風味是動物產品非常重要的感官特性。隨著生活水平的提高,人們對動物產品的要求不斷提高。表面顏色、觸感及風味等是人們在選擇動物產品時可通過感官獲得的第一信息,在食品質量評價中占據重要地位。其中,風味是動物產品非常重要的感官特性,主要包括香味和味道,香味的產生主要源于食物中的揮發性風味物質(如揮發性脂肪酸等),脂質反應和美拉德反應是其產生的主要途徑;味道源于食物中多種有機物質(如氨基酸和核糖等物質)。食品感官評價最初是通過人口、鼻、舌等器官完成,如通過培訓較為專業感官接觸的小組評定食物間的細微差異或者直接通過消費者群體對肉類進行評定,多次重復后以獲得科學的結果。隨著食品加工業和科技的發展,感官評價逐漸趨于專業化,出現了更為靈敏和客觀的檢測方式,如色譜-質譜聯用、 核磁共振及電子鼻等技術,這些技術在肉類風味物質檢 測中的優缺點如表1所示。本文綜述目前檢測肉類風味的主要技術,相較于之前發表的此類綜述,本文聚焦于色譜-質譜聯用技術、核磁共振技術及電子鼻技術,總結其最新研究進展及應用,為肉類風味物質的研究提供一定的理論依據。
1超高效液相色譜-質譜
超高效液相色譜-質譜是21世紀初發展起來的分析技術,它是結合了液相色譜的高效分離能力和質譜的高靈敏度的分離檢測技術,具有應用廣泛、分離能力強、靈敏度高、分析速度快和自動化程度高等特點,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。在肉類風味前體物質的檢測中,超高效液相色譜-質譜常用于對游離氨基酸和揮發性脂肪酸的檢測。在牛肉風干過程中,不同的風干方式可造成風味相關物質的不同。利用超高效液相色譜-質譜,有學者發現常規成熟方法揮發性物質含量較高。同樣是利用超高效液相色譜-質譜的方法研究牛肉,Setyabrata 等還發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-質譜
頂空微萃取-氣相色譜-質譜法是分析風味物質的常用方法之一,其原理是采用頂空的進樣方式,通過加熱使風味揮發性物質從樣品中分裂,具有樣品制備簡單、靈敏度高等優點,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。在肉類風味物質的檢測中,頂空微萃取-氣相色譜-質譜法運用廣泛。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-質譜法提取了揮發性風味物質并進行測定,共檢出81 種揮發性物質,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-質譜聯用技術探究不同飼養方式對藏羊肌肉代謝的影響,研究表明,畜舍飼養組的肉營養品質(包括蛋白質和脂肪含量)和食用品質(包括嫩度、持水力、口感和風味)均優于傳統放牧組。
3全二維氣相色譜-飛行時間質譜聯用
全二維氣相色譜是20世紀90年代發展起來的技術, 相較于傳統氣相色譜技術,其具有更高的靈敏度、選擇性和峰容量,同時它的另一個優勢是同系物系列(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。全二維氣相色譜依靠飛行時間質譜適合分析復雜的物質,其具有全范圍質譜學的高采集率。基于全二維氣相色譜-飛行時間質譜聯用技術的眾多優勢,其也被用于肉類風味前體物質的檢測。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產生各種氣味和味覺的重要反應之一,其有助于肉類在烹調過程被賦予更多的風味和味道。采用氣相色譜-飛行時間質 譜和感官評價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生的風味有關鍵貢獻。
4氣相色譜-離子遷移譜
氣相色譜-離子遷移譜技術在19世紀中葉發現和創新,20世紀90年代得到了蓬勃發展,其根據物質遷移時間進行定性,根據所形成的峰值和峰面積對物質定量,具有檢測時間短、結果可靠及靈敏度高等優點,同時具有設備成本高、操作困難和樣品需要預處理等缺點。氣相色譜-離子遷移譜技術廣泛應用于藥物檢測、疾病監控和環境保護等領域,近年來也被用于對風味物質的檢測。對羊肉揮發性風味物質研究中,有學者利用氣相色譜-離子遷移譜分析不同地區羊肉的揮發性風味物質發現,不同地區的羊肉以及不同品種羊肉存在差異。如青海玉樹羊肉特征風味物質為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味物質。
02核磁共振在肉類檢測中的應用
核磁共振技術源于20世紀40年代,直到20世紀80年代末才開始被應用于食品領域。其基本原理是:具有活性自旋的原子核在靜態磁場存在的情況下,具有能量的吸收,能量吸收主要通過適當的射頻脈沖獲得;在脈沖之后,被激發的原子核松弛,其發射的能量被檢測為與時間關聯的信號強度,該信號將產生與構成核磁共振 信號的激發核,并與激發核的數量成正比;同時每個原子核在頻譜顯示特定位置,由此產生的譜線可測量的參數就可用于解釋分子結構、構象及分子運動等,其具有非破壞性、高分辨率、無毒性及可定量性等優點,也存在儀器復雜、分析時間長及樣品準備時間長等缺點。根據磁場強度大小,核磁共振可分為3 類:高場、中場、低場。由于核磁共振技術所產生的的數據較為龐大、繁雜,所以需要對數據進行處理和分析,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。
低場和高場核磁共振在食品領域被廣泛應用,低場核磁共振常用于分析食品摻假、食品含有水分類型、水分分布及水分移動等。朱瑩瑩等利用低場核磁共振鑒別不同干燥方式牛肉干產品,發現不同干燥加工方式牛肉干的T2弛豫特性存在顯著差異,且主成分分析有明顯分離。Zhang?Jian等利用高場核磁共振技術研究無骨干腌火腿加工過程中代謝產物的變化,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)是影響最終產品滋味的主要因素。
03電子鼻在肉類檢測中的應用
仿生嗅覺技術,即電子鼻技術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 性混合氣體和傳感器接觸時,氣體與靈敏材料發生反應并產生可收集信息,再利用模式識別系統對信號進行分析,在特定類型的氣味檢測和識別系統中,其敏感元件的激發導致特定信號的產生。電子鼻技術目前廣泛應用于食品安全、環境監測及臨床醫學診斷等領域。電子鼻應用于風味物質檢測,具有快速、高靈敏度和非破壞性等特點,但也存在易受環境干擾、儀器昂貴和學習能力不足的缺點。在肉類風味和品質評定方面,電子鼻 技術常用于對不同品種肉類揮發性氣味的檢測,其主要通過風味識別、肉質評估、新鮮度識別和風味調控等方面對肉類品質進行調控。Chen Jingru等利用電子鼻和頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用技術分析證實了北京油雞、魯花雞和AA肉雞之間的顯著差異,醛的種類較多和相對含量較高可能是北京油雞雞肉風味更濃郁的原因。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等通過電子鼻對叉尾魚魚片中的氣味化合物進行檢測,發現其中存在異味氣味化合物,同時傳感器列陣輸出結果表明,風味良好和風味 差的魚片香味特征有顯著差異,這都表明電子鼻技術可有效、快速評估肉類質量。需要注意的是,電子鼻在肉類風味和品質評定方面的應用仍然面臨一些挑戰。例如,不同品種肉類之間的揮發性化合物差異較大,因此需要建立合適的模型和數據庫。此外,環境條件和樣品處理等因素也可能對電子鼻的檢測結果產生影響。因此,在實際應用中需要結合其他分析手段和專業知識進行綜合評估和判斷。
04結 語
對肉類風味物質的檢測,無論是色譜-質譜聯用技術,還是核磁共振波譜技術,都應用較為廣泛。色譜-質譜聯用技術可以同時分離和定性分析復雜的肉類風味物質,還可以提供關于風味物質的結構和含量信息。核磁共振作為一種無損分析技術,可以提供關于食品中化學成分的結構和動態信息。電子鼻技術是一種模擬人類嗅覺系統的傳感器裝置,可以通過探測和識別氣體混合物的特征模式來辨別不同的風味。在肉類風味物質檢測中,電子鼻技術可以用于分析和區分肉類產品中的揮發性風味物質,具有快速、便捷和非破壞性的特點,用于大規模的樣品分析和實時的風味檢測。
來源:感官科學與評定整理,轉載請注明來源。
參考文獻:杜春林,趙春萍,譚 婭. 肉類風味物質檢測技術研究進展[J]. 肉類研究, 2023, 37(8): 46-51.
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01 色譜-質譜聯用技術在肉類檢測中的應用
色譜-質譜聯用技術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的組成和數量變化。色譜-質譜聯用技術可通過分析生物液和組織確定系統生化圖譜和整個生物體的功能調節。當前,色譜-質譜聯用技術被廣泛應用于對風味前體物質的檢測。1超高效液相色譜-質譜
超高效液相色譜-質譜是21世紀初發展起來的分析技術,它是結合了液相色譜的高效分離能力和質譜的高靈敏度的分離檢測技術,具有應用廣泛、分離能力強、靈敏度高、分析速度快和自動化程度高等特點,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。在肉類風味前體物質的檢測中,超高效液相色譜-質譜常用于對游離氨基酸和揮發性脂肪酸的檢測。在牛肉風干過程中,不同的風干方式可造成風味相關物質的不同。利用超高效液相色譜-質譜,有學者發現常規成熟方法揮發性物質含量較高。同樣是利用超高效液相色譜-質譜的方法研究牛肉,Setyabrata 等還發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-質譜
頂空微萃取-氣相色譜-質譜法是分析風味物質的常用方法之一,其原理是采用頂空的進樣方式,通過加熱使風味揮發性物質從樣品中分裂,具有樣品制備簡單、靈敏度高等優點,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。在肉類風味物質的檢測中,頂空微萃取-氣相色譜-質譜法運用廣泛。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-質譜法提取了揮發性風味物質并進行測定,共檢出81 種揮發性物質,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-質譜聯用技術探究不同飼養方式對藏羊肌肉代謝的影響,研究表明,畜舍飼養組的肉營養品質(包括蛋白質和脂肪含量)和食用品質(包括嫩度、持水力、口感和風味)均優于傳統放牧組。
3全二維氣相色譜-飛行時間質譜聯用
全二維氣相色譜是20世紀90年代發展起來的技術, 相較于傳統氣相色譜技術,其具有更高的靈敏度、選擇性和峰容量,同時它的另一個優勢是同系物系列(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。全二維氣相色譜依靠飛行時間質譜適合分析復雜的物質,其具有全范圍質譜學的高采集率。基于全二維氣相色譜-飛行時間質譜聯用技術的眾多優勢,其也被用于肉類風味前體物質的檢測。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產生各種氣味和味覺的重要反應之一,其有助于肉類在烹調過程被賦予更多的風味和味道。采用氣相色譜-飛行時間質 譜和感官評價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生的風味有關鍵貢獻。
4氣相色譜-離子遷移譜
氣相色譜-離子遷移譜技術在19世紀中葉發現和創新,20世紀90年代得到了蓬勃發展,其根據物質遷移時間進行定性,根據所形成的峰值和峰面積對物質定量,具有檢測時間短、結果可靠及靈敏度高等優點,同時具有設備成本高、操作困難和樣品需要預處理等缺點。氣相色譜-離子遷移譜技術廣泛應用于藥物檢測、疾病監控和環境保護等領域,近年來也被用于對風味物質的檢測。對羊肉揮發性風味物質研究中,有學者利用氣相色譜-離子遷移譜分析不同地區羊肉的揮發性風味物質發現,不同地區的羊肉以及不同品種羊肉存在差異。如青海玉樹羊肉特征風味物質為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味物質。
02核磁共振在肉類檢測中的應用
核磁共振技術源于20世紀40年代,直到20世紀80年代末才開始被應用于食品領域。其基本原理是:具有活性自旋的原子核在靜態磁場存在的情況下,具有能量的吸收,能量吸收主要通過適當的射頻脈沖獲得;在脈沖之后,被激發的原子核松弛,其發射的能量被檢測為與時間關聯的信號強度,該信號將產生與構成核磁共振 信號的激發核,并與激發核的數量成正比;同時每個原子核在頻譜顯示特定位置,由此產生的譜線可測量的參數就可用于解釋分子結構、構象及分子運動等,其具有非破壞性、高分辨率、無毒性及可定量性等優點,也存在儀器復雜、分析時間長及樣品準備時間長等缺點。根據磁場強度大小,核磁共振可分為3 類:高場、中場、低場。由于核磁共振技術所產生的的數據較為龐大、繁雜,所以需要對數據進行處理和分析,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。
低場和高場核磁共振在食品領域被廣泛應用,低場核磁共振常用于分析食品摻假、食品含有水分類型、水分分布及水分移動等。朱瑩瑩等利用低場核磁共振鑒別不同干燥方式牛肉干產品,發現不同干燥加工方式牛肉干的T2弛豫特性存在顯著差異,且主成分分析有明顯分離。Zhang?Jian等利用高場核磁共振技術研究無骨干腌火腿加工過程中代謝產物的變化,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)是影響最終產品滋味的主要因素。
03電子鼻在肉類檢測中的應用
仿生嗅覺技術,即電子鼻技術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 性混合氣體和傳感器接觸時,氣體與靈敏材料發生反應并產生可收集信息,再利用模式識別系統對信號進行分析,在特定類型的氣味檢測和識別系統中,其敏感元件的激發導致特定信號的產生。電子鼻技術目前廣泛應用于食品安全、環境監測及臨床醫學診斷等領域。電子鼻應用于風味物質檢測,具有快速、高靈敏度和非破壞性等特點,但也存在易受環境干擾、儀器昂貴和學習能力不足的缺點。在肉類風味和品質評定方面,電子鼻 技術常用于對不同品種肉類揮發性氣味的檢測,其主要通過風味識別、肉質評估、新鮮度識別和風味調控等方面對肉類品質進行調控。Chen Jingru等利用電子鼻和頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用技術分析證實了北京油雞、魯花雞和AA肉雞之間的顯著差異,醛的種類較多和相對含量較高可能是北京油雞雞肉風味更濃郁的原因。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等通過電子鼻對叉尾魚魚片中的氣味化合物進行檢測,發現其中存在異味氣味化合物,同時傳感器列陣輸出結果表明,風味良好和風味 差的魚片香味特征有顯著差異,這都表明電子鼻技術可有效、快速評估肉類質量。需要注意的是,電子鼻在肉類風味和品質評定方面的應用仍然面臨一些挑戰。例如,不同品種肉類之間的揮發性化合物差異較大,因此需要建立合適的模型和數據庫。此外,環境條件和樣品處理等因素也可能對電子鼻的檢測結果產生影響。因此,在實際應用中需要結合其他分析手段和專業知識進行綜合評估和判斷。
04結 語
對肉類風味物質的檢測,無論是色譜-質譜聯用技術,還是核磁共振波譜技術,都應用較為廣泛。色譜-質譜聯用技術可以同時分離和定性分析復雜的肉類風味物質,還可以提供關于風味物質的結構和含量信息。核磁共振作為一種無損分析技術,可以提供關于食品中化學成分的結構和動態信息。電子鼻技術是一種模擬人類嗅覺系統的傳感器裝置,可以通過探測和識別氣體混合物的特征模式來辨別不同的風味。在肉類風味物質檢測中,電子鼻技術可以用于分析和區分肉類產品中的揮發性風味物質,具有快速、便捷和非破壞性的特點,用于大規模的樣品分析和實時的風味檢測。
來源:感官科學與評定整理,轉載請注明來源。
參考文獻:杜春林,趙春萍,譚 婭. 肉類風味物質檢測技術研究進展[J]. 肉類研究, 2023, 37(8): 46-51.
提醒:文章僅供參考,如有不當,歡迎留言指正和交流。且讀者不應該在缺乏具體的專業建議的情況下,擅自根據文章內容采取行動,因此導致的損失,本運營方不負責。如文章涉及侵權或不愿我平臺發布,請聯系處理。