主题：【原创】【线上讲座248期】香气分析技术简介及其进展 ···即日至5月03日

香气分析技术简介及其进展

1.香气分析进展
早期的香气分析主要是通过感官分析进行。我们日常生活中，一次完整的香味体验取决于各种感官的共同作用以及对这些感官输入的认知加工。尽管香味通常只限于嗅觉、味觉和体觉（刺激感、触觉和温觉），但是一些其他的感官输入也会经过大脑加工而产生香味（图1）。

                                          图1    香味的影响因素流程图

嗅觉是食品挥发性成分与鼻腔内嗅觉受体（嗅细胞）相互作用的感官部分，也就是我们通常所说的食品香气或气味。香气是一种非常复杂的感觉。尽管引起味觉的刺激物有限，全部食品中发现的挥发性化合物已超过7100种，每一种挥发性化合物依照各自的浓度和感官阈值对香气都有可能的贡献。一些比较复杂的食品香气，例如热加工食品咖啡，可能含有800多种挥发性成分。但其实，大部分食品的香气特征通常只取决于全部挥发物中很小的一部分成分，也就是我们常说的特征香气物质。
人的嗅觉远不如其他哺乳动物那么灵敏。而且嗅细胞容易产生疲劳，“入芝兰之室，久而不闻其香”，长时间待在香味浓郁的地方，反而闻不到那么浓郁的香味了。这也是香精企业员工，上班时不觉得什么，而出去坐车等公共场合，大家就会觉得这个人怎么“味这么大”。
味觉是通过整个口腔中（舌头、腭、咽、喉和婴儿面颊）存在的味蕾而产生。常听到这个说法：甜味味蕾位于舌尖，咸味味蕾位于舌中，酸味味蕾位于舌两侧，苦味位于舌根。这个说法其实并不太准确，只是方便大家记忆。食品香精，最终是要加入到食品中的，所以对味觉方面的要求更高。调香师在调制食用香精时，不仅要闻其香，还要尝其味，以保证产品加香的效果。
体觉则包含很多感受器，例如机械性刺激感受器、温度感受器、本体感受器（感受运动）、疼痛感受器，这些作为一个整体构成了体觉。比如辣味和清凉感，不是一种味道，而是温度感受器和疼痛感受器结合产生的化学刺激。
感官分析的最终结果需要表述出来，而其感受却因人而异，所以它不像人们对颜色的描述那样直观和统一，只能“借物喻物”的办法来描述。对于香气的描述，国外在评价中常用一种“气味轮图”，即风味剖面法来描述气味的品质。
随着科技的进步，越来越多的仪器，应用在了香气分析上。比如最常见的气相色谱（GC），气质联用（GCMS），还有气相色谱串联质谱（GCMSMS），高效液相色谱（HPLC），核磁共振（NMR），红外（IR）等。
但是没有任何一种分离或分析方法能提供食品中发现香气化合物的完整信息。所采用的分离或分析方法，只能得到一种香气的轮廓。而任何的香气轮廓都只是整体香味的一部分。
2.香气分离原理及其方法
大多数分离香气的技术要么利用香气化合物的挥发性，要么利用溶解度。事实上，香气化合物必须具有挥发性才能被分离。香气化合物在有机溶剂中的溶解度往往比水溶液中大，即亲脂性，因而可以利用溶剂萃取方法制备香气分离物。
最常见的萃取法就是依据溶解度不同而采用的分离方法。用溶剂萃取食品是制备研究所用香气分离物的极有效方法，但不足之处是香气化合物的分配系数不同，导致香气物质进入有机相的程度也不同。比如2.3-丁二酮很难被萃取，而丁香酚很容易被萃取。还有一个不足就是溶剂萃取也会把我们不需要的物质比如脂质，色素等等带入样品中，给后续的浓缩、分析工作带来麻烦。
吸附萃取也是依赖于萃取相/水相分配系数。常见的固相微萃取（SPME）因为涂层体积比较小，吸附有限。而搅拌子吸附则有更大的吸附体积，萃取效率比SPME高很多。
顶空法（包括静态顶空和动态顶空）则是利用香气化合物挥发性作为分离方法。对于复杂的食品体系，香气成分的分配很难用某种理论进行说明。但有些方法还是可以提高萃取效率的。比如将气体鼓泡通过食品样品而不是简单的吹扫食品样品表面，而且气泡越小，传质表面积越大。另外混合也非常重要。
没有哪一种方法能够准确的反映食品（或者其他天然物）中真实存在的香气化合物，因此选择香气分离方法时，必须清楚分析的目标。比如你想看看整体的香气轮廓，那么选择适应性广的方法；如果是想看看有无某种特征香气，那么就选针对性强的分离方法。下图（图2）是相同浓度的混合物，在不同分离方法下的回收率实验。此图是借用别人的数据，但很能说明问题。
具体的分离方法如蒸馏法，萃取法，吸附法，顶空法等，很多帖子都有讲，就不展开了。

3 特征化合物的分析
前面说过，食品中香气成分非常复杂。这些天然存在的成分的总浓度从几mg/L到大约100mg/L，单个化合物的浓度从μg/L到ng/L。这些挥发性化合物大部分对风味没有显著影响。例如，在咖啡风味中鉴定了800余种化合物，但总体来讲，这些化合物中仅有很小的比例对咖啡的感官风味剖面有明显影响。
经过对香气成分的分析总结，发现有些化合物在食品香气成分中扮演了极其重要的角色（不一定是含量最大的化合物），是食品特征香气的“真实身份”，这类化合物我们称之为香气物质的特征化合物。一种食品香气的特征化合物，可能是只有一种，也可能有几种。同样一种化合物也可能是多种香气的特征化合物。比如番茄的香味中发现的2-异丁基噻唑，黄瓜中的反-2-顺-6-壬二烯醛，苹果中的乙酸异戊酯，己醛，2-甲基丁酸乙酯，杏仁中的苯甲醛等。又比如乙酸异戊酯同时也是香蕉的特征香气。这些特征香气不仅有助于我们快速了解食品的主体香气，对调香也有很大的帮助。
4 异常风味
    风味缺陷，也叫腐败变质，异味，它与食品的典型香气和味觉无关。产生的可能原因包括：污染，生产过程中的错误配方，或食品本身的变化（化学的或微生物的）。比如油脂的哈败。风味异常的情况很常见，但却是我们不希望看到的。
5 样品前处理及数据分析
香气分析中，前处理的重要性不言而喻，特别是对于天然香气的样品，前处理显得尤为重要。这一部分内容，有很多的资料可供参考，就不再详述了。
而数据处理这块，多半还是由仪器自带的数据处理系统完成。其他的软件，比如AMDIS，算是常见的。数据分析中的重叠峰处理，谱库的建立，保留指数辅助定性，未知谱图的解析等等，内容繁多，就不一一讲述了。

先睹为快。谢谢“秋月芙蓉”！

感谢论坛提供的探讨学习的机会

cai008老师您好！我有以下问题想请教，
请问：咸味香精样品，如何选择前处理方法，并且在测试分析中，有些硫化物原料容易分解，如何设置条件能让这些物质被检测到？谢谢

从图上看二氯甲烷的萃取效果不错。

cai008老师您好！我有以下问题想请教：

有什么好的办法来测定痕量硫化物呢？谢谢。

欢迎从事香精香料行业和其它网友和cai008老师交流探讨有关香气分析技术问题！希望大家积极参与，多谢各位！

cai008老师您好！我有以下问题想请教：

在咖啡风味中鉴定了800余种化合物，但总体来讲，这些化合物中仅有很小的比例对咖啡的感官风味剖面有明显影响。

请问怎样确定哪些对风味影响大呢？

原文由 symmacros(jimzhu) 发表:
cai008老师您好！我有以下问题想请教：

在咖啡风味中鉴定了800余种化合物，但总体来讲，这些化合物中仅有很小的比例对咖啡的感官风味剖面有明显影响。

请问怎样确定哪些对风味影响大呢？

朱老师好，可能需要GC-O等设备综合考量。