分子感官科學(xué)技術(shù)在調(diào)味品上的應(yīng)用研究進(jìn)展

葉丹，王傳明，劉鵬，王奇，尹洪

(四川天味食品集團(tuán)股份有限公司，成都 610200)

1 概述

食品風(fēng)味是評(píng)價(jià)食品質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，它直接影響到產(chǎn)品品質(zhì)、價(jià)值及消費(fèi)者的可接受度。人們?cè)缙谕ㄟ^感覺器官(眼睛、鼻腔、口腔等)及一些感官評(píng)價(jià)技術(shù)對(duì)食品的色、香、味、形等方面進(jìn)行評(píng)定和描述，但只能簡(jiǎn)單闡明食品風(fēng)味的品質(zhì)特征和強(qiáng)度。后來開始結(jié)合分子感官科學(xué)技術(shù)對(duì)食品的滋味、氣味等進(jìn)行分析，通過利用客觀真實(shí)的數(shù)據(jù)，對(duì)食品的感官質(zhì)量進(jìn)行全面的綜合性的評(píng)定，這些對(duì)食品感官性狀的分析技術(shù)已經(jīng)逐漸發(fā)展為食品科學(xué)一個(gè)重要的分支領(lǐng)域[1]。而分子感官科學(xué)是近幾年研究的一個(gè)熱點(diǎn)，它是在分子水平上研究食品感官品質(zhì)的多學(xué)科交叉綜合技術(shù)，在2007年由德國(guó)Peter Schieberle 教授首次提出[2-3]。分子感官科學(xué)主要是以氣質(zhì)聯(lián)用(GC-MS，gas chromatography-mass spectrometry)、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(LC/MS，liquid chromatography-tandem mass spectrometry)和氣相色譜-嗅聞(GC-O，gas chromatography-olfactometry)、核磁共振(NMR，nuclear magnetic resonance technology)等檢測(cè)分析手段為基礎(chǔ)，結(jié)合味道剖面分析(TPA，taste profile analysis)、香氣提取物稀釋分析法(AEDA，aroma extract dilution analysis)、滋味稀釋分析(TDA，taste dilution analysis)和味道重組實(shí)驗(yàn)(TRE，taste recombination experiment)等感官評(píng)價(jià)技術(shù)，從分子水平上定性、定量描述風(fēng)味，從而確定食品中風(fēng)味的組成，更加客觀地評(píng)價(jià)食品的風(fēng)味品質(zhì)，這對(duì)企業(yè)在質(zhì)量控制、產(chǎn)品研發(fā)、定位和評(píng)估等方面有著重要的意義[4-5]。

調(diào)味品是人們?nèi)粘Ｉ钭舨偷谋匦杵?，它不僅具有基礎(chǔ)調(diào)味作用，還可改善菜肴的色、香、味。它的風(fēng)味物質(zhì)在味道中起著關(guān)鍵作用，是產(chǎn)品品質(zhì)及可接受性的關(guān)鍵因素，其中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)影響著調(diào)味品的氣味，大部分的非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)對(duì)調(diào)味品的滋味起關(guān)鍵作用，因此，調(diào)味品的風(fēng)味評(píng)價(jià)變得尤為重要。目前分子感官科學(xué)技術(shù)是對(duì)食品風(fēng)味進(jìn)行分析評(píng)價(jià)的主要手段，且各種分子感官科學(xué)技術(shù)也越發(fā)成熟。由于調(diào)味品的風(fēng)味是一個(gè)復(fù)雜的體系，特別是復(fù)合調(diào)味品類的風(fēng)味物質(zhì)可達(dá)數(shù)百種[6-8]，分子感官科學(xué)技術(shù)在調(diào)味品中的應(yīng)用研究相對(duì)其他食品還較少。因此，本文旨在通過對(duì)分子感官科學(xué)技術(shù)在調(diào)味品中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀進(jìn)行介紹，使更多人了解到分子感官科學(xué)技術(shù)，并在今后研究中能夠便捷應(yīng)用分子感官科學(xué)技術(shù)，對(duì)調(diào)味品中關(guān)鍵氣味及滋味活性物質(zhì)進(jìn)行分析鑒定及擬合，在分子的水平上對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)及風(fēng)味預(yù)期，從而開發(fā)出滿足消費(fèi)者需求的調(diào)味品。

2 分子感官科學(xué)技術(shù)在調(diào)味品關(guān)鍵氣味活性化合物中的研究應(yīng)用

食物中揮發(fā)性氣味物質(zhì)的種類繁多，但僅有少部分的氣味物質(zhì)會(huì)賦予此類食物特征香氣，我們稱這部分氣味化合物為關(guān)鍵氣味活性化合物[9]。關(guān)于分子感官科學(xué)技術(shù)在調(diào)味品氣味活性物質(zhì)上的分析研究最早的是國(guó)外風(fēng)味化學(xué)家Schieberle[10]，他應(yīng)用 GC-O、AEDA、SIDA等技術(shù)對(duì)日本龜甲萬醬油中的活性氣味物質(zhì)進(jìn)行分離提取、定性定量分析，然后結(jié)合描述性分析進(jìn)行香氣復(fù)合，建立醬油香氣模型，并分析醬油加熱前后活性風(fēng)味物質(zhì)的變化；Marrufo-Curtido等[11]采用攪拌棒吸附萃取(SBSE，stir bar sorptive extraction)聯(lián)合GC-MS技術(shù)對(duì)26種不同地理標(biāo)志性保護(hù)的優(yōu)質(zhì)食醋(摩德納傳統(tǒng)香醋、摩德納香醋、雪利醋等)的揮發(fā)性成分進(jìn)行了定性分析，鑒別出113種揮發(fā)性化合物，包括短鏈酯、酸、乙酸和醇、酚、內(nèi)酯以及苯和呋喃等不同化合物，并鑒定出39種未報(bào)道的氣味活性物質(zhì)；隨著分子感官科學(xué)技術(shù)應(yīng)用的推廣，國(guó)內(nèi)也開始利用分子感官技術(shù)對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)食品的香味物質(zhì)進(jìn)行深入研究。張玉玉[12]采用蒸餾萃取(SDE)和固相微萃取(SPME)提取面醬揮發(fā)性成分，再利用GC-MS、GC-O、AEDA檢測(cè)技術(shù)對(duì)甜面醬進(jìn)行了定性定量分析，確定了市售傳統(tǒng)甜面醬的活性氣味化合物，主要包括有乙酸、異戊醛、糠醛、一甲硫基丙醛、二甲基三硫醚、四甲基吡嗦、異戊酸等，其中糠醛在麥醬和饅頭醬中的含量都比較高，超過20 μg/g，同時(shí)也利用GC-O分析比較不同原料制得的面醬的香氣特點(diǎn)。羅靜等[13]利用SPME聯(lián)合GC-MS技術(shù)對(duì)5個(gè)不同發(fā)酵階段的郫縣豆瓣的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析鑒定，揭示這些氣味活性成分與產(chǎn)品呈香的關(guān)系，研究結(jié)果顯示：有9個(gè)類別的郫縣豆瓣中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)超過140種，且不同發(fā)酵階段郫縣豆瓣的揮發(fā)性呈香物質(zhì)呈現(xiàn)不同趨勢(shì)的增加和消減。

3 分子感官科學(xué)技術(shù)在調(diào)味品滋味活性化合物中的研究應(yīng)用

滋味是食品風(fēng)味的重要組成部分，與香氣一起影響消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的接受度。近幾年研究者們利用分子感官科學(xué)技術(shù)著重對(duì)食品中鮮味、甜味、苦味、咸味、濃厚味等進(jìn)行研究，而鮮味與濃厚味是調(diào)味品滋味物質(zhì)的研究熱點(diǎn)。TDA是初期食品滋味活性物質(zhì)分析研究的常用方法，它是由Hofmann等[14]在鑒定食品中的苦味物質(zhì)中建立的，此方法主要是利用人的舌頭檢測(cè)，再結(jié)合儀器分析，對(duì)食品的滋味強(qiáng)度迚行標(biāo)度評(píng)級(jí)，篩選出食物中的主要滋味活性物質(zhì)；在TDA的基礎(chǔ)上，Ottinger等[15]在研究美拉德反應(yīng)中甜味增強(qiáng)劑時(shí)又建立了比較滋味稀釋分析(comparative taste dilution analysis, CTDA)，測(cè)定不同的濃度A/B部分的TD值，通過比較分析判定它對(duì)甜味是否具有增強(qiáng)作用；Seung-Ho Kim等[16]利用滋味稀釋分析法分析大醬滋味化合物及其貢獻(xiàn)率，研究結(jié)果表明咸味貢獻(xiàn)率最高，其次是鮮味，還有淡淡的酸味、甜味和苦味，提出鮮味可能與鮮味肽(含有谷氨酸殘基或(和)天冬氨酸殘基等)有直接的關(guān)聯(lián)，與特定的味道化合物NaCl和KCl也可能存在關(guān)聯(lián)性，并在后期也都得到證實(shí)；Yamamoto S等[17]利用LC/MS/MS技術(shù)分離檢測(cè)到醬油中的二肽高達(dá)237個(gè)，并通過GC-MS對(duì)這些二肽進(jìn)行定量分析，首次研究了不同醬油中呈味肽與口味差異之間的相關(guān)性。研究表明，醬油的鮮味不僅與谷氨酸和天冬氨酸等鮮味氨基酸相關(guān)，小分子肽類對(duì)醬油鮮味也有重要的貢獻(xiàn)率，為進(jìn)一步研究二肽與呈味關(guān)系提供了參考信息。Kuroda M等[18]利用LC/MS/MS技術(shù)測(cè)定了6個(gè)不同國(guó)家魚露中濃厚感肽γ-Glu-Val-Gly的含量，范圍在0.04～1.26 mg/dL之間，表明 γ-Glu-Val-Gly在魚露這種調(diào)味品中應(yīng)用廣泛。通過對(duì)不同國(guó)家魚露含量進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)不同國(guó)家魚露的厚感強(qiáng)度不同可能受魚類種類、加工中的發(fā)酵條件、微生物等差異的影響。劉建彬等[19]對(duì)3種不同酵母抽提物(yeast extract，YE)的滋味進(jìn)行了評(píng)價(jià)和描述，通過超濾、凝膠層析對(duì)YE的滋味組分進(jìn)行了分離，然后利用HPLC技術(shù)對(duì)3種YE的組分進(jìn)行了測(cè)定分析，研究結(jié)果顯示：YE中小于1000 U分子量的寡肽含量較高(約70%)，成功鑒定出了YE的主要滋味物質(zhì)。同時(shí)通過建立模型的反饋感官鑒定試驗(yàn)得出，當(dāng)YE濃度分別達(dá)到0.25，0.05 g/L時(shí)開始體現(xiàn)出增鮮效果，這對(duì)YE在調(diào)味品中增鮮及增濃厚味作用有重要的意義。此外，除了氣相色譜、液相色譜及氣/液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用等分析手段外，NMR技術(shù)是近幾年在滋味分析中新興的技術(shù)，由于它對(duì)樣品無前處理要求，能夠迅速、準(zhǔn)確對(duì)樣品進(jìn)行分析檢測(cè)，目前NMR技術(shù)可以測(cè)定10000多種化合物的分子結(jié)構(gòu)，對(duì)于比較復(fù)雜或互為同分異構(gòu)體但滋味活性相差很大的滋味化合物，能夠進(jìn)行精確的定性定量分析；在調(diào)味品方面研究應(yīng)用相對(duì)較少，主要集中于醬油、醋類產(chǎn)品。Kamal G M等[20]利用NMR技術(shù)對(duì)同類型的醬油成分進(jìn)行分析比較，可以精確檢測(cè)出醬油中的滋味活性物質(zhì)谷氨酸，并發(fā)現(xiàn)谷氨酸、蔗糖和葡萄糖是醬油最顯著的代謝物。李愛平等[21]利用NMR技術(shù)對(duì)食醋的氨基酸、有機(jī)酸等鮮味及酸味物質(zhì)進(jìn)行分析檢測(cè)，通過偏最小二乘法判別分析鑒定不同食醋之間的化學(xué)物質(zhì)差異，并利用NMR技術(shù)與氨基酸分析技術(shù)對(duì)食醋中的氨基酸進(jìn)行分析，結(jié)果表明核磁分析結(jié)果與氨基酸分析儀所得結(jié)果一致，這表明NMR技術(shù)不僅能快速分析檢測(cè)樣品中的化學(xué)成分，亦可對(duì)樣品中的活性滋味物質(zhì)快速進(jìn)行定性定量分析，為調(diào)味品的風(fēng)味分析及質(zhì)量評(píng)估提供一種可靠、簡(jiǎn)單的方法。

4 展望

隨著分子感官科學(xué)技術(shù)的發(fā)展, 該技術(shù)已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于調(diào)味品的風(fēng)味品質(zhì)研究中，它從分子水平上解釋并研究調(diào)味品的風(fēng)味，為系統(tǒng)地研究調(diào)味品風(fēng)味的形成、工藝優(yōu)化、產(chǎn)品的質(zhì)量控制、產(chǎn)品創(chuàng)新、消費(fèi)嗜好等食品科學(xué)和消費(fèi)科學(xué)等基本問題提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。但分子感官科學(xué)技術(shù)本身的局限性, 也直接影響了該技術(shù)在調(diào)味品風(fēng)味上的應(yīng)用，特別是復(fù)合調(diào)味品。因?yàn)樗怯啥喾N調(diào)味品、香辛料等復(fù)合而成，其風(fēng)味組成復(fù)雜，特征風(fēng)味物質(zhì)定性定量分析難度增加。目前我國(guó)調(diào)味品普遍存在底味不足，口感單薄，酸味、甜味、鮮味各自分離不協(xié)調(diào)，因此應(yīng)加速推動(dòng)分子感官科學(xué)技術(shù)在調(diào)味品中的應(yīng)用，深入研究調(diào)味品的風(fēng)味，開發(fā)出滿足消費(fèi)者需求的調(diào)味品。

分子感官科學(xué)技術(shù)在調(diào)味品中的應(yīng)用可以從以下方面實(shí)現(xiàn)突破：加強(qiáng)儀器與人體感官結(jié)合分析研究，建立完善的調(diào)味品風(fēng)味評(píng)價(jià)體系，包括專業(yè)評(píng)價(jià)人員訓(xùn)練、檢測(cè)分析儀器改良創(chuàng)新，保證評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性、客觀性與一致性；加強(qiáng)分子感官科學(xué)技術(shù)在調(diào)味品特征風(fēng)味物質(zhì)形成機(jī)制方面的研究，通過對(duì)調(diào)味品中特征風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確有效的定性定量分析，并進(jìn)一步分析它們的變化規(guī)律及確定形成機(jī)制，從風(fēng)味方面對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量控制；加強(qiáng)分子感官科學(xué)技術(shù)在區(qū)域性特色調(diào)味品中的應(yīng)用研究，建立產(chǎn)品風(fēng)味并物質(zhì)指紋圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)，形成數(shù)字化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，快速檢測(cè)并進(jìn)行真?zhèn)舞b定和質(zhì)量評(píng)價(jià)，通過建立特色調(diào)味品真?zhèn)蝺?yōu)劣判別的數(shù)學(xué)模型，以擴(kuò)大分子感官科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用范圍，為保障食品安全發(fā)揮更大的作用。