郭濤 王海鳳 薛芳 房文文 姜艷芳 張煥霞 張士永

摘要 [目的]了解優(yōu)良食味米水稻品種圣稻2620蒸煮過程中的揮發(fā)性風味成分。[方法]采用頂空固相微萃?。℉S-SPME）結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜法（GC-MS），對優(yōu)良食味大米圣稻2620蒸煮過程中的揮發(fā)性風味成分進行定性分析。[結(jié)果]共檢測到29種揮發(fā)性成分，其中酮類成分10種，占總含量的37.52%，主成分為2-庚酮（11.59%）和2-癸酮（8.64%）;醛類成分7種，占總含量的32.89%，主成分為苯甲醛（15.28%）和正己醛（7.60%）;檢測到烷類成分3種，占總含量的10.64%，主成分為正十四烷（7.20%）;鑒定醇類、醚類、苯類、酚類、吲哚類9種，占總含量的18.96%。[結(jié)論]該研究為稻米優(yōu)良食味品質(zhì)機理的解析、培育優(yōu)良食味水稻新品種提供了理論依據(jù)。

關鍵詞 稻米;頂空固相微萃取;氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用;揮發(fā)性成分

中圖分類號 TS207.3文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）11-0198-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.11.057

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract [Objective] To study the volatile compounds in Japonica rice Shengdao 2620 during the cooking process. [Method] The volatile compounds in Japonica rice Shengdao 2620 were analyzed by headspace solid phase microextraction （HSSPME） and gas chromatographymass spectrometry （GCMS）. [Result] Twentynine components in Shengdao 2620 were determined. Ten kinds of ketones were identified， accounting for 37.52% of the total. The major components were 2heptanone （11.59%） and 2decanone （8.64%）. Seven kinds of aldehydes were identified， accounting for 32.89% of the total. The major components were benzaldehyde （15.28%） and caproaldehyde （7.60%）. Three kinds of alkanes were identified， accounting for 10.64% of the total. The major components were tetradecane （7.20%）. We also detected other nine kinds of matters in rice flavor， three kinds of alcohols and ethers， one methylbenzene， one Indole and one 2，4Ditertbutylphenol， they were accounted for 18.96% of the total. [Conclusion] This study can provide a theoretical basis for the analysis of the mechanism of high taste quality rice and cultivation of high taste quality rice varieties.

Key words Rice;Headspace solid phase microextraction（HSSPME）;Gas chromatographymass spectrometry （GCMS）;Volatile compound

基金項目 國家重點研發(fā)計劃子課題（2017YFD0100403）;山東省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程項目（CXGC2016A02）;山東省農(nóng)業(yè)重大應用技術創(chuàng)新項目“優(yōu)質(zhì)食味水稻綠色生態(tài)生產(chǎn)技術集成與示范”;國家水稻產(chǎn)業(yè)技術體系項目（CARS-01-75）。

作者簡介 郭濤（1982—），男，山東高密人，助理研究員，博士，從事水稻種質(zhì)資源保護與創(chuàng)新利用研究。

通信作者，研究員，從事優(yōu)良食味粳稻新品種選育配套栽培技術研究。

收稿日期 2018-12-24

水稻是我國最重要的糧食作物之一，它的蒸煮風味與質(zhì)地對大米感官品質(zhì)的影響很大。隨著人們生活水平的提升，對稻米品質(zhì)的要求也越來越高。作為主食，稻米在蒸煮食用過程中是不添加調(diào)味料的，其本身的蒸煮食味品質(zhì)就顯得尤為重要。米飯在蒸煮過程中，特別是40～60 ℃這個階段，還原糖、天冬氨酸等成分慢慢富集，糖類物質(zhì)和氨基酸發(fā)生美拉德反應，同時部分大米成分發(fā)生熱降解，產(chǎn)生大量揮發(fā)性氣味成分，形成米飯風味。目前，已報道的米飯中揮發(fā)性化合物有300多種[1]。

頂空固相微萃?。℉S-SPME）技術是20世紀90年代出現(xiàn)的樣品處理方法，集采樣、萃取、濃縮、進樣于一體，操作簡單方便、測試快、費用低。該方法與氣相色譜-質(zhì)譜法（GC-MS）聯(lián)用，可以快速分析揮發(fā)性成分的差異，目前在生命科學、食品藥品質(zhì)量評價、化工、香精油揮發(fā)性成分檢測等方面已有廣泛的應用[2]。官秋林等[3]利用HS-SPME-GC-MS檢測4種植物油煎炸薯條揮發(fā)性風味成分，共鑒定出93種揮發(fā)性風味化合物，主要是醛、醇、酮以及相應的酯，還有一些烴類和其他雜環(huán)類化合物。林家永等[4]用HS-SPME技術結(jié)合GC-MS對不同稻谷中揮發(fā)性成分進行研究，確定稻谷揮發(fā)成分分析的最佳條件為平衡時間60 min、萃取時間50 min、萃取溫度80 ℃、樣品量20 g。研究發(fā)現(xiàn)，稻谷中揮發(fā)性成分有醛類、醇類、酮類、酯類、烴類、有機酸類以及雜環(huán)類化合物。黃亞偉等[5]通過頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用的方法對6種五常大米中的揮發(fā)性氣味進行了分析，并比較了其中的差異。劉敬科等[6]研究發(fā)現(xiàn)，蒸煮方法也會對米飯揮發(fā)性成分有影響，分析比較了常壓蒸煮、高壓蒸煮和無壓力無沸騰蒸煮的米飯揮發(fā)性成分，發(fā)現(xiàn)壓力無沸騰蒸煮的米飯產(chǎn)生的揮發(fā)性成分的種類和含量高于常壓蒸煮和高壓蒸煮。劉敏等[7]通過對4種大米揮發(fā)性物質(zhì)相對含量的測定及主成分分析，認為不同品種間大米風味物質(zhì)對大米香氣品質(zhì)存在較大影響。楊曉娜等[8]分析了新鮮米飯和方便米飯的風味成分以及它們之間的差異，發(fā)現(xiàn)方便米飯風味具有一定優(yōu)越性，應用前景廣闊。采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用的方法可檢測不同儲存方式和儲存時間對大米風味有很大影響。姜平等[9]研究發(fā)現(xiàn)，大米儲存后醛類、醇類和酮類物質(zhì)均有較大幅度增加，但抽真空或充CO2包裝的方式可以較好地延緩米飯風味物質(zhì)的劣變，保持大米的品質(zhì)，充N2包裝次之，自然密閉保鮮效果最差。王立峰等[10]研究發(fā)現(xiàn)，隨著儲存時間的延長，大米揮發(fā)性成分中的醛類物質(zhì)含量升高，己醛、壬醛和2-戊基-呋喃可以較好地反映大米的儲藏品質(zhì)。

圣稻2620是山東省水稻研究所新培育的優(yōu)良食味米水稻新品系，米飯黏軟適中、色澤光亮、氣味濃郁純正，在2017年北方稻作協(xié)會組織的全國優(yōu)良食味米品評中榮獲一等獎。筆者采用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用技術對圣稻2620蒸煮過程中的揮發(fā)性物質(zhì)進行分析，以期為優(yōu)良食味米的品質(zhì)評價提供基礎數(shù)據(jù)，也為優(yōu)質(zhì)米水稻新品種的選育提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及樣品處理

圣稻2620于2017年種植于山東省水稻研究所濟寧試驗站。材料收獲后，室溫放置3個月，待性狀穩(wěn)定后進行測定。稱取無霉變、無蟲咬的稻谷150 g，用綠洲鋒速LTJM160型精米機（上海青浦綠洲檢測儀器有限公司生產(chǎn)）加工成精米，用FS-Ⅱ型實驗室旋風式粉碎磨（浙江托普儀器有限公司）加工成米粉，過50目篩。

1.2 儀器

固相微萃取裝置及萃取纖維頭（50/30 μm DVB/CAR on PDMS）;氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（7890A-5977，安捷倫科技有限公司）。

1.3 方法

1.3.1

萃取。將頂空微萃取裝置的萃取纖維頭在氣相色譜進樣口老化，老化溫度為270 ℃，老化時間60 min。稱取米粉20 g，置于50 mL聚四氟乙烯硅膠墊密封的螺口頂空進樣瓶中，加入40 mL ddH2O，將進樣瓶置于加熱平臺，設置加熱溫度80 ℃，模擬蒸煮，平衡20 min。平衡后，將老化后的萃取頭刺穿隔墊，調(diào)整高度，推出纖維頭，置于樣品上方5 cm處，萃取吸附40 min，抽回纖維頭，將萃取裝置插入GC進樣口，推出纖維頭解析5 min。

1.3.2 GC-MS分析條件。采用安捷倫7890A-5973N氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，色譜柱型號HP-5MS，進樣口溫度250 ℃，載氣流速1.0 mL/min，1∶1分流進樣。升溫程序：起始柱溫40 ℃，保持1 min，以6 ℃/min的升溫速率上升到250 ℃，保持10 min。電離方式EI，電離能量70 eV，離子源溫度230 ℃，質(zhì)譜掃描范圍為33～400 AMU/S，檢索譜庫為NIST11。

2 結(jié)果與分析

2.1 HS-SPME試驗條件的建立

影響HS-SPME效率的

主要因素有萃取溫度、萃取時間和解析時間等。萃取溫度和萃取時間會影響揮發(fā)性物質(zhì)的釋放和揮發(fā)量，而解析時間會影響試驗的靈敏性。前期試驗結(jié)果表明，在一定的溫度范圍內(nèi)，提高萃取溫度，HS-SPME提取和萃取的能力會增強，揮發(fā)性物質(zhì)釋放出的種類和數(shù)量隨之增多;當溫度過高時，固相吸附量減少。綜合考慮，該試驗篩選出圣稻2620最佳萃取溫度為80 ℃。

隨著平衡時間的延長，圣稻2620釋放出的揮發(fā)性物質(zhì)和揮發(fā)量相對增多，當吸附量達到飽和時，上升就會變緩。綜合考慮，選取萃取時間為40 min。

解析時間影響方法的靈敏性，時間過短，解析不完全，會對下一個樣品造成污染;而解析時間過長，會影響萃取頭的使用壽命。解析5 min后，峰數(shù)變化不大，因此選擇解析時間為5 min。

2.2 圣稻2620中揮發(fā)性成分

試驗利用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用的方法對大米蒸煮過程中的揮發(fā)性成分進行了分析，測得了圣稻2620大米的總離子流圖（圖1）。

通過使用軟件Mass Hunter 的解卷積功能，分離同一時間共流出的離子，同時匹配NIST11譜庫，通過比對離子豐度比以及相似度得分，采用面積歸一化法，確定圣稻2620大米中的揮發(fā)性物質(zhì)成分及相對含量，詳見表1。

2.3 揮發(fā)性成分組成

圣稻2620中共檢測到29種揮發(fā)性成分，其中酮類最多，有10種，分別是2-庚酮（1159%）、2-癸酮（8.64%）、香葉基丙酮（4.16%）、2-壬酮（3.83%）、4-（1-甲基乙基）-2-環(huán)己烯-1-酮（3.68%）、仲辛酮（204%）、6-甲基-5-庚烯-2-酮（1.06%）、法尼基丙酮（106%）、2-十五烷酮（1.05%）、十七烷酮（0.40%），占總含量的37.52%。醛類有7種，分別是苯甲醛（15.28%）、正己醛（7.60%）、辛醛（3.36%）、壬醛（3.04%）、2-甲基烯醛（234%）、庚醛（064%）、癸醛（0.63%），占總含量的3289%。烷類有3種，分別是正十三烷（0.75%）、正十四烷（7.20%）和正十五烷（2.69%），占總含量的10.64%。醚類3種，分別是二環(huán)乙醚（3.86%）、二苯醚（1.10%）和乙二醇單丁醚（0.92%），占總含量的5.88%。醇類3種，分別是雪松醇（1.00%）、2-乙基乙醇（0.81%）和正己醇（0.68%），占總含量的2.49%。另外還有甲苯（7.93%）、吲哚（1.31%）和2，4-二叔丁基苯酚（135%）。

由圖2可知，圣稻2620稻米中酮類和醛類物質(zhì)種類和相對含量都最多，這與黃亞偉等[5]研究五常大米中揮發(fā)性成分以烷烴為主的結(jié)果不同，檢出的揮發(fā)性物質(zhì)種類與數(shù)量也較少，這可能與試驗條件、品種差異和種植模式不同有關。

3 結(jié)論

該研究采用頂空固相微萃取結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用技術分析了圣稻2620稻米蒸煮過程中的揮發(fā)性物質(zhì)成分，共檢測到29種揮發(fā)性成分，其中酮類物質(zhì)10種，占總含量的37.52%;醛類物質(zhì)7種，占總含量的32.89%;烷類物質(zhì)3種，占總含量的10.64%;醇類物質(zhì)3種，占總含量的2.49%;醚類物質(zhì)3種，占總含量的5.88%;苯類、酚類和吲哚類物質(zhì)各1種，相對含量分別為7.93%、1.35%和1.31%。酮類和醛類占比最大，可認為是構(gòu)成圣稻2620風味的主要物質(zhì)。

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