玉米（鲜玉米尤为突出）除淀粉、蛋白质、脂肪、膳食纤维等基础营养组分外，还富含钙、铁、镁、硒等矿物质，以及维生素、胡萝卜素、烟酸等活性营养物质，兼具多重食疗作用，其消费需求与市场规模持续扩张。为解析玉米的挥发性风味物质，本研究联合GC-IMS和GC-MS两种检测手段，分别构建经原状、清洗、漂烫、预冷、冷冻、蒸制、水煮、油炸、冻干九种不同工艺处理玉米的挥发性风味指纹图谱。
GC-IMS检测不同处理玉米样品的风味差异
在GC-IMS光谱地形图（图1）中，纵坐标表示气相色谱的保留时间，横坐标表示离子迁移时间。横坐标1.0处的垂直线为RIP（反应离子峰，已归一化）。RIP两侧的每个点代表一种挥发性有机化合物，白色表示浓度较低，红色表示浓度较高，即颜色越深，浓度越高。结合上述说明以及GC-IMS二维俯视图，可以直观地比较不同样品中挥发性化合物的组成。
以原状玉米为参照，对所有光谱进行差异分析表明，风味化合物存在明显差异，九种处理下的玉米可分为四类：原状和水洗玉米；漂烫、预冷和冷冻玉米；蒸煮和水煮玉米；油炸和冻干玉米。
图1 9 种不同处理玉米挥发性物质二维图谱（俯视图）
与原状玉米相比，水洗玉米的光谱与原状玉米相似，风味化合物浓度几乎相同。与原状玉米相比，漂烫、预冷和冷冻玉米的光谱发生了变化，但对风味的影响相对较小。漂烫、预冷和冷冻玉米的风味光谱较为相似。漂烫能促进玉米中典型风味成分的形成。就处理方法而言，漂烫、预冷和冷冻玉米均在沸水中处理2分钟。与漂烫玉米相比，预冷和冷冻玉米经过短时间的冷处理。据推测，短时间的加热和冷处理对玉米的固形物含量和风味影响不大。此外，与原状玉米相比，蒸煮和水煮玉米的风味化合物明显减少，且变化更为明显。熟玉米与原状玉米的风味差异可能是因为蒸煮和水煮都属于湿热处理。基于热传导和流体动力学，湿热处理能促进玉米成分的非酶氧化和分解反应。适当的加热过程可以使脂氧合酶失活，并产生丰富的风味。从油炸和冻干玉米的光谱可以看出，挥发性化合物的种类最为丰富，与其他处理的玉米相比变化更明显。在食品加工过程中，微观结构影响风味化合物与食品基质结合位点的性质和数量，从而决定了风味化合物与食品基质的结合程度。冻干玉米形成多孔蜂窝状结构，冻干过程中细胞组织结构和网络孔隙形态的完整性对挥发性风味化合物的保留有重要影响。不同的处理方式导致玉米产生不同的挥发性风味化合物。
GC-IMS对不同处理玉米样品风味指纹图谱的比较
为了更具体、直观地展示不同样品中挥发性化合物的变化规律和相对浓度，绘制了挥发性化合物的指纹图谱（图2）。图2展示了每个样品完整的挥发性有机化合物信息以及样品间挥发性有机化合物的差异。在指纹图谱中，不同样品风味化合物的变化更为明显。通过纵向比较，可以直观地看出不同风味化合物的浓度呈现出一定规律。本研究中风味指纹图谱的分析聚焦于37种定性快速的挥发性成分。将同类化合物归在一起，以分析不同处理样品中风味化合物的变化规律。
图2 9种不同处理玉米的风味指纹图谱
如绿色框所示，原状玉米中1-辛烯-3-醇、反式-2-己烯醇、戊醇和2-丙醇等醇类物质的浓度达到最大值，在水洗、漂烫和预冷过程中基本保持不变，但在蒸煮、水煮、油炸和冻干过程中，主要醇类物质的浓度逐渐降低。这可能是由于持续加热过程导致沸点较低的小分子醇类，如戊醇和2-丙醇，不断随水蒸气挥发。另一方面，醇类的形成与醇还原酶的作用有关。加热过程中部分醇还原酶失活，阻碍了醇类的生成，或者醇类在较高温度下可能发生酯化、缩合、裂解等反应。
如黄色框所示，乙酸乙酯和乙酸丁酯等酯类的变化规律与醇类相似，在原状玉米中浓度最高，在水洗、漂烫、预冷和冷冻处理过程中逐渐降低，蒸煮后浓度降至最低。如红色框所示，辛醛、2-庚醛、壬醛和3-甲基丁醛等各种醛类在蒸煮过程中浓度达到最大值，表明产生了大量醛类物质。玉米含有亚油酸、棕榈酸和油酸。在蒸煮过程中，这些脂肪酸很容易通过氧化反应转化为醛类。研究表明，一些醛类也来源于还原糖和氨基酸的美拉德反应，且醛类的阈值较低，对样品风味的贡献相对较大。
如白色框所示，2-庚酮、2-丁酮、2-酮、3-羟基-2-丁酮、2-甲基-吡嗪和2-乙基-3,5-二甲基-吡嗪在油炸过程中产生且浓度最高。高温条件下的美拉德反应、脂质氧化和糖类热降解是形成油炸玉米风味的重要途径，尤其是浓度高且阈值低的吡嗪类化合物，为油炸玉米的整体风味提供了浓郁的坚果味和烤香味。
GC-MS分析不同处理玉米样品中风味化合物的差异
通过GC-MS对玉米中的挥发性化合物进行鉴定，不同处理下挥发性化合物的总浓度和种类有所不同。对原状、水洗、漂烫、预冷、冷冻、蒸煮、水煮、油炸和冻干的玉米进行GC-MS分析，共得到152种风味化合物。
在醛类中，以两种检测方法都能高重合度检测到的正己醛为例，蒸煮、水煮和油炸玉米中正己醛的ROAV值显著高于其他处理的玉米。在蒸煮处理下，具有少许水果香气的庚醛和带有脂质气味的反-反-2,4-壬二烯醛具有较高的ROAV值，在其他处理的玉米中也能检测到它们。推测原因可能是高温下的美拉德反应，因此它们被认为是蒸煮玉米中产生的特征风味。可以看出，蒸煮和水煮玉米的主要风味化合物相似，但蒸煮玉米中的风味化合物比水煮玉米中的更丰富。在醇类中，以1-辛烯-3-醇为例，冻干玉米中的ROAV值最高，在其他处理下显著降低。2,5-二甲基吡嗪和2-戊基呋喃等杂环化合物在油炸玉米中的浓度最高。酯类是由醇类与脂肪氧化产生的游离脂肪酸相互作用形成的。由于它们对香气的贡献较低且ROAV值较低，不同处理玉米的风味差异并不明显。虽然邻苯二甲酸二异丁酯、14-甲基十五烷酸甲酯和邻苯二甲酸二丁酯的相对浓度较低，但在九种不同处理的玉米中几乎都能发现它们。综上所述，可以根据不同化合物的总浓度来判断玉米的处理方式。
结合ROAV值，筛选出第1组（原状和水洗玉米）中的共同特征风味化合物为癸醛和1-辛烯-3-醇。第2组（漂烫、预冷和冷冻玉米）中的共同特征风味化合物为癸醛和1-辛烯-3-醇。第3组（蒸煮和水煮玉米）中的共同特征风味化合物为正己醛、反-2-壬醛、癸醛、1-辛烯-3-醇和2-戊基呋喃。第4组中油炸玉米的特征风味化合物筛选为正己醛、苯乙醛、反-2-辛烯醛、癸醛、2,5-二甲基吡嗪和2-戊基呋喃，冻干玉米的特征风味化合物筛选为壬醛、癸醛和1-辛烯-3-醇。2,5-二甲基吡嗪仅存在于油炸玉米中，ROAV值为34.50。此外，癸醛在所有玉米样品中含量丰富，ROAV值为11.70-100.00，对带有脂肪香和花香的气味贡献最大。
GC-MS与GC-IMS对不同处理玉米样品风味化合物的比较
对9种不同处理玉米的挥发性风味物质维恩图（图3）进行对比分析后可得：GC-MS与GC-IMS两种方法可共同检出3~7种共有风味组分，推测正己醛、1-辛烯-3-醇、辛醇、2-戊基呋喃为玉米的核心特征风味物质。细分各组分检出情况：壬醛在全部9种处理玉米中均可被两种仪器同步检出；正己醛、1-辛烯-3-醇、2-戊基呋喃仅冻干玉米中未检出；苯甲醛仅存在冻干、油炸、蒸制玉米样品中；反-2-辛烯则仅在原生、水洗、漂烫、预冷、冷冻玉米里检出，油炸、蒸制、水煮及冻干样品中均未发现该物质。上述规律与单独采用GC-IMS检测得到的醛类变化趋势相吻合：经蒸制、水煮、油炸、冻干加工后，玉米体系内醛类物质含量会降至最低。
图3 GC-MS与GC-IMS检测风味物质维恩图
不同处理玉米样品的感官评价
将九种不同处理下玉米中相对气味活度值（ROAV）大于1的风味化合物与其风味特征相结合。使用六个感官描述词来评价香气特征：甜花香、脂香、蘑菇干草香、烤土豆或坚果香、蔬菜豆香和苦杏仁香，并根据感官评价结果绘制香气轮廓图。
从图4可以看出，九种处理下玉米的甜花香调相似。具体而言，甜花香、蔬菜豆香和脂香在蒸煮和水煮玉米中尤为明显。甜花香调主要由壬醛、癸醛和苯乙醛等醛类物质贡献，而脂香调主要由正己醛、反-2-壬醛和辛醇引起。蔬菜豆香调主要由2-戊基呋喃产生。其中，原状玉米的香气主要由甜花香调和蔬菜豆香调组成，因为壬醛、癸醛和2-戊基呋喃的浓度较高。油炸玉米中由苯甲醛引起的苦杏仁调更为明显，而吡嗪类物质对油炸玉米的烤土豆或坚果香贡献很大。由于1-辛烯-3-醇浓度较高，冻干玉米具有更多的蘑菇干草香调。水煮玉米和蒸煮玉米的香气轮廓最为相似，而水洗玉米、预冷玉米、速冻玉米和漂烫玉米的香气轮廓最为相似，这与指纹图谱的结果基本一致。图5展示了九种处理下玉米中每种香气调的感官评分。图6展示了每个玉米样品的喜好度评分。从图5可以看出，评价小组更喜欢油炸玉米，这与图6的结果一致。毫无疑问，由于吡嗪香气，油炸玉米中的烤土豆或坚果香最受欢迎。蒸煮玉米和水煮玉米的香气轮廓和感官评分相似，而其他五种玉米的评分略低。
图4 9种不同处理玉米香气轮廓雷达图
图5 9种不同处理玉米各香气属性感官评分雷达图
图6 9种不同处理玉米感官喜好度柱状图
