食品风味分析技术研究进展

聂小林

（国家轻工业食品质量监督检测南京站，江苏南京 211800）

在进行食品制作的过程中，要了解食品风味，对风味物质的构成进行分析。食品风味是进行不同食品区分的重要内容，其构成成分比较复杂，含量不高，但会在很大程度上影响食品的品质。同时，食品风味物质还具有热不稳定性、易挥发等特点，易受到破坏。因此，在进行食品风味分析的过程中需采用先进的技术手段进行分析，进而达到最佳的分析效果。

1 电子鼻技术

电子鼻技术又称为人工鼻或气味传感器等，主要是受到生物嗅觉体系的启发而产生。在进行生物嗅觉系统的控制中，鼻子中的嗅觉感受器细胞会感知气味分子，需要大脑中的嗅皮质进行气味描述以及识别。电子鼻技术的气体传感器陈列和鼻子的嗅觉感受器细胞是对应的，能对空气气味状况进行有效监测。模式识别中可进行气味信号特征的捕捉，进而有效运用机械学习算法进行气味的识别[1]。电子鼻技术是进行动物嗅觉器官模拟的高科技产品，气体传感器是重要的部件，可划分成半导体型气体传感器、电化学型气体传感器、红外气体传感器等类型。气体传感器能将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，进而实现气体的检测，提升检测的灵敏度。在进行气体检测中，电子鼻技术能防止出现人为误差，能对人类不能察觉的气味进行检测，并进行客观评价，有效弥补了人类鼻子灵敏度不高的现象。电子鼻技术具有成本低、操作简单的特点，能进行现场监测，在水产品、乳制品检测等方面都得到了广泛的运用。人工神经网络是气体传感器进行数据处理的重要软件，能模仿动物神经网络进行，处理信息，制定完善的算法模型。人工神经网络能进行信息处理、提升学习能力以及自适应能力，在电子鼻分析中起到了重要作用，对于不同组合具有的效果不同，需要进行运用提升效果。

2 顶空分析技术

食品风味分析中顶空分析技术以其干净、简洁的特性得到了广泛的运用，尤其是在香味成分的分析中具有优势。通常顶空分析技术可分为静态顶空分析、动态顶空分析等。

2.1 静态顶空萃取技术

静态顶空萃取技术的测定过程是将样品放在密封瓶中，进行加热，在化合物挥发的过程中和液体上方的气相保持平衡，进行气相样品等分，并将其引入气相色谱柱中。静态顶空萃取技术具有自动化程度高、无需高端的仪器、成本低的特点。若分析物样品的浓度较低，会降低灵敏度，影响技术的应用效果，该项技术包括直接静态顶空进样和顶空固相微萃取[2]。

2.1.1 直接静态顶空进样

直接静态顶空进样是将样品放到顶空的进样瓶中，在温度适宜的情况下进行孵育，待样品瓶实现热力学平衡，就会进行气相吸取，进而开展检测。该技术能在不对食品基质进行破坏的情况下进行香味信息检测，无需使用有机溶剂，能防止杂质影响检验结果，对样品造成污染。但该技术也存在一定的局限，其仅能进行挥发性组分的检测，进样的体积较大，可进行高含量组分的检测，更适用于醇类和酯类化合物的检测[3]。

2.1.2 顶空固相微萃取技术

顶空固相微萃取技术主要适用于挥发性的风味化合物，可采用少量的萃取相进行样品基质中目标分析物的萃取，整个过程是通过样品基质以及萃取相进行化学势的驱动，其应用特征主要表现在以下方面。①预平衡。主要是将分析物的基质进行转移，使其到达顶空，此过程是吸热过程。②将吸附剂在顶空进行暴露，平衡时间以及萃取时间由用户决定，平衡时间是进行萃取的关键指标[4]。③在顶空取出萃取相，采用色谱分析仪器进行分析，该方法具有快速、无溶剂等特点，但在该过程，可能会存在污染性的挥发成分，影响仪器的使用分析。此外，顶空萃取技术对于加热温度的试验条件比较敏感，进行化合物提取时会使用纤维极性涂层，导致成本较高。

2.2 动态顶空萃取技术

动态顶空萃取技术主要是利用惰性气体，使其流经过热的样品表面吹扫，排出具有挥发性的风味物质，进行萃取以及吸附，此过程可采用放有吸附剂的捕集管，收集惰性气体中吹扫出的挥发性成分，在气体吸收以后，进行捕集管加热，吹扫出被吸附的待分析挥发成分，采用气相色谱仪进行成分分析。动态顶空萃取技术主要包括吹扫捕集和微阱捕集方法。

2.2.1 吹扫捕集

在顶空技术中，吹扫捕集能将挥发性的化合物从惰性气体的样品中吹出，实施捕获以及浓缩，将其置于具有吸附性材料的管中进行浓缩，之后在仪器中进行分析，这种方法得到了广泛的运用，是进行固体、液体低浓度挥发性有机化合物分析的重要方式。和静态顶空方法进行比较可知，吹扫捕集富集效率更高，具有较强的稳定性，操作简单，能进行多个样品的提取，运用校准曲线进行定量分析。其缺点是顶空系统维护工作较复杂，很可能会导致样品出现气泡的现象。

2.2.2 微阱捕集

微阱捕集是采用气密性的注射器将样品顶空泵入连接管内，在管内装有吸附剂，在注射器和吸附弯管部位通过电加热器进行封闭，能防止样品发生冷凝，进行热解。注射器玻璃体上具有侧孔，运用惰性气体进行注射器以及吸附剂管的清洗，调节捕集阱，能防止分析物发生交叉污染的情况[5]。微阱捕集的操作程序可分为样品调节、分析物提取/吸附、解吸/进样和捕集调节等阶段，其在分析食品植物中挥发性有机物的过程中具有成本低、灵敏性高的特点。例如，可进行茶产品中挥发性有机物的检定，可有效识别生物标志物，分析绿茶和脱咖啡因绿茶的区别。微阱捕集更加适合于醛类、烃类化合物等物质的检测。

3 气相色谱吸闻技术

气相色谱吸闻技术是感官检测技术，可有效结合气相色谱的分离技术以及鼻子嗅觉，从复杂的混合物中选择和评价气味活性物质，该方法是在气相嗅觉检测方法基础上发展起来的，可鉴别气味活性化合物，和不同的分析方法进行结合对食品中挥发性的成分进行鉴定，可识别在不同浓度下气味成分对整体气味的贡献程度，进行风味化合物的检测。该方法主要用于气味活性成分的鉴定，可采用的方法主要有阈值稀释分析法、检测频率法、强度法等。在气相色谱吸闻技术中，阈值稀释分析法是最常用的技术，能对香气成分进行检测，气味的强度通常与阈值浓度有关，需采用分析气味活性值的方法进行气味成分检测，检测出气味成分对香味的贡献情况。

4 气相和液相色谱技术

气相和液相色谱技术主要适用于易挥发有机化合物的检测，该方法在进行香料分析中较为常见。毛细管气相色谱技术是食品风味分析中的重要技术，其分离柱的长度通常可达到50 m，其内径通常在零点几毫米，柱效以及分离效果比较明显，可实现多种组分的分离工作。其中，二维气相色谱分离技术以其定性可靠性强、具有较高灵敏度、分析时间短及分辨率高等优势在香料、精油、香气等复杂体系样品分析中得到了广泛的运用，有效发挥了重要价值。气相色谱柱极性柱子的使用温度比气相色谱柱非极性柱子的使用温度更低，通过采用不同操作温度进行温差控制，改变待检测位置的出峰时间以及顺序，进行化合物分离。液相色谱是以液体作为流动相，固定相的类型较多，如离子交换色谱和排阻色谱等，进行分析时，选择余地大。液相色谱和气相色谱可测定氨基酸、羰基化合物和有机酸等多种化合物。在较低的温度下，液相色谱也能有效发挥其作用，进行分离工作，分离效果佳[6]。

5 气相色谱-质谱法联用（GC-MS）技术

气相色谱-质谱法联用（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）技术是将分析能力强的色谱仪与定性定量能力强的质谱仪通过适当的接口相结合成完整的分析仪器。两种方法有机结合起来实现在线联用，获得了更快、更有效的分析功能。GC-MS 联用技术在分析复杂未知混合物时准确、灵敏、快速，且操作简便，已成为分析复杂未知物的最有效手段之一。GC-MS 技术在香味分析中具有重要作用，尤其是在进行挥发性以及半挥发性样品检测的过程中应用效果佳。MS 可以和分离型的仪器进行连接，具有较高的灵敏度，可以开展痕量分析。GC-MS 技术在检测范围、灵敏度以及分离效率等多个方面都具有优势。例如，可对食品风味中关键风味进行分析，为食品香精香料中进行仿香、创香的过程提供重要的参考，使合成的香精香料具有安全性。

6 结语

食品的品质和风味物质息息相关，随着人们的生活物质水平不断提升，人们更注重食品风味的要求，研究人员要做好风味物质的有效研究。在食品风味分析中，需根据食品风味的特性选择分析技术，单一技术还具有一定的不足，因此在进行检测方法的选择中，要对研究目的、研究对象性质、研究人员水平和研究时间等多方面的情况进行分析，也可以进行两个或多个技术的有效融合，进行互补，对食品风味的挥发性、风味物质组成、风味的贡献值等多种特性进行有效分析，提升风味分析的准确性。