頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用分析優(yōu)質(zhì)稻谷儲(chǔ)藏前后揮發(fā)性成分*

萬 娟，關(guān)則懇，應(yīng)玲紅

（1.廣東科貿(mào)職業(yè)學(xué)院，廣州 510430；2.陽江市糧油儲(chǔ)備公司，廣東 陽江 529500；3.浙江省儲(chǔ)備糧管理有限公司，杭州 310006）

廣東是傳統(tǒng)的稻米消費(fèi)大省，隨著時(shí)代的進(jìn)步，人民生活水平的提高，人們對(duì)稻米的食用品質(zhì)有了新的要求，新鮮的有機(jī)綠色大米越發(fā)受到人們的喜愛。然而稻米耐儲(chǔ)性差，尤其在廣東高溫高濕環(huán)境下儲(chǔ)藏不當(dāng)容易導(dǎo)致稻米的陳化，陳化的稻米雖未發(fā)霉生蟲，但其理化品質(zhì)、加工品質(zhì)和食用品質(zhì)等都發(fā)生了較大的變化[1-2]，儲(chǔ)藏期間產(chǎn)生大量揮發(fā)性氣體，形成稻米的風(fēng)味。目前，已報(bào)道的米飯中揮發(fā)性化合物有300多種[3]。

頂空固相微萃取（HS-SPME）技術(shù)是20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的樣品前處理方法，集采樣、萃取、濃縮、進(jìn)樣于一體，操作簡(jiǎn)單方便、測(cè)試快、費(fèi)用低。該方法與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用，可以快速分析物質(zhì)中揮發(fā)性成分，目前在生命科學(xué)、食品藥品質(zhì)量評(píng)價(jià)、化工、香精油揮發(fā)性成分檢測(cè)等方面已有廣泛的應(yīng)用[4]。

本研究采用頂空固相微萃取技術(shù)采集優(yōu)質(zhì)稻谷美香粘品種經(jīng)高溫高濕條件儲(chǔ)藏后的風(fēng)味成分，并用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用方法對(duì)其風(fēng)味成分的組成和含量的進(jìn)行了分析，為進(jìn)一步研究廣東省優(yōu)質(zhì)稻米品質(zhì)評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也為稻米儲(chǔ)藏中品質(zhì)變化過程機(jī)理的研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究主要選取廣東地區(qū)種植的優(yōu)質(zhì)稻谷品種美香粘。

1.2 模擬儲(chǔ)藏過程條件的建立

將收集的稻谷樣品5 kg左右裝入布袋，模擬廣東省典型的高溫高濕氣候條件，采用恒溫恒濕培養(yǎng)箱進(jìn)行稻谷儲(chǔ)存，溫度控制35℃±2℃，濕度控制85%±5%。待恒溫恒濕培養(yǎng)箱內(nèi)部環(huán)境平衡后，將樣品放入進(jìn)行模擬儲(chǔ)藏，6個(gè)月后取樣進(jìn)行檢測(cè)。

1.3 儀器

氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（7890A-5977，美國安捷倫科技有限公司）；固相微萃取裝置及萃取纖維頭（美國Supelco公司）。

1.4 樣品萃取處理

稱取5.00 g稻谷樣品加入頂空樣品瓶中，加入3 mL飽和氯化鈉溶液，密封后置于預(yù)先設(shè)定好的恒溫水浴鍋中40 min，再將萃取頭插入頂空瓶吸附60 min，于GC/MS進(jìn)樣口250℃解析5 min。

1.5 GC-MS分析條件

采用安捷倫7890A-5977氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，色譜柱為 HP-5MS（30 m × 0.25 mm ×0.25 μm），載氣為氦氣，流速為1.0 mL/min。柱初始溫度40℃，保持3 min，以速率10℃/min升至230℃，保持5min。采用不分流進(jìn)樣。傳輸線溫度：280℃，EI離子源溫度230℃，四級(jí)桿溫度：150℃。質(zhì)量掃描范圍：33～550 m/z。

1.6 數(shù)據(jù)處理

樣品中各未知揮發(fā)性成分的定性由計(jì)算機(jī)檢索與NIST標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫匹配，匹配度大于70%的成分作為鑒定結(jié)果，化合物含量按峰面積歸一法由譜庫自動(dòng)檢索分析并計(jì)算，用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻米的GC-MS總離子峰圖

按照GC/MS條件對(duì)儲(chǔ)藏后的稻米風(fēng)味成分進(jìn)行測(cè)試，得到總離子流圖（見圖1）。由圖1可以看出，固相微萃取可以充分提取稻谷中的揮發(fā)性成分，并在GC-MS中獲得很好的解吸附，通過檢測(cè)，可以獲得分離良好的總離子峰圖，說明固相微萃取是一項(xiàng)可行的稻谷風(fēng)味物質(zhì)鑒定的前處理技術(shù)。經(jīng)面積歸一法測(cè)定各組分的相對(duì)含量結(jié)果見表1。

圖1 稻谷高溫高濕儲(chǔ)藏后的風(fēng)味成分總離子流圖

2.2 高溫高濕儲(chǔ)藏后稻谷風(fēng)味物質(zhì)成分的組成

新收獲美香粘稻谷經(jīng)高溫高濕儲(chǔ)藏6個(gè)月后，無論是風(fēng)味物質(zhì)成分還是具體數(shù)量均發(fā)生了巨大的變化，通過GC-MS分析，經(jīng)高溫高濕儲(chǔ)藏后的稻谷共檢測(cè)到9大類110種氣體成分，其中烴類61種（包括烷烴類38種、烯烴類13種和芳香烴類10種）、醇類13種、酯類2種、酸類4種、酮類4種、酚類3種、醛類16種、醚類4種、胺類3種。測(cè)定數(shù)量結(jié)果見圖2，從圖2中可以得出，美香粘稻谷中揮發(fā)性成分種類數(shù)量最多的是烴類，其次是醛類和醇類，酯類、酚類和胺類較少。

圖2 經(jīng)高溫高濕儲(chǔ)藏后美香粘稻谷中各類揮發(fā)性成分的數(shù)量示意

2.3 高溫高濕儲(chǔ)藏前后稻谷中的烴類揮發(fā)性成分

新收獲美香粘稻谷經(jīng)高溫高濕儲(chǔ)藏后烴類揮發(fā)性成分種類和數(shù)量較多，所占的比例也最大，從檢測(cè)結(jié)果（表1）來看，共61種烴類物質(zhì)被檢出，其中烷烴類占總烴類比例最高，達(dá)到62.3%，其后是烯烴類，所占比例達(dá)21.3%，而芳香烴則占16.4%，且多見于萘類。

表1 美香粘稻谷高溫高濕儲(chǔ)藏前后烴類化合物成分對(duì)比表

續(xù)表1

續(xù)表1

儲(chǔ)藏稻米揮發(fā)性物質(zhì)中的烴類化合物較多，大量的烴類化合物通常具有清香和甜香的風(fēng)味，特別是具有支鏈的烷烴，這些不飽和烴對(duì)稻米風(fēng)味的產(chǎn)生起著很重要的作用。一般來講，飽和烷烴香氣閾值較高，賦予產(chǎn)品的香氣作用較小，烯烴和芳香烴相對(duì)飽和烷烴閾值較低并具有特殊香氣，作用較大。但隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長，許多烴類物質(zhì)的相對(duì)含量都呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這說明隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長，美香粘稻谷品質(zhì)不斷下降，其特有的香氣成分在逐漸減少。

2.4 高溫高濕儲(chǔ)藏前后稻谷中的醛類揮發(fā)性成分

經(jīng)GC-MS分析，儲(chǔ)藏稻谷中醛類揮發(fā)性成分?jǐn)?shù)量僅次于烴類揮發(fā)性成分，共有16種被檢出，經(jīng)高溫高濕儲(chǔ)藏后的稻谷樣品其醛類物質(zhì)被檢出分別有乙醛、戊醛、己醛、庚醛、辛醛、壬醛、十二醛、肉桂醛、苯甲醛、十三醛、十四醛、2-壬烯醛、2-十一烯醛、癸醛、7-十六烯醇和苯乙醛等。稻米風(fēng)味物質(zhì)的重要化合物是羰基化合物，尤其是醛類，由于稻米在儲(chǔ)藏過程中脂類物質(zhì)不斷發(fā)生氧化，產(chǎn)生過氧化物和羰基化合物，同時(shí)水解生產(chǎn)游離脂肪酸，導(dǎo)致生成一些難聞的高沸點(diǎn)醛類物質(zhì)[5]。適量的醛類物質(zhì)常為青草香味或清淡的水果香，因此新鮮稻谷通常賦予令人愉悅的清新青草香及淡水果香，但當(dāng)其含量過高時(shí)即會(huì)產(chǎn)生令人厭惡的腐敗味[6]。從本研究結(jié)果可以得出，醛類物質(zhì)所占比重不小，且隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長，多數(shù)醛類均出現(xiàn)相對(duì)含量增加的現(xiàn)象，由此可以得出在揮發(fā)性物質(zhì)含量中占主導(dǎo)地位的醛類物質(zhì)在稻谷氣味形成中起到重要作用，醛類是稻米揮發(fā)性氣味的重要化合物組成成分之一。研究表明己醛來源主要是油脂氧化降解，其濃度增加會(huì)明顯產(chǎn)生令人不愉快的異味，本研究發(fā)現(xiàn)，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長稻米中的己醛含量明顯增加。

表2 美香粘稻谷高溫高濕儲(chǔ)藏前后醛類化合物成分對(duì)比表

2.5 高溫高濕儲(chǔ)藏前后稻谷中的醇類揮發(fā)性成分

儲(chǔ)藏后期檢測(cè)得到稻谷醇類揮發(fā)物主要有1-辛烯-3-醇、3,3-二甲基-1-丁醇、2-乙基己醇、1-壬醇等十多種醇類。醇類化合物通常具有芳香、植物香等風(fēng)味，但低鏈低級(jí)醇大體無風(fēng)味，隨著碳鏈增長而風(fēng)味增強(qiáng)，且表現(xiàn)出清香、木香、脂肪香等風(fēng)味。多數(shù)醇類化合物的閾值較高，只有具有較高的含量或是本身為非飽和醇，才會(huì)對(duì)風(fēng)味產(chǎn)品產(chǎn)生較大影響[7]。不同的醇類具有各自特殊的香氣，也因此賦予了不同儲(chǔ)藏期稻米各自特有風(fēng)味，但隨著儲(chǔ)藏時(shí)間延長，醇類物質(zhì)的相對(duì)含量逐漸降低。儲(chǔ)藏后期，當(dāng)?shù)久變?chǔ)藏品質(zhì)劣變后，檢測(cè)到醇類物質(zhì)含量也相對(duì)減少。

2.6 高溫高濕儲(chǔ)藏前后稻谷中的酮類揮發(fā)性成分

經(jīng)高溫高濕儲(chǔ)藏后檢測(cè)稻米發(fā)現(xiàn)酮類物質(zhì)主要有丙酮、己酮、2-庚酮、3,5-辛二烯-2-酮4種。脂肪氧化、氨基酸降解和美拉德反應(yīng)等都能生成酮類化合物，多數(shù)酮類化合物具有清淡清香或果香味，也有研究認(rèn)為其具有輕微酸甜味[8]。但經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)藏后期稻米中酮類化合物含量相對(duì)較低，故不能成為稻米風(fēng)味主要貢獻(xiàn)者。

2.7 稻谷儲(chǔ)藏前后其它揮發(fā)性成分

研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)高溫高濕儲(chǔ)藏后的稻谷，所檢出的酯類、酸類、酮類以及醚類等揮發(fā)性成分的數(shù)量均不多，其中酯類2種、酸類4種、酮類4種、酚類3種、醚類4種和胺類3種。隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長酯類、酮類和胺類物質(zhì)相對(duì)含量呈下降趨勢(shì)，酸類和酚類物質(zhì)相對(duì)含量略微增加，醚類物質(zhì)則多見于儲(chǔ)藏末期。

表3 美香粘稻谷高溫高濕儲(chǔ)藏前后醇類化合物成分對(duì)比表

3 結(jié)論

采用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對(duì)高溫高濕儲(chǔ)藏前后優(yōu)質(zhì)稻美香粘的揮發(fā)性物質(zhì)成分進(jìn)行了定性和定量分析。研究得出，稻谷中的揮發(fā)性成分有9大類110種氣體成分，包含了烴類、醇類、酯類、酸類、酮類、酚類、醛類、醚類和胺類等。儲(chǔ)藏稻谷中揮發(fā)性成分種類數(shù)量最多的是烴類，其次是醛類和醇類，酯類、酚類和胺類均較少。揮發(fā)性成分總含量最高的是烴類和醛類，醛類成分中含量最高的是己醛，含量為11.50%，該成分可作為稻谷高溫高濕儲(chǔ)藏后風(fēng)味特征的主要組成成分。本文為進(jìn)一步研究儲(chǔ)藏期間稻谷不良?xì)馕懂a(chǎn)生的原因提供理論依據(jù)。