風味組學在中式預制菜品開發中的應用

馬達 肖珊 王波 蔡燕雪 王際輝

作者簡介：馬達（1993—），男，遼寧建昌人，博士。研究方向：農產品加工及貯藏工程。

摘 要：中式預制菜市場規模日益增長。基于多平臺、高通量的風味組學技術對于基料復雜的中式菜肴預制化的作用不可小覷。本文綜述了風味組學的核心研究內容及其在中式菜肴預制化過程中的應用，旨在為中式預制菜研發者提供研究思路及參考。

關鍵詞：風味組學；中式預制菜；品質提升

Application of Flavoromics in the Development of Chinese Pre-Prepared Dishes

MA Da1，2，3， XIAO Shan1，2，3， WANG Bo1，2，3， CAI Yanxue1，2，3， WANG Jihui1，2，3

（1.School of Life and Health Technology， Dongguan University of Technology， Dongguan 523808， China;

2.Dongguan Prefabricated Food Innovation Development and Quality Control Key Laboratory， Dongguan 523808， China; 3.Key Laboratory of Healthy Food Development and Nutrition Regulation of China National Light Industry， Dongguan 523808， China）

Abstract： The market for Chinese pre-prepared dishes is experiencing substantial growth. Flavoromics， a technology based on multi-platform and high-throughput， plays a significant role in the development process of Chinese dishes with complex ingredients. This article reviews the primary research content of flavoromics and its application in the pre-preparation process of Chinese dishes. The objective is to provide research ideas and references for developers of Chinese pre-prepared dishes.

Keywords： flavoromics; Chinese pre-prepared dishes; quality improvement

目前，我國預制菜市場正在迅速發展之中，預計在未來的3～5年內，預制菜市場的規模將以約20%的高增長率逐年遞增，預計在2026年達到萬億級的巨大市場[1]。中式預制菜因其葷素搭配合理、復熱方式與家庭廚房制作中式菜肴的流程相似而受到市場的歡迎。然而，其標準化的研究在國內還處于起步階段，缺乏科學的定性定量及感官評價方法、標準的積累。“風味組學”是一個新興的研究領域，它將分析化學、感官分析和生物信息學結合在一起，以方便人們了解和控制食品中的風味化合物，這種技術可以幫助研究人員更好地掌握預制菜的風味形成機制。通過深入研究預制菜中的風味物質，可以揭示其風味形成的化學和生物過程，為改進預制菜的風味提供理論依據。本文將對風味組學的核心研究內容及其在中式預制菜研發中的應用進行綜述。

1 中式菜肴風味特點及其預制化所面對的挑戰

中式菜肴烹飪重視色、香、味三者的平衡與融合，尤其在口味方面，強調甜、酸、苦、咸、鮮五味的和諧。典型的中式菜肴會盡量提供各種不同的味道與口感，滿足食客的味蕾需求。復雜的烹飪原料和技術也為中式菜肴塑造了更加立體的風味體驗，因此，中式菜肴預制化和標準化的難度相較其他國家更大。保持中式菜肴原有的風味，是我國預制菜發展所必須突破的關鍵問題。

在風味方面，中式菜肴預制化面臨三大挑戰。①中式菜肴的基質頗為復雜，許多風味成分具有低含量甚至痕量特征，關鍵成分的篩選與鑒別一直是食品感官研究領域的難題與重點。②中式烹飪強調通過調味料、醬料、香料的組合實現口味平衡。預制烹飪可能影響這些味道的強度與平衡，導致在復熱或完成制作時難以達到所需的口味效果。③“鍋氣”的傳遞也是一個重要問題。鍋氣，即一種高溫炒鍋中烹制的中國菜肴所具有的獨特煙熏和烤制風味。在預制烹飪菜肴中復現“鍋氣”具有很大挑戰性，因為預制化菜肴復熱可能無法模擬其所需的高溫與快速烹飪環境。為解決上述問題，風味組學技術被引入中式預制菜領域。通過研究食品中的化學成分與感官體驗，風味組學有助于優化預制菜品生產過程，進而在保證口感與營養的前提下，更好地保留與再現中式菜肴的原有風味。

2 風味組學研究內容概述

風味組學運用尖端的分析技術結合不同的研究平臺，目的在于識別和定量與風味形成相關的代謝物，揭示食品在加工和儲存過程中風味的演變規律，其主要研究內容涵蓋以下4個方面。

2.1 非揮發性風味物質研究

食品的風味由滋味和氣味兩部分構成。滋味來源于非揮發性化合物，如氨基酸、核苷酸和短鏈肽等，它們通過味蕾產生咸、甜、酸、鮮、苦5種基本味感。而氣味則源于如酯類、酮類、醛類、吡嗪類及內酯類的揮發性化合物蒸發入空氣，由嗅覺器官接受，體現食物的氣味質地。總體來說，滋味決定食物的基本味，而氣味賦予食物獨特的風味。通過協同作用，兩者共同體現食物完整多樣的風味特點。對于含有呈味核苷酸以及其他非揮發性風味物質的食品，研究者常常通過高效液相色譜法進行分析。液相色譜-質譜（Liquid Chromatograph-Mass Spectrometer，LC-MS）技術具有樣本前處理簡單的優點，鑒定內容包括有機酸、氨基酸、核苷酸以及部分脂類化合物等[2-4]。

2.2 揮發性風味物質研究

揮發性風味物質的檢測方法有很多種，目前常用的主要有氣相色譜-串聯色譜、電子鼻、頂空-固相微萃取技術。氣相色譜-串聯質譜法用來定性定量分析風味物質。電子鼻技術則可以快速、全面地評估樣品中的揮發性氣味信息。通過電子鼻，研究者可以在短時間內對大量樣品進行評估，大大提高了檢測效率[5]。頂空-固相微萃取和氣相色譜-質譜技術相組合，可以對樣品中的揮發性風味成分進行定性和定量分析。這種方法通過固相微萃取技術先將樣品中的揮發性成分捕獲，然后通過氣相色譜-質譜技術進行分析，可以更準確、全面地了解樣品中的風味成分[6]。此外，近年來還有一些其他的測定方法被廣泛應用，如氣相色譜-離子遷移譜技術（Gas Chromatography-Ion Mobility Spectroscopy，GC-IMS）。與傳統方法相比，GC-IMS能快速、精準地識別呈味化合物，為食品味道特性分析提供高分辨率的色譜數據，有助于解析食品復雜的香氣組成。

2.3 食品質地分析

食品的質地，作為觸覺感官評價食品的關鍵要素，直接影響人們對食物的整體評價。對食品質地的測定，常見的設備包括質構儀、流變儀，以及掃描電子顯微鏡和共聚焦激光掃描顯微鏡等。

質構儀主要用于測量食品的機械性質，如硬度、咀嚼性、彈性和粘性等。這些測量數據有助于人們了解食品的物理特性[7]，并能通過對食品的質地分析，幫助科研人員優化加工工藝，提升原材料和產品的質量，以滿足消費者對食品口感的需求。

流變儀是一種用于測量物質在外力作用下發生形變和流動特性的實驗設備。在預制食品的研究中，流變儀可以用于測量預制食品的粘度、彈性模量、屈服強度等參數，以評估其流變特性[8-9]，并且研究食品在加工過程中的流變行為，有助于為工藝參數的設定提供依據。

掃描電子顯微鏡和光學顯微鏡有助于對食品微觀結構的深入研究，包括顆粒排列、脂肪分布和與質地相關的特性等。共聚焦激光掃描顯微鏡憑借其優良的光學切片和三維重建功能，能夠用于顯示食物的內部結構，包括各種成分的分布，如蛋白質、脂質和碳水化合物等。

3 風味組學在中式預制菜品選料及加工過程中的應用

在預制菜品選料過程中，可以通過風味組學對不同食材的風味成分進行分析，對菜品進行合理的組合，以此設計出風味平衡的食材搭配。王瑞澄等[10]以市售主要品牌酸菜為研究對象，采用風味組學方法對其感官指標、非揮發性風味物質和揮發性風味物質進行綜合評估，為酸菜白肉預制菜肴的基料選擇提供了基礎量化數據，對于該預制菜的工業化生產提供了技術參考。此外，風味組學技術可全面分析影響預制菜肴口感和香氣的揮發性和非揮發性化合物。這包括鑒定和量化各類風味化合物，如糖、酸、脂質和揮發性有機化合物。在風味組學技術應用于預制菜肴的加工過程時，對于增強這些菜肴的整體感官體驗和質量方面具有重要作用。彭先杰[11]應用GC-MS結合電子舌對3種典型傳統預加工工藝下冷吃兔的風味物質進行綜合分析，解析其特征風味物質，得到冷吃兔生產過程中影響呈鮮核苷酸、脂類、酸類化合物豐度的關鍵時間點，為冷吃兔的工業標準化提供了基礎數據支持。

研究人員借助風味組學還可為菜品選擇最佳基料成分及比例，以實現所需的口味特性。劉琪[12]運用固相頂空微萃取聯合氣相色譜-質譜研究西番蓮烤雞加工過程中的風味成分變化規律，揭示了西番蓮烤雞加工過程中關鍵呈香因子，結合其特征香氣體系形成的關鍵時間點，對西番蓮果粉、復合磷酸鹽、乙基麥芽酚、低聚異麥芽糖的添加比例進行優化，得到了口感及果香氣俱佳的烤雞工藝。此外，風味組學技術對于加工過程中菜肴風味的形成機理研究也至關重要。WANG等[13]通過采用超高效液相色譜Q-Exactive HF-X軌道阱質譜儀結合電子鼻、電子舌對我國東南沿海名菜“黃魚鲞”中不同鹽濃度對輕腌大黃魚感官、揮發性風味物質和脂質的影響進行了系統性探索，研究發現NaCl會通過提高脂肪酶活性促進磷脂的水解和氧化，進而促進關鍵風味物質的形成，此項成果揭示了鹽對輕腌大黃魚風味形成的影響機制，有助于減鹽水產品的風味調控。

4 風味組學在中式預制菜品貯藏及殺菌保鮮過程中的應用

在貯藏期間（常溫、冷藏和冷凍儲存），預制食品的風味特性可能會發生變化，這些變化包括揮發性化合物的流失、非揮發性化合物的降解，以及微觀結構的破壞等。風味組學技術可用于監測這些變化。沙文軒[14]就揚州炒飯在冷凍過程中的階段性老化、揮發性風味物質和質構特性進行了綜合測試，并分析了不同復熱工藝對冷凍炒飯品質的影響。研究發現使用干蒸工藝的冷凍炒飯在回生速度和感官品質方面都優于傳統工藝的冷凍炒飯，其風味更加出色，更適合回鍋復熱，這為預制揚州炒飯提供了科學的指導和理論基礎。

在我國的預制食品市場上，重口味食品和葷菜的消費量較大。由于脂肪氧化的過程中會生成大量自由基和過氧化物引發產品中的脂肪氧化并造成酸敗現象，從而對產品的品質產生負面影響，同時還會對消費者的食品安全產生威脅[15]。通過分析儲存條件（如溫度、濕度和包裝方式）對風味的影響，可以優化儲存環境和殺菌保鮮方式，以減緩風味變化的速度，延長產品的保質期。徐遠芳等[16]研究了輻射對甲魚預制食品揮發性風味成分的影響，該團隊通過使用電子鼻和頂空固相微萃取-氣質聯用（Headspace Solid-Phase Microextraction-Gas Chromatography Mass Spectrometry，HS-SPME-GC-MS）技術，確定了最大限度保持甲魚預制食品特色風味的Co-γ射線輻照劑量。

部分菜品需要速凍貯藏，低溫環境可能會導致菜品中不耐冷凍的呈味物質，如肌苷酸、一磷酸腺苷以及某些游離氨基酸等喪失。針對凍藏過程中風味物質的喪失可以進行定向補償或固定特征風味來應對，菜肴核心風味物質的篩選以及質地的變化研究均需風味組學技術的幫助。部分研究者選用穩定性高并且富含氨基酸、多肽的酵母提取物產品，以此來提高整體口感。在實際生產中，酵母提取物對小黃魚邊角料的脫腥效果良好，且風味溫和[17]。在烹飪醬牛肉的過程中，適當加入酵母提取物可以提升產品的風味，并增強肉質以及鮮味[18-20]。

5 結語與展望

不同地域和菜系的中式菜肴風味復雜多樣，實現不同菜系菜肴的風味數據量化以及標準化還需依托風味組學技術進一步研究。同時，如何利用現有的風味組學知識體系來探究不同消費群體的個性化口味偏好需求也亟待解決。盡管面臨一定挑戰，隨著風味組學理論和技術的不斷深入，其在中式預制菜肴中的應用前景會更加廣闊。風味組學研究不僅可以幫助中式餐飲企業實現菜肴的標準化生產，提高生產效率；還可以利用個性化的風味設計創新出更多符合消費者口味需求的中式半成品和成品菜。隨著消費者對方便食品的需求不斷增長，風味組學在中式預制菜肴領域將迎來新的發展機遇。通過深入理解人們對味道的感知機制，研究者可以開發出更符合人們口味的食品，提高食品的消費體驗，同時也可以推動食品科技的進步，為人們的健康和生活質量做出更大的貢獻。

未來的風味組學研究會更加緊密的結合基因組、轉錄組等組學研究中的內容，針對不同人群的感知差異，將消費人群更加細分，制定出更為個性化的食品配方和口味設計，滿足不同人群的特定口味需求。同時，隨著大數據和人工智能技術的發展，未來的風味組學研究還可與這些技術相結合，通過對大量的味覺數據進行分析，更精確地預測不同人群對某種食物的口感喜好，從而為中式預制菜品的生產和研發提供更為精準的指導。

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