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基于GC-MS和电子感官技术分析发芽对黑麦茶风味的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-06-28
核心提示:黑麦(Secale cereale L.)素有“蛋白麦”的美称,相较于大麦与小麦,黑麦中的蛋白含量非常高。不仅如此,黑麦还富含阿魏酸、植物甾醇类、黄酮类化合物 等植物活性物质。目前黑麦功能性食品的开发仅在面包与饼干上应用较多。
   黑麦(Secale cereale L.)素有“蛋白麦”的美称,相较于大麦与小麦,黑麦中的蛋白含量非常高。不仅如此,黑麦还富含阿魏酸、植物甾醇类、黄酮类化合物 等植物活性物质。目前黑麦功能性食品的开发仅在面包与饼干上应用较多。关于发芽黑麦茶的研究相对较少,发芽黑麦在未出苗时营养倍增,且抗氧化活力提高,发芽后麦芽中增加了可溶性物质,并含较多胡萝卜素与维生素,经酶解可以生成具有甜味的纤维素,增加了适口性,易于消化。
 
  鉴定茶品质的过程中滋味、香味均为重要指标,其中茶的香味对茶品质的贡献率达25%~40%。南京财经大学食品科学与工程学院的陆晨浩、王曦如和袁建*等人运用电子鼻与电子舌联用,对发芽黑麦茶的品质进行鉴定。为进一步比较发芽黑麦茶香味品质,本实验采用气相色谱-质谱(GC- MS)与电子鼻联用,并用保留指数(RI)进行定性,增加结果准确性。
 
  1 基于电子鼻与电子舌传感器的发芽黑麦茶气味与滋味响应值分析
 
  如图1所示,除了电子鼻传感器s1与s6响应值较为接近,其余传感器都有区别。电子鼻传感器s1与s6相差不大,说明氯、氮氧化合物差距不大,丙烷丁烷区别也不大。发芽与未发芽黑麦茶的风味区别主要在传感器s7~s12,发芽相较于未发芽含有更多极性化合物、脂肪酸、芳香族化合物。s2~s5有着较小的差别,酮类胺类小幅改变,相较于s7~s12并不明显。
 
  电子舌的味觉传感器阵列显示除了传感器s13与s19区别较大外,其他味觉基本相近。s13代表酸味,随着黑麦的发芽,酸味不断下降。s19代表苦味,苦味是由于茶中咖啡碱、茶多酚存在,可溶性糖是茶汤中甜味部分,能缓解咖啡碱与茶多酚的苦味。随着黑麦的发芽,苦味下降明显。传感器s16数值较高,代表鲜度,鲜度由氨基酸产生,4 种黑麦茶鲜味差距不大。鲜味氨基酸变化不大,其中谷氨酸钠是鲜味氨基酸的代表,具有较高鲜度,天冬氨酸也具有一定鲜度。它们是黑麦茶中鲜度滋味的呈味代表。
 
  2 PCA结果
 
  如图2A所示,PC1与PC2的贡献率分别为88.552 7%与10.995%,两者之和高达99.547 7%,说明该数据能很好地反映样品的整体信息,而判别指数(DI)为91表明样品之间区分度大,3 个发芽的黑麦茶较为靠近,气味接近。而未发芽的黑麦茶较远,相较于发芽的黑麦茶区别较大,发芽黑麦茶相互接近,然而未有重叠,因此能起到很好的区分作用。因为随着麦芽的生长势必会出现气味的变化,而随着麦芽的活性物质增多,风味改变较小但仍有区别。
 
  如图2B所示,PC1与PC2的贡献率分别为87.663%与7.745%,两者之和高达95.408%,该数据也能较好地反映样品整体信息,具有代表性。DI为94,表明不同样品间具有较大的区别。随着发芽时间的延长,制成的麦茶味道区别也越来越大。发芽第1天与未发芽较为接近,发芽第2、3天的黑麦风味较为接近。与雷达图显示结果一致。第1天的麦芽较短,长度在0.2~0.5 cm之间,所产生的风味区别改变不明显,而随着发芽时间的延长,麦芽长度可达1~3 cm,风味改变较为明显。
 
  3 RI定性
 
  3.1 发芽黑麦茶主要香气成分
 
  在质谱库检索定性的基础上,采用RI进行进一步的定性,确保化合物的准确性。RI仅与固定相性质和柱温有关,能很好地保证物质鉴定的准确性,定性结果显示,发芽黑麦茶的主要香气成分来自醛类、酮类、酸类 与杂环类,一方面由于美拉德反应的产生,另一方面由于黑麦中不饱和脂肪酸的酶解与化学氧化所形成的。共检测出醛类12 种,酮类4 种,酸类5 种,杂环类7 种。
 
  随着发芽时间的延长,醛类在总挥发性物质中占比基本稳定,在第3天有较大的增幅,前3 d为20%左右,在第3天直接达到40%左右的高占比,是前3 个样品的2 倍。这是因为发芽第3 天的黑麦中的游离氨基酸有了大幅度的提高,脂肪含量有增高趋势,致使烘烤过程中美拉德反应产生醛类物质的含量有了很大提高。其中糠醛、3-糠醛、5-甲基糠醛相对含量增加最为明显,约为第2天的2 倍,它们具有烘烤香与坚果香,是发芽黑麦茶香气组成成分中重要的一部分。壬醛占比也相对较大,前3 d都保持在4.15%左右,而在第3天高达9.16%,壬醛主要由酸氢过氧化物裂解产生,其独特的奶油香味是烘烤食品风味的重要组成部分。
 
  随着发芽时间的延长酮类化合物也不断增加。未发芽时相对含量只有1.22%,随后3 d相对含量稳定在3%左右。在发芽的最后2 d,醇类相对含量增加,其由酯的分解产生。随着发芽时间的延长杂环类化合物相对含量呈不断下降的趋势,未发芽时占比在31.96%,而发芽第3天时仅占6.16%。其中2-乙基-5-甲基吡嗪与2-乙基-3,6-二甲基吡嗪下降最为显着,未发芽与发芽第3天比较,分别下降了9.33%和6.60%。这是因为随着发芽时间的延长醛类物质的含量占比逐渐增多,导致杂环类物质相对含量减小,合成与热解相对减少,且杂环的阈值较高,而与杂环相比,醛类阈值小很多。
 
  酸类化合物在发芽过程中呈先下降后上升的趋势,丁酸只出现在发芽最后一天,由发芽出现的低级脂肪酸或丁醛氧化产生。酸在挥发性气体中占比不大,但在烘烤制品中仍然具有独特的贡献,多数为脂肪酸存在于烘制品中,呈现烘烤香味。随着贮藏时间延长,由于微生物及氧化作用,脂肪酸会呈现酸败气味。
 
  3.2 发芽黑麦茶其他香气成分分析
 
  其他类物质中,烯烃2 种、酯类8 种、酚类2 种、醇类2 种,虽然没有醛类与杂环类占比大,但在香气上也有着独特的贡献。随着发芽时间不断延长,酯类在发芽第2天达到了顶峰,增加了7.31%。可能是黑麦体内的酸与醇在高温作用下,不断结合生成了酯。在发芽后2 d,酯类主要部分为邻苯二甲酸二甲酯,发芽第3天其相对含量达到3.84%,比未发芽时高出2.72%。而在发芽第1天占比最多的为正癸酸正癸酯,达到5.20%,由黑麦中的癸酸与癸醇在高温下反应生成。isomaltol在发芽第2天时检出,由2,3-dihydro-3,5-dihydroxy-6-methyl-4H-pyran-4-one分解而成,这是其最主要生成方式。糠醇是由糠醛还原而来,在最后2 d相对含量分别为3.24%、4.52%,第0天与第1天均未检测出,在发芽第2天开始出现。酚类物质随着发芽时间的延长呈增加趋势,2-甲氧基-4-乙烯基苯酚与2,6-二叔丁基对甲酚都为烟草中常见酚类。2,6-二叔丁基对甲酚在麦芽长出后稳定在3%左右,2-甲氧基-4-乙烯基苯酚一直稳定在3%左右,涨幅不大。烯烃类中,D-柠檬烯占主要成分,该成分可以抗癌、抑制烟草中的毒性。因为D-柠檬烯极 易氧化,所以在发芽后期有所减少。而苯乙烯仅在第1天被检出,相对含量为1.65%,出芽后苯乙烯被分解不再被检出。
 
  3.3 发芽黑麦茶风味物质电子鼻与GC-MS结合分析
 
  相较于未发芽的黑麦茶,发芽后的黑麦茶风味物质种类显着增加,导致电子鼻PCA作图时未发芽黑麦茶与发芽黑麦茶分布较远。其中,3-糠醛、1,13-十四碳二 烯-3-酮、丁酸、Z-8-甲基-9-十四酸、乙酸糠酯、十八酸乙烯酯、10-十一碳炔酸十二酯、氯乙酸十六酯、异戊酸香叶酯、糠醇、isomaltol,都是发芽后特有的风味物质,与电子鼻传感器s9明显上升结果一致。在相对含量上,杂环类与烯烃类物质呈现下降趋势,醛类、酮类、酸类、酯类、酚类物质均呈现上升趋势。GC-MS检测结果与电子鼻的雷达图和PCA结果相吻合。
 
  结    论
 
  利用GC-MS与电子感官技术对发芽黑麦茶风味物质进行检测分析,共检测出挥发性物质42 种。随着发芽时间的延长,发芽黑麦茶醛类物质相对含量明显增加,第3天相对含量高达42.23%,其中糠醛、3-糠醛、5-甲基糠醛都有着明显上升趋势,使发芽第3天的黑麦茶具有浓重的杏仁香味。酚类物质增加,第3天相对含量达到最大为7.03%,除去杂环类与烯烃类香气挥发性成分的相对含量均有增加,在成分种类上也有变化,发芽第3天的种类明显多于第0天。
 
  与未发芽的黑麦茶相比,发芽第3天的黑麦茶在香气挥发性物质的种类与含量都有显着提高。口感上咖啡碱、茶多酚、苹果酸等含量的下降致使苦味、酸味都有明显下降,呈味氨基酸的稳定使鲜味值较高。黑麦茶具有较高的营养价值,与之相比,发芽黑麦茶具有更高营养价值,而且香味和口感的改善都是发芽黑麦茶的优势。因此发芽黑麦茶的产品在市场上具有广阔应用前景。
 
 
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