导 读
研究亮点
本文揭示了大麦芽烘焙过程中挥发性物质演替的动态响应。
非靶向与靶向脂质组学成功用9个脂肪酸区分了不同烘焙阶段的大麦芽。
通过风味组学监测了14种挥发性物质在各烘焙阶段的动态演替。
首次系统报导麦芽颜色、风味前体物质及挥发性物质演替的非线性模式。
研究结论
在本研究中，通过详细的时间序列研究，揭示了大麦芽烘焙过程中挥发性物质演替的动态响应。首先，对大麦芽颜色进行了评估，结果显示随着烘焙的推进，大麦芽颜色逐渐加深。随后，检测并定量分析了美拉德反应的主要前体物质，包括游离氨基酸（FAAs）和还原糖（FRSs）。此外，通过非靶向和靶向脂质组学对脂肪酸（FAs）进行了分析，发现6个烘焙阶段中存在9种差异显著的脂肪酸。这三类前体物质在烘焙过程中均表现出波动性的消耗趋势，这种非线性消耗规律在烘焙大麦芽生产中首次被观察并报道。
最后，在挥发性物质生成和发展的动态响应方面，综合了三步走的分层递进风味组学方法，包括非靶向、拟靶向和靶向分析。首先，通过非靶向风味组学缩小检测到的挥发性物质范围，为后续拟靶向分析提供依据；拟靶向分析集中于识别显著挥发性物质并提供半定量数据；最终对14种关键挥发性化合物进行靶向定量，计算其气味活度值（OAVs），并监测每个烘焙阶段的香气平衡。
整个烘焙过程中，挥发性物质的浓度同样呈现出与其他分析结果一致的非线性变化模式。本研究首次系统性地揭示了麦芽颜色变化、风味前体物质消耗和挥发性物质演替在烘焙过程中的非线性行为。这些发现为研究人员和麦芽生产者在烘焙大麦芽的生产与应用方面提供了宝贵的见解。
图文赏析
图形摘要
图1 麦芽在六个烘焙阶段（RT0–5）中的烘焙时间-温度曲线、国际照明委员会（CIE）L⁎、a⁎、b⁎颜色值、褐变指数（BI）、以及Amadori化合物（304 nm）和美拉德产物褐黑素（420 nm）的发展趋势（A）；还原糖（B）、氨基酸（C）、和脂肪酸（D）的成分分析与定量结果。
图2 通过非靶向脂质组学分析烘焙大麦芽（RMs）在六个烘焙阶段（RT0–5）中的脂肪酸变化：三维主成分分析（PCA, A）；K-均值聚类分析（B1–3）；以及靶向脂质组学分析：偏最小二乘判别分析（PLS-DA）生成的变量投影重要性（VIP）图（C）。
图3 烘焙大麦芽（RMs）在六个烘焙阶段（RT0–5）的风味组学分析：非靶向分析（A–F）：总离子流色谱图（TICs, A）；挥发性物质分布的UpSet图（B）和Venn图（C）；三维主成分分析（PCA, D）；PC1–PC2的二维载荷图（E）；在U矩阵中的可视化自组织映射（SOM）（F）。拟靶向分析（G–M）：挥发性物质的UpSet图和Venn图分布（G）；结合热图的层次聚类分析（H）；火山图可视化差异挥发性物质：RT1 vs. RT0（I）、RT2 vs. RT1（J）、RT3 vs. RT2（K）、RT4 vs. RT3（L）、RT5 vs. RT4（M）；靶向分析 （N）偏最小二乘判别分析（PLS-DA）中定量香气的变量投影重要性（VIP）图（N）。
图4 部分香气与显著前体物质之间的相关性分析：游离还原糖（葡萄糖（Glu）、果糖（Fru）、麦芽糖（Mal）、麦芽三糖（Maltri））、游离氨基酸（甲硫氨酸（Met）、甘氨酸（Gly）、酪氨酸（Tyr）、缬氨酸（Val）、异亮氨酸（Ile）、苯丙氨酸（Phe）、赖氨酸（Lys）、亮氨酸（Leu）、组氨酸（His）、精氨酸（Arg）、半胱氨酸（Cys））、和游离脂肪酸（亚油酸（C18:2 n-6）、亚麻酸（C18:3 n-3）、γ-亚麻酸（C18:3 n-6））。
陈柄灿
顾子玄
原文链接
https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.142477
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本文转载自“科学私享”微信公众号，原标题“美国北达科塔州立大学陈柄灿副教授团队：基于非靶向和拟靶向风味组学的时间序列研究揭示了大麦芽烘焙过程中挥发性成分的非线性动态响应”。转载仅用于学术分享，若有侵权，请后台留言联系修改或删除！
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