度的萌芽花生中粗蛋白含量情况见图2。

图2 不同萌芽花生的粗蛋白含量Fig.2 The protein content of different peanut sprouts

由图2可知，对照组中不同品种的萌芽花生中粗蛋白含量存在一定的差异，萌芽豫花37中粗蛋白含量相对较高，萌芽豫花9326中粗蛋白含量相对较低，这主要与花生本身基因型的不同有关[10]。4个品种萌芽花生中的粗蛋白含量呈现不同的变化情况，但总体都是先减少后增加。张丽霞等[18-19]在研究芝麻萌芽过程中（0～12 h）粗蛋白含量的变化时，也发现了粗蛋白含量先降低后增加的现象。萌芽初期花生中蛋白质含量降低，一方面是由于在发芽前的浸泡及吸水膨胀阶段，花生中的可溶性氮部分溶于水中，另一方面是种子在最初萌芽阶段会消耗一部分蛋白质供自身所需。随后萌芽花生中蛋白酶被激活，在蛋白酶的作用下，贮藏大分子蛋白被分解成了供胚发育的游离氨基酸，游离氨基酸再被转运到种子胚的不同生长部位以各种不同的组合方式重新结合，形成各种新的蛋白质，使得蛋白质含量增加[20-21]。

2.2 花生品种及萌芽程度对烘烤萌芽花生挥发性风味成分的影响

2.2.1 花生品种对烘烤萌芽花生挥发性风味成分的影响

萌芽是生命发展的最初阶段，花生萌芽的过程伴随着一系列复杂的生物化学变化，萌芽24 h的花生其内部营养成分和理化性质的变化相对比较充分，因此本文以萌芽24 h的花生为例研究花生品种对烘烤萌芽花生挥发性风味成分的影响，结果见表2。

表2 烘烤萌芽花生中挥发性组分组成及相对含量Table 2 Composition and content of volatile components in roasted sprouted peanut

续表2 烘烤萌芽花生中挥发性组分组成及相对含量Continue table 2 Composition and content of volatile components in roasted sprouted peanut

由表2可知，萌芽24 h的花生烘烤后共鉴定出吡嗪类（21种）、醛类（14种）、酮类（8种）、呋喃类（7种）、吡咯类（6种）、吡啶类（5种）、烃类（6种）和其它类（12种）共79种挥发性化合物，主要来源于美拉德反应（吡嗪类、呋喃类、吡咯类等杂氮氧杂环化合物）和油脂氧化（醛类、酮类、烃类等）。不同品种烘烤萌芽花生中风味物质的组成和含量各不相同，但吡嗪类化合物在种类和相对含量上都是其最主要的挥发性风味物质，占57.91%～62.42%，醛类物质的相对含量次之，为19.48%～23.87%，然后依次为酮类和呋喃类，还含有少量的吡咯类、吡啶类、烃类和其它类物质。

吡嗪类化合物在豫花9326中含量最高（62.42%），其次为豫花 37（60.09%）和豫花 65（59.19%），远杂9102中吡嗪类相对含量较低（57.91%）。吡嗪类化合物中，含量最高的是2，5-二甲基吡嗪，占17.74%～21.84%，其次为甲基吡嗪、2，6-二甲基吡嗪和2-乙基-5-甲基吡嗪等，这些成分与烘烤萌芽花生的烘烤香、咖啡香、坚果香最为相关[22]。醛类化合物在远杂9102的烘烤萌芽花生中含量最高（23.87%），其次为豫花65（22.89%）和豫花9326（20.79%），豫花37中含量最低（19.48%）。醛类化合物中，含量较高的是苯甲醛、苯乙醛和正己醛，其中来自于氨基酸降解的苯甲醛和苯乙醛主要提供蜂蜜味和油脂味，来自于脂肪降解的正己醛主要提供青草香[22-23]。酮类主要呈现出桉叶味、焦糊味和脂肪味，但其香味阈值远高于其同分异构体的醛类[24]。呋喃类化合物多带有果香味。吡咯类物质可呈现一定的烧烤风味。醇类物质及C6～C19的烃类化合物阈值较高，对风味的直接贡献不大。总之，烘烤萌芽花生的风味是多种挥发性物质协同作用的结果。

李淑荣等[24]分析了烘烤花生的关键香味化合物，发现2，5-二甲基吡嗪、乙基吡嗪等吡嗪类化合物和醛类化合物对烘烤花生风味的贡献较大，为烘烤花生的关键香味化合物。本研究的4种花生中，吡嗪类和醛类化合物在种类和相对含量上都占据绝对优势，且阈值相对较低，因此可以推断，该两类物质是烘烤萌芽花生最主要的呈味物质，这与李淑荣等[24]的研究结果相似。Baker等[4]发现对于任何品种的花生，吡嗪类化合物都对风味起重要作用，其中2，5-二甲基吡嗪可能是衡量花生风味最好的一种吡嗪类化合物。由表2可知，本研究的4种花生中，豫花9326的烘烤萌芽花生中吡嗪类相对含量最高，且特征风味化合物2，5-二甲基吡嗪含量较高，吡嗪类及醛类化合物的种类在4种烘烤萌芽花生中无明显差异，因此豫花9326的烘烤萌芽花生相对其他花生品种呈现出较好的风味特性。

2.2.2 萌芽程度对烘烤萌芽花生挥发性风味成分的影响

由2.2.1分析可知吡嗪类和醛类是对烘烤萌芽花生风味贡献较大的两类化合物，因此以吡嗪类和醛类为重点分析对象，探究萌芽程度对烘烤萌芽花生风味的影响。烘烤萌芽花生中吡嗪类和醛类化合物的相对含量随萌芽时间的变化情况分别如图3和图4所示。

图3 烘烤萌芽花生中吡嗪类含量的变化情况Fig.3 Change of the pyrazines content in roasted sprouted peanut

由图3可知，烘烤萌芽花生中吡嗪类化合物含量随萌芽程度的深入呈波动增加趋势，其中萌芽前期（0～16 h）低于未萌芽的对照组烘烤花生。吡嗪类化合物是由胺类（包括氨基酸）与还原糖发生美拉德反应生成的，烘烤萌芽花生中吡嗪类物质的种类和含量随萌芽程度的深入而增多，可能是由于花生萌芽过程中淀粉酶活性增强导致多糖类化合物分解生成大量还原糖，同时蛋白质也逐渐降解生成小分子的肽和氨基酸，因此随着萌芽进行，美拉德反应逐渐彻底，吡嗪类风味物质的种类和含量也逐渐增多[18]。但是由于萌芽过程对淀粉、蛋白质等营养物质的消耗，烘烤萌芽花生中吡嗪类含量总体低于未萌芽的对照组烘烤花生。

图4 烘烤萌芽花生中醛类含量的变化情况Fig.4 Change of the aldehydes content in roasted sprouted peanut

由图4可知，烘烤萌芽花生中醛类化合物含量随着萌芽程度的深入先逐渐增加后明显降低。醛类化合物的形成途径主要为油脂氧化和Strecker降解，因此萌芽初期醛类化合物的增加可能与脂肪降解形成的不饱和游离脂肪酸增多有关，不饱和脂肪酸通常稳定性较差，极容易氧化产生醛酮类物质[25-26]。此外，已有研究表明，羰基化合物是美拉德反应的中间体，可以与游离氨基反应形成吡嗪类、吡咯类等其它物质[27]，因此萌芽后期的烘烤萌芽花生中醛类化合物含量降低，可能与萌芽过程中大分子蛋白质逐渐降解为小分子氨基酸和肽，游离氨基酸含量增加，与醛类反应导致的吡嗪类物质增多有关。

3 结论

花生萌芽后营养品质改善，随着萌芽程度的深入，花生中灰分含量变化不明显，粗脂肪含量总体呈降低趋势，粗蛋白含量先减少后增加。不同品种萌芽花生中营养成分含量各不相同。烘烤萌芽花生中共鉴定出吡嗪类、醛类、酮类、呋喃类、吡咯类、吡啶类、烃类和其它类共79种挥发性化合物，吡嗪类化合物相对含量最高（57.91%～62.42%，豫花9326＞豫花37＞豫花65＞远杂 9102），其次为醛类（19.48%～23.87%，远杂 9102＞豫花65＞豫花9326＞豫花37），两者对烘烤萌芽花生风味的贡献最大；烘烤萌芽花生中吡嗪类化合物的含量随萌芽程度的深入呈波动增加趋势，醛类化合物含量随萌芽程度的加深先逐渐增加后明显降低。研究结果可为萌芽花生在食品加工中的应用提供理论参考，以期为开发高附加值的花生产品提供理论指导与数据支持。