肉品中挥发性与非挥发性风味成分检测技术研究进展

许宇振 芜湖市市场监督管理综合行政执法支队 安徽芜湖 241000

我国是肉类生产和消费大国，肉类总产量占世界总产量三分之一左右，并随着成本下降、国民收入水平的提高，肉制品的消费升级明显，消费者对肉制品品质要求不断提高。肉制品的风味是评价其整体品质的一个重要感官指标。

肉制品风味受多方面因素的影响，研究及评价过程涉及物理、化学、生物等多个领域[1]。

风味一词在英语中被翻译为Flavour，以区别于Aroma(香气)和Taste(口味)，有仅指挥发性物质的意思。因此，欧美对风味的研究和解释，往往也侧重于嗅感，认为对肉制品的特征风味贡献较大的是挥发性风味物质，它决定了肉制品的香气特性[2]，而中文“风味”一词的内涵比Flavour更为广泛[3]，有学者认为风味是指嗅觉、味觉和三叉神经特性的复杂结合，包括滋味和气味两部分，其中滋味是味觉产生的感官特性，气味是嗅觉器官感受到的感官特性[4～6]。而滋味研究多为非挥发性成分，气味研究主要为挥发性成分，因此肉制品的风味检测又可分为肉制品中挥发性风味物质检测和非挥发性风味物质检测。研究肉制品挥发性风味组分和非挥发性风味组分的检测技术研究进展，对指导产品生产、提高产品质量意义重大。

1 挥发性风味物质

肉原料经过不同的加工方式如酱卤、熏制、油炸、烧烤等处理后会产生诱人且丰富的香气，赋予肉制品不同的风味[7]。肉制品烹饪时，其产生的香味主要来自于风味前体物质在受热过程中引起的复杂的化学反应，包括风味氨基酸和肽的高温断裂、美拉德反应、脂肪、硫胺素、碳水化合物及核苷酸的降解等[8]。反应所产生的产物往往并不是最终的产物，还要经过相互作用，乃至重新转化形成新的物质，最终形成了挥发性风味化合物[9]，因为产物众多，交互作用复杂，形成的风味也各异。有学者研究表示，肉制品中风味的重要前体物质为脂质，尤其是含有不饱和脂肪酸，如亚麻油酸和花生四烯酸的磷脂物质，其高温产生的产物会极大影响肉品风味[10]。这些前体物质经过高温产生的风味成分，为肉制品提供了丰富的风味体验[11]。

1.1 挥发性风味物质定义

挥发性有机物(VOCs)一般指常温下沸点在50～260℃范围内的有机化合物。在我国，挥发性有机物通常是指常温常压下，饱和蒸汽压大于70Pa、沸点小于260℃的有机物，以及在20℃条件下，蒸汽压大于并等于10Pa的挥发性有机化合物。按生成产物的类型，挥发性有机化合物可以分为酯类、醛类、酮类、烷类、芳烃类、烯类、卤烃类和其他。

1.2 挥发性成分的分类

1.2.1 醛酮类化合物

通常情况下，低级饱和脂肪醛富有强刺激性气味，但是增加其分子量，将减弱刺激性气味的产生并生成愉悦的气味。醛类比醇类具有更低的气味阈值，是一种比醇类更重要的挥发性化合物，对海洋产品的香气有很强的影响。鸡肉脂肪加热后所产生的特征风味主要归因于醛类，具有脂肪香味[12]；Hu Mengyue[13](2021)等的实验发现，在煮熟的虾样品中检测到生虾没有的6种醛类物质，即戊醛、己醛、辛醛、E-2-庚醇和苯甲醛，这表明煮熟后的醛类物质浓度显著增加，这一结果与Zhaoshou Ran[14](2019)等报道的煮熟肉样中醛类物质主要由脂质氧化产生的结果一致。

1.2.2 醇类化合物

醇类物质主要是由氢过氧化物降解或羰基化合物还原而生成的[15]。在饱和醇中，C1～C3产物有轻快气味，C4～C6产物有近似麻醉的气味，C7～C10产物显示出芳香的气味，而再多碳数的饱和醇，其气味反而逐步减弱。例如，己醇具有柑橘、浆果和果香味，只存在于里脊瘦肉中；正癸醇具有花香味，只存在上脑肥肉中；1-辛烯-3-醇是羊肉里脊部位特有的不饱和醇，是良好的呈味物质[16]。

1.2.3 酯类化合物

酯类物质是香味的主力军，无论是由饱和还是非饱和的醇和酸形成的酯类都具备轻快的香气，如花果香、酒香或蜜香香气等。因此酯类化合物在香精香料中占有非常重要的作用，在调配香精香料时，常用酯类物质调整香型。不过奇特的是，酯类物质的香味与其酯基的结构并无明显关系，而是受分子量、基团等综合因素的影响[3]。

1.2.4 含氮化合物

特指有机的含氮化合物，不同的产物产生的气味差异明显，例如亚硝酸酯一般具有醚类物质一样的气味，葵子麝香、二甲苯麝香则散发出怡人的麝香气味，而硝基、芳香腈类等大多含氮化合物一般具有明显的嗅感。

1.3 挥发性成分检测技术

肉样经过前处理后，将已经提取和富集的挥发性风味物质进一步检测、鉴定，从而确定造成肉品香味的主要挥发性物质种类、含量及贡献度。目前常用的挥发性风味成分检测技术有：气相色谱-质谱联用(GC-MS)、指纹图谱、电子鼻(E-nose)、气相离子迁移谱(GC-IMS)等。

1.3.1 气相色谱-质谱联用(GC-MS)

气相色谱法-质谱法联用(GC-MS)是一种结合气相色谱强分离能力和质谱高鉴别能力的各自优点，达到在复杂组分中鉴别不同物质的方法。样品前处理后，首先在气相色谱仪中被气化，由于吸附剂对每个组分的吸附力不同，气态的混合物中各组分在毛细管柱中的运行速度也不同，离开色谱柱的顺序有先有后，从而达到使各组分在色谱柱中彼此分离的效果。之后，不同组分的气态物质和载气依次从毛细管柱端流出通过气相色谱与质谱的接口，进入质谱仪的离子源被电子流轰击成离子化，总离子流检测器对离子化后的气态组分进行检测得到每个色谱峰的离子流信号，即色谱图。

气质联用的检测技术目前已发展60余年，其特点为分析性能较高，是目前检测食品中挥发性风味物质最为常用的方法之一，广泛应用于肉制品的风味检测。例如Deng Siyang[17](2021)等通过比较黑猪和白猪熏肉的挥发性成分，发现挥发性化合物数量的差异可归因于原材料的差异，尤其是脂肪及其氧化状态的数量；Hu Mengyue[13](2021)等在探索虾米在加工过程中风味的变化，采用SPME-GC-MS技术在4份虾类样品中共鉴定出48种挥发性化合物；Jie Shi[18](2020)等研究采取不同方案制备红烧排骨时，采用GC-MS检测技术鉴别其可行性。

1.3.2 指纹图谱

指纹图谱是指将某些复杂物质比如大分子蛋白质经适当处理后，采用高效液相、红外、核磁等分析手段，得到的能够标示其化学特征的色谱图或光谱图，是一种体现样品综合特征的技术手段。在食品风味应用方面，样品经过前处理后，采集挥发性气味并检测分析，得到能够标示该样品风味特性的具有专一性和代表性色谱或光谱的谱图或图像。目前已有学者对指纹图谱技术在肉制品风味领域进行探索，例如刘文若[19](2020)等在研究南京盐水鸭的时候就采用了电子鼻和电子舌建立了特征风味的指纹图谱，为盐水鸭风味改良和品质升级提供了理论支撑；蔡丹丹[20](2019)等结合电子鼻、固相微萃取-气相色谱-质谱及感官评价等方法构建了可以表征我国大部分淡水养殖鱼鱼肉的挥发性气味的指纹图谱，为水产品发展做出贡献。

1.3.3 电子鼻(E-nose)

电子鼻是传感器发展领域的一项创新应用，是模拟动物嗅觉器官开发出一种非特异性化学传感器整列系统，又称气味扫描仪，广泛应用在快速检测食品特征气味领域，通过显示样品的整体信息，指示其中的隐含特征。电子鼻由3个部分组成，分别为采样系统、检测系统和数据处理系统。通过机器内部多个气敏传感器列阵将挥发性气味识别，将化学信号转化为电信号得到挥发性气体的响应值，从而进行对风味的识别、检测和分析。电子鼻在肉制品的质量控制、过程检测、新鲜度和成熟度检测、掺假识别等领域均有广泛应用[21～24]。

1.3.4 气相离子迁移谱(GC-IMS)

气相离子迁移谱将气相色谱(GC)的高分离度与离子迁移谱(IMS)的高灵敏度相结合，可对单一化合物/标记物进行定性定量分析，在食品风味方面，通过与顶空萃取等技术结合开发出风味检测仪，用于对食品风味特征成分快速灵敏检测，目前应用较广的一门分析检测技术。目前主要应用于白酒、肉制品、乳品等诸多行业中，通过制造电场区分不同的气相离子，具有较高的特异性检测能力，可以快速根据迁移速率的不同检测区分不同目标成分。气相离子迁移技术对高质子亲和力或高电负性的化合物具有很高的响应灵敏度，可以检测食品风味物质中小分子基团、醛、酮、醚等不饱和化合物以及芳香族化合物等。因此，利用气相离子迁移谱技术进行食品风味物质分析具有快速准确、灵敏度高的优势[25]。

1.3.5 气相色谱-嗅闻技术联用(GC-O-MS)

目前最流行的挥发性风味检测技术，区别于其他仪器检测的是气相色谱-嗅闻技术联用,技术结合了机器的客观与人的主观性，将人观感因素考虑进去。检测的时候气味不仅通过质谱检测器进行仪器检测，还同时分流到嗅闻检测器供专业的感官品评人员记录气味特征和强度[26]，最后两者综合起来比对分析出具有特征风味的物质和风味阈值。例如，郭青雅[27](2017)等通过气相色谱-嗅闻技术联用技术，有效鉴定出了羊肉臊子样品阈值低丰度小的气味化合物；冯润芳[28](2021)等采用GC-O-MS技术研究了小尾寒羊不同部位的挥发性成分，检测出90多种挥发性风味物质，并分析出特征物质。

2 非挥发性风味物质

2.1 非挥发性成分定义及分类

风味由滋味和气味两部分组成，不易挥发的呈味物质即非挥发性风味物质，决定了肉制品的滋味特征。滋味化合物指具有滋味或感官触觉的非挥发性物质或水溶性物质，往往是挥发性风味物质的前体物质[29]，肉制品中的滋味呈味物质主要包括氨基酸、小肽、核酸代谢产物及无机盐等[30]。翁世兵[31](2007)等检测了鱼、贝、虾、蟹等海产品的特征滋味成分，发现游离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)等研究了鸡汤、猪肉汤、蘑菇汤和海鲜汤中非挥发性滋味物质，分析表明肉汤中起主要呈味作用的为鸟苷酸、肌苷酸和黄苷酸。肉制品中主要非挥发性呈味物质分类见表1[32]。

表1 非挥发性风味物质Table 1 Non-volatile flavoring substances

2.2 非挥发性成分检测技术

2.2.1 游离氨基酸的测定

游离氨基酸作为非挥发性风味物质，其检测一般采用GB 5009.124-2016《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》[33]，使用氨基酸分析仪(类似高效液相)快速测定食品中游离氨基酸。此外还存在其他检测方法，例如童蕾[34](2008)等利用同步荧光光谱法测定了蜂蜜样品中游离氨基酸的总量，其准确性和灵敏度与国标法相比较一致；还有研究人员采用高效毛细管电泳-间接紫外检测法、液相质谱联用技术快速测定了蜂蜜中多种游离氨基酸的含量并进行主成分判定，可靠性较高[35，36]。

2.2.2 核苷酸的测定

核苷酸在肉品中最常见的应用即为鲜味剂，常见的为5’-核苷酸及其衍生物。作为鲜味的主要呈味物质，核苷酸检测方法主要有高效液相色谱法[37]，分光光度法[38]、高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS)[39],这些方法常用在鱼类等水产品中，具有定量准确、方法灵敏度高、重现性好等优点。

2.2.3 蛋白质、脂肪含量的测定

蛋白质、脂肪对风味的贡献主要来自于其高温反应后产生的氨基酸、脂肪酸等前体物质，因为组成较为稳定，一般都是根据国标法进行检测[40，41]，例如用凯氏定氮法测定蛋白质的含量、采用索氏抽提法测定脂肪含量。

2.2.4 辣味物质的测定

在许多口味元素中，辛辣的味道是消费者最喜欢的口味之一，尤其是在肉类食品中。辣椒素、二氢辣椒素等辣味物质是一类酰胺类物质，是辛辣味道的主要贡献者，其中辣椒素贡献占70%，二氢辣椒素约占20%，是主要辣味呈味物质[42]。因此，目前检测辣度的方法就是检测辣椒素和二氢辣椒素的含量，一般公认的方法为高相液相法[43]，以甲醇和四氢呋喃作为流动相，采用内标法检测辣椒素含量。但由于该方法的繁琐、不便于生产应用，目前很多研究人员正在尝试开发出具有实用价值的快速检测方法，例如电化学方法[44]、直接分析(DART)和飞行时间质谱(TOF-MS)方法[45]等。其中电化学方法，因其成本低，操作简便而备受关注，电化学方法是通过电化学工作站，利用分子印迹或电催化技术，制备具有特异性吸附辣椒素类物质的电传感器，将辣椒素含量转化成可测量的电信号，具有准确、快速、特异性强等特点，可以快速、便捷的检测出辣味食品中的辣椒素类物质的含量，与高效液相相比还具有成本低廉、易在工厂推广的优势[44]。

2.2.5 电子舌分析

电子舌是一种分析、识别液体“味道”的仿生检测装置，采用类脂膜作为味觉传感器，通过模拟人的味觉感受来识别液体中的味觉物质，对样品整体滋味进行评价[46]。

宋泽[4](2019)等采用配有7个传感器的ASTREE电子舌系统对不同炖煮牛肉滋味进行分析，结果显示腱子肉鲜味最强，牛腩肉的酸、甜、咸、鲜较为均衡，上脑肉在酸味和咸味口感上更加突出，而牛臀肉和辣椒条滋味较为寡淡。刘念[47](2021)等为研究添加不同种类酵母抽提物对生鲜鱼片风味及质构的影响，利用电子舌对黑鱼片进行风味分析，结果表明酵母抽提物组对鱼片的气味和滋味有显著影响。

3 结论与展望

肉品风味检测包括挥发性风味物质及非挥发性风味物质检测，其中挥发性风味物质检测技术的发展较为快速，开发出诸如电子鼻、GC-MS、GC-IMS等先进技术，而非挥发性风味物质的检测还较少，仍集中在水溶性小分子化合物及游离脂肪酸组成分析，对于大分子呈味肽类的含量与组成研究相对不足。同时，虽然目前能够通过现有仪器定性、定量检测出不同肉品挥发性特征风味物质，但对于不同条件下肉品挥发性特征风味物质的前体物质、产生途径仍需结合非挥发风味成分的结构特征及含量变化进行分析研究，以确定其分子形成机制，有利于进一步对这些特征风味物质开展人工合成研究，因此在开发挥发性风味物质检测技术的同时，也需要进一步研究非挥发性物质的检测技术，尤其是涉及非挥发性风味物质结构等变化的技术。