畜禽肉中風味物質(zhì)檢測方法研究進展

何曉娜，席 斌，王 芳，郭天芬，高雅琴

（中國農(nóng)業(yè)科學院蘭州畜牧與獸藥研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部畜產(chǎn)品質(zhì)量安全風險評估實驗室，甘肅 蘭州 730050）

隨著人們生活水平的提高，肉品在生活飲食結(jié)構(gòu)中的占比逐步升高，同時對畜禽肉的食用品質(zhì)要求也越來越高。畜禽肉中的風味物質(zhì)決定了肉品的風味特征，肉品的風味特征是決定肉品質(zhì)的重要指標之一。目前，畜禽肉中已鑒別出幾千種風味物質(zhì)[1]，但是僅有有限數(shù)目的揮發(fā)性化合物對食品的香味有貢獻。因此仍需要對風味物質(zhì)進行更多的研究探索，對其進行準確地定性、定量研究，掌握其在加工、儲藏過程中的變化規(guī)律，推斷其形成機理，進而達到品控的目的。

肉品風味物質(zhì)組成及含量的研究對于評價肉品質(zhì)量、鑒別摻假肉、改進肉制品加工工藝及提高肉制品質(zhì)量具有重大意義[2]。目前可用在食品風味物質(zhì)檢測的分析技術(shù)有很多，涉及到色譜學、波譜學以及電化學技術(shù)等多個領(lǐng)域[1-3]，這些技術(shù)具有各自的特點，對食品風味物質(zhì)的檢測做出了巨大貢獻。本文分析了近年來幾種常用檢測技術(shù)在肉品風味物質(zhì)中的研究應用現(xiàn)狀，闡明各項檢測技術(shù)在畜禽肉品風味分析中的發(fā)展前景，以期為畜禽肉品風味的進一步分析提供科學依據(jù)。

1 畜禽肉中的主要風味物質(zhì)及其對畜禽肉風味的影響

肉的風味是肉品中的前體風味物質(zhì)經(jīng)過一系列復雜的化學反應所呈現(xiàn)出的特殊味感[4]。生肉呈現(xiàn)出的是血腥味，沒有熟化的畜禽肉沒有任何香味，肉品在烹飪過程中發(fā)生美拉德反應，脂肪酸的熱氧化和降解，維生素降解，美拉德反應中間體與油脂降解產(chǎn)物的相互作用等形成肉品的特有風味[5]。物質(zhì)的風味由滋味和香味組合而成，滋味的呈味物質(zhì)是非揮發(fā)性的，靠人的味覺器官感知，主要的滋味物質(zhì)有：糖類、無機鹽、乳酸、谷氨酸以及一些游離氨基酸和肽類[6]，滋味物質(zhì)構(gòu)成食品的基本味道；香味的呈味物質(zhì)主要是揮發(fā)性的芳香物質(zhì)，靠人的嗅覺細胞感知，主要的香味物質(zhì)有：烯、醇、醛、酮、醚、酯、酸、含氮、含硫化合物以及一些雜環(huán)化合物等[7-8]，其構(gòu)成食品的特殊口感。

畜禽產(chǎn)品的風味特性受多種因素影響導致其存在很大的差異[6]，周慧敏等[9]發(fā)現(xiàn)瘦肉型豬肉中的揮發(fā)性風味物質(zhì)比長白山山黑豬多9 種，但長白山山黑豬的揮發(fā)性風味物質(zhì)的總含量較瘦肉型豬肉高1 751.33 μg/kg，意味著畜禽品種對肉風味的種類和相對含量具有較大影響。沙坤等[10]分析了不同飼養(yǎng)條件下哈薩克風干牛肉的風味物質(zhì)，從舍飼組中檢測出了具有蘑菇味和刺激味的反-2-癸烯醇、反-2-辛烯醇、苯乙炔，在放牧組中檢測到具有花香味、香油味的苯乙烯，表明不同飼養(yǎng)方式和營養(yǎng)條件下畜禽肉之間風味成分差異較大。袁華根[11]的研究發(fā)現(xiàn)老母雞肉湯的香味物質(zhì)總含量顯著高于快大型肉雞肉湯；公雞的揮發(fā)性風味強度略好于母雞；且雞腿肉揮發(fā)性風味強度顯著高于雞胸肉，說明畜禽日齡、性別和部位均會對畜禽產(chǎn)品的風味產(chǎn)生影響，此外影響畜禽肉風味的因素還有屠宰前的應激反應[12]、宰殺后處理[13]以及烹飪方式[14-15]等。以上因素同樣也會影響野生動物肉的風味特性[16]。

2 揮發(fā)性風味化合物的提取方法

畜禽產(chǎn)品風味物質(zhì)的分析通常包含3 個步驟：首先是對樣品中的風味物質(zhì)進行萃取、富集；其次是將萃取得到的風味物質(zhì)進行檢測分析；最后是對分離出的風味物質(zhì)進行鑒定。目前常用的萃取方法包括溶劑萃取和頂空萃取兩類，溶劑萃取包括同時蒸餾萃?。⊿DE）和超臨界流體萃?。⊿FE）；頂空萃取技術(shù)包括靜態(tài)頂空萃?。⊿HS）、固相微萃?。⊿PME）和動態(tài)頂空吹掃-捕集技術(shù)（PT）[11]。各提取方法的比較詳見表1。

表1 常用揮發(fā)性風味物質(zhì)提取方法的比較Table 1 Comparison of common extraction methods of volatile flavor compounds

3 畜禽肉中風味物質(zhì)的檢測方法

3.1 高效液相色譜（HPLC）技術(shù)

高效液相色譜是在經(jīng)典液相色譜的基礎(chǔ)上結(jié)合氣相色譜技術(shù)的一項新型檢測技術(shù)[21]。在該分析系統(tǒng)中，樣品溶液從進樣器中注入后進入到流動相中，流動相帶著被分析樣品載入固定相中。樣品溶液在流動相和固定相中做相對運動，根據(jù)樣品中各組分在兩相中分配系數(shù)的差異，經(jīng)過多次的分配過程后在移動速度上產(chǎn)生較大的差別，最終被分離成單個組分依次從色譜柱內(nèi)流出，通過檢測器檢測，轉(zhuǎn)換成為電信號，試驗數(shù)據(jù)以圖譜的形式打印出來[22]。HPLC 具有進樣量小、操作簡單、檢測準確性高、適合大批量樣品的檢測等優(yōu)點，其被廣泛用于食品中滋味物質(zhì)、添加劑、糖類、維生素、有毒有害物質(zhì)等方面的檢測。

在畜禽肉制品中，高效液相色譜常用于檢測其中的滋味物質(zhì)如肌苷酸（IMP）等。肌苷酸是畜禽肉中重要的鮮味物質(zhì)，席斌等[23]采用HPLC 對青海八眉豬和甘肅黑豬中的肌苷酸含量進行測定比較發(fā)現(xiàn)，八眉豬肌肉中的肌苷酸含量顯著高于甘肅黑豬，即八眉豬的肌肉風味更佳。Zhang 等[24]使用HPLC 技術(shù)對甘肅靖遠雞不同部位肌肉中的肌苷酸進行測定，發(fā)現(xiàn)其在胸部肌肉中的含量顯著高于腿部肌肉，且靖遠母雞肌肉中肌苷酸含量高于公雞，肌苷酸的含量低于公雞；畜禽部位和性別會造成IMP 形成機理的差異。此外，還可借助高效液相色譜分析肉品中硝酸鹽和亞硝酸鹽的關(guān)系比例，若檢測發(fā)現(xiàn)不符合國家標準，則該肉品會被禁止投入市場[25]。綜上所述，高效液相色譜在揮發(fā)性風味物質(zhì)檢測上應用相對較少，主要集中在熱穩(wěn)定性、低揮發(fā)性及非揮發(fā)性成分的檢測，即食品中的滋味物質(zhì)和一些風味前體物的檢測。

3.2 電子鼻技術(shù)

電子鼻又稱氣味掃描儀，由非特異性化學傳感器整列和模式識別系統(tǒng)組成，其通過模擬哺乳動物嗅覺來識別食品中的揮發(fā)性成分。氣體傳感器吸附氣味分子產(chǎn)生信號，信號處理子系統(tǒng)對生成的信號進行處理和加工，最終模式識別系統(tǒng)對經(jīng)過處理的信號做出判斷[3,26]，與其他分析儀器相比，電子鼻能夠通過傳感器獲取揮發(fā)性成分的微小變化，能夠較好地反映出樣品中整體揮發(fā)性物質(zhì)的信息，即“指紋數(shù)據(jù)”[27]。電子鼻通過測定樣品中的揮發(fā)性物質(zhì)進而可以識別不同的肉類品種、檢測樣品的新鮮度、對樣品進行分類分級、預測產(chǎn)品的貨架期等。

竇露等[28]使用電子鼻對巴美肉羊肉、烏拉特山羊肉、蘇尼特羊肉進行風味強度差異對比，試驗發(fā)現(xiàn)蘇尼特羊肉中醇、醛、酮類化合物較其他兩種羊肉高，巴美肉羊肉和烏拉特山羊肉的揮發(fā)性成分相類似。電子鼻技術(shù)可以實現(xiàn)對不同新鮮程度的肉品進行分類分級，如電子鼻系統(tǒng)與F-KNN 算法結(jié)合可以將新鮮雞肉和凍融雞肉按屠宰和解凍后的天數(shù)將其分類，其對鮮冷雞肉和凍融雞肉分類平均準確率分別達95.2%和94.67%[29]。此外，電子鼻技術(shù)還可對肉品中脂肪和蛋白質(zhì)含量進行預測，任興超等[30]利用電子鼻檢測豬肉中的揮發(fā)性物質(zhì)，將獲得的響應曲線進行篩選并提取特征值，以響應曲線特征值作為輸入，采用BP 神級網(wǎng)絡對樣品中的蛋白質(zhì)和脂肪含量進行預測，結(jié)果表明電子鼻的響應數(shù)據(jù)與肉品中的蛋白質(zhì)和脂肪含量顯示出高度相關(guān)性，可以對蛋白質(zhì)和脂肪含量進行較為準確的預測。

電子鼻不需要對揮發(fā)物進行分離，可對肉類產(chǎn)品進行無損檢測，適用于大批量樣品的檢測[31]，但因其傳感器具有選擇性和限制性，導致其檢測不同物質(zhì)時需要配備不同的傳感器，因此，電子鼻檢測的便捷性和經(jīng)濟性不高。

3.3 氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）聯(lián)用儀

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀出現(xiàn)在20 世紀60 年代，是將氣相色譜與質(zhì)譜技術(shù)相結(jié)合的一種新技術(shù)。在該分析系統(tǒng)中氣相色譜（GC）主要起到分離揮發(fā)性和半揮發(fā)性化合物的作用，質(zhì)譜檢測器（MS）發(fā)揮了檢測器的作用[32]。待測樣品首先進入氣相色譜被氣化，氣化的混合物經(jīng)過毛細管柱被分離，不同組分的氣態(tài)物質(zhì)和載氣依次從毛細管柱端流出通過氣相色譜與質(zhì)譜的接口，進入質(zhì)譜的離子源受到電子流的轟擊被離子化，總離子流檢測器對離子化后的氣態(tài)組分進行檢測得到每個色譜峰的離子流信號，即色譜圖；出現(xiàn)某組分時總離子流檢測器發(fā)出觸發(fā)信號，啟動質(zhì)譜儀，質(zhì)譜儀掃描得到該組分的質(zhì)譜圖。一個完整的色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，可以得到色譜圖、總離子流色譜圖、質(zhì)譜圖、質(zhì)量碎片圖譜、質(zhì)量分析圖等分析圖譜[32-33]。GCMS 主要用于農(nóng)藥殘留、持久性有機污染物、風味物質(zhì)、內(nèi)分泌干擾物等方面的研究及應用[34]。

氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在畜產(chǎn)品中可用于檢測獸藥殘留、添加劑的使用情況以及肉品風味物質(zhì)的檢測。Zou 等[35]用超聲波處理五香牛肉，使用GC-MS 對其進行檢測，發(fā)現(xiàn)經(jīng)超聲波處理的五香牛肉相對于未經(jīng)超聲波處理的對照組來說，其中的總揮發(fā)性化合物的類型和濃度明顯增加，超聲處理可以為五香牛肉帶來更好的風味，超聲輔助烹飪可以作為改善畜禽肉口味和風味的潛在技術(shù)。Hoa 等[36]利用GC-MS 對母豬肉和商品豬肉中的揮發(fā)性風味化合物進行檢測，從兩種豬肉中共鑒定出56 種揮發(fā)性風味化合物，其中16種化合物在兩組豬肉中的含量差異顯著，其他均無顯著性差異，且在商品豬肉中發(fā)現(xiàn)了令人愉悅的香味。此外，任興超[37]采用GC-MS 對當天切割分離的豬肉樣品的揮發(fā)性風味化合物進行檢測，測出29 種揮發(fā)性物質(zhì)，通過譜圖分析，確定這些揮發(fā)性物質(zhì)主要為醛、脂、醇和酮這四大類，對所測數(shù)據(jù)進行偏最小二乘法（PLSR）分析得出：脂肪和蛋白質(zhì)的含量與某些揮發(fā)性物質(zhì)的含量具有顯著的正相關(guān)關(guān)系。這就意味著GC-MS 不僅能夠?qū)θ馄窊]發(fā)性物質(zhì)進行檢測，還可用于對不同脂肪和蛋白質(zhì)含量的肉品進行分類檢測。

GC-MS 在食品風味分析中發(fā)揮著巨大的作用，被廣泛用于復雜組分的分離與鑒定以及揮發(fā)性、半揮發(fā)性樣品的檢測。其檢測靈敏度高，消耗溶劑少，常用于痕量物質(zhì)分析。但在檢測過程中，MS 要求檢測環(huán)境必須是真空條件，其結(jié)果無法區(qū)分同分異構(gòu)體化合物，而且其在分析之前需要對樣品進行復雜的預處理，這樣會導致檢測時間較長[38]。

3.4 氣相色譜-離子遷移譜（GC-IMS）

氣相色譜-離子遷移譜是氣相色譜和離子遷移譜技術(shù)的結(jié)合。被測樣品經(jīng)氣相色譜分離后以單個組分的形式進入到離子遷移反應區(qū)，在離子遷移反應區(qū)待測組分與試劑離子發(fā)生反應生成產(chǎn)物離子，產(chǎn)物離子在離子門脈沖作用下進入遷移區(qū)進行二維分離，分離后的離子最終到達法拉第盤被檢測，最后在顯示器上呈現(xiàn)的是具有保留時間、漂移時間和信號強度等信息的三維譜圖。通過對譜圖的解析，便可得到所檢測物質(zhì)的類型和濃度信息[39-41]。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，2000—2018 年期間，食品風味中應用GC-IMS 的相關(guān)研究文章總數(shù)僅為 15 篇，但在 2019 年，文章總數(shù)增加至 34 篇[42]。在食品檢測中，GC-IMS 多用于由復雜體系構(gòu)成的食品及農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)分析、食品風味物質(zhì)的檢測及食品中易揮發(fā)組分的檢測與識別。

陳通等[43]利用GC-IMS，結(jié)合化學計量學方法，對牛肉、羊肉、雞肉樣品進行檢測，結(jié)果表明，GC-IMS的指紋譜圖可以有效表征不同肉類氣味信息的差異，可以分析鑒別肉的種類。與此同時，Chen 等[44]采用GC-IMS 分析了不同加工階段的豬肉片中的揮發(fā)性化合物，在加工的豬肉片中檢測到了37 種揮發(fā)性化合物，并建立了指紋圖譜的變化，這是首次將GC-IMS應用到烘烤肉的檢測中，證明該技術(shù)可以有效的區(qū)分不同加工階段腌制肉樣品的揮發(fā)性成分差異。為了對伊比利亞豬的飼養(yǎng)方式驗證，Alonso 等[45]采集不同飼養(yǎng)方式下的豬肉樣品，頂空收集樣品的揮發(fā)性成分，進行離子遷移譜檢測，根據(jù)樣品的風味特征對豬肉樣品的飼養(yǎng)方式進行分類，僅有2.3%的樣本被錯誤分類。除此之外，GC-IMS 還用于摻偽肉的檢測，孟新濤等[46]采用GC-IMS 技術(shù)結(jié)合主成分分析法對模擬羊肉摻偽樣品的特征風味進行檢測分析，結(jié)果表明該方法可明顯區(qū)分羊肉中摻入不同比例的豬肉和雞肉的樣本，且不同摻入比例組有明顯的歸屬區(qū)域，該技術(shù)適用于各種肉類摻偽的快速檢測。

GC-IMS 融合了氣相色譜突出的分離特點和離子遷移譜快速響應、高靈敏度的優(yōu)勢，具有對任何待測樣品無需前處理、檢測周期短、靈敏度高、響應速度快，而且其體積小，便于攜帶等優(yōu)勢，檢出限達到ppb級[47]，可以捕捉到檢測樣品最真實的風味且二次分離可得到三維數(shù)據(jù)，結(jié)果比較直觀，適用于食品風味物質(zhì)等揮發(fā)性有機化合物的痕量檢測，常用于現(xiàn)場快速檢測以及大批量樣品的檢測[42]。

3.5 氣相色譜-嗅聞技術(shù)聯(lián)用

氣相色譜-嗅聞技術(shù)（GC-O）以嗅味檢測儀或者人鼻作為檢測器，將氣相色譜的分離能力與人類鼻子敏感的嗅覺聯(lián)系在一起使其成為鑒定食品中香氣活性化合物的有效手段。GC-O 氣味檢測技術(shù)的工作原理是將經(jīng)過前處理的樣品注入到氣相色譜的色譜柱中，氣相色譜柱末端安裝有分流口，待測樣品經(jīng)分流口分流至FID/氣味檢測器，嗅聞人員在氣味儀的出口處記錄他們在氣體流出時所聞到的香味，嗅探器或嗅聞人員記錄所感知到的香味，嗅聞人員對其進行描述[48]。目前用于鑒定氣味活性成分的GC-O 檢測技術(shù)有稀釋法、檢測頻率法、強度法[49]。試驗中可根據(jù)研究目的、樣品性質(zhì)、分析時間、嗅聞人員水平選擇合適的檢測方法。香味活性物質(zhì)在食品中含量很低，使用氣相色譜及氣質(zhì)聯(lián)用儀是無法測定的，因此推動了GC-O 在食品風味領(lǐng)域檢測的發(fā)展，成為香味活性物質(zhì)研究的熱點領(lǐng)域[50]。

徐永霞等[51]通過GC-O 分析清燉豬肉湯，得出清燉豬肉湯中有19 種香氣活性成分，其中己醛、(E,E)-2,4-壬二烯醛、2-十一烯醛、1-辛烯-3-醇、1-辛醇和保留指數(shù)為912 的未知化合物為清燉豬肉湯中的關(guān)鍵香味化合物；同時作者使用GC-MS 技術(shù)對該樣品進行分析，共鑒定出42 種揮發(fā)性化合物，主要為醛類、酸類、醇類、烴類、呋喃類化合物和少量的酮類、吡啶。同樣，趙夢瑤等[52]使用GC-IMS 對白豬肉和黑豬肉中的香氣物質(zhì)進行分析鑒定，從白豬肉的熱反應香精中鑒定出82 種揮發(fā)性化合物，從黑豬肉熱反應香精中鑒定出88 種揮發(fā)性化合物，其中有49 種為二者共有；使用GC-O 從白豬肉和黑豬肉熱反應香精中共鑒定出31 種氣味活性化合物，主要為美拉德反應產(chǎn)生的含硫化合物和脂肪氧化反應產(chǎn)生的脂肪醛，說明僅有部分揮發(fā)性化合物對畜禽肉的風味有貢獻。此外，Pu 等[53]通過氣相色譜-嗅聞技術(shù)結(jié)合香氣提取物稀釋分析（AEDA）對煙熏豬腿肉進行分析發(fā)現(xiàn)熏制18 d 的豬腿肉具有最佳的感官品質(zhì)，檢測到39 個芳香活性化合物，并且該試驗首次確認了2-乙?；?1-吡咯啉是燒烤的關(guān)鍵氣味化合物。

GC-O 可以鑒定樣品中的氣味化合物對整體氣味的貢獻并對各化合物的重要性進行排序，這是其他檢測儀器難以做到的。但是GC-O 不能對香氣成分的結(jié)構(gòu)進行分析，且是由嗅聞人員對香味進行描述定性得出結(jié)果，誤差較大，并需要對嗅聞人員進行專業(yè)的培訓及進行多次試驗才能得到相對較為可靠的結(jié)果；此外，鑒定食品中的關(guān)鍵氣味化合物時還需要大量重復的耗時工作，如芳香提取物稀釋分析，氣相色譜-嗅聞技術(shù)不適應于食品中揮發(fā)性化合物的快速表征[54]。

4 展望

影響肉品風味形成的因素很多，形成機制也十分復雜。目前應用于肉品風味的檢測技術(shù)有很多，以上所述為食品行業(yè)常用的檢測技術(shù)，它們具有各自的優(yōu)缺點，適合于不同的檢測需求。目前這些檢測技術(shù)均存在一定的局限性，對部分問題不能很好的解決，因此又發(fā)展出了GC-O-MS 聯(lián)用技術(shù)、電子鼻與GC-MS聯(lián)用技術(shù)等3 個儀器聯(lián)合使用的情況。在理論研究中，需要進一步研究各種聯(lián)用儀器的性能、適用條件以及各自的優(yōu)缺點，加速食品風味檢測技術(shù)的發(fā)展；在實際應用中，需要結(jié)合實驗室條件綜合考慮，分析檢測對象的性質(zhì)以及研究目的等，選擇一種或者結(jié)合多種方式進行檢測評定，以期得到更加全面、準確的樣品信息，推動肉品風味領(lǐng)域的研究更深一步發(fā)展。