替代肉制品的风味

生物技术有望成为天然香料生产的颠覆性力量，有助于改善素食肉类替代品的感官特性。在这一过程中，化学分析发挥着关键作用，尤其是利用无溶剂的搅拌吸附萃取（SBSE）技术，从发酵液中萃取风味化合物，并结合热脱附和 GC-MS 进行分析。

作者: Guido Deußing

起点：食品工业与科研界正致力于让植物基肉制品的味道和香气尽可能接近真实肉类。德国霍恩海姆大学（University of Hohenheim）的研究人员认为，生物技术在天然香料的生产中起着核心作用。Stöppelmann 等人 [1-3] 开发了一种生物发酵工艺，通过将切碎的黄洋葱（Allium cepa L.）与选定的担子菌（basidiomycetes）在液体培养中发酵，从植物中特异性地产生肉香风味。

简要概述：该生物发酵的原料为硫黄菌（Laetiporus sulphureus）的菌丝体和切碎的黄洋葱。洋葱中含有游离的含硫氨基酸（如半胱氨酸和蛋氨酸），它们是美拉德反应的重要底物，也是肉香风味的前体物质。真菌菌丝体利用洋葱中的糖作为发酵底物（即养分），并将洋葱中提供的分子代谢生成具有黄油奶香的酮类、脂肪肉香的醛类以及醇类化合物。正如 Stöppelmann 等人所报道的，发酵液散发出类似煎肉丸的肉香与油脂气味。

追踪肉香成分：在风味开发与生产过程中，了解发酵液的香气组成以及决定目标肉香特征的主要香气化合物至关重要。为了对嗅觉印象进行定性与定量评估，Stöppelmann 等人结合训练有素的感官评估小组与化学分析，对具有煎肉丸特征气味的发酵液进行了研究。研究人员采用了热脱附气相色谱（TD-GC）联用质谱（MS）与嗅觉检测（O）的分析方法。TD-GC-MS/O 可对香气活性化合物进行定性或半定量分析。为此，必须首先从发酵液中萃取香气化合物及其前体并将其转化为可分析的形式。研究人员采用基于 GERSTEL Twister® 的搅拌吸附萃取（SBSE）技术，更具体地说，是通过在样品瓶中同时放置两根 Twister 搅拌棒进行多重 SBSE（mSBSE）：一根浸入液体中，另一根固定在瓶壁上，用于采集样品上方气相。

SBSE-GC-MS/O 分析结果：对发酵与未发酵的洋葱主培养液进行 SBSE-GC-MS/O 分析后，在色谱图中共检测到 62 个有气味活性的区域。其中，14 个仅出现在未发酵的样品中，11 个仅出现在发酵样品中，37 个同时存在于两者中。检测到的主要化合物类别依次为醛类、含硫化合物、酮类和内酯类。由于发酵作用，五醛（pentanal）和十一醛（undecanal）等醛类导致的青草味和脂香味显著减少。而在发酵液中检测到了（E,Z）-2,4-癸二烯醛（脂香、滑石味）与苯并噻唑（含硫、肉汤味），这些气味主导了发酵液的整体感官印象。

GC/O 鉴定的关键香气化合物：为确定硫黄菌对发酵洋葱香气组成的影响，Stöppelmann 等人基于内标物（2-甲基噻吩）以及香气化合物标准溶液进行了半定量分析，并计算了气味活性值（OAV）。在本研究中，嗅觉检测与质谱分析并行发挥了重要作用，即使在质谱灵敏度不足以记录信号的情况下，嗅觉仍能识别与香气特征相关的气味。

结论：研究发现，发酵与未发酵的洋葱主培养液中均含有 12 种 OAV 值大于 1 的化合物，说明这些化合物（在无协同效应的假设下）对整体香气均有贡献。发酵过程使香气组成发生了变化，其中三种原本不存在于洋葱中的烯二醛化合物在发酵样品中表现出最高的 OAV 值。这三种醛类分别是：（E,E）-壬二烯醛（脂香、煎炸味）、（E,Z）-2,4-癸二烯醛（脂香、滑石味）和（E,E）-2,4-癸二烯醛（脂香、煎炸味）。进一步采用自动顶空固相微萃取 GC-MS（HS-SPME-GC-MS；GERSTEL MPS、Agilent 8890 GC 与 5977B Inert Plus MSD）分析发现，（E,Z）-2,4-癸二烯醛在发酵液中具有最高的 OAV 值，带有“派香”气味。

研究总结：在探索反应机理的过程中，研究人员发现洋葱中存在的亚麻酸（linolenic acid）可能是前体物，并通过添加亚麻酸的实验得到证实。研究表明，硫黄菌在发酵过程中通过酶促反应改变脂肪酸结构，从而影响香气特征。除（E,Z）-2,4-癸二烯醛外，研究人员还鉴定出具有含硫肉汤气味的苯并噻唑，这种化合物同样对肉香和鲜味香气的形成起着重要作用。

文献来源:

[1] Stöppelmann F, Chan LF, Hildebrand G, Hermann-Ene V, Vetter W, Rigling M, Zhang Y (2024). Molecular decoding a meat-like aroma generated from Laetiporus sulphureus-mediated fermentation of onion (Allium cepa L.). Food Research International 192: 114757. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2024.114757

[2] Stöppelmann F, Zhang Yangyan (2025). Natürliche Fleischaromen durch Pilzfermentation: Basidiomyceten-Allium-Systeme im Scale-up und Anwendungstest. Deutsche Lebensmittel-Rundschau 121,8: 321-328

[3] Stöppelmann F, Chanc LF, Liang J, Greiß M, Lehnert AS, Pfaff C, Langen-berg T, Zhu L, Zhang Y (2023). Generation of Meaty Aroma from Onion (Allium cepa L.) with Polyporus umbellatus: Fermentation System, Sensory Profile, and Aroma Characterization. Journal of Agriculture and Food Chemistry 71: 13054-13065. https://www.doi.org/10.1021/acs.jafc.3c03153