楊 平,何天鵬,宋煥祿
(北京食品營(yíng)養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心,北京工商大學(xué)分子感官科學(xué)實(shí)驗(yàn)室,北京 100048)
雞蛋是一種大眾非常喜愛(ài)的高營(yíng)養(yǎng)食品,它富含人體所需的多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及生物活性物質(zhì)[1]。雞蛋中的蛋白質(zhì)多為優(yōu)質(zhì)蛋白,在人體中易消化,其氨基酸組成符合人體所需。雞蛋中還富含一種人體大腦和神經(jīng)組織發(fā)育不可或缺的脂肪——卵磷脂,適量食用有利于膽固醇的代謝和防止心血管及相關(guān)疾病的發(fā)生[2]。除此之外,雞蛋因其具有良好的持水性,溶解性,乳化性,起泡性,凝膠性以及獨(dú)具的風(fēng)味,在食品工業(yè)生產(chǎn)中也備受青睞。
近年來(lái),蛋制品的深加工有了很大的發(fā)展,其中蛋黃由于富含由卵磷脂和蛋白質(zhì)結(jié)合而成的脂蛋白,因此具有很強(qiáng)的乳化能力,親油親水能力,現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于冰激凌、沙拉醬、蛋黃醬、色拉調(diào)味料以及餅干、蛋糕等各種烘焙制品中,它是食品工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的原材料,是重要的組成部分[3]。
但是生鮮雞蛋在食品工業(yè)生產(chǎn)中的使用極不便利,而蛋黃粉因其干燥不易變質(zhì),提高工作效率等優(yōu)勢(shì),作為食品營(yíng)養(yǎng)添加劑、品質(zhì)改良劑,已被廣泛應(yīng)用在各種含蛋制品的加工生產(chǎn)中。
雞蛋粉加工是對(duì)經(jīng)過(guò)巴氏殺菌的液體雞蛋進(jìn)行噴霧干燥,可以根據(jù)儲(chǔ)藏時(shí)間和儲(chǔ)藏條件的不同,制備不同脂肪含量的蛋黃粉成品。市售新鮮雞蛋中大約含有4.5 g的脂肪,其中4.14 g為脂肪酸(飽和脂肪酸1.55 g,單不飽和脂肪酸1.91 g,多不飽和脂肪酸0.68 g),而多不飽和脂肪酸會(huì)導(dǎo)致雞蛋風(fēng)味的氧化酸敗,脂肪氧化是食品質(zhì)量惡化的主要原因,會(huì)導(dǎo)致酸敗及不良風(fēng)味的形成,甚至可能產(chǎn)生有毒物質(zhì),因此控制蛋黃粉中的脂肪氧化就顯得格外重要[4]。
大量研究表明,酸價(jià)、過(guò)氧化值和硫代巴比妥酸升高,是高脂肪產(chǎn)品在儲(chǔ)存期間味道改變的主要原因[5]。在氣味方面,大都針對(duì)鮮雞蛋進(jìn)行風(fēng)味研究,如Christoph Cerny[6]針對(duì)加熱后蛋黃的香氣成分進(jìn)行了探究,而針對(duì)蛋黃粉以及其在存儲(chǔ)過(guò)程中的風(fēng)味變化,會(huì)產(chǎn)生怎樣的風(fēng)味化合物,目前還未見(jiàn)報(bào)道。本文采用GCOMS 技術(shù),針對(duì)不同儲(chǔ)藏期的蛋黃粉進(jìn)行揮發(fā)性成分測(cè)定,并對(duì)其進(jìn)行定性定量,找出關(guān)鍵香氣成分,應(yīng)用主成分分析(PCA)探究關(guān)鍵香氣成分與貨架期之間的關(guān)系,從而為延長(zhǎng)蛋黃粉的貨架期提供有效信息。
蛋黃粉 陜西天斗蛋業(yè)有限公司;2甲基3庚酮、C7C30系列烷烴、2甲基丁醛、異戊醛、正己醛、1辛烯3酮、2壬酮、3,5辛二烯2酮、乙酸丙酯、2戊基呋喃、2,5二甲基吡嗪、2乙基5甲基吡嗪等標(biāo)準(zhǔn)品 均為色譜純,美國(guó)Sigma公司。
電子分析天平 Satorius公司;40 mL固相微萃取頂空瓶、固相微萃取架、萃取手柄及65 μm CAR/DVB/PDMS萃取頭 Supelco公司;HHS1數(shù)顯恒溫水浴鍋 金怡公司;7890A7000B氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國(guó)Agilent公司;Sniffer9000 嗅聞儀 瑞士Brechbuhler公司;毛細(xì)管柱DBWax及DB5(30 m×0.25 mm×0.25 μm) 美國(guó)J&W公司。
1.2.1 原料預(yù)處理 購(gòu)于陜西天斗蛋業(yè)有限公司同一批次,距生產(chǎn)日期一個(gè)月內(nèi)的,市售蛋黃粉,其水分含量≤4 g/100 g,pH為6~7,蛋白質(zhì)含量>30 g/100 g,游離脂肪酸(FFA)含量≤4 g/100 g,脂肪含量≥60 g/100 g。將100 g蛋黃粉平均分成5份,分別裝入鋁箔自封袋中,取出其中一份放入20 ℃冷凍,記為0個(gè)月,其他四份放入30 ℃恒溫箱保存,之后當(dāng)時(shí)間為2、4、6、8個(gè)月時(shí),分別將相應(yīng)蛋黃粉依次放入20 ℃冷凍,待8個(gè)月期滿,所有樣品全部放入20 ℃冷凍,等待檢測(cè)。
1.2.2 蛋黃粉香氣物質(zhì)的萃取 精確稱取2.0 g蛋黃粉樣品于干凈無(wú)異味的氣相頂空瓶中,加入1 μL 2甲基3庚酮(0.816 μg/μL,溶于正己烷),迅速將瓶蓋蓋好放入60 ℃的恒溫水浴中平衡加熱20 min,將吸附涂層從手柄中推出,并在相同的溫度下進(jìn)行香氣萃取,吸附40 min,隨后在氣相色譜嗅聞質(zhì)譜聯(lián)用儀中,在250 ℃高溫下進(jìn)行解析5 min。
1.2.3 蛋黃粉香氣物質(zhì)的分離和檢測(cè) 樣品在進(jìn)樣口氣化后,分別經(jīng)過(guò)極性DBWAX氣相色譜毛細(xì)管柱和弱極性DB5氣相色譜毛細(xì)管柱進(jìn)行分離,通過(guò)分流裝置分別進(jìn)入質(zhì)譜檢測(cè)器和嗅聞探測(cè)儀,同時(shí)實(shí)驗(yàn)員記錄在嗅聞口所感知的氣味特征和強(qiáng)度。
氣相色譜條件:起始溫度40 ℃,保持3 min,然后以5 ℃/min的升溫速度升溫到200 ℃,再以10 ℃/min的升溫速度升溫到230 ℃保持3 min。載氣為氦氣,恒定流速為1.2 mL/min,進(jìn)樣口溫度250 ℃。
嗅聞探測(cè)器條件:接口溫度設(shè)定為150 ℃,同時(shí)通入濕潤(rùn)氮?dú)庖苑乐箤?shí)驗(yàn)員鼻腔干燥。
質(zhì)譜條件:電子轟擊(electron impact,EI)離子源,電子能量70 eV,傳輸線溫度280 ℃,離子源溫度為230 ℃,四極桿溫度為150 ℃,溶劑延遲設(shè)定為4 min,質(zhì)量掃描范圍m/z為50~350。
1.2.4 蛋黃粉香氣物質(zhì)的定性和定量 所有化合物的鑒定由NIST 08譜庫(kù),標(biāo)準(zhǔn)化合物保留指數(shù)(RI),嗅聞數(shù)據(jù)對(duì)比以及標(biāo)準(zhǔn)化合物對(duì)比進(jìn)行鑒定。RI值[7]是根據(jù)目標(biāo)化合物的出峰時(shí)間以及相同條件下系列烷烴出峰時(shí)間計(jì)算而得,計(jì)算公式為:RI=100N+100n(tRatRN)/(tR(N+n)tRN),式中N、n分別表示目標(biāo)化合物出峰前后正構(gòu)烷烴所含碳原子數(shù)目,tRa、tRN、tR(N+n)、tRN分別表示未知化合物,含碳原子數(shù)較低正構(gòu)烷烴,含碳原子數(shù)較高正構(gòu)烷烴的保留時(shí)間。定量方法采用半定量方式,計(jì)算公式為Ax/Ai=Cx/Ci,式中Ax、Ai分別表示目標(biāo)化合物的出峰面積和內(nèi)標(biāo)的出峰面積,Cx、Ci分別表示目標(biāo)化合物的濃度和內(nèi)標(biāo)的濃度。
主成分分析由The Unscrambler(v 9.7 CAMO,OSLO,Norway)完成,圖表制作由Microsoft Office Excel 2007軟件完成。
由表1可知,對(duì)蛋黃粉用SPMEGCOMS法進(jìn)行香氣分析,最終得到31種揮發(fā)性成分,其中醇類9種,醛類7種,酮類9種,酯類1種,雜環(huán)類5種。在這31種香氣成分中,能夠通過(guò)嗅聞儀檢測(cè)到的氣味成分為2甲基丁醛、異戊醛、正己醛、1辛烯3酮、2壬酮、3,5辛二烯2酮、乙酸丙酯、2戊基呋喃、2,5二甲基吡嗪、5甲基2乙基吡嗪,它們分別呈現(xiàn)出可可粉味、麥芽味、青草味、蘑菇味、熱牛奶味、脂肪味、奶酪味、青豆味、烤堅(jiān)果味,果香味,經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)品的驗(yàn)證以及感官人員用鼻子作為檢測(cè)器嗅聞檢驗(yàn),這幾種物質(zhì)確實(shí)呈現(xiàn)以上特征,并且樣品中相應(yīng)化合物的保留指數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)品及文獻(xiàn)[8]報(bào)道接近,而這10種氣味化合物由于它們?cè)诘包S粉中都起著關(guān)鍵性作用,因此它們也被鑒定為蛋黃粉的關(guān)鍵活性氣味物質(zhì),是蛋黃粉的主要香氣來(lái)源。
表1 不同儲(chǔ)藏期的蛋黃粉中各香氣物質(zhì)相對(duì)濃度Table 1 The concentration of aroma compounds in egg yolk powder during storage
蛋黃粉富含卵磷脂等60%的脂肪成分,因此油脂氧化是蛋黃粉在儲(chǔ)藏過(guò)程中最重要的氧化反應(yīng),其快慢程度也在很大程度上決定著蛋黃粉的貨架期[910]。從圖1中可以看出,醇類和醛類物質(zhì)的含量基本呈現(xiàn)出先逐漸升高,分別在6個(gè)月、4個(gè)月的時(shí)候達(dá)到峰值,隨后逐漸降低。酮類物質(zhì)總濃度隨儲(chǔ)藏時(shí)間增加逐漸升高,最后兩個(gè)月稍有下降,雜環(huán)類先升高后物質(zhì)濃度基本持平,并且隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的增加并未減少或散失。由此可見(jiàn),隨著儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng),蛋黃粉內(nèi)部一直存在著某些反應(yīng)而生成更多的揮發(fā)性物質(zhì),在4個(gè)月時(shí)達(dá)到最高峰,最高峰的表現(xiàn)主要為已有的氣味化合物濃度增高,以及增加新生成的揮發(fā)性化合物。之后,隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行,一些香氣物質(zhì)由于揮發(fā)性高而減少或散失,或與脂肪氧化相關(guān)的化合物的濃度繼續(xù)增加,造成蛋黃粉的整體感官體驗(yàn)略有下降。
圖1 各類香氣化合物隨儲(chǔ)藏時(shí)間變化柱狀圖Fig.1 The changes of different kinds of aroma compounds during storage
被檢測(cè)到的醇類物質(zhì)多為脂肪酸氧化產(chǎn)生,醇類物質(zhì)總濃度在所檢測(cè)到的氣味化合物中占比最大,高達(dá)45%,但醇類物質(zhì)香氣閾值較高,因此并未在嗅聞口檢測(cè)到[11]。醇類物質(zhì)隨儲(chǔ)藏時(shí)間先升高后降低,在6個(gè)月時(shí)達(dá)到峰值,說(shuō)明在儲(chǔ)藏過(guò)程中脂肪氧化反應(yīng)一直進(jìn)行著,并且在前六個(gè)月最大程度發(fā)生,后兩個(gè)月濃度的減少可能是由于脂肪氧化速率減慢或由于部分醇類物質(zhì)的高揮發(fā)性散失導(dǎo)致。所檢測(cè)到的醇類物質(zhì)中,含量最高的為1辛烯3醇,這種物質(zhì)被鑒定為是由酶促或非酶降解亞油酸得到的,呈現(xiàn)出典型的蘑菇味,故也被稱為“蘑菇醇”,該物質(zhì)濃度隨儲(chǔ)藏時(shí)間的增加可以指示脂肪氧化的發(fā)生[1213]。
醛類物質(zhì)僅占所有氣味物質(zhì)的24%,但由于其閾值低的特性,在蛋黃粉中屬于重要的香氣成分。該類物質(zhì)產(chǎn)生于油酸、亞油酸、花生四烯酸等不飽和脂肪酸的氧化或美拉德反應(yīng)的Strecker降解。正己醛為脂肪醛的典型代表,被認(rèn)為是可以監(jiān)測(cè)脂肪氧化的指示劑或標(biāo)記物[14]。相關(guān)報(bào)道稱,當(dāng)正己醛的濃度較低時(shí)呈現(xiàn)出令人愉悅青草香,而當(dāng)處在較高濃度時(shí)則會(huì)出現(xiàn)油脂味,這也有可能是隨著該物質(zhì)濃度增高,逐漸出現(xiàn)不愉快香氣的原因[15]。葛蘭波等[16]在對(duì)用植物油制作的糕點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn),當(dāng)正己醛含量為5 μg/g時(shí)即產(chǎn)生異味,超過(guò)10 μg/g時(shí)則不能食用。Ridgway等[17]也指出,醛類物質(zhì)濃度的升高與異嗅味有密切關(guān)系,正己醛大多作為指示脂肪氧化程度的關(guān)鍵物質(zhì)。而根據(jù)表1可知,正己醛的濃度并沒(méi)有大幅度增加而是基本持平,這說(shuō)明經(jīng)過(guò)八個(gè)月的儲(chǔ)藏,正己醛還沒(méi)有達(dá)到或開(kāi)始影響蛋黃粉的感官品質(zhì)。2甲基丁醛、異戊醛是美拉德反應(yīng)重要的降解產(chǎn)物,通過(guò)Strecker降解亮氨酸、異亮氨酸產(chǎn)生[1819],具有可可香和麥芽香氣,它們濃度的增加豐富了蛋黃粉的香氣輪廓。順4庚烯醛呈現(xiàn)土霉味,從儲(chǔ)藏第四個(gè)月開(kāi)始出現(xiàn),該物質(zhì)曾被在鮮蛋黃中檢測(cè)到,被認(rèn)為是對(duì)雞蛋有重要貢獻(xiàn)作用的風(fēng)味物質(zhì)[19]。在本研究中,2甲基丁醛、異戊醛、正己醛三種化合物在嗅聞過(guò)程中都可以被嗅聞儀檢測(cè)到,并且強(qiáng)度較強(qiáng),因此是構(gòu)成蛋黃粉香氣輪廓的重要物質(zhì),是蛋黃粉中的重要?dú)馕痘钚晕镔|(zhì)。
酮類物質(zhì)是脂肪氧化以及美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的又一類代表物質(zhì),如2丁酮、2辛酮、2壬酮、苯乙酮等物質(zhì)被認(rèn)為是美拉德反應(yīng)尤其是Amadori重排過(guò)程中產(chǎn)生的重要產(chǎn)物[19],由表1可以看出,2丁酮和2壬酮是在儲(chǔ)藏時(shí)間為6個(gè)月和8個(gè)月時(shí)被檢測(cè)到,說(shuō)明是在儲(chǔ)藏過(guò)程中后生成的氣味成分。2辛酮和苯乙酮在幾乎所有樣品中被檢測(cè)到并呈現(xiàn)出先升高后下降的趨勢(shì),推測(cè)這兩種物質(zhì)是在生產(chǎn)過(guò)程中生成,在儲(chǔ)藏過(guò)程中隨著生成速率下降而導(dǎo)致濃度逐漸降低。1辛烯3酮為亞油酸的重要降解產(chǎn)物,Ridgway[20]認(rèn)為油脂氧化是食物腐敗的主要反應(yīng)來(lái)源,而醛、酮、內(nèi)酯、呋喃、醇、有機(jī)酸等,都與油脂氧化相關(guān),屬于該反應(yīng)的降解產(chǎn)物,是食物發(fā)生風(fēng)味變化的原因。該物質(zhì)沒(méi)有質(zhì)譜峰,推測(cè)含量低于檢出限,因此無(wú)法計(jì)算濃度,但嗅聞人員可以在嗅聞檢測(cè)口感知到較強(qiáng)的蘑菇味,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)品驗(yàn)證最終確定該物質(zhì)在蛋黃粉中存在,并起到關(guān)鍵作用。
在蛋黃粉中僅檢測(cè)到一種酯類物質(zhì)——乙酸丙酯,并具有濃烈的奶酪味特征,此物質(zhì)在相關(guān)文獻(xiàn)中沒(méi)有找到可以參考的保留指數(shù),通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)品的驗(yàn)證以及感官人員的嗅聞,最終確定該物質(zhì)對(duì)于蛋黃粉的重要香氣貢獻(xiàn)作用。盡管該物質(zhì)覺(jué)察閾值較低,但是由于其含量較低,因此雖然具有強(qiáng)烈香氣特征但并沒(méi)有被質(zhì)譜檢測(cè)器檢測(cè)到。
雜環(huán)類物質(zhì)是蛋黃粉中的又一類重要香氣物質(zhì),大多呈現(xiàn)出烤香、堅(jiān)果香、爆米花香等香氣特征并能夠在嗅聞口聞到香氣,它們的存在豐富了蛋黃粉的香氣輪廓,這些物質(zhì)在一些烘焙制品以及花生、堅(jiān)果中也被檢測(cè)到[21]。蛋黃粉在制作過(guò)程中經(jīng)過(guò)脫水、高溫等過(guò)程,因此推測(cè)此類化合物的生成是由于在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生的美拉德反應(yīng)。由圖1可知,該類物質(zhì)總含量在儲(chǔ)藏過(guò)程中基本不變,但從表1中看到,這種不變是動(dòng)態(tài)的,即有些物質(zhì)減少,有些物質(zhì)增加。如2乙基5甲基吡嗪(果香)濃度逐漸降低,而甲基吡嗪、2,5二甲基吡嗪、2戊基呋喃濃度逐漸增加,這些化合物是美拉德反應(yīng)的重要產(chǎn)物,閾值較低,對(duì)蛋黃粉香氣起著重要貢獻(xiàn)作用,因此更加確定即使在常溫儲(chǔ)藏過(guò)程中,美拉德反應(yīng)沒(méi)有停止,而是產(chǎn)生更多的風(fēng)味物質(zhì),從而彌補(bǔ)香氣的散失,這也可能是蛋黃粉只要在規(guī)定貨架期內(nèi)仍然香氣濃郁的原因[22]。
運(yùn)用The Unscrambler(v9.7 CAMO,OSLO,Norway)軟件對(duì)儲(chǔ)藏時(shí)間以及蛋黃粉中31種風(fēng)味物質(zhì)做主成分分析,得到圖2。由圖2可以看出,0~2個(gè)月剛出廠的蛋黃粉風(fēng)味物質(zhì)較為單一,其中氣味活性較強(qiáng)的正己醛、2乙基5甲基吡嗪與0個(gè)月樣品落在同一區(qū)域,具有相關(guān)性,說(shuō)明這兩種關(guān)鍵物質(zhì)在蛋黃粉生產(chǎn)過(guò)程中最大程度產(chǎn)生,在蛋黃粉儲(chǔ)藏初期對(duì)整體香氣起到主要貢獻(xiàn)作用。而隨著儲(chǔ)藏期的不斷延長(zhǎng),蛋黃粉的風(fēng)味輪廓逐漸豐富,其中氣味活性較強(qiáng)的異戊醛、3,5辛二烯2酮、乙酸丙酯三種風(fēng)味物質(zhì)濃度逐漸增加,這三種物質(zhì)分別呈現(xiàn)出麥芽香、果香、奶酪香,在四個(gè)月到六個(gè)月時(shí)最為豐富,與這兩個(gè)月相關(guān)性比較大,他們是由脂肪氧化或美拉德反應(yīng)產(chǎn)生,濃度的增加一定程度上也可以豐富蛋黃粉的風(fēng)味輪廓。4個(gè)月和6個(gè)月落點(diǎn)區(qū)域非常接近,這可以說(shuō)明這兩個(gè)月蛋黃粉的性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定,物質(zhì)的生成和減少現(xiàn)象較不明顯。2甲基丁醛、2戊基呋喃、2壬酮、2,5二甲基吡嗪以及1辛烯3酮5種物質(zhì)與8個(gè)月相近,說(shuō)明它們具有相關(guān)性,對(duì)儲(chǔ)存8個(gè)月的蛋黃粉樣品的風(fēng)味貢獻(xiàn)度較大。2個(gè)月所在區(qū)域沒(méi)有關(guān)鍵氣味化合物存在,并與其他幾個(gè)月份呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān),推測(cè)此時(shí)蛋黃粉剛生產(chǎn)出來(lái)還不穩(wěn)定,氣味化合物的揮發(fā)或散失速率高于生成速率,從而影響蛋黃粉的整體香氣,因此建議剛生產(chǎn)出的蛋黃粉不宜立即售賣。從圖中可以看出剛出廠的產(chǎn)品(0個(gè)月和2個(gè)月)香氣輪廓并不完善,而在儲(chǔ)藏過(guò)程中,隨著香氣物質(zhì)的不斷變化,不同化合物之間的相互作用、相互協(xié)調(diào),使蛋黃粉的香氣逐漸呈現(xiàn)最優(yōu)狀態(tài)。4~6個(gè)月蛋黃粉品質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定,此段時(shí)間化合物濃度變化不大。
圖2 蛋黃粉中風(fēng)味物質(zhì)隨儲(chǔ)藏時(shí)間變化主成分分析(PCA)圖Fig.2 PCA analysis of the relationship between aroma compounds and the storage time
對(duì)不同貨架期的蛋黃粉進(jìn)行香氣分析,最終確定了10種關(guān)鍵香氣物質(zhì),這10種化合物對(duì)蛋黃粉整體香氣起到?jīng)Q定性作用。對(duì)蛋黃粉在儲(chǔ)藏過(guò)程中風(fēng)味變化分析得知,在儲(chǔ)藏初期(0~2個(gè)月),對(duì)蛋黃粉具有貢獻(xiàn)作用的香氣物質(zhì)較為單一,2個(gè)月時(shí)較不穩(wěn)定,而在儲(chǔ)藏過(guò)程中尤其是4個(gè)月左右時(shí),蛋黃粉具有更為豐富的香氣輪廓,4~6個(gè)月時(shí)蛋黃粉風(fēng)味較為穩(wěn)定。根據(jù)檢測(cè)出的氣味化合物種類得知,脂肪氧化與美拉德反應(yīng)是蛋黃粉整體風(fēng)味發(fā)生變化的重要原因,脂肪氧化易帶來(lái)不利影響,美拉德反應(yīng)產(chǎn)物大多起到協(xié)調(diào)風(fēng)味的作用,因此抑制脂肪氧化,促進(jìn)美拉德反應(yīng)是提高蛋黃粉貨架期穩(wěn)定性可以采取的措施。
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