發(fā)酵前后菜粕的風(fēng)味成分分析

鈕琰星，黃 茜，黃鳳洪，周 琦，周浩宇

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所，湖北武漢430062)

發(fā)酵前后菜粕的風(fēng)味成分分析

鈕琰星，黃 茜，黃鳳洪*，周 琦，周浩宇

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所，湖北武漢430062)

菜粕是我國重要的飼料蛋白源。本實驗采用固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用的方法分析了普通菜粕、脫皮低溫壓榨菜粕、發(fā)酵普通菜粕和發(fā)酵脫皮低溫壓榨菜粕的風(fēng)味物質(zhì)的組成。結(jié)果表明，硫甙降解產(chǎn)生的腈類和胺類物質(zhì)是形成菜粕風(fēng)味的重要化合物，其中最主要的分別是苯代丙腈和烯丙胺。經(jīng)發(fā)酵后，不僅菜粕中硫甙含量降低，而且產(chǎn)生了酸類和醇類等有助于改善菜粕風(fēng)味的物質(zhì)。

菜粕，發(fā)酵，腈類物質(zhì)，胺類物質(zhì)

1.1 材料與儀器

菜籽、普通菜粕、脫皮低溫壓榨菜粕 均由武漢中排糧油有限公司提供;枯草芽孢桿菌、酵母菌 研究室保藏。

氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀 7890A GC/5975C MS，美國Agilent公司;固相微萃取裝置 萃取頭:50/30um DVB/CAR/PDMS，美國SUPELCO公司;SPECORD200紫外分光光度計 德國耶拿分析儀器股份公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 菜粕中硫甙含量的測定 參照Wetter L R的硫脲比色法測定［4］。

1.2.2 固態(tài)發(fā)酵菜籽粕的制備 分別將枯草芽孢桿菌、釀酒酵母菌按1∶1的比例，以5%的接種量接種到含水40%的菜籽粕固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基中，25℃下固態(tài)發(fā)酵3d，取發(fā)酵3d后的樣品，于60℃下烘干。

1.2.3 固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法測定菜籽及菜粕中揮發(fā)性物質(zhì)的成分 萃取條件:稱取4g菜籽粕置于20mL頂空瓶中，在80℃水浴中平衡20min后插入萃取頭，萃取30min，將萃取頭直接插入GC/MS儀進樣口，推出纖維頭，在250℃條件下解析5min，抽回纖維頭后拔出萃取頭，同時啟動儀器采集數(shù)據(jù)。

氣相色譜條件:HP-5彈性石英毛細管色譜柱(30m，0.25mm×0.25mm)，載氣為氦氣(99.999%)。升溫程序:初溫40℃，保持4min，5℃/min上升到185℃/min，保持5min。

表1 不同菜籽粕發(fā)酵前后揮發(fā)性成分表

表2 不同菜粕中異硫氰酸酯和噁唑烷硫酮的含量(mg/g)

質(zhì)譜條件:電離方式為電子轟擊(Electron Impact，EI)，電壓1141V，離子源溫度230℃，四級桿溫度150℃，電子能量70eV，發(fā)射電流200IxA，質(zhì)量掃描范圍40(350amu)。

數(shù)據(jù)檢索:檢索譜庫為NIST譜庫，采用峰面積歸一法計算相對含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同菜籽粕發(fā)酵前后揮發(fā)性成分的測定

由表1中可以看出，與菜粕相比，菜籽中風(fēng)味成分的品種少于菜粕。腈類物質(zhì)對菜籽的風(fēng)味貢獻率最大，占總揮發(fā)性物質(zhì)的39.02%，其中苯代丙腈含量最大，占19.30%;其次為胺類物質(zhì)。采用不同工藝加工得到的菜籽粕中腈類物質(zhì)的含量有一定差異，其中普通菜粕中腈類物質(zhì)占59.52%;脫皮菜粕中腈類物質(zhì)含量為38.70%。菜粕經(jīng)發(fā)酵后，腈類物質(zhì)明顯減少，普通發(fā)酵菜粕中腈類物質(zhì)降低至11.98%，脫皮發(fā)酵菜籽粕為10.79%;另外，菜粕經(jīng)過發(fā)酵后產(chǎn)生了乙酸、2，3-丁二醇、異戊酸、4-戊烯酸、苯乙醇等物質(zhì)，對菜粕風(fēng)味的改善起了重要作用，其中乙酸和2，3-丁二醇的含量最高，在普通發(fā)酵菜粕和脫皮發(fā)酵菜粕中乙酸和2，3-丁二醇對其風(fēng)味的貢獻分別達到53.87%和41.57%;而這些都是普通菜粕和脫皮菜粕中所不存在的。

2.2 菜粕中硫甙含量的測定

由表1中也可以看出，無論采用何種加工工藝，是否進行發(fā)酵，腈類和胺類物質(zhì)都對菜粕的風(fēng)味產(chǎn)生了重要貢獻，而這兩類物質(zhì)的產(chǎn)生與硫甙有著密不可分的關(guān)系。為了分析硫甙含量變化與風(fēng)味物質(zhì)的關(guān)系，本研究進行了菜粕中硫甙含量的測定。由于在菜籽加工成菜粕的過程中，硫甙被破壞，完整硫甙的含量很少，為了更好地反映硫甙及其降解產(chǎn)物的變化，本研究采用硫脲法測定菜粕中硫甙的含量，該方法首先用芥子酶將硫甙完全降解為異硫氰酸酯和噁唑烷硫酮，然后以異硫氰酸酯和噁唑烷硫酮含量來反映硫甙含量的變化。從表2中可以看出，普通菜籽粕和脫皮菜籽粕中硫甙含量無明顯差異，因此推測普通菜粕和脫皮菜粕風(fēng)味物質(zhì)中腈類物質(zhì)含量的差異可能是因為在脫皮低溫壓榨工藝過程中，物料僅在膨化、浸出脫溶階段經(jīng)歷高溫;而普通菜粕加工中，在物料預(yù)處理、壓榨和浸出脫溶階段均需高溫處理，使硫甙降解程度高于脫皮低溫壓榨工藝，因此普通菜粕中風(fēng)味物質(zhì)腈類的含量較高。經(jīng)發(fā)酵處理后，菜粕中硫甙得到一定程度的降解，同時發(fā)酵產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)占據(jù)優(yōu)勢，減少了硫甙降解產(chǎn)物對風(fēng)味的貢獻值。

3 結(jié)論

油菜是一種重要的十字花科植物，硫甙降解產(chǎn)物是形成十字花科植物風(fēng)味的重要物質(zhì)［5］。硫甙按其R取代基的不同可分為脂肪硫甙、芳香硫甙和吲哚硫甙，其合成前體分別為甲硫氨酸、苯丙氨酸和色氨酸［6］。硫甙在有酶和無酶的條件下都會發(fā)生降解，在十字花科植物中腈類和胺類物質(zhì)是組成其風(fēng)味的主要物質(zhì)。Georgia Jones等研究了蘿卜纓中四種硫甙降解產(chǎn)生的主要揮發(fā)性物質(zhì)苯乙腈、苯代丙腈、吲哚-3-乙腈等含量隨蘿卜生長過程的變化，研究結(jié)果顯示，苯代丙腈是其中含量最高的物質(zhì)，在生長75d后其含量分別為苯乙腈的72倍，吲哚-3-乙腈的4倍多。Tang等的研究表明，烯丙胺是硫甙降解的重要產(chǎn)物之一［7-8］。這與本研究中苯代丙腈和烯丙胺是形成菜粕風(fēng)味的重要物質(zhì)的結(jié)果一致。

從實驗結(jié)果可以看出，通過固態(tài)發(fā)酵不僅可以降解菜粕中硫甙含量，而且可改善菜粕的風(fēng)味，這將有助于提高菜粕在動物飼料中的添加量，對于菜粕固體發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。

［1］戴維·赫可林.雙低油菜籽粕粉飼料工業(yè)指南［M］.加拿大:加拿大國際谷物學(xué)院，2001.

［2］鈕琰星，黃鳳洪，倪光遠，等.菜籽餅粕的飼用現(xiàn)狀和飼用改良技術(shù)發(fā)展趨勢［J］.中國油脂，2009，34(5):4-7.

［3］LEE S J，Ahn B.Comparison of volatile components in fermented soybean pastes using simultaneous distillation and extraction(SDE)with sensorycharacterization［J］ .Food Chemistry，2009，114:600-609.

［4］Wetter L R，Youngs C G.A thiorea-UV assay for total glucosinolate content in rapeseed meals［J］.J Am Chem Soc，1976，53(4):162-164.

［5］Jones G，Sanders O G，Grimm C，Aromatic compounds in three varieties of turnip greens harvested at three maturity levels［J］.J Food Quality，2001，30:218-227.

［6］郭慶元，李云昌.油菜［M］.武漢:湖北科學(xué)技術(shù)出版社，2003:179.

［7］Tang C S，Bhothipaksa K，F(xiàn)rank HA.Bacterial degradation of benzyl isothiocyanate［J］.Appl Microbiol，1972，23:1145-1148.

［8］Combourieu B，Elfoul L，Delort A M，et al.Identification of new derivatives of sinigrin and glucotropaeolin produced by the human digestive microflora using1H NMR spectroscopy analysis of in vitro incubations［J］.Drug Metab Dispos，2001，29(11):1440-1445.

Analysis on the volatile compound of rapeseed meal before and after fermentation

NIU Yan-xing，HUANG Qian，HUANG Feng-hong*，ZHOU Qi，ZHOU Hao-yu
(Oil Crops Research Institute of CAAS，Wuhan 430062，China)

Rapeseed was the important feed protein sources.The volatile compound of rapeseed meal，dehulled rapeseed meal，fermented rapeseed meal and fermented dehulled rapeseed meal were analyzed by solid phase microextraction coupled to GC-MS.It was showed that nitrile and amine were the most important volatile compound of rapeseed，especially benzenepropanenitrile and 2-propen-1-amine.After fermentation，not only the glucosinolate was reduced，but also acid and alcohol were produced which can improve the flavor of rapeseed meal.

rapeseed meal;fermentation;nitrile;amine

TS229

A

1002-0306(2011)09-0125-03

隨著我國飼料業(yè)的發(fā)展，我國飼料蛋白缺口日益擴大。截至2010年，我國餅粕蛋白缺口達到3800萬t，因此高效利用現(xiàn)有餅粕蛋白資源成為飼料業(yè)發(fā)展的方向。菜粕是重要的飼料蛋白源，占世界植物蛋白貿(mào)易量的第二位［1］。我國是世界最大的菜籽生產(chǎn)國，面積和產(chǎn)量均居世界首位。我國油菜籽常年種植面積1.1億畝，產(chǎn)量1200萬t，菜籽粕產(chǎn)量700萬t，但由于含有硫甙、多酚、植酸等抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)限制了其在飼料中的添加量［2］。固態(tài)發(fā)酵技術(shù)由于其工藝簡單，可同時降低抗?fàn)I養(yǎng)因子并提高蛋白質(zhì)品質(zhì)而成為近期研究的熱點，同時其也是改善餅粕風(fēng)味的重要手段。固態(tài)發(fā)酵對豆粕風(fēng)味影響的相關(guān)研究已展開［3］，而菜籽粕固態(tài)發(fā)酵對風(fēng)味的研究尚未開展。本論文通過研究菜籽粕發(fā)酵前后風(fēng)味的改變，為發(fā)酵菜粕在飼料中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

2010-08-18 *通訊聯(lián)系人

鈕琰星(1978-)，女，助理研究員，主要從事油料加工技術(shù)的研究工作。

國家科技支撐計劃(2010BAD01B07);科研院所技術(shù)開發(fā)研究專項資金項目(2008EG234281);農(nóng)業(yè)部油菜現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)項目(nycytx-005)。