结合自动化 TD-GC-MS 与 LC-MS 的香气研究

主题：煮、炖、蒸、煎——生食材料在加热过程中，不仅外观、质地和营养成分发生变化，其化学组成也会随之改变，从而影响风味与口感。在一项对比研究中，荷兰瓦赫宁根大学的研究人员探讨了芦笋在烹饪过程中发生了怎样的变化。Pegiou 等人的研究目标是对比生芦笋与熟芦笋的风味差异，并识别导致这种差异的有机化合物。

挑战：为了全面绘制生与熟白芦笋的风味轮廓，Pegiou 等人采用了基于质谱检测的非靶向分析策略。为捕捉全部相关的挥发性、半挥发性及非挥发性化合物，研究团队结合使用了气相色谱和液相色谱分离技术。所得信息也让他们能够推测这些化合物在代谢途径中的来源。此外，芦笋样品还接受了感官品鉴小组的评价，并在质谱检测器旁并联使用 GERSTEL 嗅觉检测口 ODP，用于识别影响典型芦笋风味的关键次级代谢物。

分析流程：挥发性与半挥发性化合物通过 HS-SPME-GC-MS（顶空固相微萃取联用气相色谱-质谱）进行检测。粉末状芦笋样品置于顶空瓶中，所有样品前处理与进样过程均由 GERSTEL 多功能自动进样器 MPS 自动完成。分析物从 SPME 纤维热脱附并转移至分离柱过程中，采用 GERSTEL 冷进样系统 CIS 4。与芦笋风味相关的半极性非挥发性化合物通过 LC-MS 进行检测。（具体分析参数详见文献 [1,2]。）

阶段性结果：据 Pegiou 等人介绍，二甲硫是熟芦笋中区分度最高的化合物，其气味表现为类似卷心菜的硫味。而构成生芦笋特征风味的化合物包括 C6-C9 的羰基类物质，如己醛、2,3-辛二酮、1-辛烯-3-醇和 2,4-癸二烯醛，以及 2-丁基呋喃和 2-戊基呋喃。这些具有气味活性的羰基与呋喃类化合物通过 GC/O 检测，并被描述为清新、水果、土壤、青草、蘑菇及花香等特征。通过 GC-MS，研究人员识别出 2-甲氧基-3-异丙基吡嗪和 2-甲氧基-2-异丁基吡嗪。在 GC-O 中，这两种物质产生泥土或草本香气，且都出现在生芦笋中，说明甲氧基吡嗪是在植物中自然合成或存在的，而非仅通过加热形成。

研究结果：在芦笋风味研究中，Pegiou 等人共识别出 35 种挥发性化合物，其中 28 种存在于熟芦笋中。该结果与早期一项同样使用 GC/O 的研究略有不同，但两项研究均表明，含硫和含氮的挥发性化合物对白芦笋的风味具有重要影响。特别是甲硫氨酸醛和 2-甲氧基-3-异丁基吡嗪，分别与“烤土豆”和“甜味”的香气密切相关，这两种化合物均通过 GC-O 检出，并与“烤土豆”和“甜椒”气味直接关联。两种化合物的嗅觉活性和对芦笋风味的重要性均已得到验证。“烤土豆”这一香气还与 2,3-丁二酮（二乙酰）的存在高度相关。先前研究显示，二乙酰与甲硫氨酸醛共同作用会增强煮熟土豆的典型风味，并赋予熟奶酪奶油般、焦糖般的香气。Pegiou 等人在生芦笋和熟芦笋中都检测到 2,3-丁二酮和甲硫氨酸醛，但在 ODP 中，仅在熟芦笋中检出了 2,3-丁二酮。仅当进行感官测试时，评审小组成员才感知到熟芦笋中存在“烤土豆”风味，研究人员由此推测，必须两种挥发性化合物同时存在，才能完整呈现“烤土豆”这一热加工风味特征。

结论：Pegiou 等人认为，非靶向代谢组学、品鉴小组和 GC-O 的结合，为深入理解白芦笋的风味组成提供了宝贵见解。研究明确了烹饪过程中多类化合物的成分变化，从而识别出决定熟芦笋典型风味的关键代谢物，这对于开发加工型芦笋产品具有指导意义。同时，研究也指出了若干原料层面的风味标志物，可为未来芦笋的栽培与加工策略提供参考，以提升蔬菜品质及加工品质量。

参考文献

[1] Pegiou E, Mumm R, Hall RD. 结合代谢组学与品鉴小组分析揭示熟白芦笋的风味成分。LWT – Food Sci. Technol. 2023; 184:115049, ISSN 0023-6438, [https://doi.org/10.1016/j.lwt.2023.115049](https://doi.org/10.1016/j.lwt.2023.115049)

[2] Pegiou E 等人. 代谢组学揭示绿芦笋与白芦笋（A. officinalis）化学成分的异质性。MDPI Metabolites. 2021; 11,10: 708. [https://doi.org/10.3390/metabo11100708](https://doi.org/10.3390/metabo11100708)