楊忠全

闞建全1,2

陳光靜1

夏 季1

(1. 西南大學食品科學學院，重慶 400715；2. 重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏重點實驗室，重慶 400715)

新鮮薏仁米與異味薏仁米揮發(fā)性成分對比分析

楊忠全1

闞建全1,2

陳光靜1

夏 季1

(1. 西南大學食品科學學院，重慶 400715；2. 重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏重點實驗室，重慶 400715)

以新鮮薏仁米和異味薏仁米為原料，采用頂空—固相微萃取—氣質(zhì)聯(lián)用法分別對新鮮薏仁米和異味薏仁米的揮發(fā)性成分進行分析。研究結果表明：從新鮮薏仁米和異味薏仁米中共鑒定出85種揮發(fā)性成分，其中新鮮薏仁米中鑒定出47種化合物(主要包括12種醇類、11種醛酮類、22種烴類)，其主要揮發(fā)性成分為右旋萜二烯、苯、2-戊基呋喃、己醛、壬醛、正辛醛、2-庚酮、正戊醇、正己醇、1-辛烯-3-醇和芳樟醇；異味薏仁米中鑒定出58種化合物(主要包括17種烴類、8種醇類、14種醛酮類、10種酯類和5種酸類)，其主要揮發(fā)性成分為1-十五烯、己醛、壬醛、癸醛、正辛醛、正辛醇、己酸、庚酸、辛酸和壬酸。造成新鮮薏仁米與異味薏仁米的主要揮發(fā)性成分中酸類化合物種類和含量差異的主要原因，可能是新鮮薏仁米在貯藏過程中油脂的氧化。

薏仁米；頂空固相—微萃取；揮發(fā)性成分；氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用

薏仁米(Coixlachryma-jobiL. var. ma-yuen Stapf)又名薏米、薏仁、薏苡仁、六谷子等，是禾本科玉蜀黍族薏苡屬植物薏苡的種仁，是中國傳統(tǒng)的藥食兩用功能性食品原料[1]?，F(xiàn)代藥理學研究表明，薏仁米具有抗氧化[2-3]、抗炎癥[4-5]、抗癌[6-7]、抗腫瘤[8-9]、降血糖[10]和止痛[11]等功效。與中國傳統(tǒng)主糧相比，薏仁米在貯藏過程中易發(fā)生劣變，產(chǎn)生異味，降低了薏仁米的食用品質(zhì)和商品價值。

目前，國內(nèi)外對薏仁米的研究主要集中在薏仁米淀粉[12-13]、油脂[14]、多酚[15-16]、薏苡素等生物活性成分的提取[17-18]、功能特性[19-20]及薏仁米產(chǎn)品[21-22]的研發(fā)上，對薏仁米中揮發(fā)性成分特別是新鮮薏仁米和異味薏仁米中揮發(fā)性成分差異還未曾有研究和報道。本試驗采用頂空—固相微萃取法(HS-SPME)提取薏仁米中的揮發(fā)性成分，結合氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)技術對新鮮薏仁米和異味薏仁米中的揮發(fā)性成分進行鑒定分析，對比2種薏仁米的揮發(fā)性成分差異，為后續(xù)薏仁米中異味物質(zhì)的研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

新鮮薏仁米：興仁薏仁米，購于北碚永輝超市；

異味薏仁米：將新鮮薏仁米置于人工氣候箱中貯藏24個月，貯藏溫度30 ℃，濕度11%，未出現(xiàn)發(fā)霉和腐爛等現(xiàn)象；

正癸烷標準品：99.9%，美國Sigma-Aldrich公司；

C5～C25正構烷烴混標：色譜純，百靈威科技有限公司。

1.1.2 主要儀器設備

氣質(zhì)聯(lián)用儀：QP 2010型，日本島津公司；

頂空微萃取瓶：20 mL，美國Aglient公司；

固相微萃取裝置(50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取頭)：MW40-275型，美國Supelco公司；

數(shù)顯恒溫水浴鍋：HH-2型，邦西儀器科技(上海)有限公司。

1.2 方法

1.2.1 頂空—固相微萃取 稱取5.0 g新鮮薏米和1.0 g異味薏米樣品，分別置于20 mL螺口頂空樣品瓶中，加入等質(zhì)量的水以加速揮發(fā)性成分的擴散。再向瓶內(nèi)加入25 μL 1 mg/mL的正癸烷標準品作為內(nèi)標物，密封后置于60 ℃恒溫水浴中平衡4 min，將萃取頭插入頂空瓶中吸附40 min，然后在GC-MS進樣口250 ℃解析5 min。

1.2.2 色譜分析條件 采用DB-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)毛細管柱；程序升溫：起始溫度40 ℃，保持2 min；以8 ℃/min上升到70 ℃，保持4 min；以4 ℃/min上升到80 ℃，保持2 min；以4 ℃/min上升到145 ℃；以10 ℃/min上升到220 ℃，保持3 min；載氣：He；氦氣流速1 mL/min；進樣口溫度250 ℃；壓力49.3 kPa；分流比為2∶1。

1.2.3 質(zhì)譜條件 電子轟擊(EI)離子源；離子源溫度250 ℃；接口溫度250 ℃；檢測器電壓830 eV；溶劑延遲時間2.5 min；掃描范圍m/z40～400；掃描速度666 u/s；采集方式：Scan。

1.2.4 揮發(fā)性成分的定性與定量分析

(1) 定性分析：由計算機檢索與NIST08、NIST08s、PESTEI_3、PEST_EI譜庫匹配求得，選擇匹配度>80的鑒定結果，并結合保留指數(shù)(Kovats retention indice，RI)進行確定。采用相同的升溫程序，以C10～C25的正構烷烴為混標，通過保留時間按式(1)計算樣品中各揮發(fā)物的RI，與GC-MS譜庫中該揮發(fā)物的RI進行比對，以對未知揮發(fā)物進行定性。

(1)

式中：

RI——保留指數(shù)；

Rt(i)、Rt(n)、Rt(n+1)——待測未知物、含n及n+1個碳原子的正構烷烴保留時間。

(2) 定量分析：各揮發(fā)性組分的相對含量采用面積歸一化法計算。以正癸烷為內(nèi)標，根據(jù)內(nèi)標峰面積、內(nèi)標濃度及樣品中各揮發(fā)性組分的峰面積，按式(2)計算樣品中各揮發(fā)性組分的絕對含量。

(2)

式中：

M——揮發(fā)性組分的絕對含量，μg/g；

ρ——正癸烷內(nèi)標的質(zhì)量濃度，μg/μL；

m——樣品的質(zhì)量，g；

V——內(nèi)標物體積，μL；

A——內(nèi)標物質(zhì)的峰面積；

Ai——各揮發(fā)性組分的峰面積。

1.3 試驗數(shù)據(jù)分析處理方法

采用Excel 2013和OriginPro 2015(Version 9.2)軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理與分析。

2 結果與分析

2.1 新鮮薏仁米和異味薏仁米中揮發(fā)性組分的定性和定量

圖1為采用頂空固相—微萃取法對新鮮薏仁米和異味薏仁米進行萃取后，經(jīng)GC-MS檢測得到的總離子流色譜圖，新鮮薏仁米和異味薏仁米中各揮發(fā)性組分的定性和定量結果見表1。由表1可知，從新鮮薏仁米和異味薏仁米中共萃取出85種揮發(fā)性成分，其中新鮮薏仁米中鑒定出47種，異味薏仁米中鑒定出58種。只存在于新鮮薏仁米中的揮發(fā)性成分有27種；而在異味薏仁米中被檢出但未在新鮮薏仁米中檢測到的揮發(fā)性成分有38種。

圖1 HS-SPME提取新鮮薏仁米和異味薏仁米揮發(fā)性成分的GC-MS總離子流圖

Figure 1 GC-MS of volatiles extracted by HS-SPME from fresh adlay seeds and adlay seeds with off-flavor

2.2 新鮮薏仁米和異味薏仁米中揮發(fā)性組分分析

表2比較了新鮮薏仁米與異味薏仁米中揮發(fā)性成分的總組成，從新鮮薏仁米中鑒定出22種烴類、12種醇類、11種醛酮類，未鑒定出酯類和酸類化合物；從異味薏仁米中鑒定出17種烴類、8種醇類、14種醛酮類、10種酯類和5種酸類。由測定結果可知，新鮮薏仁米和異味薏仁米中揮發(fā)性成分種類數(shù)量最多的均為烴類化合物，異味薏仁米的揮發(fā)性成分中較新鮮薏米增加了多種酯類和酸類化合物，醛酮類化合物的數(shù)量略有增加，而醇類和烴類化合物數(shù)量有所減少。新鮮薏仁米和異味薏仁米中揮發(fā)性成分種類的區(qū)別主要是酯類和酸類化合物的數(shù)量不同。

表1 新鮮薏仁米和異味薏仁米揮發(fā)性成分的GC-MS分析結果?

? “—”表示未檢出。

由表2可知，異味薏仁米中所有揮發(fā)性成分的絕對含量較新鮮薏仁米都有較大幅度的增加，其中增加幅度最大的是酸類化合物，從無增加到0.106 2 μg/g，其次是醛酮類、烴類和酯類化合物，醇類和其他類化合物增幅相對較小。各類揮發(fā)性成分的含量占揮發(fā)性組分總含量比例差異較大。在新鮮薏仁米中，主要揮發(fā)性成分是醛酮類、醇類和烴類化合物，分別為0.014 9，0.011 0，0.008 2 μg/g，分別占新鮮薏仁米揮發(fā)性成分總量的40.85%，30.13%，22.42%；而異味薏仁米中的主要揮發(fā)性成分是酸類、醛酮類和烴類化合物，分別為0.106 2，0.089 6，0.058 5 μg/g，分別占異味薏仁米揮發(fā)性成分總量的33.30%，28.10%，18.34%。

表2 頂空固相—微萃取提取薏米揮發(fā)性成分的組成?

? “—”表示未檢出。

由表3可知，新鮮薏仁米和異味薏仁米中主要揮發(fā)性成分差異較大。新鮮薏仁米中主要揮發(fā)性成分為右旋萜二烯、苯、2-戊基呋喃、己醛、壬醛、正辛醛、2-庚酮、正戊醇、正己醇、1-辛烯-3-醇和芳樟醇，含量最高的2種化合物是己醛和正己醇，相對含量分別為19.3%和18.2%；異味薏仁米中主要揮發(fā)性成分為1-十五烯、己醛、壬醛、癸醛、正辛醛、正辛醇、己酸、庚酸、辛酸和壬酸，含量最高的2種化合物是己酸和1-十五烯，其相對含量分別為16.6%和10.33%。新鮮薏仁米與異味薏仁米的主要揮發(fā)性成分中共有組分為己醛、壬醛和正辛醛，其在新鮮薏仁米中的絕對含量都低于在異味薏仁米中的。

新鮮薏仁米與異味薏仁米的主要揮發(fā)性成分差異性較大，新鮮薏仁米中醛類和醇類化合物含量較高，異味薏仁米中酸類、醛類和烴類化合物含量較高。主要區(qū)別為異味薏仁米的主要揮發(fā)性成分中有己酸、庚酸、辛酸和壬酸等酸類化合物，且己酸的相對含量高達16.6%，而新鮮薏仁米中未鑒定出酸類化合物。薏仁米屬于脂肪含量較高的谷物，其脂肪含量高于大米、小麥、玉米、小米等谷物(分別為1.7%，1.8%，4.3%，3.5%)[23]，使得薏仁米在貯藏過程中容易發(fā)生油脂氧化。油脂中的不飽和脂肪酸在空氣中受光照、熱等影響容易發(fā)生氧化反應，氫過氧化物是最主要的氧化初級產(chǎn)物，但氫過氧化物不穩(wěn)定，容易進一步分解成為醛、酮、酸、醇等小分子物質(zhì)。因此，推測造成新鮮薏仁米與異味薏仁米的主要揮發(fā)性成分中酸類化合物種類和含量差異的主要原因可能是新鮮薏仁米在貯藏過程中油脂氧化。張立慶等[24]在開發(fā)薏仁米飲品時發(fā)現(xiàn)薏仁米由于油脂氧化產(chǎn)生哈味，吳傳茂等[25]在研制薏苡豆奶、李美玲等[26]在開發(fā)Viili薏仁米酸奶時有同樣的發(fā)現(xiàn)。Lin等[27]研究表明，由于薏仁米的油脂容易發(fā)生氧化，加工薏米的貨架期相對較短，移除薏米中的油脂成分可以防止薏米產(chǎn)品中異味的產(chǎn)生。

表3新鮮薏仁米和異味薏仁米揮發(fā)性成分的主要特征物質(zhì)?

Table 3 Main characteristic substances of volatile components in fresh adlay seeds and adlay seeds with off-flavor

化合物名稱含量/(μg·g-1)新鮮薏仁米異味薏仁米右旋萜二烯0.0021—1-十五烯—0.0417苯0.0022—2-戊基呋喃0.0009—己醛0.00710.0154壬醛0.00300.0329癸醛—0.0107正辛醛0.00150.01542-庚酮0.0009—正戊醇0.0013—正己醇0.0067—正辛醇—0.00871-辛烯-3-醇0.0009—芳樟醇0.0010—己酸—0.0529庚酸—0.0116辛酸—0.0297壬酸—0.0102

? “—”表示此物質(zhì)非主要特征物質(zhì)。

3 結論

通過頂空固相微萃取—氣質(zhì)聯(lián)用分析對新鮮薏仁米與異味薏仁米的揮發(fā)性成分進行分析，共鑒定出85種揮發(fā)性成分，其中新鮮薏仁米中鑒定出47種，異味薏仁米中鑒定出58種。新鮮薏仁米與異味薏仁米的主要揮發(fā)性成分差異性較大，新鮮薏仁米中醛類和醇類化合物含量較高，異味薏仁米中酸類、醛類和烴類化合物含量較高。造成新鮮薏仁米與異味薏仁米的主要揮發(fā)性成分中酸類化合物種類和含量差異的主要原因可能是新鮮薏仁米在貯藏過程中油脂的氧化。目前并未見薏仁米產(chǎn)生異味具體機理的研究報道，后續(xù)有必要進一步對薏仁米貯藏過程中異味產(chǎn)生的機理進行探討，進而找到控制薏米產(chǎn)生異味的措施。

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Contrastive analysis of volatile compounds from fresh adlay seeds and those with off-flavor

YANGZhong-quan1

KANJian-quan1,2

CHENGuang-jing1

XIAJi1

(1.CollegeofFoodScience,SouthwestUniversity,Chongqing400715,China;2.ChongqingKeyLaboratoryofProduceProcessingandStorage,Chongqing400715,China)

Headspace-solid phase micro-extraction (HS-SPME) coupled to gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) was applied to analyze the volatile compounds of the fresh adlay seeds and those with off-flavor. The results showed: more than 85 of volatile compounds which belonged to distinct chemical families were analyzed. A total of 47 compounds in fresh adlay seeds were identified (including 12 alcohols, 11 aldehydes and ketones and 22 hydrocarbons), the major volatile components in fresh adlay seeds were (+)-Limonene, benzene, 2-pentyl furan, hexanal, 1-nonanal, n-octanal, 2-heptanone, 1-pentanol, 1-hexanol, 1-octen-3-ol and linalool; While, there were 58 compounds in adlay seeds with off-flavor (including 17 hydrocarbons, 8 alcohols, 10 esters, 5 acids, 14 aldehydes and ketones), the major volatile components in adlay seeds with off-flavor were 1-pentadecene, hexanal, 1-nonanal, decanal, n-octanal, 1-octanol, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid and nonanoic acid. The main reason for the difference in the type and content of acid compounds in the main volatile components from fresh adlay seeds and those with 0ff-flavor may be the oxidation of fresh adlay seeds during storage.

adlay (Coixlachryma-jobivar. ma-yuen Stapf); headspace solid phase micro-extraction (HS-SPME); volatile compounds; gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)

楊忠全，男，西南大學在讀碩士研究生。

闞建全(1965—)，男，西南大學教授，博士。 E-mail:kanjq1965@163.com

2017—05—15

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.07.008