食品風味分析技術研究進展

聶小林

（國家輕工業食品質量監督檢測南京站，江蘇南京 211800）

在進行食品制作的過程中，要了解食品風味，對風味物質的構成進行分析。食品風味是進行不同食品區分的重要內容，其構成成分比較復雜，含量不高，但會在很大程度上影響食品的品質。同時，食品風味物質還具有熱不穩定性、易揮發等特點，易受到破壞。因此，在進行食品風味分析的過程中需采用先進的技術手段進行分析，進而達到最佳的分析效果。

1 電子鼻技術

電子鼻技術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而產生。在進行生物嗅覺系統的控制中，鼻子中的嗅覺感受器細胞會感知氣味分子，需要大腦中的嗅皮質進行氣味描述以及識別。電子鼻技術的氣體傳感器陳列和鼻子的嗅覺感受器細胞是對應的，能對空氣氣味狀況進行有效監測。模式識別中可進行氣味信號特征的捕捉，進而有效運用機械學習算法進行氣味的識別[1]。電子鼻技術是進行動物嗅覺器官模擬的高科技產品，氣體傳感器是重要的部件，可劃分成半導體型氣體傳感器、電化學型氣體傳感器、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的信息轉換成電信號，進而實現氣體的檢測，提升檢測的靈敏度。在進行氣體檢測中，電子鼻技術能防止出現人為誤差，能對人類不能察覺的氣味進行檢測，并進行客觀評價，有效彌補了人類鼻子靈敏度不高的現象。電子鼻技術具有成本低、操作簡單的特點，能進行現場監測，在水產品、乳制品檢測等方面都得到了廣泛的運用。人工神經網絡是氣體傳感器進行數據處理的重要軟件，能模仿動物神經網絡進行，處理信息，制定完善的算法模型。人工神經網絡能進行信息處理、提升學習能力以及自適應能力，在電子鼻分析中起到了重要作用，對于不同組合具有的效果不同，需要進行運用提升效果。

2 頂空分析技術

食品風味分析中頂空分析技術以其干凈、簡潔的特性得到了廣泛的運用，尤其是在香味成分的分析中具有優勢。通常頂空分析技術可分為靜態頂空分析、動態頂空分析等。

2.1 靜態頂空萃取技術

靜態頂空萃取技術的測定過程是將樣品放在密封瓶中，進行加熱，在化合物揮發的過程中和液體上方的氣相保持平衡，進行氣相樣品等分，并將其引入氣相色譜柱中。靜態頂空萃取技術具有自動化程度高、無需高端的儀器、成本低的特點。若分析物樣品的濃度較低，會降低靈敏度，影響技術的應用效果，該項技術包括直接靜態頂空進樣和頂空固相微萃取[2]。

2.1.1 直接靜態頂空進樣

直接靜態頂空進樣是將樣品放到頂空的進樣瓶中，在溫度適宜的情況下進行孵育，待樣品瓶實現熱力學平衡，就會進行氣相吸取，進而開展檢測。該技術能在不對食品基質進行破壞的情況下進行香味信息檢測，無需使用有機溶劑，能防止雜質影響檢驗結果，對樣品造成污染。但該技術也存在一定的局限，其僅能進行揮發性組分的檢測，進樣的體積較大，可進行高含量組分的檢測，更適用于醇類和酯類化合物的檢測[3]。

2.1.2 頂空固相微萃取技術

頂空固相微萃取技術主要適用于揮發性的風味化合物，可采用少量的萃取相進行樣品基質中目標分析物的萃取，整個過程是通過樣品基質以及萃取相進行化學勢的驅動，其應用特征主要表現在以下方面。①預平衡。主要是將分析物的基質進行轉移，使其到達頂空，此過程是吸熱過程。②將吸附劑在頂空進行暴露，平衡時間以及萃取時間由用戶決定，平衡時間是進行萃取的關鍵指標[4]。③在頂空取出萃取相，采用色譜分析儀器進行分析，該方法具有快速、無溶劑等特點，但在該過程，可能會存在污染性的揮發成分，影響儀器的使用分析。此外，頂空萃取技術對于加熱溫度的試驗條件比較敏感，進行化合物提取時會使用纖維極性涂層，導致成本較高。

2.2 動態頂空萃取技術

動態頂空萃取技術主要是利用惰性氣體，使其流經過熱的樣品表面吹掃，排出具有揮發性的風味物質，進行萃取以及吸附，此過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性成分，在氣體吸收以后，進行捕集管加熱，吹掃出被吸附的待分析揮發成分，采用氣相色譜儀進行成分分析。動態頂空萃取技術主要包括吹掃捕集和微阱捕集方法。

2.2.1 吹掃捕集

在頂空技術中，吹掃捕集能將揮發性的化合物從惰性氣體的樣品中吹出，實施捕獲以及濃縮，將其置于具有吸附性材料的管中進行濃縮，之后在儀器中進行分析，這種方法得到了廣泛的運用，是進行固體、液體低濃度揮發性有機化合物分析的重要方式。和靜態頂空方法進行比較可知，吹掃捕集富集效率更高，具有較強的穩定性，操作簡單，能進行多個樣品的提取，運用校準曲線進行定量分析。其缺點是頂空系統維護工作較復雜，很可能會導致樣品出現氣泡的現象。

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，在管內裝有吸附劑，在注射器和吸附彎管部位通過電加熱器進行封閉，能防止樣品發生冷凝，進行熱解。注射器玻璃體上具有側孔，運用惰性氣體進行注射器以及吸附劑管的清洗，調節捕集阱，能防止分析物發生交叉污染的情況[5]。微阱捕集的操作程序可分為樣品調節、分析物提取/吸附、解吸/進樣和捕集調節等階段，其在分析食品植物中揮發性有機物的過程中具有成本低、靈敏性高的特點。例如，可進行茶產品中揮發性有機物的檢定，可有效識別生物標志物，分析綠茶和脫咖啡因綠茶的區別。微阱捕集更加適合于醛類、烴類化合物等物質的檢測。

3 氣相色譜吸聞技術

氣相色譜吸聞技術是感官檢測技術，可有效結合氣相色譜的分離技術以及鼻子嗅覺，從復雜的混合物中選擇和評價氣味活性物質，該方法是在氣相嗅覺檢測方法基礎上發展起來的，可鑒別氣味活性化合物，和不同的分析方法進行結合對食品中揮發性的成分進行鑒定，可識別在不同濃度下氣味成分對整體氣味的貢獻程度，進行風味化合物的檢測。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、檢測頻率法、強度法等。在氣相色譜吸聞技術中，閾值稀釋分析法是最常用的技術，能對香氣成分進行檢測，氣味的強度通常與閾值濃度有關，需采用分析氣味活性值的方法進行氣味成分檢測，檢測出氣味成分對香味的貢獻情況。

4 氣相和液相色譜技術

氣相和液相色譜技術主要適用于易揮發有機化合物的檢測，該方法在進行香料分析中較為常見。毛細管氣相色譜技術是食品風味分析中的重要技術，其分離柱的長度通常可達到50 m，其內徑通常在零點幾毫米，柱效以及分離效果比較明顯，可實現多種組分的分離工作。其中，二維氣相色譜分離技術以其定性可靠性強、具有較高靈敏度、分析時間短及分辨率高等優勢在香料、精油、香氣等復雜體系樣品分析中得到了廣泛的運用，有效發揮了重要價值。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，通過采用不同操作溫度進行溫差控制，改變待檢測位置的出峰時間以及順序，進行化合物分離。液相色譜是以液體作為流動相，固定相的類型較多，如離子交換色譜和排阻色譜等，進行分析時，選擇余地大。液相色譜和氣相色譜可測定氨基酸、羰基化合物和有機酸等多種化合物。在較低的溫度下，液相色譜也能有效發揮其作用，進行分離工作，分離效果佳[6]。

5 氣相色譜-質譜法聯用（GC-MS）技術

氣相色譜-質譜法聯用（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）技術是將分析能力強的色譜儀與定性定量能力強的質譜儀通過適當的接口相結合成完整的分析儀器。兩種方法有機結合起來實現在線聯用，獲得了更快、更有效的分析功能。GC-MS 聯用技術在分析復雜未知混合物時準確、靈敏、快速，且操作簡便，已成為分析復雜未知物的最有效手段之一。GC-MS 技術在香味分析中具有重要作用，尤其是在進行揮發性以及半揮發性樣品檢測的過程中應用效果佳。MS 可以和分離型的儀器進行連接，具有較高的靈敏度，可以開展痕量分析。GC-MS 技術在檢測范圍、靈敏度以及分離效率等多個方面都具有優勢。例如，可對食品風味中關鍵風味進行分析，為食品香精香料中進行仿香、創香的過程提供重要的參考，使合成的香精香料具有安全性。

6 結語

食品的品質和風味物質息息相關，隨著人們的生活物質水平不斷提升，人們更注重食品風味的要求，研究人員要做好風味物質的有效研究。在食品風味分析中，需根據食品風味的特性選擇分析技術，單一技術還具有一定的不足，因此在進行檢測方法的選擇中，要對研究目的、研究對象性質、研究人員水平和研究時間等多方面的情況進行分析，也可以進行兩個或多個技術的有效融合，進行互補，對食品風味的揮發性、風味物質組成、風味的貢獻值等多種特性進行有效分析，提升風味分析的準確性。