在啤酒生产中,麦芽作为核心发酵原料,赋予啤酒独特的风味和色泽。随着饮料酒风味多样化和市场需求的发展,麦芽也被用于其他酒种以增强风味和口感,例如在清香型白酒中使用小麦芽制曲,能显著提升基酒的粮香、果香和甜香[1]。
在众多麦芽品种中,结晶麦芽因其独特的焦糖风味而备受关注。其以大麦为原料,在烘焙前经过特殊的预糖化处理,使得大麦芽的胚乳形成稳定的玻璃状结构,长链分子结晶糖焦糖化,这些焦糖化的物质在酿造过程中保留于酒体中,赋予麦芽特有的芳香和焦糖香气[2-4]。研究表明,2-糠醛(焦香、面包香)、4-羟基-2,5-二甲基-3-(2H)-呋喃酮(焦糖香)、3-甲基丁醛(麦芽香)、1-辛烯-3-酮(蘑菇味)、蛋氨酸(熟马铃薯香)以及(2E,4E)-癸二烯醛(油脂香)是结晶大麦芽最关键的风味物质[5]。而结晶(焦糖)麦芽的焦糖香和太妃糖香是由于其独有的炖煮(预糖化)工艺以液态美拉德反应产生大量异麦芽酚,糠醇,5-甲基糠醛,2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮及2-羟基-2-环戊烯-1酮等香气物质[6]。
发芽时间是影响麦芽品质的关键因素之一,它直接影响麦芽内部酶活力的变化,进而影响淀粉和蛋白质的转化,以及麦芽的糖化力和风味前体物质的形成[7]。相较于大麦芽,小麦芽含有更丰富的淀粉酶和更高的糖化力,这使得小麦淀粉在发芽和酿造过程中糊化更完全,并产生特殊的酯香[8]。国际市场上的焦糖小麦芽和水晶小麦芽主要产自维耶曼和比利时等地。研究表明,使用30%焦糖小麦芽酿造的啤酒相较于使用淡色小麦芽酿造的啤酒,具有更浓郁的烟熏味、泥土味、烘烤味、麦芽味和焦糖味[9]。但关于结晶小麦芽的制备工艺与风味研究在国内外文献还未见报道。
本研究采用不同蛋白质含量的红皮和白皮小麦作为原料,探究发芽时间对绿小麦芽氨基氮、还原糖含量以及淀粉酶和蛋白酶活力的影响,以及对感官品质和风味物质的影响,旨在确定最适合的发芽时间,为结晶小麦芽的制麦工艺提供参考和指导。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
小麦原料白皮小麦1(山农23)、白皮小麦2(济麦22)、白皮小麦3(京英麦6号)、红皮小麦1(扬辐麦13号)、红皮小麦2(津强8号)和红皮小麦3(津春6号),市售;无水乙醇、甲醇、乙腈为色谱纯,氯化钠、氢氧化钠、三氯乙酸、异硫氰酸苯酯、三乙胺、福林酚试剂等化学品为分析纯,国药集团上海化学试剂有限公司;苯乙醛、3-甲基丁醛、(2E,4E)-癸二烯醛、2-糠醛、2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)-呋喃酮、2-乙酰基吡咯、2-甲基吡嗪、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、3-甲硫基丙醛、2,3-戊二酮、2-异丙基-5-甲基-2-己烯醛、冰乙酸等标准品均为色谱纯,美国Sigma-Aldrich公司。
1.2 仪器与设备
ICTHI-150恒温恒湿培养箱,施都凯仪器设备上海有限公司;SKD-1800全自动凯氏定氮仪,上海沛欧分析仪器有限公司;SpectraMax® 190酶标仪,Molecular Devices公司;8890-7000D三重四级杆气相色谱-质谱联用仪、SPME三相萃取头(80 μm/10 mm,DVB/CWR/PDMS)、CTC10 μL进样针、PAL3CTC自动进样器,瑞士CTC analytics AG公司;DB-Wax色谱柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm)、Agilent 1260 Infinity II高效液相色谱仪(配有二极管阵列检测器)、C18色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 μm),美国Agilent公司;Milli-Q纯水超纯水一体机,美国密理博公司;CNW Poly-Sery PSD固相萃取柱,上海安谱实验科技股份有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 原料制备
选取小麦原料开始浸麦阶段:称取除杂后的小麦洗净,放入平底盆中,将水没过小麦,置于温度为15 ℃,相对湿度(relative humidity,RH)为95% RH的恒温恒湿培养箱中,采用浸四断八的浸麦方式浸麦。浸麦36 h后,避光发芽。
1.3.2 工艺要点优化
发芽阶段:取浸麦后小麦于发芽箱中,设置发芽温度为15 ℃,湿度为95% RH,发芽3、4、5、6、7、8 d,发芽过程中每隔3 h喷洒水雾使小麦保持湿润,隔6 h轻翻小麦3 min,最终得到绿小麦芽。分别取样测定还原糖和氨基氮含量。并取部分绿小麦芽在45 ℃下干燥24 h得到未经烘焙的淡麦芽,人工除根,取部分淡麦芽磨成细粉,于-4 ℃冰箱贮存备用,分别取样测定蛋白酶、淀粉酶活力、游离氨基酸含量和种类,并进行感官分析。
预糖化阶段:取发芽完成的绿小麦芽浸入水中,在50 ℃下进行蛋白质休止1 h,再在60 ℃进行糖化2 h。
烘焙阶段:取发芽3、4、5、6、7 d的预糖化后的绿小麦芽100 ℃排潮干燥50 min以去除水分并使其凋萎,再在烘焙温度120 ℃下烘焙30 min得到结晶小麦芽,人工除根,取一部分小麦芽磨成细粉,并标记为3 d、4 d、5 d、6 d、7 d,于-4 ℃冰箱贮存备用。分别取样测定挥发性物质、游离氨基酸含量,并进行感官分析。
1.3.3 理化指标的检测
a)小麦原料基础指标测定:蛋白质含量测定采用凯氏定氮法;淀粉含量测定采用双波长比色法;发芽率、水分含量测定采用QB/T 1686—2008《啤酒麦芽》。
b)氨基氮和还原糖测定[2]:分别取10 g糖化好的绿小麦芽,加入100 mL蒸馏水,用搅拌器粉碎,在8 000×g下离心15 min,取上清液。游离氨基氮采用茚三酮法进行测定,还原糖采用DNS光度法测定。
c)淀粉酶活力测定[10]:称取淡小麦芽粉末2 g,加20 mL蒸馏水,混匀,40 ℃下水浴振荡1 h,所得匀浆在10 000 r/min下离心10 min,收集上清液,采用DNS方法测定。
d)蛋白酶活力测定[10]:称取淡小麦芽粉末2 g,加10 mL 0.1 mol/L磷酸二氢钠-柠檬酸缓冲液(pH 5),40 ℃下水浴振荡1 h,所得匀浆在10 000 r/min下离心10 min,收集上清液,采用福林酚法测定。
e)游离氨基酸种类及含量测定:称取小麦芽粉末2 g,加10 mL 5%(体积分数)三氯乙酸溶液,混匀,常温超声30 min,静置1.5 h后在10 000 r/min下离心10 min,收集上清液,采用异硫氰酸苯酯衍生化法测定[11]。
1.3.4 感官定量描述分析
选取接受过系统的训练且具有长期感官分析经验的人员组成感官评价小组,成员由具有长期嗅闻经验的8名评价员组成。在室温条件下,品评小组组长称量2 g麦芽粉于使用3位数随机编码标记的20 mL透明品评杯中,再加入2 mL 20 g/100 mL氯化钠溶液,均匀分散后评价人员对其进行香气嗅闻,样品随机编码后呈递给感官评价人员进行感官品评,并判断每个香气属性的强度。本实验的香气强度测定参考定量描述分析法中的香气的刺激强度定量方法,使用7点制打分(1～7分),每个样品的每个属性最终得分为平均分。
本实验中结晶小麦芽典型香气属性为“甜香”、“麦芽香”、“油脂香”、“面包香”、“焦糖香”、“烘烤香”、“坚果香”、“烟熏香”、“熟土豆香”、“奶油香”、“草本香”和“酸香”,其香气属性所代表化合物如表1所示,配制1 000 mg/L标准液,以1、2、3、4、5、6、7为等级分别配制0.001、0.01、0.1、1、10、100、1 000 mg/L的标准液体[12]。
表1 香气属性及参照化合物
Table 1 Properties of fragrances and reference compounds
香气 参照化合物甜香苯甲醇麦芽香3-甲基丁醛油脂香(E,E)-2,4-癸二烯醛面包香2-糠醛焦糖香2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)-呋喃酮烘烤香2-乙酰基吡咯坚果香2-甲基吡嗪烟熏香2-甲氧基-4-乙烯基苯酚熟土豆香3-甲硫基丙醛奶油香2,3-戊二酮草本香2-异丙基-5-甲基-2-己烯醛酸香冰乙酸
1.3.5 香气物质检测
挥发性组分分离:参考文献方法[12]略加改动。取1 g麦芽粉样品、1 mL 20 g/100 mL氯化钠溶液和1 mL甲醇于15 mL顶空瓶中,加入10 μL内标(153 mg/L 2-甲基-3-庚酮)后迅速密封并混匀。顶空瓶于60 ℃水浴中孵化6 min,DVB/CAR/PDMS三相萃取头(50/30 μm)以250 r/min的转速吸附萃取40 min,由PAL RTC系统自动进样,250 ℃下解析5 min。
气相色谱条件:进样口温度为250 ℃,采用不分流模式,载气为高纯氦气(>99.999%),流速1.0 mL/min。柱箱升温程序为:初始柱温40 ℃,以5 ℃/min升温至85 ℃,再以3 ℃/min升温至135 ℃并保持1 min,最后以5 ℃/min升温至245 ℃并保持10 min。
质谱条件:EI电离源,电离能量为70 eV,传输线温度240 ℃,离子源温度230 ℃,扫描质量数范围40～350 amu。
定量方法:称取一定质量的标准品溶于甲醇中,用甲醇稀释9个浓度梯度,采用与样品相同的前处理,建立标准曲线。将待测香气物质和内标峰面积比和浓度代入标准曲线方程测得含量,乘以稀释倍数,换算为原始样品值。
1.4 数据分析
所有的实验指标检测重复3次,结果以“平均值±标准差”表示。单因素方差分析使用SPSS 27.0软件进行处理。正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA)采用SIMCA 14.1软件处理,图形绘制使用Origin 2021,热图使用TBtools-Ⅱ进行绘制。
2 结果与分析
2.1 小麦原料基础指标
小麦籽粒根据皮色的不同分为红皮小麦和白皮小麦,白皮小麦的胚乳含量较高,皮层较薄,浸麦时更易吸水。小麦籽粒主要由淀粉和蛋白质组成,分别占成熟籽粒干重的60%～70%和10%～16%[13]。淀粉含量和粗蛋白含量与小麦的发芽特性密切相关,小麦发芽率是评价种子发芽的常用指标,发芽率80%以上为优良小麦[14]。因此选取不同淀粉含量和粗蛋白含量的小麦,以探究小麦皮色和成分差异对发芽效果的影响,如表2所示,选用了3种不同淀粉和蛋白含量的红皮小麦和3种白皮小麦,发芽率均在80%以上,能满足实验要求。
表2 小麦原料基础指标
Table 2 Basic indicators of wheat raw materials
注:同行数据肩标不同表示差异显著(P<0.05)。
指标白皮小麦1白皮小麦2白皮小麦3红皮小麦1红皮小麦2红皮小麦3皮色白白白红红红粗蛋白/% 13.3±0.04a 14.2±0.09b 15.2±0.1c 12.2±0.06d 13.4±0.05a 14.8±0.1c水分/%10.54a10.78a12.56b10.73a10.51a11.21c总淀粉/%71.17±0.92a65.23±0.23b54.67±0.39c61.66±0.87d59.34±1.22e60.88±0.64de3 d发芽率/% 95±0.8a 90±0.8bc 80±2.4d 89±0.8c 92±0.8b 91±1.6bc
2.2 发芽时间对小麦芽理化指标的影响
小麦发芽的目的在于生成水解酶以及促进小麦蛋白质和淀粉大分子的水解。跟踪了小麦发芽过程中氨基酸态氮含量、还原糖含量、淀粉酶活力和蛋白酶活力的变化,结果如图1所示。随着发芽时间的延长,麦芽中的氨基氮和还原糖含量均呈现出先增加后减少的趋势。此外,水解酶活力也表现出先增后降的趋势,并在发芽5 d时达到最大值。
a-氨基酸含量;b-还原糖含量;c-蛋白酶活力;d-淀粉酶活力
图1 不同发芽时间小麦芽的氨基酸态氮、还原糖含量以及淀粉酶、蛋白酶活力
Fig.1 Amino acid nitrogen, reducing sugar content, and amylase and protease activity in wheat malt vary with germination time.
在小麦发芽过程中,随着发芽时间的延长,前期麦芽中的氨基氮持续增加,这是由于蛋白酶活力在不断提高。而不同小麦发芽后达到氨基氮含量最大值的发芽时点不一样,如白皮小麦1和白皮小麦2都在发芽4 d氨基氮含量最高,其余小麦则是在发芽5 d时达到峰值。在相同蛋白质含量下,相比红皮小麦,白皮小麦的皮薄、胚乳含量多,发芽过程中吸水快,出芽快,蛋白溶解较快[15]。虽然白皮小麦3的粗蛋白含量最高,但它在发芽过程中氨基氮含量都相对较低,这可能是高蛋白质含量的小麦在制麦过程中容易出现溶解状况差、麦芽浸出物低等问题[16]。对比发芽时间对麦芽的还原糖含量的影响发现,不同小麦均在发芽5 d时含量达到最高,其中红皮小麦1的还原糖含量在发芽期间一直处于最高水平。
在小麦发芽的初期阶段,淀粉酶活力和蛋白酶活力总体呈上升趋势,休眠状态的种子在发芽时,谷类特有的酶活性出现,特别是在发芽后的3～5 d内,酶活力的增长速率加快,在发芽5 d时酶活力达到最大值(图1-c、图1-d)。随着发芽进程的推进,小麦的根芽和叶芽生长旺盛,蛋白质合成速率开始大于降解速率,导致营养消耗增加,酶量形成降低,因此,小麦在发芽后期水解酶活力呈下降的趋势[8,17]。
发芽5 d之后,不同小麦麦芽的各项理化指标均出现不同程度的降低,因此将小麦的发芽时间控制为5 d是较为适宜的。
此外,还分析了小麦原料的总淀粉和蛋白质含量与发芽5 d的麦芽的指标间的相关性,结果如图2所示。小麦的总淀粉含量与麦芽蛋白酶活力之间存在极显著的正相关性,发芽率与氨基氮含量、淀粉酶活力和蛋白酶活力呈显著正相关。金玉红[18]研究发现皮色浅、发芽率高、淀粉含量较高以及蛋白质含量较低的小麦是比较合适的制芽和酿造品种。综合分析结果表明,高淀粉含量的小麦品种在发芽特性上表现更为优异。基于此结论,本研究选择白皮、高淀粉含量、低蛋白含量的原料小麦-白皮小麦1进行后续的研究。
图2 各指标间的皮尔逊相关性分析图
Fig.2 A plot of Pearson correlation analysis between indicators, with red for positive correlations and blue for negative correlations
注:*P≤0.05,**P≤0.01;红色代表正相关,蓝色代表负相关。
2.3 发芽时间对结晶麦芽烘焙前后感官的影响
采用感官定量描述分析比较不同发芽时间的小麦芽烘焙前后的感官差异,结果如图3所示。
a-烘焙前小麦芽;b-烘焙后结晶小麦芽
图3 不同发芽时间下的小麦麦芽的香气轮廓图
Fig.3 Aroma profiles of wheat malt at different germination times
注:*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001。
图4 VIP值>1的香气物质随发芽时间变化的聚类热图
Fig.4 Clustering heat map of aroma substances with VIP value >1 with germination time
a-烘焙前小麦芽;b-烘焙后结晶小麦芽
图5 游离氨基酸在不同发芽时间的变化
Fig.5 Changes in free amino acids at various germination times
在烘焙前,小麦芽的酸香、甜香、麦芽香和草本香的变化最为显著,随着发芽进程推移,酸香逐渐增强,甜香在发芽5 d后趋于平稳,而麦芽香和草本香则呈现先增后降的趋势(图3-a),这是由于小麦在发芽过程中,大分子物质部分转化为小分子醛酸类物质,发芽过程显著提高了小麦中这些化合物,其对草本香和酸香的释放有直接的影响[19]。
烘焙处理可使麦芽中的酸香减弱,这可能是由于小分子醛酸类物质在烘焙过程生成了呋喃、吡嗪、吡咯等杂环类芳香化合物,而这些化合物对焦糖香、坚果香和烘烤香有重要贡献。其中,不同发芽时间的小麦芽的香气变化中,除了烟熏香和面包香之外,其他香气变化显著(图3-b),并且随着发芽时间的延长,焦糖香、坚果香、烘烤香和土豆香的香气强度均呈现出先增加后减少的趋势。在发芽过程中,小麦不断积累美拉德反应和焦糖化反应等化学反应所需的前体物质,包括还原糖、氨基酸以及小分子醛酸类化合物。因此,在烘焙过程中,这些化学反应的持续进行导致了焦糖香的显著变化[19]。根据先前的实验结果,在发芽5 d时,还原糖和氨基酸等前体物质的含量达到峰值,同时香气定量描述分析表明,在发芽5 d时,焦糖香、甜香、面包香和土豆香的感知最为强烈。
2.4 发芽时间对成品结晶小麦芽挥发性物质的影响
为了研究不同发芽时间的香气物质变化,利用顶空固相微萃取(headspace solid phase microextraction,HS-SPME)与GC-MS联用的方法对不同发芽时间之间的样品的香气成分进行分析定量,同时采用OPLS-DA结合变量权重(variable importance in the projection,VIP)值研究了不同样品间的挥发性组分差异,由表3可知,共检测到63种香气成分,其中有37种香气物质在不同发芽时间之间具有显著性差异,并且有35种香气物质的VIP值大于1,包括醛类10种、酮类2种、吡嗪、吡咯类4种、呋喃类7种、酯类7种、酸类1种、醇类2种、含硫2种。
表3 发芽时间对结晶小麦芽香气成分影响的显著性与VIP值
Table 3 The impact of germination time on aroma components in crystallized wheat malt with VIP values
编号CAS挥发性物质 香气描述 显著性VIP值醛类(17种)1124-19-6壬醛醛酸∗1.345235158-25-92-异丙基-5-甲基-2-己烯醛草本香ND0.9633100-52-7苯甲醛果香、杏仁香∗∗∗1.37844411-89-62-苯基-2-丁烯醛蜂蜜味∗∗∗1.294521834-92-4可卡醛苦可可、青草香∗∗∗1.2166590-86-33-甲基丁醛麦芽香∗∗∗1.0607122-78-1苯乙醛青草香∗∗∗1.257878-84-22-甲基丙醛青香、醛酸∗∗∗1.141966-25-1己醛青草香∗∗∗1.3511096-17-32-甲基丁醛可可味∗∗∗1.035115910-87-2(2E,4E)-壬二烯醛油脂味ND0.833124411-89-62-苯基-2-丁烯醛蜂蜜味∗∗∗1.161
续表3
注:挥发性组分的香气描述均查询The Good Scents Company Information System网站,—表示无相关描述;利用ANOVA分析香气物质随时间变化的显著性,其中*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001,ND表示不显著;采用OPLS-DA结合VIP Predictive计算差异性风味物质得出VIP值。
编号CAS挥发性物质 香气描述 显著性VIP值13104-61-0椰子醛椰子味ND0.2821418829-56-6(2E)-壬烯醛油脂香ND0.625152548-87-0(2E)-辛烯醛油脂香ND0.47716557-48-2(2E,6Z)-壬二烯醛青香ND0.6691726643-91-4α-(2-甲基亚丙基)苯乙醛可可味∗0.943酮类(5种)18600-14-62,3-戊二酮奶油香∗∗1.29219431-03-82,3-丁二酮奶油香∗∗∗1.064204312-99-61-辛烯-3-酮蘑菇味ND0.80121930-60-94-环戊烯-1,3-二酮—ND0.523223796-70-1香叶基丙酮果香ND0.425吡嗪、吡啶、吡咯类(10种)23109-08-02-甲基吡嗪杏仁香∗∗∗1.3442414667-55-12,3,5-三甲基吡嗪烘烤香∗∗∗1.1692515707-23-02-乙基-3-甲基吡嗪坚果香ND0.89526123-32-02,5-二甲基吡嗪可可味∗∗∗1.43127108-50-92,6-二甲基吡嗪可可味ND0.651285910-89-42,3-二甲基吡嗪坚果香ND0.710292294-76-02-戊基吡啶蘑菇味ND0.685301438-94-41-糠基吡咯蔬菜味ND0.916311003-29-82-吡咯甲醛咖啡味∗∗∗1.169321072-83-92-乙酰吡咯烘烤香ND0.767呋喃类(9种)333658-77-3呋喃酮焦糖、棉花糖香∗∗∗1.034343777-69-32-戊基呋喃果香ND0.750351192-62-72-乙酰基呋喃焦糖、咖啡香∗∗∗1.05436823-82-52,5-呋喃甲醛—ND0.71837118-71-8麦芽酚焦糖味∗∗∗1.2313898-01-1糠醛烤面包香∗∗∗1.0393967-47-05-羟甲基糠醛油脂味∗∗∗1.03540620-02-05-甲基糠醛焦糖香∗∗∗1.0634110551-58-35-乙酰氧基甲基-2-糠醛烤面包香ND0.523酯类(10种)42628-63-7乙酸戊酯果香∗∗∗1.26943105-37-3丙酸乙酯果香∗∗∗1.03244628-97-7棕榈酸乙酯蜂蜡香、果香∗∗∗1.22845544-35-4亚油酸乙酯油脂香、果香∗∗∗1.11046123-66-0己酸乙酯果香∗∗∗1.2284793-89-0苯甲酸乙酯薄荷香∗1.0434828664-35-9葫芦巴内酯焦糖、咖啡香∗∗∗1.0174997-62-1异丁酸乙酯酒香ND0.62250124-06-1十四酸乙酯蜂蜡香ND0.99851623-17-6乙酸糠酯甜味ND0.734酸类(3种)52124-07-2辛酸果香、焦香∗∗∗1.09753503-74-23-甲基丁酸酸臭味ND0.66254142-62-1己酸油脂味ND0.697醇类(3种)55100-51-6苯甲醇花香∗∗∗1.2455698-00-0糠醇面包、焦糖香∗∗∗1.14057106-24-1香叶醇花香∗1.051含硫类(4种)583268-49-33-甲硫基丙醛土豆香∗∗∗1.063594437-20-1二糠基二硫化物咖啡味∗∗∗1.2186013678-67-6二糠基硫醚土腥味ND0.5056175-18-3二甲基硫醚青香∗0.940苯酚类(2种)622785-89-92-甲氧基-4-乙基苯酚烟熏味ND0.875637786-61-02-甲氧基-4-乙烯基苯酚烟熏味ND0.972
为了直观地展示不同样本间化合物含量的变化规律,将差异显著且VIP值>1的香气物质数据进行归一化处理,并绘制了聚类热图。经过烘焙处理后,结晶小麦芽中的主要风味化合物为醛类、吡嗪类和呋喃类物质,显著影响小麦芽的感官特性,其香气可感知为坚果香、焦糖香、咖啡香、烘烤香等,而谷氨酸、精氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸和异亮氨酸正是与吡嗪类物质的形成和坚果香的产生密切相关[20]。
在不同发芽时间,结晶小麦芽中香气物质的组成表现出动态变化,在发芽初期,2,3-戊二酮、己醛、亚油酸乙酯、2-苯基-2-丁烯醛显著升高,而与前文感官对应较明显的是奶油香,高浓度2,3-戊二酮是奶油香显著的关键因素[21]。
3-甲硫基丙醛、糠醇、5-羟甲基糠醛、2-乙酰基呋喃、呋喃酮、葫芦巴内酯、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、2,3-丁二酮、丙酸乙酯、糠醛等物质随着发芽时间的延长呈先升高后降低的趋势,在发芽5 d和发芽6 d时含量较高,具体可感知为土豆香、焦糖香、咖啡香、奶油香、麦芽香和烘烤香。不同发芽时间会导致产生不同呋喃酮含量的结晶小麦芽,这是由于参与释放游离糖的淀粉酶的活性在发芽期间显著增加,这导致了潜在的呋喃酮前体(游离糖和氨基酸)的增加,而达到一定发芽时长后,谷物过度生长,胚乳代谢利用了游离糖和氨基酸,从而导致其在胚乳中消耗殆尽,呋喃酮在发芽后期含量降低[6]。虽然蛋氨酸在氨基酸总量中占比不高,但其在热处理过程中会产生烘烤香和土豆香,对食品风味有显著影响[22]。而缬氨酸、酪氨酸、甘氨酸和异亮氨酸等酮酸类衍生物会在糖代谢过程中合成双乙酰或其他酮类物质,从而产生焦糖香和奶油香[23]。麦芽香的香气特征物质,3-甲基丁醛,可经亮氨酸经氧化脱氨脱羧形成[24]。值得注意的是,发芽6 d和发芽7 d时,苯乙醛含量较高,与苯丙氨酸的变化相对应,苯乙醛是在热处理食品中通过苯丙氨酸的Strecker降解形成的Strecker醛,且经预糖化处理后苯乙醛含量更高[25]。
麦芽酚、呋喃酮、2-乙酰基呋喃、糠醇、辛酸、二糠基二硫化物、棕榈酸乙酯在发芽5 d时含量最高,具体香气描述为焦糖香、面包香和果香。麦芽酚的形成重要途径之一涉及脯氨酸与二糖的结合代谢,而脯氨酸在小麦芽的游离氨基酸总量中占据最高比例,焦糖香为结晶小麦芽最主要的香气特征。而在发芽6 d时,除焦糖香气所代表的物质含量较高,苯乙醛、2-甲基丙醛、2-吡咯甲醛、可卡醛等产生醛酸、草本和苦可可的物质也不少,这些化合物的混合可能导致焦糖香气的感官复杂化,从而产生所谓的“杂气”现象。
综合分析表明,发芽5 d时的结晶小麦芽既会产生典型的焦糖香浓郁的香气物质,且影响风味的醛酸类物质较少,整体香气愉悦,风味平衡性高。
3 结论与讨论
随着小麦发芽时间的延长,各项理化指标呈现出先增加后减少的趋势,并在发芽5 d时达到峰值。高淀粉含量的小麦原料展现出更优的发芽特性。烘焙前的小麦芽酸香、草本香较强;发芽时间对结晶小麦芽的香气产生了显著影响,随着发芽时间的延长,焦糖香、坚果香、烘烤香和土豆香的香气强度均呈现出先增加后减少的趋势。在发芽初期,奶油香较突出,麦芽的2,3-戊二酮含量较高;随着发芽进程的推移,结晶小麦芽的草本香、醛酸香逐渐增强,相对应的苯乙醛、2-甲基丙醛、可卡醛含量也升高。在发芽5 d时,结晶小麦芽的焦糖香、甜香、面包香和土豆香的香气强度达到最高,风味物质种类丰富,麦芽酚、呋喃酮、2-乙酰基呋喃、糠醇、棕榈酸乙酯、3-甲硫基丙醛和二糠基二硫化物等风味物质含量较高,表明发芽5 d的结晶小麦芽具有最佳的香气平衡性。后续将继续深度研究预糖化和烘焙阶段以完善结晶小麦芽的制麦工艺,制备优质的结晶小麦芽,明晰结晶小麦芽的关键香气物质,并探究该原料对发酵酒产品的风味影响。
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