食品界

《食品科学》：广东省农业科学院张雁研究员等：烫漂及喷雾干燥对甜玉米挥发性风味化合物的影响

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

3 个甜玉米样品中共鉴定出挥发性风味化合物58 种，主要为醛类、醇类、酮类、酯类、芳香烃类、杂环类和萜烯类，见表1和图1。由于鉴定出的烷烃类化合物不具备气味活性，因此未列出。

新鲜甜玉米样品中鉴定出25 种挥发性风味化合物总计1 740.84 μg/kg，主要包括醛类4 种共230.89 μg/kg、酮类5 种共306.00 μg/kg、酯类6 种共320.43 μg/kg、芳香烃类6 种共598.79 μg/kg、杂环类1 种共14.48 μg/kg、萜烯类3 种共270.25 μg/kg；其主要挥发性风味化合物为苯乙烯（314.99 μg/kg）、3-乙基-2-甲基-1,3-己二烯（242.83 μg/kg）、对二甲苯（188.89 μg/kg）、2-庚酮（168.38 μg/kg）和丁酸乙酯（148.46 μg/kg）等。

烫漂甜玉米样品中鉴定出23 种挥发性风味化合物总计1 103.77 μg/kg，主要包括醛类3 种共166.76 μg/kg、酮类3 种共202.28 μg/kg、酯类6 种共275.22 μg/kg、芳香烃类8 种共396.02 μg/kg、杂环类1 种共17.19 μg/kg、萜烯类2 种共46.30 μg/kg，2,4-二(1,1-二甲基乙基)-苯酚15.51 μg/kg；其主要挥发性风味化合物为苯乙烯（136.83 μg/kg）、壬醛（114.71 μg/kg）、2-庚酮（111.95 μg/kg）、丁酸乙酯（111.78 μg/kg）和甲苯（100.95 μg/kg）等。

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

主成分分析PCA是通过将所获得的多指标数据进行转化和降维，从而有效识别样品间差异的一种方法。首先，以GC-MS检测到3 个甜玉米样品中所有挥发性风味化合物的含量为描述符进行PCA，明确3 个甜玉米样品的主要挥发性风味化合物。如表2所示，PC特征值均大于1，方差贡献最大为86.031%，说明PC1贡献率最大，可以用PC1表示3 个甜玉米样品中主要的挥发性风味化合物。

甜玉米样品挥发性化合物PC旋转后载荷矩阵见表3，载荷系数越接近1，代表甜玉米挥发性风味化合物的影响程度越大，其中PC1载荷系数不小于0.8主要挥发性风味化合物有以下物质：新鲜甜玉米主要挥发性风味化合物为癸醛、壬醛、十六酸乙酯和D-柠檬烯；烫漂后主要挥发性风味化合物为2-壬烯醛(E)、十六酸乙酯、3-乙基-2-甲基-1,3-己二烯、壬醛、辛醛、D-柠檬烯；喷雾干燥样品的主要风味化合物为壬醛、二甲基硫醚、2-乙酰基-1-吡咯啉、癸醛、辛醛、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。可见3 个甜玉米样品的主要挥发性风味化合物存在明显差异。

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

3.1 甜玉米样品挥发性风味化合物GC-O气味强度分析

新鲜、烫漂及喷雾干燥3 个甜玉米样品中共分析出气味强度值OIV不小于1的气味活性化合物33 种，包括醛类11 种、杂环化合物9 种、芳香烃4 种、酯类3 种、酮类3 种、醇类1 种、萜烯类1 种、其他（二甲基硫醚）1 种，见表4。

3 个甜玉米样品中气味活性化合物的OIV差异明显。新鲜甜玉米中检出气味活性化合物为13 种，总OIV为18，其中OIV≥2的化合物有4 种，分别为2-庚醛、苯乙烯、甲苯、1R-α-蒎烯；烫漂甜玉米样品中共检出气味活性化合物10 种，总OIV为11，其中OIV≥2的化合物仅有1R-α-蒎烯。烫漂甜玉米浆经过喷雾干燥后，检出气味活性化合物22 种，总OIV为52，OIV≥3的9 种，分别为2,3-辛二酮、1-辛醇、苯甲醛、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、2-乙基-3-甲基吡嗪、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、二甲基硫醚、2-乙酰基-1-吡咯啉。其中苯甲醛、二甲基硫醚、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪的香气强度均在4，表现出较强的气味，其中3-乙基-2,5-二甲基吡嗪呈“爆米花香”，二甲基硫醚呈果香中的“玉米香”。GC-O气味强度分析结果表明，经喷雾干燥，甜玉米总气味强度大幅度增加、强气味活性挥发性化合物种类显著增多。

3.2 甜玉米样品挥发性风味轮廓分析

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

3.1 烫漂处理对甜玉米挥发性风味化合物的影响

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。

此外，烫漂后也存在壬醛、2-壬酮、己酸乙酯等少数醛类、酮类及酯类等化合物含量增加的现象，高温蒸汽烫漂过程中的游离脂肪酸降解有可能是导致其含量上升的原因之一。

3.2 喷雾干燥处理对甜玉米挥发性风味化合物的影响

已有研究表明，喷雾干燥过程中会发生美拉德反应、Strecker降解、焦糖化反应、脂肪与脂肪酸的氧化和降解等一系列化学反应。本研究表明经过喷雾干燥，甜玉米样品中杂环类、醛类化合物含量极显著增加，相比于新鲜、烫漂甜玉米样品，其杂环类含量均提高了1 000 倍以上，醛类化合物含量提高了40 倍以上，壬醛、3-甲基丁醛和2-甲基丙醛含量增加幅度超过1 000 μg/kg；新增了多种吡嗪类挥发性化合物，其中新增3-乙基-2,5-二甲基吡嗪的含量超过10 000 μg/kg，3-乙基-2,5-二甲基吡嗪可能是先由氨基醛或氨基酮发生缩合反应，然后与丙氨酸Strecker降解生成的乙醛结合形成二氢吡嗪，二氢吡嗪进一步和Strecker降解生成的α-二羰基化合物结合，最终得到3-乙基-2,5-二甲基吡嗪。而3-甲基丁醛、2-甲基丙醛可由亮氨酸、缬氨酸经过Strecker降解分别产生。其次，在喷雾干燥高温条件下，甜玉米中大量的糖类会发生焦糖化反应，生成吡嗪类化合物。另外，在喷雾干燥的高温、雾化作用下，甜玉米中的脂肪酸可加速氧化分解或热降解产生醛类化合物，如油酸氧化降解产生庚醛和壬醛。这些可能是造成喷雾干燥甜玉米样品中杂环类、醛类化合物含量显著高于新鲜、烫漂甜玉米样品的主要原因。此外，干燥方式及前处理工艺也会影响甜玉米挥发性风味化合物的形成。

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

采用顶空固相微萃取GC-MS技术结合NIST14质谱数据库比对、RI分析、GC-O等方法，对新鲜、烫漂及喷雾干燥甜玉米样品挥发性气味化合物进行分析，共鉴定出58 种挥发性风味化合物，发现烫漂及喷雾干燥对甜玉米挥发性风味化合物有显著影响。新鲜甜玉米烫漂后醛类、酯类、萜烯类和芳香类化合物含量下降，而喷雾干燥对甜玉米中醛类、酯类、杂环及芳香烃等大部分挥发性化合物的形成有明显促进作用，尤其是杂环类、醛类化合物含量经喷雾干燥后显著增加。 GC-O分析表明，新鲜甜玉米烫漂后，整体香味强度降低，尤其是青草气味强度显著降低；喷雾干燥后，甜玉米整体风味强度上升，不仅坚果、青香气味强度明显增强，还新增独特烧烤香味。

本文《烫漂及喷雾干燥对甜玉米挥发性风味化合物的影响》来源于《食品科学》2023年44卷第14期274-282页，作者：庄志雄,张雁,邓媛元,等。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220819-232。