王彥波, 張?jiān)普? 李文璐, 曾 黌

(北京工商大學(xué) 食品與健康學(xué)院/老年?duì)I養(yǎng)與健康教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100048)

植物性食物是指來源于植物可食用部分的食物,包括水果,蔬菜,糧谷,豆類,堅(jiān)果,油料作物,以及植物相關(guān)制品。植物性食物是居民健康膳食結(jié)構(gòu)中的重要支柱,是維持人體營養(yǎng)均衡不可或缺的一部分,除了可以提供碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪三大基礎(chǔ)營養(yǎng)素,還是多種膳食纖維、維生素和礦物質(zhì)的主要來源。植物性食物有助于提高減重效果、改善腸道健康、降低一些慢病風(fēng)險(xiǎn)等,對(duì)維持人體健康具有重要作用。此外,從“低碳”角度,植物性食物具有資源利用率高和環(huán)境負(fù)擔(dān)低的優(yōu)勢,對(duì)推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展具有積極意義。隨著生活水平的日益提高,人們對(duì)飲食的品質(zhì)提出了更高的要求,風(fēng)味也成為影響消費(fèi)者喜好的關(guān)鍵因素之一。植物性食物種類與風(fēng)味豐富多樣,可以為消費(fèi)者提供多樣化的食物選擇,因此基于植物性食物的風(fēng)味物質(zhì)合成和調(diào)控引起了廣泛關(guān)注,加速相關(guān)食品的風(fēng)味改良與創(chuàng)新意義重大[1-3]。在酶和微生物等生物媒介作用下生成的食物風(fēng)味符合消費(fèi)者對(duì)天然、安全、無添加劑或少添加劑食物的期待,因此系統(tǒng)深入研究植物性食物的生物成味機(jī)制,掌握復(fù)雜食物體系中生物成味的關(guān)鍵生物媒介、反應(yīng)過程與互作關(guān)系,才能為植物性食物的風(fēng)味調(diào)控與價(jià)值提升提供科學(xué)的指導(dǎo)。

植物性食物的生物成味涉及內(nèi)源性與外源性兩方面的過程。內(nèi)源性生物成味主要發(fā)生在植物生長成熟以及儲(chǔ)存的過程中,在自身內(nèi)源酶的作用下發(fā)生相關(guān)的碳水化合物代謝、脂肪酸代謝、蛋白質(zhì)代謝等生物轉(zhuǎn)化過程,由此生成的醇、醛、酮、酸、酯、酚、雜環(huán)以及萜烯等揮發(fā)性物質(zhì)賦予食物獨(dú)特的氣味,生成的其他非揮發(fā)性物質(zhì)則可賦予食物甜味、酸味、苦味、鮮味等獨(dú)特滋味。植物性食物外源性生物成味主要發(fā)生在食物的加工處理過程中,需要借助外來的酶和微生物,通過生物催化、發(fā)酵等手段,人為調(diào)控代謝途徑,定向生成目標(biāo)風(fēng)味物質(zhì)或抑制不良風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生。本文基于風(fēng)味物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),介紹了植物性食品中關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)的組成種類與呈味特性,總結(jié)了近年來國內(nèi)外植物性食物的內(nèi)源性與外源性生物成味機(jī)制與前沿進(jìn)展。隨著多學(xué)科交叉、多組學(xué)技術(shù)等的聯(lián)用,將對(duì)植物性食物生物成味的關(guān)鍵途徑與互作機(jī)制有更充分和深入的認(rèn)識(shí),這將為植物性食品的風(fēng)味優(yōu)化與產(chǎn)品創(chuàng)新提供無限的可能。

1 植物性食物中主要風(fēng)味物質(zhì)的組成

對(duì)于大多數(shù)植物來說,風(fēng)味物質(zhì)是代謝途徑的直接產(chǎn)物或最終產(chǎn)物之間相互作用的結(jié)果,該過程與果實(shí)生長成熟以及加工處理過程密切相關(guān)。這些風(fēng)味物質(zhì)豐富多樣,為植物性食物提供了獨(dú)特而豐富的風(fēng)味特征。從化學(xué)結(jié)構(gòu)角度來看,植物性食物中的主要風(fēng)味物質(zhì)包括脂肪族、芳香族以及雜環(huán)化合物等,其中萜烯類化合物因其獨(dú)特的風(fēng)味,在本文中單獨(dú)予以介紹[4-5]。

1.1 脂肪族化合物

脂肪族醛類、酮類、酯類、醇類、酸類以及含硫、含氮化合物是植物食物中常見的風(fēng)味化合物[4-5]。酮存在于多種植物中,如2-十一酮有柑橘類香氣,2,3-丁二酮有奶油氣味[6-7]。番茄中的硝酸戊酯、和5-乙基環(huán)戊烯-1-甲醛能夠賦予其花果香和甜感,脂肪族氨基酸如谷氨酸、賴氨酸能夠賦予其鮮味,而酸味主要來自檸檬酸和蘋果酸[8-9]。成熟“富士”蘋果果實(shí)中濃郁的果香味主要來自揮發(fā)性化合物異戊酸己酯、2-己烯醛、己酸己酯和丁酸3-甲基戊酯等[10]。菠蘿中檢測到的主要風(fēng)味物質(zhì)包括:癸醛、辛酸乙酯、乙酸、1-己醇、γ-己內(nèi)酯、γ-辛內(nèi)酯、δ-十八內(nèi)酯、γ-癸內(nèi)酯和γ-十二內(nèi)酯等[11]。二甲基硫醚、1-丙硫醇、3-巰基-3-甲基丁醇、3-甲基-2-丁烯-1-硫醇等含硫化合物對(duì)甜瓜的特殊風(fēng)味起到了關(guān)鍵作用[12]。

1.2 芳香族化合物與雜環(huán)化合物

芳香族化合物在植物性食物的風(fēng)味物質(zhì)中具有重要地位,其中包括酚、芳香醚、芳香醛、芳香酸和酯等,如肉桂酸側(cè)鏈還原形成的水楊酸甲酯、松柏醇、甲基胡椒酚等,酚類被甲氧基、酚基、乙烯基或醛基的苯取代的衍生物苯乙醇、香蘭素、百里香酚和丁香酚等[13]。多酚是芳香族化合物中非常具有特色的復(fù)雜次生代謝產(chǎn)物,它們以自由和結(jié)合的形式存在于植物基質(zhì)中,游離酚類化合物可以賦予并增強(qiáng)植物性食物特殊的芳香風(fēng)味。薔薇屬果實(shí)中含有兒茶素、原花青素、香草酸等酚類物質(zhì)[14],葡萄揮發(fā)性物質(zhì)中含有苯甲醇、苯乙醇、香草醛、香草酮及其衍生物[15]。此外,當(dāng)糖類與氨基酸相互作用時(shí),會(huì)形成烷基吡嗪、烷基噻唑啉等揮發(fā)性化合物以及其他因Strecker降解而產(chǎn)生的雜環(huán),這些化合物是使得多數(shù)水果中具有明顯果味的重要揮發(fā)性物質(zhì)。例如在葡萄發(fā)酵過程中氨基酸代謝生成的含氮雜環(huán)物質(zhì)——甲氧基吡嗪,能夠賦予葡萄酒濃郁的青椒、蘆筍甚至泥土味[16]。

1.3 萜烯類化合物

萜烯是一類由多個(gè)異戊二烯骨架單元構(gòu)成的天然風(fēng)味物質(zhì),存在于多種植物性食物中,常見的有單萜、倍半萜等,大多數(shù)萜烯是無色液體,密度低于水。這些揮發(fā)性香氣化合物使得水果帶有明顯的特征花香風(fēng)味[17]。例如,葡萄雖然只含有適量的萜烯,但這些化合物使其具有明顯的令人愉悅的玫瑰風(fēng)味[18]。葡萄中的香葉醇、橙花醇等是重要的單萜類香氣化合物,能夠賦予葡萄酒花香、果香和柑橘類香氣[16]。此外,橙子含有的α-蒎烯、γ-萜品烯等風(fēng)味物質(zhì)[19],以及芒果含有的蒎烯、β-月桂烯等萜烯類化合物都能夠賦予它們獨(dú)特的香氣[20]。

表1匯總了植物性食物中一些典型揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的風(fēng)味特性與閾值。

表1 植物性食物中的典型揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

2 植物性食物中的生物成味機(jī)制

植物性食物的生物成味過程分為內(nèi)源性與外源性成味兩個(gè)過程。內(nèi)源性生物成味是在內(nèi)源酶的作用下發(fā)生天然代謝的過程,而外源性生物成味往往需要借助外來生物媒介(如酶、微生物),通過人為干預(yù)調(diào)控物質(zhì)代謝生成理想的風(fēng)味物質(zhì)。了解植物性食物中風(fēng)味物質(zhì)的代謝途徑及其背后的生物成味機(jī)制對(duì)調(diào)控與改善食物的風(fēng)味具有重要意義。

2.1 內(nèi)源性生物成味機(jī)制

研究表明,風(fēng)味物質(zhì)的天然代謝與合成是生物體中一個(gè)多步驟的涉及多個(gè)復(fù)雜酶系統(tǒng)參與的物質(zhì)形成過程,同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生次級(jí)代謝物。許多成分(如前體化合物、酶和輔酶)參與該過程并關(guān)鍵性調(diào)節(jié)次級(jí)代謝物的形成。植物中的基質(zhì)成分如碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等在內(nèi)源酶的復(fù)雜作用下會(huì)進(jìn)行代謝,涉及多個(gè)生物轉(zhuǎn)化途徑(見圖1),并最終形成多種多樣的風(fēng)味物質(zhì),賦予植物性食物獨(dú)特的風(fēng)味與口感[26]。

圖1 植物性食物內(nèi)源性生物成味的主要途徑Fig.1 Main pathways of endogenous biological flavor formation in plant-based foods

2.1.1碳水化合物途徑

在植物生長過程中,通過光合作用將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為碳水化合物,從而為植物生長提供所需的能量。碳水化合物的積累不僅可以提升果實(shí)的品質(zhì),也為果實(shí)其他新陳代謝提供了代謝底物,具有非常重要的生態(tài)和生理學(xué)意義。在植物性食物中,碳水化合物的代謝對(duì)風(fēng)味物質(zhì)的生成以及生物成味有重要作用。碳水化合物對(duì)風(fēng)味的最廣泛的貢獻(xiàn)是甜味,通常來自雙糖和單糖,例如蔗糖、葡萄糖和果糖,不同種類糖的甘味差異很大。因此,風(fēng)味物質(zhì)的濃度和糖分含量影響果實(shí)的風(fēng)味品質(zhì)[27]。此外,許多水果和蔬菜中存在的大多數(shù)揮發(fā)性香氣物質(zhì)是碳水化合物次級(jí)代謝的重要產(chǎn)物。單糖經(jīng)糖酵解途徑(embden-meyerhof-parnas pathway,EMP)生成丙酮酸后,再經(jīng)脫氫酶作用生成乙酰輔酶A,然后分別在酰基轉(zhuǎn)移酶和還原酶作用下生成乙酸某酯和某酸乙酯[28],見圖2。通過六羰基糖和低聚糖生物合成的羥甲基糠醛的含量對(duì)水果和蔬菜的風(fēng)味有很大影響[28]。此外,有限數(shù)量的天然揮發(fā)物直接來自碳水化合物,而無須事先降解碳骨架,這些化合物包括呋喃酮和吡喃酮,如取代的4-羥基-3(2H)-呋喃酮和吡喃麥芽酚構(gòu)成了一組罕見的風(fēng)味分子,具有極低的氣味閾值[29]。

圖2 植物性食物中碳水化合物的生物成味途徑Fig.2 Biological flavor formation pathways of carbohydrates in plant-based foods

2.1.2蛋白質(zhì)途徑

在植物性食物中,蛋白質(zhì)的降解可以產(chǎn)生氨基酸,大多數(shù)氨基酸是無味的,只有甘氨酸和L-丙氨酸是甜的,非極性氨基酸是苦的,其中谷氨酸和天冬氨酸可能與鮮味相關(guān)[30]。此外,植物中的一系列有機(jī)化合物和芳香族化合物,如低碳醇、醛類,酸類和酯類,主要來自氨基酸[31]。氨基酸通過轉(zhuǎn)氨化過程生成支鏈酮酸,再在脫羧酶、醇?；D(zhuǎn)移酶和醇脫氫酶的作用下生成一系列相應(yīng)的醛、酯、醇,從而產(chǎn)生風(fēng)味[32-33]。一些特征性香氣物質(zhì)主要是以線性氨基酸L-亮氨酸為前體通過生物合成形成的。氨基酸是一些支鏈脂肪化合物的前體,如2-甲基-1-丁醇和3-甲基-1-丁醇在氨基酸分解代謝過程中形成,這些化合物可以進(jìn)一步合成酯,酯是許多水果中重要的揮發(fā)性化合物。

2.1.3脂肪酸途徑

由脂質(zhì)水解產(chǎn)生的脂肪酸氧化代謝是植物性食物生長成熟過程中多種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)產(chǎn)生的重要途徑,相關(guān)風(fēng)味物質(zhì)主要是短鏈的醇、醛、酮、酸、酯等[34],如在水果和蔬菜中C6與C9醛類和醇類是其獨(dú)特風(fēng)味的主要貢獻(xiàn)者[26]。植物性食物中經(jīng)脂肪酸氧化與代謝發(fā)生生物成味的途徑主要有3條:α-氧化和β-氧化途徑、脂氧合酶氧化途徑、自氧化途徑[30],其關(guān)鍵過程見圖3。

圖3 植物性食物中脂肪酸的生物成味途徑Fig.3 Biological flavor formation pathways of fatty acids in plant-based foods

1)α-氧化和β-氧化途徑。α-氧化途徑主要作用于C14～C18的長鏈游離脂肪酸,其在α-氧化酶的作用下脫除羧基C,產(chǎn)生一分子的CO2和比原來脂肪酸少一個(gè)碳原子的醛,并進(jìn)一步在醛脫氫酶的作用下,被氧化為相應(yīng)的脂肪酸,進(jìn)入新一輪的氧化循環(huán)[35]。當(dāng)氧化降解的脂肪酸碳鏈被拆解到十二碳以下時(shí),α-氧化酶體系的活性急劇減弱或消失,而十二碳鏈以下的脂肪酸即可循環(huán)其他氧化途徑(如β-氧化)進(jìn)行代謝[36]。β-氧化是在一系列β-氧化酶的作用下,脂肪酸在α-碳原子和β-碳原子之間斷裂,生成乙酸和比原來少兩個(gè)碳原子的醛,并在酯交換反應(yīng)之前將其還原為相應(yīng)醇,此后可以進(jìn)一步發(fā)生酯化反應(yīng)生成一些直鏈酯(如乙酸乙酯)。

2)脂氧合酶(lipoxygenase,LOX)氧化途徑。LOX特異性作用于含有(Z,Z)-1,4-戊二烯結(jié)構(gòu)的多不飽和脂肪酸(如亞麻酸和亞油酸),將其氧化生成相應(yīng)共軛多不飽和酸的氫過氧化物。隨后,在氫過氧化物裂解酶、乙醇?；D(zhuǎn)移酶、乙醇脫氫酶等作用下,產(chǎn)生己醛和(Z)-烯醛[30],最后經(jīng)過乙醇脫氫酶的作用還原成己醇和烯醇,而(Z)-烯醛也能通過酶促或非酶促反應(yīng)形成(E)-烯醛,這些物質(zhì)具有青草味和生草味[37]。如在桃子中,脂肪酸通過LOX途徑生成己醛(E)-2-乙烯基醛和一些芳香族化合物,形成特殊的水果風(fēng)味[38-39]。

3)自氧化途徑。該途徑主要發(fā)生在亞油酸和亞麻酸的氧化降解過程,不飽和脂肪酸的酶促氧化產(chǎn)生的一些揮發(fā)性化合物也可以通過自氧化途徑產(chǎn)生。亞油酸的自氧化產(chǎn)生9-和13-氫過氧化亞油酸,而亞麻酸的自氧化產(chǎn)生12-和16-氫過氧化亞麻酸,并進(jìn)一步發(fā)生氧化與鏈斷裂產(chǎn)生醛和烯醛。亞油酸的主要氧化產(chǎn)物是己醛和2,4-癸二烯醛,而亞麻酸的主要氧化產(chǎn)物是2,4-庚二烯醛等[26,30]。

2.1.4萜烯類化合物途徑

萜烯是植物中豐富的次生代謝產(chǎn)物,由重復(fù)的異戊二烯單元構(gòu)成,常見的有單萜(hemiterpene,C5)和倍半萜(hemiterpene,C15)、二萜(diterpene,C20)等,而單萜和倍半萜在水果的特征香氣和風(fēng)味方面起著重要作用[40]。萜烯主要來源于甲基戊酸(methylvalerate,MVA)途徑(基于乙酰輔酶A)或甲基赤蘚糖醇-4-磷酸(methylerythritol-4-phosphate,MEP)途徑(基于丙酮酸和甘油醛-3-磷酸)[41],分別通過MVA和MEP途徑產(chǎn)生關(guān)鍵中間產(chǎn)物異戊烯基二磷酸(isopentyldiphosphate,IPP)及其烯丙基異構(gòu)體二甲基烯丙基二磷酸(dimethyl allyl diphosphate,DAMPP)。此后,中間產(chǎn)物在烯丙基轉(zhuǎn)移酶的催化下轉(zhuǎn)化為萜烯前體,主要包括:單萜前體香葉基二磷酸(geranyl diphosphate,GDP)、倍半萜和三萜前體法尼基二磷酸(farnesyl diphosphonate,FDP)和二萜和四萜前體香葉基香葉基二磷酸(geranyl geranyl diphosphate,GGDP)等[26],并進(jìn)一步在萜烯合成酶的作用下合成特定的萜烯骨架[42-43]。萜烯經(jīng)過酶催化和氧化反應(yīng),可以轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的醇、酮、醛、酸等衍生物,如萜烯醇、萜烯酮、萜烯醛和萜烯酸,它們是很多植物特殊香氣的主要成分。研究表明,單萜香葉醇和香茅醇分別是麝香和葡萄特征香氣的關(guān)鍵成分[29]。

2.2 外源性生物成味機(jī)制

植物性食物中的外源性生物成味通常借助于微生物和酶實(shí)現(xiàn)。與內(nèi)源性生物成味不同,外源性生物成味的過程涉及的酶是外源的,并非植物性食物自身固有的酶[44]。

隨著科技的快速發(fā)展,外源酶催化技術(shù)在改善食物的風(fēng)味方面具有廣泛的適用性[44]。植物性食物中生物成味的外源酶主要源于天然動(dòng)植物與微生物的分離酶,這些酶部分已經(jīng)作為商品廣泛應(yīng)用于食物風(fēng)味的改善。植物性食物中的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等在外源酶的作用下直接或者間接轉(zhuǎn)化成特征風(fēng)味物質(zhì),或抑制異味前體物質(zhì)與異味物質(zhì)的產(chǎn)生。脂肪酶催化可以在食物基質(zhì)中通過催化脂質(zhì)的醇解或脂肪酸與醇的酯化反應(yīng)原位生成芳香酯[45]。這些酯類具有令人愉悅的感官屬性,例如水果和花的氣味和味道。在茶葉加工中添加來自真菌的外源性脂肪酶,可以分解含有高度不飽和脂肪酸的脂質(zhì),助力其進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),其中與茶葉風(fēng)味相關(guān)的(Z)-3-己烯醇和芳樟醇含量顯著增加,有助于增強(qiáng)茶的香氣[46]。大多數(shù)植物成分缺乏肉香或肉味[47],并且存在澀味、苦味和金屬味等異味,因此在一定程度上限制了其應(yīng)用[48]。研究發(fā)現(xiàn),揮發(fā)性異味物質(zhì)主要由不飽和脂肪酸氧化形成,不飽和脂肪酸經(jīng)過氫過氧化物與自由基反應(yīng)產(chǎn)生各種異味次級(jí)代謝物,如正己醛、乙基乙烯基酮和1-辛烯-3-醇[49];而非揮發(fā)性的異味相關(guān)物質(zhì)則源于酚類化合物、游離脂肪酸、苦味氨基酸、皂苷和生物堿等。利用馬氏克魯維菌、解淀粉芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌發(fā)酵大豆后,使脂肪加氧酶變性,抑制了多不飽和脂肪酸氧化形成異味的醛類物質(zhì),或者通過微生物產(chǎn)生理想的揮發(fā)性物質(zhì)掩蓋了豆類中自然存在的異味,因此大豆的異味(如豆腥味)顯著減少或消失[50]。

微生物可通過從頭合成和生物轉(zhuǎn)化影響植物性食物風(fēng)味的形成,在微生物和酶的協(xié)同作用下碳水化合物、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)及其他大分子營養(yǎng)物質(zhì)水解產(chǎn)生單糖(如葡萄糖和果糖)、游離脂肪酸和游離氨基酸等初級(jí)代謝產(chǎn)物,并進(jìn)一步代謝產(chǎn)生多種次級(jí)代謝風(fēng)味化合物,影響最終食物的風(fēng)味和口感[48]。微生物通過糖酵解途徑將單糖轉(zhuǎn)化為丙酮酸,丙酮酸進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為短鏈有機(jī)酸、醇類和羰基化合物等揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),如雙乙酰、乙醛、乙酸和乙醇[51]。在葡萄酒發(fā)酵過程中,釀酒酵母產(chǎn)生的β-葡萄糖苷酶會(huì)催化糖苷前體和單萜類化合物的水解,產(chǎn)生強(qiáng)烈的花香,并增強(qiáng)葡萄酒的風(fēng)味[52]。在茶葉發(fā)酵過程中添加外源的酪氨酸酶和β-葡萄糖苷酶,與花香甜味相關(guān)的芳樟醇、氧化芳樟醇和水楊酸甲酯含量增加,增強(qiáng)了紅茶的香氣[53]。此外,在食品加工中,合理添加微生物分離的生物酶可以促進(jìn)特定風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生,加強(qiáng)食品的風(fēng)味,例如使用來自酵母的β-葡萄糖苷酶和扁桃腈裂解酶可以將櫻桃仁和杏仁粉中存在的氰基葡糖苷和苦杏仁苷轉(zhuǎn)化為櫻桃和杏仁味的苯甲醛[54]。

此外,植物性食物也經(jīng)常通過加酶處理對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行分解,以減少食品加工過程中異味前體和化合物的含量。例如通過來自解淀粉芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌的Protamex酶處理大豆分離蛋白,可減少其中己醛、戊醇和己醇等物質(zhì)的形成,抑制“豆腥味”的產(chǎn)生[55]。目前市場上乳酸菌發(fā)酵的植物蛋白產(chǎn)品主要有植物酸奶和發(fā)酵植物蛋白飲料等,常用于發(fā)酵的植物蛋白原料有大豆、豌豆、霹靂果、腰果、花生等[56]。在植物類酸奶和發(fā)酵乳發(fā)酵中,可以將酶催化和發(fā)酵相結(jié)合,先利用酶將谷物中的淀粉轉(zhuǎn)化為乳酸菌可利用的低聚糖,再添加適當(dāng)?shù)牡次镔|(zhì),經(jīng)乳酸菌發(fā)酵,獲得的產(chǎn)品不僅風(fēng)味、口感更加豐富,還富含活性多肽、黃酮、多酚等多種功能活性物質(zhì),具有更好的營養(yǎng)健康功效[57]。如將克魯維畢赤酵母(Pichiakluyveri)和植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)依次接種到植物飲品中對(duì)其進(jìn)行共發(fā)酵,飲料的酸味顯著增加,而澀味顯著降低,口感得到極大的改善[58]。

3 展 望

食品風(fēng)味前處理方法的革新以及氣相色譜-質(zhì)譜(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)聯(lián)用、氣相色譜-嗅覺測定法(gas chromatography-olfactometry,GC-O)、液相色譜-質(zhì)譜(liquid chromatography-mass spectrometry,LC-MS)聯(lián)用技術(shù)等高靈敏度定性與定量儀器分析技術(shù)的發(fā)展,為植物性食物生物成味的研究提供了有力支撐。隨著分子生物學(xué)和生物信息學(xué)的快速發(fā)展,多組學(xué)聯(lián)用技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于植物性食物中微生物菌落和關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)的綜合分析,并可準(zhǔn)確構(gòu)建香氣重組體以確定食品風(fēng)味組成與代謝途徑。盡管多組學(xué)聯(lián)用技術(shù)為風(fēng)味物質(zhì)代謝調(diào)控提供了重要的研究方法,但是目前依舊有諸多生物成味過程尚待解析。

植物性食物中的風(fēng)味物質(zhì)分析和檢測相關(guān)研究發(fā)展迅速,已取得了顯著進(jìn)展,而生物成味研究則整體起步較晚,展望未來的研究方向,可以包括幾個(gè)方面。

1)深入研究植物性食物中關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)的組成和形成機(jī)理是去除異味產(chǎn)生理想風(fēng)味物質(zhì)的理論依據(jù),而其背后的研究食物生物成味機(jī)理的整體系統(tǒng)性的網(wǎng)絡(luò)還未形成。未來可以通過生物信息學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)方法理清食品成味途徑和影響因素之間的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)關(guān)系,同時(shí)通過跨學(xué)科研究,如食品科學(xué)、微生物學(xué)和化學(xué),解析食物生物成味的機(jī)制。

2)內(nèi)源、外源合成途徑如何平衡與互作還不清楚,后續(xù)研究可以借助分子生物學(xué)和代謝工程等技術(shù)來探索植物性食物風(fēng)味物質(zhì)在形成過程中,內(nèi)源和外源合成途徑的相互作用和平衡機(jī)制。

3)多種分析方法為明確風(fēng)味物質(zhì)組成和生物成味機(jī)制提供了技術(shù)支撐,但一些分析手段還存在弊端,例如風(fēng)味物質(zhì)的閾值問題還有待探索。后續(xù)可以結(jié)合新興的檢測技術(shù)以提高風(fēng)味物質(zhì)檢測的準(zhǔn)確性和靈敏度。同時(shí),研究風(fēng)味物質(zhì)的感官閾值,以便更好地理解和操縱風(fēng)味特性。

4)通過生物成味的本質(zhì)來指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用尚需加強(qiáng)?？梢越Y(jié)合傳統(tǒng)食品工藝和現(xiàn)代生物技術(shù),如發(fā)酵工程和酶工程,以生物成味機(jī)制指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)流程,優(yōu)化產(chǎn)品的風(fēng)味和質(zhì)量,同時(shí)基于生物成味的分子機(jī)制,采用發(fā)酵工程、酶工程和其他生物技術(shù),實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品的創(chuàng)制和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。