食品風味是消費者選購和接受食品的決定性因素之一，風味取決于多種揮發性成分在頂空中的濃度，閾值等，與溫度、揮發性成分的蒸汽壓及其他食品組分之間的相互作用有關。目前，風味研究主要集中于風味成分的形成機制，而有關風味成分的釋放與感知報道較少。
蛋白質降解能促使風味物質的形成，同時，它可以通過分子鍵對揮發性成分產生吸附作用而改變其頂空濃度，以及對食品凝膠、質構產生影響;通過提高揮發性成分的傳質阻力在不同程度上改變風味的整體平衡，對食品的風味釋放有很大影響。探討并利用蛋白質與揮發性風味成分之間的相互作用，對改進食品風味品質，生產具有良好風味結合與釋放特性的產品具有極大應用價值。
蛋白質對風味成分的作用不僅取決于揮發性風味成分及蛋白質自身的性質，還受到溫度、pH值、鹽類等食品介質條件的影響。本文對蛋白質與食品揮發性風味成分作用的相關研究材料進行了系統整理，就兩者之間的作用機制、影響因素、目前的研究手段進行綜述，以期為今后涉足該領域的科研工作者提供參考。
1、蛋白質－揮發性風味成分作用機制
氨基酸側鏈結構的多樣性使蛋白質與揮發性風味成分具有多種作用力，其中大部分為可逆結合，包括離子鍵，氫鍵以及疏水相互作用[6]; 兩者之間的共價鍵作用為不可逆結合，主要包括醛與賴氨酸殘基側鏈的氨基，胺類與羧基[7],及含硫化合物與蛋白質的結合[8].利用可逆結合可以降低加工過程的風味損失并使風味成分在食用時重新釋放[9],而不可逆結合對于去除食品中的異味具有重要意義[8].此外，蛋白質還通過范德華力、毛細管吸附作用對揮發性成分產生物理吸附[7].以上作用類型與蛋白質及揮發性成分的組成及性質相關，并不存在統一的結合機制[10],且大部分表征為疏水的可逆作用，這也是多肽鏈的特殊折疊及蛋白質結構趨向穩定的表現。
蛋白質與揮發性風味成分的結合機理還有待進一步深入研究，特別是作用位點及作用前后蛋白質的構象變化，目前，作為研究模型的 β - 乳球蛋白也尚未闡明。許多研究者利用傅里葉紅外光譜、核磁共振、平衡透析等分析方法對 β-乳球蛋白風味結合位點進行研究，證實了 β - 乳球蛋白的風味結合位點多分布在蛋白質疏水區，并且存在多個不同的結合位點以及作用較弱的二次結合位點等。各類風味成分或結合于蛋白外表面疏水區，或作用于蛋白質中心穴，然而，這些作用位點各自傾向于結合哪種風味成分，對蛋白質的構象的具體影響還不清楚[11 -13].Jasinski 等[14]報道，β-乳球蛋白存在 14 個 2-壬酮的結合位點而其結合常數K 值相對較低，并認為結合位點數的增多是由于蛋白質結構伸展導致，但伸展發生的原因還不清楚； 有推測認為是由于風味成分與蛋白質比例增大，蛋白質上的二次結合位點與風味成分發生作用導致結合常數降低，或可能是添加的疊氮化納對蛋白質 - 風味成分作用的影響所致[4].
2、蛋白質與揮發性成分相互作用的影響因素
2.1蛋白質
2.1.1蛋白質種類.
目前，研究最多的是牛奶中的乳球蛋白，其次是牛血清蛋白、大豆蛋白、乳清蛋白、酪蛋白以及肌原纖維蛋白。由于氨基酸的組成及側鏈結構、蛋白質空間構象的不同，不同種類的蛋白質與揮發性成分的結合存在明顯差異。
研究最多的風味成分2-壬酮與不同蛋白質的結合常數報道較多，由于實驗方法的不同結果存在差異，總體趨勢大體為:牛血清蛋白＞乳球蛋白＞乳白蛋白。結果顯示，乳清蛋白的風味結合能力大于酪蛋白，如乳清蛋白對苯甲醛具有明顯的吸附作用，而酪蛋白對其沒有任何吸附作用;乳清蛋白對香草醛、檸檬醛、d-檸檬烯的吸附作用也明顯高于酪蛋白。在乳清蛋白中，乳白蛋白與醛酮類物質的交互作用弱于其它蛋白。Beyeler等報道大豆蛋白與牛血清蛋白對各類風味化合物表現出類似的結合特性，與乳球蛋白相比，它們與風味成分的作用不受pH值與溫度的影響。肌基質蛋白對干腌火腿的典型風味成分2-甲基丁醛、己醛、辛醛有明顯吸附作用，而肌原纖維蛋白則只對辛醛存在明顯吸附作用。不同多肽對風味成分吸附也不同，Gianelli等研究多肽對六種典型肉類風味化合物\\(2-甲基丁醛，2-戊酮，3-甲基丁醛，己醛，辛醛，甲硫基丙醛\\)的作用發現肌肽只對2-戊酮沒有吸附作用，而鵝肌肽和肌紅蛋白只對2-甲基丁醛、3-甲基丁醛具有吸附作用。然而，研究者們對此類現象沒有提供任何解釋，顯然，研究多組份食品基質的風味吸附特性是一個非常復雜、任重道遠的系統工程。
2.1.2蛋白質構象.
蛋白質的構象發生變化會顯著影響其風味吸附特性，任何改變蛋白質構象的理化因素，包括溫度、pH值、鹽類等不僅影響食品的質構且還會影響蛋白質、多肽與揮發性成分的作用，進而影響風味品質。
誘導變性、加熱和冷凍過程會導致蛋白質的構象、疏水性等性質發生變化。Pérez-Juan等提取了新鮮豬肉及干腌火腿的肌基質蛋白與肌原纖維蛋白，并比較了冷凍處理對其風味吸附能力的影響，發現鮮豬肉中的蛋白質風味吸附能力遠大于干腌火腿中;冷凍對不添加甘油的肌動球蛋白與揮發性成分的結合特性有顯著影響，而添加甘油保護后則僅發生較小變化;這表明干腌火腿加工過程蛋白質結構改變影響了其風味吸附特性;冷凍引起的蛋白質變性導致肌動球蛋白對3-甲基-丁醛，2-甲基-丁醛、2-戊酮的吸附加強，這可能是由于維護蛋白質空間螺旋結構的疏水鍵斷裂后，有更多的疏水基團暴露出來，增強了對非極性及低極性風味成分的吸附，蛋白質與它們的結合為疏水相互作用;添加甘油的蛋白質對己醛、辛醛的吸附減弱，說明它們與蛋白質作用并非疏水性作用，并且甘油對這類風味成分的結合位點不存在保護作用。此外，該研究顯示聚合態F-肌動蛋白的對大部分風味成分\\(3-甲基-丁醛，2-甲基-丁醛等\\)的吸附能力顯著高于單體的G-肌動蛋白與肌動球蛋白。這表明蛋白質分子量的增大、多孔性的增強，對其風味吸附能力有顯著影響。
Hansen等發現隨著溫度上升，乳球蛋白對苯甲醛對吸附作用顯著增強，并將其歸因為熱作用導致乳清蛋白結構發生伸展，從而影響其風味吸附能力。Yang等報道由高壓導致變性的乳球蛋白，其風味吸附能力與未變性的蛋白質存在顯著差異，這種差異還與風味配體的結構有關。
2.1.3蛋白質濃度
Pérez-Juan等選了六種典型的肉品揮發性風味成分，對不同濃度的肌動球蛋白及G-肌動蛋白與風味成分的作用進行了研究。發現肌動球蛋白對風味成分均有明顯的吸附作用，G-肌動蛋白基本無吸附作用，然而，隨著兩種蛋白質濃度的增大，不同風味成分濃度發生變化不同。
隨著蛋白質濃度上升，風味成分釋放可能是由于蛋白質與蛋白質之間的作用增強從而減弱蛋白質與風味成分的吸附作用，Damodaran等研究羰基化合物與牛血清蛋白的作用，同樣發現隨著牛血清蛋白濃度增加，蛋白質之間作用加強，而蛋白質與風味成分配位體間的作用減弱;此外，也可能是由于蛋白質濃度上升導致表面張力降低，從而風味成分釋放增加，O’Neill等［26］也指出肌原纖維蛋白是有效的表面張力抑制劑。
然而仍有人認為，盡管取決于揮發性風味成分，風味成分保留值應該隨著蛋白質濃度上升而增大。另一方面，蛋白質的濃度發生變化也會影響風味成分與蛋白質間的作用，影響到蛋白質上風味作用位點及二次結合位點的作用及結合常數。
2.2揮發性風味成分
2.2.1理化性質風味成分的理化、熱力學性質對蛋白質與風味成分間作用的影響
已經受到廣泛關注。目前，研究的焦點為特定蛋白質對不同種類、及含相同或者不同官能團的風味成分的作用模式。風味成分的種類、疏水性、分配系數是影響其與蛋白質相互作用的主要因素。
蛋白質對不同種類風味成分的作用大小及方式不同，如添加乳球蛋白能使甲基酮和丁香酚濃度明顯降低，而香草醛無顯著變化。一些特定官能團\\(如羥基、醛基等\\)的存在對蛋白質與風味成分的作用存在顯著影響?？傮w而言，蛋白質對揮發性風味成分的作用強度由醇類到酮類到醛類依次遞增。此外，風味成分與蛋白質間的作用還存在配位體之間的競爭。
風味成分的疏水性及分配系數對兩者作用的影響較大，但當前研究結果尚存在爭議，有待進一步闡明。
大量研究表明，乳球蛋白與酯、醛、酮及醇類等物質的結合常數均隨著化合物碳鏈\\(疏水性\\)的增長而增加，這也說明兩者之間的作用為可逆的疏水相互作用。然而，Flores等的研究結果顯示，風味成分的釋放率與其疏水值并無顯著相關性。Pérez-Juan等發現對干腌火腿的風味物質，肌動球蛋白及G-肌動蛋白均主要與分配系數K值較低的風味成分結合，但G-肌動蛋白對K值較高的3-甲基-丁醛也存在吸附作用。Bortnowska發現沙拉醬釋放的風味成分強度與其分配系數K值存在顯著相關，且不同風味成分與K值的相關性存在差異。
2.2.2分子特性對同類化合物，風味成分疏水性越強則與蛋白質的結合越強，對不同種類風味成分的作用還沒有相關報導。風味成分與其異構體同蛋白質的作用程度也不同。有研究表明，以碳、氫原子的數量、雙鍵、分支程度等為參數，可以建立風味成分的閾值與單功能團之間的模型。Tan等用偏最小二乘回歸法建立了醇類、醛類、酮類、酯類四類風味成分的分子特性與蛋白質\\(牛血清蛋白\\)對其吸附作用之間的模型，并通過試驗進一步驗證了模型的準確性。由于不同種類風味成分的分子特性差異，建立的吸附模型結構存在差異，而從模型可以看出，酯類與牛血清蛋白的結合主要受到碳原子數及沸點的影響，醛類的結合受到氫原子數與沸點的影響，酮類的結合受到碳原子數、鏈長及分支程度的影響。這種模型對研究揮發性風味成分分子特性與吸附作用關系非常直接，可以用于預測同類風味成分與蛋白質的結合作用。
2.3其他介質條件的影響
2.3.1鹽分的添加NaCl作為食品的重要添加成分具有促進保藏、調節風味、提供鈉源三個主要功能。
它的添加會促進與各類蛋白質作用的風味成分釋放，這種“鹽析現象”已被廣泛的研究及報導。Nawar等認為鹽溶解時鹽離子與水分子作用形成水合外殼，減少了風味成分與水分子的結合促進風味釋放;Kemp等認為NaCl對風味的增效作用是由于某個特別的抑制作用而非提高風味成分濃度;Ventanas等建立牛肉湯模型也證明了NaCl提高了大部分風味成分的感知強度，然而并未發現Kemp描述的風味抑制效應。此外，鹽類的添加對食品介質的離子強度也有影響，或者導致蛋白質變性等，均會影響到蛋白質與風味成分間的作用。
除了NaCl，Pérez-Juan等研究了不同種類的鹽對肌基質及肌纖維蛋白風味吸附的影響，不同種類的鹽對風味吸附影響不同。添加NaCl后肌基質蛋白作用的各風味成分釋放顯著增加，KCl只導致了3-甲基-丁醛的釋放增加，CaCl2和MgCl2無顯著影響;對于肌原纖維蛋白，KCl導致己醛釋放增加，NaCl導致辛醛釋放增加，CaCl2和MgCl2對多種風味成分釋放有顯著提高作用。蛋白質造成的不同影響可能是由于兩者在鹽溶液中溶解度不同。
2.3.2溫度溫度主要影響蛋白質的風味吸附能力以及作用位點數，此外還通過影響食品流變學特性與風味成分的分配系數影響風味釋放。溫度對吸附作用的影響是在使蛋白質結構變化的基礎上，尤其是使蛋白質發生熱變性，但不同的作用位點受溫度的影響也不同。
熱處理導致蛋白質發生結構的改變包括伸展及再聚合。在伸展過程中，包含在折疊結構內部的作用位點可能暴露從而增強蛋白質的風味吸附能力;之后的再聚合過程，風味成分也可能被再次釋放，與蛋白質的作用減弱。因此，熱處理對各類蛋白質與不同的揮發性風味成分的作用影響存在差異，如熱處理使乳球蛋白與2-壬酮，乳清蛋白及牛血清蛋白與香草醛的作用減弱;另一方面，使乳球蛋白與苯甲醛、牛血清蛋白對2-壬酮的作用增強;而對熱穩定的酪蛋白的風味吸附作用基本無影響。目前，研究溫度對蛋白質與風味成分作用的影響大部分是基于溫度與受熱時間的簡單熱處理得到的結果，而不能說明整個熱處理過程的變化。溫度對蛋白質與風味成分作用的影響還需要進一步研究，特別是對可逆吸附作用。
2.3.3pH值pH值對蛋白質與風味成分作用的影響研究較少，目前僅限于乳球蛋白。pH值變化對蛋白質結構有較大影響，但對不同種類風味成分與蛋白作用影響不同。
在酸性pH值下，檸檬烯、月桂烯與乳球蛋白結合減弱，釋放增強;而在pH值9時，蛋白質對甲基酮類、酯類的保留值增大。有研究顯示，在較高的pH值下，風味成分的保留值較大。Shimizu等研究了不同pH值下乳球蛋白的結構特性，在高pH值下乳球蛋白與風味成分的作用更強。有人對不同pH值下甲基酮類、酯類與萜類等風味成分的保留值進行了研究，在3～9之間隨著pH值增大，風味保留值總體上呈增加趨勢，作者推測認為，這是由于高pH值使蛋白質結構發生柔性變化導致風味成分更容易接近蛋白質的一級、二級疏水區域;然而，在pH值11時風味成分的保留值顯著降低，這是由于乳球蛋白的堿變性所致。
3、研究技術手段
利用風味成分易揮發、不溶于水、受熱蒸餾等特性，提取方法主要有超臨界流體萃取、蒸餾法、吸附法、浸漬法和吹氣冷凍法。近年來，靜態頂空固相微萃取\\(SPME\\)用于蛋白質風味吸附分析，具有靈敏度高、快速、廉價等優點，是一種無溶劑樣品制備技術，可用于揮發性風味成分檢測樣品的前處理，對平衡透析后的風味成分進行定量分析，黃建等采用了電子鼻和頂空固相微萃取氣質聯用技術測定了牡蠣的揮發性風味成分，Adams等利用SPME技術研究熱變性、pH對蛋白質與含硫風味化合物間不可逆作用的影響。
目前，研究蛋白質與風味成分作用的儀器分析方法主要有頂空氣相色譜法、核磁共振法、熒光光譜法、平衡透析法、液相色譜法\\(排阻色譜、動態耦合柱液相色譜、親和色譜\\)、紅外光譜法。此外，也可采用感官評價來輔助分析蛋白質對風味釋放的影響。Tromelin等利用三維定量構象與分子建模來研究蛋白質風味作用位點。Vreeker等利用大氣壓化學電離質譜法對鼻腔內的風味釋放進行定量分析，研究體內的蛋白質-風味成分作用，并確定作用類型。
氣相色譜法多與固相微萃取、質譜、電子鼻技術聯用，對樣品的風味成分進行鑒定，而在研究蛋白質與風味成分相互作用時，多直接采用SPME-GC方法。
Gianelli等利用SPME-GC技術研究不同腌制劑對骨骼肌中可溶性蛋白與多肽對揮發性化合物相互作用的影響;Pérez-Juan等在研究蛋白質的種類、濃度、構象對其與風味化合物相互作用的影響時也采用SPME-GC方法。Jouenne等利用動態耦合柱液相色譜法成功的測定了疏水化合物與環糊精復合常數，Andriot等利用靜態頂空分析技術驗證了乳球蛋白對苯甲醛的保留作用，利用液相色譜法證實了兩者間強烈的交互作用。平衡透析技術采用不同溶劑一邊溶解蛋白質，一邊溶解待測風味成分使之達到平衡狀態，再通過提出法和氣相色譜直接測定風味成分濃度，被用于測定一定數量烷酮類和醛類與牛血清蛋白、大豆蛋白等的結合作用，O’Neill等利用此法對乳球蛋白風味結合位點進行研究，Zhou等人綜合利用氣相色譜、感官分析及平衡透析技術測定了大豆蛋白與黃油風味化合物的相互作用。Burova等利用差示掃描量熱法檢測蛋白質風味復合物構象的熱穩定性。光譜技術則被用于研究兩者作用的本質，如紅外光譜法對研究蛋白質二級結構非常有用;核磁共振光譜法可以獲得蛋白質風味作用位點的相關信息;Tavel等在研究乳球蛋白與風味化合物作用時，利用傅里葉紅外光譜法觀察蛋白結合后酰胺汕\ue248謀浠\ue1eb耘涮褰\ue263猩稈。\ue0ef倮\ue380核磁共振光譜法對選定的不同結構的配體進行結合位點測定。在不考慮蛋白質或揮發性風味成分自身相互作用的條件下，脈沖梯度場核磁共振技術可以測定蛋白質的吸附常數及作用位點數;Dufour等利用熒光光譜法檢測蛋白質與配位體結合的構象變化以及確定作用位點。
4、結論和展望
蛋白質可逆或不可逆地與揮發性風味成分結合，影響食品的風味釋放。這種結合作用取決于蛋白質與風味成分的自身特性，蛋白質的濃度、構象，風味成分理化性質都會影響兩者的作用機制與程度，不存在統一的作用機制。pH值、溫度、鹽分等介質條件也通過與蛋白質作用或改變蛋白質構象等影響其風味吸附能力。對于研究者來說，探究兩者的作用本質與規律是一個系統且復雜的工程。目前，有關蛋白質與風味成分相互作用的研究取得一定進展，各類蛋白對一些食品典型風味成分的吸附能力研究較為充分，各因素對乳球蛋白風味吸附能力的影響研究也較為全面。然而，這些研究仍有很多矛盾及不足之處，如風味成分的疏水值及分配系數對二者作用的影響仍存在爭議，蛋白質濃度以及熱加工過程中蛋白質風味吸附能力的變化尚未闡明，乳球蛋白外的其他蛋白質研究較為缺乏，不同種類的風味成分與蛋白質間作用規律亟待進一步研究。此外，蛋白質與風味成分的結合機理與作用位點等作用機制方面尚存在很大的不足，許多研究者對蛋白的結合位點數以及大致結合位置進行探究，取得一定成果，但也主要集中在乳球蛋白上，且對各結合位點傾向與何種風味成分作用及作用類型等具體信息尚不清晰。
近年來，感官分析及相關儀器分析技術特別是固相微萃取、紅外光譜及核磁共振光譜技術在風味研究上的應用取得了較大進步，有助于我們進一步了解蛋白質與揮發性風味成分的作用機制。一些新的研究手段如添加唾液的口腔模擬、鼻后風味分析、利用風味成分分子特性對蛋白質風味吸附作用建模等方法不斷發展應用，對蛋白質等生物大分子對風味的釋放與保留研究非常有效。對各類蛋白而言，當前缺乏的蛋白質風味結合位點的性質及位置方面是未來研究的重點，這也是更好利用蛋白質－風味作用達到改善食品食品風味目的的基礎。在今后的研究中，這些技術及研究手段更需要不斷地綜合利用，發展與創新，達到有效分析。除了牛乳蛋白、牛血清蛋白等，肉類蛋白對風味成分的作用已被證實。隨著低脂肉制品的不斷發展，研究肉類蛋白質與風味成分作用，了解它們在肉品加工到食用過程中的變化對改善肉品風味有極大意義。此外，目前研究集中在單一的蛋白質與風味成分的作用。
食品基質作為一個復雜體系，在對單一蛋白研究的基礎上對復合蛋白體系及多組分食品基質與風味成分作用的研究也是未來發展趨勢之一。
