發酵前后菜粕的風味成分分析

鈕琰星，黃 茜，黃鳳洪，周 琦，周浩宇

(中國農業科學院油料作物研究所，湖北武漢430062)

發酵前后菜粕的風味成分分析

鈕琰星，黃 茜，黃鳳洪*，周 琦，周浩宇

(中國農業科學院油料作物研究所，湖北武漢430062)

菜粕是我國重要的飼料蛋白源。本實驗采用固相微萃取-氣質聯用的方法分析了普通菜粕、脫皮低溫壓榨菜粕、發酵普通菜粕和發酵脫皮低溫壓榨菜粕的風味物質的組成。結果表明，硫甙降解產生的腈類和胺類物質是形成菜粕風味的重要化合物，其中最主要的分別是苯代丙腈和烯丙胺。經發酵后，不僅菜粕中硫甙含量降低，而且產生了酸類和醇類等有助于改善菜粕風味的物質。

菜粕，發酵，腈類物質，胺類物質

1.1 材料與儀器

菜籽、普通菜粕、脫皮低溫壓榨菜粕 均由武漢中排糧油有限公司提供;枯草芽孢桿菌、酵母菌 研究室保藏。

氣相色譜質譜聯用儀 7890A GC/5975C MS，美國Agilent公司;固相微萃取裝置 萃取頭:50/30um DVB/CAR/PDMS，美國SUPELCO公司;SPECORD200紫外分光光度計 德國耶拿分析儀器股份公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 菜粕中硫甙含量的測定 參照Wetter L R的硫脲比色法測定［4］。

1.2.2 固態發酵菜籽粕的制備 分別將枯草芽孢桿菌、釀酒酵母菌按1∶1的比例，以5%的接種量接種到含水40%的菜籽粕固態發酵培養基中，25℃下固態發酵3d，取發酵3d后的樣品，于60℃下烘干。

1.2.3 固相微萃取-氣質聯用法測定菜籽及菜粕中揮發性物質的成分 萃取條件:稱取4g菜籽粕置于20mL頂空瓶中，在80℃水浴中平衡20min后插入萃取頭，萃取30min，將萃取頭直接插入GC/MS儀進樣口，推出纖維頭，在250℃條件下解析5min，抽回纖維頭后拔出萃取頭，同時啟動儀器采集數據。

氣相色譜條件:HP-5彈性石英毛細管色譜柱(30m，0.25mm×0.25mm)，載氣為氦氣(99.999%)。升溫程序:初溫40℃，保持4min，5℃/min上升到185℃/min，保持5min。

表1 不同菜籽粕發酵前后揮發性成分表

表2 不同菜粕中異硫氰酸酯和噁唑烷硫酮的含量(mg/g)

質譜條件:電離方式為電子轟擊(Electron Impact，EI)，電壓1141V，離子源溫度230℃，四級桿溫度150℃，電子能量70eV，發射電流200IxA，質量掃描范圍40(350amu)。

數據檢索:檢索譜庫為NIST譜庫，采用峰面積歸一法計算相對含量。

2 結果與分析

2.1 不同菜籽粕發酵前后揮發性成分的測定

由表1中可以看出，與菜粕相比，菜籽中風味成分的品種少于菜粕。腈類物質對菜籽的風味貢獻率最大，占總揮發性物質的39.02%，其中苯代丙腈含量最大，占19.30%;其次為胺類物質。采用不同工藝加工得到的菜籽粕中腈類物質的含量有一定差異，其中普通菜粕中腈類物質占59.52%;脫皮菜粕中腈類物質含量為38.70%。菜粕經發酵后，腈類物質明顯減少，普通發酵菜粕中腈類物質降低至11.98%，脫皮發酵菜籽粕為10.79%;另外，菜粕經過發酵后產生了乙酸、2，3-丁二醇、異戊酸、4-戊烯酸、苯乙醇等物質，對菜粕風味的改善起了重要作用，其中乙酸和2，3-丁二醇的含量最高，在普通發酵菜粕和脫皮發酵菜粕中乙酸和2，3-丁二醇對其風味的貢獻分別達到53.87%和41.57%;而這些都是普通菜粕和脫皮菜粕中所不存在的。

2.2 菜粕中硫甙含量的測定

由表1中也可以看出，無論采用何種加工工藝，是否進行發酵，腈類和胺類物質都對菜粕的風味產生了重要貢獻，而這兩類物質的產生與硫甙有著密不可分的關系。為了分析硫甙含量變化與風味物質的關系，本研究進行了菜粕中硫甙含量的測定。由于在菜籽加工成菜粕的過程中，硫甙被破壞，完整硫甙的含量很少，為了更好地反映硫甙及其降解產物的變化，本研究采用硫脲法測定菜粕中硫甙的含量，該方法首先用芥子酶將硫甙完全降解為異硫氰酸酯和噁唑烷硫酮，然后以異硫氰酸酯和噁唑烷硫酮含量來反映硫甙含量的變化。從表2中可以看出，普通菜籽粕和脫皮菜籽粕中硫甙含量無明顯差異，因此推測普通菜粕和脫皮菜粕風味物質中腈類物質含量的差異可能是因為在脫皮低溫壓榨工藝過程中，物料僅在膨化、浸出脫溶階段經歷高溫;而普通菜粕加工中，在物料預處理、壓榨和浸出脫溶階段均需高溫處理，使硫甙降解程度高于脫皮低溫壓榨工藝，因此普通菜粕中風味物質腈類的含量較高。經發酵處理后，菜粕中硫甙得到一定程度的降解，同時發酵產生的風味物質占據優勢，減少了硫甙降解產物對風味的貢獻值。

3 結論

油菜是一種重要的十字花科植物，硫甙降解產物是形成十字花科植物風味的重要物質［5］。硫甙按其R取代基的不同可分為脂肪硫甙、芳香硫甙和吲哚硫甙，其合成前體分別為甲硫氨酸、苯丙氨酸和色氨酸［6］。硫甙在有酶和無酶的條件下都會發生降解，在十字花科植物中腈類和胺類物質是組成其風味的主要物質。Georgia Jones等研究了蘿卜纓中四種硫甙降解產生的主要揮發性物質苯乙腈、苯代丙腈、吲哚-3-乙腈等含量隨蘿卜生長過程的變化，研究結果顯示，苯代丙腈是其中含量最高的物質，在生長75d后其含量分別為苯乙腈的72倍，吲哚-3-乙腈的4倍多。Tang等的研究表明，烯丙胺是硫甙降解的重要產物之一［7-8］。這與本研究中苯代丙腈和烯丙胺是形成菜粕風味的重要物質的結果一致。

從實驗結果可以看出，通過固態發酵不僅可以降解菜粕中硫甙含量，而且可改善菜粕的風味，這將有助于提高菜粕在動物飼料中的添加量，對于菜粕固體發酵技術的應用具有一定的指導意義。

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［2］鈕琰星，黃鳳洪，倪光遠，等.菜籽餅粕的飼用現狀和飼用改良技術發展趨勢［J］.中國油脂，2009，34(5):4-7.

［3］LEE S J，Ahn B.Comparison of volatile components in fermented soybean pastes using simultaneous distillation and extraction(SDE)with sensorycharacterization［J］ .Food Chemistry，2009，114:600-609.

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［5］Jones G，Sanders O G，Grimm C，Aromatic compounds in three varieties of turnip greens harvested at three maturity levels［J］.J Food Quality，2001，30:218-227.

［6］郭慶元，李云昌.油菜［M］.武漢:湖北科學技術出版社，2003:179.

［7］Tang C S，Bhothipaksa K，Frank HA.Bacterial degradation of benzyl isothiocyanate［J］.Appl Microbiol，1972，23:1145-1148.

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Analysis on the volatile compound of rapeseed meal before and after fermentation

NIU Yan-xing，HUANG Qian，HUANG Feng-hong*，ZHOU Qi，ZHOU Hao-yu
(Oil Crops Research Institute of CAAS，Wuhan 430062，China)

Rapeseed was the important feed protein sources.The volatile compound of rapeseed meal，dehulled rapeseed meal，fermented rapeseed meal and fermented dehulled rapeseed meal were analyzed by solid phase microextraction coupled to GC-MS.It was showed that nitrile and amine were the most important volatile compound of rapeseed，especially benzenepropanenitrile and 2-propen-1-amine.After fermentation，not only the glucosinolate was reduced，but also acid and alcohol were produced which can improve the flavor of rapeseed meal.

rapeseed meal;fermentation;nitrile;amine

TS229

A

1002-0306(2011)09-0125-03

隨著我國飼料業的發展，我國飼料蛋白缺口日益擴大。截至2010年，我國餅粕蛋白缺口達到3800萬t，因此高效利用現有餅粕蛋白資源成為飼料業發展的方向。菜粕是重要的飼料蛋白源，占世界植物蛋白貿易量的第二位［1］。我國是世界最大的菜籽生產國，面積和產量均居世界首位。我國油菜籽常年種植面積1.1億畝，產量1200萬t，菜籽粕產量700萬t，但由于含有硫甙、多酚、植酸等抗營養物質限制了其在飼料中的添加量［2］。固態發酵技術由于其工藝簡單，可同時降低抗營養因子并提高蛋白質品質而成為近期研究的熱點，同時其也是改善餅粕風味的重要手段。固態發酵對豆粕風味影響的相關研究已展開［3］，而菜籽粕固態發酵對風味的研究尚未開展。本論文通過研究菜籽粕發酵前后風味的改變，為發酵菜粕在飼料中的應用奠定基礎。

1 材料與方法

2010-08-18 *通訊聯系人

鈕琰星(1978-)，女，助理研究員，主要從事油料加工技術的研究工作。

國家科技支撐計劃(2010BAD01B07);科研院所技術開發研究專項資金項目(2008EG234281);農業部油菜現代產業技術體系建設項目(nycytx-005)。