摘要：風(fēng)味是評(píng)價(jià)鮮食玉米食用品質(zhì)的重要指標(biāo)，為探究不同類型鮮食玉米揮發(fā)性風(fēng)味的物質(zhì)組成及含量的差異，以農(nóng)科糯323等6個(gè)玉米品種鮮果穗為試驗(yàn)材料，采用電子鼻和氣相色譜-離子遷移譜聯(lián)用（GC-IMS）技術(shù)對(duì)鮮食玉米揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)分析，并結(jié)合相對(duì)氣味活度值（ROAV）評(píng)價(jià)各揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)對(duì)鮮食玉米整體風(fēng)味的貢獻(xiàn)程度。結(jié)果表明，在6個(gè)參試鮮食玉米品種中共鑒定到34種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，包含10種酯類化合物（34.68%～26.74％）、8種醛類化合物（28.46%～21.22％）、6種醇類化合物（10.33%～6.04％）、5種酮類化合物（14.74%～9.87％）、2種醚類化合物（10.05%～6.94％）和3種其他類化合物。GC-IMS指紋圖譜顯示，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量的差異是造成不同類型鮮食玉米特征風(fēng)味差異的重要因素。通過(guò)分析ROAV確定了5個(gè)鮮食玉米共有的關(guān)鍵香氣成分和23個(gè)差異性特征風(fēng)味物質(zhì)。農(nóng)科糯323的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總體釋放量最多，其次是京科甜608。異戊醛對(duì)農(nóng)科糯336、京紫糯219、京科糯768和京科甜608籽粒的總體風(fēng)味貢獻(xiàn)值最大，3-辛酮對(duì)農(nóng)科糯323和京科糯2000的總體風(fēng)味貢獻(xiàn)值最大。研究結(jié)果為鮮食玉米揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的分析評(píng)價(jià)及特征風(fēng)味精準(zhǔn)調(diào)控提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：鮮食玉米；GC-IMS；ROAV；揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

doi：10.13304/j.nykjdb.2024.0708

中圖分類號(hào)：S513 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：10080864（2024）11014314

鮮食玉米通常于籽粒乳熟后期至蠟熟初期采摘，直接食用其鮮嫩果穗[1-3]，是一類天然的全谷物食品，以清甜鮮嫩、軟糯多汁的口感和豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值深受消費(fèi)者青睞[4-6]。我國(guó)鮮食玉米種類豐富，除了甜玉米、糯玉米和甜加糯玉米3種主要類型以外，近年還育成了紫糯玉米、黃糯玉米和甜味糯玉米等優(yōu)質(zhì)、特色的鮮食玉米新品種，引領(lǐng)并推動(dòng)鮮食玉米產(chǎn)業(yè)升級(jí)和發(fā)展[7-10]。

不同類型的鮮食玉米在風(fēng)味和口感上各不相同，且風(fēng)味極大地影響消費(fèi)者的接受程度[11-13]。鮮食玉米以風(fēng)味獨(dú)特、清新著稱，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)是評(píng)價(jià)鮮食玉米食用品質(zhì)的重要指標(biāo)[1415]。揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類繁多且相互影響，食品的香氣并不是由一種呈香物質(zhì)單獨(dú)產(chǎn)生的，而是多種呈香物質(zhì)的綜合反映，鮮食玉米的獨(dú)特風(fēng)味就是由多種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相互協(xié)作或拮抗而形成的[1617]。鮮食玉米的食用風(fēng)味越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外育種家的關(guān)注，但多集中在鮮食玉米揮發(fā)性風(fēng)味成分的分析檢測(cè)方面[14，23]，而針對(duì)不同類型及品種的鮮食玉米揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的分析還相對(duì)較少。

常見(jiàn)的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)檢測(cè)方法有氣相色譜- 質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（gas chromatography-massspectrometer，GC-MS）、電子鼻技術(shù)、氣相色譜-離子遷移譜聯(lián)用技術(shù)（gas chromatography-ionmobility spectrometry，GC-IMS）等[18-20]。其中，電子鼻和GC-IMS不需要對(duì)樣品進(jìn)行復(fù)雜的預(yù)處理，可直接對(duì)原始樣品進(jìn)行檢測(cè)分析，簡(jiǎn)化了分析過(guò)程，目前在區(qū)分水果品種及產(chǎn)地等方面被廣泛應(yīng)用[21-22]。本研究選用6種不同類型的鮮食玉米鮮果穗，采用電子鼻和GC-IMS技術(shù)進(jìn)行分析檢測(cè)，探究不同類型鮮食玉米的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成和含量的差異，構(gòu)建可視化的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)指紋圖譜，旨在為鮮食玉米特征風(fēng)味精準(zhǔn)調(diào)控及評(píng)價(jià)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2023年在北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米研究所海南三亞科研育種基地開(kāi)展。供試地塊地勢(shì)平整、肥力中等。供試材料為農(nóng)科糯336（甜加糯，NKN336）、京紫糯219（紫糯，JZN219）、京科糯768（ 甜味糯，JKN768）、京科糯2000（ 糯，JKN2000）、農(nóng)科糯323（黃糯，NKN323）、京科甜608（甜玉米，JKT608）共6個(gè)不同類型的鮮食玉米品種為試驗(yàn)材料，均由本單位自主選育。甜玉米品種取授粉后第21天的果穗，糯和甜加糯玉米品種取授粉后第23天的果穗，剝?nèi)」胫胁孔蚜?，置?80 ℃保存，用于鮮食玉米籽粒揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的檢測(cè)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品處理 挑選無(wú)破損的玉米籽粒200 g左右，用鋁箔紙包裹，冷水上鍋蒸，水開(kāi)后蒸30 min后取出，樣品用于分析檢測(cè)。

1.2.2 鮮食玉米揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)檢測(cè) 采用電子鼻和GC-IMS技術(shù)分析檢測(cè)鮮食玉米的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。

① 電子鼻分析。采用PEN3 電子鼻分析儀（AIRSENSE，德國(guó)）進(jìn)行分析，稱取2 g樣品置于樣品瓶中加蓋密封，3次重復(fù)。將裝有樣品的樣品瓶在室溫下靜置30 min后，采用頂空吸氣法進(jìn)行分析。傳感器清洗時(shí)間為120 s、歸零時(shí)間5 s、樣品準(zhǔn)備時(shí)間5 s、進(jìn)樣流量400 mL·min-1，清洗時(shí)間120 s，檢測(cè)時(shí)間400 s。統(tǒng)計(jì)分析10個(gè)電子傳感器的G/G0值（測(cè)定值/空白值）[24]。

② GC-IMS 分析。取2 g 樣品置于20 mL 頂空瓶中，40 ℃孵育15 min，采用FlavourSpec?氣相離子遷移譜（G.A.S.公司）進(jìn)行測(cè)定。頂空孵化溫度40 ℃、孵化時(shí)間15 min、進(jìn)樣體積500 uL，不分流進(jìn)樣；孵化轉(zhuǎn)速500 r·min-1、進(jìn)樣針溫度85 ℃。采用MXT-WAX 毛細(xì)管色譜柱（15 m×0.53 mm，1.0 μm），柱溫60 ℃，載氣為高純氮?dú)猓ā?9.999%）；進(jìn)樣口溫度80 ℃、電離源為氚源（3H）；遷移管長(zhǎng)度53 mm、電場(chǎng)強(qiáng)度500 V·cm-1、遷移管溫度45 ℃；漂移氣體為高純氮?dú)猓兌取?99.999%）、流速50 mL·min-1，正離子模式[25]。利用VOCal數(shù)據(jù)處理軟件中的Reporter和Gallery Plot等和軟件內(nèi)置的GC保留指數(shù)（NIST 2020）數(shù)據(jù)庫(kù)和IMS遷移時(shí)間數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索和比對(duì)，對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行定性分析。

1.2.3 相對(duì)氣味活度值計(jì)算 相對(duì)氣味活度值（relative odor activity value，ROAV）是在OAV基礎(chǔ)上進(jìn)一步評(píng)價(jià)其中某一種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)對(duì)整體風(fēng)味的貢獻(xiàn)程度，有效表征食品香味體系關(guān)鍵香氣成分，是判定關(guān)鍵揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的方法。將對(duì)樣品總體風(fēng)味貢獻(xiàn)最大的組分ROAV 定義為100，其余各組分的ROAV按下式計(jì)算[26-27]。

1.3 數(shù)據(jù)分析與處理

采用Microsoft Excel 2016 進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理；采用DPS6.05軟件進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 參試鮮食玉米品種的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

采用電子鼻分析參試鮮食玉米品種的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，結(jié)果如圖1所示?？梢钥闯觯瑓⒃圂r食玉米品種在電子鼻10個(gè)傳感器上均有響應(yīng)，且存在差異?？傮w來(lái)看，W1S、W1W 和W2S這3種傳感器的響應(yīng)值均高于其他7種傳感器，這表明鮮食玉米的揮發(fā)性貢獻(xiàn)物主要由甲基類化合物、硫化物和醇類、醛酮類化合物組成，其含量的差異可能是造成不同類型品種風(fēng)味不同的主要原因。其中，農(nóng)科糯323 在W2S、W1S 和W5S 傳感器上的響應(yīng)值均明顯高于其他品種，表明該品種具有較高含量的甲基類化合物、醇類、醛酮類化合物和氮氧化合物。京紫糯219在W1W傳感器上明顯高于其他品種，表明該品種具有較高含量的硫化物。

2.2 參試鮮食玉米品種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的組分構(gòu)成

利用GC-IMS分析技術(shù)進(jìn)一步探究不同類型鮮食玉米的特征風(fēng)味差異，其檢測(cè)結(jié)果的二維圖譜和差異見(jiàn)圖2。由圖2可知，參試鮮食玉米樣品中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的GC分離效果較好，且不同樣品間揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類大致相同，但含量存在一定的差異。如在圖中紅色圓圈處均可觀察到斑點(diǎn)的顏色在不同樣品間出現(xiàn)了較明顯的變化，表明揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量差異是導(dǎo)致不同類型鮮食玉米特征風(fēng)味的重要因素。

為了更具體、更直觀地表現(xiàn)不同類型鮮食玉米揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量的差異，采用儀器自帶的Gallery Plot插件生成可視化指紋圖譜（圖3）。由圖3可知，在參試鮮食玉米中共鑒定出34種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，A 框主要為醇類化合物，以農(nóng)科糯323和京科甜608含量較高；B框和D框分別為醛類和酮類化合物，以京科糯2000、農(nóng)科糯323和京科甜608含量較高；C框主要為酯類化合物，以京科糯768、京科糯2000、農(nóng)科糯323和京科甜608含量較高；E框?yàn)檗r(nóng)科糯336含量較高的化合物，其中包括酯類和醛類化合物；F框?yàn)槠渌枷慊衔?，以京科?68、京科糯2000和農(nóng)科糯323含量較高。

綜合分析表明，酯類化合物在參試鮮食玉米品種中含量較高，參試鮮食玉米品種以農(nóng)科糯323的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量較高且種類豐富。

2.3 參試鮮食玉米中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)濃度差異分析

根據(jù)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的保留指數(shù)、保留時(shí)間和遷移時(shí)間[28]，對(duì)不同類型鮮食玉米揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析。結(jié)果（圖4）表明，農(nóng)科糯323的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總體釋放量最多，京紫糯219最少。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)主要由酯類（10種）、醛類（8種）、醇類（6種）、酮類（5種）、醚類（2種）構(gòu)成，是鮮食玉米特征風(fēng)味的重要組成，另外還有少量的吡啶類、吡嗪類和烯類物質(zhì)。采用峰體積歸一法計(jì)算參試鮮食玉米中各揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的相對(duì)含量，結(jié)果表明，酯類含量較高，占比34.68%～26.74％；其次是醛類，占比26.00%～21.22％。

由表3可知，參試鮮食玉米各品種間，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量分布存在一定的相似性，甲酸異戊酯、1-庚烯、正已醛、丁酸乙酯、二丁醚等含量普遍較高。但每種類型鮮食玉米又有其獨(dú)特的含量較高的成分，如農(nóng)科糯336、京紫糯219和京科甜608中以1-庚烯含量最高，京科糯768和京科糯2000以甲酸異戊酯含量最高，農(nóng)科糯323以正已醛含量最高。

2.4 參試鮮食玉米中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)氣味活度值（ROAV）分析

由于揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)以及鼻腔黏膜的嗅覺(jué)細(xì)胞對(duì)揮發(fā)性氣味分子的察覺(jué)能力等因素的差異，導(dǎo)致人們對(duì)不同類型的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的嗅覺(jué)敏感性差異較大，通常把能感受到某種呈味物質(zhì)所需要的該物質(zhì)的最低濃度稱為閾值[29-30]。根據(jù)查詢到的各類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的閾值進(jìn)行ROAV計(jì)算，由表4可知，參試鮮食玉米中異戊醛（似香蕉、葡萄的香味）和3-辛酮（甜香、果香、蠟香等）均呈現(xiàn)較高的氣味貢獻(xiàn)值，為鮮食玉米提供了香甜的味道。不同類型鮮食玉米比較發(fā)現(xiàn)，京科糯768、京紫糯219和農(nóng)科糯323樣品中ROAV≥1 的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)在10 種以上，主要包括2-甲基-1-丙醇（D）（咖啡、可可和似巧克力的風(fēng)味）、丁醛（刺激性氣味）、2-庚酮（香蕉、奶酪香）、二乙基二硫醚、乙酸乙酯（D）（水果香）、3-甲基-1-丁醇（令人不愉快的香氣）等，為鮮食玉米貢獻(xiàn)了一定的乳酪香、水果香等氣息。當(dāng)0.1≤ROAVlt;1.0時(shí)，表明該物質(zhì)在香氣風(fēng)格中主要起到一定的修飾作用，烘托主要香氣特征。參試鮮食玉米中，0.1≤ROAVlt;1.0 的揮發(fā)性物質(zhì)均在10個(gè)以上，主要包括2-已烯醛（水果香）、丙酸甲酯（水果香、老姆酒香）、異戊酸甲酯（蘋果、菠蘿香韻）、乙酸異戊酯（梨香、微甜略澀）、丁酸乙酯（味道較澀但爽口）、乙酸乙酯（D）（似蘋果香氣、味道澀）、丁酸丁酯（甜潤(rùn)水果香）、2-辛酮（酮香、乳酪香）、二丁醚、1-庚烯（似汽油味道）等，使不同類型的鮮食玉米風(fēng)味更加豐富協(xié)調(diào)。

3 討論

揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)是影響鮮食玉米食用和加工的重要因素之一，人們期望鮮食玉米能像水稻香米一樣具有典型的特征風(fēng)味物質(zhì)，但鮮食玉米的關(guān)鍵性風(fēng)味物質(zhì)不是單一的[31-33]，而是幾種或一組揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相互作用共同決定的[34]。揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生途徑主要包括脂類的水解和氧化，蛋白質(zhì)、氨基酸的自動(dòng)降解以及糖類的代謝等[35-37]。本研究結(jié)果顯示，GC-IMS共鑒定到34種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，其中酯類化合物和醛類化合物種類最為豐富且在揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總體釋放量中占比較高，酯類化合物是由有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸與醇進(jìn)行酯化反應(yīng)而生成的，醛類化合物是脂肪氧化的主要產(chǎn)物。在分析鮮食玉米關(guān)鍵揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)時(shí)，不應(yīng)局限于“以量定效”的原則。相對(duì)氣味活度值（ROAV）可以客觀地反映各類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)對(duì)鮮食玉米香氣風(fēng)格的貢獻(xiàn)值，可實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜基質(zhì)中對(duì)特征風(fēng)味物質(zhì)的精準(zhǔn)鑒定[26-27]。本研究通過(guò)計(jì)算參試鮮食玉米的ROAV值發(fā)現(xiàn)，異戊醛和3-辛酮具有極低的風(fēng)味閾值，雖然在揮發(fā)性風(fēng)味總體釋放量中占比不高，但卻表現(xiàn)出濃烈的特征香氣，是鮮食玉米獨(dú)特風(fēng)味的關(guān)鍵揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，為鮮食玉米提供似水果的香甜味道。

鮮食玉米的香韻構(gòu)成十分豐富，除了水果的香甜味道，還包含了清香、乳酪香等其他香氣特征，這些特征香氣含量和種類的不同決定了鮮食玉米風(fēng)味各異，如甜玉米的清香、糯玉米的醇香以及鮮食玉米蒸煮后的濃香等。本研究結(jié)果顯示，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類和含量在樣品間存在差異，這與前人研究結(jié)果一致[38-39]。3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丙酮（D）、正已醛、丁醛、乙酸乙酯（D）和2-庚酮是農(nóng)科糯323關(guān)鍵風(fēng)味差異的重要組分，為該品種提供了似巧克力、乳酪的特征香韻和干草的清香風(fēng)味。2-甲基-1-丙酮（D）和2-已烯醛是農(nóng)科糯336關(guān)鍵風(fēng)味差異的重要組分，呈現(xiàn)了似水果的香甜氣息。正戊醛、庚醛（D）、乙酸甲酯（D）、2-庚酮、3-辛酮是京科糯768關(guān)鍵風(fēng)味差異的重要組分，呈現(xiàn)出堅(jiān)果香和似水果的芬芳。丁醛（D）和3-辛酮是京紫糯219和京科糯2000關(guān)鍵風(fēng)味差異的重要組分。京科甜608的關(guān)鍵風(fēng)味差異組分為2-已烯醛。鮮食玉米獨(dú)特的香氣風(fēng)格并非由各類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)簡(jiǎn)單的加和所產(chǎn)生的，而是通過(guò)復(fù)雜的協(xié)調(diào)作用形成的，因此今后還需對(duì)各類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化及協(xié)作拮抗關(guān)系進(jìn)行深入研究。

綜上所述，甲基類化合物、硫化物和醇類、酮類化合物是參試鮮食玉米風(fēng)味差異的主要原因，黃糯玉米品種農(nóng)科糯323具有較高含量的甲基類化合物、醇類、酮類化合物和氮氧化合物可能是導(dǎo)致黃糯玉米品種有較好風(fēng)味的原因，紫糯玉米品種京紫糯219 具有較高含量的硫化物。GC-IMS分析共檢測(cè)出34種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，其中酯類和醛類物質(zhì)占比較高，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量的差異是造成不同類型鮮食玉米特征風(fēng)味差異的重要因素。ROAV數(shù)據(jù)分析表明，異戊醛、3-辛酮、2-甲基-1-丙醇（D）、2-庚酮、二乙基二硫醚為鮮食玉米特征風(fēng)味的關(guān)鍵揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。

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