肉品中揮發(fā)性與非揮發(fā)性風味成分檢測技術研究進展

許宇振 蕪湖市市場監(jiān)督管理綜合行政執(zhí)法支隊 安徽蕪湖 241000

我國是肉類生產和消費大國，肉類總產量占世界總產量三分之一左右，并隨著成本下降、國民收入水平的提高，肉制品的消費升級明顯，消費者對肉制品品質要求不斷提高。肉制品的風味是評價其整體品質的一個重要感官指標。

肉制品風味受多方面因素的影響，研究及評價過程涉及物理、化學、生物等多個領域[1]。

風味一詞在英語中被翻譯為Flavour，以區(qū)別于Aroma(香氣)和Taste(口味)，有僅指揮發(fā)性物質的意思。因此，歐美對風味的研究和解釋，往往也側重于嗅感，認為對肉制品的特征風味貢獻較大的是揮發(fā)性風味物質，它決定了肉制品的香氣特性[2]，而中文“風味”一詞的內涵比Flavour更為廣泛[3]，有學者認為風味是指嗅覺、味覺和三叉神經特性的復雜結合，包括滋味和氣味兩部分，其中滋味是味覺產生的感官特性，氣味是嗅覺器官感受到的感官特性[4～6]。而滋味研究多為非揮發(fā)性成分，氣味研究主要為揮發(fā)性成分，因此肉制品的風味檢測又可分為肉制品中揮發(fā)性風味物質檢測和非揮發(fā)性風味物質檢測。研究肉制品揮發(fā)性風味組分和非揮發(fā)性風味組分的檢測技術研究進展，對指導產品生產、提高產品質量意義重大。

1 揮發(fā)性風味物質

肉原料經過不同的加工方式如醬鹵、熏制、油炸、燒烤等處理后會產生誘人且豐富的香氣，賦予肉制品不同的風味[7]。肉制品烹飪時，其產生的香味主要來自于風味前體物質在受熱過程中引起的復雜的化學反應，包括風味氨基酸和肽的高溫斷裂、美拉德反應、脂肪、硫胺素、碳水化合物及核苷酸的降解等[8]。反應所產生的產物往往并不是最終的產物，還要經過相互作用，乃至重新轉化形成新的物質，最終形成了揮發(fā)性風味化合物[9]，因為產物眾多，交互作用復雜，形成的風味也各異。有學者研究表示，肉制品中風味的重要前體物質為脂質，尤其是含有不飽和脂肪酸，如亞麻油酸和花生四烯酸的磷脂物質，其高溫產生的產物會極大影響肉品風味[10]。這些前體物質經過高溫產生的風味成分，為肉制品提供了豐富的風味體驗[11]。

1.1 揮發(fā)性風味物質定義

揮發(fā)性有機物(VOCs)一般指常溫下沸點在50～260℃范圍內的有機化合物。在我國，揮發(fā)性有機物通常是指常溫常壓下，飽和蒸汽壓大于70Pa、沸點小于260℃的有機物，以及在20℃條件下，蒸汽壓大于并等于10Pa的揮發(fā)性有機化合物。按生成產物的類型，揮發(fā)性有機化合物可以分為酯類、醛類、酮類、烷類、芳烴類、烯類、鹵烴類和其他。

1.2 揮發(fā)性成分的分類

1.2.1 醛酮類化合物

通常情況下，低級飽和脂肪醛富有強刺激性氣味，但是增加其分子量，將減弱刺激性氣味的產生并生成愉悅的氣味。醛類比醇類具有更低的氣味閾值，是一種比醇類更重要的揮發(fā)性化合物，對海洋產品的香氣有很強的影響。雞肉脂肪加熱后所產生的特征風味主要歸因于醛類，具有脂肪香味[12]；Hu Mengyue[13](2021)等的實驗發(fā)現，在煮熟的蝦樣品中檢測到生蝦沒有的6種醛類物質，即戊醛、己醛、辛醛、E-2-庚醇和苯甲醛，這表明煮熟后的醛類物質濃度顯著增加，這一結果與Zhaoshou Ran[14](2019)等報道的煮熟肉樣中醛類物質主要由脂質氧化產生的結果一致。

1.2.2 醇類化合物

醇類物質主要是由氫過氧化物降解或羰基化合物還原而生成的[15]。在飽和醇中，C1～C3產物有輕快氣味，C4～C6產物有近似麻醉的氣味，C7～C10產物顯示出芳香的氣味，而再多碳數的飽和醇，其氣味反而逐步減弱。例如，己醇具有柑橘、漿果和果香味，只存在于里脊瘦肉中；正癸醇具有花香味，只存在上腦肥肉中；1-辛烯-3-醇是羊肉里脊部位特有的不飽和醇，是良好的呈味物質[16]。

1.2.3 酯類化合物

酯類物質是香味的主力軍，無論是由飽和還是非飽和的醇和酸形成的酯類都具備輕快的香氣，如花果香、酒香或蜜香香氣等。因此酯類化合物在香精香料中占有非常重要的作用，在調配香精香料時，常用酯類物質調整香型。不過奇特的是，酯類物質的香味與其酯基的結構并無明顯關系，而是受分子量、基團等綜合因素的影響[3]。

1.2.4 含氮化合物

特指有機的含氮化合物，不同的產物產生的氣味差異明顯，例如亞硝酸酯一般具有醚類物質一樣的氣味，葵子麝香、二甲苯麝香則散發(fā)出怡人的麝香氣味，而硝基、芳香腈類等大多含氮化合物一般具有明顯的嗅感。

1.3 揮發(fā)性成分檢測技術

肉樣經過前處理后，將已經提取和富集的揮發(fā)性風味物質進一步檢測、鑒定，從而確定造成肉品香味的主要揮發(fā)性物質種類、含量及貢獻度。目前常用的揮發(fā)性風味成分檢測技術有：氣相色譜-質譜聯用(GC-MS)、指紋圖譜、電子鼻(E-nose)、氣相離子遷移譜(GC-IMS)等。

1.3.1 氣相色譜-質譜聯用(GC-MS)

氣相色譜法-質譜法聯用(GC-MS)是一種結合氣相色譜強分離能力和質譜高鑒別能力的各自優(yōu)點，達到在復雜組分中鑒別不同物質的方法。樣品前處理后，首先在氣相色譜儀中被氣化，由于吸附劑對每個組分的吸附力不同，氣態(tài)的混合物中各組分在毛細管柱中的運行速度也不同，離開色譜柱的順序有先有后，從而達到使各組分在色譜柱中彼此分離的效果。之后，不同組分的氣態(tài)物質和載氣依次從毛細管柱端流出通過氣相色譜與質譜的接口，進入質譜儀的離子源被電子流轟擊成離子化，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。

氣質聯用的檢測技術目前已發(fā)展60余年，其特點為分析性能較高，是目前檢測食品中揮發(fā)性風味物質最為常用的方法之一，廣泛應用于肉制品的風味檢測。例如Deng Siyang[17](2021)等通過比較黑豬和白豬熏肉的揮發(fā)性成分，發(fā)現揮發(fā)性化合物數量的差異可歸因于原材料的差異，尤其是脂肪及其氧化狀態(tài)的數量；Hu Mengyue[13](2021)等在探索蝦米在加工過程中風味的變化，采用SPME-GC-MS技術在4份蝦類樣品中共鑒定出48種揮發(fā)性化合物；Jie Shi[18](2020)等研究采取不同方案制備紅燒排骨時，采用GC-MS檢測技術鑒別其可行性。

1.3.2 指紋圖譜

指紋圖譜是指將某些復雜物質比如大分子蛋白質經適當處理后，采用高效液相、紅外、核磁等分析手段，得到的能夠標示其化學特征的色譜圖或光譜圖，是一種體現樣品綜合特征的技術手段。在食品風味應用方面，樣品經過前處理后，采集揮發(fā)性氣味并檢測分析，得到能夠標示該樣品風味特性的具有專一性和代表性色譜或光譜的譜圖或圖像。目前已有學者對指紋圖譜技術在肉制品風味領域進行探索，例如劉文若[19](2020)等在研究南京鹽水鴨的時候就采用了電子鼻和電子舌建立了特征風味的指紋圖譜，為鹽水鴨風味改良和品質升級提供了理論支撐；蔡丹丹[20](2019)等結合電子鼻、固相微萃取-氣相色譜-質譜及感官評價等方法構建了可以表征我國大部分淡水養(yǎng)殖魚魚肉的揮發(fā)性氣味的指紋圖譜，為水產品發(fā)展做出貢獻。

1.3.3 電子鼻(E-nose)

電子鼻是傳感器發(fā)展領域的一項創(chuàng)新應用，是模擬動物嗅覺器官開發(fā)出一種非特異性化學傳感器整列系統，又稱氣味掃描儀，廣泛應用在快速檢測食品特征氣味領域，通過顯示樣品的整體信息，指示其中的隱含特征。電子鼻由3個部分組成，分別為采樣系統、檢測系統和數據處理系統。通過機器內部多個氣敏傳感器列陣將揮發(fā)性氣味識別，將化學信號轉化為電信號得到揮發(fā)性氣體的響應值，從而進行對風味的識別、檢測和分析。電子鼻在肉制品的質量控制、過程檢測、新鮮度和成熟度檢測、摻假識別等領域均有廣泛應用[21～24]。

1.3.4 氣相離子遷移譜(GC-IMS)

氣相離子遷移譜將氣相色譜(GC)的高分離度與離子遷移譜(IMS)的高靈敏度相結合，可對單一化合物/標記物進行定性定量分析，在食品風味方面，通過與頂空萃取等技術結合開發(fā)出風味檢測儀，用于對食品風味特征成分快速靈敏檢測，目前應用較廣的一門分析檢測技術。目前主要應用于白酒、肉制品、乳品等諸多行業(yè)中，通過制造電場區(qū)分不同的氣相離子，具有較高的特異性檢測能力，可以快速根據遷移速率的不同檢測區(qū)分不同目標成分。氣相離子遷移技術對高質子親和力或高電負性的化合物具有很高的響應靈敏度，可以檢測食品風味物質中小分子基團、醛、酮、醚等不飽和化合物以及芳香族化合物等。因此，利用氣相離子遷移譜技術進行食品風味物質分析具有快速準確、靈敏度高的優(yōu)勢[25]。

1.3.5 氣相色譜-嗅聞技術聯用(GC-O-MS)

目前最流行的揮發(fā)性風味檢測技術，區(qū)別于其他儀器檢測的是氣相色譜-嗅聞技術聯用,技術結合了機器的客觀與人的主觀性，將人觀感因素考慮進去。檢測的時候氣味不僅通過質譜檢測器進行儀器檢測，還同時分流到嗅聞檢測器供專業(yè)的感官品評人員記錄氣味特征和強度[26]，最后兩者綜合起來比對分析出具有特征風味的物質和風味閾值。例如，郭青雅[27](2017)等通過氣相色譜-嗅聞技術聯用技術，有效鑒定出了羊肉臊子樣品閾值低豐度小的氣味化合物；馮潤芳[28](2021)等采用GC-O-MS技術研究了小尾寒羊不同部位的揮發(fā)性成分，檢測出90多種揮發(fā)性風味物質，并分析出特征物質。

2 非揮發(fā)性風味物質

2.1 非揮發(fā)性成分定義及分類

風味由滋味和氣味兩部分組成，不易揮發(fā)的呈味物質即非揮發(fā)性風味物質，決定了肉制品的滋味特征。滋味化合物指具有滋味或感官觸覺的非揮發(fā)性物質或水溶性物質，往往是揮發(fā)性風味物質的前體物質[29]，肉制品中的滋味呈味物質主要包括氨基酸、小肽、核酸代謝產物及無機鹽等[30]。翁世兵[31](2007)等檢測了魚、貝、蝦、蟹等海產品的特征滋味成分，發(fā)現游離氨基酸在其中扮演重要角色，如谷氨酸、甘氨酸、肌苷酸等。Chiagn[29](2007)等研究了雞湯、豬肉湯、蘑菇湯和海鮮湯中非揮發(fā)性滋味物質，分析表明肉湯中起主要呈味作用的為鳥苷酸、肌苷酸和黃苷酸。肉制品中主要非揮發(fā)性呈味物質分類見表1[32]。

表1 非揮發(fā)性風味物質Table 1 Non-volatile flavoring substances

2.2 非揮發(fā)性成分檢測技術

2.2.1 游離氨基酸的測定

游離氨基酸作為非揮發(fā)性風味物質，其檢測一般采用GB 5009.124-2016《食品安全國家標準食品中氨基酸的測定》[33]，使用氨基酸分析儀(類似高效液相)快速測定食品中游離氨基酸。此外還存在其他檢測方法，例如童蕾[34](2008)等利用同步熒光光譜法測定了蜂蜜樣品中游離氨基酸的總量，其準確性和靈敏度與國標法相比較一致；還有研究人員采用高效毛細管電泳-間接紫外檢測法、液相質譜聯用技術快速測定了蜂蜜中多種游離氨基酸的含量并進行主成分判定，可靠性較高[35，36]。

2.2.2 核苷酸的測定

核苷酸在肉品中最常見的應用即為鮮味劑，常見的為5’-核苷酸及其衍生物。作為鮮味的主要呈味物質，核苷酸檢測方法主要有高效液相色譜法[37]，分光光度法[38]、高效液相色譜-串聯質譜法(HPLC-MS)[39],這些方法常用在魚類等水產品中，具有定量準確、方法靈敏度高、重現性好等優(yōu)點。

2.2.3 蛋白質、脂肪含量的測定

蛋白質、脂肪對風味的貢獻主要來自于其高溫反應后產生的氨基酸、脂肪酸等前體物質，因為組成較為穩(wěn)定，一般都是根據國標法進行檢測[40，41]，例如用凱氏定氮法測定蛋白質的含量、采用索氏抽提法測定脂肪含量。

2.2.4 辣味物質的測定

在許多口味元素中，辛辣的味道是消費者最喜歡的口味之一，尤其是在肉類食品中。辣椒素、二氫辣椒素等辣味物質是一類酰胺類物質，是辛辣味道的主要貢獻者，其中辣椒素貢獻占70%，二氫辣椒素約占20%，是主要辣味呈味物質[42]。因此，目前檢測辣度的方法就是檢測辣椒素和二氫辣椒素的含量，一般公認的方法為高相液相法[43]，以甲醇和四氫呋喃作為流動相，采用內標法檢測辣椒素含量。但由于該方法的繁瑣、不便于生產應用，目前很多研究人員正在嘗試開發(fā)出具有實用價值的快速檢測方法，例如電化學方法[44]、直接分析(DART)和飛行時間質譜(TOF-MS)方法[45]等。其中電化學方法，因其成本低，操作簡便而備受關注，電化學方法是通過電化學工作站，利用分子印跡或電催化技術，制備具有特異性吸附辣椒素類物質的電傳感器，將辣椒素含量轉化成可測量的電信號，具有準確、快速、特異性強等特點，可以快速、便捷的檢測出辣味食品中的辣椒素類物質的含量，與高效液相相比還具有成本低廉、易在工廠推廣的優(yōu)勢[44]。

2.2.5 電子舌分析

電子舌是一種分析、識別液體“味道”的仿生檢測裝置，采用類脂膜作為味覺傳感器，通過模擬人的味覺感受來識別液體中的味覺物質，對樣品整體滋味進行評價[46]。

宋澤[4](2019)等采用配有7個傳感器的ASTREE電子舌系統對不同燉煮牛肉滋味進行分析，結果顯示腱子肉鮮味最強，牛腩肉的酸、甜、咸、鮮較為均衡，上腦肉在酸味和咸味口感上更加突出，而牛臀肉和辣椒條滋味較為寡淡。劉念[47](2021)等為研究添加不同種類酵母抽提物對生鮮魚片風味及質構的影響，利用電子舌對黑魚片進行風味分析，結果表明酵母抽提物組對魚片的氣味和滋味有顯著影響。

3 結論與展望

肉品風味檢測包括揮發(fā)性風味物質及非揮發(fā)性風味物質檢測，其中揮發(fā)性風味物質檢測技術的發(fā)展較為快速，開發(fā)出諸如電子鼻、GC-MS、GC-IMS等先進技術，而非揮發(fā)性風味物質的檢測還較少，仍集中在水溶性小分子化合物及游離脂肪酸組成分析，對于大分子呈味肽類的含量與組成研究相對不足。同時，雖然目前能夠通過現有儀器定性、定量檢測出不同肉品揮發(fā)性特征風味物質，但對于不同條件下肉品揮發(fā)性特征風味物質的前體物質、產生途徑仍需結合非揮發(fā)風味成分的結構特征及含量變化進行分析研究，以確定其分子形成機制，有利于進一步對這些特征風味物質開展人工合成研究，因此在開發(fā)揮發(fā)性風味物質檢測技術的同時，也需要進一步研究非揮發(fā)性物質的檢測技術，尤其是涉及非揮發(fā)性風味物質結構等變化的技術。