基于感官评价和气相色谱-质谱联用技术分析发芽糙米乳的挥发性风味特征

郭 敏 姜 杨 王承瑞 赵建新 陈晓华，3*

（1 江南大学食品学院 江苏无锡 214122 2 衡阳师范学院生命科学与环境学院 湖南衡阳421008 3 南岳山区生物资源保护与利用湖南省重点实验室 湖南衡阳421008）

发芽糙米乳是以发芽糙米为主要原料，经乳酸菌发酵，制成的一种具有较高营养价值的新型功能性谷类饮料[1]。它保留了糙米原有的营养价值，经乳酸菌发酵后，赋予发芽糙米更加丰富的口感，同时将糙米皮层中的大分子物质分解，更利于人体肠道的消化和吸收，并能产生许多功能性营养成分。

目前，国内对发芽糙米乳的研究多集中在产品工艺的开发及提高稳定性上。如丁志刚等[1]通过单因素试验，确定添加剂和发芽糙米的最佳配比；朱力杰等[2]利用复合乳酸菌发酵，研究其发酵特性，筛选出适合制作发芽糙米乳的最佳菌株组合。在产品工艺开发的过程中，产品的优劣常以感官评价员的评价结果为依据，然而感官评价员易受环境、自身条件等因素的干扰，存在评价结果不稳定，耗时、耗力等缺点。为解决这一问题，顶空固相微萃取-气相色谱-质谱技术被逐渐应用于食品风味物质的研究中。如姬雪可等[3]采用气相色谱-质谱联用与感官评价联用技术分析猪肉丸子风味，发现所有关键挥发性风味物质都与香味相关，其中己醛和桉树醇对香味具有显著影响；肖作兵等[4]采用感官评价与GC-MS 联用技术对甜橙油样品中的挥发性化合物进行相关性分析，确定了甜橙油主要的风味物质；迟雪露等[5]采用气相色谱-质谱联用技术结合感官评价，对牦牛奶粉中的风味物质做定性、定量分析。

基于此，本研究采用感官评价和气相色谱-质谱联用技术，对不同配方发芽糙米乳样品进行感官评定及挥发性风味物质测定，结合偏最小二乘法分析两者的相关性。以期对发芽糙米乳新产品的开发及感官品质提升，提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

糙米、白砂糖、全脂奶粉均为市售。

嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌，丹尼斯克商业菌种。

氯化钠、碳酸钾、MRS 培养基、氢氧化钠、酚酞均为分析纯级，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

DHG-9040A 电热鼓风干燥机，宁波江南仪器厂；pH 计、分析天平，梅特勒-托利多（上海）有限公司；BXM-30R 高压蒸汽灭菌锅，上海博讯实业有限公司；SW-CJ-1FD 超净工作台，苏州安泰空气技术有限公司；1300-ISQ 气相色谱质谱联用仪（配有电子轰击电离源（EI）及单四极杆检测器），美国赛默飞世尔科技公司；萃取头，美国Supelco公司。

1.3 试验方法

1.3.1 发芽糙米乳酸菌饮料制备的工艺流程

操作要点：

1）粉碎：将烘烤后的发芽糙米经高速粉碎机粉碎，过40 目筛。

2）糊化：糙米粉加水冲调，在沸水浴中糊化30 min，使其达到糊状，糊化时应不断搅拌，防止糊化液局部变质。

3）均质：在20 MPa 条件下将糙米乳均质8 min，使体系的颗粒更小，更容易以稳定的状态悬浮。

4）灭菌：将均质后的糙米乳倒入量筒读出体积并记录，再将其倒入烧杯用保鲜膜封好，置于80 ℃恒温水浴锅中灭菌20 min，灭菌完成后冷却至室温。

5）菌种活化：选取嗜热链球菌和保加利亚杆菌，在三角瓶中配制5%的葡萄糖溶液，经过121℃高压蒸汽灭菌20 min，接入0.1%混合菌粉，37℃培养30 min，使菌种充分活化，置于4 ℃环境冷藏，备用。

6）接种：在超净工作台将冷却后的糙米乳按其体积的2%接入已经活化的菌液。

7）培养：将接种后的糙米乳分装，密封置于42 ℃恒温培养箱中发酵。

8）冷藏后熟：将发酵后的糙米乳置于4 ℃冰箱冷藏后熟24 h。

1.3.2 发芽糙米乳的感官评价 将发芽糙米乳样品按照GB/T 29605-2013 中所述的方法[6]设置感官评价的指标，选取10 名评价员，男女比例1∶1。经基本味道识别能力、观察阈、识别阈培训后，对发芽糙米乳的气味、滋味、组织状态3 个方面进行感官品评、打分，采用10 分制。

表1 发芽糙米乳样品信息Table 1 Sample information of germinated brown rice

表2 发芽糙米乳感官评定标准表Table 2 Rating scale for sensory evaluation of germinated brown rice

（续表2）

1.3.3 发芽糙米乳挥发性风味物质的测定 参照王岩等[7-8]的方法利用SPME-GC-MS 技术测定发芽糙米乳中挥发性风味物质。具体步骤如下：室温下称取6 g 样品装入20 mL 萃取瓶中，加入1 g 氯化钠。萃取探头是涂抹厚度为85 μm 的聚二甲基硅氧烷固相微萃取头（CAR/PDMS），自动进样器将萃取探头插入密封的萃取瓶后，萃取头暴露在样品上部的空气中，于50 ℃萃取30 min，解吸5 min，进行GC-MS 分析。

色谱条件：Rtx-WAX 毛细管（30 m×0.25 mm，0.25 mm）；载气：氦气（纯度>99.99%）；程序升温：进样口温度225 ℃，起始柱温30 ℃，保持3 min；以15 ℃/min 的速率升温至225 ℃，保持5 min。分流比10∶1 流速1 mL/min。

质谱条件：离子化方式EI，发射能量70 eV，发射电流200 μA，检测器电压1.4 kV，离子源温度240 ℃，接口温度230 ℃，四极杆温度150 ℃，质量扫描范围m/z 30～500。

1.4 数据分析

应用SPSS 17.0 软件进行所有数据的统计分析；应用R 语言软件进行谱峰平滑去噪、基线校准、峰识别等预处理；应用SIMCA14.1 分析软件进行主成分分析及偏最小二乘法分析；用NIST11 标准谱库进行差异化合物的检索。

2 结果与分析

2.1 感官评定结果

评价员对8 种发芽糙米乳样品的气味、滋味和组织状态的感官评定结果见表3。

表3 发芽糙米乳感官品评结果Table 3 Comprehensive sensory evaluation scores of different formulations

从感官评定方差分析结果可知，不同样品在相同风味属性上具有显著性差异。8 种样品中风味感官属性差异最大的是米香味和奶香味。样品S02 的奶香味强度最大，米香味强度较小；样品S08 米香味和酸味强度较大，奶香味强度较小；样品S05 甜味强度最大，酸味强度最小。

2.2 发芽糙米乳中挥发性风味物质组成分析

采用SPME-GC-MS 技术对8 种发芽糙米乳样品中的挥发性风味物质进行测定，结果见表4。

表4 发芽糙米乳中挥发性风味物质组成（%）Table 4 Volatile substances in germinated brown rice （%）

由表4可知，从发芽糙米乳中鉴定出21 种挥发性风味物质，包括酸类物质5 种，酮类物质7种，醛类物质5 种，醇类物质4 种。不同样品之间2，3-丁二酮、2，3-戊二酮、1-丁醇、戊醛、乙偶姻、乙酸、丁酸和十五烷酮的百分含量有显著性差异。经乳酸菌发酵的发芽糙米乳样品中2，3-丁二酮、2，3-戊二酮、戊醛、乙偶姻的含量较高，1-丁醇、乙酸、丁酸和十五烷酮的含量较低；而未经乳酸菌发酵的发芽糙米乳样品的检测结果正好相反。这可能是因为在柠檬酸代谢过程中，柠檬酸经运输载体进入细胞后，经柠檬酸裂解酶分解为乙酸和草酰乙酸，后者在草酰乙酸脱羧酶的催化下生成丙酮酸，并降解为乳酸、富马酸、乙酸、2，3-丁二酮、乙偶姻等终产物[9-10]，其中，2，3-丁二酮和乙偶姻赋予了糙米乳浓郁的奶香味[11]，由此说明乳酸菌对发芽糙米乳风味形成具有重要影响。

在经乳酸菌发酵的发芽糙米乳样品中，S01号样品的戊醛和2-壬酮含量高于其它样品；S03和S04 号样品没有检测到己醛；S05 号样品的丁醛、3-戊酮、乙酸和2-庚酮含量高于其它样品；S06 号样品中的乙醛和乙偶姻含量高于其它样品，3-戊酮含量低于其它样品；S07 号样品中的己醛含量高于其它样品；S08 号样品中2，3-丁二酮和2，3-戊二酮的含量相对较高。以上样品间风味物质的差异应该来源于原料及不同的工艺条件。因为糙米乳的风味是由原料乳、工艺条件、乳酸菌代谢共同作用产生，其种类、阈值、含量及风味物质的相互作用决定了糙米乳的风味[12]。

2.3 感官评定与挥发性风味物质高于其它样品相关性分析

以发芽糙米乳样品的气味感官评定值为自变量X，挥发性风味物质的相对含量为因变量Y，采用偏最小二乘法建立O2PLS 模型，对气味感官评定指标与挥发性风味物质的相关性进行分析。

图1 发芽糙米乳样品气味感官与挥发性风味物质的O2PLS 分析图Fig.1 O2PLS plot of odorimetry and volatile substances in germinated brown rice

由图1可知，奶香味与2，3-丁二酮、乙偶姻、2，3-戊二酮呈较高的相关性，这与Zhao 等[13]、Nadal 等[14]和Bars 等[15]的研究结果一致；米香味与1-庚醇呈相关性；酸味与乙酸呈相关性，而在鉴定出的化合物中没有与甜味呈显著相关性的化合物。样品S08 与米香味和酸味呈正相关，与奶香味呈负相关；样品S02 与奶香味呈正相关，与米香味和酸味呈负相关，这一结果与感官评定结果一致。样品S01，S03，S04，S05，S06 和S07 与感官评定指标和挥发性风味物质含量差异性不显著。

3 结论

采用感官评价和气相色谱-质谱联用技术对不同发芽糙米乳产品进行分析。感官评价结果表明，不同配方样品的感官属性评价差异显著。通过偏最小二乘回归法分析挥发性风味物质与感官属性之间的相关性，结果表明，2，3-丁二酮、乙偶姻、2，3-戊二酮，1-庚醇和乙酸分别与奶香味、米香味和酸味呈显著相关，是发芽糙米乳的主要风味物质。