内蒙古河套地区小麦粉风味物质GC-IMS分析

闫文芝，杨 蕾，刘 静

（巴彦淖尔市农牧业科学研究所，内蒙古巴彦淖尔 015000）

0 引言

食品风味是一种感觉现象，但是仍然具有坚实的物质基础。良好的风味是食品质量的重要因素，而小麦粉独特的香味是消费者进行产品选择的重要指标之一[1-3]。目前国内对小麦、面粉、麸皮、胚芽以及面食品馒头等风味研究较多[4-8]，但都普遍集中在冬小麦上，对春小麦风味物质的研究国内鲜有报道。在风味物质检测方法上近年见诸报道的主要有顶空固相微萃取—气质联用[5-9]、顶空吸附萃取-气相色谱法[1-2]、近年兴起的基于气相色谱(gas chromatography,GC)和离子迁移谱(ion mobility spectrometry,IMS)的联用技术（气相-离子迁移谱）[3,10-12]等方法。气相离子迁移谱技术(GCIMS)具有快速、无损、便携等优点[13-14]，只对样品的挥发物质进行分析而不破坏其基质，近年来被越来越广泛地应用于农业领域之中[15]。

内蒙古河套地区地处内蒙古中西部，生产的小麦位于北纬40°作物种植的黄金地带。该地区生产的小麦粉具有商品性好、加工品质上乘、麦香味浓郁等优点，受到国内消费者青睐。但有关河套小麦麦香味浓郁的原因，至今鲜有研究作详细说明。‘永良4号’是河套地区小麦种植的当家品种，距今已有30多年历史，也是河套地区小麦种植最广泛的品种[16]。为了明确河套小麦风味特点和特殊风味物质，本文采用气相离子迁移谱技术对河套产春小麦‘永良4号’面粉风味物质进行检测分析，同时选取河南产冬小麦品种‘新麦26’和河北产‘百农4199’作为对照，以期找出河套春小麦和冬小麦之间的风味及风味物质差异，为河套小麦差异化竞争提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

样品为2019年生产的小麦，常温放置6～9个月，使用LSM20实验磨粉机磨粉，样品信息如表1所示。风味分析仪器（气相-离子迁移谱）使用的是FlavourSpec®风味分析仪，产于德国G.A.S公司。

表1 样品信息

1.2 试验方法

1.2.1 样品处理 取3 g样品置于20 mL顶空瓶中，80℃孵育15 min后进样。

1.2.2 系统条件 采用气相—离子迁移谱单元，自动顶空进样单元，载气/漂移气为氮气。分析时间20 min，色谱柱类型MXT-5，长15 m，内径0.53 mm，膜厚1 μm（表2、表3）。

表2 分析条件

表3 载气、漂移气条件

1.2.3 分析软件 仪器配套的分析软件包括VOCal和三款插件，可以分别从不同角度进行样品分析。VOCal用于分析谱图和数据的定性定量，应用软件内置的NIST数据库和IMS数据库可对物质进行定性分析，可根据需求利用标准品自行扩充数据，图中每一个点代表一种挥发性有机物，对其建立标准曲线后可进行定量分析；Reporter插件用于直接对比样品之间的谱图差异（二维俯视图、三维谱图和差异谱图）；Gallery Plot插件用于指纹图谱对比，直观且定量地比较不同样品之间的挥发性有机物差异；Dynamic PCA插件用于动态主成分分析和相似度分析图，用于将样品聚类分析和相似度分析，以及快速确定未知样品的种类。

2 结果与分析

2.1 ‘永良4号’、‘新麦26’和‘百农4199’样品风味物质图谱

将3个品种的小麦粉样品进行分析，得到3个品种的气相离子迁移图谱、挥发性物质指纹图谱。仪器生成的数据是三维谱图（保留时间，迁移时间和峰强度），为方便分析，取俯视图（图1）进行差异对比，可以直观看出3个样品中的挥发性有机物差异。其中YL4样品RIP峰两侧的颜色明显较BN4199、XM26样品的浅，挥发性有机物浓度较低。由样品中的挥发性有机物指纹图谱可知（图2），物质在各个样品中的峰体积YL4同BN4199和XM26间有明显差异，而BN4199和XM26之间差别不大。

图1 样品的三维谱图（俯视图）

图2 样品的指纹图谱

2.2 ‘永良4号’风味组分分析

3个小麦粉样品共检测到风味物质的73种（表4），其中已知的66种，还有7种物质未知。其中醛类26种，醇类15类，酮类12种，酯类6种，酸类3种，酚类2种，呋喃类和烯类各1种。‘永良4号’检测出的风味物质中，醛类物质含量最高占30.55%，其次是酮类占30.28%，醇类占27.80%，其余组分类别占比较小，分别为酚类占3.19%，酸类占1.70%，酯类占1.62%，2-戊基呋喃和α-蒎烯共占0.87%（表5）。醛类物质中含量最高的是己醛，占6.12%；酮类中丙酮含量最高，占17.60%；醇类中1-己醇含量最高占7.31%；酯类中乙酸乙酯含量较高，酸类中主要是己酸和丙酸，酚类中主要是麦芽酚。

续表4

表5 样品不同类别化合物相对含量

2.3 ‘永良4号’与‘百农4199’、‘新麦26’风味物质差异分析

从图1、图2可以看出，3个品种的风味物质含量（峰强度）差异较大。其中YL4样品的高含量风味物质种类相对较少，而BN4199、XM26样品的高含量的风味物质种类较多。

由样品化合物组分及相对含量可得（表4），YL4检测到的风味物质中醇类、酚类和酸类含量均比BN4199、XM26高。YL4中麦芽酚、己酸、丙酸、1-辛烯-3-醇、2-甲基-1-丁醇、丙酮、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛等物质的含量较高；BN4199中1-己醇、1-戊醇、己醛、3-甲基丁醇、异丁醇、戊醛、癸醛、壬醛、辛醛、E-2-壬烯醛、苯甲醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、2-戊酮、乙酸丁酯、丙酸乙酯、2-辛醇、1-丁醇等物质的含量较高；XM26中2-庚酮、2-己酮、乙酸己酯、2-戊基呋喃、E-2-辛烯醛、E-2-庚烯醛、E-2-己烯醛、E-2-戊烯醛、(E,E)-2,4-庚二烯醛、庚醛、丁醛、苯乙醛、乙醛、α-蒎烯、乙醇、乙酸叶醇酯、丁内酯、乙酸乙酯、丁酸、1-庚醇、1-苯乙醇等物质的含量较高。

对3个样品（每个样品3次重复）的风味物质做聚类分析，结果表明（图3、图4和表6）测试结果的稳定性很好，平行样之间的相似度均大于98%，YL4与BN4199、XM26的相似度约为80%，BN4199与XM26的相似度为93%。说明春小麦YL4与两个冬小麦品种BN4199和XM26的风味物质含量差异较大，而2个冬小麦品种间差异较小。

图3 样品的PCA分析图

图4 样品的欧氏距离图

表6 样品相似度

3 讨论与结论

食品风味是食物的重要特征，河套小麦因风味独特享誉国内外，本研究从分子水平对河套小麦风味独特的原因进行分析，这在前人的研究中鲜少涉及。‘永良4号’检测出的风味物质中，醛类物质含量最高占30.55%，其次是酮类占30.28%，醇类占27.80%，其余组分类别占比较小，分别为酚类占3.19%，酸类占1.70%，酯类占1.62%，2-戊基呋喃和α-蒎烯共占0.87%。

研究结果表明，3个小麦样品风味物质含量差异较大，其中YL4样品高含量风味物质种类较BN4199、XM26样品少，冬小麦品种BN4199和XM26风味物质含量更为接近。YL4中麦芽酚、己酸、丙酸、1-辛烯-3-醇、2-甲基-1-丁醇、丙酮、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛等物质的含量较高。麦芽酚具有焦奶油硬糖的特殊香气，稀溶液具有草莓样芳香味道，是一种广谱的香味增效剂，具有增香、固香、增甜的作用[17-18]。2-甲基丁醛、3-甲基丁醛具有独特的可可和咖啡的香气，甜的、微带水果味的、坚果、麦芽、发酵香韵，巧克力样的风味[19-20]。1-辛烯-3-醇具有蘑菇、薰衣草、玫瑰和干草香气[20]。这些具有特殊香气的风味物质含量高，可能是导致河套小麦麦香味浓郁的物质基础。春小麦品种YL4和冬小麦品种BN4199、XM26风味物质含量差异大，是由于地理环境气候等原因造成的还是由于品种造成的，还需要进一步深入研究。此外，本次试验中还有7类风味物质未能识别出来，还需检测机构继续完善风味物质数据库。

本研究采用气相离子迁移谱对河套产‘永良4号’小麦风味物质进行测定，同时以冬小麦品种‘新麦26’和‘百农4199’作为对比研究。结果表明，河套地区产‘永良4号’麦芽酚、丁醛等风味物质含量高，与‘百农4199’、‘新麦26’在不同风味物质含量上具有较大差异。这些具有特殊香气的风味物质含量高，可能是导致河套小麦麦香味浓郁的物质基础。