不同来源小麦面粉香气成分的比较研究

胡喜贵+姜小苓+王玉泉+李小军+吴晓军+李淦+茹振钢

摘要：采用顶空固相微萃取（HS-SPME）与气相质谱（GC-MS）相结合方法，对5种不同来源小麦（Triticum aestivum L.）面粉的香气成分进行比较分析。结果表明，5种不同来源小麦面粉中鉴定出42种香气成分，共有香气成分13种，其相对百分含量约占各自香气总量的50%以上，可归为烃类、醇类、醛类、酸类、苯环类和杂环类等6大组分。其中，烃类和醇类组分数量和其组分相对百分含量都明显高于醛类、酸类、苯环类和杂环类，占各自香气成分相对百分含量的49.62%～78.74%。不同来源小麦之间的香气成分存在一定差异；小麦面粉中的香气成分主要以烃类、醇类组分为主。

关键词：小麦（Triticum aestivum L.）；香氣成分；顶空固相微萃取（HS-SPME）；气相质谱（GC-MS）

中图分类号：S512.101 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）12-2332-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.12.033

Comparative Analysis of the Aroma Compositions among Different

Sources of Wheat Flour

HU Xi-gui1，2，JIANG Xiao-ling1，2，WANG Yu-quan1，2，LI Xiao-jun1，2，WU Xiao-jun1，2，LI Gan1，2，RU Zhen-gang1，2

（1. Center of Wheat Research， Henan Institute of Science and Technology， Xinxiang 453003， Henan， China；2. Collaborative Innovation Center of Modern Biological Breeding， Xinxiang 453003， Henan， China）

Abstract： Using headspace solid phase microextraction （HS-SPME） and gas phase mass spectrometry （GC-MS） method， the aroma compositions were analyzed in the five different sources of wheat flour. 42 kinds of aroma compositions were identified. And， a total of 13 kinds of aroma compositions which were identical in the five different sources of wheat flour， accounting for more than 50% in relative percentage content of total aroma compositions. Identified aroma compositions could be classified into hydrocarbon， alcohol， aldehydes， acids， benzodiazepines and heterocycle. Of which， hydrocarbons and alcohol components including part number and its relative percentage content were significantly higher than aldehyde， acid， benzene and heterocycle. The relative percentage content of hydrocarbons and alcohol components were between 49.62% and 78.74% in the five different sources of wheat flour. The results showed that the aroma compositions were existed significant differences in among different sources of wheat flour and were mainly composed of hydrocarbons and alcohols components.

Key words： wheat（Triticum aestivum L.）； aroma compositions； headspace solid-Phase microextraction（HS-SPME）； gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）

小麦（Triticum aestivum L.）营养丰富，经济价值高，是中国重要的口粮之一[1]。小麦面粉在消费者需求中具有重要地位。人们消费面食不仅讲究吃好，更注重摄取食品中的营养成分，要求食品的多种功效[2]。小麦面粉具有自然浓郁的麦香味，直接影响其加工产品的气味[3，4]。所以，小麦香味已被作为一个重要的、潜在的品质参数。在各类食品的香味分析中，食品挥发性风味物质的评价、分离与分析技术已被广泛应用。学者研究食品香味的性质和形成机理，并对一些香味进行了模拟，从食品香味分析的整体技术发展来看，已慢慢从感官分析、评价发展至过程化、电子化、智能化分析的新时期[5]。目前，顶空固相微萃取（HS-SPME）是测定挥发性物质的常用方法。顶空固相微萃取（HS-SPME）与气相质谱（GC-MS）的联用可实现挥发性物质从收集、分离到鉴别分析的一体化[6]。

目前，稻米[7]、甜玉米[8]等作物的香气成分已有报道，而对小麦香气成分的研究较少。燕雯等[9]利用动态顶空萃取（DHE）与气相质谱（GC-MS）结合对黄淮地区3种不同筋力小麦品种的挥发性成分进行了研究。张玉荣等[10]利用顶空固相微萃取-气质联用分析研究了小麦面粉储藏过程中挥发性成分变化。张玉玉等[11]用GC-MS定量分析传统小麦酱中的挥发性成分。闫文利等[12]采用4种不同涂层萃取头：50/30 μm DVB/CAR/PDMS、65 μm PDMS/DVB、75 μm CAR/PDMS和100 μm PDMS分析百农矮抗58（AK58）面粉香气成分，表明DVB/CAR/PDMS和PDMS/DVB萃取头结合可以较全面提取面粉香气成分。Starr等[13]对丹麦81份小麦品种或地方品种的香气进行了研究，共鉴定出72种挥发性成分。通过全面的比较，发现丹麦的地方品种面粉香气中的酯类、醇类和一些呋喃等成分，显著高于现代品种。尽管在小麦香气研究方面已经取得了一些突破性的成果，但对于不同来源小麦品种（系）香气成分的系统分析和归类还未见报道。因此，本研究分析了5种不同来源小麦品种面粉香气成分，阐明其在种类、数量及相对百分含量上的异同，明确面粉主要香气成分，以期为香型小麦品种的选育和生产加工奠定基础，为开展小麦香气主要成分的基因精确定位提供参考和理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

小麦百农矮抗58（AK58）（河南）、川农21（四川）、济麦26（山东）、临汾138（山西）、陕608（陕西）的面粉，均由河南科技学院小麦中心提供。

1.2 仪器与设备

CP213型电子天平，上海皖宁精密科学仪器有限公司；恒温加热搅拌器，上海东玺制冷设备有限公司；SPME手動进样手柄、50/30 μm DVB/CAR/PDMS复合萃取头、15 mL带酚醛树脂盖萃取瓶，美国Supelco公司；THERMOFISHER ISQ型气相色谱质谱联用仪器、TG-WAXMS弹性石英毛细管柱，美国Thermo公司。

1.3 试验方法

1.3.1 小麦面粉香气的吸附与解析 50/30 μm DVB/CAR/PDMS复合萃取头使用前需要在气相色谱进样口250 ℃老化60 min。称取面粉2 g，置15 mL酚醛树脂盖萃取瓶，并放在恒温加热器上60 ℃平衡8 min。同时，50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头在气相色谱进样口250 ℃老化8 min。8 min后拔出萃取头插入萃取瓶吸附50 min，然后将该萃取头在气相色谱进样口于250 ℃解吸8 min，用于GC-MS分析。每份样品均按上述条件进行萃取操作，重复3次。

1.3.2 色谱条件 气相色谱条件：色谱柱为TG-WAXMS（30 m×0.25 mm×0.25 μm），进样不分流，程序升温为40 ℃保持2 min，以2 ℃/min升温至50 ℃并保持2 min，再以5 ℃/min升温至240 ℃并保持5 min。载气为氦气，流量为1.0 mL/min，进样口温度为250 ℃。

质谱条件：EI电离源；电子能量为70 eV；离子源温度250 ℃；扫描范围为40～350 m/z。

1.3.3 定性和定量分析 质谱结果经计算机检索（NIST08）进行定性分析。定量采用总离子流色谱图（Total ion chromatogram，TIC）峰面积归一化法求得各成分相对百分含量[14]。

2 结果与分析

2.1 5种小麦面粉香气成分总离子色谱图

5种不同来源的小麦品种百农矮抗58（百农AK58）（河南）、川农21（四川）、济麦26（山东）、临汾138（山西）、陕608（陕西）的面粉香气成分的总离子流色谱（图1），既有形状相近的波峰，也有出各自特有的波峰，这表明不同来源的小麦面粉既有相同物质，也有各自特有物质。

2.2 5种小麦面粉中香气成分比较

通过GC-MS方法，分析5种不同来源小麦面粉中香气成分，共鉴定出42种成分（表1）。其中，川农21中香气成分数量最多，高达31种；百农AK58中香气成分数量次之，28种；临汾138中香气成分数量为27种；济麦26和陕608中香气成分偏少，分别为24和22种。

由表1可知，5种不同来源小麦面粉中共有香气成分13种，分别是正己醛、正己醇、2，2，5，5-四甲基-3-己炔、壬醛、癸烷、十一烷、十二烷、四甲基硅烷、十三烷、十一醛、1-甲基萘、十三醇、2，6-二叔丁基-1，4-苯醌。这些共有香气成分相对百分含量约占各自香气总量的50%以上，其临汾138最高达66.43%；济麦26最低53.48%。除了陕608外，其余4种小麦面粉均有各自特有的香气物质。如，川农21中特有香气成分有5种：（E）-2-己烯-1-醇、正丁胺、2-烯丙基-6-甲基苯酚、1-异丙基萘、2-甲基十五烷；临汾138中特有香气成分有4种：（乙基硫代）丙酮、1-（1-甲基乙氧基）-2-丙醇、3-甲基-3-羟甲基氧杂环丁烷、3，7-二甲基-1，6-辛二烯-3-醇；百农AK58和济麦26中特有香气成分均为1种，分别为醋酸泼尼松龙和正戊醇。

2.3 5种小麦面粉中香气组分的比较

5种不同来源小麦面粉中香气成分42种（表1），可归为6大组分，包括烃类、醇类、醛类、酸类、苯环类和杂环类。其中，烃类最多（13种），醇类12种，苯环类6种，醛类和杂环类均为5种，酸类1种。由表2可知，在5种不同来源小麦面粉香气中，烃类和醇类组分数量和其组分相对百分含量都明显高于醛类、酸类、苯环类和杂环类，占香气成分相对百分含量的49.62%～78.74%。

通过对比分析来看，5种不同来源小麦面粉香气含有烃类组分10种左右、醇类组分6种左右，其对应相对百分含量存在明显差异（表2）。如，百农AK58、川农21、临汾138、陕608中烃类组分的相对百分含量显著高于济麦26。然而，济麦26、陕608中醇类组分的相对百分含量却明显高于百农AK58、川农21、临汾138，还发现陕608面粉香气中缺少酸类和杂环类组分。综上所述，小麦面粉中的香气成分主要以烃类、醇类组分为主。

3 結论

在食品中，香气已是一个重要参数[6]。近年来，谷物中水稻[6]、玉米[7]、大麦[15]等香气成分已被广泛研究，而小麦香气成分研究相对较少。燕雯等[9]研究黄淮地区3种不同筋力小麦品种的挥发性成分，鉴定出香气成分57种左右，并阐明面粉香气成分主要以烃类、醇类、酯类和羧酸类为主。Starr等[13]对丹麦81份小麦品种或地方品种的香气研究，鉴定出72种挥发性成分。本研究分析5种不同来源小麦面粉香气成分，共鉴定出42种，鉴定出香气成分相对偏少。这个可能归因于：①小麦面粉储藏时间偏长，进而部分挥发性物质发生内在变化或相对含量少而未能检测到[10]；②小麦品种自身遗传特性决定或产区气候生态因子与香气浓度、种类存在密切关系[16]。如2-乙酰-1-吡咯啉（2-AP）已被证明是美国和亚洲所有消费的爆玉米花型香稻的香气物质的关键成分[17]。香气候选基因-甜菜碱醛脱氢酶2（Betaine aldehyde deydrogenase homologue 2，BADH2）是调控2-AP合成关键酶，已研究其在不同籼稻中变化规律[18-20]。小麦中是否也存在控制香气合成关键基因，气候因子是否影响香气变化，小麦种质资源中是否也存在类似于香稻的香麦资源等，需更进一步研究。

三氯甲烷、对苯二酚、甲苯、十二烷、十三烷、十四烷、辛酸、环己醇、癸酸和苯酚等物质，已被视为是对人体有一定的毒副作用的化学物质[9]。本研究分析5种不同来源小麦面粉香气成分，发现存在少量十一烷、十二烷、十三烷、环己醇等物质，该研究结果进一步印证燕雯等[9]研究结果。此外，小麦香气成分经发酵和熟制加工过后，其香气成分的变化规律，尤其哪些对人体影响的物质是怎么变化？这也需要进一步研究证实。

参考文献：

[1] VELU G，ORTIZ-MONASTERIO I，SINGH R P，et al. Variation for grain micronutrients concentration in wheat core-collection accessions of diverse origin[J].Asian Journal of Crop Science，2011，3（1）：43-48.

[2] 姚 瑾，李先德.我国的小麦品质与加工[J].粮食与饲料工业， 1999（11）：1-2.

[3] JENSEN S，OESTDAL H，SKIBSTED L，et al. Chemical changes in wheat pan bread during storage and how it affects the sensory perception of aroma，flavour，and taste[J].Journal of Cereal Science，2011，53：259-268.

[4] YING S，LASEKAN O，NAIDU K R M，et al. Headspace solid-phase microextraction Gas Chromatography-Mass Spectrometry and Gas Chromatography-Olfactometry analysis of volatile compounds in Pineapple Breads[J].Molecules，2012，17：13795-13812.

[5] 郭 凯，芮汉明.食品中挥发性风味成分的分离分析技术和评价方法研究进展[J].食品与发酵工业，2007，33（4）：110-115.

[6] CUEVAS-GLORY L F，PINO J A，SANTIAGO L S，et al. A review of volatile analytical methods for determining the botanical origin of honey[J].Food Chemistry，2007，103（3）：1032-1043.

[7] 黄怀生，朱 旗，李拥军，等.香米在加工过程中香气成分的变化[J].湖南农业大学学报，2007，33（1）：87-89.

[8] BUTTERY R G，STERN D J，LING L C. Studies on flavor volatiles of some sweet corn products[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，1994，42（3）：791-795.

[9] 燕 雯，张正茂，刘拉平，等.黄淮地区不同筋力冬小麦品种香气成分的GC-MS分析[J].麦类作物学报，2011，31（2）：246-251.

[10] 张玉荣，高艳娜，林家勇，等.顶空固相微萃取-气质联用分析小麦储藏过程中挥发性成分变化[J].分析化学，2010，38（7）：953-957.

[11] 张玉玉，黄明泉，田红玉，等.GC-MS定量分析传统小麦酱中的挥发性成分[J].食品科学，2012，33（16）：100-105.

[12] 闫文利，胡喜贵，姜小苓，等.不同萃取头对百农矮抗58面粉香气成分分析的比较[J].江苏农业科学，2015，43（7）：327-330.

[13] STARR G，PETERSEN M A，JESPERSEN B M，et al. Variation of volatile compounds among wheat varieties and landraces[J].Food Chemistry，2015，174：527-537.

[14] 李健隽.面积归一化法分析混合气体中各组分含量[J].计量与测试技术，2012，39（4）：86-88.

[15] CRAMER A J，MATTINSON D S，FELLMAN J K，et al. Analysis of volatile compounds from various types of barley cultivars[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，2005， 53（19）：7526-7531.

[16] 阳树英，邹应斌，夏 冰，等.湖南主要香稻产区气候生态因子对水稻香气质量的影响[J].中国稻米，2013，19（4）：44-49.

[17] YOSHIHASHI T，HUONG N T，INATOMI H. Precursors of 2-acetyl-1-pyrroline，a potent flavor compound of an aromatic rice variety[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，2002， 50（7）：2001-2004.

[18] AHN S N，BOLLICH C N，TANKSLEY S D. RFLP tagging of a gene for aroma in rice[J].Theoretical and Applied Genetics，1992，84：825-828.

[19] BRADBURY L M T，FITZGERALD T L，HENRY R J，et al. The gene for fragrance in rice[J].Plant Biotechnology Journal，2005，3（3）：363-370.

[20] CHAKRABORTY D，DEB D，RAY A. An analysis of variation of the aroma gene in rice（Oryza sativa L. subsp. indica Kato） landraces[J].Genetic Resource and Crop Evolution，2016，63：953-959.