食品風(fēng)味分析技術(shù)研究進(jìn)展

聶小林

（國(guó)家輕工業(yè)食品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)南京站，江蘇南京 211800）

在進(jìn)行食品制作的過(guò)程中，要了解食品風(fēng)味，對(duì)風(fēng)味物質(zhì)的構(gòu)成進(jìn)行分析。食品風(fēng)味是進(jìn)行不同食品區(qū)分的重要內(nèi)容，其構(gòu)成成分比較復(fù)雜，含量不高，但會(huì)在很大程度上影響食品的品質(zhì)。同時(shí)，食品風(fēng)味物質(zhì)還具有熱不穩(wěn)定性、易揮發(fā)等特點(diǎn)，易受到破壞。因此，在進(jìn)行食品風(fēng)味分析的過(guò)程中需采用先進(jìn)的技術(shù)手段進(jìn)行分析，進(jìn)而達(dá)到最佳的分析效果。

1 電子鼻技術(shù)

電子鼻技術(shù)又稱為人工鼻或氣味傳感器等，主要是受到生物嗅覺體系的啟發(fā)而產(chǎn)生。在進(jìn)行生物嗅覺系統(tǒng)的控制中，鼻子中的嗅覺感受器細(xì)胞會(huì)感知?dú)馕斗肿樱枰竽X中的嗅皮質(zhì)進(jìn)行氣味描述以及識(shí)別。電子鼻技術(shù)的氣體傳感器陳列和鼻子的嗅覺感受器細(xì)胞是對(duì)應(yīng)的，能對(duì)空氣氣味狀況進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。模式識(shí)別中可進(jìn)行氣味信號(hào)特征的捕捉，進(jìn)而有效運(yùn)用機(jī)械學(xué)習(xí)算法進(jìn)行氣味的識(shí)別[1]。電子鼻技術(shù)是進(jìn)行動(dòng)物嗅覺器官模擬的高科技產(chǎn)品，氣體傳感器是重要的部件，可劃分成半導(dǎo)體型氣體傳感器、電化學(xué)型氣體傳感器、紅外氣體傳感器等類型。氣體傳感器能將氣體種類及其與濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣體的檢測(cè)，提升檢測(cè)的靈敏度。在進(jìn)行氣體檢測(cè)中，電子鼻技術(shù)能防止出現(xiàn)人為誤差，能對(duì)人類不能察覺的氣味進(jìn)行檢測(cè)，并進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，有效彌補(bǔ)了人類鼻子靈敏度不高的現(xiàn)象。電子鼻技術(shù)具有成本低、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，在水產(chǎn)品、乳制品檢測(cè)等方面都得到了廣泛的運(yùn)用。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是氣體傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的重要軟件，能模仿動(dòng)物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，處理信息，制定完善的算法模型。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能進(jìn)行信息處理、提升學(xué)習(xí)能力以及自適應(yīng)能力，在電子鼻分析中起到了重要作用，對(duì)于不同組合具有的效果不同，需要進(jìn)行運(yùn)用提升效果。

2 頂空分析技術(shù)

食品風(fēng)味分析中頂空分析技術(shù)以其干凈、簡(jiǎn)潔的特性得到了廣泛的運(yùn)用，尤其是在香味成分的分析中具有優(yōu)勢(shì)。通常頂空分析技術(shù)可分為靜態(tài)頂空分析、動(dòng)態(tài)頂空分析等。

2.1 靜態(tài)頂空萃取技術(shù)

靜態(tài)頂空萃取技術(shù)的測(cè)定過(guò)程是將樣品放在密封瓶中，進(jìn)行加熱，在化合物揮發(fā)的過(guò)程中和液體上方的氣相保持平衡，進(jìn)行氣相樣品等分，并將其引入氣相色譜柱中。靜態(tài)頂空萃取技術(shù)具有自動(dòng)化程度高、無(wú)需高端的儀器、成本低的特點(diǎn)。若分析物樣品的濃度較低，會(huì)降低靈敏度，影響技術(shù)的應(yīng)用效果，該項(xiàng)技術(shù)包括直接靜態(tài)頂空進(jìn)樣和頂空固相微萃取[2]。

2.1.1 直接靜態(tài)頂空進(jìn)樣

直接靜態(tài)頂空進(jìn)樣是將樣品放到頂空的進(jìn)樣瓶中，在溫度適宜的情況下進(jìn)行孵育，待樣品瓶實(shí)現(xiàn)熱力學(xué)平衡，就會(huì)進(jìn)行氣相吸取，進(jìn)而開展檢測(cè)。該技術(shù)能在不對(duì)食品基質(zhì)進(jìn)行破壞的情況下進(jìn)行香味信息檢測(cè)，無(wú)需使用有機(jī)溶劑，能防止雜質(zhì)影響檢驗(yàn)結(jié)果，對(duì)樣品造成污染。但該技術(shù)也存在一定的局限，其僅能進(jìn)行揮發(fā)性組分的檢測(cè)，進(jìn)樣的體積較大，可進(jìn)行高含量組分的檢測(cè)，更適用于醇類和酯類化合物的檢測(cè)[3]。

2.1.2 頂空固相微萃取技術(shù)

頂空固相微萃取技術(shù)主要適用于揮發(fā)性的風(fēng)味化合物，可采用少量的萃取相進(jìn)行樣品基質(zhì)中目標(biāo)分析物的萃取，整個(gè)過(guò)程是通過(guò)樣品基質(zhì)以及萃取相進(jìn)行化學(xué)勢(shì)的驅(qū)動(dòng)，其應(yīng)用特征主要表現(xiàn)在以下方面。①預(yù)平衡。主要是將分析物的基質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)移，使其到達(dá)頂空，此過(guò)程是吸熱過(guò)程。②將吸附劑在頂空進(jìn)行暴露，平衡時(shí)間以及萃取時(shí)間由用戶決定，平衡時(shí)間是進(jìn)行萃取的關(guān)鍵指標(biāo)[4]。③在頂空取出萃取相，采用色譜分析儀器進(jìn)行分析，該方法具有快速、無(wú)溶劑等特點(diǎn)，但在該過(guò)程，可能會(huì)存在污染性的揮發(fā)成分，影響儀器的使用分析。此外，頂空萃取技術(shù)對(duì)于加熱溫度的試驗(yàn)條件比較敏感，進(jìn)行化合物提取時(shí)會(huì)使用纖維極性涂層，導(dǎo)致成本較高。

2.2 動(dòng)態(tài)頂空萃取技術(shù)

動(dòng)態(tài)頂空萃取技術(shù)主要是利用惰性氣體，使其流經(jīng)過(guò)熱的樣品表面吹掃，排出具有揮發(fā)性的風(fēng)味物質(zhì)，進(jìn)行萃取以及吸附，此過(guò)程可采用放有吸附劑的捕集管，收集惰性氣體中吹掃出的揮發(fā)性成分，在氣體吸收以后，進(jìn)行捕集管加熱，吹掃出被吸附的待分析揮發(fā)成分，采用氣相色譜儀進(jìn)行成分分析。動(dòng)態(tài)頂空萃取技術(shù)主要包括吹掃捕集和微阱捕集方法。

2.2.1 吹掃捕集

在頂空技術(shù)中，吹掃捕集能將揮發(fā)性的化合物從惰性氣體的樣品中吹出，實(shí)施捕獲以及濃縮，將其置于具有吸附性材料的管中進(jìn)行濃縮，之后在儀器中進(jìn)行分析，這種方法得到了廣泛的運(yùn)用，是進(jìn)行固體、液體低濃度揮發(fā)性有機(jī)化合物分析的重要方式。和靜態(tài)頂空方法進(jìn)行比較可知，吹掃捕集富集效率更高，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，操作簡(jiǎn)單，能進(jìn)行多個(gè)樣品的提取，運(yùn)用校準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量分析。其缺點(diǎn)是頂空系統(tǒng)維護(hù)工作較復(fù)雜，很可能會(huì)導(dǎo)致樣品出現(xiàn)氣泡的現(xiàn)象。

2.2.2 微阱捕集

微阱捕集是采用氣密性的注射器將樣品頂空泵入連接管內(nèi)，在管內(nèi)裝有吸附劑，在注射器和吸附彎管部位通過(guò)電加熱器進(jìn)行封閉，能防止樣品發(fā)生冷凝，進(jìn)行熱解。注射器玻璃體上具有側(cè)孔，運(yùn)用惰性氣體進(jìn)行注射器以及吸附劑管的清洗，調(diào)節(jié)捕集阱，能防止分析物發(fā)生交叉污染的情況[5]。微阱捕集的操作程序可分為樣品調(diào)節(jié)、分析物提取/吸附、解吸/進(jìn)樣和捕集調(diào)節(jié)等階段，其在分析食品植物中揮發(fā)性有機(jī)物的過(guò)程中具有成本低、靈敏性高的特點(diǎn)。例如，可進(jìn)行茶產(chǎn)品中揮發(fā)性有機(jī)物的檢定，可有效識(shí)別生物標(biāo)志物，分析綠茶和脫咖啡因綠茶的區(qū)別。微阱捕集更加適合于醛類、烴類化合物等物質(zhì)的檢測(cè)。

3 氣相色譜吸聞技術(shù)

氣相色譜吸聞技術(shù)是感官檢測(cè)技術(shù)，可有效結(jié)合氣相色譜的分離技術(shù)以及鼻子嗅覺，從復(fù)雜的混合物中選擇和評(píng)價(jià)氣味活性物質(zhì)，該方法是在氣相嗅覺檢測(cè)方法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，可鑒別氣味活性化合物，和不同的分析方法進(jìn)行結(jié)合對(duì)食品中揮發(fā)性的成分進(jìn)行鑒定，可識(shí)別在不同濃度下氣味成分對(duì)整體氣味的貢獻(xiàn)程度，進(jìn)行風(fēng)味化合物的檢測(cè)。該方法主要用于氣味活性成分的鑒定，可采用的方法主要有閾值稀釋分析法、檢測(cè)頻率法、強(qiáng)度法等。在氣相色譜吸聞技術(shù)中，閾值稀釋分析法是最常用的技術(shù)，能對(duì)香氣成分進(jìn)行檢測(cè)，氣味的強(qiáng)度通常與閾值濃度有關(guān)，需采用分析氣味活性值的方法進(jìn)行氣味成分檢測(cè)，檢測(cè)出氣味成分對(duì)香味的貢獻(xiàn)情況。

4 氣相和液相色譜技術(shù)

氣相和液相色譜技術(shù)主要適用于易揮發(fā)有機(jī)化合物的檢測(cè)，該方法在進(jìn)行香料分析中較為常見。毛細(xì)管氣相色譜技術(shù)是食品風(fēng)味分析中的重要技術(shù)，其分離柱的長(zhǎng)度通?？蛇_(dá)到50 m，其內(nèi)徑通常在零點(diǎn)幾毫米，柱效以及分離效果比較明顯，可實(shí)現(xiàn)多種組分的分離工作。其中，二維氣相色譜分離技術(shù)以其定性可靠性強(qiáng)、具有較高靈敏度、分析時(shí)間短及分辨率高等優(yōu)勢(shì)在香料、精油、香氣等復(fù)雜體系樣品分析中得到了廣泛的運(yùn)用，有效發(fā)揮了重要價(jià)值。氣相色譜柱極性柱子的使用溫度比氣相色譜柱非極性柱子的使用溫度更低，通過(guò)采用不同操作溫度進(jìn)行溫差控制，改變待檢測(cè)位置的出峰時(shí)間以及順序，進(jìn)行化合物分離。液相色譜是以液體作為流動(dòng)相，固定相的類型較多，如離子交換色譜和排阻色譜等，進(jìn)行分析時(shí)，選擇余地大。液相色譜和氣相色譜可測(cè)定氨基酸、羰基化合物和有機(jī)酸等多種化合物。在較低的溫度下，液相色譜也能有效發(fā)揮其作用，進(jìn)行分離工作，分離效果佳[6]。

5 氣相色譜-質(zhì)譜法聯(lián)用（GC-MS）技術(shù)

氣相色譜-質(zhì)譜法聯(lián)用（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）技術(shù)是將分析能力強(qiáng)的色譜儀與定性定量能力強(qiáng)的質(zhì)譜儀通過(guò)適當(dāng)?shù)慕涌谙嘟Y(jié)合成完整的分析儀器。兩種方法有機(jī)結(jié)合起來(lái)實(shí)現(xiàn)在線聯(lián)用，獲得了更快、更有效的分析功能。GC-MS 聯(lián)用技術(shù)在分析復(fù)雜未知混合物時(shí)準(zhǔn)確、靈敏、快速，且操作簡(jiǎn)便，已成為分析復(fù)雜未知物的最有效手段之一。GC-MS 技術(shù)在香味分析中具有重要作用，尤其是在進(jìn)行揮發(fā)性以及半揮發(fā)性樣品檢測(cè)的過(guò)程中應(yīng)用效果佳。MS 可以和分離型的儀器進(jìn)行連接，具有較高的靈敏度，可以開展痕量分析。GC-MS 技術(shù)在檢測(cè)范圍、靈敏度以及分離效率等多個(gè)方面都具有優(yōu)勢(shì)。例如，可對(duì)食品風(fēng)味中關(guān)鍵風(fēng)味進(jìn)行分析，為食品香精香料中進(jìn)行仿香、創(chuàng)香的過(guò)程提供重要的參考，使合成的香精香料具有安全性。

6 結(jié)語(yǔ)

食品的品質(zhì)和風(fēng)味物質(zhì)息息相關(guān)，隨著人們的生活物質(zhì)水平不斷提升，人們更注重食品風(fēng)味的要求，研究人員要做好風(fēng)味物質(zhì)的有效研究。在食品風(fēng)味分析中，需根據(jù)食品風(fēng)味的特性選擇分析技術(shù)，單一技術(shù)還具有一定的不足，因此在進(jìn)行檢測(cè)方法的選擇中，要對(duì)研究目的、研究對(duì)象性質(zhì)、研究人員水平和研究時(shí)間等多方面的情況進(jìn)行分析，也可以進(jìn)行兩個(gè)或多個(gè)技術(shù)的有效融合，進(jìn)行互補(bǔ)，對(duì)食品風(fēng)味的揮發(fā)性、風(fēng)味物質(zhì)組成、風(fēng)味的貢獻(xiàn)值等多種特性進(jìn)行有效分析，提升風(fēng)味分析的準(zhǔn)確性。