氣味指紋圖譜技術(shù)在肉制品品質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用

劉樹(shù)萍，方偉佳

(哈爾濱商業(yè)大學(xué) 旅游烹飪學(xué)院，哈爾濱 150076)

肉制品是國(guó)民餐桌上不可或缺的一部分。傳統(tǒng)肉質(zhì)品的加工方法主要有煮制、鹵制、熏制、腌制。肉制品[1]加熱過(guò)程發(fā)生的化學(xué)變化會(huì)產(chǎn)生一些化學(xué)物質(zhì)，從而改變?nèi)忸?lèi)的原有風(fēng)味?；瘜W(xué)變化過(guò)程主要包括氨基酸和多肽的熱降解、糖降解、脂類(lèi)降解與氧化、美拉德反應(yīng)和各種降解產(chǎn)物之間的交換作用等，這些反應(yīng)中對(duì)風(fēng)味變化起顯著作用的是脂類(lèi)氧化以及美拉德反應(yīng)。傳統(tǒng)的肉制品檢測(cè)法以人工檢測(cè)法和化學(xué)檢測(cè)法為主，人工檢測(cè)法受到檢測(cè)員主觀因素的影響，結(jié)果往往具有不準(zhǔn)確性；而化學(xué)檢測(cè)法由于菜肴加工過(guò)程中復(fù)雜的化學(xué)變化而導(dǎo)致檢測(cè)過(guò)程復(fù)雜，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。氣味指紋圖譜技術(shù)作為前沿的檢測(cè)技術(shù)，可應(yīng)用于肉制品的成分分析及品質(zhì)檢測(cè)。氣味指紋圖譜技術(shù)結(jié)合電子鼻技術(shù)、氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)以及固相萃取技術(shù)等現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)將肉制品特性特征化記錄圖譜，存儲(chǔ)進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)，被錄入的肉制品數(shù)據(jù)庫(kù)可用于未知樣品的成分檢測(cè)及品質(zhì)檢測(cè)，達(dá)到對(duì)肉制品快速、無(wú)損、實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。

1 氣味指紋圖譜技術(shù)的簡(jiǎn)介

指紋即手指表面凸起而形成的紋路，由于指紋的出現(xiàn)受環(huán)境和自身雙重作用，因此指紋普遍存在卻又不盡相同，所以其特異性也被稱(chēng)為“人體身份證”；指紋圖譜技術(shù)[2]是對(duì)含有特征性品質(zhì)的待測(cè)組分進(jìn)行指紋分析的一種技術(shù)，常用的技術(shù)方法如DNA指紋圖譜技術(shù)、蛋白指紋圖譜技術(shù)及氣味指紋圖譜技術(shù)等。利用這些技術(shù)獲得的特征性指紋圖譜不斷豐富數(shù)據(jù)庫(kù)，從而建立識(shí)別模型，可將待測(cè)物質(zhì)分門(mén)別類(lèi)歸置的同時(shí)，也可對(duì)未知樣本進(jìn)行快速鑒定；其中氣味指紋圖譜技術(shù)[3]指的是利用現(xiàn)代先進(jìn)的檢測(cè)儀器，包括電子鼻技術(shù)、氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)、固相萃取與氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)等對(duì)揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入，得到相應(yīng)的帶有本質(zhì)屬性特征性的光譜、色譜以及其他圖譜的一門(mén)技術(shù)。這些技術(shù)獲得的特征性氣味指紋圖譜不斷錄入后，氣味數(shù)據(jù)庫(kù)不斷完善，可建立氣味指紋圖譜識(shí)別模型，達(dá)到對(duì)肉制品的快速分類(lèi)、鑒別和預(yù)測(cè)未知樣本的目的。

2 氣味指紋圖譜技術(shù)在肉制品品質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用

2.1 電子鼻技術(shù)

電子鼻[4]是一種模擬生物嗅覺(jué)的氣味掃描儀，工作程序包括3個(gè)部分：樣品信息采集、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)模型處理。可對(duì)周?chē)h(huán)境在一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)無(wú)損檢測(cè)，因此被應(yīng)用于食品把控、人體醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域。但是電子鼻技術(shù)的局限性在于它只能區(qū)分物質(zhì)的不同，不能定性到具體何種成分造成的不同，所以電子鼻技術(shù)常常與氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)聯(lián)用。

2.1.1 電子鼻在腌制肉品質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用

香腸屬于腌制肉類(lèi)的一種，顧欣哲等[5]根據(jù)Loading分析、方差分析和Pearson相關(guān)性分析確定了最佳傳感器，通過(guò)酸價(jià)和過(guò)氧化值的指標(biāo)來(lái)觀測(cè)氧化指數(shù)，結(jié)果表明電子鼻監(jiān)控對(duì)脂肪氧化程度有顯著的區(qū)分性，可用于脂肪氧化過(guò)程的監(jiān)控。進(jìn)而根據(jù)分析結(jié)果繪制圖譜，得到香腸的氣味指紋圖譜。郭昕等[6]選取3種不同產(chǎn)地的臘肉，利用電子鼻對(duì)臘肉樣品的揮發(fā)性氣體進(jìn)行檢測(cè)，得到特征性圖譜，結(jié)果表明不同產(chǎn)地臘肉的揮發(fā)性主成分不同，再結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)繪制主成分分析的氣味指紋圖譜，得到臘肉主成分分布不同的氣味指紋圖譜，此技術(shù)可通過(guò)檢測(cè)臘肉主成分組成來(lái)判定地方性特征風(fēng)味。

2.1.2 電子鼻在鹵制肉品質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用

唐春紅等[7]利用電子鼻對(duì)不同鹵制方式的雞腿肉錄入數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)證明電子鼻可以對(duì)不同鹵制方式的雞腿肉進(jìn)行有效區(qū)分，再結(jié)合感官評(píng)分，與氣味圖譜一一對(duì)應(yīng)起來(lái)，可對(duì)未知樣品的鹵制方式做標(biāo)準(zhǔn)化鑒定；劉欣等[8]利用PEN3便攜式電子鼻對(duì)不同肉桂含量的鹵雞腿樣品的揮發(fā)性氣味物質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入，再結(jié)合頂空固相萃取和氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對(duì)主成分進(jìn)行定性分析，繪制主成分氣味指紋圖譜，得到不同成分的分布情況，得出肉桂含量的增加會(huì)引起萜烯類(lèi)物質(zhì)的增加，其中0.3%的肉桂添加量導(dǎo)致萜烯類(lèi)物質(zhì)增加最顯著。朱成林等[9]利用電子鼻將不同花椒含量的鹵兔腿樣品進(jìn)行檢測(cè)。分析繪制主成分氣味指紋分析圖譜，發(fā)現(xiàn)不同花椒添加量的鹵兔腿有著明顯區(qū)分，再使用電子鼻-氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對(duì)具體成分進(jìn)行分析，得出結(jié)論：不同花椒添加量對(duì)兔腿原有成分并不產(chǎn)生種類(lèi)變化影響，只是產(chǎn)生含量變化影響，在0.3%含量的花椒添加量下，物質(zhì)含量變化最明顯。

2.1.3 電子鼻在熱處理肉品質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用

武蘇蘇等[10]將不同煮制溫度下的雞腿肉樣品切碎置于錐形瓶中，在水浴鍋中加熱用于電子鼻檢測(cè)。利用PEN3進(jìn)行定時(shí)檢測(cè)，錄入后的數(shù)據(jù)再結(jié)合頂空固相微萃取(HS-SPME)和氣質(zhì)聯(lián)用(GC-MS)技術(shù)定性檢測(cè)出揮發(fā)物成分組成，繪制主成分分析指紋識(shí)別圖譜，通過(guò)圖譜得出結(jié)論：前半段升溫過(guò)程中揮發(fā)性物質(zhì)的種類(lèi)和含量變化較快，后半段較慢，以90 ℃為臨界點(diǎn)。沈旭嬌等[11]利用含有10個(gè)熱敏感型金屬氧化物傳感器陣列的電子鼻對(duì)相同氣壓不同溫度和相同溫度不同氣壓處理?xiàng)l件下的鹽水鴨胸脯肉樣本定時(shí)檢測(cè)。將72 s后的電子鼻錄入數(shù)據(jù)利用主成分分析和線性判別分析2種數(shù)據(jù)分析方式，得出氣味成分指紋圖譜，根據(jù)比較得出結(jié)論：200 MPa/40 ℃和400 MPa/40 ℃ 2種條件處理下的鹽水鴨胸脯肉最接近產(chǎn)品的原始風(fēng)味。

2.2 氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)

氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)即氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用的分析技術(shù)。質(zhì)譜法可以對(duì)成分單一的化合物進(jìn)行定性分析，但是對(duì)復(fù)雜化合物就束手無(wú)策，而氣相色譜法可對(duì)復(fù)雜化合物進(jìn)行有限分離，彌補(bǔ)了質(zhì)譜法的缺陷，將二者聯(lián)用可達(dá)到對(duì)復(fù)雜化合物的高效、準(zhǔn)確定性。氣味本身就是一種復(fù)雜的、多種化合物的混合產(chǎn)物，因此需要?dú)赓|(zhì)聯(lián)用技術(shù)來(lái)進(jìn)行定性操作。但是氣質(zhì)聯(lián)用的局限在于不能從一整塊樣本中排除干擾信息，因此要結(jié)合萃取技術(shù)將樣本的主要揮發(fā)性物質(zhì)提取出來(lái)。

2.2.1 氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)在泡制肉品質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用

周恒量等[12]利用氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對(duì)最佳萃取工藝下風(fēng)味泡鵝肉樣品的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行定性，共檢測(cè)出63種揮發(fā)性物質(zhì)，并得到相應(yīng)的氣味指紋圖譜，發(fā)現(xiàn)在不同萃取工藝下，氣味指紋圖譜結(jié)果會(huì)產(chǎn)生差異；胡玉嬌[13]采用正交實(shí)驗(yàn)確定了泡椒鵝肉的最佳工藝，再結(jié)合固相微萃取(SPME)和氣質(zhì)聯(lián)用(GC-MS)技術(shù)檢測(cè)到泡椒鵝肉中的62種揮發(fā)性成分，從而建立相應(yīng)的氣味指紋圖譜，錄入氣味指紋檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，可檢測(cè)泡椒鵝肉品質(zhì)變化且預(yù)測(cè)未知泡椒鵝肉氣味成分組成。

2.2.2 氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)在熟制肉品質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用

喻倩倩等[14]利用頂空萃取技術(shù)對(duì)紅燒肉的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行提取，在最優(yōu)萃取條件下，結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)進(jìn)行成分定性分析，繪制特異性氣味指紋圖譜，鑒別出40種揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)；程玥等[15]對(duì)梅菜扣肉進(jìn)行蒸餾萃取，提取的氣味揮發(fā)物結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用法進(jìn)行成分判別，得出57種揮發(fā)性物質(zhì)成分組成，其中醛類(lèi)、醚類(lèi)、含氮、含硫以及雜環(huán)化合物是梅菜扣肉的主要揮發(fā)性成分，并錄入了特異性氣味指紋圖譜；王旭等[16]通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)確定45 ℃低溫下的最佳萃取條件，在最佳萃取條件前提下，采用頂空固相微萃取和氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)檢測(cè)方式，檢測(cè)出低溫羊肉火腿中的54種揮發(fā)性物質(zhì)，繪制成專(zhuān)屬的氣味指紋圖譜。

2.3 固相萃取與氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)

傳統(tǒng)的肉制品檢測(cè)都是將樣品直接檢測(cè)，會(huì)受到樣品內(nèi)干擾因子的影響，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。固相萃取技術(shù)作為樣品預(yù)處理新技術(shù)，由液固萃取和柱液相色譜技術(shù)結(jié)合發(fā)展而來(lái)，可對(duì)樣品進(jìn)行分離、純化和濃縮，與傳統(tǒng)的液液萃取法相比較可以提高分析物的回收率，對(duì)于待測(cè)物與干擾物分離更加高效。在肉制品的預(yù)處理技術(shù)上，固相萃取比傳統(tǒng)的液液萃取分離效果更佳。

2.3.1 固相萃取與氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)在熟制肉品質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用

丁暉等[17]利用固相微萃取技術(shù)，對(duì)經(jīng)過(guò)不同加工處理方式的羊羔肉樣品進(jìn)行預(yù)處理，提取不同方式處理的羊羔肉的有效成分，排除干擾因子。得到結(jié)果：超高溫處理的脫膻效果最佳；孫承鋒等[18]利用HS-SPME萃取工藝，將二次熱殺菌燒肉樣品預(yù)處理，再利用氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)分析待測(cè)樣本，得出結(jié)論：不同的二次殺菌燒肉樣品共有60種揮發(fā)性物質(zhì)成分，其中評(píng)價(jià)總分最低的是110 ℃殺菌組；師希雄等[19]利用固相萃取技術(shù)對(duì)不同熟制時(shí)間的牦牛肉樣品預(yù)處理，得到不同熟制時(shí)間的牦牛肉有效成分，再結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用檢測(cè)技術(shù)得出結(jié)論：經(jīng)過(guò)8天熟制的牦牛肉比0天與3天美拉德反應(yīng)得到的產(chǎn)物相對(duì)含量總體增加，肉制品香氣增加。

2.3.2 固相萃取與氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)在腌制肉品質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用

朱建軍等[20]利用固相萃取技術(shù)對(duì)黔式臘肉樣品進(jìn)行預(yù)處理，得到的黔式臘肉提取物樣本再結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)得出結(jié)果：共檢測(cè)出55種揮發(fā)性物質(zhì)成分，酚類(lèi)、羰基類(lèi)和酯類(lèi)這3種起主要揮發(fā)性成分代表作用。劉欣等利用固相萃取技術(shù)對(duì)不同肉桂添加量的鹵雞腿肉樣本進(jìn)行預(yù)處理，得到的鹵雞腿肉提取物樣本再結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)得出結(jié)果：肉桂塊與肉桂粉在對(duì)鹵制雞腿肉的影響上差別并不大，因?yàn)槿夤饓K與肉桂粉在含量和種類(lèi)上基本一致。

3 氣味指紋圖譜技術(shù)在肉制品品質(zhì)檢測(cè)中存在的問(wèn)題與應(yīng)用趨勢(shì)

3.1 存在的問(wèn)題

3.1.1 儀器設(shè)備不夠精密

氣味指紋識(shí)別技術(shù)[21]作為一種快速無(wú)損識(shí)別技術(shù)，可以根據(jù)氣體樣品總體揮發(fā)性信息產(chǎn)生特異性氣味指紋“圖譜”，可將未知樣品與現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，來(lái)檢測(cè)肉制品樣品的成熟度、種類(lèi)以及特征風(fēng)味。但是在我國(guó)氣味指紋識(shí)別技術(shù)還處于起步階段[22]，在檢測(cè)肉制品品質(zhì)過(guò)程中，由于儀器靈敏度、模式識(shí)別和數(shù)據(jù)處理方式都還未能達(dá)到盡善盡美的效果，得到的結(jié)果與人們期望中仍會(huì)有一些差異。

3.1.2 對(duì)肉制品預(yù)處理方式?jīng)]有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

通常在肉制品成分定性檢測(cè)時(shí)要進(jìn)行預(yù)處理，達(dá)到規(guī)避一些干擾因素的作用。但是由于不同的預(yù)處理方式會(huì)產(chǎn)生不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，肉制品的選取時(shí)間、選取部分、切制大小都會(huì)成為肉制品預(yù)處理的不準(zhǔn)確因素，如萃取是預(yù)處理技術(shù)之一，王旭等通過(guò)單因素試驗(yàn)得出結(jié)論：萃取時(shí)間、萃取頭類(lèi)別、萃取溫度、萃取量這4個(gè)因素都會(huì)影響預(yù)處理的結(jié)果，從而影響氣味指紋圖譜的準(zhǔn)確性。因此，在試驗(yàn)前需進(jìn)行單因素試驗(yàn)以確定最佳預(yù)處理工藝，統(tǒng)一預(yù)處理標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)建立不完備

氣味指紋圖譜作為氣味識(shí)別的前沿性科技，在擁有指紋識(shí)別精準(zhǔn)性的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)量尚少，數(shù)據(jù)庫(kù)仍不完備。肉制品本身是一種復(fù)雜的存在，加之加工過(guò)程中與調(diào)味品的交互作用，現(xiàn)在普遍使用的氣味指紋圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)是對(duì)氣味物質(zhì)的定性與定量分析，以含量多少來(lái)定論是否是氣味物質(zhì)的主體成分，但是有些氣味物質(zhì)即使含量很多也不是整體氣味的主要影響因子，而有些氣味物質(zhì)即使含量很少，卻對(duì)整體氣味起了決定性作用。由于肉制品風(fēng)味受到濃度、相對(duì)含量及風(fēng)味閾值3個(gè)方面作用的共同影響，所以要綜合考慮而不能只從含量分析，這與人們期望的通過(guò)確定最佳風(fēng)味組成與調(diào)配方法，從而優(yōu)化肉制品產(chǎn)品設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)出令大眾滿意的菜肴還有一段距離。

3.2 展望

我國(guó)的氣味指紋圖譜技術(shù)尚在建立階段，作為氣味識(shí)別的前沿性科技，在擁有指紋識(shí)別精準(zhǔn)性的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)量尚少，實(shí)驗(yàn)儀器靈敏度不夠，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)仍不完備。但是隨著時(shí)代的進(jìn)步，納米技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，儀器錄入數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度會(huì)提升，并且不斷地錄入不同條件下的肉制品樣品來(lái)豐富氣味指紋圖譜庫(kù)，從而可以建立不同種類(lèi)肉制品標(biāo)準(zhǔn)模型，在實(shí)現(xiàn)對(duì)未知樣品快速無(wú)損檢測(cè)的同時(shí)，也可提高肉制品優(yōu)化設(shè)計(jì)的高效性；肉制品香氣采集上，香氣采集中由于碰觸到儀器管壁產(chǎn)生冷凝作用，會(huì)損失一部分香氣，使得到的結(jié)果與實(shí)際產(chǎn)生偏差，將來(lái)，會(huì)有同溫設(shè)備的出現(xiàn)，解決香氣的冷凝損失現(xiàn)象，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，氣味指紋識(shí)別技術(shù)的數(shù)據(jù)處理方式也在與時(shí)俱進(jìn)。然而目前數(shù)據(jù)處理方法主要停留在氣味物質(zhì)含量分析上，不能綜合評(píng)價(jià)以分析氣味物質(zhì)對(duì)整體風(fēng)味的貢獻(xiàn)。因此，希望將來(lái)會(huì)有一種數(shù)據(jù)分析方法對(duì)氣味呈味主因子進(jìn)行判別。對(duì)于肉制品這種由不同反應(yīng)交互作用形成的復(fù)雜香氣，氣味指紋技術(shù)會(huì)向著多技術(shù)結(jié)合、更精準(zhǔn)化方向發(fā)展。相信將來(lái)氣味指紋技術(shù)會(huì)向著儀器體積便攜式、肉質(zhì)菜肴無(wú)損化發(fā)展，在不損壞肉制品品質(zhì)的基礎(chǔ)上，達(dá)到對(duì)肉質(zhì)菜肴氣味、品質(zhì)的實(shí)時(shí)、快速、便捷檢測(cè)。