气质联用分析肉制品中风味物质的研究进展

陈佳新，孔保华

（东北农业大学食品学院，黑龙江哈尔滨150030）

气质联用分析肉制品中风味物质的研究进展

陈佳新，孔保华*

（东北农业大学食品学院，黑龙江哈尔滨150030）

综述了肉制品风味物质的来源和组分以及挥发性风味物质气质联用分析方法的研究进展，并提出了风味物质研究方向的展望。

肉制品；风味物质；气质联用

目前我国人民生活水平日益提高，人们对肉制品的消费量也逐年加大，对肉制品的营养价值、外观品质、风味感受的要求也不断的提升。评价不同的动物种类肉品特征最重要的指标之一是香气，其次是肉的质地。肉制品风味的好坏直接影响了消费者的购买欲望，而肉制品味道的贡献远小于香气和质地[1]。挥发性物质是肉类制品风味特征的最主要的影响要素，具有肉类制品特殊气味的挥发性物质被称为肉类制品独特风味性化合物，主要包括含硫脂肪酸族、含氮、氧、硫的杂环化合物、以及含羰基的挥发性物质[2]。

气相色谱检测技术是一种能对检测样品进行分离定性定量检测的传统技术，发明于20世纪50年代，通过半个世纪的应用与发展，我国在工业、农业、食品行业等领域已广泛使用了这种技术进行检测。流动相是气体的色谱检测技术谓之气相色谱检测技术。但是由于气相色谱检测技术定性的能力较弱，所以通常对样品定性分析就会采用组分的保留特征进行，且其应用很不方便。随着计算机技术的不断发展，逐步出现了气相色谱和质谱联用（GC/MS）技术，且GC/MS技术具有分离效率高、灵敏度高、分析速度快、定量准确等特点，达到了单独使用色谱分析无法达到的检测效果[3]。目前，肉制品风味的研究备受各国学者的关注。如何收集检测肉制品产生的风味物质就成了关键的问题，气质联用技术作为一种检测分析技术在肉制品挥发性风味物质定性定量的研究中起到了技术支撑作用。

1 气质联用技术

气相色谱-质谱联用仪是由气相色谱仪、质谱仪及其二者中间装置接口组成的。气相色谱和质谱二者都是通过气相分离来对物质进行分析的技术，二者对同一物质进行检测的灵敏度大致相同，其分析过程都是在气态条件下进行的，且二者对于实验样品的制备和预处理方法也比较相近。色谱质谱联用在结构上不用进行任何的改动，实验样品中的待测组分通过气相色谱进行分离后进入质谱仪进行分析，作为检测器的质谱仪起到确定各类化合物的官能团以及分子质量的作用，然后通过标准谱库检索，从而较准确地对待测样品进行定性、定量的分析检测[4]。

2 分析样品的前处理

在采集食品香气成分前，需要将食品进行预处

理，包括下列一步或几步：研磨、均化、过滤或挤压[5]。在不同的肉制品中风味物质的来源和组成成分复杂多样。肉制品特异性风味与原料特性有关，如品种、年龄、饲养因素、屠宰因素、温度等，同时也与加工工艺密不可分[6]。目前肉制品中检测到的挥发性香气成分多达千余种，主要包括醛类、酮类、醇类、酚类、呋喃和吡嗪等，这些物质主要来源于美拉德反应、脂肪氧化、氨基酸及硫胺素的降解等过程[7]。

目前肉类制品中的挥发性风味物质的提取方法有蒸馏法、液液萃取、顶空分析、同时整流萃取、固相微萃取法等[5]。其中固相微萃取（SPME）已被广泛的应用于样品的前处理步骤中，对于挥发性以及半挥发性的有机样品使用该方法处理效果较好[8]。其与传统的萃取方法相比，具有集萃取、浓缩、解析、进样于一体的优点，该提取方法较灵敏、简单、高效、无需有机溶剂，且对微量、痕量的物质拥有极强的预富集能力，其与（GC/MS）联用已广泛用于肉制品特征性风味物质的组分分析中[9-10]。

3 气相色谱-质谱联用的定性定量分析

目前在气质联用仪的数据库中，通常储存了近30万种化合物的标准质谱图。因此，GC/MS最主要的定性方法是通过检索库中的数据。对总离子色谱图进行分析可以得到任意一组分的质谱图，通过检索计算机中的数据库可以得到质谱图。从检索结果中可以分析出多种最可能的化合物。包括化合物的名称、分子质量、基峰、分子式以及可靠程度等。

色谱法定量分析与GC/MS定量分析方法比较类似。从GC/MS获取的质量色谱图或离子色谱图，相应组分的含量与其色谱峰面积成正比，如果需要测定其中的某一组份，可以采用色谱分析法中的内标法、外标法、归一化法等不同方法进行测定。这时可以将GC/ MS法理解为质谱仪起到色谱仪检测器的作用。GC/MS法定量与色谱法有两点不同，其一可利用质量色谱图进行定量，其二GC/MS法还可以利用总离子色谱图进行定量。如此一来其他组分的干扰就可以被最大程度的去除[11]。

4 气相色谱质谱法在肉制品中的检测成果

4.1 在发酵肉制品中的应用

在发酵香肠中，典型的风味物质中挥发性物质（醇酮类物质、醛类、呋喃类）和非挥发性物质（氨基酸、多肽类、糖和核苷酸）有一定平衡关系。这些物质源于原材料（肉、香辛料、亚硝酸盐和其他添加物）或由发酵和后熟过程中的生化反应产生[12]。主要风味物质是肌肉组织与微生物酶发生生化反应的产物，其中挥发性风味物质影响气味，而非挥发性风味物质影响滋味。发酵肉制品中碳水化合物经过糖酵解异型发酵产生丁二酮、乙醛、羟基丁酮、二氧化碳等物质，氨基酸经过降解反应产生支醛、支醇、支酸；脱氨反应产生醛、酮、酸、氨；脱羧反应产生胺类，游离脂肪酸经过氧化反应生成挥发性化合物，这些生化反应影响发酵肉制品的气味[13]。许鹏丽等[14]采用气质联用技术检测广式腊肠风味物质成分，共检测出11种挥发性风味物质，其中主要是乙醇、乙酸乙酯、丁酸乙酯和己酸乙酯，且这4种物质占总挥发物的88.85%，且试验表明优质和变质广式腊肠中不饱和脂肪酸含量均高于饱和脂肪酸含量，广式腊肠产生异味的原因可能为饱和脂肪酸含量增加。Corral等[15]采用GC/MS技术研究盐浓度减少对缓慢发酵香肠中风味物质的影响中，检测到95个化合物，其中20种醛，11种烷酮、13种酮、1种吡嗪、8种含硫化合物、8种酸、17种醇类、10种酯、6种芳烃和1种萜烯，且指出盐的减少会影响缓慢发酵香肠生产的质量，尤其会降低香气，口感、多汁性和整体质量。赵冰等[16]采用GC/MS技术对不同等级金华火腿挥发性风味物质进行了分析，在对特级火腿的检测中第一签测出了27种挥发性风味物质，其中含4种碳氢化合物，相对含量为27.47%；4种醛类物质，相对含量为25.51%；3种内酯类物质，相对含量为10.89%；4种酮类物质，相对含量为10.44%；3种酸类物质，相对含量为7.35%；5种醇类物质，相对含量为6.96%；2种酯类物质，相对含量为5.68%；其他物质2种，相对含量为5.70%，且试验确定了不同等级金华火腿的主要风味形成物质。Flores等[17]采用GC/MS技术在德巴利氏酵母属对风干发酵香肠风味物质及感官品质影响的研究中，共检测出75种挥发性风味物质，其中有12种醛、10种醇、9种酮、12种酸、14种酯、14种碳氢化合物、2种硫化合物和呋喃类化合物，且表明乳酸菌和葡萄球菌通过抑制酸败的过程和生成有助于提高香肠香气的乙基酯对最终的风味和感官质量有积极影响。

4.2 在牛肉制品中的应用

通过对嫩度较好的牛肉质量的研究表明，在牛肉食用中风味和多汁性是影响消费者满意度的最重要的因素[18]。与其它品种肉的风味比较，牛肉的风味被研究的更加广泛，Maarse等所著的《食品中的挥发性化合物》书中列出了熟牛肉中有880种挥发性成分[19]。包括含硫化合物、呋喃类、硫化物、醛类、酮类和其他杂环化合物[20]。Watanabe等[21]使用GC/MS技术研究宰后成

熟对熟牛肉中挥发性化合物的影响，共鉴定出69种化合物。其中有17种为含氮杂环化合物（包括12种吡嗪类化合物、1种吡啶和4种吡咯化合物）、7种含硫杂环化合物、8种含氧杂环化合物、4种碳环化合物和33种非芳香化合物如醛、醇、酮、脂肪酸和烃类化合物，试验表明宰后成熟不仅对熟制牛肉口味很重要，而且对熟制牛肉的香气也起到重要影响。Ma等[22]采用GC/MS技术在响应曲面法分析牛肉中香气物质，得到24种风味物质，其中包括11种醛类、2种酮类、2种呋喃类、4种氮、硫化合物、1种烷类、3种醇类、1种萜类物质。试验结果表明，对熟牛肉挥发性风味化合物平衡顶空进样浓度的研究中，提取温度被认为是最关键的影响因素。牛乐宝等[23]采用GC/MS技术在对不同工艺条件对卤牛肉中挥发性风味物质试验组样品中共检测到44种风味化合物，其中烃15种，酮类2种，醇类4种，醛类6种，酸类11种，酯类1种，含硫含氮及杂环化合物5种。Lee等[24]在使用代谢组学方法测定牛肉风味主要相关的挥发性物质（美拉德反应产物还原型谷胱甘肽）的试验中，采用多样分析，结合GC/MS技术和感官评价等方法，确定了挥发性化合物和谷胱甘肽美拉德反应产物的感官属性之间的可能关键因素，并表明，基于代谢组学的多样性分析方法可用来鉴定牛肉风味关键的挥发性物质。Stetzer等[25]使用GC/MS技术对年龄变化和经过强化处理对牛的不同部位肌肉的风味和挥发性物质的影响进行研究，发现牛肉风味活性挥发物包括壬醛、戊醛、3-羟基-2-丁酮、2-戊基呋喃、1-辛烯-3-醇、丁酸、戊醛和己酸，脂质过氧化有关化合物等，其受各种不同肌肉的强化处理和年龄变化的影响，且识别和量化了牛肉的风味活性的挥发性化合物和感官特性。

4.3 在羊肉制品中的应用

羊肉由于它独特的天然的风味物质，受到消费者普遍的欢迎[26]。同时羊肉也具有低脂肪、高蛋白、低胆固醇等特点，但由于有一种特殊的膻味，常引起消费者的不满[2]。烹饪羊肉中的脂肪含量是香气成分的主要来源，其中支链脂肪酸对羊肉香气起到主要的作用[27-28]。Zhan等[29]在对羊骨蛋白酶解对羊肉香气风味的影响的研究中，采用GC/MS技术发现了超过100种挥发性风味物质，其中醇类10种，醛类26种，酮类8种，噻吩类4种、噻唑类3种、烷类9种、羧酸类12种、呋喃类3种、酯类4种、嗪类5种、吡咯类2种、烯烃类2种、酚类2种、含硫化合物3种，吡喃类1种，和7种未知化合物，试验结果表明，水解度是肉味香精的制备过程中的一个重要的指标。张同刚等[30]对手抓羊肉加工工艺优化，在挥发性风味物质检测中发现了54种挥发性物质，其中烃类18种、杂环类化合物5种、醛类9种、酯类6种、醇类5种、酮类6种、酸类2种、醚类3种。试验从手抓羊肉主要风味物质进行分析得出，其产生主要挥发性物质的途径是美拉德反应和脂肪氧化降解。Madruga[31]等用3种常用技术提取山羊肉的挥发性风味的试验中，使用GC/MS技术发现了203种风味物质，其中占绝大多数的155种风味化合物是脂质氧化形成的，包括39种醛类、42种碳氢化合物、26种酮类、21种醇类、10种羧酸类、9种呋喃类、6种酯类和2种酚类物质。通过美拉德反应形成的挥发性化合物占其中的一小部分一共有48种，包括含氧、氮和硫的杂环化合物，如13种吡嗪类、5种噻吩类、4种噻唑类、3种吡咯类、2种吡啶类，以及非杂环化合物，如斯特雷克醛类、烷烃类，羟基酮和10种脂肪族硫化物。且在熟制羊肉风味物质组成中首次报道了其中的159种物质。

4.4 在鱼肉中的应用

鱼肉中挥发性成分复杂，种类繁多，对鱼肉的风味起着重要的作用；近年来分析仪器的快速发展与普及，促进了对鱼肉中挥发性成分的提取与分析研究[32]。Tao等[33]用GC/MS技术对人工养殖暗纹东方鲀的熟肉制品中气味化合物的结构特征进行研究，发现了68种挥发性风味物质，包括23种醛类、10种醇、9种酮，17种含氮或含硫化合物和芳香族化合物、3种酸、3种烷烃、3种酯类。同时确定源自挥发性化合物醛类、芳烃类、醇类、含氮和含硫化合物的31中活性物质是熟制人工养殖暗纹东方鲀的关键风味影响物质。Iglesias等[34]采用GC/MS技术对冷冻养殖金头鲷鱼主要挥发性风味物质研究发现，意大利鱼样品挥发性化合物的数量最多的主要为烃类、萜类和芳香族化合物，且1-戊烯-3-醇是在新鲜的鱼类物种最丰富的化合物，其次在意大利鱼肉样品中是己醛、1-辛烯-3-醇，在西班牙鱼肉样品中是己醛和2-乙基己醇。试验证明可以通过长期的冷冻贮存期的挥发性分布变化，以及其与评价脂质氧化的化学指标的相关性和能被识别的标记化合物之间的比较，来作为质量指标区分冻融的新鲜鱼样品。Iglesias等[35]用气质联用技术测定鱼肌肉氧化的挥发性化合物确定了79个化合物，其中16个被选为代表鱼肉脂质氧化的化合物作为潜在的标记，以评估在鱼肌肉的脂质氧化，试验证明可通过挥发性化合物的分析成功地来显示鱼肌肉的氧化变质。Song等[36]分析了鲣鱼、西班牙鲭、日本比目鱼、鲤鱼和4种鱼类肝脏和肌肉组织中的挥发性成分，试验发现4个鱼的样品中肝组织含有

比肌肉组织更多的挥发物质，且在质量和数量上都不同于肌肉组织。试验还检测出了之前从未发现的丁基羟基甲苯，并推测这种物质可能是通过食物链进入鱼体内的食品添加剂。

5 展望

肉制品中的挥发性风味物质成分复杂多样，不同的加工方法产生的挥发性风味物质成分及含量不同。但并非所有的挥发性成分都参与肉制品的香气构成，所以GC/MS技术在肉制品中的应用有较好的前景，进一步应该研究如何找到并归类出不同肉制品的挥发性风味物质成分的指纹信息。从GC/MS技术本身来说，如何能更有效地把气相色谱与质谱的优点发挥出来也是可以进一步深入的研究，例如若发现新的接口技术能更好的达到流动相在色谱与质谱中的转换，那么对气质联用技术必然又是一个新的突破。

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Flavor Com pound Analysis by GC/MS in M eat Products：A Review

CHEN Jia-xin，KONGBao-hua*
（Collegeof Food Science，NortheastAgriculturalUniversity，Harbin 150030，Heilongjiang，China）

The research progress of the source and composition of flavor compounds inmeat products and the GC/MS analysismethod of volatile flavor compounds were reviewed.At the same time the prospect of the research of flavor compoundswasdiscussed.

meatproducts；flavor compounds；GC/MS

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.23.047

2016-03-07

国家自然科学基金（31471599）；黑龙江省应用技术研究与开发重点计划（GA15B302）

陈佳新（1993—），男（汉），硕士在读，研究方向：畜产品加工。

*通信作者：孔保华，女，教授，博士生导师，研究方向：畜产品加工。