李靜，張述偉，周龍華，徐紅衛(wèi)，陸瑞菊*，劉成洪*

（1.上海市農(nóng)業(yè)科學院生物技術(shù)研究所，上海 201106；2.上海市農(nóng)業(yè)遺傳育種重點實驗室，上海 201106）

大麥（Hordeum vulgare L.）為禾本科大麥屬植物，是世界第四大谷類作物，主要用作啤酒工業(yè)原料、畜牧業(yè)飼料和食品加工原料[1]。另外，大麥作為我國傳統(tǒng)的藥食同源植物，還有很好的保健功能，大麥幼苗的功效在《本草綱目》中就曾有記載[2]，現(xiàn)代研究表明大麥幼苗中富含多種營養(yǎng)與功能性成分，具有促進睡眠、降糖降脂、抗腫瘤、抗炎、抗氧化等多種生理功能[3-5]。以大麥幼苗為原料開發(fā)的功能型產(chǎn)品，如麥綠素、麥草飲料、青麥酶等也越來越多，麥綠素等大麥幼苗產(chǎn)品的成功開發(fā)提升了大麥幼苗的經(jīng)濟價值[6-8]。

但是，目前大麥幼苗產(chǎn)品還缺乏專用品種，生產(chǎn)上所使用的仍然是啤酒大麥或飼料大麥品種。國內(nèi)已有一些麥綠素專用品種篩選的相關(guān)研究報道，這些研究主要對大麥幼苗的生物活性成分進行了分析比較。其中大麥“花30”和“蘇啤3號”是文獻中報道的大麥幼苗品質(zhì)較優(yōu)的兩個大麥品種[6，8-11]。大麥幼苗的品質(zhì)除了取決于大麥幼苗的生物活性成分含量，還受到揮發(fā)性風味物質(zhì)的影響[12]。

大麥屬于低芳香性植物，對其幼苗揮發(fā)成分的測定相對較為困難。目前關(guān)于大麥幼苗揮發(fā)性成分的分析未見報道。頂空固相微萃取集采樣、萃取、濃縮與進樣為一體，操作簡單，靈敏度高，無二次污染等優(yōu)點[13-14]。本研究以長三角地區(qū)主栽大麥品種“花30”和“蘇啤3號”為試驗材料，采用頂空固相微萃取—氣相色譜—質(zhì)譜（headspace solid phase micro-extraction-gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS-HS-SPME）聯(lián)用技術(shù)對大麥幼苗揮發(fā)性成分進行分析檢測，揭示其主要揮發(fā)性成分，并比較兩個品種的差異，以期為大麥幼苗產(chǎn)品的開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

供試材料為“花30”和“蘇啤3號”兩個品種的大麥幼苗，由上海市農(nóng)業(yè)科學院植物細胞工程研究室提供。2019年11月播種，越冬大麥幼苗長到20 cm～25 cm（6葉期～7葉期）進行取樣。

1.2 主要儀器與設備

Agilent7890B-5977B氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、20mL鉗口頂空樣品瓶：美國Agilent公司；萃取頭（50/30 μm，DVB/Carboxen/PDMS涂層）：美國Supelco公司；SCIENTZ-30ND冷凍干燥機：寧波新芝生物科技股份有限公司。

1.3 試驗條件

1.3.1 樣品處理

采收的大麥幼苗，蒸餾水洗凈，吸干水分，在室溫（25℃）條件下5 000 r/min勻漿備用。新鮮大麥幼苗經(jīng)過-50℃真空冷凍干燥（后續(xù)加溫至35℃）后粉粹備用。各取5 g樣品于頂空瓶中，封口，待測。將老化好的纖維頭插入樣品瓶中頂空部分120℃萃取5 min，然后將纖維頭插入氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進樣口，250℃解吸15 min，進行GC-MS檢測。

1.3.2 色譜條件

色譜柱型號為 HP-5（60 m×0.25 μm ×0.25 mm）；載氣He；進樣口溫度270℃；升溫程序：初始40℃，保持5 min，然后以15℃/min升到280℃，保持5 min，再以15℃/min升到305℃，保持5 min；色譜柱流量2 mL/min；分流比 10 ∶1。

1.3.3 質(zhì)譜條件

電子轟擊（electron impact，EI）離子源，離子源溫度230℃，四極桿溫度150℃，質(zhì)量掃描范圍m/z 29～550，溶劑延遲0.5 min。

1.4 數(shù)據(jù)處理

經(jīng)GC-MS分析得到樣品的總離子流圖，采用Aglient數(shù)據(jù)分析軟件，各組分經(jīng)NIST Library標準譜庫進行檢索分析，確定各峰組分，以各組分峰面積占總峰面積的百分比來表示各種揮發(fā)性成分的相對含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 大麥鮮苗中的揮發(fā)性成分分析

兩種大麥鮮苗中揮發(fā)性成分的總離子流色譜圖見圖1。

圖1 “花30”和“蘇啤3號”鮮苗中揮發(fā)性成分的總離子流圖Fig.1 Total ion chromatogram of volatile components in fresh barely grass of"Hua 30"and"Supi 3"

經(jīng)NIST Library譜圖庫聯(lián)機搜索，然后經(jīng)過挑選所得到的揮發(fā)性成分名稱和相對含量如表1所示。

表1 “花30”和“蘇啤3號”鮮苗中的揮發(fā)性成分Table 1 The volatile components of fresh barley grass in"Hua 30"and"Supi 3"

續(xù)表1 “花30”和“蘇啤3號”鮮苗中的揮發(fā)性成分Continue table 1 The volatile components of fresh barley grass in"Hua 30"and"Supi 3"

對結(jié)果進行分析可知，從“花30”大麥鮮苗中鑒定出36種成分。包括15種醛類化合物（67.375%）、6種酮類化合物（14.221%）、4種醇類化合物（4.638%）、4種雜環(huán)化合物（呋喃、萘）（4.204%）、2種烴類化合物（1.018%）、2種酚類化合物（2.981%）、2種酸類化合物（1.32%）和1種酯類化合物（0.428%）。在鑒定出的化合物中，醛類成分的含量最高。醛類化合物中含量較高的有十五醛（36.651%），具有清香味[15]；2-己烯醛（5.197%），又稱青葉醛，具有新鮮的綠葉清香；苯乙醛（3.040%），具有濃郁的玉簪花香氣[16]。酮類化合物中β-紫羅蘭酮（11.835%）含量最高，具有甜花香味[17]。呋喃類化合物中的2-乙基呋喃（2.780%）含量較高，呈強烈焦香香氣，低濃度時呈濃厚的甜香香氣和咖啡似芳香風味。酚類化合物4-乙烯基-2-甲氧基苯酚（1.638%），具有發(fā)酵香、炒花生香[15]。醇類、烴類等其它類型化合物含量較少，對大麥幼苗的氣味貢獻較小。

“蘇啤3號”大麥幼苗中鑒定出52種成分，包括21種醛類化合物（37.757%）、10種烴類化合物（6.38%）、7種醇類化合物（12.442%）、4種酮類化合物（10.847%）、4種雜環(huán)化合物（呋喃、萘）（9.885%）、2種酚類化合物（15.391%）、2種含氮化合物（胺、吲哚）（1.441%）、1種酯類化合物（0.188%）、1種酸類化合物（0.398%）。在鑒定出的化合物中，醛類化合物的總含量最高。醛類化合物中含量較高的為2-已烯醛（11.518%）、十五醛（6.745%）、苯甲醛（4.061%）和苯乙醛（3.401%）。其中苯甲醛（4.061%）具有強烈的香甜氣味[18]。酮類化合物中相對含量最高的成分與“花30”相同，為β-紫羅蘭酮（9.599%）。酚類化合物中含量最高的為2，6-二叔丁基對甲酚（14.594%）。醇類成分中含量最高的為順-2-已烯-1-醇（7.717%）。

由結(jié)果分析可知，兩種大麥鮮苗中含量最高的揮發(fā)性成分類型均為醛類物質(zhì)?！盎?0”鮮苗中揮發(fā)性成分含量排名前三的是：十五醛（36.651%）、順，順，順-7，10，13-十六碳二烯醛（14.636%）和β-紫羅蘭酮（11.835%）?！疤K啤3號”鮮苗中含量排名前三的是：2，6-二叔丁基對甲酚（14.594%）、2-已烯醛（11.518%）和β-紫羅蘭酮（9.599%）。β-紫羅蘭酮是兩種新鮮大麥幼苗中共有的主要揮發(fā)性成分。酮類成分普遍有花香和果香風味[19-20]，對大麥幼苗的香味貢獻較大。另外，醛類化合物在兩種新鮮大麥幼苗中整體含量均較高，醛類化合物具有花香氣味，可與許多其它物質(zhì)產(chǎn)生很強的風味協(xié)同作用。

2.2 真空干燥后大麥幼苗揮發(fā)性物質(zhì)分析

兩種大麥幼苗經(jīng)真空干燥處理后測定其揮發(fā)性成分，總離子流圖見圖2，分析結(jié)果見表2。

圖2 “花30”和“蘇啤3號”干苗中揮發(fā)性成分的總離子流圖Fig.2 Total ion chromatograms of volatile components of dried barley grass in"Hua 30"and"Supi 3"

表2 “花30”和“蘇啤3號”干苗中的揮發(fā)性成分Table 2 The volatile components of dried barley grass in"Hua 30"and"Supi 3"

續(xù)表2 “花30”和“蘇啤3號”干苗中的揮發(fā)性成分Continue table 2 The volatile components of dried barley grass in"Hua 30"and"Supi 3"

由結(jié)果分析可知，“花30”干苗中鑒定出35種成分，包括9種醛類化合物（2.245%）、7種含氮化合物（吡嗪、吡咯）（2.897%）、6種酮類化合物（1.319%）、3種烴類化合物（1.025%）、3種醇類化合物（18.000%）、2種酚類化合物（3.741%）、2種酯類化合物（2.260%）、1種酸類化合物（0.890%）、1種雜環(huán)化合物（0.233%）和1種醚類化合物（0.939%）。在鑒定出的化合物中，原鮮苗中的醛類和酮類成分明顯降低。醇類化合物含量增加，醇類成分具有植物香的氣味[21]，其中含量最高的葉綠醇（17.360%）具有弱的花香和香脂香氣，并且文獻報道中葉綠醇對脂肪細胞分化及糖脂代謝有調(diào)節(jié)作用[22]。干燥后新產(chǎn)生了吡嗪類化合物，其中，2，5-二甲基吡嗪（1.318%）呈刺鼻的炒花生香氣和巧克力、奶油風味。

“蘇啤3號”干燥的大麥幼苗中鑒定出34種成分，包括8種酮類化合物（14.226%）、7種含氮化合物（吡嗪、吡咯、胺）（20.120%）、6種醛類化合物（6.800%）、4種醇類化合物（1.413%）、3種烴類化合物（1.297%）、2種酚類化合物（3.083%）、2種酯類化合物（0.658%）、1種酸類化合物（0.261%）和1種含硫化合物（0.753%）。同樣，原有新鮮大麥幼苗中主要的醛類成分減少，酮類成分略有升高，但是原有主要酮類成分β-紫羅蘭酮含量下降，4，7，9-巨豆三烯-3-酮（5.478%）和丙酮（1.887%）的含量升高，從而引起氣味的改變。吡嗪類成分的種類和含量增加，其中，2-乙基-6-甲基吡嗪（9.226%）具有堅果、焙烤和甜香香氣。

“花30”大麥干苗中揮發(fā)性成分含量排名前三是：葉綠醇（17.360%）、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚（2.661%）和磷酸三辛酯（1.984%）。“蘇啤3號”大麥干苗中含量排名前三是：2-乙基-6-甲基吡嗪（9.226%）、N-乙基苯胺（8.208%）和4，7，9-巨豆三烯-3-酮（5.478%）。由分析結(jié)果可知，大麥幼苗經(jīng)過干燥后揮發(fā)性成分變化較大，“花30”大麥干苗中特征揮發(fā)性成分為葉綠醇，“蘇啤3號”大麥干苗中的特征揮發(fā)性成分為含氮化合物（吡嗪和胺類）。

2.3 4種樣品中的揮發(fā)性成分比較

4種大麥樣本中的揮發(fā)性成分進行分析，結(jié)果見圖3。

圖3 4種大麥幼苗樣本中的揮發(fā)性成分比較Fig.3 The concentration of volatile compounds identified in 4 different barley grass samples

從4種樣本中共鑒定出11種揮發(fā)性成分。兩種大麥鮮苗中的揮發(fā)性成分種類基本一致，但其含量存在顯著不同。醛類和酮類化合物含量均較高，“花30”鮮苗中的醛類成分含量高于“蘇啤3號”?！疤K啤3號”鮮苗中的醇類、烴類、雜環(huán)化合物、酚類、酸類含量明顯高于“花30”。經(jīng)過真空干燥后，“花30”干苗中的醇類成分明顯高于“蘇啤3號”；“蘇啤3號”干苗中含有更多的酮類和含氮化合物。兩種大麥幼苗經(jīng)干燥后，與新鮮的大麥幼苗相比，醛類成分均大量減少，含氮化合物（吡嗪、吡咯、胺）、酯類成分增多，另外新產(chǎn)生了醚和含硫化合物。吡嗪類化合物，具有烤香和堅果味香氣[23]，酯類具有果香或花香氣味，揮發(fā)性成分的變化使干燥后的大麥幼苗產(chǎn)生不同的氣味。

3 結(jié)論

本試驗采用HS-SPME-GC-MS對“花30”和“蘇啤3號”兩種大麥幼苗干燥前后的揮發(fā)性成分進行了分析。結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)大麥幼苗中的揮發(fā)成分包括醛、酮、醇、酸、酯、烴、酚、醚、呋喃、吲哚等多類物質(zhì)，兩種大麥幼苗中的揮發(fā)性成分種類基本一致，但其特征揮發(fā)性成分和含量存在差異。經(jīng)過真空干燥后大麥幼苗中的揮發(fā)性成分種類種類和含量變化較大，原有的醛類成分含量下降，吡嗪類、醇類和酯類成分增加，大麥幼苗增加了烤香和堅果香氣。本研究初步明確了兩種大麥幼苗的主要揮發(fā)性成分，可為大麥幼苗產(chǎn)品專用品種的篩選和大麥幼苗的進一步開發(fā)利用提供理論參考，兩種大麥幼苗化學組成的特征性成分差異亦可用于兩個不同品種大麥幼苗的鑒別。