监测食用香辛料在烹饪中风味品质变化的方法和应用

1.本发明属于香辛料风味品质监测技术领域，尤其是监测食用香辛料在烹饪中风味品质变化的方法和应用。


背景技术：

2.我国烹饪工艺历史悠久，在不断积累和学习过程中，逐渐形成了八大菜系，在中式烹饪中，香辛料的选择和处理方式尤为重要，香辛料在先经过热处理时，其表现出的风味品质对后续食材的处理加工具有重要影响。将香辛料混合处理的方式和用量可以直接影响其风味品质。在烹饪中，对香辛料的不恰当处理和利用不仅会破坏其本身的营养价值，降低香辛料的风味品质，还极有可能产生危害因子影响食用者的健康。在中式烹饪中，食用香辛料的前处理和混合处理未能有统一的方法与意见，且对食用香辛料风味物质尚未形成有效的监测和评估方法。因此，基于食用香辛料混合体系风味的复杂性和不确定性，采用现代仪器和科学分析，准确、合理地建立食用香辛料风味物质检测方法，并建立食用香辛料混合体系与风味品质定性定量预测，确定其之间存在的相关性，可为建立统一的监测方法与标准提供参考。
3.气相色谱-质谱联用是国际公认的对风味物质进行定性定量分析最高效的检测方法，被广泛应用于香辛料、食品风味物质领域的研究。因其具有较全的标准谱库，可以大大节省定性时间，提高了定性效率，降低了成本。全二维气相色谱是上世纪90年代发展起来的新型多维色谱技术，其是由两个不同类型的气相色谱柱通过调制器串联在一起，样品经一维柱分离后，通过调制器的冷冻捕集合和热喷，再周期性的进入二维柱进行分离。该方法分辨率高，分析速度快、灵敏度高，适用于痕量分析和混合复杂体系风味物质的分离和检测。
4.电子鼻可以快速的检测食用香辛料的风味物质，是由气体收集系统、气敏传感器以及信号处理系统三大部分组成，其可模拟人类鼻子的嗅觉系统来对样本的风味强度和种类做出辨别，并结合模式识别系统，监测样本的风味信息。其更直观、便捷、准确，可对复杂的混合体系的风味物质进行精准区分。电子鼻常用于鉴别风味物质的香气强度和种类以及真伪鉴定。
5.通过检索，尚未发现与本发明专利申请相关的专利公开文献。


技术实现要素：

6.针对现有技术中存在的空缺，本发明提供了监测食用香辛料在烹饪中风味品质变化的方法和应用，本方法可以客观、准确，高效地鉴别不同混合体系处理后与其风味品质之间的联系，可提升在烹饪中的风味品质，对食品加工予以科学地指导，为建立统一的监测方法与标准提供参考。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是这样实现的：
8.监测食用香辛料在烹饪中风味品质变化的方法，步骤如下：
9.步骤一：基于食用香辛料进行烹饪处理所得的食品风味物质，利用气相色谱-质谱
联用仪采集风味信息并定性定量处理，获取样本的挥发性成分分析，建立风味信息与香辛料混合体系的对应关系。
10.步骤二：利用全二维气相色谱-质谱联用仪采集风味信息并定性处理，获取混合体系的挥发性成分分析，建立与气相色谱-质谱联用香辛料混合体系数据的对比关系。
11.步骤三：利用电子鼻的气体传感器阵列对风味物质进行检测并定性处理，以不同信号响应值作为鉴别，采用主成分分析对不同食用香辛料混合体系的风味成分进行分析，建立食用香辛料混合体系与其风味品质间的对应关系。
12.进一步，所述步骤一包括：
13.选取食用香辛料对其进行混合烹饪热处理，监测并记录样本的风味品质检测数据；采用气相色谱-质谱联用仪对不同体系混合香辛料的风味物质进行采集并定性定量处理，获取样本的挥发性成分分析。
14.而且，所述气相色谱-质谱联用仪为：岛津qp-2010ultra。
15.而且，所述气相色谱-质谱联用仪的风味采集条件为：色谱柱程序初始40℃，保持3min，以4℃/min升至150℃，保持1min，再以8℃/min升温到250℃，保持6min；进样口温度：250℃；载气：氦气，流速为1.00ml/min；分流进样。质谱条件为电子轰击离子源，离子源(ei)温度200℃，接口温度220℃；质量扫描范围m/z 35～500；电离电压70ev。
16.而且，所述利用气相色谱-质谱联用仪采集混合香辛料烹饪处理的风味物质并进行定性定量处理，获取样本的挥发性成分分析，具体步骤如下：
17.将选取的食用香辛料进行中式烹饪处理，并进行两两混合烹饪处理，所得风味物质由气相色谱-质谱联用仪采集，由此定性筛选风味物质并半定量分析。建立风味信息与香辛料混合体系的对应关系。
18.进一步，所述步骤二包括：
19.将混合样本在进行中式烹饪处理后采用全二维气相色谱-质谱联用仪对其风味物质进行采集并定性处理，获取样本的挥发性成分分析。
20.而且，所述全二维气相色谱-质谱联用仪为：岛津tq8050。
21.而且，所述全二维气相色谱-质谱联用仪的风味采集条件为：色谱柱初始温度40℃，保持5min，以3℃/min升至250℃，保持5min；进样口温度：250℃；冷喷时间350ms；分流进样。质谱条件为电子轰击离子源，离子源(ei)温度200℃，接口温度250℃；质量扫描范围m/z 35～500；数据采集速率为0.03s。
22.而且，所述利用全二维气相色谱-质谱联用仪对混合体系的风味物质进行采集并定性处理，将获取混合体系的挥发性成分分析，与气相色谱-质谱联用对应的混合体系数据对比，建立与气相色谱-质谱联用混合体系数据的对比关系。
23.进一步，所述步骤三包括：
24.选取食用香辛料对其进行混合烹饪处理，监测并记录样本的风味品质检测数据；采用电子鼻对不同混合体系香辛料的风味物质进行采集，以不同传感器的信号响应值为据进行定性处理，建立不同混合体系香辛料烹饪前后风味品质的变化关系，采用主成分分析对不同食用香辛料混合体系的风味成分进行分析，建立食用香辛料混合体系与其风味品质间的对应关系。
25.而且，所述电子鼻为：便携式pen3型电子鼻。
26.而且，所述便携式pen3型电子鼻包括10个传感器，分别为：w1c，w5s，w3c，w6s，w5c，w1s，w1w，w2s，w2w以及w3s。
27.而且，所述电子鼻的数据采集条件为：传感器清洗时间120s，进样时间为240s，传感器归零时间为10s，样品准备时间味5s，进气速度为400ml/min，检测时间为300s。
28.而且，所述利用电子鼻对不同混合体系香辛料的风味物质进行采集并进行风味分析，具体步骤如下：
29.将电子鼻传感器所获取的特定采集时间下的响应值做数据分析，并进行降维和转换，计算出最大贡献率和主要的因子；以主成分分析二维分布图为基础，分析各混合体系间的相似性与差异性；由主成分分析等模式识别算法的数据，建立食用香辛料混合体系与其风味品质间的相互关系。
30.如上所述的针对监测食用香辛料在烹饪中风味品质变化方法于食品加工中的品质监控方面中的应用。
31.综上所述，本发明的优点和积极效果为：
32.1、食用香辛料的混合处理方式能够改变其本身的风味物质结构与性质，并影响加入食材烹饪时的风味品质。基于食用香辛料进行混合热处理所得的食品风味物质，利用气相色谱-质谱联用仪、全二维气相色谱-质谱联用仪以及电子鼻确定风味信息并进行定性定量处理。传感器响应信号的定量化处理，采用主成分分析对处理后食用香辛料的风味物质进行分析，建立不同食用香辛料混合体系与风味信息对应关系及其风味品质间的相互关系。本方法可以客观、准确，高效地鉴别不同混合体系处理后与其风味品质之间的联系，可提升在烹饪中的风味品质，对食品加工予以科学地指导，为建立统一的监测方法与标准提供参考。
33.2、本发明利用气相色谱-质谱联用仪采集样本的香气信息，并对每组样本的风味物质差异进行分析，进一步分析样本间风味物质的变化，建立风味信息与香辛料混合体系的对应关系。
34.3.本发明利用全二维气相色谱-质谱联用仪采集混合食用香辛料体系样本的香气信息，并对样本的风味物质进行分析，建立同条件下与气相色谱-质谱联用香辛料混合体系数据的对比关系。
35.4、本发明利用电子鼻技术，通过气体传感器结合图像识别系统代替人类鼻子的嗅觉系统，将食品风味品质信息转化为传感器的信号进行可视化处理，客观且便捷地评定样本间风味物质相关性，建立食用香辛料混合体系与其风味品质间的相互关系。
附图说明
36.图1为本发明中食用香辛料混合热处理的试验模拟装置图；其中a为检测装置；b为除水装置；c为加热装置；d为平衡气压装置；e为翻炒模拟装置；f为物料添加处。
37.图2为本发明中食用香辛料葱、姜、蒜混合体系的总离子流图；
38.图3为本发明中食用香辛料葱、姜、蒜混合体系的全二维出峰俯视图；
39.图4为本发明中食用香辛料的电子鼻传感器响应值雷达图；(a)为葱复配混合的雷达图；(b)为姜复配混合的雷达图；(c)为蒜葱复配混合的雷达图。
40.图5为本发明中食用香辛料葱、姜、蒜经过不同处理的电子鼻主成分分析图。圆圈
从左到右依次代表蒜油混合、葱油混合、葱姜蒜油混合、葱姜油混合、葱蒜油混合、姜蒜油混合、姜油混合、葱、蒜、姜。
具体实施方式
41.下面详细叙述本发明的实施例，需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
42.本发明中所使用的原料，如无特殊说明，均为常规的市售产品；本发明中所使用的方法，如无特殊说明，均为本领域的常规方法。
43.监测食用香辛料在烹饪中风味品质变化的方法，步骤如下：
44.基于不同食用香辛料进行处理所得的挥发性风味物质，通过气相色谱-质谱联用和全二维气相色谱-质谱联用的出峰情况以及电子鼻的响应信号确定风味信息并进行定性定量处理。采用主成分分析对处理后食用香辛料的风味物质进行分析，建立不同食用香辛料混合体系与其风味品质间的影响关系。
45.较优地，所述气相色谱-质谱联用仪为岛津qp-2010ultra。
46.较优地，所述气相色谱-质谱联用仪的风味采集条件为：色谱柱程序初始40℃，保持3min，以4℃/min升至150℃，保持1min，再以8℃/min升温到250℃，保持6min；进样口温度：250℃；载气：氦气，流速为1.00ml/min；分流进样。质谱条件为电子轰击离子源，离子源(ei)温度200℃，接口温度220℃；质量扫描范围m/z 35～500；电离电压70ev。
47.较优地，所述利用气相色谱-质谱联用仪采集混合香辛料烹饪处理的风味物质进行成分分析，具体步骤如下：
48.将香辛料进行单一中式烹饪处理，并进行两两混合和混合烹饪处理，所得风味物质由气相色谱-质谱联用仪采集，由此定性筛选风味物质并半定量分析。建立风味信息与香辛料混合体系的对应关系。
49.较优地，所述全二维气相色谱-质谱联用仪为岛津tq8050。
50.较优地，所述全二维气相色谱-质谱联用仪的风味采集条件为：色谱柱初始温度40℃，保持5min，以3℃/min升至250℃，保持5min；进样口温度：250℃；冷喷时间350ms；分流进样。质谱条件为电子轰击离子源，离子源(ei)温度200℃，接口温度250℃；质量扫描范围m/z 35～500；数据采集速率为0.03s。
51.较优地，所述利用全二维气相色谱-质谱联用仪对混合体系样本的风味物质进行采集并定性处理，具体步骤如下：
52.将获取混合体系的挥发性成分进行分析，与气相色谱-质谱联用对应的混合体系数据对比，建立与气相色谱-质谱联用混合体系数据的对比关系。
53.较优地，所述电子鼻为便携式pen3型电子鼻。
54.较优地，所述便携式pen3型电子鼻包括10个传感器，分别为：w1c，w5s，w3c，w6s，w5c，w1s，w1w，w2s，w2w以及w3s。
55.较优地，所述电子鼻的数据采集条件为：传感器清洗时间120s，进样时间为240s，传感器归零时间为10s，样品准备时间为5s，进气速度为400ml/min，检测时间为300s。
56.较优地，所述利用电子鼻对不同混合体系香辛料的风味物质进行采集并进行风味分析，具体步骤如下：
57.将电子鼻传感器所获取的特定采集时间下的响应值做数据分析，并进行降维和转换，计算出最大贡献率和主要的因子；以主成分分析二维分布图为基础，分析各混合体系间的相似性与差异性；由主成分分析等模式识别算法的数据，建立食用香辛料混合体系与其风味品质间的影响关系分析。
58.如上所述的针对监测食用香辛料在烹饪中风味品质变化方法于食品加工中的品质监控方面中的应用。
59.具体地：
60.选取食用香辛料对其进行混合烹饪热处理，监测并记录样本的风味品质检测数据；采用气相色谱-质谱联用仪对不同体系混合香辛料的风味物质进行采集并定性定量处理，获取样本的挥发性成分分析。将混合样本中式烹饪处理后采用全二维气相色谱-质谱联用仪对其风味物质进行采集并定性处理，获取样本的挥发性成分分析。选取食用香辛料对其进行混合烹饪处理，监测并记录样本的风味品质检测数据；采用电子鼻对不同混合体系香辛料的风味物质进行采集，以不同传感器的信号响应值为据进行定性处理，建立不同混合体系香辛料烹饪前后风味品质的变化关系，采用主成分分析对不同食用香辛料混合体系的风味成分进行分析，建立食用香辛料混合体系与其风味品质间的相互关系。
61.在对于食用香辛料空白对照检测的前处理具体方法为：取各食用香辛料样品放入40ml的顶空瓶内，插入固相微萃取头，平衡后吸附并检测。
62.食用香辛料根据混合处理方式的特点和不同，设计香辛料热处理的风味物质收集模拟装置如图1，插入固相微萃取头，平衡后吸附并检测。
63.所述固相微萃取装置为美国supelco公司的50/30μm dvb/car/pdms型萃取头，气相色谱-质谱联用仪为日本岛津公司。采集食用香辛料热处理前空白样本及混合体系热处理的风味物质，并进行处理分析，采用标准谱库nist 17和nist ms search进行相似度与质谱图对比，定性风味物质，由内标法计算各组分含量以及由不同混合体系所引起的风味变化。建立各风味品质与混合体系的对应关系。
64.基于电子鼻建立的食用香辛料混合体系与其风味品质间的影响关系分析，结合所采集到的风味物质的香型分类，不同混合食用香辛料体系的风味物质种类与含量具有差异性，并能明显区分出来。结合上述气相色谱-质谱联用的检测分析，该方法建立的风味变化影响分析合理且可靠，能实现对不同复杂混合食用香辛料体系的风味变化鉴别与分析。
65.下面结合具体实施例对技术方案作进一步描述。
66.实施例1监测葱、姜、蒜混合体系在烹饪中风味品质的变化
67.将葱、姜、蒜进行预处理。购置的新鲜大蒜去皮，挑选大小且形状相似的蒜瓣，并切成1.5mm的蒜片；新鲜且无霉烂的生姜洗净，去皮切成1.5mm
×
1.5mm
×
20mm的姜条；新鲜的大葱洗净，去外皮，取直径相近的葱白切成2mm的葱段。将1l烧瓶底部浸没于油浴锅中，油浴锅温度为155℃。将大豆油18g放入烧瓶中，待大豆油升温且温度稳定后。准确称取葱、姜、蒜各3g放入大豆油中，计时吸附30min，每次试验设置五组平行。气相色谱-质谱联用仪的风味采集条件为：色谱柱程序初始40℃，保持3min，以4℃/min升至150℃，保持1min，再以8℃/min升温到250℃，保持6min；进样口温度：250℃；载气：氦气，流速为1.00ml/min；分流进样。质谱条件为电子轰击离子源，离子源(ei)温度200℃，接口温度220℃；质量扫描范围m/z 35～500；电离电压70ev。采用标准谱库nist 17进行相似度与质谱图对比，定性风味物质，由
内标法计算各组分含量。以气相色谱-质谱联用仪采集的葱、姜、蒜混合模拟烹饪体系的风味物质为样本，总离子流图如图2所示，并进行定性定量分析，各平行测试间风味物质种类和数量较为相似，风味物质含量稳定，能够体现风味品质与香辛料混合体系的对应关系。
68.葱、姜、蒜的预处理及实验处理条件同上。全二维气相色谱-质谱联用仪的风味采集条件为：色谱柱初始温度40℃，保持5min，以3℃/min升至250℃，保持5min；进样口温度：250℃；冷喷时间350ms；分流进样。质谱条件为电子轰击离子源，离子源(ei)温度200℃，接口温度250℃；质量扫描范围m/z 35～500；数据采集速率为0.03s。采用标准谱库nist ms search进行相似度与质谱图对比，定性风味物质，按照峰体积归一法计算各组分含量。以全二维气相色谱-质谱联用仪采集的葱、姜、蒜混合模拟烹饪体系的风味物质为样本，全二维出峰俯视图如图3所示，并进行定性分析。各平行测试间主要风味物质种类和数量较为相似且含量稳定，能够与一维气相色谱-质谱联用葱、姜、蒜混合烹饪热处理体系数据相似并形成对比。
69.葱、姜、蒜的预处理及实验处理条件同上。电子鼻的数据采集条件为：传感器清洗时间120s，进样时间为240s，传感器归零时间为10s，样品准备时间为5s，进气速度为400ml/min，检测时间为300s。电子鼻包括10个传感器，分别为：w1c，w5s，w3c，w6s，w5c，w1s，w1w，w2s，w2w以及w3s。以葱油、蒜油、姜油混合烹饪热处理的风味物质为样本，通过10个传感器对样本的响应值进行组间定量。所得雷达图如图4所示，将传感器的响应值作为变量降维进行主成分分析，分析结果如图5所示。根据主成分分析数据，建立食用香辛料混合体系与其风味品质间的影响变化分析，结合气相色谱-质谱联用及全二维气相色谱-质谱联用的数据分析，所得风味物质的种类与含量与电子鼻分析结果相一致，能体现混合食用香辛料烹饪热处理体系对其风味变化的影响。
70.实施例2监测花椒在烹饪中风味品质的变化
71.挑选形状大小类似的花椒洗净风干。将1l烧瓶底部浸没于油浴锅中，油浴锅温度为155℃。将大豆油18g放入烧瓶中，待大豆油升温且温度稳定后。准确称取干净的花椒3g放入大豆油中，计时吸附30min，每次试验设置五组平行。气相色谱-质谱联用仪的风味采集条件为：色谱柱程序初始40℃，保持3min，以4℃/min升至150℃，保持1min，再以8℃/min升温到250℃，保持6min；进样口温度：250℃；载气：氦气，流速为1.00ml/min；分流进样。质谱条件为电子轰击离子源，离子源(ei)温度200℃，接口温度220℃；质量扫描范围m/z 35～500；电离电压70ev。以气相色谱-质谱联用仪采集的花椒油模拟烹饪体系的风味物质为样本，采用标准谱库nist 17进行相似度与质谱图对比，并对风味物质定性定量。各平行测试间风味物质种类和数量较为相似，风味物质含量稳定，能够体现风味品质与香辛料混合体系的对应关系。
72.花椒的预处理及实验处理条件同上。全二维气相色谱-质谱联用仪的风味采集条件为：色谱柱初始温度40℃，保持5min，以3℃/min升至250℃，保持5min；进样口温度：250℃；冷喷时间350ms；分流进样。质谱条件为电子轰击离子源，离子源(ei)温度200℃，接口温度250℃；质量扫描范围m/z 35～500；数据采集速率为0.03s。采用标准谱库nist ms search进行相似度与质谱图对比，定性风味物质，按照峰体积归一法计算各组分含量。以全二维气相色谱-质谱联用仪采集的花椒油混合模拟烹饪体系的风味物质为样本进行定性分析。各平行测试间主要风味物质种类和数量较为相似且含量稳定，能够与一维气相色谱-质
谱联用的花椒油混合烹饪热处理体系数据相似并形成对比。
73.花椒的预处理及实验处理条件同上。电子鼻的数据采集条件为：传感器清洗时间120s，进样时间为240s，传感器归零时间为10s，样品准备时间为5s，进气速度为400ml/min，检测时间为300s。电子鼻包括10个传感器，分别为：w1c，w5s，w3c，w6s，w5c，w1s，w1w，w2s，w2w以及w3s。以花椒油混合烹饪热处理的风味物质为样本，通过10个传感器对样本的响应值进行组间定量。将响应值作为变量降维进行主成分分析。根据主成分分析数据，建立食用香辛料混合体系与其风味品质间的影响变化分析，结合气相色谱-质谱联用及全二维气相色谱-质谱联用的数据分析，所得风味物质的种类与含量与电子鼻分析结果相一致，能体现混合食用香辛料烹饪热处理体系对其风味变化的影响。
74.尽管为说明目的公开了本发明的实施例，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。