畜禽肉中风味物质检测方法研究进展

何晓娜，席 斌，王 芳，郭天芬，高雅琴

（中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所，农业农村部畜产品质量安全风险评估实验室，甘肃 兰州 730050）

随着人们生活水平的提高，肉品在生活饮食结构中的占比逐步升高，同时对畜禽肉的食用品质要求也越来越高。畜禽肉中的风味物质决定了肉品的风味特征，肉品的风味特征是决定肉品质的重要指标之一。目前，畜禽肉中已鉴别出几千种风味物质[1]，但是仅有有限数目的挥发性化合物对食品的香味有贡献。因此仍需要对风味物质进行更多的研究探索，对其进行准确地定性、定量研究，掌握其在加工、储藏过程中的变化规律，推断其形成机理，进而达到品控的目的。

肉品风味物质组成及含量的研究对于评价肉品质量、鉴别掺假肉、改进肉制品加工工艺及提高肉制品质量具有重大意义[2]。目前可用在食品风味物质检测的分析技术有很多，涉及到色谱学、波谱学以及电化学技术等多个领域[1-3]，这些技术具有各自的特点，对食品风味物质的检测做出了巨大贡献。本文分析了近年来几种常用检测技术在肉品风味物质中的研究应用现状，阐明各项检测技术在畜禽肉品风味分析中的发展前景，以期为畜禽肉品风味的进一步分析提供科学依据。

1 畜禽肉中的主要风味物质及其对畜禽肉风味的影响

肉的风味是肉品中的前体风味物质经过一系列复杂的化学反应所呈现出的特殊味感[4]。生肉呈现出的是血腥味，没有熟化的畜禽肉没有任何香味，肉品在烹饪过程中发生美拉德反应，脂肪酸的热氧化和降解，维生素降解，美拉德反应中间体与油脂降解产物的相互作用等形成肉品的特有风味[5]。物质的风味由滋味和香味组合而成，滋味的呈味物质是非挥发性的，靠人的味觉器官感知，主要的滋味物质有：糖类、无机盐、乳酸、谷氨酸以及一些游离氨基酸和肽类[6]，滋味物质构成食品的基本味道；香味的呈味物质主要是挥发性的芳香物质，靠人的嗅觉细胞感知，主要的香味物质有：烯、醇、醛、酮、醚、酯、酸、含氮、含硫化合物以及一些杂环化合物等[7-8]，其构成食品的特殊口感。

畜禽产品的风味特性受多种因素影响导致其存在很大的差异[6]，周慧敏等[9]发现瘦肉型猪肉中的挥发性风味物质比长白山山黑猪多9 种，但长白山山黑猪的挥发性风味物质的总含量较瘦肉型猪肉高1 751.33 μg/kg，意味着畜禽品种对肉风味的种类和相对含量具有较大影响。沙坤等[10]分析了不同饲养条件下哈萨克风干牛肉的风味物质，从舍饲组中检测出了具有蘑菇味和刺激味的反-2-癸烯醇、反-2-辛烯醇、苯乙炔，在放牧组中检测到具有花香味、香油味的苯乙烯，表明不同饲养方式和营养条件下畜禽肉之间风味成分差异较大。袁华根[11]的研究发现老母鸡肉汤的香味物质总含量显著高于快大型肉鸡肉汤；公鸡的挥发性风味强度略好于母鸡；且鸡腿肉挥发性风味强度显著高于鸡胸肉，说明畜禽日龄、性别和部位均会对畜禽产品的风味产生影响，此外影响畜禽肉风味的因素还有屠宰前的应激反应[12]、宰杀后处理[13]以及烹饪方式[14-15]等。以上因素同样也会影响野生动物肉的风味特性[16]。

2 挥发性风味化合物的提取方法

畜禽产品风味物质的分析通常包含3 个步骤：首先是对样品中的风味物质进行萃取、富集；其次是将萃取得到的风味物质进行检测分析；最后是对分离出的风味物质进行鉴定。目前常用的萃取方法包括溶剂萃取和顶空萃取两类，溶剂萃取包括同时蒸馏萃取（SDE）和超临界流体萃取（SFE）；顶空萃取技术包括静态顶空萃取（SHS）、固相微萃取（SPME）和动态顶空吹扫-捕集技术（PT）[11]。各提取方法的比较详见表1。

表1 常用挥发性风味物质提取方法的比较Table 1 Comparison of common extraction methods of volatile flavor compounds

3 畜禽肉中风味物质的检测方法

3.1 高效液相色谱（HPLC）技术

高效液相色谱是在经典液相色谱的基础上结合气相色谱技术的一项新型检测技术[21]。在该分析系统中，样品溶液从进样器中注入后进入到流动相中，流动相带着被分析样品载入固定相中。样品溶液在流动相和固定相中做相对运动，根据样品中各组分在两相中分配系数的差异，经过多次的分配过程后在移动速度上产生较大的差别，最终被分离成单个组分依次从色谱柱内流出，通过检测器检测，转换成为电信号，试验数据以图谱的形式打印出来[22]。HPLC 具有进样量小、操作简单、检测准确性高、适合大批量样品的检测等优点，其被广泛用于食品中滋味物质、添加剂、糖类、维生素、有毒有害物质等方面的检测。

在畜禽肉制品中，高效液相色谱常用于检测其中的滋味物质如肌苷酸（IMP）等。肌苷酸是畜禽肉中重要的鲜味物质，席斌等[23]采用HPLC 对青海八眉猪和甘肃黑猪中的肌苷酸含量进行测定比较发现，八眉猪肌肉中的肌苷酸含量显著高于甘肃黑猪，即八眉猪的肌肉风味更佳。Zhang 等[24]使用HPLC 技术对甘肃靖远鸡不同部位肌肉中的肌苷酸进行测定，发现其在胸部肌肉中的含量显著高于腿部肌肉，且靖远母鸡肌肉中肌苷酸含量高于公鸡，肌苷酸的含量低于公鸡；畜禽部位和性别会造成IMP 形成机理的差异。此外，还可借助高效液相色谱分析肉品中硝酸盐和亚硝酸盐的关系比例，若检测发现不符合国家标准，则该肉品会被禁止投入市场[25]。综上所述，高效液相色谱在挥发性风味物质检测上应用相对较少，主要集中在热稳定性、低挥发性及非挥发性成分的检测，即食品中的滋味物质和一些风味前体物的检测。

3.2 电子鼻技术

电子鼻又称气味扫描仪，由非特异性化学传感器整列和模式识别系统组成，其通过模拟哺乳动物嗅觉来识别食品中的挥发性成分。气体传感器吸附气味分子产生信号，信号处理子系统对生成的信号进行处理和加工，最终模式识别系统对经过处理的信号做出判断[3,26]，与其他分析仪器相比，电子鼻能够通过传感器获取挥发性成分的微小变化，能够较好地反映出样品中整体挥发性物质的信息，即“指纹数据”[27]。电子鼻通过测定样品中的挥发性物质进而可以识别不同的肉类品种、检测样品的新鲜度、对样品进行分类分级、预测产品的货架期等。

窦露等[28]使用电子鼻对巴美肉羊肉、乌拉特山羊肉、苏尼特羊肉进行风味强度差异对比，试验发现苏尼特羊肉中醇、醛、酮类化合物较其他两种羊肉高，巴美肉羊肉和乌拉特山羊肉的挥发性成分相类似。电子鼻技术可以实现对不同新鲜程度的肉品进行分类分级，如电子鼻系统与F-KNN 算法结合可以将新鲜鸡肉和冻融鸡肉按屠宰和解冻后的天数将其分类，其对鲜冷鸡肉和冻融鸡肉分类平均准确率分别达95.2%和94.67%[29]。此外，电子鼻技术还可对肉品中脂肪和蛋白质含量进行预测，任兴超等[30]利用电子鼻检测猪肉中的挥发性物质，将获得的响应曲线进行筛选并提取特征值，以响应曲线特征值作为输入，采用BP 神级网络对样品中的蛋白质和脂肪含量进行预测，结果表明电子鼻的响应数据与肉品中的蛋白质和脂肪含量显示出高度相关性，可以对蛋白质和脂肪含量进行较为准确的预测。

电子鼻不需要对挥发物进行分离，可对肉类产品进行无损检测，适用于大批量样品的检测[31]，但因其传感器具有选择性和限制性，导致其检测不同物质时需要配备不同的传感器，因此，电子鼻检测的便捷性和经济性不高。

3.3 气相色谱-质谱（GC-MS）联用仪

气相色谱-质谱联用仪出现在20 世纪60 年代，是将气相色谱与质谱技术相结合的一种新技术。在该分析系统中气相色谱（GC）主要起到分离挥发性和半挥发性化合物的作用，质谱检测器（MS）发挥了检测器的作用[32]。待测样品首先进入气相色谱被气化，气化的混合物经过毛细管柱被分离，不同组分的气态物质和载气依次从毛细管柱端流出通过气相色谱与质谱的接口，进入质谱的离子源受到电子流的轰击被离子化，总离子流检测器对离子化后的气态组分进行检测得到每个色谱峰的离子流信号，即色谱图；出现某组分时总离子流检测器发出触发信号，启动质谱仪，质谱仪扫描得到该组分的质谱图。一个完整的色谱-质谱联用仪，可以得到色谱图、总离子流色谱图、质谱图、质量碎片图谱、质量分析图等分析图谱[32-33]。GCMS 主要用于农药残留、持久性有机污染物、风味物质、内分泌干扰物等方面的研究及应用[34]。

气相色谱质谱联用技术在畜产品中可用于检测兽药残留、添加剂的使用情况以及肉品风味物质的检测。Zou 等[35]用超声波处理五香牛肉，使用GC-MS 对其进行检测，发现经超声波处理的五香牛肉相对于未经超声波处理的对照组来说，其中的总挥发性化合物的类型和浓度明显增加，超声处理可以为五香牛肉带来更好的风味，超声辅助烹饪可以作为改善畜禽肉口味和风味的潜在技术。Hoa 等[36]利用GC-MS 对母猪肉和商品猪肉中的挥发性风味化合物进行检测，从两种猪肉中共鉴定出56 种挥发性风味化合物，其中16种化合物在两组猪肉中的含量差异显著，其他均无显著性差异，且在商品猪肉中发现了令人愉悦的香味。此外，任兴超[37]采用GC-MS 对当天切割分离的猪肉样品的挥发性风味化合物进行检测，测出29 种挥发性物质，通过谱图分析，确定这些挥发性物质主要为醛、脂、醇和酮这四大类，对所测数据进行偏最小二乘法（PLSR）分析得出：脂肪和蛋白质的含量与某些挥发性物质的含量具有显著的正相关关系。这就意味着GC-MS 不仅能够对肉品挥发性物质进行检测，还可用于对不同脂肪和蛋白质含量的肉品进行分类检测。

GC-MS 在食品风味分析中发挥着巨大的作用，被广泛用于复杂组分的分离与鉴定以及挥发性、半挥发性样品的检测。其检测灵敏度高，消耗溶剂少，常用于痕量物质分析。但在检测过程中，MS 要求检测环境必须是真空条件，其结果无法区分同分异构体化合物，而且其在分析之前需要对样品进行复杂的预处理，这样会导致检测时间较长[38]。

3.4 气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）

气相色谱-离子迁移谱是气相色谱和离子迁移谱技术的结合。被测样品经气相色谱分离后以单个组分的形式进入到离子迁移反应区，在离子迁移反应区待测组分与试剂离子发生反应生成产物离子，产物离子在离子门脉冲作用下进入迁移区进行二维分离，分离后的离子最终到达法拉第盘被检测，最后在显示器上呈现的是具有保留时间、漂移时间和信号强度等信息的三维谱图。通过对谱图的解析，便可得到所检测物质的类型和浓度信息[39-41]。调查发现，2000—2018 年期间，食品风味中应用GC-IMS 的相关研究文章总数仅为 15 篇，但在 2019 年，文章总数增加至 34 篇[42]。在食品检测中，GC-IMS 多用于由复杂体系构成的食品及农产品的品质分析、食品风味物质的检测及食品中易挥发组分的检测与识别。

陈通等[43]利用GC-IMS，结合化学计量学方法，对牛肉、羊肉、鸡肉样品进行检测，结果表明，GC-IMS的指纹谱图可以有效表征不同肉类气味信息的差异，可以分析鉴别肉的种类。与此同时，Chen 等[44]采用GC-IMS 分析了不同加工阶段的猪肉片中的挥发性化合物，在加工的猪肉片中检测到了37 种挥发性化合物，并建立了指纹图谱的变化，这是首次将GC-IMS应用到烘烤肉的检测中，证明该技术可以有效的区分不同加工阶段腌制肉样品的挥发性成分差异。为了对伊比利亚猪的饲养方式验证，Alonso 等[45]采集不同饲养方式下的猪肉样品，顶空收集样品的挥发性成分，进行离子迁移谱检测，根据样品的风味特征对猪肉样品的饲养方式进行分类，仅有2.3%的样本被错误分类。除此之外，GC-IMS 还用于掺伪肉的检测，孟新涛等[46]采用GC-IMS 技术结合主成分分析法对模拟羊肉掺伪样品的特征风味进行检测分析，结果表明该方法可明显区分羊肉中掺入不同比例的猪肉和鸡肉的样本，且不同掺入比例组有明显的归属区域，该技术适用于各种肉类掺伪的快速检测。

GC-IMS 融合了气相色谱突出的分离特点和离子迁移谱快速响应、高灵敏度的优势，具有对任何待测样品无需前处理、检测周期短、灵敏度高、响应速度快，而且其体积小，便于携带等优势，检出限达到ppb级[47]，可以捕捉到检测样品最真实的风味且二次分离可得到三维数据，结果比较直观，适用于食品风味物质等挥发性有机化合物的痕量检测，常用于现场快速检测以及大批量样品的检测[42]。

3.5 气相色谱-嗅闻技术联用

气相色谱-嗅闻技术（GC-O）以嗅味检测仪或者人鼻作为检测器，将气相色谱的分离能力与人类鼻子敏感的嗅觉联系在一起使其成为鉴定食品中香气活性化合物的有效手段。GC-O 气味检测技术的工作原理是将经过前处理的样品注入到气相色谱的色谱柱中，气相色谱柱末端安装有分流口，待测样品经分流口分流至FID/气味检测器，嗅闻人员在气味仪的出口处记录他们在气体流出时所闻到的香味，嗅探器或嗅闻人员记录所感知到的香味，嗅闻人员对其进行描述[48]。目前用于鉴定气味活性成分的GC-O 检测技术有稀释法、检测频率法、强度法[49]。试验中可根据研究目的、样品性质、分析时间、嗅闻人员水平选择合适的检测方法。香味活性物质在食品中含量很低，使用气相色谱及气质联用仪是无法测定的，因此推动了GC-O 在食品风味领域检测的发展，成为香味活性物质研究的热点领域[50]。

徐永霞等[51]通过GC-O 分析清炖猪肉汤，得出清炖猪肉汤中有19 种香气活性成分，其中己醛、(E,E)-2,4-壬二烯醛、2-十一烯醛、1-辛烯-3-醇、1-辛醇和保留指数为912 的未知化合物为清炖猪肉汤中的关键香味化合物；同时作者使用GC-MS 技术对该样品进行分析，共鉴定出42 种挥发性化合物，主要为醛类、酸类、醇类、烃类、呋喃类化合物和少量的酮类、吡啶。同样，赵梦瑶等[52]使用GC-IMS 对白猪肉和黑猪肉中的香气物质进行分析鉴定，从白猪肉的热反应香精中鉴定出82 种挥发性化合物，从黑猪肉热反应香精中鉴定出88 种挥发性化合物，其中有49 种为二者共有；使用GC-O 从白猪肉和黑猪肉热反应香精中共鉴定出31 种气味活性化合物，主要为美拉德反应产生的含硫化合物和脂肪氧化反应产生的脂肪醛，说明仅有部分挥发性化合物对畜禽肉的风味有贡献。此外，Pu 等[53]通过气相色谱-嗅闻技术结合香气提取物稀释分析（AEDA）对烟熏猪腿肉进行分析发现熏制18 d 的猪腿肉具有最佳的感官品质，检测到39 个芳香活性化合物，并且该试验首次确认了2-乙酰基-1-吡咯啉是烧烤的关键气味化合物。

GC-O 可以鉴定样品中的气味化合物对整体气味的贡献并对各化合物的重要性进行排序，这是其他检测仪器难以做到的。但是GC-O 不能对香气成分的结构进行分析，且是由嗅闻人员对香味进行描述定性得出结果，误差较大，并需要对嗅闻人员进行专业的培训及进行多次试验才能得到相对较为可靠的结果；此外，鉴定食品中的关键气味化合物时还需要大量重复的耗时工作，如芳香提取物稀释分析，气相色谱-嗅闻技术不适应于食品中挥发性化合物的快速表征[54]。

4 展望

影响肉品风味形成的因素很多，形成机制也十分复杂。目前应用于肉品风味的检测技术有很多，以上所述为食品行业常用的检测技术，它们具有各自的优缺点，适合于不同的检测需求。目前这些检测技术均存在一定的局限性，对部分问题不能很好的解决，因此又发展出了GC-O-MS 联用技术、电子鼻与GC-MS联用技术等3 个仪器联合使用的情况。在理论研究中，需要进一步研究各种联用仪器的性能、适用条件以及各自的优缺点，加速食品风味检测技术的发展；在实际应用中，需要结合实验室条件综合考虑，分析检测对象的性质以及研究目的等，选择一种或者结合多种方式进行检测评定，以期得到更加全面、准确的样品信息，推动肉品风味领域的研究更深一步发展。