综述:肉类研究中的挥发组学:物种鉴定、质量评估与掺假检测

【字体: 时间:2025年05月20日 来源:Food Research International 7.0

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  该综述聚焦挥发组学(Volatilomics)在肉类领域的应用,探讨其通过分析挥发性有机化合物(VOCs)鉴别物种、评估品质及检测掺假的原理与方法,对比传统技术优势与局限,指出现有挑战及加工肉品等未来研究方向。

  

1. 引言


肉类作为重要蛋白质来源,面临经济驱动的掺假问题,如用低价肉替代高价肉。食品掺假不仅带来健康风险,还涉及宗教禁忌。挥发组学通过分析挥发性化合物(VOCs)鉴别肉类物种、评估品质,在熟肉检测中更具优势。常用技术包括固相微萃取(SPME)结合气相色谱 - 质谱联用(GC-MS)及多元分析(如主成分分析 PCA、偏最小二乘判别分析 PLS-DA)。但肉类挥发性轮廓受养殖、加工等多因素影响,建立通用模型存在挑战。

2. 肉类物种鉴定的研究现状与局限


传统物种鉴定方法如基于蛋白质的酶联免疫吸附测定(ELISA)和基于 DNA 的聚合酶链反应(PCR)各有优劣。ELISA 在加工肉中因蛋白质变性效果受限,PCR 虽适用于高度加工产品但操作复杂。挥发组学通过分析挥发性化合物特征香气,结合 SPME-GC-MS 和多元分析,为物种鉴定和掺假检测提供新途径,尤其在加工肉中潜力显著。

3. 肉类挥发物及其形成影响因素


生肉风味平淡但含风味前体,烹饪和储存中通过美拉德反应、脂质氧化等生成挥发性化合物。不同烹饪方式(如烤、煎、微波)和温度影响挥发物组成,高温促进美拉德反应产物生成,低温则易产生脂质氧化产物。品种、年龄、性别、饲料等因素也会导致肉类挥发性轮廓差异,如不同猪品种的挥发性化合物组成因基因表达不同而有特异性。

4. 提取与分析技术


挥发物提取技术包括顶空固相微萃取(HS-SPME)、动态顶空萃取、溶剂辅助风味蒸发(SAFE)等。SPME 因操作简单、无需溶剂且可重复使用而广泛应用,不同涂层纤维(如 DVB/CAR/PDMS)适用于不同极性化合物。提取后常用 GC-MS 分析,结合 R、Metaboanalyst 等软件进行数据处理和多元分析,识别生物标志物。尽管传感器技术(如电子鼻、电子舌)曾被应用,但因环境敏感性等局限使用减少。

5. 在质量评估中的应用


挥发组学可通过分析脂质氧化、蛋白质分解和微生物代谢产生的挥发性化合物(如醛类、醇类、酮类)评估肉类新鲜度和腐败程度。新鲜肉与腐败肉的挥发性轮廓差异显著,如新鲜羊肉含 1 - 己醇等,随储存时间延长其浓度下降,而腐败肉中乙醇、2,3 - 丁二醇等增加。但目前缺乏统一的腐败判定阈值,需结合感官分析确定关键挥发性标志物的临界浓度。

6. 挥发组学与物种鉴定


与传统 DNA 和蛋白质方法相比,挥发组学在熟肉和加工肉中更具优势,但受多因素影响,通用生物标志物难找。不同肉类物种的挥发性化合物组成相似但浓度模式不同,如牛肉、猪肉、鸡肉均含 6-10 碳醛类,但 hexanal 与猪肉正相关。通过 GC-MS 和多元分析,可利用特定挥发性标志物(如牛肉中的 undecanal、猪肉中的 hexanal、鸡肉中的 benzeneacetaldehyde)区分物种,如研究成功鉴别泰和乌鸡与科宝鸡、不同猪品种的挥发性差异。

7. 挥发组学与掺假检测


挥发组学结合多元分析可检测生肉和熟肉制品中的掺假,如在牛肉中检测 30% 猪肉掺假,或在羊肉中识别 10% 鸭肉掺假。不同肉类混合时挥发性化合物数量增加,通过 VIP 评分等可筛选出混合样品中的特征标志物(如牛肉 - 猪肉混合样中的 2 - 丁醇)。但加工肉制品中添加剂可能掩盖挥发物特征,影响检测准确性,需设置无添加剂对照组。

8. 优势与局限


挥发组学的优势在于操作简单、适用于熟肉、能快速分析大量数据。但存在定量困难(需标准品)、结果受多因素影响导致重复性有限、加工肉研究不足等局限,且对低水平掺假的敏感性需进一步验证。

9. 结论


挥发组学在肉类质量评估和真实性检测中应用前景广阔,可有效区分物种和检测掺假。未来需分析多批次样品以应对挥发性差异,采用内标法实现半定量,针对加工肉设置对照以排除添加剂干扰,进一步提升方法的准确性和适用性。

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