水产品中挥发性风味物质提取和分析研究进展

时间：2022-05-06 10:22:00 所属分类：水产与渔业 浏览量:

水产品的风味主要是由挥发性风味物质和非挥发性滋味物质组成，其中挥发性风味物质是指能由嗅觉感觉到的物质[1]，主要包括香气、异味以及具有挥发性但无明显气味的物质。水产品的挥发性风味物质较多，目前已鉴定的挥发性风味化合物主要是醛、醇、酮、酸、酚类和含氮、含

　　水产品的风味主要是由挥发性风味物质和非挥发性滋味物质组成，其中挥发性风味物质是指能由嗅觉感觉到的物质[1]，主要包括香气、异味以及具有挥发性但无明显气味的物质。水产品的挥发性风味物质较多，目前已鉴定的挥发性风味化合物主要是醛、醇、酮、酸、酚类和含氮、含硫及杂环化合物[2]。挥发性风味物质对产品整体风味起着重要作用，是影响消费者接受度的重要因素[3]，因此对挥发性风味物质的研究一直以来都是风味化学工作者研究的重点。研究水产品中挥发性风味物质的组成及含量，对于评价水产品质量、指导水产品生产、改进加工工艺等具有重要意义。以鱼类为例，开展其挥发性风味物质的研究有以下作用：1)挥发性风味是水产品最典型的特征之一，其特征性成分可以用作感官评价和鉴别真伪的指标;2)异味如让人排斥的“鱼腥味”、 “腥臭味”，影响了鱼肉的品质，通过研究鱼肉中令人不愉快的挥发性成分的产生，可以为改善和提高鱼肉品质提供理论指导;3)研究鱼肉中的特征性挥发性风味成分，可以为调制出仿真度较高的食用鱼肉香料、香精提供理论依据[4]。

　　开展水产品挥发性风味物质的研究，首先需要对水产品中的挥发性风味物质进行提取和分析，然而不同的提取和分析方法，所得到的挥发性风味物质测定结果一般差异较大。水产品风味不是单一物质作用的结果，而是多种不同组分在数量上细微平衡的结果[1]，因此，选择使用适宜的提取和分析方法和手段，对于其研究结果十分关键[5]。本文综述了近年来水产品中挥发性风味物质的提取与分析技术及相关应用，以期为水产品挥发性风味物质的研究提供参考。

　　1 水产品中挥发性风味物质的提取

　　产品中挥发性风味物质的提取水产品挥发性风味物质的分析流程如图1所示，分析的前提是对挥发性风味物质进行有效提取。已知挥发性风味物质成分复杂、不稳定、含量低、易挥发，在提取过程中易发生氧化、聚合、缩合、基团转移等反应[6]，加上部分挥发性风味是多种不同组分在数量上细微平衡的结果[1]。因此，如何全面提取出样品中挥发性风味物质是衡量提取方法好坏的主要标准，而一个理想的提取方法还应不破坏原来 样品中物质。

　　1.1 蒸馏法 1.1.1 水蒸气蒸馏法(water steam distillation，WSD)水蒸气蒸馏法是提取挥发性成分常用的方法之一，该方法通常被用来提取水产品中含量较低的挥发性成分，馏出物中的挥发性成分还需经萃取、浓缩才能测定。胡世伟等[7]采用水蒸气蒸馏法提取罗非鱼、Selli等[8] 采用减压水蒸气蒸馏法提取虹鳟鱼的挥发性成分，均用乙醚萃取出挥发性风味成分，最后进行浓缩、测定，罗非鱼挥发性风味物质中酯类、醇类、烯烃和有机酸类居多，以2,4-二叔丁基苯酚含量最高，D-柠檬油精(酸)次之;虹鳟鱼挥发性风味物质中醛类和醇类居多，以甲基异冰片、二甲萘烷醇(土腥味素)为主要的异味物质。陈俊卿[9]、江健[10]等则分别采用减压水中蒸馏法、常压水中蒸馏法和固相微萃取结合提取 白鲢、鳙、鲫和草鱼 肉的挥发性风味物质，主要提取出挥发性的羰基化合物和醇类物质，这与鱼肉中主要气味物质相符。结合固相微萃取的优点使得到的挥发性成分更接近实际香气，分析结果对评价水产品品质参考价值较大[5]。

　　1.1.2 同时蒸馏萃取法(simultaneous distillation extraction，SDE)同时蒸馏萃取法是由Likens和Nickerson于1964年首次设计发明的样品前处理技术[11]，经历了常压同时蒸馏(atmospheric simultaneous distillation extraction， A-SDE)、真空同时蒸馏(v a c u u m s i m u l t a n e o u s disti llation extraction，V-SDE)[12]及改进的蒸馏方式的发展过程。SDE是一种传统的获取食品风味物质的方法，通过同时加热样品和有机溶剂至沸腾，最后使风味物质溶入有机溶剂中，可以提取和富集试样中挥发性、半挥发性成分。

　　1.2 固相微萃取法(solid phase microextraction，SPME)固相微萃取是在固相萃取(solid phase extraction， SPE)的基础之上，由Belartdi等[24]于1989年提出来的一种集采样、萃取、浓缩、进样于一体[25-26]的新型无溶剂萃取提取技术。SPME具有操作简单、快速、样品用量少、灵敏度高、可现场取样等优点[25]，萃取方式有直接、顶空(headspace solid，HS)和膜保护3 种方式[27-28]。随着科学技术的发展，SPME技术不断改进，经历了纤维针式固相微萃取(fibre-SPME)、管内固相微萃取(intube SPME)[29]、搅拌棒式固相微萃取(stir bar sorption extraction，SBSE)[30]的发展历程，富集倍数和萃取效率不断提高[31]。一般SPME装置由萃取头和手柄构成，其中萃取头上的涂层是其核心，目前已有的商业化的涂层材料列于表1 [32]，各材料适用于吸附不同性质挥发性化合物。

　　1.3 固相萃取整体捕集剂法(MonoTrap)固相萃取整体捕集剂法是一种类似SPME、SBSE的前处理方法，都采用吸附材料吸附挥发性成分，不同的是其吸附材料综合了无机吸附剂和有机多孔聚合物吸附剂的特点，集硅胶、活性炭和十八烷基等材料为一体的高交联性新型吸附剂。

　　1.4 顶空提取法(headspace extraction，HSE)顶空提取法指对液体或固体物料上方挥发性成分直接取样，并采用气相色谱或气相色谱/质谱直接进样分析的一种技术[46]。顶空提取法可以专一性的收集样品中易挥发的成分，避免了冗长烦琐的样品前处理过程及溶剂对分析过程带来的干扰[47]。顶空提取法分为静态顶空和动态顶空法。

　　1.5 其他方法随着微波技术的成熟与普及，现在已作为辅助技术应用于提取挥发性成分。常用的微波辅助(microwave assisted，MA)有微波辅助萃取(microwave assisted extraction，MAE)、微波辅助蒸馏(microwave assisted distillation，MAD)等。MA是指利用微波能强化溶剂萃取效率，即利用微波加热来加速溶剂对固体样品中目标萃取物(主要是有机化合物)的萃取过程。微波的引入主要是缩短提取时间。Selli等[54]采用微波辅助蒸馏-溶剂(MAD-SE)法提取虹鳟鱼的关键香气物质，以壬醛、(E,E)-2,4-辛二烯醛、土臭素和甲基异冰片为最主要的香气物质。赵庆喜等[55]利用微波蒸馏-固相微萃取技术提取鳙鱼中的挥发性风味物质。

　　2 分析方法

　　2.1 GC-MS 气相色谱-质谱联用法是将样品先经过气相色谱将复杂成分分离，再进入质谱检测，具有灵敏度高、定性能力强的特点，可以确定化合物的分子质量、分子式甚至官能团[47]。不同性质的色谱柱对于挥发性成分的分离效果有较大差异，孟绍风[75]比较了弱极性的DB-5石英毛细管柱、中等极性的OV1701石英毛细管柱、极性的 PEG-20M石英毛细管柱3 种色谱柱对经SDE法提取后的虾挥发性风味成分的分离效果，结果表明，PEG-20M分离出一些极性较强的化合物，其总量较多，但数量较少; OV1701分离出来的有效化合物个数较多，比较全面; DB-5分离的有效化合物数量较多，但总的化合物的量不及OV1701。Selli等[8]则用DB-5柱和DB-Wax柱分析熟制的虹鳟鱼中挥发性风味物质，分别分离检测出38、36 种香气物质，色谱柱的选择和柱温的变化程序应根据不同的样品来确定。GC-MS目前广泛应用于水产品风味物质的分析。但是MS只能检测出含量丰富的挥发性物质，无法确定单个的风味活性物质对整体风味贡献的大小[76]。

　　2.2 气相色谱 - 吸闻法( gas chromatographyolfactometry，GC-O)气相色谱-吸闻法最早是由Fulleretal[77]于1964年提出的，是一种近年来发展起来的将气味物质鉴定为关键活性气味化合物的有效手段[78]，它能弥补GC-MS的不能确定物质对风味贡献程度缺点。其原理是在气相色谱柱末端安装分流口，分流样品同时分流到FID检测器和吸闻接口，专业的闻香师通过鼻子闻气来确定色谱峰与气味的相应关系。其主要的特点是利用人类鼻子的敏感性，选取4 种分析技术(稀释分析法、频率检测法、时间强度法、峰后强度法[79])之一，对风味物质进行确定。目前芳香物稀释分析法(aroma extraction dilution analysis， AEDA)应用广泛，它是利用稀释因子来具体说明气味活性物质贡献大小[ 80]。

　　2.3 气相色谱-质谱法/吸闻法(GC-MS-O)气相色谱-质谱法/吸闻法是将人鼻子的高灵敏度(对气味的检测限下限高达10-19 mo1)与气相色谱的高分离性能和质谱的检测性能相结合来对痕量香味活性物质检测的一种气味检测技术。它是在传统的GC上附加一个嗅觉端口，在进行分析时，对色谱柱洗出液进行一定比例的分流(通常为1∶1)，一部分进入MS鉴定，另一部分从嗅觉端口流出，由嗅辨员对流出物进行嗅闻分辨气味，采用一定分析方法定出气味强度。嗅辨员的分析方法与 GC-O的方法相同[82-83]。

　　2.4 电子鼻(electronic-noses)电子鼻是一种分析、识别和检测复杂气味和挥发性成分的仪器。它根据仿生学原理，由气敏传感器阵列、信号处理系统和模式识别系统组成(图3)，能像人类的鼻子一样闻到待测样品的总体气味。原理是不同传感器对不同类别物质敏感，检测输出相应信号，然后将这些信号和经学习建立起的数据库中的信号比较，对不同的气味进行识别和判断。电子鼻传感器有不同的类型，包括有机聚合物、金属氧化物、石英晶体微天平等[85]，目前最常用的是金属氧化物半导体传感器。信号处理系统主要采用人工神经网络，模式识别系统主要运用统计模式识别系统，包括线性分类、局部最小方差、主元素分析法。

　　3 结 语

　　近年来，国内外学者对水产品挥发性风味物质的提取与分析技术做了许多改进，已广泛运用到了水产品原料、水产制品风味研究中。得益于科学技术的发展，新的材料如MonoTrap新型吸附剂，新的分析技术如 GC-MS-O、全二维气相色谱-飞行时间质谱等的出现，使得风味研究方法更简便、结果更可靠。目前，MonoTrap 新型吸附剂等新提取手段已运用到蟹类、刀鲚风味物质的提取中，并取得较好效果，将来将广泛的运用到水产品中;GC-MS-O将人类嗅觉感官与现代检测技术很好地结合，在鉴定水产品关键香气物质中将发挥重要作用;全二维气相色谱-飞行时间质谱检测技术，分析速度快、定性准确和提供信息量大，在分析糟带鱼的挥发性风味化合物[89]中，已展现了其强大的分离分析能力，必将促进研究者们更全面、准确地了解其他水产品特征挥发性风味成分。

　　尽管目前水产品挥发性风味物质研究工作已取得了一定成就，但当前的分析研究大多停留在对产品不同阶段定点分析上，对于加工与贮藏过程中香气变化的动态分析与检测还存在着各种各样的限制;对于关键香气物质，目前只能分析出其成分，无法对单体香味物质进行提取和分析，也无法模拟香气成分运用于工业中，这些都是未来水产品风味研究工作者的艰巨任务。

　　参考文献：

　　[1] 莫意平, 娄永江, 薛长湖. 水产品风味研究综述[J]. 水利渔业, 2005, 25(1): 82-84.

　　[2] 秦晓, 王锡昌, 陶宁萍. 水产品风味主要影响因素研究进展[J]. 中国农业科技导报, 2013, 15(6): 27-34.

　　[3] SHAHIDI F, CADWALLADER K R. Flavor and lipid chemistry of seafoods[M]. Washington DC: American Chemical Society Publications, 1997: 2-3.

　　《水产品中挥发性风味物质提取和分析研究进展》来源：《杨欣怡1,2，刘 源2 ，许长华2 ，王锡昌2 ，刘耀敏1 ，张凤枰1,2,*》，作者：食品科学

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