中式烹飪食品揮發性風味物質研究進展

趙鉅陽，陸家慧

(哈爾濱商業大學 旅游烹飪學院，哈爾濱 150030)

中式烹飪食品有著悠久的傳統和歷史，其別具一格的風味吸引著各國人民。烹飪過程中風味物質的組成和形成途徑復雜，烹飪原料本身性質、不同烹飪方法、添加調味料等都會影響烹飪食品的風味，即使是相同烹飪食品在不同儲藏方式和時間下風味成分也有極大不同，這使得烹飪食品風味物質的測定和分析難度較高。如今，科技的進步不僅拓寬了現代烹飪設備和器具的運用范圍，同時也使深入探索烹飪食品中具體的風味成分成為可能，從而有助于研究和改善烹飪食品的烹飪工藝。近年來，烹飪食品中風味物質的提取及定性定量分析方法也是烹飪科學的研究熱點之一。基于此，本文對烹飪食品的風味物質進行研究，以期為烹飪食品的風味研究及品質提高提供理論依據。

1 風味物質概述

風味物質是指具有改善食品風味特征效果的化合物。在烹飪過程中的風味成分復雜，只有少數幾種味感物質濃度較高，絕大部分風味物質濃度都很低，烹飪食品的風味是靠呈味物質之間的相互作用而產生的，一般食品的風味和其中的風味物質數量成正比。食品的化學組成相當復雜，風味物質的組成也很復雜。因此，用科學的方法對烹飪食品的風味物質進行研究，對烹飪食品風味品質的豐富有重要的意義。

2 中式烹飪食品揮發性風味物質成分提取方法

烹飪食品中風味物質的提取是所有風味研究的基礎，因此選擇適當的風味物質提取方法至關重要。但食品中香氣物質具有較高的蒸氣壓，揮發性較強，相對分子質量較小，一般不超過 300 Da[1]，且香氣組成復雜、含量極少、不穩定[2]，這些特點都加大了揮發性風味化合物提取和分析的難度。目前提取食品揮發性風味成分主要是利用香氣物質的溶解性或揮發性[3]，基于這一原理，從食品中獲得揮發性風味化合物的方法大體上可以分為頂空分析法、固相微萃取法、同時蒸餾萃取法、超臨界 CO2流體萃取法等。

2.1 頂空分析技術

頂空分析(HS)是一種分離、收集和分析揮發物的技術，由容器的頂空部分收集樣品的揮發性氣體，而后將收集到的頂空氣體導入氣相色譜儀中進行分析[4]。該技術可分為靜態頂空取樣(SHS)和動態頂空取樣(DHS)兩種。

2.1.1 靜態頂空取樣

靜態頂空取樣(SHS)是將樣品置于容器中，在固定溫度下直至揮發性分析物與頂空物達到平衡，進行頂空物取樣，影響其結果的因素有樣品大小、容器溫度和平衡時間。該方法的操作簡單，不涉及其他試劑。但是其測量范圍較為狹窄，只能用于檢測揮發性強或組分含量高的樣品[5]。研究者們通過 SHS法成功對干腌鮮魚[6]、罐裝鮭魚[7]的揮發性成分進行了提取。彭小麗等[8]使用靜態頂空固相微萃技術分別提取出了炒、煮、烤新疆羊肉的香氣成分。

2.1.2 動態頂空取樣

動態頂空取樣(DHS)利用氣體吹掃系統吹掃樣品，然后富集吸附劑上的揮發物，并且在通過色譜分析之前需要對揮發物進行熱解。DHS適合分析一些固體樣品，在檢測便捷方面具有優勢[9]。梁華正等[10]用DHS法對發酵乳生產過程中產生的揮發性代謝產物進行原位實時檢測。田懷香等[11]利用此技術成功對金華火腿的揮發性成分進行了提取。張純等[12]利用 DHS法對月盛齋醬牛肉的風味成分構成進行了分析，發現煮制過程中加入的多種香辛料和中草藥會給醬牛肉帶來大量烴類物質。

2.2 固相微萃取法

固相微萃取技術(SPME)是一項簡單、快速且無需溶劑的新型吸附技術。該技術將采樣、樣品凈化和預濃縮整合為一個步驟，具有滿足各個研究領域分析應用需求的巨大潛力，該技術同樣在烹飪食品中得到了廣泛應用[13]。田夢云等[14]運用頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜法對扣肉的揮發性風味成分進行鑒定，檢測結果表明，在按標準烹制扣肉時，預煮肉中醚類、烴類、含氮化合物含量最高，醛類、醇類、酮類物質在油炸肉中含量最高。王瑞花等[15]通過固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用的方法發現在添加黃酒后的燉煮紅燒豬肉中，醛類是主要的揮發性風味化合物，尤以己醛含量多，研究表明，燉煮豬肉時適量添加黃酒能夠增加香氣的感官評分，但若過量添加則會掩蓋住原有菜肴的肉香。

2.3 同時蒸餾萃取法

同時蒸餾萃取法(SDE) 結合了溶劑萃取和蒸汽蒸餾，是指將樣品和有機溶劑同時加熱直至沸騰，揮發性物質溶于餾出液和溶劑中，可通過些許試劑提取出大量濃縮風味物質，操作簡便，定性定量效果好[16]。陳紅霞等[17]采用 SDE法提取兔肉中的揮發性風味物質，鑒定出26種揮發性組分，李鵬宇等[18]采用SDE-GC-MS法對番茄牛腩的揮發性成分進行了分析，從番茄牛腩中鑒定出132種化合物，風味成分11種，確定了其中對番茄牛腩菜肴整體的風味形成起到重要作用的風味物質。

2.4 超臨界CO2流體萃取法

超臨界CO2流體萃取法(SFE)是通過壓力和溫度相結合以實現超臨界條件，從而讓超臨界CO2溶解一些特殊的物質。相較其他常規方法有很大優勢，使用的二氧化碳是無毒、不易燃的，且易回收、成本低，其臨界條件相對安全而且容易達到[19]。李雙石[20]發現超臨界可以按照沸點、極性和分子量的不同將雞腿菇風味成分有選擇性地依次萃取出來，這也大大提高了后續的檢測效率，且相比于常規的萃取技術更加容易操作。劉琳琪等[21]采用SFE-CO2法萃取花椒油，并與水蒸氣蒸餾法所得做對比。在確定出合理的工藝參數基礎上，通過 GC-MS法對其成分進行分析，發現這種提取方式的得率為比較組的 2.27倍，兩種花椒油組成相似但含量存在較大差異。

3 烹飪食品中風味物質成分分析方法

烹飪原料及食品產生香味的化合物種類繁多，如在高溫烹制過程中由于美拉德反應過程中加熱而產生的揮發性風味成分包括吡嗪、醛、酸、酮、烴、酯、醇、氮和含硫化合物[22]，這些風味化合物是食物特征香氣的來源。目前廣泛使用的風味分析技術有氣相、液相色譜法、色譜-質譜聯用測定法、氣相色譜-吸嗅檢測技術、電子鼻、電子舌檢測技術等。

3.1 氣相色譜法

氣相色譜法是一種可以分離和定量分析混合物中成分的方法，早期氣相色譜法依賴于填充柱技術，如今則以毛細管柱氣相色譜為主，具有分離效率高、分析速度快的優點[23]。研究者探究水浴鍋、變頻微波爐、非變頻微波爐和直噴蒸微波爐4種不同烹飪方法對白蘿卜風味物質的影響，利用氣相法測定風味物質，結果表明水浴加熱白蘿卜風味物質保留較好[24]。

3.2 液相色譜法

液相色譜技術是在氣相色譜原理的基礎上發展起來的迄今為止最廣泛使用的分離風味物質的技術，它分析速度快、效率高、使用成本低。液相色譜的流動相為液體，可在低溫條件下分離待檢物質。基于樣品對光線的作用，可通過紫外、熒光、示差等檢測器進行檢測[25]。但是液相色譜的分辨率和靈敏度較低，不能詳盡檢測烹飪食品中豐富的揮發性風味物質，所以，目前在烹飪食品風味物質檢測時多采用氣-質聯用技術。

3.3 氣-質聯用技術

氣-質聯用技術將分離能力強的氣相色譜和具有高鑒別能力的質譜結合起來，使定性定量分析風味物質變成了可能。陳怡穎等[26]采用固相微萃取法和蒸餾萃取法結合GC-MS技術對新疆大盤雞的揮發性風味成分進行了分離鑒定，共鑒定出 85種揮發性風味成分，醛類和雜環類化合物為重要的風味化合物。榮建華等[27]采用固相微萃取和 GC-MS技術對脆肉鯇魚肉揮發性風味成分進行了檢測，確定脆肉鯇魚肉揮發性物質主要是己醇、2-乙基己醇、1-辛烯-3-醇、己醇化合物。馬雪平等[28]通過 GC-MS結合感官分析，對以4種制備方式后熱加工的羊脂揮發性風味物質進行研究，發現酶解-低溫氧化后加工產生的風味物質種類較多，并通過偏最小二乘回歸分析確認該法預處理后的羊脂風味體系最適。此技術已被廣泛應用于烹飪風味物質的分析鑒定中，隨著該技術不斷發展，其在風味物質研究中將會發揮越來越重要的作用。

3.4 氣相色譜-吸嗅檢測技術

氣相色譜-吸聞(GC/O)技術綜合了氣相色譜和人類嗅覺，其中人的鼻子用于檢測，是一種有效的風味化合物檢測技術。因為 GC/O可以從復雜的混合物中選擇和評價氣味活性物質，蒲丹丹等[29]采用蒸餾萃取法在兩種不同臘肉中鑒定出大量揮發性物質中真正具有氣味活性的成分，區分了不同濃度下各氣體成分的貢獻大小，并且發現兩產地臘肉揮發性成分的主要差異在于酚類、酯類及醛類化合物的種類和含量，其中廣東臘肉中酯類物質占比重最多，為 49.20%，湖南臘肉中酚類物質占比重最大，為 46.46%。

3.5 電子鼻/舌技術

電子鼻(E-nose)是一種模仿人類鼻子的儀器，是一種新興的仿生檢測技術，它很好地解決了人類自身在嗅覺領域的局限。電子鼻系統通常由一個多傳感器陣列、一個信息處理單元組成以及帶有數字模式識別算法的軟件，具有便攜、快速、精準的優點[30]。崔曉瑩等[31]對德州扒雞的關鍵揮發性風味物質進行了分析及鑒定，通過電子鼻和氣相色譜-質譜聯用儀對德州扒雞的揮發性風味物質進行了分析，德州扒雞揮發性風味物質中烯烴類物質種類最多，關鍵風味化合物為醛類物質,肉香味、五香味和藥材香為德州扒雞的關鍵風味。

電子舌用于模仿人類味覺受體的功能，是一種傳感器裝置，能夠確定定量成分和識別(識別、分類、鑒別)不同性質的食物味道，它識別速度快并且不會對原料(半成品、成品)造成破壞，在食品分類、食品新鮮度評價和質量控制等方面得到了廣泛的應用[32]。電子舌通常由4個部分組成：自動采樣器、具有不同選擇性的傳感器、獲取信號的儀器以及使用適當的數據處理方法的數據庫。電子舌傳感器種類繁多，包括電化學(電位、伏安、安培、阻抗、電導)、光學、質量和酶傳感器等[33]。

韓方凱等[34]利用電子舌對不同儲藏天數的鯧魚進行檢測并構建模型評定鯧魚的新鮮度。結果表明，電子舌技術在魚的保鮮檢測上很有潛力。田曉靜[35]利用電子舌對不摻雜羊肉與摻有不同重量雞肉、豬肉的羊肉進行檢測，通過主成分分析得出：電子舌不僅能實現對摻雜羊肉與不摻雜羊肉進行區分，也能根據摻雜雞肉、豬肉的含量不同對羊肉進行區分。

4 中式烹飪食品揮發性風味的影響因素

4.1 不同烹飪方式及條件對烹飪食品風味的影響

烹飪食品的風味是指烹飪食品含有的呈味成分對舌頭味蕾的刺激所產生的味覺反應，包括舌頭對烹飪食品的冷熱程度、軟硬程度和黏度等感受，以及對烹飪食品的化學成分的感受，如酸、甜、苦、辣、咸、鮮及復合味。在烹飪過程中味的形成需要一定的反應時間和一定的化學成分濃度，烹飪食品味的形成是一個復雜的過程，相同原料經過不同烹飪方式加工，制作出的烹飪食品的味道有很大差異。目前，已有學者研究了不同烹制方式(煮制、烤制、油炸等)對豬肉、魚肉、羊肉等脂質氧化及風味成分的影響。羅章等[36]發現烹飪加工方式對牦牛肉揮發性風味組分的影響很大，微波加熱制成的牛肉被檢測出的風味物質最多，為137種，而水煮牛肉僅有128種，結合感官評價可得出結論：不同烹飪加工方式對牦牛肉烹飪食品風味的影響顯著。肖嵐等[37]采用電子舌和電子鼻檢測研究烹飪對壇子肉風味的影響, 發現烹飪對壇子肉的風味產生了顯著影響，生制與熟制、烤制、蒸制壇子肉存在極顯著差異(P<0.01), 烤制烹飪形成的風味物質種類最多, 達到101種，蒸制壇子肉的特征風味物質為異戊醇、乙醛、丁酸丁酯、乙酸乙酯、正己酸乙酯、吡啶、呋喃和丙酮, 烤制壇子肉的特征風味物質為己醛、丁酸丁酯、正己酸乙酯和4-羥基-4-甲基-2-戊酮。結合感官分析得出壇子肉的最佳烹飪方式為烤制。曾萍等[38]分別使用微波、空氣炸鍋、烘烤和蒸煮 4種方法研究對中國傳統食材鹽漬魚干烹制后品質及其風味成分的比較，采用頂空-氣相色譜聯用的方法分析香味成分。結果表明，4種烹飪方式均可增加魚干樣品中醛酮類物質、烯烴類物質、酯類物質含量，降低烷烴類物質和醇類物質含量。研究者使用電子鼻、電子舌分析了工業加工方式和傳統烹飪方法對黑椒牛柳風味的影響，結果表明二者之間氣味區別顯著，但在滋味成分上相差不大，且工業條件下生產的黑椒牛柳具有更加穩定的風味物質組分[39]。由此可以發現，不同的烹飪工藝對中式烹飪食品的風味成分產生有著很大的影響，而具體風味物質的檢出有利于針對性地開發新式中式烹飪食品。目前國內在這方面的研究熱度居高不下，這對風味物質研究在烹飪中的開拓和深入具有重要意義。

4.2 添加調味料對烹飪食品風味的影響

調味料可分為酸味、甜味、咸味、鮮味、麻辣及香味調味料6種。不同種類的調味料在烹飪食品中所體現的風味是不同的。比如酸味調味料能賦予烹飪食品酸香味和除異味，可增加烹飪食品適口味；咸味調味料不僅給烹飪食品提供咸味，還可以提鮮增香；甜調味料可使烹飪食品甜潤，增加鮮美口味。在調味中可根據烹飪食品味型的要求適當選擇調味料。研究不同調味料對烹飪食品風味的影響，從科學的角度豐富我國烹飪學的風味化學理論。調味料是影響烹飪食品風味形成的主要因素。目前，有學者研究了不同熱加工工藝對菜品揮發性風味成分的作用，但是關于輔料對烹飪食品風味的影響鮮有報道。Zhao等[40]在傳統中式醬油中總共檢測到35種重要的香氣化合物。其中，具有芳香環的芳香化合物(20種化合物)所占比例很大，超過57%，并且確認了所有樣品中的典型香氣化合物。王瑞花等[41]利用電子鼻和固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用技術研究黃酒對豬肉燉煮過程中揮發性風味物質變化的影響，結果表明黃酒對燉煮豬肉的風味具有顯著影響(P<0.05)，且LDA比PCA的區分度更清晰，SPME-GC/MS 法從燉煮豬肉中分離鑒定出71 種揮發性風味物質。黃名正等[42]采用同時蒸餾萃取和氣相色譜-質譜聯用技術，對2種不同燉煮牛肉方式揮發性風味成分的差異進行分析，從不加NaCl的牛肉蒸餾萃取出44種揮發性成分，而在加NaCl的牛肉中萃取到46種揮發性成分，雖然揮發性成分的總量相近，但烷烴、烯烴、醇類、醛類的種類和數量差異顯著。楊育才等[43]采用SPME-GC/MS方法探究食鹽添加量對雞湯品質和揮發性化合物的影響，結果表明，雞湯的風味物質(主要是醛類和醇類)隨著鹽添加量的增加而呈增多趨勢，且在2%時感官接受度最高。由此可見，調味料的添加對烹飪食品風味的影響具有一定的顯著性，豐富調味料的研究對探索中式烹飪食品風味物質有很大作用。