論食品風(fēng)味檢測技術(shù)的進(jìn)展

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風(fēng)味成分提取方法

1）頂空分析方法（HS）

頂空分析是密閉容器中的樣品在一定溫度下，揮發(fā)性成分從食品基質(zhì)中釋放到頂空，平衡后，再將一定量的頂空氣體進(jìn)行色譜分析。頂空分析可以專一性的收集樣品中易揮發(fā)的成分，避免了冗長煩瑣的樣品前處理過程及溶劑對分析過程帶來的干擾，因此在氣味分析方面有獨(dú)特的意義和價值。頂空分析方法分二類：靜態(tài)頂空采樣（StaticHeadSpace，SHS）和動態(tài)頂空又稱吹掃捕集技術(shù)（Dynamicheadspacesampling,DHS,orpurgeandtrap）。靜態(tài)頂空采樣（SHS）是直接取頂空物進(jìn)樣，受容器溫度和平衡時間等因素的影響。SHS的樣品制備簡便，不用試劑，采集組分無干擾，但由于不同的香氣組分揮發(fā)性不同，其存在于容器頂空中的含量會不同，這種方法有時必須進(jìn)行大體積的氣體進(jìn)樣，會影響色譜的分離效果，因此僅適于高度揮發(fā)性或高含量組分的檢測。動態(tài)頂空（DHS）是指用一種惰性氣體（如高純氮?dú)猓┝鲝臒岬暮銣貥悠分袑㈨斂論]發(fā)性被分析物連續(xù)地“吹掃”出來，再將揮發(fā)性組分加以富集，最后將抽提物進(jìn)行脫附分析。這種分析方法不僅適用于復(fù)雜基質(zhì)中揮發(fā)性較高的組分，對濃度較低的組分也同樣有效，具有取樣量少、受基體干擾小、容易實(shí)現(xiàn)在線檢測等優(yōu)點(diǎn)，但是此系統(tǒng)提取步驟繁瑣、效率低下、費(fèi)用也較高。

2）固相萃取（SPE）

固相萃取法適用于液體樣品，優(yōu)點(diǎn)是有機(jī)溶劑用量少，易處理，使用方便迅速而且價廉，裝置的吸附劑效能高、可選擇范圍廣，給固相萃取法的應(yīng)用帶來極大的方便。但固相萃取法批與批的效率的不同會影響分析的重復(fù)性；會發(fā)生不可逆的吸附，導(dǎo)致樣品組分丟失；有時會發(fā)生表面降解反應(yīng)；吸附劑孔道易堵塞等[3]。固相萃取法已用于農(nóng)藥殘留、水質(zhì)監(jiān)測、水果中色素分離和酒類、奶粉等的香味物質(zhì)的檢測。

3）固相微萃?。⊿PME）

SPME與以往分析食品中揮發(fā)性化合物的常用方法相比，將萃取、濃縮、解吸、進(jìn)樣等功能集于一體，具有不使用溶劑、操作簡單、成本低、檢測速度快、靈敏度高、能夠盡可能減少被分析的香氣物質(zhì)的損失等優(yōu)點(diǎn)。因而，一經(jīng)問世便受到了分析化學(xué)工作者的矚目，成為樣品制備方法的熱門課題，得到越來越廣泛的應(yīng)用。目前已在環(huán)保、醫(yī)藥、食品、香料等領(lǐng)域得到應(yīng)用，并取得良好的效果[6]。該方法不足是回收率低，不同批號萃取頭重復(fù)性差和纖維頭易損壞等。頂空-固相微萃?。℉S-SPME）的聯(lián)用產(chǎn)生于1993年，其裝置由手柄和萃取頭組成。HS-SPME分析中萃取頭具有一定的預(yù)濃縮作用，分析的靈敏度高于靜態(tài)頂空分析，在分析的精密度方面好于動態(tài)頂空分析，所以近些年來該方法比較常用。但此方法也存在不足，如不便于加入內(nèi)標(biāo)定量，而且分析結(jié)果同吸附頭的選擇有很大的關(guān)系。如果一種分析物主要存在于液相中，在一定的時間內(nèi)，浸入液體方式取樣的SPME比HS-SPME更為靈敏；反之，則HS-SPME更為靈敏。劉靜等[7]應(yīng)用HS-SPME-GC-MS聯(lián)用法對孟買藍(lán)寶石金酒的香氣成分進(jìn)行了分析，優(yōu)化了萃取條件，建立了快速測定孟買藍(lán)寶石金酒中香氣物質(zhì)的方法。胡國棟等[8]對固相微萃取技術(shù)及其在食品揮發(fā)性物質(zhì)分析中的應(yīng)用做了詳細(xì)介紹。

4）蒸餾法

①水蒸氣蒸餾法水蒸氣蒸餾法屬于傳統(tǒng)的提取方法，該方法只適用于具有揮發(fā)性的，能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞，與水不發(fā)生反應(yīng)，且難溶或不溶于水的成分的提取。水蒸氣蒸餾法提取進(jìn)程時間長、溫度高、體系開放，其進(jìn)程易造成熱不穩(wěn)固及易氧化成分的損壞及揮發(fā)喪失，對部分組分有損壞現(xiàn)象[9]?；谒魵庹麴s法存在的問題，研究者開始致力于改良蒸餾裝置，如微波輔助水蒸氣蒸餾、減壓水蒸氣蒸餾、超聲波輔助萃取等。②同時蒸餾萃取法（SDE）同時蒸餾萃取法（SimultaneousDistillationandSolventExtraction，SDE）是由Likens和Nickerson在1964年發(fā)展起來的，是一種集蒸餾與萃取于一體，收集揮發(fā)性、半揮發(fā)性成分的有效方法[10]。但該方法操作繁瑣、費(fèi)時，溶劑和樣品消耗量大，制備時間長，因此效率低下，而且長時間高溫沸騰會引起熱降解，產(chǎn)生一些降解物。Workhof等人采用同時蒸餾和萃取技術(shù)對奶酪的香成分進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)SDE方法因加熱使得香成分發(fā)生了明顯的變化。綦艷梅等[11]采用同時蒸餾萃取（SDE），結(jié)合GC-MS分離鑒定北京傳統(tǒng)肉食品—月盛齋醬牛肉的揮發(fā)性風(fēng)味成分。結(jié)果共鑒定出82種風(fēng)味化合物，其中醛類、醚類、含氮含硫以及雜環(huán)化合物是月盛齋醬牛肉的重要揮發(fā)性成分。

5）溶劑輔助風(fēng)味蒸發(fā)（SAFE）

溶劑輔助風(fēng)味蒸發(fā)是一種從復(fù)雜食品基質(zhì)中溫和、全面地提取揮發(fā)性物質(zhì)的方法，是德國W.Engel等在1999年發(fā)明的。SAFE系統(tǒng)是蒸餾裝置和高真空泵的緊湊結(jié)合，樣品中的熱敏性揮發(fā)性成分損失少，萃取物具有樣品原有的自然風(fēng)味，特別適合于復(fù)雜的天然食品中揮發(fā)性化合物的分離分析[12]。該方法在國內(nèi)的應(yīng)用還很少，研究報道尚不多見，國外研究顯示，SAFE法對揮發(fā)性較低和極性較高的香氣組分，如4-羥基-2，5-二甲基-3(2H)呋喃酮、4-羥-5-甲-3(2H)呋喃酮和5-乙-4-羥基-2-甲基-3-(2H)呋哺酮的萃取更為有效。M.Preininger等[13]研究了用SAFE法對微磨法乳粉(micro-milledmilkpowder)中香氣成分的提取。楊夢云等[14]以乙醚為溶劑，采用溶劑萃取/溶劑輔助風(fēng)味蒸發(fā)法(SE/SAFE)提取新鮮野韭菜花精油，采用GC-MS法定性分析精油中的揮發(fā)性成分。結(jié)果共鑒定出47種揮發(fā)性成分，含硫化合物數(shù)量多且含量大，是新鮮野韭菜花中的主要揮發(fā)性成分。

食品中香氣成分的檢測方法

隨著科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，精密分析儀器也逐漸增加，這對食品風(fēng)味的研究提供了更加完善的技術(shù)方法。目前檢測出的食品揮發(fā)性成分已有8000多種，但每種食品中起主要作用的揮發(fā)性物質(zhì)成分含量不同，對香味的貢獻(xiàn)大小不一，所以要對揮發(fā)性成分進(jìn)行定性、定量分析。常用的分析方法有：氣相色譜（gaschromatography，GC）法、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（Gaschromatography-massspectrometry，GC-MS)、氣相色譜-吸聞（gaschromatography-olfactrometry，GC-O）技術(shù)、高效液相色譜（HighPerformanceLiquidChromatography，HPLC）、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LiquidChromatography-massspectrometry，LC-MS）和電子鼻技術(shù)（Electronicnose）等。

1）氣相色譜（GC）

色譜分析由色譜分離和檢測兩部分組成，以氣體為流動相的色譜法稱為氣相色譜法。氣相色譜法按固定相的物態(tài)分類，分為氣-固色譜法（GSC）和氣-液色譜法（GLC）兩類。氣相色譜法的特點(diǎn)是：氣體流動相的粘度小，傳質(zhì)速率高，能獲得很高的柱效；氣體遷移速率高，分析速度就快，一般幾分鐘可完成一個分析周期；氣相色譜具有高靈敏度的檢測器，最低檢測限達(dá)10-7~10-14g檢出濃度為μg/Kg，適用于痕量分析；分析樣品可以是氣體、液體和固體。

2）氣-質(zhì)聯(lián)用（GC-MS）法

氣相色譜主要用于定量分析，難以進(jìn)行定性分析，而質(zhì)譜儀則具有靈敏度高、定性能量強(qiáng)的特點(diǎn)，它可以確定化合物的分子量、分子式甚至官能團(tuán)。但是一般的質(zhì)譜儀只能對單一的組分才能給出良好的定性，對混合物效果不佳，且進(jìn)行定量分析也復(fù)雜，所以兩者聯(lián)用時就可以發(fā)揮各自的特點(diǎn)。氣相色譜儀是質(zhì)譜儀理想的“進(jìn)樣器”，質(zhì)譜儀是氣相色譜儀的“檢測器”，聯(lián)用技術(shù)的問世起到一種特殊的作用，滿足鑒別能力強(qiáng)、靈敏度高、分析速度快和分析范圍廣等要求，該方法在有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)、食品化學(xué)、醫(yī)藥、化工和環(huán)境監(jiān)測等方面得到廣泛的應(yīng)用。李曉旭等[15]將雙曲面三維離子阱質(zhì)譜技術(shù)與低熱容氣相色譜技術(shù)相結(jié)合，研制了便攜式氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）。采用此便攜式GC-MS分別測試環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品EPATO-14和EPA624，結(jié)果表明，儀器具有定性能力強(qiáng)、分析速度快、檢測靈敏度高、功耗小以及便攜性能優(yōu)等特點(diǎn)，可對空氣、水體、固態(tài)廢棄物中的有毒有害物質(zhì)進(jìn)行現(xiàn)場分析和檢測。

3）氣相色譜-吸聞技術(shù)（GC-O）

氣相色譜-吸聞技術(shù)（GC-O）屬于一種感官檢測技術(shù)，即氣味檢測法，是在氣相色譜柱末端安裝分流口，將經(jīng)GC毛細(xì)管柱分離后得到的流出組分分流到化學(xué)檢測器[如氫火焰離子檢測器（FID）或質(zhì)譜（MS）和鼻子。有幾種GC-O嗅聞檢測技術(shù)可用來鑒別香味化合物并根據(jù)它們的香味強(qiáng)度或?qū)傮w香氣的貢獻(xiàn)來對它們進(jìn)行排序，比如Charm分析、AEDA（aromaextractdilutionanalysis，芳香萃取物稀釋分析）、OSME分析、及DF（檢測頻率）分析等技術(shù)[16]。GC-O與GC-MS相比，雖然GC-MS是目前對香味成分監(jiān)測分析最常用的方法，但由于食品中產(chǎn)生的大量揮發(fā)性化合物中，只有一小部分的揮發(fā)物具有香味活性，且它們的含量和閾值都很低。對于靜態(tài)頂空分析而言，其頂空的揮發(fā)物濃度一般在10-11至10-4g/L，但只有當(dāng)揮發(fā)物濃度≥10-5g/L時才能被MS檢測到，也就是說MS只能檢測出含量相對多的揮發(fā)性物質(zhì)。而且，GC-MS是一種間接的測量方法，無法確定單個的香味活性物質(zhì)對整體風(fēng)味貢獻(xiàn)的大小。而GC-O卻能解決上述問題，它將氣象色譜的分離能力和人鼻子敏感的嗅覺聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)從某一食品基質(zhì)的所有揮發(fā)性化合物中區(qū)分出關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)。GC/O技術(shù)同樣存在不足之處，如嗅聞人員的專業(yè)水平和自身對香味的敏感度不同、濃度稀釋度與香味閾值的關(guān)系等，都會很大的影響測試結(jié)果。GC-O和GC-MS技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，因此，兩者的結(jié)合可相互彌補(bǔ)之間的不足，并發(fā)揮更大的優(yōu)勢。GC-O/MS（FID）現(xiàn)已較為廣泛地應(yīng)用于食品風(fēng)味研究，并成為研究熱點(diǎn)領(lǐng)域，相關(guān)的研究也獲得了一定的進(jìn)展[17]。

4）高效液相色譜（HLPC）

高效液相色譜（HPLC）是20世紀(jì)60年代末，在經(jīng)典液相色譜的基礎(chǔ)上，引入了氣相色譜的理論和實(shí)驗(yàn)方法。根據(jù)分離機(jī)制的不同，高效液相色譜可分為四大基礎(chǔ)類型:分配色譜、吸附色譜、離子交換色譜、凝膠色譜。HPLC不受試樣揮發(fā)性的限制，可用于分離分析高沸點(diǎn)、大分子、熱穩(wěn)定性差的有機(jī)化合物；可用于各種離子的分離分析；可利用組份分子尺寸大小的差別、離子交換能力的差別以及生物分子間親和力的差別進(jìn)行分離；可選擇固定相和流動相以達(dá)到最佳分離效果，對于性質(zhì)和結(jié)構(gòu)類似的物質(zhì)，分離的可能性比氣相色譜法更大，還有色譜柱可反復(fù)使用、樣品不被破壞、易回收等優(yōu)點(diǎn)[]。但HPLC有“柱外效應(yīng)”。在從進(jìn)樣到檢測器之間，除了柱子以外的任何死空間（進(jìn)樣器、柱接頭、連接管和檢測池等）中，如果流動相的流型有變化，被分離物質(zhì)的任何擴(kuò)散和滯留都會顯著地導(dǎo)致色譜峰的加寬，柱效率降低。而且高效液相色譜檢測器的靈敏度不及氣相色譜[19]。

5）高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（HPLC-MS）

HPLC-MS將HPLC對復(fù)雜基體化合物的高分離能力與MS的強(qiáng)大的選擇性、靈敏度、相對分子質(zhì)量及結(jié)構(gòu)測定功能組合起來，提供了可靠、精確的相對分子質(zhì)量及結(jié)構(gòu)信息，特別是適合親水性強(qiáng)、揮發(fā)性強(qiáng)的有機(jī)物，熱不穩(wěn)定化合物及生物大分子的分離分析，為香味化學(xué)成分的快速分析提供了一個重要的新技術(shù)。但是，高效液相色譜的固定相的分離效率、檢測器的檢測范圍以及靈敏度等方面，與目前已成熟的GC-MS聯(lián)用技術(shù)相比，HPLC-MS還處于發(fā)展階段，對于氣體和易揮發(fā)物質(zhì)的分析方面遠(yuǎn)不如氣相色譜法，因此，它在香味檢測中的應(yīng)用還不是很廣泛，但HPLC-MS所具備的一系列優(yōu)點(diǎn)，決定了它的應(yīng)用前景將會更廣泛。

食品風(fēng)味檢測技術(shù)在糧油行業(yè)應(yīng)用的前景與展望

食品風(fēng)味分析技術(shù)也隨著科學(xué)的發(fā)展在不斷的改進(jìn)和完善，越來越多的食品風(fēng)味得以優(yōu)化。但各分析技術(shù)都有其優(yōu)缺點(diǎn)，很難獨(dú)立完成檢測任務(wù)，充分利用各儀器之間的聯(lián)用作用，及新型精密儀器的開發(fā)是目前研究的重要方向。目前食品風(fēng)味的研究主要還是集中在香精香料、酒類、油類、肉類和茶葉等方面，對于糧食加工業(yè)的應(yīng)用僅在于稻谷香味、面包風(fēng)味、餅干味道等的研究。關(guān)于我國獨(dú)有的饅頭的風(fēng)味研究還比較少，不同小麥品種、不同原料加工及配比方法、不同饅頭制作方法等，都會對饅頭的風(fēng)味產(chǎn)生影響，特別是饅頭特有的麥香味的來源及具體組成成分的研究，更是鮮有報道。所以食品風(fēng)味研究在糧油行業(yè)的應(yīng)用前景很廣闊，應(yīng)重視研究和開發(fā)。（本文作者：丁艷芳、謝海燕、王曉曦、鄒恩坤 單位：河南工業(yè)大學(xué)、北京經(jīng)濟(jì)管理學(xué)校）