中式烹饪食品挥发性风味物质研究进展

赵钜阳，陆家慧

(哈尔滨商业大学 旅游烹饪学院，哈尔滨 150030)

中式烹饪食品有着悠久的传统和历史，其别具一格的风味吸引着各国人民。烹饪过程中风味物质的组成和形成途径复杂，烹饪原料本身性质、不同烹饪方法、添加调味料等都会影响烹饪食品的风味，即使是相同烹饪食品在不同储藏方式和时间下风味成分也有极大不同，这使得烹饪食品风味物质的测定和分析难度较高。如今，科技的进步不仅拓宽了现代烹饪设备和器具的运用范围，同时也使深入探索烹饪食品中具体的风味成分成为可能，从而有助于研究和改善烹饪食品的烹饪工艺。近年来，烹饪食品中风味物质的提取及定性定量分析方法也是烹饪科学的研究热点之一。基于此，本文对烹饪食品的风味物质进行研究，以期为烹饪食品的风味研究及品质提高提供理论依据。

1 风味物质概述

风味物质是指具有改善食品风味特征效果的化合物。在烹饪过程中的风味成分复杂，只有少数几种味感物质浓度较高，绝大部分风味物质浓度都很低，烹饪食品的风味是靠呈味物质之间的相互作用而产生的，一般食品的风味和其中的风味物质数量成正比。食品的化学组成相当复杂，风味物质的组成也很复杂。因此，用科学的方法对烹饪食品的风味物质进行研究，对烹饪食品风味品质的丰富有重要的意义。

2 中式烹饪食品挥发性风味物质成分提取方法

烹饪食品中风味物质的提取是所有风味研究的基础，因此选择适当的风味物质提取方法至关重要。但食品中香气物质具有较高的蒸气压，挥发性较强，相对分子质量较小，一般不超过 300 Da[1]，且香气组成复杂、含量极少、不稳定[2]，这些特点都加大了挥发性风味化合物提取和分析的难度。目前提取食品挥发性风味成分主要是利用香气物质的溶解性或挥发性[3]，基于这一原理，从食品中获得挥发性风味化合物的方法大体上可以分为顶空分析法、固相微萃取法、同时蒸馏萃取法、超临界 CO2流体萃取法等。

2.1 顶空分析技术

顶空分析(HS)是一种分离、收集和分析挥发物的技术，由容器的顶空部分收集样品的挥发性气体，而后将收集到的顶空气体导入气相色谱仪中进行分析[4]。该技术可分为静态顶空取样(SHS)和动态顶空取样(DHS)两种。

2.1.1 静态顶空取样

静态顶空取样(SHS)是将样品置于容器中，在固定温度下直至挥发性分析物与顶空物达到平衡，进行顶空物取样，影响其结果的因素有样品大小、容器温度和平衡时间。该方法的操作简单，不涉及其他试剂。但是其测量范围较为狭窄，只能用于检测挥发性强或组分含量高的样品[5]。研究者们通过 SHS法成功对干腌鲜鱼[6]、罐装鲑鱼[7]的挥发性成分进行了提取。彭小丽等[8]使用静态顶空固相微萃技术分别提取出了炒、煮、烤新疆羊肉的香气成分。

2.1.2 动态顶空取样

动态顶空取样(DHS)利用气体吹扫系统吹扫样品，然后富集吸附剂上的挥发物，并且在通过色谱分析之前需要对挥发物进行热解。DHS适合分析一些固体样品，在检测便捷方面具有优势[9]。梁华正等[10]用DHS法对发酵乳生产过程中产生的挥发性代谢产物进行原位实时检测。田怀香等[11]利用此技术成功对金华火腿的挥发性成分进行了提取。张纯等[12]利用 DHS法对月盛斋酱牛肉的风味成分构成进行了分析，发现煮制过程中加入的多种香辛料和中草药会给酱牛肉带来大量烃类物质。

2.2 固相微萃取法

固相微萃取技术(SPME)是一项简单、快速且无需溶剂的新型吸附技术。该技术将采样、样品净化和预浓缩整合为一个步骤，具有满足各个研究领域分析应用需求的巨大潜力，该技术同样在烹饪食品中得到了广泛应用[13]。田梦云等[14]运用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱法对扣肉的挥发性风味成分进行鉴定，检测结果表明，在按标准烹制扣肉时，预煮肉中醚类、烃类、含氮化合物含量最高，醛类、醇类、酮类物质在油炸肉中含量最高。王瑞花等[15]通过固相微萃取-气相色谱-质谱联用的方法发现在添加黄酒后的炖煮红烧猪肉中，醛类是主要的挥发性风味化合物，尤以己醛含量多，研究表明，炖煮猪肉时适量添加黄酒能够增加香气的感官评分，但若过量添加则会掩盖住原有菜肴的肉香。

2.3 同时蒸馏萃取法

同时蒸馏萃取法(SDE) 结合了溶剂萃取和蒸汽蒸馏，是指将样品和有机溶剂同时加热直至沸腾，挥发性物质溶于馏出液和溶剂中，可通过些许试剂提取出大量浓缩风味物质，操作简便，定性定量效果好[16]。陈红霞等[17]采用 SDE法提取兔肉中的挥发性风味物质，鉴定出26种挥发性组分，李鹏宇等[18]采用SDE-GC-MS法对番茄牛腩的挥发性成分进行了分析，从番茄牛腩中鉴定出132种化合物，风味成分11种，确定了其中对番茄牛腩菜肴整体的风味形成起到重要作用的风味物质。

2.4 超临界CO2流体萃取法

超临界CO2流体萃取法(SFE)是通过压力和温度相结合以实现超临界条件，从而让超临界CO2溶解一些特殊的物质。相较其他常规方法有很大优势，使用的二氧化碳是无毒、不易燃的，且易回收、成本低，其临界条件相对安全而且容易达到[19]。李双石[20]发现超临界可以按照沸点、极性和分子量的不同将鸡腿菇风味成分有选择性地依次萃取出来，这也大大提高了后续的检测效率，且相比于常规的萃取技术更加容易操作。刘琳琪等[21]采用SFE-CO2法萃取花椒油，并与水蒸气蒸馏法所得做对比。在确定出合理的工艺参数基础上，通过 GC-MS法对其成分进行分析，发现这种提取方式的得率为比较组的 2.27倍，两种花椒油组成相似但含量存在较大差异。

3 烹饪食品中风味物质成分分析方法

烹饪原料及食品产生香味的化合物种类繁多，如在高温烹制过程中由于美拉德反应过程中加热而产生的挥发性风味成分包括吡嗪、醛、酸、酮、烃、酯、醇、氮和含硫化合物[22]，这些风味化合物是食物特征香气的来源。目前广泛使用的风味分析技术有气相、液相色谱法、色谱-质谱联用测定法、气相色谱-吸嗅检测技术、电子鼻、电子舌检测技术等。

3.1 气相色谱法

气相色谱法是一种可以分离和定量分析混合物中成分的方法，早期气相色谱法依赖于填充柱技术，如今则以毛细管柱气相色谱为主，具有分离效率高、分析速度快的优点[23]。研究者探究水浴锅、变频微波炉、非变频微波炉和直喷蒸微波炉4种不同烹饪方法对白萝卜风味物质的影响，利用气相法测定风味物质，结果表明水浴加热白萝卜风味物质保留较好[24]。

3.2 液相色谱法

液相色谱技术是在气相色谱原理的基础上发展起来的迄今为止最广泛使用的分离风味物质的技术，它分析速度快、效率高、使用成本低。液相色谱的流动相为液体，可在低温条件下分离待检物质。基于样品对光线的作用，可通过紫外、荧光、示差等检测器进行检测[25]。但是液相色谱的分辨率和灵敏度较低，不能详尽检测烹饪食品中丰富的挥发性风味物质，所以，目前在烹饪食品风味物质检测时多采用气-质联用技术。

3.3 气-质联用技术

气-质联用技术将分离能力强的气相色谱和具有高鉴别能力的质谱结合起来，使定性定量分析风味物质变成了可能。陈怡颖等[26]采用固相微萃取法和蒸馏萃取法结合GC-MS技术对新疆大盘鸡的挥发性风味成分进行了分离鉴定，共鉴定出 85种挥发性风味成分，醛类和杂环类化合物为重要的风味化合物。荣建华等[27]采用固相微萃取和 GC-MS技术对脆肉鲩鱼肉挥发性风味成分进行了检测，确定脆肉鲩鱼肉挥发性物质主要是己醇、2-乙基己醇、1-辛烯-3-醇、己醇化合物。马雪平等[28]通过 GC-MS结合感官分析，对以4种制备方式后热加工的羊脂挥发性风味物质进行研究，发现酶解-低温氧化后加工产生的风味物质种类较多，并通过偏最小二乘回归分析确认该法预处理后的羊脂风味体系最适。此技术已被广泛应用于烹饪风味物质的分析鉴定中，随着该技术不断发展，其在风味物质研究中将会发挥越来越重要的作用。

3.4 气相色谱-吸嗅检测技术

气相色谱-吸闻(GC/O)技术综合了气相色谱和人类嗅觉，其中人的鼻子用于检测，是一种有效的风味化合物检测技术。因为 GC/O可以从复杂的混合物中选择和评价气味活性物质，蒲丹丹等[29]采用蒸馏萃取法在两种不同腊肉中鉴定出大量挥发性物质中真正具有气味活性的成分，区分了不同浓度下各气体成分的贡献大小，并且发现两产地腊肉挥发性成分的主要差异在于酚类、酯类及醛类化合物的种类和含量，其中广东腊肉中酯类物质占比重最多，为 49.20%，湖南腊肉中酚类物质占比重最大，为 46.46%。

3.5 电子鼻/舌技术

电子鼻(E-nose)是一种模仿人类鼻子的仪器，是一种新兴的仿生检测技术，它很好地解决了人类自身在嗅觉领域的局限。电子鼻系统通常由一个多传感器阵列、一个信息处理单元组成以及带有数字模式识别算法的软件，具有便携、快速、精准的优点[30]。崔晓莹等[31]对德州扒鸡的关键挥发性风味物质进行了分析及鉴定，通过电子鼻和气相色谱-质谱联用仪对德州扒鸡的挥发性风味物质进行了分析，德州扒鸡挥发性风味物质中烯烃类物质种类最多，关键风味化合物为醛类物质,肉香味、五香味和药材香为德州扒鸡的关键风味。

电子舌用于模仿人类味觉受体的功能，是一种传感器装置，能够确定定量成分和识别(识别、分类、鉴别)不同性质的食物味道，它识别速度快并且不会对原料(半成品、成品)造成破坏，在食品分类、食品新鲜度评价和质量控制等方面得到了广泛的应用[32]。电子舌通常由4个部分组成：自动采样器、具有不同选择性的传感器、获取信号的仪器以及使用适当的数据处理方法的数据库。电子舌传感器种类繁多，包括电化学(电位、伏安、安培、阻抗、电导)、光学、质量和酶传感器等[33]。

韩方凯等[34]利用电子舌对不同储藏天数的鲳鱼进行检测并构建模型评定鲳鱼的新鲜度。结果表明，电子舌技术在鱼的保鲜检测上很有潜力。田晓静[35]利用电子舌对不掺杂羊肉与掺有不同重量鸡肉、猪肉的羊肉进行检测，通过主成分分析得出：电子舌不仅能实现对掺杂羊肉与不掺杂羊肉进行区分，也能根据掺杂鸡肉、猪肉的含量不同对羊肉进行区分。

4 中式烹饪食品挥发性风味的影响因素

4.1 不同烹饪方式及条件对烹饪食品风味的影响

烹饪食品的风味是指烹饪食品含有的呈味成分对舌头味蕾的刺激所产生的味觉反应，包括舌头对烹饪食品的冷热程度、软硬程度和黏度等感受，以及对烹饪食品的化学成分的感受，如酸、甜、苦、辣、咸、鲜及复合味。在烹饪过程中味的形成需要一定的反应时间和一定的化学成分浓度，烹饪食品味的形成是一个复杂的过程，相同原料经过不同烹饪方式加工，制作出的烹饪食品的味道有很大差异。目前，已有学者研究了不同烹制方式(煮制、烤制、油炸等)对猪肉、鱼肉、羊肉等脂质氧化及风味成分的影响。罗章等[36]发现烹饪加工方式对牦牛肉挥发性风味组分的影响很大，微波加热制成的牛肉被检测出的风味物质最多，为137种，而水煮牛肉仅有128种，结合感官评价可得出结论：不同烹饪加工方式对牦牛肉烹饪食品风味的影响显著。肖岚等[37]采用电子舌和电子鼻检测研究烹饪对坛子肉风味的影响, 发现烹饪对坛子肉的风味产生了显著影响，生制与熟制、烤制、蒸制坛子肉存在极显著差异(P<0.01), 烤制烹饪形成的风味物质种类最多, 达到101种，蒸制坛子肉的特征风味物质为异戊醇、乙醛、丁酸丁酯、乙酸乙酯、正己酸乙酯、吡啶、呋喃和丙酮, 烤制坛子肉的特征风味物质为己醛、丁酸丁酯、正己酸乙酯和4-羟基-4-甲基-2-戊酮。结合感官分析得出坛子肉的最佳烹饪方式为烤制。曾萍等[38]分别使用微波、空气炸锅、烘烤和蒸煮 4种方法研究对中国传统食材盐渍鱼干烹制后品质及其风味成分的比较，采用顶空-气相色谱联用的方法分析香味成分。结果表明，4种烹饪方式均可增加鱼干样品中醛酮类物质、烯烃类物质、酯类物质含量，降低烷烃类物质和醇类物质含量。研究者使用电子鼻、电子舌分析了工业加工方式和传统烹饪方法对黑椒牛柳风味的影响，结果表明二者之间气味区别显著，但在滋味成分上相差不大，且工业条件下生产的黑椒牛柳具有更加稳定的风味物质组分[39]。由此可以发现，不同的烹饪工艺对中式烹饪食品的风味成分产生有着很大的影响，而具体风味物质的检出有利于针对性地开发新式中式烹饪食品。目前国内在这方面的研究热度居高不下，这对风味物质研究在烹饪中的开拓和深入具有重要意义。

4.2 添加调味料对烹饪食品风味的影响

调味料可分为酸味、甜味、咸味、鲜味、麻辣及香味调味料6种。不同种类的调味料在烹饪食品中所体现的风味是不同的。比如酸味调味料能赋予烹饪食品酸香味和除异味，可增加烹饪食品适口味；咸味调味料不仅给烹饪食品提供咸味，还可以提鲜增香；甜调味料可使烹饪食品甜润，增加鲜美口味。在调味中可根据烹饪食品味型的要求适当选择调味料。研究不同调味料对烹饪食品风味的影响，从科学的角度丰富我国烹饪学的风味化学理论。调味料是影响烹饪食品风味形成的主要因素。目前，有学者研究了不同热加工工艺对菜品挥发性风味成分的作用，但是关于辅料对烹饪食品风味的影响鲜有报道。Zhao等[40]在传统中式酱油中总共检测到35种重要的香气化合物。其中，具有芳香环的芳香化合物(20种化合物)所占比例很大，超过57%，并且确认了所有样品中的典型香气化合物。王瑞花等[41]利用电子鼻和固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术研究黄酒对猪肉炖煮过程中挥发性风味物质变化的影响，结果表明黄酒对炖煮猪肉的风味具有显著影响(P<0.05)，且LDA比PCA的区分度更清晰，SPME-GC/MS 法从炖煮猪肉中分离鉴定出71 种挥发性风味物质。黄名正等[42]采用同时蒸馏萃取和气相色谱-质谱联用技术，对2种不同炖煮牛肉方式挥发性风味成分的差异进行分析，从不加NaCl的牛肉蒸馏萃取出44种挥发性成分，而在加NaCl的牛肉中萃取到46种挥发性成分，虽然挥发性成分的总量相近，但烷烃、烯烃、醇类、醛类的种类和数量差异显著。杨育才等[43]采用SPME-GC/MS方法探究食盐添加量对鸡汤品质和挥发性化合物的影响，结果表明，鸡汤的风味物质(主要是醛类和醇类)随着盐添加量的增加而呈增多趋势，且在2%时感官接受度最高。由此可见，调味料的添加对烹饪食品风味的影响具有一定的显著性，丰富调味料的研究对探索中式烹饪食品风味物质有很大作用。