喷雾干燥与冷冻干燥对螺旋藻气味活性化合物及非挥发性前体的差异化影响机制研究

本研究针对螺旋藻(Spirulina platensis)在食品工业应用中因不良气味(如鱼腥味、土腥味)导致消费者接受度低的问题，采用GC×GC-TOFMS-O（全二维气相色谱-飞行时间质谱联用嗅觉检测）和UPLC-MS/MS（超高效液相色谱-串联质谱）技术，系统分析了喷雾干燥与冷冻干燥对94种气味活性化合物及前体物质的影响。研究发现喷雾干燥促进吡嗪类和萜类形成增强烤香和海藻味，而冷冻干燥保留醛类和酸类导致鱼腥味；同时揭示了β-胡萝卜素转化为β-环柠檬醛和β-紫罗兰酮、蛋氨酸转化为甲硫醛和二甲基三硫化物的热降解机制，为藻类功能食品感官优化提供理论依据。

　　

螺旋藻(Spirulina platensis)作为高蛋白(46–63%)、低碳水(8–14%)的蓝藻门(Cyanobacteria)微生物，被誉为"未来超级食物"。然而其强烈的土腥味、鱼腥味等不良气味，成为制约食品工业应用的"阿喀琉斯之踵"。先前研究虽通过GC-MS检测到醛类、酮类等气味物质，但对干燥工艺如何通过非挥atile前体转化影响最终气味的机制仍不明确。尤其当不同培养环境(玻璃缸gj、跑道池rp、圆形池cp)的螺旋藻遭遇喷雾干燥(高温瞬时)与冷冻干燥(低温缓释)这两种工业常用工艺时，气味化合物究竟会发生怎样的"化学交响"，成为亟待破解的科学谜题。

华中农业大学的科研团队在《Food Chemistry》发表的研究，首次采用全二维气相色谱-飞行时间质谱联用嗅觉检测(GC×GC-TOFMS-O)和超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)，结合稳定同位素稀释分析(SIDA)，系统解析了不同干燥工艺对螺旋藻气味物质的影响机制。研究团队采集了三种培养环境的螺旋藻样本，通过GC×GC-QTOFMS鉴定气味化合物，采用主成分分析(PCA)比较干燥方式差异，并模拟热降解实验探究β-胡萝卜素和蛋氨酸(Met)的转化路径。

Chemicals
研究选用²H₃-蛋氨酸和²H₆-S-甲基蛋氨酸等同位素标记物，确保定量准确性。

Screening out odor compounds
在冻干与喷干螺旋藻中鉴定出94种气味物质，包括17种醛类、16种酮类和18种萜类。PCA分析显示喷干样品中吡嗪(如2-乙酰基吡嗪)和萜类(β-环柠檬醛)显著富集，赋予烤香和海藻味；而冻干样品富含己醛、(Z)-4-癸烯醛等醛类，与鱼腥味呈正相关。值得注意的是，喷干工艺使玻璃缸培养的螺旋藻(Sp-gj)二甲基硫含量降低85%，但使三种培养样本的二甲基三硫醚增加2.1–3.8倍。

非挥发性前体转化机制
UPLC-MS/MS定量显示喷干使蛋氨酸含量下降42%，同时生成甲硫醛和二甲基三硫醚；β-胡萝卜素在120°C下60分钟内可完全转化为β-环柠檬醛和β-紫罗兰酮。磷酸盐缓冲液(pH 9.0)加速硫化物形成，证实碱性环境促进蛋氨酸热降解。

结论与意义
该研究首次阐明：1) 喷雾干燥通过美拉德反应促进吡嗪类生成，同时引发β-胡萝卜素热裂解产生海藻特征香气；2) 冷冻干燥因低温保留脂质氧化产物醛类，导致不良气味；3) 培养环境通过影响前体物质初始含量，间接调控干燥终产物的气味特征。这些发现为定向调控螺旋藻感官品质提供了三大策略——优选培养系统以控制前体储备、精准选择干燥工艺以引导气味转化、添加pH调节剂以抑制硫化物生成。该研究建立的GC×GC-TOFMS-O分析方法，为复杂基质中痕量气味物质检测提供了新范式，其揭示的热降解机制对藻类、食用菌等干燥食品的异味控制具有普适性指导价值。