《Foods》：Color Darkening and Pyrazine Accumulation Associated with Apparent Roasting Intensity and Aroma Quality in Commercial Sesame Paste
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商业芝麻酱在颜色和香气方面表现出显著差异，反映了原料和商业加工条件（包括焙烤）的差异。本研究调查了15种商业芝麻酱产品，以表征颜色/褐变特征、感官属性和香气活性化学特征之间的关联。在商业样品中，颜色更深、褐变指数（BI）更高的样品通常与更强的焙烤坚果香和焦糊味
商业芝麻酱在颜色和香气方面表现出显著差异，反映了原料和商业加工条件（包括焙烤）的差异。本研究调查了15种商业芝麻酱产品，以表征颜色/褐变特征、感官属性和香气活性化学特征之间的关联。在商业样品中，颜色更深、褐变指数（BI）更高的样品通常与更强的焙烤坚果香和焦糊味以及更弱的青草味相关。在表现出更明显表观焙烤相关香气特征的样品中也观察到较高的吡嗪水平，并且吡嗪与焙烤坚果香和焦糊味呈正相关。GC-O和OAV筛选，结合探索性PLSR进一步分析，表明Strecker醛类、吡嗪类和酚类化合物是观察到的感官差异的候选贡献者。在香气添加实验中，在测试的添加条件下，含有2-甲基丁醛和选定吡嗪的R混合物增强了焙烤坚果香强度，而含有愈创木酚和4-乙烯基-2-甲氧基苯酚的B混合物在测试的添加条件下增强了焦糊/烟熏强度。这些发现表明，颜色/褐变特征和香气活性化合物谱为表征商业芝麻酱中表观焙烤相关差异和香气品质提供了互补信息，而不代表对受控焙烤程度的直接度量。
论文解读
一、研究背景与问题
芝麻酱是一种以芝麻为原料经焙烤和研磨制成的半固态调味品，因其特有的坚果香和油脂香而在东亚、地中海和中东地区广泛消费。原料品质和加工条件——尤其是焙烤温度和时间——会显著影响芝麻酱的颜色、香气和理化性质。然而，商业芝麻酱产品在原料来源和加工条件上存在差异，因此产品间的颜色和香气差异不能单纯归因于实际焙烤程度。现有研究虽然已对芝麻油或芝麻酱中的挥发性化合物和香气活性化合物进行过考察，但关于商业芝麻酱中颜色/褐变特征、感官属性、整体香气响应谱和香气活性化合物谱之间的整合关系，信息仍然有限。颜色变深主要与非酶褐变反应（尤其是美拉德反应）中类黑精等产物的形成积累有关，而香气形成则涉及脂质氧化、Strecker降解、美拉德反应及相关热反应。由于颜色和香气源自部分不同的反应途径，且对原料和加工条件敏感，二者的响应不一定同步。因此，有必要对商业芝麻酱的颜色/褐变特征、感官属性和香气相关化学谱之间的关联进行系统阐明，为风味品质评价和表观焙烤相关差异的表征提供理论依据。
二、研究内容与主要结论
本研究选取了15种颜色和香气特征差异广泛的商业芝麻酱样品，综合运用颜色测定、定量描述性感官分析（QDA）、电子鼻分析、顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC-MS）、气相色谱-嗅闻（GC-O）和气味活性值（OAV）分析，系统表征了样品的颜色变化、感官属性和整体香气特征。研究进一步采用偏最小二乘回归（PLSR）探索香气活性化合物与感官属性之间的关联，并通过香气添加实验验证候选焙烤相关化合物的感官贡献。
研究发现，商业芝麻酱样品在颜色参数（L*、a*、b*）和褐变指数（BI）上存在显著差异。基于颜色参数的分层聚类将样品分为浅色低褐变组（S1–S6）和中深色较高褐变组（S7–S15）。颜色更深的样品通常表现出更强的焙烤坚果香和焦糊味以及更弱的青草味。定量描述性分析显示，青草味随样品颜色加深而逐渐减弱，焙烤坚果香、焦糊味和油脂味逐渐增强。电子鼻主成分分析（PCA）中PC1和PC2分别解释了92.3%和5.3%的方差，累计贡献率达97.6%，样品分布与颜色和感官结果基本一致。值得注意的是，样品S6虽然颜色较浅、褐变程度低，但其焙烤坚果香、焦糊味和吡嗪水平明显高于其他浅色样品，表明颜色和香气两个维度在商业产品中并不完全同步。
共检测到91种挥发性化合物，包括12种醛类、16种醇类、6种酮类、6种酯类、4种酸类、5种酚类、14种烃类和28种杂环化合物。杂环化合物数量最多，占30.77%，主要包括吡嗪类、呋喃类、吡咯类、吡啶类和噻唑类。共检出14种吡嗪类化合物，S1–S5组总吡嗪含量均值为39.63 μg/kg，S7–S10组均值为724.39 μg/kg，S11–S15组均值达2797.65 μg/kg，后者约为前者的70.6倍。相关分析显示，褐变指数（BI）与焙烤坚果香和焦糊味呈高度显著负相关（r = ?0.94和?0.95，p < 0.001），与青草味呈高度显著正相关（r = 0.96，p < 0.001）；总吡嗪含量（TPyC）与焙烤坚果香和焦糊味呈显著正相关（r = 0.67和0.70，p < 0.01），与青草味呈显著负相关（r = ?0.68，p < 0.01）。
GC-O共筛选出32种香气活性化合物，包括7种醛类、4种醇类、1种酮类、1种酯类、3种酚类、2种烃类和14种杂环化合物。OAV分析显示24种化合物OAV > 1，其中20种在至少一个表观焙烤描述组中被保留为候选香气活性化合物。在低表观焙烤组（L组，S1–S5）中，1-辛烯-3-醇平均OAV最高（18.71）；在中等表观焙烤组（M组，S6–S10）中，2-甲基丁醛和3-乙基-2,5-二甲基吡嗪平均OAV分别为58.06和8.32，出现频率均为100%；在高表观焙烤组（H组，S11–S15）中，2-甲基丁醛平均OAV升至142.48，愈创木酚和4-乙烯基-2-甲氧基苯酚的平均OAV分别达2.44和2.80，出现频率分别为60%和100%。
PLSR分析中，因子1和因子2分别解释了X变量36%和19%的变异，累计55%；对Y变量分别解释了82%和9%的变异，累计91%。2-甲基丁醛和多种吡嗪类化合物分布在图的右侧，靠近焙烤坚果香、焦糊味、典型芝麻香和油脂味等属性；酚类化合物（愈创木酚和4-乙烯基-2-甲氧基苯酚）更靠近焦糊味方向；而部分醇类、醛类和呋喃类化合物分布在左侧，靠近青草味方向。
香气添加实验中，以样品S5为基质，设置了空白对照（CK）、R混合物组（含2-甲基丁醛和选定吡嗪类）、B混合物组（含愈创木酚和4-乙烯基-2-甲氧基苯酚）和R+B联合添加组。与CK组相比，R组和R+B组的焙烤坚果香评分从3.62显著提升至6.92（p < 0.05）；B组和R+B组的焦糊味评分显著高于CK组（p < 0.05），其中B组增幅最大。所有添加组的典型芝麻香、青草味和油脂味评分总体下降，青草味在R+B组中降幅最大。
三、主要技术方法
研究人员采用了以下关键技术方法：采用分光测色仪（NS810）测定样品的L*、a*、b*颜色参数并计算褐变指数（BI）；采用定量描述性分析（QDA），由13名经培训的感官评价员对5个香气属性进行评分；采用配备18个传感器的电子鼻系统（Super Nose-18）获取整体香气响应谱并进行主成分分析（PCA）；采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC-MS）对挥发性化合物进行定性和半定量分析；采用气相色谱-嗅闻（GC-O）筛选香气活性化合物；采用气味活性值（OAV）评估化合物的潜在香气贡献；采用偏最小二乘回归（PLSR）建立香气活性化合物与感官属性之间的关联模型；通过香气添加实验验证候选化合物的感官贡献。15种商业样品均来自市场采购，每个产品购买3个独立包装以表征产品内变异性。
四、结果讨论与结论
讨论部分指出，颜色参数和褐变指数能有效描述商业样品在颜色/褐变维度上的差异，但不能作为焙烤强度的确定性指标。QDA结果提供了感官变异方面的补充信息，电子鼻PCA揭示了整体香气响应谱的系统性差异。挥发性化合物分析表明，吡嗪类化合物是伴随表观焙烤相关特征增强的主要化学变化，可作为评价芝麻酱香气差异的重要化学指标。GC-O和OAV分析显示，青草味和油脂味相关化合物在表观焙烤特征较弱的样品中更为突出，而吡嗪类和酚类化合物在表观焙烤特征较强的样品中更为突出。PLSR结果提示2-甲基丁醛、吡嗪类和酚类化合物与观察到的焙烤相关感官差异存在潜在关联。香气添加实验进一步支持了筛选结果：含2-甲基丁醛和吡嗪类的R混合物主要增强焙烤坚果香，含愈创木酚和4-乙烯基-2-甲氧基苯酚的B混合物主要增强焦糊/烟熏特征，联合添加同时增强焙烤坚果香和焦糊味并降低青草感知。
研究结论为：颜色更深、褐变指数更高的样品通常表现出更强的焙烤坚果香和焦糊味以及更高的吡嗪水平；但颜色和香气两个维度并非完全同步。GC-O和OAV筛选识别出候选香气活性化合物，探索性PLSR表明这些化合物与感官属性之间存在关联。香气添加实验验证了2-甲基丁醛和选定吡嗪类对焙烤坚果香的增强作用，以及愈创木酚和4-乙烯基-2-甲氧基苯酚对焦糊/烟熏香的增强作用。总体而言，颜色/褐变特征和香气活性化学谱为表征商业芝麻酱产品的表观焙烤相关差异和香气品质提供了互补信息。由于样品并非在实验控制条件下生产，这些关联不应被解释为实际焙烤温度或时长的直接度量或因果效应。该研究发表于《Foods》期刊。
