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肉類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)檢測技術(shù)研究進(jìn)展
發(fā)布日期:2023-12-08
        風(fēng)味是動(dòng)物產(chǎn)品非常重要的感官特性。隨著(zhù)生活水平的提高,人們對動(dòng)物產(chǎn)品的要求不斷提高。表面顏色、觸感及風(fēng)味等是人們在選擇動(dòng)物產(chǎn)品時(shí)可通過(guò)感官獲得的第一信息,在食品質(zhì)量評價(jià)中占據重要地位。其中,風(fēng)味是動(dòng)物產(chǎn)品非常重要的感官特性,主要包括香味和味道,香味的產(chǎn)生主要源于食物中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)(如揮發(fā)性脂肪酸等),脂質(zhì)反應和美拉德反應是其產(chǎn)生的主要途徑;味道源于食物中多種有機物質(zhì)(如氨基酸和核糖等物質(zhì))。食品感官評價(jià)最初是通過(guò)人口、鼻、舌等器官完成,如通過(guò)培訓較為專(zhuān)業(yè)感官接觸的小組評定食物間的細微差異或者直接通過(guò)消費者群體對肉類(lèi)進(jìn)行評定,多次重復后以獲得科學(xué)的結果。隨著(zhù)食品加工業(yè)和科技的發(fā)展,感官評價(jià)逐漸趨于專(zhuān)業(yè)化,出現了更為靈敏和客觀(guān)的檢測方式,如色譜-質(zhì)譜聯(lián)用、 核磁共振及電子鼻等技術(shù),這些技術(shù)在肉類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)檢 測中的優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。本文綜述目前檢測肉類(lèi)風(fēng)味的主要技術(shù),相較于之前發(fā)表的此類(lèi)綜述,本文聚焦于色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)、核磁共振技術(shù)及電子鼻技術(shù),總結其最新研究進(jìn)展及應用,為肉類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)的研究提供一定的理論依據。
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        01 色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在肉類(lèi)檢測中的應用
        色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)常被用于研究小分子代謝物以及外部刺激、病理生理變化和生物遺傳突變引起的上述物質(zhì)的組成和數量變化。色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)可通過(guò)分析生物液和組織確定系統生化圖譜和整個(gè)生物體的功能調節。當前,色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)被廣泛應用于對風(fēng)味前體物質(zhì)的檢測。
       1超高效液相色譜-質(zhì)譜
        超高效液相色譜-質(zhì)譜是21世紀初發(fā)展起來(lái)的分析技術(shù),它是結合了液相色譜的高效分離能力和質(zhì)譜的高靈敏度的分離檢測技術(shù),具有應用廣泛、分離能力強、靈敏度高、分析速度快和自動(dòng)化程度高等特點(diǎn),也存在儀器復雜性高、樣品處理復雜、數據處理復雜及重復性較低等不足,其主要原理可分為4 部分:樣品制備、超高效液相色譜分離、質(zhì)譜檢測和數據分析。與其他檢測方法不同之處主要表現在超高效液相色譜分離,其色譜柱內填充有高效液相固定相。在肉類(lèi)風(fēng)味前體物質(zhì)的檢測中,超高效液相色譜-質(zhì)譜常用于對游離氨基酸和揮發(fā)性脂肪酸的檢測。在牛肉風(fēng)干過(guò)程中,不同的風(fēng)干方式可造成風(fēng)味相關(guān)物質(zhì)的不同。利用超高效液相色譜-質(zhì)譜,有學(xué)者發(fā)現常規成熟方法揮發(fā)性物質(zhì)含量較高。同樣是利用超高效液相色譜-質(zhì)譜的方法研究牛肉,Setyabrata 等還發(fā)現成熟牛肉中含有更多的短鏈多肽,但多不飽 脂肪酸和游離脂肪酸較少。
        2頂空微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜
        頂空微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法是分析風(fēng)味物質(zhì)的常用方法之一,其原理是采用頂空的進(jìn)樣方式,通過(guò)加熱使風(fēng)味揮發(fā)性物質(zhì)從樣品中分裂,具有樣品制備簡(jiǎn)單、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),但也存在樣品處理復雜、分辨率低、儀器成本高、樣品存在損失及非常規樣品難處理等不足。頂空微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法可分為頂空液相微萃取和頂空固相微萃取2 種。在肉類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)的檢測中,頂空微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法運用廣泛。Zhen?Zongyuan等采集鴨肉中3 種不同部位(胸部、腿部和翅膀),利用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法提取了揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)并進(jìn)行測定,共檢出81 種揮發(fā)性物質(zhì),包括15 種碳氫化合物、10 種醇、7 種酸、12 種醛、4 種酯、19 種含硫和含氮化合物以及14 種其他化合物。Zhang?Xue等利用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)探究不同飼養方式對藏羊肌肉代謝的影響,研究表明,畜舍飼養組的肉營(yíng)養品質(zhì)(包括蛋白質(zhì)和脂肪含量)和食用品質(zhì)(包括嫩度、持水力、口感和風(fēng)味)均優(yōu)于傳統放牧組。
        3全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用
        全二維氣相色譜是20世紀90年代發(fā)展起來(lái)的技術(shù), 相較于傳統氣相色譜技術(shù),其具有更高的靈敏度、選擇性和峰容量,同時(shí)它的另一個(gè)優(yōu)勢是同系物系列(如直鏈烷烴、脂肪酸甲酯等)的有序洗脫模式,但是同樣 存在儀器復雜、成本高、樣品處理要求嚴格和數據分析難度大等缺點(diǎn)。全二維氣相色譜依靠飛行時(shí)間質(zhì)譜適合分析復雜的物質(zhì),其具有全范圍質(zhì)譜學(xué)的高采集率。基于全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的眾多優(yōu)勢,其也被用于肉類(lèi)風(fēng)味前體物質(zhì)的檢測。氨基酸和還原性碳水化合物之間的美拉德反應是導致肉類(lèi)產(chǎn)生各種氣味和味覺(jué)的重要反應之一,其有助于肉類(lèi)在烹調過(guò)程被賦予更多的風(fēng)味和味道。采用氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì) 譜和感官評價(jià)相結合的非目標分析方法以及結合最小二乘回歸分析,Lee等發(fā)現,2-甲基呋喃-3-硫醇、3-磺基戊烷-2-酮等可能對牛肉中美拉德反應產(chǎn)生的風(fēng)味有關(guān)鍵貢獻。
        4氣相色譜-離子遷移譜
        氣相色譜-離子遷移譜技術(shù)在19世紀中葉發(fā)現和創(chuàng )新,20世紀90年代得到了蓬勃發(fā)展,其根據物質(zhì)遷移時(shí)間進(jìn)行定性,根據所形成的峰值和峰面積對物質(zhì)定量,具有檢測時(shí)間短、結果可靠及靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)具有設備成本高、操作困難和樣品需要預處理等缺點(diǎn)。氣相色譜-離子遷移譜技術(shù)廣泛應用于藥物檢測、疾病監控和環(huán)境保護等領(lǐng)域,近年來(lái)也被用于對風(fēng)味物質(zhì)的檢測。對羊肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)研究中,有學(xué)者利用氣相色譜-離子遷移譜分析不同地區羊肉的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)發(fā)現,不同地區的羊肉以及不同品種羊肉存在差異。如青海玉樹(shù)羊肉特征風(fēng)味物質(zhì)為2,3-丁二酮、苯甲醛、丁醇、 丙酮、2-丁酮、辛醛和1-辛烯-3-醇等,而2-戊酮和2-己醇等是四川羊肉的特征風(fēng)味物質(zhì)。
        02核磁共振在肉類(lèi)檢測中的應用
        核磁共振技術(shù)源于20世紀40年代,直到20世紀80年代末才開(kāi)始被應用于食品領(lǐng)域。其基本原理是:具有活性自旋的原子核在靜態(tài)磁場(chǎng)存在的情況下,具有能量的吸收,能量吸收主要通過(guò)適當的射頻脈沖獲得;在脈沖之后,被激發(fā)的原子核松弛,其發(fā)射的能量被檢測為與時(shí)間關(guān)聯(lián)的信號強度,該信號將產(chǎn)生與構成核磁共振 信號的激發(fā)核,并與激發(fā)核的數量成正比;同時(shí)每個(gè)原子核在頻譜顯示特定位置,由此產(chǎn)生的譜線(xiàn)可測量的參數就可用于解釋分子結構、構象及分子運動(dòng)等,其具有非破壞性、高分辨率、無(wú)毒性及可定量性等優(yōu)點(diǎn),也存在儀器復雜、分析時(shí)間長(cháng)及樣品準備時(shí)間長(cháng)等缺點(diǎn)。根據磁場(chǎng)強度大小,核磁共振可分為3 類(lèi):高場(chǎng)、中場(chǎng)、低場(chǎng)。由于核磁共振技術(shù)所產(chǎn)生的的數據較為龐大、繁雜,所以需要對數據進(jìn)行處理和分析,現有的核磁共振數據分析方法有主成分分析、偏最小二乘法判別分析和正交偏最小二乘法判別分析等。
        低場(chǎng)和高場(chǎng)核磁共振在食品領(lǐng)域被廣泛應用,低場(chǎng)核磁共振常用于分析食品摻假、食品含有水分類(lèi)型、水分分布及水分移動(dòng)等。朱瑩瑩等利用低場(chǎng)核磁共振鑒別不同干燥方式牛肉干產(chǎn)品,發(fā)現不同干燥加工方式牛肉干的T2弛豫特性存在顯著(zhù)差異,且主成分分析有明顯分離。Zhang?Jian等利用高場(chǎng)核磁共振技術(shù)研究無(wú)骨干腌火腿加工過(guò)程中代謝產(chǎn)物的變化,共鑒定出28 種代謝物,包括氨基酸、多肽、有機酸、核酸及其衍生物、糖等,發(fā)現氨基酸(異亮氨酸、纈氨酸、丙氨酸、谷氨酸 和組氨酸)、有機酸(乳酸、醋酸鹽、琥珀酸、檸檬酸和甲酸鹽)和核苷酸衍生物(次黃嘌呤)是影響最終產(chǎn)品滋味的主要因素。
        03電子鼻在肉類(lèi)檢測中的應用
        仿生嗅覺(jué)技術(shù),即電子鼻技術(shù)是一種智能仿生系統,最早應用在1982年。其主要是由傳感器和模式識別系統組成,基本工作原理是:通過(guò)氣體采集系統、氣敏 傳感器列陣和模式識別系統等部分,當被測樣品中揮發(fā) 性混合氣體和傳感器接觸時(shí),氣體與靈敏材料發(fā)生反應并產(chǎn)生可收集信息,再利用模式識別系統對信號進(jìn)行分析,在特定類(lèi)型的氣味檢測和識別系統中,其敏感元件的激發(fā)導致特定信號的產(chǎn)生。電子鼻技術(shù)目前廣泛應用于食品安全、環(huán)境監測及臨床醫學(xué)診斷等領(lǐng)域。電子鼻應用于風(fēng)味物質(zhì)檢測,具有快速、高靈敏度和非破壞性等特點(diǎn),但也存在易受環(huán)境干擾、儀器昂貴和學(xué)習能力不足的缺點(diǎn)。在肉類(lèi)風(fēng)味和品質(zhì)評定方面,電子鼻 技術(shù)常用于對不同品種肉類(lèi)揮發(fā)性氣味的檢測,其主要通過(guò)風(fēng)味識別、肉質(zhì)評估、新鮮度識別和風(fēng)味調控等方面對肉類(lèi)品質(zhì)進(jìn)行調控。Chen Jingru等利用電子鼻和頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析證實(shí)了北京油雞、魯花雞和AA肉雞之間的顯著(zhù)差異,醛的種類(lèi)較多和相對含量較高可能是北京油雞雞肉風(fēng)味更濃郁的原因。北京油雞必需氨基酸、花生四烯酸、肌苷一磷酸含量高于另外2 種雞。Wilson等通過(guò)電子鼻對叉尾魚(yú)魚(yú)片中的氣味化合物進(jìn)行檢測,發(fā)現其中存在異味氣味化合物,同時(shí)傳感器列陣輸出結果表明,風(fēng)味良好和風(fēng)味 差的魚(yú)片香味特征有顯著(zhù)差異,這都表明電子鼻技術(shù)可有效、快速評估肉類(lèi)質(zhì)量。需要注意的是,電子鼻在肉類(lèi)風(fēng)味和品質(zhì)評定方面的應用仍然面臨一些挑戰。例如,不同品種肉類(lèi)之間的揮發(fā)性化合物差異較大,因此需要建立合適的模型和數據庫。此外,環(huán)境條件和樣品處理等因素也可能對電子鼻的檢測結果產(chǎn)生影響。因此,在實(shí)際應用中需要結合其他分析手段和專(zhuān)業(yè)知識進(jìn)行綜合評估和判斷。
        04結 語(yǔ)
        對肉類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)的檢測,無(wú)論是色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù),還是核磁共振波譜技術(shù),都應用較為廣泛。色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)可以同時(shí)分離和定性分析復雜的肉類(lèi)風(fēng)味物質(zhì),還可以提供關(guān)于風(fēng)味物質(zhì)的結構和含量信息。核磁共振作為一種無(wú)損分析技術(shù),可以提供關(guān)于食品中化學(xué)成分的結構和動(dòng)態(tài)信息。電子鼻技術(shù)是一種模擬人類(lèi)嗅覺(jué)系統的傳感器裝置,可以通過(guò)探測和識別氣體混合物的特征模式來(lái)辨別不同的風(fēng)味。在肉類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)檢測中,電子鼻技術(shù)可以用于分析和區分肉類(lèi)產(chǎn)品中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),具有快速、便捷和非破壞性的特點(diǎn),用于大規模的樣品分析和實(shí)時(shí)的風(fēng)味檢測。
        來(lái)源:感官科學(xué)與評定整理,轉載請注明來(lái)源。
        參考文獻:杜春林,趙春萍,譚 婭. 肉類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)檢測技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 肉類(lèi)研究, 2023, 37(8): 46-51.
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