一、研究背景

面包作為全球廣泛消費的食品，其風味是影響消費者接受度的關鍵因素之一。傳統小麥面包在市場中占據重要地位，但隨著人們健康意識的提升，對面包營養與風味的多元化需求日益增長。玫瑰茄和紫米因富含多種營養成分，如玫瑰茄含有的膳食纖維、有機酸、抗氧化劑，紫米富含的膳食纖維、多酚、花青素等，成為改良面包營養結構的優質原料。

 

然而，將玫瑰茄粉和紫米粉添加到小麥粉制作面包時，在提升營養的同時，也會對面包的風味產生復雜影響。面包的風味由多種揮發性有機化合物（VOCs）共同構成，這些成分的微妙變化都會改變面包的整體氣味，進而影響消費者的喜好。過往研究雖關注到原料替代對面包風味的影響，但對于其中具體揮發性成分的變化及整體風味特征的精準分析仍存在不足。電子鼻作為一種模擬人類嗅覺系統的檢測設備，能夠快速、全面地感知面包氣味中的揮發性成分變化，在研究玫瑰茄和紫米粉對面包風味影響的過程中，具有不可替代的重要性，為深入了解面包風味變化規律提供了有力的技術支持。

 

• 實驗方法

 （一）面包制作

從當地農貿市場采購玫瑰茄花和紫米，經過清洗、冷凍干燥、研磨以及100 - 120目篩網篩選，獲取玫瑰茄粉和紫米粉。選用特定的高 - 蛋白小麥粉和低 - 蛋白小麥粉，并搭配牛奶、糖、鹽、酵母、黃油和雞蛋等原料。實驗設置不同比例，分別用5%、10%、15%的紫米粉和0%、4%、8%的玫瑰茄粉替代部分高 - 蛋白小麥粉（總面粉量為200g）。

 

將各種原料加入攪拌器（SM - 201），先以10rpm的速度攪拌5分鐘，使原料初步混合均勻，接著以30rpm的速度快速攪拌10分鐘，制成面團。把面團放入溫度20℃、相對濕度55%的發酵箱（SM - 35S）中發酵1小時，此時面團體積約變為原來的兩倍。隨后取出面團，進行拍打排氣、分割成100g的小塊、滾圓并松弛15分鐘，再放入溫度32℃、相對濕度85%的環境中進行二次發酵45分鐘。最后，將面團放入185℃的烤箱（SM - 630）烘烤18分鐘，得到面包樣品，每批制作6個面包用于后續實驗。

 

（二）上海保圣電子鼻cNose檢測

稱取約5g面包粉末，放入20mL的頂空瓶中，在25℃的環境下富集20分鐘，讓面包的揮發性成分充分揮發到頂空瓶的氣相中。采用上海博迅實業發展有限公司生產的電子鼻進行檢測，檢測時設置溫度為25℃、濕度為55%，進樣準備時間60秒，氣體流速10mL/s，檢測時間60秒，清洗時間120秒。電子鼻內部包含多個對不同揮發性化合物具有特異性響應的傳感器，這些傳感器會與面包揮發出來的氣味成分發生相互作用，產生相應的電信號變化。通過對這些電信號數據的采集和分析，就能夠獲取面包氣味成分的特征信息，進而對面包的整體氣味進行評估和比較。

 

 三、實驗結果

 （一）上海保圣電子鼻cNose對面包氣味的初步評估

上海保圣電子鼻cNose的18個傳感器對不同面包樣品的氣味成分產生了不同程度的響應。從雷達圖結果可以看出，除傳感器 - 3外（該傳感器對氫氣物質有響應，但在所有樣品中均未檢測到相關物質），相較于對照組（CON）面包，添加玫瑰茄粉和紫米粉的面包樣品，其氣味響應值在一定程度上有所增加。這初步表明，玫瑰茄粉和紫米粉的添加改變了面包的風味物質組成，使面包釋放出更多能被電子鼻檢測到的揮發性成分，從而引起傳感器響應值的變化。這種變化為進一步探究面包風味變化提供了重要線索，說明電子鼻能夠敏銳地捕捉到因原料改變而引起的面包氣味差異。

 

 （二）結合HS - GC - MS對面包揮發性成分的深入分析

為了更精確地了解面包揮發性成分的變化，研究人員結合HS - GC - MS（頂空固相微萃取 - 氣相色譜 - 質譜聯用技術）對面包進行分析。結果發現，共檢測出152種VOCs，其中有21種在所有樣品中都存在。值得注意的是，對照組面包中含有14種獨特的揮發性化合物，而添加玫瑰茄粉和紫米粉后，面包中VOCs的種類隨著小麥粉替代量的增加而增多。

 

在主要的揮發性化合物類別中，酯類物質在所有樣品中含量最高，且添加玫瑰茄粉和紫米粉后，其含量相較于對照組有所增加。酯類是面包產生水果和甜味香氣的重要來源，如Octanoic acid, ethyl ester和Decanoic acid, ethyl ester等，它們具有廣泛的水果風味，包括青蘋果、黑莓、甜水果和葡萄酒的香氣，為面包增添了豐富的果香。

 

與酯類相反，醇類物質的含量隨著玫瑰茄粉和紫米粉的添加顯著下降，例如在P15R8樣品中，醇類物質含量相較于CON樣品降低了74.93%。通常，酯類的分解和醛類的還原會產生醇類，而在本實驗中，醇類物質的減少可能與酯類物質的增加存在關聯。

 

醛類物質總體變化較小，其中Benzene acetaldehyde對面包的蜂蜜樣氣味有貢獻。酮類物質具有黃油和奶油的氣味，其相對含量的增加可能與紫米粉中較高的淀粉含量有關，在烘焙過程中，淀粉引發的美拉德反應促進了酮類物質的產生。

 

此外，酸類、烷烴類和雜環化合物在對照組面包中的占比較小，但添加玫瑰茄粉和紫米粉后，它們的比例有所上升。其中，Nonanoic acid和Butanoic acid, 2 - methyl - 與水果風味相關，而美拉德反應和Strecker反應的相互作用產生了具有獨特燒焦和“烘烤”香氣的烷烴類和雜環化合物，豐富了面包的風味層次。

 

（三）上海保圣電子鼻cNose在面包風味研究中的重要性體現

綜合上海保圣電子鼻cNose和HS - GC - MS的實驗結果可以看出，電子鼻能夠快速、直觀地反映出添加玫瑰茄粉和紫米粉后面包氣味的變化趨勢，為后續更精確的成分分析指明了方向。通過電子鼻的初步檢測，研究人員能夠及時發現面包風味的改變，確定需要進一步深入分析的樣品和成分。

 

同時，電子鼻檢測結果與HS - GC - MS的分析相互印證，從整體氣味特征到具體揮發性化合物成分的變化，全面地揭示了面包風味的變化規律。這不僅有助于深入理解玫瑰茄粉和紫米粉對面包風味的影響機制，而且為優化面包配方、開發具有獨特風味和高品質的面包產品提供了重要的數據支持。在實際生產中，電子鼻可以作為一種快速檢測工具，對不同配方的面包進行風味篩選，大大提高了研發效率，降低了研發成本，充分彰顯了其在面包風味研究中的重要價值。