甜玉米兼具谷物和果蔬特征,又称水果玉米、蔬菜玉米,因其含淀粉合成缺陷基因,导致蔗糖和还原糖等可溶性糖在胚乳中大量积累,是鲜食玉米主要类型之一。烫漂是果蔬加工常见的预处理方式,可灭酶活、灭菌、排出果蔬组织内的空气,有助于减少营养活性成分损失;喷雾干燥因效率高,出风温度低,产品性能好,是目前果蔬粉制备的常用方法之一。迄今为止,有关烫漂及喷雾干燥对甜玉米挥发性风味的影响研究鲜见报道。
广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所的庄志雄、张雁、邓媛元等对新鲜甜玉米进行蒸汽烫漂预处理,经打浆、微磨、均质后进行喷雾干燥,得到甜玉米全粉,分析烫漂及喷雾干燥对甜玉米挥发性风味化合物种类、含量、气味强度及其整体风味轮廓的影响。结合气相色谱-质谱(GC-MS)与气相色谱-嗅闻(GC-O)法分析新鲜甜玉米在烫漂、喷雾干燥前后挥发性风味化合物的变化规律,通过主成分分析(PCA)明确其特征挥发性风味成分构成,采用风味轮廓分析评价其整体风味及特征,为提升甜玉米制品的风味感官品质提供参考依据。
01 不同甜玉米样品挥发性风味化合物分析
喷雾干燥甜玉米样品中鉴定出37 种挥发性风味化合物总计33 438.93 μg/kg,主要包括醛类13种共8 327.12 μg/kg、醇类2 种共1 845.89 μg/kg、酮类2 种共392.61 μg/kg、酯类1 种共60.26 μg/kg、芳香烃类1 种共9.40 μg/kg、杂环类12 种共19 950.72 μg/kg、萜烯类1 种共1 99.01 μg/kg、醋酸、噻吩和二甲基硫醚共 1 396.11 μg / k g ;其主要挥发性风味化合物为3-乙基-2,5-二甲基吡嗪(10 521.74 μg/kg)、壬醛(3 129.40 μg/kg)、2-乙基-3-甲基吡嗪(2 488.87 μg/kg)、3,5-二乙基-2-甲基吡嗪(1 899.68 μg/kg)、2,3-丁二醇(1 648.47 μg/kg)、2-乙基-6-甲基吡嗪(1 576.76μg/kg)、3-甲基丁醛(1 156.05 μg/kg)、2-甲基丁醛(1 001.93 μg/kg)和二甲基硫醚(922.37 μg/kg)等。
3 个样品均检测到十六酸乙酯、癸醛、壬醛和D-柠檬烯。如图1所示,新鲜甜玉米经烫漂后,酮类、芳香类、萜烯类和醛类化合物含量下降,挥发性风味化合物总含量下降了36.60%,但其中甲苯、2-壬酮、壬醛等化合物含量均显著增加,并新检出2-羟基苯甲酸乙酯、辛醛和1,2,4,5-四甲基苯等化合物;烫漂甜玉米浆喷雾干燥后,醛类、酮类、醇类和杂环类化合物含量增加,其中3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、壬醛、2,3-丁二醇和癸醛等含量显著增加,并新检出二甲基硫醚、2-乙酰基-1-吡咯啉、2-甲基丙醛和2-甲基丁醛等化合物,其中,二甲基硫醚、2-乙酰基-1-吡咯啉等化合物是甜玉米重要挥发性化合物。相较于新鲜及烫漂甜玉米样品,喷雾干燥后的挥发性风味化合物种类增加、含量上升。
02 甜玉米挥发性风味化合物PCA
通过比较PC旋转后载荷矩阵得出甜玉米样品的主要挥发性风味化合物,并结合表1的GC-MS含量分析结果,发现2-壬烯醛(E)、3-乙基-2-甲基-1,3-己二烯、辛醛、D-柠檬烯含量降低与烫漂密切相关,二甲基硫醚、2-乙酰基-1-吡咯啉、2-甲基丙醛、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、2-甲基-(E)-2-丁烯醛等化合物含量升高与喷雾干燥密切相关。
此外,为了更直观地明确加工处理对甜玉米整体挥发性风味化合物的影响,分别以每个甜玉米样品各个挥发性风味化合物的含量为描述符,如图2所示,PC1和PC2代表3 个甜玉米样品整体挥发性风味化合物相似程度,其贡献率分别为99.9%和0.1%,总贡献率大于95%,说明可以通过PC1和PC2对3 个甜玉米样品进行区分。3 个甜玉米样品的挥发性化合物分布相对独立,可以明显区分为3 类,其中新鲜甜玉米和烫漂甜玉米样品在PC1上区别不明显,在PC2上区别明显,鉴于PC1代表了样品99.9%的特征信息,说明这2 个样品的整体挥发性风味相似。喷雾干燥甜玉米样品与新鲜、烫漂甜玉米样品在PC1上区别明显,说明喷雾干燥样品与新鲜、烫漂甜玉米样品的整体风味有明显差异。
03 甜玉米挥发性风味化合物GC-O分析
根据气味属性可将甜玉米气味活性化合物分成果香、青草、青香、坚果香、花香、烧烤香、蜡质7 类。以归属于这7 类气味的气味活性化合物的气味总强度,进行气味轮廓分析,得到甜玉米样品整体挥发性风味轮廓,如图3所示。 新鲜与烫漂甜玉米样品整体风味轮廓相似,两者气味活性化合物均以果香气味强度最高,花香、青香气味强度次之,蜡质气味强度最低,新鲜甜玉米经过烫漂后,多种气味强度降低,尤以青草、果香气味强度下降明显,新鲜甜玉米总体气味强度高于烫漂甜玉米;相较于新鲜及烫漂甜玉米样品,喷雾干燥样品整体风味轮廓较为庞大,其中坚果和青香气味强度均明显增强,尤其是坚果气味强度,从最低强度增加到最高强度,并新出现较强的烧烤香味。挥发性风味轮廓分析的结果表明,烫漂处理降低了甜玉米的整体气味强度,而喷雾干燥处理则可显著提升甜玉米整体气味强度。
03 讨论
新鲜甜玉米经过烫漂后总挥发性风味化合物含量下降36.60%,其中醛类、酯类的含量分别下降了27.78%、14.11%。在烫漂过程中,植物细胞膜与细胞壁的通透性显著提升,一方面有助于排出玉米组织内的空气,同时也导致大量挥发性风味化合物一并损失,这可能是烫漂导致玉米挥发性风味物质含量显著降低的主要原因之一。同时,在高温蒸汽作用下,部分醛类、酯类化合物会发生水解、氧化反应,降解生成烯烃类、酸类等物质,也可导致其含量降低。但挥发性风味化合物含量降低并不一定意味风味品质下降,本研究新鲜甜玉米中的2-庚醛(Z)、2-壬烯醛(E)烫漂后因含量大幅度降低而未检出,由于这些醛类化合物的气味特征为草青味,其含量的降低有利于提升甜玉米整体风味品质。
综合以上分析,喷雾干燥可通过美拉德反应、Strecker降解、焦糖化反应、脂肪与脂肪酸的氧化和降解等途径促进甜玉米中杂环类、醛类及其他重要挥发性化合物的形成,显著提高其挥发性风味化合物含量。
04 结 论
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