腌制火腿的寻味之旅--嗅味检测法破译食物香气密码

气相色谱分析法能成功破译食物香气和美味成分的秘密。通过下述方法能够以最佳方式获取这类知识：在气相色谱分析中采用质谱检测器（MSD）摄取经典色谱图的同时，可平行加装嗅位检测器（ODP）来摄取嗅味谱图。借助于ODP检测器能嗅到可用气相色谱测定的具有气味活性的内容物，即柱分配器中所分流出来的样品馏分物在通过平行连接的MSD或FID（火焰离子化检测器）分析谱图中所显示的组分。用户由此所得到的并非仅限于所研究物质的种类和数量信息，还包括另一种主观上的，但对人的嗅觉具有说服力的印象。正如专家们强调的那样，这种印象能够在相应的技术装备条件下自动地显示，并于嗅味谱图中对信号（谱峰）进行编列。借助于这类描述或者相似的系统配置，北京工商大学食品科学与工程系的宋焕禄教授和美国伊利诺大学食品科学和人类营养系（芳香化学实验室）的Keith R.Cadwallader教授展开了一系列工作，旨在针对腌制的美国乡村火腿中的芳香族组成制作一幅详细谱图，据专家们介绍，这样的组成迄今尚鲜为人知。《食品科学》杂志（2013年1月）中所报道的研究报告中，得到了不同化合物的色彩缤纷的花束，每种化合物均以其游离的形态出现，虽仅是其雏形，却在其总体信息上给出了风干腌制的乡村火腿中的芳香气味。

从火腿样品到获得分析结果，根据实验设计要求应用不同的样品预处理步骤以及一些技术诀窍。显然，运行成本比较低，但对芳香组成的检测和鉴定并未有先例，也未曾在具充分研究过的伊比利亚半岛（西班牙和葡萄牙）或者帕尔马（意大利）的腌制火腿中报道过，宋教授和Cadwallader教授在《食品科学》杂志中介绍。

图1. Gerstel热解析装置（TDS）与冷进样装置（KAS）之间物理连接的示意图。

追踪火腿香味的轨迹

在选择分析方法时，科学家们是借用了专业文献中的战略指导思想而定的。宋教授和Cadwallader教授介绍：“气相色谱法-嗅味法（GC/O）与芳香物萃取稀释分析法（AEDA）相结合，适合于进行风味研究，可针对食品中主要的风味物质进行鉴定和分类。”为对腌制美国乡村火腿进行品质鉴定和特征描述，采用了两种不同的萃取方法：一种是结合上文所述的AEDA法并在高真空条件下应用萃取仪器（溶剂辅助香味蒸发器SAFE）；另一种是应用动态顶空稀释分析法（DHDA），采用GC/O，GC/FID，以及GC/MS 法对美国乡村火腿进行研究。火腿样品的预处理方法为：切碎成小块、于液氮中深度冷却，最后研磨成粉状，火腿粉末可供如下分析之用。

挥发性物质的离析

直接溶剂萃取法（DSE-SAFE）

将100g火腿粉末以二甲基乙醚进行萃取。萃取物在高真空和低温条件下蒸馏约2h。蒸馏物浓缩至30ml左右，以0.5mol碳酸氢钠（NaHCO3）进行萃取，上层有机相在氮气条件下浓缩至10ml。经由硫酸钠（Na2SO4）干燥后，将萃取物于氮气流中浓缩至200μl。于此相中针对可能的中性和碱性的芳香组分进行测定。为测定酸性的芳香组分，将水溶液（下层相）与30%的盐酸混合，用二甲基乙醚进行萃取并按前述方法进行处理。最后又得到200μl体积的萃取物供GC分析所用。采用的内标物质是2-甲基-3-庚酮和2-甲基丁酸。

动态顶空技术（DHS）

将1g火腿粉末样品加入到吹扫捕集容器中。容器事先已于50℃ 的水浴锅中平衡5min。借助于氮气流（流速：50ml/min，萃取时间为25.5s和1min，以及流速为10ml/min，萃取时间为1min），对样品容器中的顶空部分进行通气萃取，溶质则于Tenax吸附管中加以富集。借助于能进行温度编程的直接连接于GC的导入单元（Gerstel冷进样器系统KAS）的Gerstel热分解系统装置（TDS），进行热分解和接着进行GC测定。同样采用2-甲基-3-庚酮和2-甲基丁酸作为内标物质。

图2. 嗅味检测端口的实物照片。

挥发性物质的测定

芳香物萃取稀释分析法（AEDA）

应用带有嗅探器的安捷伦GC 6890/FID分析中性、碱性以及酸性萃取物（具不同的稀释倍数），分离过程（样品加量为2μl，于38℃采用冷柱头方式进样）于极性/非极性的毛细管分离柱中（DB-FFAP/DB-5MS）进行。载气采用的是氦气，流速2.2ml/min，嗅味测定由3位检验员执行。

动态顶空稀释分析法（DHDA）

在Tenax吸附柱上富集的分析物质的热解析步骤，系采用Gerstel热解析装置（TDS/TDSA）于280℃下进行的。在-150℃条件下，将所解析的分析溶质于气相色谱仪（安捷伦GC 6890/FID）的导入单元（Gerstel冷进样器系统KAS）中冷凝聚焦，采用无分流模式通过温度编程（加热速率12℃/s直至260℃）转移至分离柱中。按照分析溶质的极性采用两种毛细管柱进行分离：Stabilwax DA 和DB-5。GC柱温炉（35℃）于5min后以10℃/min的速率升高至225℃ 并保持15min。

采用一个FID检测器以及平行连接的Gerstel嗅味检测端口（OPD）完成检测。在进行嗅味测定时，3位互相独立的检验员参与其中。参照已知的标准物质，采用对气味的描述与线性的保留时间指数的对比，借助于GC/MS完成对挥发性成分的鉴定。

“由GC/O,AEDA和DHDA所得结果清楚地表明，”宋教授和Cadwallader教授在论文中描述道：“在众多参与到乡村火腿之芳香物质的那些挥发性组成中，可能是些单个的气味物质对于火腿总的特性至关重要”。

虽然科学家在文献中称对伊比利亚半岛及帕尔马的腌制火腿早已作过结论，但是这里所得之测量结果是令人满意的。仅借助于DHDA分析法，就能够鉴定出38种化合物，可以将其归结为风干腌制火腿中产生香味的关键角色。其中一种叫做1-辛烯-3-酮 （蘑菇般的气味）的化合物，宋教授和Cadwallader教授介绍，该物质是首次通过GC/MS分析法明确鉴定的腌制乡村火腿具有芳香活性的化合物。此外还明确鉴定了2-乙酰-1-吡咯啉（爆米花式的气味）、1-壬烯-3酮 （蘑菇般的气味）、葵醛（绿/橙）、（E）反式-2-壬醛 （枯草般的/不新鲜的气味） 等香味稀释因素（FD）均大于和等于125的物质。

香味稀释因素是判断单个化合物在其提取液中能产生出香味的物理量。将该组成在其未经稀释的样品中的数值定义为1。对所发现的化合物而言，作为香味之源起到关键作用的主要是脂类氧化，该氧化过程中能产生众多具有气味活性的化合物。此外，在梅拉德反应（一种非酶褐变反应）过程中也会产生呋喃酮等物质。

小结

两位科学家总结：“通过细心控制生产和贮存火腿的反应条件，就能够培养出上文所述以及其他关键香味物质，从而有助于进一步对香味研究的探索，还可能作为质量标志改进火腿制作和贮存方法。”

嗅味检测法

嗅味检测法将人的鼻子作为高灵敏的检测器用于分析之中。闻嗅检测器（ODP）能够在应用所有适用的GC检测器包括质谱检测器MSD、火焰离子化检测器 （FID）和火焰光度检测器（FPD）进行分析测定的同时，还借助于鼻子作为气味的传感器的测定成为可能。该闻嗅检测器是一种有效的工具，能用于对食品、饮料香料以及其他复杂样品中的香味和气味进行测定。此外，该方法还极有助于对气味的源泉和气味的制造者进行鉴定。