GC2O檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究進(jìn)展

葉國注,何群仙,李楚芳,吳多運(yùn),彭永華,陳素芹

(深圳市深寶華城科技有限公司,廣東深圳,518115)

GC2O檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究進(jìn)展

葉國注,何群仙,李楚芳,吳多運(yùn),彭永華,陳素芹

(深圳市深寶華城科技有限公司,廣東深圳,518115)

GC2O(GC2Olfactometry,氣相色譜2嗅覺測(cè)定法)是將GC的分離能力與人類鼻子的靈敏性結(jié)合起來,可對(duì)氣味活性成分進(jìn)行有效分析的方法。文中主要綜述了GC2O檢測(cè)技術(shù)及其在酒類、肉制品、飲料、水果、食品企業(yè)環(huán)境氣體中的應(yīng)用。

GC2O,氣味活性成分,檢測(cè)技術(shù),應(yīng)用,研究進(jìn)展

目前,GC2MS已廣泛應(yīng)用于揮發(fā)性、半揮發(fā)性樣品的分析中,但其無法確定各個(gè)香氣組分對(duì)香味的貢獻(xiàn)大小,也就無法確定食品香味的關(guān)鍵風(fēng)味(活性)成分。另一方面,GC2O(GC2Olfactometry)為一種感官檢測(cè)技術(shù),它將GC的分離能力與人類鼻子的靈敏性結(jié)合起來,可對(duì)色譜柱流出物的風(fēng)味同時(shí)進(jìn)行定性和定量評(píng)價(jià),使研究者能對(duì)特定香氣成分在某一濃度下是否具有風(fēng)味活性,風(fēng)味活性的持續(xù)時(shí)間及其強(qiáng)度,香型等風(fēng)味信息進(jìn)行確定,在食品風(fēng)味活性成分、生產(chǎn)控制、食品加工企業(yè)環(huán)境氣體分析等研究中具有廣闊的應(yīng)用前景,但其在香氣成分的結(jié)構(gòu)分析上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足研究的需要。因而,GC2O與MS結(jié)合可相互彌補(bǔ)之間的不足,并發(fā)揮更大的優(yōu)勢(shì)。GC2O/MS(F ID)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。

1 GC2O檢測(cè)技術(shù)

GC2O檢測(cè)技術(shù)最早由Fuller等[1]于1964年提出,但于近年才興起的食品風(fēng)味分析技術(shù)。GC2O以人的鼻子為檢測(cè)器,由于人的鼻子通常比任何物理檢測(cè)器都靈敏,從而賦予了此技術(shù)一些獨(dú)有的功能,如香氣成分香型及其強(qiáng)度的評(píng)價(jià),特別適用于香味活性成分的分析。目前,已有一些GC2O嗅聞檢測(cè)技術(shù)可被用于鑒定氣味活性成分,主要有3類[2,3]:(1)稀釋法;(2)檢測(cè)頻率法;(3)強(qiáng)度法。選擇檢測(cè)方法時(shí),應(yīng)根據(jù)研究目的,聞香人員的水平、分析對(duì)象的性質(zhì)、分析時(shí)間等因素綜合考慮。

1.1 稀釋法

稀釋法即逐步稀釋芳香提取物,分別進(jìn)樣到氣相色譜,并對(duì)各香氣成分進(jìn)行感官評(píng)價(jià),直至在嗅聞口不再聞到氣味,其為風(fēng)味活性物質(zhì)檢測(cè)中最常用的方法[2,4]。稀釋法以AEDA(aroma extraction dilution a2 nalysis)和CHARM(combined hedonic aroma response measurement)最常見,2種技術(shù)都通過嗅聞初始提取物經(jīng)一系列稀釋后的GC流出物,并評(píng)價(jià)GC流出物的香味活性,以各成分的香味檢測(cè)閾值為基礎(chǔ),確定成分的OAVs值(odour activity values,香味活性值:香氣成分的濃度與其香味檢測(cè)閾值的比值),最后,根據(jù)各香氣成分的OAVs值等信息確定其對(duì)風(fēng)味的貢獻(xiàn)。

稀釋法雖然得到了較為廣泛的應(yīng)用,但仍有一些不足之處。如:分析時(shí)間長,特別是聞香人員較多時(shí),所需時(shí)間更長,所以,參與感官評(píng)價(jià)的聞香人員數(shù)目通常是有限的,而這又會(huì)使感官評(píng)定結(jié)果的主觀性增強(qiáng),降低準(zhǔn)確性。與檢測(cè)頻率法和強(qiáng)度法相比,稀釋法分析時(shí)間最長,操作難度也最大[2]。此外,稀釋法認(rèn)為,樣品中各香氣成分的風(fēng)味活性與其濃度成正比,此假設(shè)具有一定的局限性[5]。

1.2 強(qiáng)度法

稀釋法和檢測(cè)頻率法都是對(duì)各風(fēng)味活性成分香味存在與否進(jìn)行檢測(cè),而強(qiáng)度法(intensity methods)對(duì)活性成分的香味強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間都做了測(cè)定。強(qiáng)度法主要有兩種[2,6]:①OS ME(香味,希臘語),又稱指距法(fingerspan method);②峰后強(qiáng)度法(Posterior intensity evaluation methods)。強(qiáng)度檢測(cè)法中,風(fēng)味活性物質(zhì)的香味定量理論較少。不過,Petka等[5]研究發(fā)現(xiàn),應(yīng)用OS ME法獲得的峰面積取對(duì)數(shù)后的值與樣品中分析物的濃度呈現(xiàn)顯著的相關(guān)性;Rossiter[7]發(fā)現(xiàn),分析物的濃度取對(duì)數(shù)后的值與其香味強(qiáng)度有著顯著相關(guān)的關(guān)系。

1.3 檢測(cè)頻率法

檢測(cè)頻率法(detection frequency analysis,DFA)由6-12個(gè)聞香人員對(duì)分析樣品中每一特定保留時(shí)間上的香氣成分香味呈現(xiàn)與否進(jìn)行感官評(píng)定,并記錄相應(yīng)的比率。聞香人員感官檢出頻率最高的香氣成分,被認(rèn)為對(duì)分析樣品的風(fēng)味影響最大。嗅味圖上的風(fēng)味活性區(qū)域(odour region)的風(fēng)味活性可用N IF(nasalimpact frequency)或SN IF(surface of nasal im2 pact frequency)值進(jìn)行量化。

DFA可利用多個(gè)聞香人員的檢測(cè)出的香味圖進(jìn)行匯總,只在一個(gè)濃度的樣品下進(jìn)行,故,能用最少的時(shí)間來確定香味活性化合物;另外,聞香人員不需要經(jīng)過專門的訓(xùn)練。與稀釋法和強(qiáng)度法相比,DFA操作最簡(jiǎn)便,花費(fèi)時(shí)間最少,此為DFA最主要的優(yōu)勢(shì)之一。但是,需要較多的聞香人員,檢測(cè)次數(shù)也應(yīng)與聞香人員數(shù)相當(dāng),以使評(píng)定結(jié)果具有較好的重復(fù)性[3];此外,由于DFA是基于檢測(cè)頻率的一門檢測(cè)技術(shù),不是直接測(cè)定香氣成分的香味強(qiáng)度,只要香氣成分的濃度大于感官檢測(cè)閾值,都能被檢出,因而,在香味強(qiáng)度的分析方面具有一定的局限性。

2 GC2O的應(yīng)用

GC2O/MS結(jié)合了人的感官評(píng)價(jià)與MS的定性技術(shù)(另外,可通過各成分的保留指數(shù)使定性結(jié)果更為可靠),克服了GC2MS在風(fēng)味活性成分評(píng)價(jià)中的缺陷,已成為香味活性研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域,并得到了廣泛的應(yīng)用。

2.1 GC2O在酒類風(fēng)味研究中的應(yīng)用

馬德拉酒(Madeira wines)產(chǎn)自葡萄牙馬德拉島,屬白葡萄酒類,其香型特征有甜香、堅(jiān)果香、烘烤香、曬干的果味香等。Campo等[8]將4種10年陳馬德拉酒——分別釀自Malvazia,Boal,Verdelho,Sercial(釀制馬德拉酒最具代表性的葡萄品種)與3種3年陳Tenerife酒(分別釀自單一葡萄品種:Malvazia,Boal和Verdelho,產(chǎn)地:Tenerife,為方便表述,稱之為Tenerife酒)進(jìn)行風(fēng)味成分的GC2O/MS分析發(fā)現(xiàn),馬德拉酒特有的風(fēng)味成分有22個(gè),共鑒定出32羥基24,52二甲基22(5H)2呋喃酮(辛辣味),22甲氧基苯酚(煙味),苯乙醛(新鮮的蜂蜜香),2,32戊二酮(牛油味),32甲基丁醛(雜醇味,腐臭味),42乙烯基222甲氧基苯酚(瀝青味),32壬烯222酮(濕的腐臭味),己醛(草味),32甲硫基丙醛(馬鈴薯味),順2威士忌內(nèi)酯(椰子味),肉桂酸乙酯(花香)等11個(gè)風(fēng)味成分;此外,有6個(gè)香氣成分顯著高于Tenerife酒,如:22甲基戊酸乙酯(果味),12辛烯232酮(蘑菇味),m2甲苯酚(皮革味),二氫肉桂酸乙酯(花香);其它未被鑒定出的成分需采用特定分離方法以進(jìn)一步鑒定。另一方面,馬德拉酒缺少(葡萄)品種香的重要成分——芳樟醇(花香),22甲基232呋喃硫醇(肉味),32巰基己基乙酸酯(黃楊味),乙酸苯乙酯(玖瑰香);乙酸異戊酯(香蕉味)的含量亦顯著低于Tenerife酒。對(duì)4種馬德拉酒中檢測(cè)出的68個(gè)風(fēng)味成分進(jìn)行最大OAVs測(cè)定結(jié)果表明,除異丁醇,m2甲苯酚,乙酸異丁酯外,具有高GC2O得分的風(fēng)味成分,其OAV值亦高,各風(fēng)味成分的GC2O得分與其OAV值具有較高的一致性,最后,根據(jù)各風(fēng)味成分的最大OAVs和閾值等信息,進(jìn)一步證實(shí),馬德拉酒的重要風(fēng)味活性成分為苯乙醛,32羥基24,52二甲基22(5H)2呋喃酮,順2威士忌內(nèi)酯及一些來自橡木桶的的揮發(fā)性酚類成分,如:22甲氧基苯酚,42乙烯基222甲氧基苯酚,m2甲苯酚等,而不是單萜烯醇類。

Falcao等[3]將產(chǎn)自巴西圣卡塔琳娜州(Santa Ca2 tarina)不同地區(qū)的5種赤霞珠(Cabernet Sauvignon)葡萄按照相同的工藝分別制成紅葡萄酒后,進(jìn)行(傳統(tǒng))風(fēng)味感官審評(píng),結(jié)果表明,5種紅葡萄酒風(fēng)味的主要差異在于蔬菜香與熟果香的呈現(xiàn)程度不同,因而,將具有典型蔬菜風(fēng)味特征的SJA酒與BR酒(具有典型熟果香、醬香)用于DFA分析,結(jié)合GC2MS、色譜保留時(shí)間、檢測(cè)成分的風(fēng)味特征(與標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)照)等信息,從5種紅葡萄酒中共同含有的14個(gè)風(fēng)味活性成分中,鑒定出乙酸(醋味),丁酸(奶酪味,腐臭味),異頡草酸(臟襪子味,過時(shí)的奶酪味),22苯基乙醇(玖瑰香,花香),32甲硫基丙醛(煮熟的馬鈴薯味,湯味),22甲氧基232異丁基吡嗪(甜椒味,蔬菜味),β2大馬酮(桃子味,罐裝的蘋果味),β2紫羅酮(紫羅蘭香,花香),二甲羥基呋喃酮(醬香,焦糖香)等9個(gè)風(fēng)味成分,并認(rèn)為此9種風(fēng)味成分為赤霞珠(Cabernet Sauvignon)葡萄酒的主要風(fēng)味成分,其中,二甲羥基呋喃酮在BR酒中的平均含量為252μg/L,顯著高于在SJA酒中的平均含量(112μg/L);而22甲氧基232異丁基吡嗪在SJA酒中的含量為0.04μg/L,較BR酒中的含量(0.018μg/L)高得多。此外,Falcao等[6]認(rèn)為,β2大馬酮在測(cè)定的濃度下(在BR酒中的平均含量為13.33μg/L,SJA酒為13.33μg/L),對(duì)果香香型的呈現(xiàn)具有積極的作用,但是,對(duì)22甲氧基232異丁基吡嗪的蔬菜香具有掩蓋作用。

除馬德拉酒,赤霞珠紅葡萄酒外,GC2O也被應(yīng)用于土耳其Kalecik Karasi紅葡萄酒[9],西班牙南部Zalema白葡萄酒[10],意大利Fiano白葡萄酒[11],中國白酒[12]等酒類的風(fēng)味研究中。

2.2 GC2O在肉產(chǎn)品風(fēng)味研究中的應(yīng)用

Soo2YeunMoon等[13]采用SPME法分別提取仿真牛肉、煮牛肉和烤牛肉的風(fēng)味成分,進(jìn)行GC2O/MS對(duì)比分析,從仿真牛肉的49個(gè)具有風(fēng)味活性的化合物中鑒定出21個(gè)成分,主要包括含S及含N的雜環(huán)化合物,醛類和萜類化合物——32甲基呋喃,22甲基232呋喃硫醇,2,52二 甲 基 噻 吩,22乙 酰 基 呋 喃,4,52二甲基噻唑,苯甲醛,三甲基吡嗪,δ232蒈烯,α2萜品烯,22乙基23,62二甲基吡嗪,壬醛,2,32二乙基252甲基吡嗪,β2葑醇,2,52二甲基232異丁基吡嗪,δ2欖香烯,β2蓽橙茄油烯,等等,其中,22甲基232呋喃硫醇,δ232蒈烯,α2萜品烯,22乙基23,62二甲基吡嗪的風(fēng)味活性最強(qiáng),并認(rèn)為,22甲基232呋喃硫醇在仿真牛肉的(牛肉)風(fēng)味特征形成中具有重要作用,22乙基23,62二甲基吡嗪及其它吡嗪類成分則使仿真牛肉具有烘烤香風(fēng)味,故,22甲基232呋喃硫醇、22乙基23,62二甲基吡嗪及其它吡嗪類成分是仿真牛肉的關(guān)鍵性風(fēng)味成分;另一方面,δ232蒈烯,α2萜品烯(都具有檸檬風(fēng)味)以及煮牛肉中含有(仿真牛肉不含有)的醛和酮類成分(如:戊醛,己醛,庚醛,22丁酮,32羥基222丁酮,22庚酮等),可能是使仿真牛肉與真實(shí)牛肉風(fēng)味呈現(xiàn)出感官差異的因素。

江新業(yè)等[14]應(yīng)用SDE法提取北京烤鴨的香氣成分,利用AEDA技術(shù),結(jié)合GC2MS對(duì)其關(guān)鍵風(fēng)味成分進(jìn)行分析,結(jié)果表明,北京烤鴨的風(fēng)味活性成分包括醇、醛、酮、含S及含N化合物,根據(jù)各風(fēng)味成分的FD值,認(rèn)為,32甲基丁醛(黑可可香),22甲基232呋喃硫醇(煮米飯香,肉香),32甲硫基丙醛(煮土豆香),12辛烯232醇(蘑菇香),反,反22,42癸二烯醛(脂肪香),反222十一烯醛(脂肪香)是北京烤鴨整體風(fēng)味的主要貢獻(xiàn)者。田懷香等[15]采用HS2SPME提取金華火腿的香氣成分,經(jīng)GC2O/MS分析后,找出22種帶有明顯風(fēng)味特征的成分,其中有9種醛類化合物(22甲基丙醛,32甲基丁醛,22甲基丁醛,己醛,庚醛,32甲硫基丙醛,辛醛,苯乙醛,壬醛),4種含硫化合物(甲硫醇,二甲基二硫化物,二甲基三硫化物),3種雜環(huán)化合物(甲基2吡嗪,2,62二甲 基吡 嗪,22戊基呋 喃),其 對(duì) 金華火腿的整體風(fēng)味貢獻(xiàn)很大,為金華火腿的重要風(fēng)味化合物。

此外,鰱肉揮發(fā)性氣味成分的SPME2GC2MS/O分析結(jié)果表明[16],鰱肉的主要揮性性成分為一些羰基類和醇類化合物,占總揮發(fā)性物質(zhì)的88%,其中,12種化合物具有氣味特征,風(fēng)味強(qiáng)度較大的有:己醛(青味)、辛醛(油脂,青味)、壬醛(魚腥味)、62甲基252庚烯222酮(青味)、22十一烷酮(青味)、(Z)222戊烯212醇(青味,泥士味)等,各種風(fēng)味活性物質(zhì)的協(xié)同作用構(gòu)成了鰱的特殊氣味。

2.3 GC2O在飲料風(fēng)味研究中的應(yīng)用

橙汁在世界各地都具有廣大的消費(fèi)市場(chǎng),其風(fēng)味成分包括醇類、醛類、酯類、酮類和碳?xì)浠衔锏?。E.Arena等[17]將莫羅(Moro),塔羅科(Tarocco),華盛頓臍橙(Washington navel)和瓦倫西亞晚(Valencia late)橙子分別榨取并制汁后,用50/30μmDVB/CAR/PDMS萃取纖維對(duì)各橙汁的風(fēng)味成分進(jìn)行吸附,并聯(lián)用GC2O/MS分析,GC2O檢測(cè)頻率結(jié)果顯示,莫羅橙汁中風(fēng)味活性強(qiáng)的成分依次為:丁酸乙酯(菠蘿香),22甲基丁酸乙酯(果香),β2月桂烯(香油味),丁酸甲酯(草莓味),19#未知物(玖瑰香,煙味),α2蒎烯(松香),檸檬烯(檸檬味,薄荷味)等;塔羅科橙汁中風(fēng)味活性強(qiáng)的成分依次:為丁酸乙酯,丁酯甲酯,和己酯乙酯(橙子香)等;華盛頓臍橙汁風(fēng)味活性強(qiáng)的成分依次為:丁酸乙酯,α2蒎烯,檸檬烯,己酯乙酯,19#和20#未知物等成分;瓦倫西亞晚橙汁風(fēng)味活性強(qiáng)的成分依次為:丁酸乙酯,22甲基丁酸乙酯,檸檬烯,α2蒎烯,β2月桂烯等成分;在所有22個(gè)風(fēng)味活性成分中,莫羅橙汁有14個(gè),塔羅科橙汁有15個(gè),華盛頓臍橙和瓦倫西亞晚橙汁各有12個(gè),其中,丁酸甲酯和辛酸乙酯只存在于2個(gè)血橙(莫羅和塔羅科)橙汁風(fēng)味中,而芳樟醇只在2個(gè)甜橙(華盛頓臍橙和瓦倫西亞晚)橙汁風(fēng)味中被檢出。Arena等[17]進(jìn)一步從GC2O分析中各風(fēng)味成分的感官評(píng)語總結(jié)出5大風(fēng)味類型——果香,辛辣味,草本植物味,柑橘類植物味及花香,并將相應(yīng)的檢測(cè)頻率相加,作出4個(gè)橙汁的風(fēng)味圖[25],如圖1所示,果香為莫羅、塔羅科及瓦倫西亞晚橙汁風(fēng)味中檢測(cè)頻率最高,并且,其在2個(gè)血橙橙汁中的檢測(cè)頻率要高于另2個(gè)甜橙橙汁;莫羅和塔羅科橙汁具有相似的風(fēng)味檢測(cè)頻率特征,果香、辛辣味及柑橘類植物味為兩者的主要風(fēng)味;華盛頓臍橙汁最主要的風(fēng)味為柑橘類植物味,其次為辛辣味和果味,呈現(xiàn)出與其它3種橙汁不同的風(fēng)味特征,主要是由于其風(fēng)味中22甲基丁酸乙酯(果香)的檢測(cè)頻率比其它3種橙汁低得多,另有一未知物(刺激的橙味)亦有重要貢獻(xiàn)。

圖1 4種橙汁的風(fēng)味圖

米飲料具有自然的大米清香,富含多種氨基酸,蛋白質(zhì),纖維素和糖類等化學(xué)成分,是一種高營養(yǎng),風(fēng)味獨(dú)特的飲料。馬曉佩等[18]應(yīng)用HS2SPME法分別從黑米飲料和烘烤黑米飲料中萃取風(fēng)味成分,并聯(lián)用GC2O/MS進(jìn)行分析,在黑米飲料中檢測(cè)出17種香氣成分,醛類8種,醇類5種,酯類2種,呋喃類1種;而烘黑米飲料中鑒定出27種香氣成分,醛類6種,醇類2種,酯類2種,吡嗪類13種,呋喃類和酚類各為2種;醛類和醇類是黑米飲料的主要香氣成分,相對(duì)含量分別為48.73%和7.83%,其中,己醛是黑米飲料中含量最高的醛類組分(28.19%),其閾值較低,具有濃郁的青草氣味,為重要的香氣成分;烘烤黑米飲料中,醛類成分和醇類成分低于未烘烤黑米飲料,其相對(duì)含量為21.24%,其中,糠醛(杏仁氣味)和52甲基222糠醛(熟米飯氣味)是烘烤飲料中特有的重要香氣成分,賦予烘烤黑米飲料杏仁和焦烤氣味,此外,烘烤黑米飲料增加了十多種吡嗪類化合物,其相對(duì)含量為45.02%,此類物質(zhì)為美拉德反應(yīng)的產(chǎn)物,一般閾值較低,賦予飲料青椒、爆米花、烤焙等風(fēng)味,是重要的香氣成分。

Garrut等[19]應(yīng)用Porapak Q樹脂對(duì)腰果飲料的風(fēng)味成分進(jìn)行吸附捕集,再聯(lián)用GC2O/MS分析,共檢測(cè)出41種揮發(fā)性成分,其中,酯類最多,其次為醇類,酸類及酮類;主要含量成分為:32甲基丁醇,乙酸異戊酯,異丁醇,己酸乙酯,癸酸乙酯,32甲基丁酸乙酯,乳酸乙酯,丁酸乙酯及苯乙烯。OS ME結(jié)果表明,酯類化合物:丁酸乙酯(甜味,腰果味,果味,酯味),22甲基丁酸乙酯(甜味,腰果味,果味,花香,蘋果味),32甲基丁酸乙酯(甜味,腰果味,果味,熟果味),順2巴豆酸乙酯(甜味,腰果味,熟果味),己酸乙酯(甜味,腰果味,果味,薄荷味),辛酸乙酯(果味,椰子味,花香),32甲基丁酸甲酯(不愉快的腰果味),32甲基戊酸甲酯(甜味,腰果味,果味),及一些未得到定性的化合物,對(duì)腰果飲料的風(fēng)味特征——腰果味、甜味、果味的呈現(xiàn)具有關(guān)鍵的作用;己酸(發(fā)酵味,醋味,蘑菇味),32苯丙酸乙酯(甜味,干果味,茶味,馬鈴薯味),苯乙醇(甜花香),辛酸(腰果味,酒味),肉桂酸乙酸(花香)雖然風(fēng)味強(qiáng)度較低,但風(fēng)味持續(xù)時(shí)間長,對(duì)腰果飲料風(fēng)味可能也有重要的貢獻(xiàn);22甲基丁酸(強(qiáng)烈持久的臭汗味),異戊酸乙酯(指甲油味,塑料味),32甲基丁醇(煙味),苯乙烯(塑料味),乙酸(醋酸味),己酸和異丁醇(發(fā)酵味)等風(fēng)味成分具有較強(qiáng)的、不愉快的風(fēng)味。

2.4 GC2O在水果產(chǎn)品風(fēng)味研究中的應(yīng)用

Boudhrioua等[20]對(duì)香蕉后熟及干燥過程中風(fēng)味成分的變化規(guī)律進(jìn)行研究,對(duì)新鮮香蕉(果皮顏色為全黃)置于烘箱中,施以40℃,60℃,80℃的空氣(對(duì)應(yīng)的空氣濕度為15%,5%,3%),分別處理24h后,應(yīng)用OS ME法從新鮮香蕉和干香蕉的香氣成分中鑒定出7種具有風(fēng)味活性的成分——異戊醇(辛辣味),乙酸丁酯(果味),乙酸異戊酯(果味),欖香脂素(果味),N I1(未知物1,火味,干果味),N I2(未知物2,火味,干果味),N I3(未知物3,火味,干果味),將此7種成分在新鮮香蕉與干香蕉(80℃,處理24h)在含量進(jìn)行方差分析,結(jié)果表明,N I1,N I2,N I3三種成分在新鮮和干香蕉中的含量存在極顯著的差異,使干香蕉具有火味,而其它4種成分的差異未達(dá)顯著性水平。此外,異戊醇,乙酸異戊酯和乙酸丁酯在40℃,60℃,80℃的加熱條件下,24 h后急劇地減少;N I1,N I2,N I3的含量在加熱條件下較為穩(wěn)定,但在80℃,加熱24 h后,開始有了較大幅度的提高,可能開始大量形成;欖香脂素的含量在各個(gè)溫度下基本不變,熱穩(wěn)定性好,其在新鮮香蕉和干香蕉中的風(fēng)味強(qiáng)度無顯著差異。故,推斷,乙酸丁酯和乙酸異戊酯對(duì)新鮮香蕉的果味呈現(xiàn)具有關(guān)鍵作用,而N I1,N I2,N I3則賦予了干香蕉火味的特征。

JiLuan Chen等[21]應(yīng)用100μm PDMS萃取纖維對(duì)中國鴨梨的風(fēng)味成分進(jìn)行萃取,GC2MS/O分析后,共鑒定出51個(gè)香氣成分,其中,最重要的香氣成分為:己酸乙酯(果味,新鮮味,蘋果味,白蘭地酒味,相對(duì)含量:26.14%),丁酸乙酯(草莓味,蘋果味,香蕉味,相對(duì)含量:16.62%),α2法呢烯(相對(duì)含量:16.62%),己醛(果味,新鮮味,相對(duì)含量:6.16%),乙酸乙酯(果味,菠蘿味,相對(duì)含量:3.68%),乙酸己酯(蘋果味,梨味,花香,相對(duì)含量:1.10%)。隨后,將鴨梨儲(chǔ)藏在0℃,相對(duì)濕度為80%-90%的容器中,每個(gè)月測(cè)定一次香氣成分,共連續(xù)進(jìn)行5個(gè)月,結(jié)果顯示,乙酸乙酯,丁酸乙酯,己酸乙酯,乙酸己酯的含量在前4個(gè)月呈上升趨勢(shì),然后下降;己醛和α2法呢烯在儲(chǔ)藏期間緩慢下降,而(E,Z)22,42癸二烯酸乙酯基本不變;己醛含量在鴨梨采后未成熟的果皮中不斷增加,但在果皮成熟后的儲(chǔ)藏期間卻開始下降;乙酸己酯與(E,Z)22,42癸二烯酸乙酯對(duì)Bartlett梨具有重要的貢獻(xiàn),α2法呢烯為日本梨果皮揮發(fā)性成分中的重要成分,對(duì)La France梨的新鮮味起著關(guān)鍵性的作用,但是,此三種成分在鴨梨風(fēng)味中的作用還有待于進(jìn)一步研究。

此外,GC2O也被應(yīng)用于臍橙包裝和儲(chǔ)藏過程中引起風(fēng)味變化的關(guān)鍵香氣成分研究[22],西班牙Tem2 pranillo和Grenache紅葡萄(Vitis vinifera)香氣前體物(所釋放)的揮發(fā)性成分分析中[23]。

2.5 GC2O在食品相關(guān)企業(yè)環(huán)境氣體分析中的應(yīng)用

Kleeberg等[24]對(duì)油脂精煉廠的廢氣處理效果進(jìn)行研究,SPME2GC2MS及GC2O結(jié)果表明,未經(jīng)處理的油脂廢氣中共有56種成分被檢出,主要的成分為脂肪氧化產(chǎn)物(如:醛類和酮類),碳?xì)浠衔?脂肪酸的甲酯化物,醇類,萜烯類及呋喃類,其中,只有16種成分具有氣味活性——a#峰(己醛,蘋果味,青味),a#峰(未知物,腐臭味,堅(jiān)果味),c#峰(庚醛,腐臭味),d#峰(未知物,不愉快氣味),e#峰(12辛烯232醇,蘑菇味),f#峰(辛醛,腐臭味,橙子或桔子味),g#峰(22辛烯醛,腐臭味),h#峰(22正戊基呋喃,果味),i#峰(未知物,泥土味,生馬鈴薯味),j#峰(未知物,甜味,芬芳的),k#峰(未知物,瓜味),l#和m#峰(22壬烯醛,黃瓜味),n#峰(未知物,脂肪味),o#峰(未知物,刺激味,辛辣味),p#峰(未知物,脂肪味),整體風(fēng)味表現(xiàn)為腐臭味、脂肪味;經(jīng)生物洗滌器處理后,醛類,酮類,脂肪酸甲酯物關(guān)鍵成分被完全降解,GC2O只能檢出5個(gè)峰上的氣味——i#峰(未知物,泥土味,生馬鈴薯味),l#和m#峰(22壬烯醛,黃瓜味),o#峰(未知物,刺激味,辛辣味),p#峰(未知物,脂肪味);之后,脂肪族、環(huán)狀及芳香族碳?xì)浠衔?萜烯類和呋喃類化合物經(jīng)過生物過濾處理后進(jìn)一步減少,此時(shí),只有i#峰(未知物,泥土味)具有氣味活性,但是,由于其濃度低,在GC2MS中未得到有效鑒定,經(jīng)生物處理后,整體風(fēng)味表現(xiàn)為泥土味;最后,經(jīng)活性炭處理后,在GC2MS和GC2O分析中都未檢測(cè)出任何成分。

Nicole E Rabaud等[25]從加利福尼亞州北部一奶牛場(chǎng)排放出的揮發(fā)性有機(jī)成分中鑒定和定量出35種化合物,包括酸類、酯類、醇類、醛類、酮類、鹵化物、胺類和碳?xì)浠衔?此35種成分在空氣中的濃度范圍為0.087—747.76μg/m3,其中,具有最大氣味活性的是脂肪酸和酯類成分,如:纈草酸(腐臭的黃油味),十一烷酸乙酯(橡膠味),壬酸乙酯(塑料味)等,這些成分在不同取樣點(diǎn)空氣中的濃度都在100μg/m3以下。此外,GC-O也被應(yīng)用于豬場(chǎng)[26]、垃圾處理廠[27]、建筑產(chǎn)品[28]、火災(zāi)[25]等環(huán)境氣體分析中。

2.6 其他

除以上提及的方面外,GC2O在香型重現(xiàn)、茶葉、牛至、海產(chǎn)品、奶制品、生產(chǎn)原料及生產(chǎn)過程質(zhì)量控制等方面均有所涉及,并將獲得更為廣泛、深入的應(yīng)用。

張玉玉[30]采用水蒸氣蒸餾法提取牛至精油,并進(jìn)行GC2MS、GC2O分析,共分離鑒定出35種揮發(fā)性化合物,其中,有氣味活性的成分有24個(gè),主要包括α2蒎烯(甜香,柑橘香,檸檬香)、D2檸檬烯(甜香,柑橘香,檸檬香)、γ2松油烯(油膩味,萜香,柑橘香)、牛至醇(青香,涼香,辛香,壤香,木香)、香芹酚(辛香,藥香,涼香,煙香,木香)、百里香酚(百里香油似的辛香和草香)、α2金合歡烯(萜香,青香,草香,藥草香,松木香)等。Anne2Christin Bansleben等[31]通過GC2 O分析,獲得3個(gè)不同產(chǎn)地牛至的風(fēng)味活性物質(zhì)后,將化學(xué)計(jì)量學(xué)方法(主成分分析、等級(jí)聚類分析、線性判別法、偏最小二乘回歸分析)應(yīng)用于風(fēng)味活性成分的數(shù)據(jù)處理,對(duì)3個(gè)不同來源的牛至進(jìn)行鑒別,結(jié)果顯示,化學(xué)計(jì)量學(xué)鑒別結(jié)果與人的感官分析結(jié)果的良好的一致性,并可對(duì)主要香味的關(guān)鍵成分進(jìn)行分析,在鑒定新品種中,具有速度更快、準(zhǔn)確性更高的優(yōu)點(diǎn),可作為牛至育種中快速篩選潛在新基因的參考。

3 總結(jié)與展望

GC2O在風(fēng)味強(qiáng)度評(píng)價(jià)方面具有儀器無法比擬的優(yōu)越性,結(jié)合MS、保留指數(shù)等信息,可對(duì)各香氣成分進(jìn)行良好的定性與定量,其在氣味活性分析中必將發(fā)揮更大的作用,應(yīng)用范圍也將更加廣泛。目前,已出現(xiàn)了GC×GC2O/MS技術(shù),其可使各香氣成分得到更好的分離,獲得更為可靠、豐富的信息。另一方面,GC2O檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用雖然已取得了不小進(jìn)展,但相關(guān)的定量理論基礎(chǔ)仍需深入開展,以滿足進(jìn)一步發(fā)展、應(yīng)用的需要。以稀釋法為例,其認(rèn)為,風(fēng)味活性與樣品中各風(fēng)味成分的濃度成正比,而這一假設(shè)有一定的局限性。如:有的高強(qiáng)度的香味化合物經(jīng)幾步稀釋后香味就消失了,一些低強(qiáng)度的香味化合物經(jīng)多步稀釋后仍具有香味。此外,GC2O感官審評(píng)量化結(jié)果的重復(fù)性、穩(wěn)定性、靈敏性仍有不少工作值得進(jìn)行。當(dāng)前,GC2O檢測(cè)技術(shù)各有特點(diǎn),可根據(jù)具體情況,采取相應(yīng)的方法,亦可結(jié)合幾種方法的特點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè),使結(jié)果更為科學(xué)、合理。

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ABSTRACTGC2O(GC2Olfactometry)is the technology of combining the separation capability of GC with sensitivity of the human nose,which could analyze the odour active components effectively.The article mainly summarized the detection technology of GC2O and its application in alcohols,meats,beverages,fruits and environmental gas of food enterprises.

Key wordsGC2O,odour active components,detection technology,application,research progress

Research Progress on the Application of GC2O Detection Technology

Ye Guozhu,He Qunxian,Li Chufang,Wu Duoyun,Peng Yonghua,Chen Suqin
(Shenzhen Shenbao huacheng Technology.Co.Ltd,Guangdong,Shenzhen 518115,China)

碩士,助理研發(fā)工程師(何群仙為通訊作者)。

2009-10-28,改回日期:2009-12-25