论食品风味检测技术的进展

风味成分提取方法

1）顶空分析方法（HS）

顶空分析是密闭容器中的样品在一定温度下，挥发性成分从食品基质中释放到顶空，平衡后，再将一定量的顶空气体进行色谱分析。顶空分析可以专一性的收集样品中易挥发的成分，避免了冗长烦琐的样品前处理过程及溶剂对分析过程带来的干扰，因此在气味分析方面有独特的意义和价值。顶空分析方法分二类：静态顶空采样（StaticHeadSpace，SHS）和动态顶空又称吹扫捕集技术（Dynamicheadspacesampling,DHS,orpurgeandtrap）。静态顶空采样（SHS）是直接取顶空物进样，受容器温度和平衡时间等因素的影响。SHS的样品制备简便，不用试剂，采集组分无干扰，但由于不同的香气组分挥发性不同，其存在于容器顶空中的含量会不同，这种方法有时必须进行大体积的气体进样，会影响色谱的分离效果，因此仅适于高度挥发性或高含量组分的检测。动态顶空（DHS）是指用一种惰性气体（如高纯氮气）流从热的恒温样品中将顶空挥发性被分析物连续地“吹扫”出来，再将挥发性组分加以富集，最后将抽提物进行脱附分析。这种分析方法不仅适用于复杂基质中挥发性较高的组分，对浓度较低的组分也同样有效，具有取样量少、受基体干扰小、容易实现在线检测等优点，但是此系统提取步骤繁琐、效率低下、费用也较高。

2）固相萃取（SPE）

固相萃取法适用于液体样品，优点是有机溶剂用量少，易处理，使用方便迅速而且价廉，装置的吸附剂效能高、可选择范围广，给固相萃取法的应用带来极大的方便。但固相萃取法批与批的效率的不同会影响分析的重复性；会发生不可逆的吸附，导致样品组分丢失；有时会发生表面降解反应；吸附剂孔道易堵塞等[3]。固相萃取法已用于农药残留、水质监测、水果中色素分离和酒类、奶粉等的香味物质的检测。

3）固相微萃取（SPME）

SPME与以往分析食品中挥发性化合物的常用方法相比，将萃取、浓缩、解吸、进样等功能集于一体，具有不使用溶剂、操作简单、成本低、检测速度快、灵敏度高、能够尽可能减少被分析的香气物质的损失等优点。因而，一经问世便受到了分析化学工作者的瞩目，成为样品制备方法的热门课题，得到越来越广泛的应用。目前已在环保、医药、食品、香料等领域得到应用，并取得良好的效果[6]。该方法不足是回收率低，不同批号萃取头重复性差和纤维头易损坏等。顶空-固相微萃取（HS-SPME）的联用产生于1993年，其装置由手柄和萃取头组成。HS-SPME分析中萃取头具有一定的预浓缩作用，分析的灵敏度高于静态顶空分析，在分析的精密度方面好于动态顶空分析，所以近些年来该方法比较常用。但此方法也存在不足，如不便于加入内标定量，而且分析结果同吸附头的选择有很大的关系。如果一种分析物主要存在于液相中，在一定的时间内，浸入液体方式取样的SPME比HS-SPME更为灵敏；反之，则HS-SPME更为灵敏。刘静等[7]应用HS-SPME-GC-MS联用法对孟买蓝宝石金酒的香气成分进行了分析，优化了萃取条件，建立了快速测定孟买蓝宝石金酒中香气物质的方法。胡国栋等[8]对固相微萃取技术及其在食品挥发性物质分析中的应用做了详细介绍。

4）蒸馏法

①水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法属于传统的提取方法，该方法只适用于具有挥发性的，能随水蒸气蒸馏而不被破坏，与水不发生反应，且难溶或不溶于水的成分的提取。水蒸气蒸馏法提取进程时间长、温度高、体系开放，其进程易造成热不稳固及易氧化成分的损坏及挥发丧失，对部分组分有损坏现象[9]。基于水蒸气蒸馏法存在的问题，研究者开始致力于改良蒸馏装置，如微波辅助水蒸气蒸馏、减压水蒸气蒸馏、超声波辅助萃取等。②同时蒸馏萃取法（SDE）同时蒸馏萃取法（SimultaneousDistillationandSolventExtraction，SDE）是由Likens和Nickerson在1964年发展起来的，是一种集蒸馏与萃取于一体，收集挥发性、半挥发性成分的有效方法[10]。但该方法操作繁琐、费时，溶剂和样品消耗量大，制备时间长，因此效率低下，而且长时间高温沸腾会引起热降解，产生一些降解物。Workhof等人采用同时蒸馏和萃取技术对奶酪的香成分进行了研究，发现SDE方法因加热使得香成分发生了明显的变化。綦艳梅等[11]采用同时蒸馏萃取（SDE），结合GC-MS分离鉴定北京传统肉食品—月盛斋酱牛肉的挥发性风味成分。结果共鉴定出82种风味化合物，其中醛类、醚类、含氮含硫以及杂环化合物是月盛斋酱牛肉的重要挥发性成分。

5）溶剂辅助风味蒸发（SAFE）

溶剂辅助风味蒸发是一种从复杂食品基质中温和、全面地提取挥发性物质的方法，是德国W.Engel等在1999年发明的。SAFE系统是蒸馏装置和高真空泵的紧凑结合，样品中的热敏性挥发性成分损失少，萃取物具有样品原有的自然风味，特别适合于复杂的天然食品中挥发性化合物的分离分析[12]。该方法在国内的应用还很少，研究报道尚不多见，国外研究显示，SAFE法对挥发性较低和极性较高的香气组分，如4-羟基-2，5-二甲基-3(2H)呋喃酮、4-羟-5-甲-3(2H)呋喃酮和5-乙-4-羟基-2-甲基-3-(2H)呋哺酮的萃取更为有效。M.Preininger等[13]研究了用SAFE法对微磨法乳粉(micro-milledmilkpowder)中香气成分的提取。杨梦云等[14]以乙醚为溶剂，采用溶剂萃取/溶剂辅助风味蒸发法(SE/SAFE)提取新鲜野韭菜花精油，采用GC-MS法定性分析精油中的挥发性成分。结果共鉴定出47种挥发性成分，含硫化合物数量多且含量大，是新鲜野韭菜花中的主要挥发性成分。

食品中香气成分的检测方法

随着科学技术不断的发展，精密分析仪器也逐渐增加，这对食品风味的研究提供了更加完善的技术方法。目前检测出的食品挥发性成分已有8000多种，但每种食品中起主要作用的挥发性物质成分含量不同，对香味的贡献大小不一，所以要对挥发性成分进行定性、定量分析。常用的分析方法有：气相色谱（gaschromatography，GC）法、气相色谱-质谱联用（Gaschromatography-massspectrometry，GC-MS)、气相色谱-吸闻（gaschromatography-olfactrometry，GC-O）技术、高效液相色谱（HighPerformanceLiquidChromatography，HPLC）、液相色谱-质谱联用（LiquidChromatography-massspectrometry，LC-MS）和电子鼻技术（Electronicnose）等。

1）气相色谱（GC）

色谱分析由色谱分离和检测两部分组成，以气体为流动相的色谱法称为气相色谱法。气相色谱法按固定相的物态分类，分为气-固色谱法（GSC）和气-液色谱法（GLC）两类。气相色谱法的特点是：气体流动相的粘度小，传质速率高，能获得很高的柱效；气体迁移速率高，分析速度就快，一般几分钟可完成一个分析周期；气相色谱具有高灵敏度的检测器，最低检测限达10-7~10-14g检出浓度为μg/Kg，适用于痕量分析；分析样品可以是气体、液体和固体。

2）气-质联用（GC-MS）法

气相色谱主要用于定量分析，难以进行定性分析，而质谱仪则具有灵敏度高、定性能量强的特点，它可以确定化合物的分子量、分子式甚至官能团。但是一般的质谱仪只能对单一的组分才能给出良好的定性，对混合物效果不佳，且进行定量分析也复杂，所以两者联用时就可以发挥各自的特点。气相色谱仪是质谱仪理想的“进样器”，质谱仪是气相色谱仪的“检测器”，联用技术的问世起到一种特殊的作用，满足鉴别能力强、灵敏度高、分析速度快和分析范围广等要求，该方法在有机化学、生物化学、食品化学、医药、化工和环境监测等方面得到广泛的应用。李晓旭等[15]将双曲面三维离子阱质谱技术与低热容气相色谱技术相结合，研制了便携式气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）。采用此便携式GC-MS分别测试环境标准样品EPATO-14和EPA624，结果表明，仪器具有定性能力强、分析速度快、检测灵敏度高、功耗小以及便携性能优等特点，可对空气、水体、固态废弃物中的有毒有害物质进行现场分析和检测。

3）气相色谱-吸闻技术（GC-O）

气相色谱-吸闻技术（GC-O）属于一种感官检测技术，即气味检测法，是在气相色谱柱末端安装分流口，将经GC毛细管柱分离后得到的流出组分分流到化学检测器[如氢火焰离子检测器（FID）或质谱（MS）和鼻子。有几种GC-O嗅闻检测技术可用来鉴别香味化合物并根据它们的香味强度或对总体香气的贡献来对它们进行排序，比如Charm分析、AEDA（aromaextractdilutionanalysis，芳香萃取物稀释分析）、OSME分析、及DF（检测频率）分析等技术[16]。GC-O与GC-MS相比，虽然GC-MS是目前对香味成分监测分析最常用的方法，但由于食品中产生的大量挥发性化合物中，只有一小部分的挥发物具有香味活性，且它们的含量和阈值都很低。对于静态顶空分析而言，其顶空的挥发物浓度一般在10-11至10-4g/L，但只有当挥发物浓度≥10-5g/L时才能被MS检测到，也就是说MS只能检测出含量相对多的挥发性物质。而且，GC-MS是一种间接的测量方法，无法确定单个的香味活性物质对整体风味贡献的大小。而GC-O却能解决上述问题，它将气象色谱的分离能力和人鼻子敏感的嗅觉联系起来，实现从某一食品基质的所有挥发性化合物中区分出关键风味物质。GC/O技术同样存在不足之处，如嗅闻人员的专业水平和自身对香味的敏感度不同、浓度稀释度与香味阈值的关系等，都会很大的影响测试结果。GC-O和GC-MS技术各有优缺点，因此，两者的结合可相互弥补之间的不足，并发挥更大的优势。GC-O/MS（FID）现已较为广泛地应用于食品风味研究，并成为研究热点领域，相关的研究也获得了一定的进展[17]。

4）高效液相色谱（HLPC）

高效液相色谱（HPLC）是20世纪60年代末，在经典液相色谱的基础上，引入了气相色谱的理论和实验方法。根据分离机制的不同，高效液相色谱可分为四大基础类型:分配色谱、吸附色谱、离子交换色谱、凝胶色谱。HPLC不受试样挥发性的限制，可用于分离分析高沸点、大分子、热稳定性差的有机化合物；可用于各种离子的分离分析；可利用组份分子尺寸大小的差别、离子交换能力的差别以及生物分子间亲和力的差别进行分离；可选择固定相和流动相以达到最佳分离效果，对于性质和结构类似的物质，分离的可能性比气相色谱法更大，还有色谱柱可反复使用、样品不被破坏、易回收等优点[]。但HPLC有“柱外效应”。在从进样到检测器之间，除了柱子以外的任何死空间（进样器、柱接头、连接管和检测池等）中，如果流动相的流型有变化，被分离物质的任何扩散和滞留都会显著地导致色谱峰的加宽，柱效率降低。而且高效液相色谱检测器的灵敏度不及气相色谱[19]。

5）高效液相色谱-质谱联用法（HPLC-MS）

HPLC-MS将HPLC对复杂基体化合物的高分离能力与MS的强大的选择性、灵敏度、相对分子质量及结构测定功能组合起来，提供了可靠、精确的相对分子质量及结构信息，特别是适合亲水性强、挥发性强的有机物，热不稳定化合物及生物大分子的分离分析，为香味化学成分的快速分析提供了一个重要的新技术。但是，高效液相色谱的固定相的分离效率、检测器的检测范围以及灵敏度等方面，与目前已成熟的GC-MS联用技术相比，HPLC-MS还处于发展阶段，对于气体和易挥发物质的分析方面远不如气相色谱法，因此，它在香味检测中的应用还不是很广泛，但HPLC-MS所具备的一系列优点，决定了它的应用前景将会更广泛。

食品风味检测技术在粮油行业应用的前景与展望

食品风味分析技术也随着科学的发展在不断的改进和完善，越来越多的食品风味得以优化。但各分析技术都有其优缺点，很难独立完成检测任务，充分利用各仪器之间的联用作用，及新型精密仪器的开发是目前研究的重要方向。目前食品风味的研究主要还是集中在香精香料、酒类、油类、肉类和茶叶等方面，对于粮食加工业的应用仅在于稻谷香味、面包风味、饼干味道等的研究。关于我国独有的馒头的风味研究还比较少，不同小麦品种、不同原料加工及配比方法、不同馒头制作方法等，都会对馒头的风味产生影响，特别是馒头特有的麦香味的来源及具体组成成分的研究，更是鲜有报道。所以食品风味研究在粮油行业的应用前景很广阔，应重视研究和开发。（本文作者：丁艳芳、谢海燕、王晓曦、邹恩坤 单位：河南工业大学、北京经济管理学校）