JAFC：德国慕尼黑工业大学Peter Schieberle教授团队发现了加工南美白对虾的关键香气成分

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编者按：

科学私享秉承「解读英文文献，拓展科研思路」的精神，编译了“JAFC”英文文献一篇。

德国慕尼黑工业大学Peter Schieberle教授团队在Journal of Agricultural and Food Chemistry（1区，IF：3.412）发表了题为“Evaluation of Key Aroma Compounds in Processed Prawns (Whiteleg Shrimp) by Quantitation and Aroma Recombination Experiments（定量和香气重组实验评价加工南美白对虾中的主要香气成分）”的研究文章，通过稳定同位素稀释测定法定量这些芳香化合物，并计算气味活性值（OAV），通过重组试验和遗漏试验验证了关键气味物质。作者发现加工南美白对虾中关键香气物质是2-乙酰基-1-吡咯啉和（Z）-1,5-辛二烯-3-酮。该研究也为其他食品的关键香气物质的表征和评价提供了方法，如中国小龙虾、阳澄湖大闸蟹、长江刀鱼以及北京烤鸭、金华火腿、宣威火腿等。

Peter Schieberle教授作为分子感官科学顶级的教授，一直致力于用系统的分子感官科学方法鉴定原料或食品中关键香味物质，目前已经对花生（2010）、炙烤白芝麻（2010）、巴西Pera Rio橙（2011）、油菜蜂蜜（2012）、泰国榴莲（2012）、榛子（2013）、烤鸭肝（2014）、芒果（2014）、朗姆酒（2016）、菜籽油（2016）、甘草（2016）、松露（2017）、橙汁（2017）等进行了关键风味鉴定。后续「科学私享」将陆续全文解读Peter Schieberle教授上述文章，敬请您的关注。

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科学私享

2019.05.07

第一作者：Veronika Mall

通讯作者：Peter Schieberle

通讯单位：德国慕尼黑工业大学

DOI: 10.1021/acs.jafc.7b00636

文章概述

在之前关于加热对虾的芳香化合物的研究中，分别通过气相色谱/嗅觉测量和香气提取物稀释分析来表征烫漂虾肉（BPM）和油炸虾肉（FPM）中的主要气味物质。在该后续研究中，通过稳定同位素稀释测定法定量这些芳香化合物，并计算气味活性值（OAV）。结果显示，对虾样品中2-乙酰基-1-吡咯啉和（Z）-1,5-辛二烯-3-酮是最强的气味活性化合物。与BPM相比，在FPM中，检测到更高的OAV，如 2-乙酰基-1-吡咯啉，2-乙酰基-2-噻唑啉，3-甲基丁醛，3-（甲硫基）丙醛，苯乙醛，3-羟基-4,5-二甲基-2（5H）-呋喃酮，4-羟基-2,5-二甲基-3（2H）-呋喃酮，2，3-二乙基-5-甲基吡嗪和三甲基吡嗪。香气重组实验证实，在本研究中定量分析的一组关键气味物质可以很好地模拟热烫虾和油炸虾肉的整体香气。

▲摘要图

背景介绍

虾等甲壳类动物在过去几十年中深受欢迎，因为它们是健康美味的食物。为了表征引起加热对虾所需香气的芳香化合物，最近根据香气提取物稀释分析（AEDA）的结果鉴定了烫漂虾肉（BPM）和油炸虾肉（FPM）的主要气味物质【1】。按照这种方法，分别在BPM和FPM中发现了43或45种气味化合物，其中含有2-乙酰基-1-吡咯啉，（Z）-1,5-辛二烯-3-酮，3-（甲硫基）丙醛和2-氨基苯乙酮在两个样品中具有最高的风味稀释（FD）因子。在FPM热处理后仅发生的15种化合物中，有2,3-二乙基-5-甲基吡嗪和三甲基吡嗪，γ-八内酯和γ-壬内酯以及2,6-二甲氧基苯酚【1】。

AEDA是一种有用的筛选方法，可在大量无味挥发物中将芳香活性化合物找到。通过FD因子对气味物质进行排序，可以了解每种芳香化合物对所研究食品样品的整体香气的影响。然而，由于气味在试验过程中完全蒸发，因此不考虑基质效应，芳香化合物的定量和气味活性值的计算应始终遵循这种筛选方法【2,3】。

到目前为止，只有少数研究旨在定量甲壳类动物肉的芳香化合物。在刺龙虾，美洲龙虾和红树蟹中，分别使用内标进行气味物质的定量，并使用早期出版物【4-6】中提供的气味阈值计算几种气味物质的OAV。在这些研究中，发现最高的OAV为2-乙酰基-1-吡咯啉，2,3-丁二酮，三甲胺，3-（甲硫基）丙醛，（Z）-4-庚烯醛和3-甲基丁醛。然而，使用例如稳定同位素标记的同位素异构体作为内标的精确定量方法尚未应用于甲壳类动物肉的芳香化合物。因此，本研究的目的是继续最近的研究【1】关于烫漂和油炸虾肉的主要香气化合物，通过稳定同位素稀释分析和随后的OAV计算进行定量。以下香气重组实验【3】应该明确地表征引起加热的虾肉所需的烤和鱼腥味的主要气味物质。

材料和方法

1 材料

冷冻南美白对虾（Litopenaeus vannamei），生的，具有头部和甲壳，在当地超市购买。解冻后，将虾在无盐水中煮1min。除去甲壳，将肉用液氮冷冻并切碎成细粉。在第二组实验中，将解冻的虾在160℃下煎炸而不添加脂肪。在均匀煎炸两面6 min后，将虾冷却并除去它们的甲壳。然后，将肉用液氮冷冻并切碎成细粉。

2 化学制品

从括号中给出的来源获得以下化学品：二氯甲烷，乙醚，乙醇，（99％），氢氧化钠，无水硫酸钠（Merck，Darmstadt，Germany）; 硫脲（Fluka，Neu-Ulm，Germany）; [2H3] -甲基碘，氧化铝上的铑，氘代甲醇，氧化氘，硫酸钡上的钯（5％）（Sigma-Aldrich Chemie，Taufkirchen，Germany）。使用前将二氯甲烷和二乙醚现场蒸馏。

3 基准气味物质

这些基准气味物质来自商业购买或如最近报道的方法合成【1】。

4 同位素标记内标

如前所述合成用氘或碳-13标记的同位素标记的内标：[2H2-5] -2-乙酰基-1-吡咯啉【7】， [2H4] -2-乙酰基-2-噻唑啉【8】，[2H2-4] - 2-氨基乙酰基-苯酮【9】，[2H2] -丁酸【10】， [2H2-7] -（E，E）-2,4-癸二烯醛【11】， [2H2]-γ-癸内酯【12】， [2H2] -癸酸【13】， [2H3-4] -2,3-二乙基-5-甲基吡嗪【8】，[2H3] -5-乙基-3-羟基-4-甲基-2(5H)-呋喃酮【14】，[13C2] -3-羟基-4,5-二甲基-2(5H)-呋喃酮【14】，[13C2] -4-羟基-2,5-二甲基-3（2H）-呋喃酮【15】，[2H3] -4-羟基-3-甲氧基苯甲醛【16】，[2H3] -2-甲氧基苯酚【8】，[2H2] -3-甲基丁醛【17】，[2H2] -3-甲基丁酸【17】，[2H6-8] -3-甲基吲哚【18】，[2H3] -3-甲基2,4-壬二酮【19】，[2H3] -3-（甲硫基）丙醛【20】，[2H3]-(E,E)-2,4-壬二烯醛【21】，[2H2] - (E,Z)-2,6-壬二烯【11】，[13C2] - (E,E,Z)-2,4,6-壬三烯醛【22】，[2H2]-(Z)-1,5-辛二烯-3-酮【11】，[2H2] -1-辛烯-3-酮【11】，[13C2] -2,3-戊二酮【23】，[13C2] -苯基乙醛【24】，[2H3] -三甲基吡嗪【25】。[2H2] -(Z)-4-庚烯醛购自Aromalab AG（Planegg, Germany）。[2H1-3] -苯并噻唑和[2H5-8] -2,6-二甲氧基苯酚通过H/D交换将氘引入未标记的参考化合物而得到【26】。

5 [2H3] -2-乙酰基吡啶的合成

根据前面概述的路线合成[2H3] -2-乙酰基吡啶【27】。将2-乙酰基吡啶（0.1g; 0.83mmol）加入到1,5,7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯（11.5mg; 0.083mmol）的氘代氯仿（3 mL）溶液中，其中 在室温下搅拌12 h。 通过加入盐酸（1mL; 1mol /L）淬灭H/ D交换。然后用水（2×2mL）和饱和盐水（1mL）洗涤有机层，然后用无水硫酸钠干燥，并通过SAFE蒸馏纯化。稳定性试验表明，该标准仅应在中性条件下使用，以避免H/D交换。

6 [2H1-3] -苯并噻唑的合成

将苯并噻唑（0.135g; 1mmol），硫酸钡（5％; 0.25g，相当于12.5mg Pd）和氧化氘（1.5mL）的混合物置于小型高压釜中，密封，并在铝加热块中160°C，持续7d。 然后，通过玻璃料（G4）过滤高压釜管的内容物，并用去离子水（3×2mL）洗涤，然后用乙醚（3×2mL）洗涤。 分离后，水相用乙醚（3×25mL）萃取，合并含有氘代反应产物的有机层，用无水硫酸钠干燥。

7 [2H5-8] -2,6-二甲氧基苯酚的合成

将2,6-二甲氧基苯酚（0.154g; 1mmol），硫酸钡（5％; 0.25g，相当于12.5mg Pd）和氧化氘（1.5mL）的混合物置于高压釜中，密封并铝加热块中在160℃下加热7d。 如上所述进行粗产物的纯化【27】。

8 [2H3] -甲硫醇的合成

将[2H3] -甲基碘（2.68 g; 19 mmol）和硫脲（1.52 g; 20 mmol）的混合物溶于乙醇/水（1:1，体积; 20 mL）中并回流12 h。 然后，将100 μL反应混合物加到用隔膜密封的气密容器中的氢氧化钠水溶液（2 mol /L;200 μL）中。20 min后，用气密注射器取出确定的顶空体积，并进行顶空-HRP/MS（图1）。由于其高挥发性，同位素标记的内标[2H3] -甲硫醇在分析当天现场合成。

▲图1.甲硫醇（A）和[2H3] -甲硫醇（B）的质谱（MS-CI）

9 气味物质的定量

将新鲜制备的，粉末状的，油炸的或烫漂的对虾肉与二乙醚混合并加入限定量的标记的内标物，这取决于样品中存在的分析物的各自量，这已在初步实验中估算。在搅拌下将混合物萃取2 h，然后将萃取物进行SAFE蒸馏【28】，随后通过Vigreux柱浓缩并用微量蒸馏浓缩至200μL【1】。为了3-（甲硫基）丙醛和3-羟基-4,5-二甲基-2（5H）-呋喃酮的定量，在分析之前将提取物分成酸性和中性/碱性级分以避免化合物的共洗脱【1】。

对样品进行HRGC-MS或二维HRGC / HRGC-MS测定，并监测表1中给出的各离子的强度。根据为分析物和内标选择的离子的相对丰度计算浓度。获得的数据通过校准因子校正，所述校准因子通过分析限定量的未标记芳香化合物和相应的标记标准物的混合物，比例范围为5：1至1：5来确定。

▼表1.稳定同位素稀释分析中使用的选定离子，响应因子和质荷比参数

10 高分辨率气相色谱-质谱（HRGC-MS）

以下描述的系统用于定量2-和3-甲基丁酸和癸酸。将Varian 3800气相色谱仪（Agilent，Waldbronn，Germany）与Saturn 2000（Agilent）的离子阱检测器组合。将样品冷柱注入DB-FFAP毛细管（30 m×0.25 mm内径;0.25μm膜厚）（J＆W Scientific，Folsom，CA，USA），起始温度为40 °C（等温保持2min），然后是6 ℃/ min至230 ℃的温度梯度（等温保持5 min）。以甲醇作为反应气体，在化学电离模式（MS-CI）中监测特征离子。

11 二维高分辨率气相色谱-质谱（HRGC / HRGC-MS）

对于所有其他气味物质（甲硫醇，三甲胺和氨除外）的定量，使用配备有移动毛细管流切换的Trace 2000系列气相色谱仪（Thermo Fisher Scientific，Braunschweig，Germany）应用二维HRGC / HRGC-MS。系统（MCSS）（Fisons Instruments，Mainz-Kastel，德国）并连接到第二个气相色谱仪CP 3800（安捷伦）和离子阱质谱仪Saturn 2000（Agilent）。样品以冷柱注入，在第一毛细管色谱分离后，将目标分析物和内标物通过MCSS系统转移到冷阱（-100°C）中。通过加热捕集器，将样品转移到第二毛细管。通过MS-Cl测定分析物，其中甲醇作为反应气体。在第一个烘箱中，使用熔融石英毛细管DB-FFAP（30 m×0.32 mm内径;0.25μm膜厚）（J＆W Scientific）与DB-1701（30 m×0.25 mm内径;0.25μm膜厚度）组合使用）（J＆W Scientific）在第二个炉中。将炉温度在40℃保持2 min，然后以6℃/ min升温至230℃，最后再保持5min。第一维中的切割时间间隔通过在先前实验中注射参比化合物来确定。

12 静态顶空分析法测定甲硫醇

使用如前所述的顶空（HS）-HRPC-MS，通过静态顶空样品的SIDA测定甲硫醇【29】。将新制备的油炸或热烫的对虾肉（20g）研磨并放入顶空小瓶（100mL）中。用密闭的隔垫密封。通过使用气密注射器通过隔膜注射，向样品中加入限定体积的标记的[2H3]-甲硫醇（200-1000 μL= 0.04-0.21μg）。在40℃下搅拌30 min后进行平衡后，使用连接到离子阱检测器Varian 2100T（Agilent）的Trace GC Ultra（Thermo Fisher Scientific）对样品进行HS-HRGC-MS。顶部空间样品用气密注射器注射。气相色谱仪采用Cold Trap 915（Thermo Fisher Scientific），用液氮冷却，其中捕获挥发性芳香化合物并且可以吹扫共注入的空气。将DB-5厚膜毛细管柱（30m×0.25mm内径;1.0μm膜厚）（J＆W Scientific）在0 ℃的起始温度下保持2 min，然后以6 ℃/ min升温至100 ℃，然后是40℃/min至240 ℃的温度梯度（保持5 min）。

13 2-和3-甲基丁酸的区分

如前所述，在EI模式中通过质谱法进行2-甲基丁酸和3-甲基丁酸的区分【30】。使用[2H 2] -3-甲基丁酸作为内标，对两种异构体的总量进行定量。通过监测质量痕量m / z 85和标准离子m / z 87。因为与2-甲基丁酸（2200 μg/ kg）相比，3-甲基丁酸的气味阈值低得多，为490 μg/ kg【31】，他们对整体香气的贡献至关重要。因此，使用通过电子碰撞电离（MS-EI；对于3-甲基丁酸为m / z 60，对于2-甲基丁酸为m / z 74）获得的特征片段，通过HRGC-MS测定异构体比率为45％ 3-甲基丁酸和55％2-甲基丁酸。

14 离子色谱

通过使用具有AS自动进样器（Dionex，Sunnyvale，CA，USA）的离子色谱系统ICS2000进行三甲胺量的测定。将新鲜制备的烫漂或油炸虾肉（50 g）切碎，与双蒸水（80 mL）混合，搅拌2 h，然后进行仔细的SAFE蒸馏【28】。然后填充所得的馏出物溶液。在具有双蒸馏水的量瓶中加入100 mL并直接进行离子色谱法。固定相是阳离子交换柱IonPac CS18 250×2 mm（Dionex），具有预柱IonPac CG18 50×2 mm（Dionex），加热至40 °C。通过洗脱液发生器产生甲磺酸水溶液，并用作流动的流动相速率为0.3 mL / min。以下梯度用于最佳检测三甲胺和最小基质干扰：从浓度为3 mM的甲磺酸开始10 min，在接下来的5min内将浓度升至10 mM，并在接下来的10 min内再次升至15 mM。运行后，将浓度降至3 mM以再次达到起始条件。使用集成电导检测器和电解抑制电池（Dionex CSRS 300 2 mm），通过抑制电导检测（数据收集率= 5.0Hz）检测分析物，以自动回收模式运行，抑制电流为14 mA。由于离子色谱具有良好的线性，因此通过外部校准进行定量。浓度逐渐增加的三甲胺水溶液（0.4-10 mg/L）。

15 酶促分析

为了测定加工对虾肉中的游离氨，使用酶生物分析试剂盒（Boehringer Mannheim/R-Biopharm，Darmstadt，Germany）。在谷氨酸脱氢酶（GDH）和还原的烟碱-酰胺-腺嘌呤二核苷酸（NADH）存在下，2-氧代戊二酸和氨的反应用于测定。通过光度法测定与游离氨的量化学计量的氧化NAD +的量。

16 感官评价

感官分析在为此目的设计的感官室中进行，每个小组成员都有单独隔间。将室温调节至20-25℃，并在有色光下进行分析。感官分析由一个15-21名成员（男性和女性，年龄24-41岁）组成的受过训练的小组进行，他们参加了每周一次的感官训练，以培养他们识别和描述不同香气品质的能力。

17 香气轮廓分析

以下基准物质用作香气描述物：金属味（（Z）-1,5-辛二烯-3-酮）; 调味料味（3-羟基-4,5-二甲基-2（5H）-呋喃酮）; 烤的，类似爆米花（2-乙酰基-1-吡咯啉）; 黄瓜味（（E，Z）-2,6-非二烯醛）; 腥味（（Z）-4-庚烯醛）; 脂肪味（（E，E）-2,4-癸二烯醛）; 焦糖味（4-羟基-2,5-二甲基-3（2H）- 呋喃酮）; 煮熟的马铃薯味（3-（甲硫基）丙醛）; 和鱼腥味，恶臭味（三甲胺）。海风味的气味属性被评定为没有基准物质。对于油炸和烫漂对虾肉的香气评价，分别将样品现场制备（20g）并在评价之前在60℃的水浴中保存在玻璃容器中。对于香气特征分析，各个香气质量的强度按0到3的等级排列（0 =不可察觉，3=非常高的强度），逐渐以0.1分值增加。

18 气味阈值的确定

根据先前公布的方案确定水中的气味阈值【31】。为了评估碱性化合物三甲胺和氨的影响，根据相同的方案，在磷酸盐缓冲溶液中测定其阈值，所述磷酸盐缓冲溶液调节至加工对虾的天然pH 6.9。

19 香气重组实验

分别制备烫漂和油炸虾肉的香气模型，其中含有气味活性值≥1的所有气味物质，其实际浓度在通过磷酸盐缓冲液调节至对虾的天然pH 6.9的水性基质中。例外的是，三甲胺和2-乙酰基-1-吡咯啉，它们分别在初步感官实验的基础上以3倍和5倍浓度加入到香气模型中（表2和3）。

将香气模型和现场制备的食物样品各自置于封闭的玻璃容器（每个20 g）中，并呈现给小组成员，小组成员要求以与上述香气轮廓分析相同的方式评估重组物。此外，要求专门小组成员按照0到3的等级对模型与原始样本的总体相似性进行评级（0 =无相似性，1 =略微相似，2 =可识别食物样本，3 =高相似性）增加幅度为0.1。

20 遗漏实验

在烫漂和油炸虾肉气味物质的进一步混合物中，遗漏几种化合物，并将模型再次提供给感官训练小组（表3）。

21 三角测试

根据ISO 4120: 2004进行三角试验。

结果和讨论

1 烫漂（BPM）和油炸（FPM）对虾肉中关键香气成分的定量

在之前的研究中【1】，应用AEDA和随后的鉴定实验，分别在BPM和FPM中发现了43种和45种气味活性化合物。这些在之前的研究中具有高FD因子的气味物质现在被选择用于SIDAs（表1）。另外，进行酶促分析以测定游离氨的含量，并进行离子色谱测定以定量三甲胺。因此，分别在BPM和FPM中定量35和36种气味物质。

SIDAs在加工对虾肉样品中的应用显示两个样本中癸酸（BPM，240 μg/ kg; FPM，810 μg/ kg）和丁酸（BPM，450 μg/ kg; FPM，610 μg/ kg）含量最高（表2）。浓度范围为100至10 μg/ kg的化合物为2-甲基丁酸（BPM，34 μg/ kg; FPM，30 μg/ kg）和3-甲基丁酸（BPM，28μg/ kg; FPM，50 μg/ kg），4-羟基-3-甲氧基苯甲醛（BPM，28 μg/ kg; FPM，32 μg/ kg），5-乙基-3-羟基-4-甲基-2（5H）-呋喃酮（BPM，17 μg/ kg; FPM，9.8 μg/ kg）和甲基丁醛的异构体（2-甲基丁醛，BPM，13 μg/kg; FPM，25 μg/ kg; 3-甲基丁醛，BPM，12μg/ kg; FPM，23μg/ kg）。

另一方面，发现一些芳香活性化合物的量非常少（（甲硫基）丙醛（BPM，6.1μg/ kg; FPM，10μg/ kg），2-氨基苯乙酮（BPM，1.5μg/ kg;FPM，3.9μg/ kg），1-辛烯-3-酮（BPM，0.47μg/ kg; FPM，0.41μg/ kg），2,3-二乙基-5-甲基吡嗪（BPM，0.03μg/ kg; FPM，0.36μg/ kg），2-乙酰基吡啶（BPM，0.02μg/ kg; FPM，4.3μg/ kg）和（E，E，Z）-2,4,6-nonatrienal（BPM，0.03 μg/ kg; FPM，0.04 μg/ kg）。2,6-二甲氧基苯酚在BPM中低于其检测限，但在FPM中达到2.0 μg/ kg的浓度。

三甲胺（TMA）具有强烈的鱼腥味特征，并且在先前龙虾和美国龙虾的研究中被认为有助于对虾肉的整体香气【4,5】。然而，在本研究中，无法用AEDA检测到它或顶空香气稀释分析（数据未显示）。为了弄清楚BPM和FPM中TMA的存在，分别通过SAFE蒸馏将分离的加工对虾的水提取物与干扰盐分离，并直接进行离子色谱（IC）。由于具有电导检测的IC代表了非常线性和精确的测量系统，因此获得了具有低标准偏差（13.3％）的可靠结果。按照这种方法，发现BPM和FPM中的平均浓度分别为580和450 μg/ kg TMA（表2）。为了研究游离氨对加工对虾的整体香气的可能影响，分别测量游离氨在BPM和FPM中的量为71和110 mg / kg游离氨（表2）。

在对BPM和FPM中定量的所有化合物进行比较显示，在FPM中测定的大多数化合物具有更高的浓度，可能是由于与热烫相比在油炸过程中更大的热影响。相反，对于一些脂质衍生化合物，如（Z）-1,5-辛二烯-3-酮，1-辛烯-3-酮和（E，Z）-2,6-非二烯醛，发现在FPM中比在BPM中的浓度低。

2 气味活性值计算

为了对气味活性化合物进行分级，随后将OAV计算为它们在水中的浓度与气味阈值的比率。根据定义，只有超过其气味阈值浓度的芳香化合物被认为有助于食物的整体香气【2,23,33】。如果没有文献数据，每种香气化合物的气味阈值都是在水中重新测定【24,31,34】。仅对于TMA和氨，在缓冲溶液中另外测定气味阈值，将其调节至pH 6.9以模拟对虾的天然pH（表4）。结果表明，基质的pH值对这些碱性气味剂的释放起着至关重要的作用，因为氨的气味阈值在缓冲溶液中测定为300 mg / kg，而在水中为14 mg/kg，而对于TMA，缓冲液中的气味阈值为440 μg/ kg，而水中的气味阈值为1.2 μg/ kg。

总之，对于在BPM和FPM中OAVs≥1的18和26种芳香化合物分别进行了测定（表4）。两种样品中的最高OAV计算为爆米花味的2-乙酰基-1-吡咯啉（BPM，130; FPM，190）和金属味的（Z）-1,5-辛二烯-3-酮（BPM，100; FPM，48）。测定（Z）-4-庚烯醛（BMP，25; FPM，71），3-甲基丁醛（BMP，27; FPM，46），1-辛烯-3-酮（BPM，29; FPM，3-（甲硫基）丙醛（BMP，14; FPM，24）和（E，E）-2,4-癸二烯醛（BPM，13; FPM，21）具有相对较高的相对OAV（图2）。具有较低OAV的其他芳香化合物是（E，Z）-2,6-壬二烯醛（BPM，18; FPM，12），5-乙基-3-羟基-4-甲基-2（5H）-呋喃酮（BPM，15 ; FPM，9），2-甲基丁醛（BPM，9; FPM，17），3-甲基-2,4-壬二酮（BPM，9; FPM，13），2-氨基苯乙酮（BPM，5; FPM，14），3-羟基-4,5-二甲基-2（5H）- 呋喃酮（BPM，3; FPM，8）和（E，E）-2,4-壬二烯醛（BPM，4; FPM，5）。

▲图2.分别在烫漂（BPM）或油炸虾肉（FPM）中显示最高气味活性值的芳香化合物结构

尽管它们的量相对较高，但是丁酸和2-和3-甲基丁酸在水中没有超过它们各自的气味阈值。在FPM中，只有癸酸OAV达到2。尽管两种样品中游离氨的浓度均超过其在水中的气味阈值，但是在调节至加热的虾肉的天然pH 6.9的缓冲溶液中的气味阈值未达到。当在该缓冲溶液中测定的气味阈值用于计算时，第二碱性化合物三甲胺在两个样品中OAV仅达到1（表4）。

对于某些化合物，BPM和FPM的计算的OAV明显不同，这可能是在烫漂或油炸过程中对虾肉加工过程中的热影响（BPM，100°C，1min; FPM，160°，6 min）。例如，在油炸样品中发现2-乙酰基-1-吡咯啉具有较高的OAV，以及2-乙酰基-2-噻唑啉的浓度，并且两种吡嗪三甲基吡嗪和2,3-二乙基-5-甲基吡嗪超过它们的只有在FPM中煎炸后才能达到的气味阈值。吡嗪是由热诱导的碳水化合物降解产物与氨基酸或氨的Strecker产物之间的反应形成的【35,36】。2-乙酰基-1-吡咯啉的热形成途径，在两个加热样品中显示出最高的OAV，通过1-吡咯啉和糖降解产物如2-氧代丙醛的水合物作为中间体发生【37】。

此外，还发现其他热形成的化合物，例如Strecker醛3-（甲硫基）丙醛，苯乙醛和2-和3-甲基丁醛，在FPM中具有更高的OAV（表4）。而对于3-羟基-4,5-二甲基-2（5H）- 呋喃酮和4-羟基-2,5-二甲基-3（2H）-呋喃酮，与BPM相比，FPM中具有更高的OAV；对于5-乙基-3-羟基-4-甲基-2（5H）- 呋喃酮，却具有相反的结果。

关于脂质衍生的芳香化合物的OAV，观察到不同的趋势。具有更高的热处理的样品种，典型的脂氧合酶介导的芳香化合物，如（Z）-1,5-辛二烯-3-酮，1-辛烯-3-酮和（E，Z）-2,6-非二烯醛，38,39显示OAV减少。因此，很可能在较高温度下它们的热降解或酶早期失活。另一方面，随着温度的增加，脂质自氧化衍生的化合物如（E，E）-2,4-壬二烯醛，（E，E）-2,4-癸二烯醛和（Z）-4-庚烯醛的浓度增加。如Josephson和Lindsay所报道的，这一发现可能揭示水相环境中（E，Z）-2,6-壬二烯的（Z）-4-庚烯的形成途径。

3 香气重组和遗漏研究

为了评估关键芳香化合物组是否通过OAV正确表征，分别为BPM和FPM制备香料重组物，并与原始食物样品的香气特征进行比较。

按照这种方法，在含水缓冲溶液（调节至pH 6.9）中制备含有实际浓度的OAV≥1的所有香气组分的BPM香气模型，并将其提供给感官小组进行描述性分析并评估相似性。原始食品样品的等级从0到3（表2-4）。然而，在该第一模型中，与原始食物样品相比，评价为青香味，麦芽味和调味料的气味太强烈（数据未显示）。因此，制备了第二种BPM模型，其中遗漏了引起这些香气香调的几种芳香化合物（表3）。这包括麦芽糖醇异构体2-和3-甲基丁醛，3-羟基-4,5-二甲基-2（5H）- 呋喃酮和5-乙基-3-羟基-4-甲基2（5H）- 呋喃酮，两者都具有类似调味料的气味，以及（E，Z）-2,6-壬二烯醛和3-甲基-2,4-壬二酮，分别产生黄瓜状青香味和类似稻草的青香香气。另外，在BPM的第一次重组中，鱼腥味和烤制的气味质量评价不够强（数据未显示）。因此，在BPM的第二个重组中，2-乙酰基-1-吡咯啉（焙烤，类似爆米花）和三甲胺（鱼腥味）的浓度分别提高到36 μg/ kg（5倍）和1600 μg/ kg（3倍）（表3）。

对后者重组和原始食物样本的比较描述性分析的结果如图3所示。与原始BPM相比，气味属于金属味，烧烤味，爆米花味，鱼腥味，脂肪味，焦糖味和煮熟味。马铃薯味的强度几乎相似。在模型中判断出新鲜的海风气味质量稍微不那么强烈，而在第二次重组中仍然评价气味属性调味品味有点过于强烈。该模型与原始食物样本的总体相似性被评为2.6（3分制），表明具有非常好的相似性。这一结果表明，成熟的虾肉的关键香气成分成功地表征，因为这11种气味物质的混合物能够模拟烫漂虾肉的整体香气。

▲图3.烫漂对虾肉（A）和香气重组物（B）的比较香气轮廓

为了阐明先前鉴定出的2,4,6-三溴苯甲醚和2,4-二溴茴香醚与对虾海洋，海风气味对加热对虾肉的整体香气的影响，它们对感知的调节作用通过三角试验测试香气模型。将最终的BPM重组物与掺入2,4-二溴茴香醚（1.4 μg/ kg）的重组物进行比较，代表OAV为1。18名小组成员中的10名（男性和女性，年龄24-32岁）可以判别出加标样本和原始样本（α= 0.05）两者之间的差异。小组成员将正确识别的加标样品描述为不那么腥和类似化学物质，略微更新鲜，更像海产风味，并且更加平滑。因此，可以发现该化合物在其气味阈值附近的低浓度下的调节作用。然而，为了确定这两种化合物是否有助于缺失海产香气属性，需要进一步的定量和重组实验。

按照相同的步骤，制备水性芳香重组物（调节至pH6.9）用于FPM，其含有实际浓度为≥1的OAV的所有气味物质（表2-4）。正如第一个BPM模型所观察到的那样，在FPM的第一个模型中，青香味，调味料味和麦芽味的气味质量太强（数据未显示）。随后，如上所述，制备FPM的第二重组物，遗漏的芳香化合物有助于这些香气属性（表3）。该样品的总香气的相似性评定为2.3（3分制），表明它被认为是令人满意的油炸虾肉，但是可以检测到与原始油炸虾肉的一些差异。

通常，与原始的油炸虾肉相比，FPM的重组中所有的香气味都被评定为稍微不那么强烈，而它们的整体图案非常适合。一个例外是海风的气味质量，在香气模型中的评定明显较低（图4）。总而言之，FPM的关键芳香化合物的鉴定可以被认为是成功的，因为17种气味物质的混合物能够很好地模拟原始样品的香气。然而，水性香气模型中缺乏基质，例如原始对虾肉的蛋白质和脂肪含量，显然影响了一些气味物质的香味释放。一些芳香化合物可能产生的青香，麦芽和类似调味料的香气会受到原始对虾肉中的蛋白质，脂肪和其他基质成分的抑制。另一方面，这些基质成分可能对引起烧烤和鱼腥味的其他化合物产生相反的影响。因此，建议将对虾肉中测定的无味蛋白质和脂肪的实际浓度的重组物用于进一步研究。

▲图4.油炸虾肉（A）和香气重组物（B）的比较香气轮廓

学者简介

Peter Schieberle

Peter Schieberle教授，出生于1951年，曾在亚琛工业大学学习化学专业，波恩大学学习食品化学专业。 他于1977年获得食品化学专业文凭，1980年获得慕尼黑工业大学博士学位。1989年成为埃尔兰根-纽伦堡大学讲师后，又在慕尼黑工业大学担任讲师，随后担任正教授。 1993年至1995年在伍珀塔尔大学获得食品化学。自1995年以来，他在慕尼黑工业大学担任食品化学主席。 Schieberle教授监督了100多名研究生的博士论文。 目前，他撰写了380多篇出版物，并且是“食品化学”教科书的合著者。 他的主要研究领域是结合人类的感知和分析，识别食品中真正的气味和味道活性化合物，如水果，可可，咖啡或茶。进一步的研究是通过合成“生物活性”结构元素和化学组合物的开发以及用于定量痕量组分的稳定同位素稀释测定来阐明结构/活性相关性。

参考资料

Browned Flavors: Analysis,Formation, and Physiology

https://www.ch.tum.de/en/faculty/staff/former-members/s/prof-dr-peter-schieberle/

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