食品关键香气成分分析的最新技术 -- 祥裕集团(国际)有限公司

本文阐述了食品香气分析的常规手法以如液－液抽提，固-液抽提、还有现在国外比较流行的RSD法、SDE法、SPME法等。根据不同食品的形态要求，所应该采取的不同的前处理方法。同时就国外最新的食品中所含微量关键香气成分的分析技术GC/O（olfactometry）、RAS与GC/MS的结合在食品的关键香气分析中所发挥的意义作了详细的阐述。

    Thisstudydescribedtraditionaromaanalysismethods,suchasliquid-liquidextraction（L-L）,solid–liquidextraction（L-S）infoods.Also,Thereducedpressuresteamdistillation（RSD）,simultaneoussteamdistillationandsolventextraction（SDE）,solidphasemicroextraction（SPME）,whichwasusednormallyinforeigncountry,wereintroduced.Accordingtothedifferentfoodsphase,thepretreatmentisdifferent.Theimportanceofthenewestaromaanalysistechnologyusedofgaschromatographyolfactometry（GC/O）andRAS（RetronsalAromaSimulator）linkedupGC/MSintraceamountofkeycomponentsinfoodswasdescribedindetails.

    关键词：食品香气成分、香气分析、GC/O、RAS

    Keywords:foodaromacomponents,aromaanalysis,GC/O,RAS.

    众所周知，香气是判断一种食品是否好吃的，是否受消费者欢迎的一个决定因数，消费者在考虑吃某种食品之前，总会情不自禁的会去闻一下香气，如果香气好马上会产生想吃的欲望，不好的香气就会打消食欲。因此食品的香气好坏直接决定了该食品在市场上受欢迎的程度。食品研究开发者们极力会模仿一些已经开发成功的食品或在食品加工过程中自然发生，或是一些新鲜的成熟的水果·植物的香气来作为开发一个新产品的参照物。因此能否把这些好的香气成分搞清楚，分析清楚直接影响到调香师们的所调出来的香精的质量和逼真的程度。

    本文就食品香气分析中常规分析方法和食品香气中存在的微量关键香气成分的分析的最新技术作了详细的阐述。

    一，食品香气分析常规手法

    1，水相食品的香气萃取方法－液-液抽提法（Liquid-LiquidExtraction（LL））水相食品如各种水果汁饮料或碳酸饮料以及含奶（脂肪酸）较少的乳品饮料类都可以直接采用有机溶剂（纯乙醚）萃取法，然后浓缩进样至气-质联用议（GC－MS），利用数据库进行检索定量和定性得到各个主要成分的含量和名称，从而为调香师的调香提供一个参考的数据。大多数液体类的食品都可以采用此方法。只是乳品类饮料在萃取过程中,沸点较高的脂肪酸类物质也会大量的转移到有机相中，从而在GC/MS离子图谱上的后端会有较宽的拖尾峰，严重的话会损害毛细管柱使之失效。另外所采用的有机溶剂应尽量用低沸点的纯乙醚，以免在浓缩时造成低沸点的香气成分损失。该方法的优点是设备简便可行，能较真实的反映所抽提对象的香气组成，一般的实验室度能进行。缺点是需要大量的溶剂，溶剂的回收是个问题，且头香部分的香气成分会在溶剂的浓缩过程中损失掉。

    2，固相食品或辛香料植物香气的萃取方法－固-液抽提法固相食品或辛香料等含水量和油脂较少的物质的香气成分的萃取可直接采用固－液抽提法，但是物料一定要粉碎，萃取液一定要进过精密过滤，否则会在进样的时候有可能会堵塞毛细管柱的或进样口的。另外因为是直接用有机溶剂（如乙醚）萃取的，所以有机相中所含有的精油浓度较高，所以浓缩时不需要太高的浓度，可以抽取少量如1ml至于小样品中，直接用吹气法浓缩到所需要的浓度，然后进GC/MS分析。因为固体食品或辛香料中常含有一些易溶于有机溶剂的高沸点物质，在浓缩过程中通常会有结晶析出，所以在取样进样的时候应注意。该方法优点是简便可行，所需要的溶剂较少，能较真实的放映所抽提对象的香气成分，缺点是，不是香气成分的高沸点物质容易抽提出来，容易引起色谱柱堵塞或损害色谱柱。

    3，新鲜水果的香气萃取方法－减压水蒸气蒸馏法（ReducedPressureSteamDistillation（RSD）

    对新鲜水果类的如苹果、梨子、橙子、草莓、西瓜的香气成分进行分析时，除可以榨汁用纯乙醚液－液抽提外，还可以采用减压水蒸气蒸馏-有机溶剂萃取相结合的方法。先把水果用家庭用粉碎搅拌机打成泥浆状，加蒸馏水于玻璃容器中，减压蒸馏收集含有香气成分的头馏水，收集头馏水时一定要用零下10度以下的冷媒作冷却剂，抽气口接减压阀前一定要接液体氮气作为冷冻剂，才能保证香气成分不会被抽跑掉。回收头馏水和被液氮冷却下来的头香水，再用纯乙醚萃取、浓缩进GC/MS分析议进行定量和定性的分析。该法优点是可以获得较为纯真的含有香气成分的水溶液。缺点是需要消耗的样品的量较大，而且需要液氮和冷却媒的温度较低。适用于水果类和植物花卉类的大量香气成分的抽提。

    4，耐高温油溶性食品的香气萃取方法－同步水蒸气蒸馏-溶剂萃取法（SimultaneousSteamDistillationandSolventExtraction（SDE））1）

    对于耐高温的油溶性食品来说，前面介绍的常规方法对行不通的，因为是含油脂成分太多，直接采用液－液抽提的方法会把气-质色谱仪的毛细管柱搞坏的。这里介绍一种行至有效的同步水蒸气蒸馏－有剂溶剂萃取法，简称为SDE法。就是把含油的食品粉碎或直接放入圆底玻璃烧瓶中，加入适量的水，用电加热器加热使之沸腾。同时在另一侧的圆底烧瓶中放入乙醚作为萃取溶剂，用水浴加热，使有机溶剂沸腾。将两股蒸气同时引导到一个玻璃空间，空间上部接回流冷却装置，用冷媒（至少零下10度以下）进行冷却，空间的下部分别接两个回流管至两个不同的圆底烧瓶中，萃取的过程就在带有香气成分的水蒸气和乙醚蒸气混合的空间中进行的，萃取完后的水相和乙醚按比重不同自然分层，分别通过不同高度的回流管回到原先的瓶中。经过一定时间的萃取后，回收乙醚层，浓缩后就可得到含有香气成分的样品。此方法适用于含油性耐高温食品的香气成分的萃取，优点是所需要的样品量和溶剂量较少，缺点是低沸点的成分容易损失掉，需要的设备较复杂。

    5，头香香气成分的萃取方法－固相微型抽提法（SolidPhaseMicro-Extraction（SPME））2）   固相微型抽提法是目前国际上较为流行的，简便可行的方法之一，样品不需要经过任何处理，抽提完后也不存在回收溶剂等任何处理过程，没有任何副产物产生。只需要将一定量的样品至于一个密闭的容器中，在容器的空间中插入针型的微型抽提针（图一），经过一定时间吸附后（一般是10-20分钟），将吸附了香气成分的微型抽提针直接插入GC/MS分析仪的进样口中，进行定性和定量的成分测定。用SPME法进行抽提时可以是静态（Static）的也可以是动态（Dynamic）的。静态抽提法就是将一定量的样品至于合适的容器中，容器不需要太大的，先将容器静止放5-10分钟，让样品挥发的香气成分充满空间，然后再插入针型微抽提器，吸附空间中的香气成分，完了后直接插入GC或GC/MS分析仪进行测定。动态也就是在置有样品的容器中，导入一定流量的纯净氮气，在导出的氮气接口上插上微型抽提针，让吸附过程在动态的状况下完成，其优点是一些不容易自然挥发出来的中高沸点的香气成分也可以捕获的。

    二，食品关键香气成分分析的最新技术－GC/O（Olfactometry）一般在食品香气分析上GC/MS可以说是最为常用的一种分析仪器，但是GC/MS也有其检测的限度，不是所有成分都能在GC/MS上检测出来，更何况还有一个香气成分的数据库的是否齐全的问题。本文在这里详细介绍一种目前国际上最为先进的可以检测出GC/MS所不能检测出来，但是往往是影响到整个食品香气或香型的关键成分，这种方法就是气相－嗅觉法GC/O（Olactometry）。GC/O主要是以Charmanalysis3）和AEDA4）（AromaExtractDilutionAnalysis）两种为主，其原理就是利用常规的气相色谱分离和人鼻子的嗅觉通过计算机有机的结合在一起，GC/MS不能检测出来的微量成分或隐藏在杂质峰或大峰里面的很多成分，通过人的鼻子的嗅觉都能检测出来，然后通过计算机记录该成分的香气的强度，并通过按一定倍数稀释的方法，重复该操作，从而找出在最稀的浓度下仍然能被闻到的香气成分就是该样品中的最关键的香气成分，然后通过与GC/MS的图谱进行对照可以找出改成分的化学名称。AEDA法是通过计算稀释倍数来判断的，也就是说那个成分的稀释倍数越大，该成分的香气就越强，该成分在食品的整个香气中所起的作用就越大。Charmanalysis则是通过特殊的计算公式，计算出香气强度，把香气所闻到时间换算成面积，再把稀释倍数的通过积分计算公司换算出香气的强度，比较客观的判断出哪个香气成分的强弱。还有一点就是可以把闻到的香气的类型通过计算机专门的软件记录下来，用数字把形成该食品的香气的一个完整的Profile清楚的标示出来。

    下面就重点介绍一种利用GC/O原理开发成功的新型GC/O分析技术－Charmanalysis，我把它翻译为「巧闻分析法」。

    1，巧闻分析技术的原理和应用

    下图二就是巧闻分析技术原理的示意图。

    图三是巧闻分析技术的香气强度的计算式，主要是根据人的鼻子所能闻到的该香气的时间的长短和稀释的倍数为因子，结合Steven‘s法则5），即感觉到香气的强度与受刺激的强度成正比的。其中的稀释倍数一般采用整数，顺次按3倍的稀释倍数进行稀释，也可以顺次按2倍进行稀释。到最后一次稀释倍数3n倍还能检测出来的香气成分即是最关键的香气成分。把几次稀释所能检测出来的香气的峰（同一成分应该在同一时间或位置检测到的）,进行叠加，即通过计算机软件计算出每个所能被人的鼻子检测出来香气成分的强度，同时通过计算机记录了每次所感觉到香气的类型，譬如，Greenodor,sweetodor,fruitodor等等。再把各类型的香气的强度（峰的面积）经过处理，就可以得到比较直观的不同食品或同一食品采用不同的萃取技术所反映出来的香气组成的雷达图（Odorsprofile）。如下图四放映出来的

    是世界上最有名的四大红茶的香气组成的雷达图6）。其中也包括我们中国的祁门红茶。从此图上可以直观的看出，中国的祁门红茶的香气组成中，花香（floral）的强度要比斯里兰卡的Uva品种和印度的Darjeeling以及Assam都要强的多，实际上的定量分析也表明中国的祁门红茶中的橙香醇（linalool）的含量要比其他三种红茶多得多。所以一般也有评价中国得祁门红茶好坏也都喜欢用一个指标兰花香味或荔枝香味强不强。

    2．关键香气成分的定性

    利用巧闻技术所能检测到的是香气成分色谱图（Aromachromatogram）与同样条件下测得同一样品的离子图（FID）进行上下对照，再参照GC/MS的TIC（TotalIonChromatograms）图即可大致判断出,在哪个部位用巧闻技术闻出来的香气该归属于哪个成分，最后再用该单体或有可能的其他单体进行FID位置确认，最后定案。如图五。

    所有前面所简述的各种萃取方法得到的香气成分的样品都可用来进行巧闻技术分析，而且用SPME的微型萃取针则直接可以巧闻分析和FID测定。