王婷婷，許 檸，汪麗萍，張國治*

1.河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001

2.國家糧食和物資儲(chǔ)備局科學(xué)研究院 糧油加工研究所，北京 100037

目前國民飲食中粗糧占比仍然較低，小麥粉較高的加工精度導(dǎo)致其中的膳食纖維、礦物質(zhì)等營養(yǎng)素?fù)p失量較高。精細(xì)化的飲食結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致營養(yǎng)素?cái)z入不均衡，從而引發(fā)一系列膳食疾病。食用全谷物可降低代謝綜合征類膳食疾病的風(fēng)險(xiǎn)[1]。隨著消費(fèi)者科學(xué)飲食觀念的增強(qiáng)以及對(duì)健康、營養(yǎng)、安全膳食的需求，全麥粉逐漸進(jìn)入大眾視野并開始逐步被接受，同時(shí)全麥制品展現(xiàn)出良好的發(fā)展?jié)摿2]。

全麥?zhǔn)称泛胸S富的必需氨基酸、膳食纖維、礦物質(zhì)元素、維生素以及生物活性物質(zhì)。研究表明長(zhǎng)期攝入全麥?zhǔn)称房捎行Ц纳颇c胃功能、維持腸道健康[3-4]、提供較強(qiáng)飽腹感，間接起到減輕體質(zhì)量的作用[5]，也可以降低肥胖癥及癌癥發(fā)病率、降低血脂及預(yù)防心血管疾病。麩皮和胚芽是全麥粉主要的營養(yǎng)物質(zhì)來源[6]。Adom等[7]發(fā)現(xiàn)麩皮提取物與面粉提取物相比具有更高的抗氧化能力。小麥制品中添加麩皮會(huì)對(duì)色澤、質(zhì)構(gòu)、口感產(chǎn)生一定程度的影響[8]。麩皮的抗性細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)以及其中的風(fēng)味前體物質(zhì)和活性物質(zhì)會(huì)在加工過程中引發(fā)風(fēng)味和質(zhì)地的變化。由于飲食文化和傳統(tǒng)習(xí)俗的差異，風(fēng)味是衡量食物食用品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。全麥?zhǔn)称非芳训倪m口性在很大程度上限制了其發(fā)展，但研究表明全谷物制品的揮發(fā)性化合物種類較精加工谷物制品的更豐富，香氣更加馥郁[9]。目前由于全谷物食品存在加工工藝復(fù)雜、食用品質(zhì)較差、容易變質(zhì)、貨架期短等弊端[10]，其市場(chǎng)需求和生產(chǎn)規(guī)模均較小。穩(wěn)定化處理有助于保留全麥粉中的營養(yǎng)物質(zhì)成分，降低植酸等抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)的含量，促進(jìn)膳食營養(yǎng)素更有效地吸收。擠壓膨化是全麥粉穩(wěn)定化的方式之一，會(huì)促進(jìn)酚酸類和黃酮類等生物活性物質(zhì)釋放，使全麥掛面的抗氧化性增強(qiáng)，進(jìn)一步提升全麥粉的營養(yǎng)特性和食用品質(zhì)。劉曉宇[11]通過對(duì)紫糯全麥產(chǎn)品的開發(fā)研究得到膨化度與物料水分含量呈二次拋物線關(guān)系，且在水分含量為20%時(shí)膨化度達(dá)最高值；當(dāng)高于或者低于產(chǎn)品固定最佳水分含量時(shí)全麥面包、全麥蛋糕和全麥粥粉等產(chǎn)品的品質(zhì)均有一定程度的下降。李治[12]的研究表明，擠壓處理后麥麩的粉碎效率與物料水分含量(30%～50%)成正比關(guān)系且在水分含量50%時(shí)粉碎效率達(dá)最高值，這可能是由于高水分含量有利于麥麩中淀粉的糊化分解，從而使物料結(jié)構(gòu)疏松、多孔，利于粉碎。目前小麥粉和大豆粉的混合物料在RH 16%時(shí)可達(dá)到最優(yōu)擠出性能[13]。擠壓膨化過程中當(dāng)麩胚水分含量、螺桿轉(zhuǎn)速較高，擠壓溫度較低時(shí)，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，且麩胚水分含量較高、擠壓溫度較低時(shí)維生素的損失量較小,通過控制以上條件可以有效保證全麥掛面的營養(yǎng)價(jià)值[14-15]。

由于關(guān)于水分含量對(duì)全麥?zhǔn)称凤L(fēng)味影響的相關(guān)研究較少，因此作者采用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(SPME-GC-MS)結(jié)合峰面積歸一化法，測(cè)定分析擠壓穩(wěn)定化回填法制備的全麥掛面蒸煮前后揮發(fā)性化合物種類及相對(duì)含量的變化，結(jié)合相對(duì)氣味活度值(ROAV)和主成分分析討論擠壓處理時(shí)，不同水分含量麩胚擠壓后對(duì)全麥掛面關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)的影響,有助于進(jìn)一步改善全麥制品的風(fēng)味特征，從而為全麥制品的深入研究開發(fā)提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

粗麩皮、細(xì)麩皮、胚芽和小麥芯粉：山東峰宇面粉有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SLG30-IV雙螺桿擠壓實(shí)驗(yàn)機(jī)：濟(jì)南賽百諾科技開發(fā)有限公司；LH-3氣旋式氣流微粉碎機(jī)：濰坊正遠(yuǎn)粉體工程設(shè)備有限公司；JMTD-168/140試驗(yàn)面條機(jī)：北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司；JXFD 7 醒發(fā)箱：北京東方孚德技術(shù)發(fā)展中心；7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：安捷倫科技有限公司；SPME萃取頭：美國Supelco公司；21-CM638電磁爐：榮事達(dá)有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 麥麩混合粉擠壓穩(wěn)定化處理及全麥粉的制備

調(diào)節(jié)麩胚混合物(12%粗麩皮、13%細(xì)麩皮、1%胚芽)的水分含量分別為13%、17%、21%、25%，進(jìn)行擠壓膨化。擠壓膨化條件：腔體溫度160 ℃、螺桿轉(zhuǎn)速275 r/min。擠壓后將得到的麩胚粉碎過篩(80目)，再進(jìn)行微粉碎處理得到穩(wěn)定化麩胚粉。試驗(yàn)中所用的全麥粉是按小麥制粉出粉比例添加穩(wěn)定化麩胚粉于小麥芯粉中復(fù)配得到的。穩(wěn)定化麩胚粉中含有淀粉(37.25%)、粗蛋白質(zhì)(17.36%)、粗脂肪(4.06%)、膳食纖維(40.20%)，小麥芯粉中含有淀粉(79.45%)、粗蛋白質(zhì)(14.34%)、粗脂肪(1.28%)、膳食纖維(3.70%)，結(jié)果均以干基計(jì)。

1.3.2 掛面的制備

參考田曉紅等[16]的掛面制備工藝，按照1.3.1中方法得到小麥芯粉和全麥粉，分別制備小麥掛面和全麥掛面，并命名為生小麥、生全麥13%、生全麥17%、生全麥21%、生全麥25%，置于4 ℃冰箱中保藏。

1.3.3 掛面煮制時(shí)間測(cè)定

按照LS/T 3212—2014《掛面》測(cè)定掛面樣品的最佳煮制時(shí)間，將煮制后得到的樣品分別命名為熟小麥、熟全麥13%、熟全麥17%、熟全麥21%、熟全麥25%。

1.3.4 SPME-GC-MS檢測(cè)

樣品固相微萃取條件:將固相微萃取頭于進(jìn)樣口內(nèi)280 ℃老化20 min。稱取2 g、長(zhǎng)約0.5 cm段狀掛面樣品于15 mL頂空瓶中，擰緊瓶塞后置于75 ℃恒溫水浴中平衡10 min。再在75 ℃恒溫條件下進(jìn)行60 min固相微萃取，解吸5 min。

氣相色譜條件、質(zhì)譜條件均參考劉登勇等[17]的方法并稍加變動(dòng)。GC條件：升溫程序?yàn)槠鹗紲囟?5 ℃，保持5 min，以3 ℃/min速率升至150 ℃，再以5 ℃/min升至240 ℃，保持3 min。MS條件：四極桿溫度150 ℃。

1.3.5 定性定量分析

根據(jù)檢索NIST 08.L譜圖庫選擇匹配度80以上(最大值 100)的化合物，結(jié)合人工定性解析小麥掛面和全麥掛面樣品的揮發(fā)性化合物。采用峰面積歸一化法計(jì)算各化合物相對(duì)含量。

1.3.6 關(guān)鍵風(fēng)味化合物確定

采用ROAV法[18]評(píng)價(jià)揮發(fā)性化合物對(duì)全麥掛面風(fēng)味的貢獻(xiàn)程度。計(jì)算揮發(fā)性化合物ROAV。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 24.0和Origin 9.5進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水分含量麩胚制備的全麥掛面的揮發(fā)性化合物

根據(jù)掛面揮發(fā)性化合物總離子流色譜圖(圖1)，結(jié)合NIST08.L譜圖庫結(jié)果整理各項(xiàng)揮發(fā)性化合物。

圖1 掛面揮發(fā)性化合物總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of volatile compounds of noodles

2.2 全麥掛面揮發(fā)性化合物的GC-MS分析

全麥掛面揮發(fā)性化合物及其相對(duì)含量如表1所示。

表1 全麥掛面揮發(fā)性化合物及其相對(duì)含量Table 1 Volatile compounds and their relative content of whole wheat noodles

表1(續(xù))

表1(續(xù))

烷烴類化合物主要是由脂肪酸的烷氧自由基發(fā)生斷裂[19]形成的。脂肪酸氧化降解形成的衍生化合物大部分為含有支鏈的烷烴[20]。由于大部分烴類化合物的氣味閾值較高且風(fēng)味活性差，因此其對(duì)全麥掛面風(fēng)味貢獻(xiàn)度較低[21]，并非是構(gòu)成風(fēng)味的主要化合物[22]。醛類化合物主要是來源于小麥籽粒中的氫過氧化物異構(gòu)酶和脂肪氧化酶作用于亞油酸和亞麻酸等脂肪酸氧化分解的產(chǎn)物[23]，也可能來源于酯類化合物發(fā)生氧化降解反應(yīng)[24]、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物以及糖降解產(chǎn)物。由于醛類化合物閾值較低，因此可能為全麥掛面麥香風(fēng)味的主要提供者。由表1可知，多數(shù)醛類的風(fēng)味特征為脂肪味、清香味、果香味等令人愉悅的氣味。在水分含量為17%時(shí)生全麥掛面醛類化合物的相對(duì)含量最高，達(dá)30.17%。這可能是由于麩胚水分含量適當(dāng)利于油脂氧化，進(jìn)而促進(jìn)了醛類物質(zhì)的生成[25]。醇類化合物主要來源于脂肪酸氧化降解，也有部分是糖類或氨基酸經(jīng)酵母代謝產(chǎn)生的。醇類化合物中飽和醇的閾值相對(duì)較高，但對(duì)風(fēng)味影響較?。徊伙柡痛既?-辛烯-3-醇的閾值較低，有助于全麥掛面清香、花香、甜香味的形成，并且適宜濃度的醇類有利于酯類風(fēng)味呈現(xiàn)。酯類化合物主要來源于醇和脂肪酸發(fā)生的酯化反應(yīng)[26]，由于發(fā)生的反應(yīng)存在多種潛在可能，因此可能出現(xiàn)的酯類化合物也會(huì)有較多種類。雖然酯類的相對(duì)含量較低，但酯類的閾值也較低，是全麥掛面濃郁果香、花香味風(fēng)味的主要形成物質(zhì)。麩胚水分含量17%的樣品的酯類化合物含量最高，這可能是由于適當(dāng)?shù)乃掷邗ヮ惖娘L(fēng)味釋放。酮類化合物通常的產(chǎn)生途徑是醇類物質(zhì)和脂肪酸的氧化以及酯類物質(zhì)的分解[27]。酮類閾值較低且風(fēng)味特征通常為奶油味[28]、水果味、香草味，有助于全麥掛面濃郁氣味的形成[29]。呋喃類化合物的主要特征風(fēng)味是堅(jiān)果味、奶油味、可可味、肉味，試驗(yàn)中出現(xiàn)的呋喃類化合物主要是2-正戊基呋喃，為全麥掛面提供了良好風(fēng)味。在以上多種揮發(fā)性化合物共同作用下，全麥掛面形成了清新麥香、烘焙焦香以及甜香味的風(fēng)味主體。

目前食品中檢測(cè)出的揮發(fā)性香味化合物大部分屬于美拉德反應(yīng)產(chǎn)物，多為醛類、酮類以及雜環(huán)類化合物。有研究表明，麩胚水分含量可能影響美拉德反應(yīng)進(jìn)程，從而對(duì)食品最終風(fēng)味產(chǎn)生較大影響[30]。

2.3 蒸煮前后全麥掛面中揮發(fā)性化合物的變化

擠壓麩胚回填制備全麥掛面，可以豐富掛面中揮發(fā)性化合物的種類。生全麥掛面相較于生小麥掛面增加了67種揮發(fā)性化合物，其中正辛醛、苯乙醛、(Z)-2,4-癸二烯醛、鄰苯二甲酸二異丁酯等物質(zhì)對(duì)全麥掛面的風(fēng)味形成有顯著的影響。

由表1可知，全麥掛面蒸煮前后揮發(fā)性化合物種類和相對(duì)含量變化明顯。煮制后，烷烴類減少了29種，烯烴類減少了3種，這與烴類化合物升溫后會(huì)加速揮發(fā)和溶解有關(guān)。醛類增加了10種，醇類減少了1種，其中醇類化合物減少了2-己基-1-辛醇、2-丁基辛醇、2-己基-1-癸醇，增加了1-辛烯-3-醇、正辛醇。酯類減少了15種，酮類增加了6種。

2.4 不同水分含量麩胚對(duì)全麥掛面中揮發(fā)性化合物的影響

由表1可知，隨著麩胚水分含量的增加，生全麥掛面中烷烴的種類數(shù)量變化不明顯、烯烴的種類數(shù)量先增加后減少、醛和酯種類數(shù)量變化較不明顯，且生全麥掛面中烷烴、烯烴、醇類的相對(duì)含量呈現(xiàn)先降低后升高再降低的趨勢(shì)，醛、酯、呋喃、萘類呈現(xiàn)先升高后降低再升高的趨勢(shì)。隨水分含量的增加，熟全麥掛面中烷烴種類數(shù)量增多，醛和酮種類數(shù)量均呈下降趨勢(shì)。且熟全麥掛面中烷烴、烯烴、醇、酮類的相對(duì)含量呈現(xiàn)先升高后降低再升高趨勢(shì)，醛類的相對(duì)含量呈現(xiàn)先降低后升高再降低的趨勢(shì)。整體上各類物質(zhì)無明顯規(guī)律性，變化呈現(xiàn)波動(dòng)趨勢(shì)。

隨著麩胚水分含量的增加，間接增強(qiáng)水分作為潤(rùn)滑劑的作用，可以有效降低擠壓膨化過程中原料粉所受的剪切、摩擦作用，從而導(dǎo)致淀粉糊化減弱，提高淀粉的降解程度，這與揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的釋放緊密相關(guān)。

2.5 全麥掛面關(guān)鍵風(fēng)味化合物的ROAV對(duì)比分析

衡量一種揮發(fā)性化合物對(duì)于食品香氣的最終貢獻(xiàn)不僅要參考其含量，還要考慮其氣味閾值[31]。相對(duì)氣味活度值(ROAV)可用于確定食品中關(guān)鍵揮發(fā)性化合物。選取風(fēng)味物質(zhì)的感覺閾值計(jì)算ROAV的方法，進(jìn)一步確定全麥掛面中的關(guān)鍵性揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。一般認(rèn)為揮發(fā)性化合物對(duì)總體風(fēng)味的貢獻(xiàn)度與其ROAV呈正相關(guān)，0.1≤ROAV<1的化合物對(duì)樣品的整體風(fēng)味起輔助修飾作用[32]，ROAV≥1的化合物為關(guān)鍵風(fēng)味化合物。對(duì)可以確定閾值的物質(zhì)進(jìn)行分析，全麥掛面中的風(fēng)味化合物如表2所示。

由表2可知，生全麥掛面中對(duì)風(fēng)味貢獻(xiàn)程度最高的化合物為(E)-2-壬烯醛，它為全麥掛面提供了清香味，壬醛、正己醛、正辛醛、癸醛、鄰苯二甲酸二異丁酯也對(duì)風(fēng)味有較大貢獻(xiàn)，庚醛、苯乙醛、2-正戊基呋喃對(duì)整體風(fēng)味存在一定修飾作用。隨著麩胚水分含量的增加，正己醛、庚醛、壬醛、癸醛、鄰苯二甲酸二異丁酯、2-正戊基呋喃的風(fēng)味貢獻(xiàn)度先增加后降低，正辛醛的風(fēng)味貢獻(xiàn)度逐漸降低。(Z)-2,4-癸二烯醛在水分含量為25%時(shí)出現(xiàn)且風(fēng)味貢獻(xiàn)度達(dá)最大值100.00，對(duì)全麥掛面的風(fēng)味有極顯著影響。(E)-2-壬烯醛在水分含量為13%、17%、21%時(shí)風(fēng)味貢獻(xiàn)度達(dá)最大值100.00。

表2 全麥掛面的風(fēng)味化合物Table 2 Flavor compounds of whole wheat noodles

熟全麥掛面較生全麥掛面增加了(E,E)-2,4-庚二烯醛、(E,E)-2,6-壬二烯醛、2,4-壬二烯醛、2,4-癸二烯醛、1-辛烯-3-醇等風(fēng)味物質(zhì)，為掛面增添了堅(jiān)果香、土壤香、油脂香、花香、青草味、香菜味、蘑菇香、肉香等風(fēng)味。

在熟全麥掛面中，2,4-癸二烯醛和(Z)-2,4-癸二烯醛相對(duì)含量顯著增加，成為關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)，為掛面提供了雞肉香味，(E)-2-壬烯醛也是主要的風(fēng)味物質(zhì)貢獻(xiàn)者；相較于生全麥掛面，(E)-2-壬烯醛、壬醛、正己醛、正辛醛、癸醛、鄰苯二甲酸二異丁酯對(duì)風(fēng)味貢獻(xiàn)度顯著下降，全麥掛面的清香味、堅(jiān)果味和甜味有所下降。隨著水分含量的增加，壬醛的整體風(fēng)味貢獻(xiàn)度呈下降趨勢(shì)；(E)-2-壬烯醛、2,4-壬二烯醛的風(fēng)味貢獻(xiàn)度變化不明顯；2,4-癸二烯醛在水分含量為13%和21%時(shí)，對(duì)于全麥掛面風(fēng)味有一定影響；(Z)-2,4-癸二烯醛在水分含量13%、17%、21%、25%時(shí)風(fēng)味貢獻(xiàn)度均為最大值100.00，因此它是熟全麥掛面中的主要風(fēng)味來源。

2.6 全麥掛面特征風(fēng)味化合物的主成分分析

采用主成分分析法對(duì)不同水分含量掛面中的16種關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析。由表3可知，前3項(xiàng)主成分的特征值為11.987、1.510、1.094，均大于1，且前3項(xiàng)主成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率已達(dá)91.198%>85%,則這3項(xiàng)可以代表16種風(fēng)味物質(zhì)反映掛面風(fēng)味的總體特征。

表3 主成分特征值及貢獻(xiàn)率Table 3 Eigenvalues of the principal components and their contribution rates

掛面揮發(fā)性化合物主成分分析如圖2所示。由圖2a可知，相同水分含量的生、熟掛面主成分差異較大；不同水分含量的生全麥掛面主成分差異也較為明顯。

圖2 掛面揮發(fā)性化合物主成分分析Fig.2 Principal component analysis diagram of volatile compounds in noodles

結(jié)合PCA和ROAV結(jié)果分析可知，生全麥掛面中壬醛、癸醛、正己醛、正辛醛、(E)-2-壬烯醛(水分含量25%除外，其他水分含量ROAV均為100)、(Z)-2,4-癸二烯醛(僅在水分含量25%時(shí)ROAV為100，其余ROAV為0)、鄰苯二甲酸二異丁酯(僅在水分含量13%時(shí)ROAV小于1)、(E)-2-辛烯醛(僅在水分含量17%時(shí)ROAV大于1)、2-正戊基呋喃(僅在水分含量17%時(shí)ROAV大于1)為關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)。

熟全麥掛面中(Z)-2,4-癸二烯醛(各水分含量下ROAV均為100.00)、(E)-2-壬烯醛、2,4-壬二烯醛、2,4-癸二烯醛(在水分含量13%、21%時(shí)ROAV大于1)、壬醛(僅在水分含量13%時(shí)ROAV大于1)為關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)。

因此在全麥掛面中，壬醛、癸醛、正己醛、正辛醛、(Z)-2,4-癸二烯醛、(E)-2-壬烯醛、2,4-壬二烯醛為最主要的風(fēng)味呈現(xiàn)物質(zhì)，賦予全麥掛面玫瑰香、果香、青草味、脂肪味、香菜味、甜味、肉香、清香味、堅(jiān)果味等風(fēng)味特征。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)采用擠壓膨化的方式對(duì)不同水分含量的麩胚進(jìn)行加工，回填制備全麥掛面。通過SPME-GC-MS分析可知，全麥掛面中共檢測(cè)到110種揮發(fā)性化合物,生全麥掛面中烷烴類、醛類、酯類相對(duì)含量較高；熟全麥掛面中醛類、呋喃類、酮類相對(duì)含量較高。在生全麥掛面中，正己醛、正辛醛、壬醛、癸醛為主要風(fēng)味物質(zhì)；(E)-2-壬烯醛在水分含量為13%、17%、21%時(shí)風(fēng)味貢獻(xiàn)度較大，在25%時(shí)并沒有檢測(cè)到該物質(zhì)；鄰苯二甲酸二異丁酯在水分含量17%、21%、25%時(shí)風(fēng)味貢獻(xiàn)較明顯，在13%時(shí)風(fēng)味貢獻(xiàn)度較小。熟全麥掛面中(Z)-2,4-癸二烯醛、(E)-2-壬烯醛、2,4-壬二烯醛為主要風(fēng)味物質(zhì)。熟全麥掛面較生全麥掛面增加了風(fēng)味物質(zhì)，因此呈現(xiàn)更加濃郁的香氣。在全麥掛面中，壬醛、癸醛、正己醛、正辛醛、(Z)-2,4-癸二烯醛、(E)-2-壬烯醛、2,4-壬二烯醛為最主要的風(fēng)味呈現(xiàn)物質(zhì)，賦予全麥掛面玫瑰香、果香、青草味、脂肪味、香菜味、甜味、肉香、清香味、堅(jiān)果味等風(fēng)味特征。本研究有助于進(jìn)一步改善全麥制品的風(fēng)味特征，從而為其深入研究開發(fā)提供依據(jù)。