基于SPME-GC-MS川式燒烤醬風味異同比較

王鵬，張浩，何蓮，鄭亞倫，喬明鋒，易宇文，韓穎*

(1.成都工業(yè)學(xué)院，成都 610031；2.四川旅游學(xué)院，成都 610100)

燒烤是食材在腌制或者不腌制的條件下，用碳火或電熱加工食物的過程。食材中蛋白質(zhì)、糖和調(diào)味料中，諸如料酒等物質(zhì)在受熱條件下發(fā)生美拉德反應(yīng)、酯化反應(yīng)以及柴火煙熏味，構(gòu)成燒烤的特殊風味。一般消費者在自制燒烤時，對腌制料(各種調(diào)味料合理組合，也稱為燒烤醬)的使用把握不準，導(dǎo)致自制燒烤總是風味欠佳。燒烤醬正是為解決這一問題而出現(xiàn)的。目前市場上燒烤醬主要是以奧爾良烤翅腌料為主，口味單一，而其他風味的腌料并不多見。川式風味燒烤醬是張浩等[1]開發(fā)的極具四川風味的燒烤醬，目前川式風味燒烤醬開發(fā)的品種有家常、麻辣、蒜香等。家常味咸鮮醇厚，辣度適中，是川菜中的常用味型。麻辣味咸鮮醇香，麻辣味突出，對川菜有特殊意義。蒜香味咸鮮適口，蒜香濃郁[2]。

固相微萃取(solid-phase microextraction，SPME)技術(shù)是20世紀八九十年代加拿大學(xué)者采用涂有固定相的熔融石英纖維吸附、富集樣品中的待測物質(zhì)[3]，集采樣、萃取、濃縮、進樣于一體的樣品前處理技術(shù)，在食品和醫(yī)藥行業(yè)應(yīng)用廣泛[4,5]。氣質(zhì)聯(lián)用儀(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)是氣相色譜和質(zhì)譜儀的簡稱，兩種儀器有機結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)混合物的分離、定性和定量檢測，是氣味物質(zhì)分析的有效工具，目前在乳類、肉制品、調(diào)味品等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用[6-8]。

本研究探索利用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS)結(jié)合化學(xué)計量學(xué)、維恩圖和主成分分析川式家常味、麻辣味、蒜香味燒烤醬在揮發(fā)性風味物質(zhì)上的異同，找出川式風味燒烤醬中的共有揮發(fā)性風味物質(zhì)以及決定其風味的關(guān)鍵物質(zhì)，為川式燒烤醬特征風味物質(zhì)及指紋圖譜的研究奠定了基礎(chǔ)。

1 材料與設(shè)備

1.1 設(shè)備

ACS-30花潮(HC)電子計價稱 上?；ǔ彪娖饔邢薰荆?0 B型萬能高效粉碎機 廣東恒東科技公司；IR-97多合一紅外測溫儀 深圳華盛昌機械實業(yè)有限公司；RM-3500睿美(Ruimei)商用大功率電磁爐(3500 W)；PC-420D專用磁力加熱攪拌裝置、75 μm CAR/PDMS手動萃取頭 美國Supelco公司；SQ680氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國PerkinElmer公司；其他實驗室常用設(shè)備。

1.2 材料、配方及工藝流程

樣品制備的材料、配方及工藝流程參照張浩等、何蓮等[9]和鄭亞倫等的方法制作，其配方見表1。

表1 3種川式風味燒烤醬的配方

續(xù) 表

1.3 GC-MS分析

1.3.1 萃取條件

取配方制得的樣品2.00 g置于15 mL樣品瓶中；磁力加熱：105 ℃；平衡10 min，然后將老化(250 ℃，10 min)的萃取頭插入樣品瓶萃取60 min，隨后進樣，解吸10 min。

1.3.2 GC條件

進樣口溫度：250 ℃；色譜柱：Elite-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；升溫程序：起始溫度40 ℃，保持3 min，以3 ℃/min升至60 ℃，保留1 min，然后以6 ℃/min升至140 ℃，保留1 min，最后以20 ℃/min 升至250 ℃，保留2 min。載氣：氦氣(99.999%)，流速1 mL/min，分流比5∶1。

1.3.3 MS條件

EI離子源，電子轟擊能量70 eV，離子源溫度250 ℃；全掃描；質(zhì)量掃描范圍：35～400 m/z；掃描延遲1.1 min；標準調(diào)諧文件。

1.3.4 定性分析

揮發(fā)性成分定性以檢索NIST 2011譜庫、計算其保留指數(shù)并與其文獻值進行比對為主，同時結(jié)合人工解析質(zhì)譜圖進行確定。

1.3.5 定量分析

經(jīng)過一番詢問，終于真相大白：原來小鵬的奶奶平時經(jīng)常在街道、垃圾池旁撿一些瓶子換零花錢用。小鵬是一個孝順的孩子，為了多幫奶奶收集一些瓶子，就把同學(xué)們喝完的塑料瓶收集起來，裝在自己的大書包里，放學(xué)后帶回家給奶奶。大家知道后，不僅把自己的塑料瓶送給他，還幫他尋找塑料瓶，所以我特制的灑水瓶就這樣不翼而飛了。知道真相后，我感到非常欣慰，夸獎小鵬是一個懂事、孝順的孩子，也表揚了幫助過他的孩子們。

采用峰面積歸一化法進行簡單定量，求得各揮發(fā)性成分的相對含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理及繪圖

數(shù)據(jù)處理及作圖采用Origin 2018軟件。主成分分析是化學(xué)計量學(xué)中常用的分析方法，它通過降維將多變量減少為相關(guān)度低的幾個綜合指數(shù)，并選取較大的特征向量作為主成分，同時輔以二維平面坐標系或三維空間坐標系，對分析結(jié)果的數(shù)據(jù)進行坐標投影，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化，增強數(shù)據(jù)的易讀性[10,11]。維恩圖是一種用于展示不同事物群組之間的數(shù)學(xué)或邏輯聯(lián)系，尤其適合用來表示集合或類之間的“大致關(guān)系”的一種分析方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種川式燒烤醬揮發(fā)性成分離子流圖

PE Elite-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)毛細管柱色譜分離結(jié)合質(zhì)譜檢測得到3種川式風味燒烤醬離子流圖，見圖1。

圖1 3種川式風味燒烤醬離子流圖

由圖1可知，麻辣味分離出有效揮發(fā)性物質(zhì)35種，家常味分離出52種，蒜香味分離出26種。家常味分離的揮發(fā)性物質(zhì)最多，蒜香味最少。麻辣的出峰時間集中在10～25 min之間，家常集中在6～20 min之間，蒜香集中在15～25 min之間，3個樣品在25 min以后出峰較少。

2.2 3種川式燒烤醬揮發(fā)性成分差異分析

2.2.1 3種川式燒烤醬揮發(fā)性成分組成

通過對3種川式風味燒烤醬的揮發(fā)性成分進行GC-MS分析，其組分見表2。

表2 3種川式風味醬GC-MS分析結(jié)果

續(xù) 表

續(xù) 表

由表2可知，從3種風味燒烤醬中共鑒定出83種揮發(fā)性成分，包括醇類10種，醛類21種，酯類6種，烯烴類21種，硫醚類12種，苯酚類3種，酮類4種，呋喃類2種，吡嗪類3種，酸類1種。共有組分4種：己醛、D-檸檬烯、羅勒烯、二烯丙基硫醚，包括醛類1種，烯烴類2種，硫醚類1種。

麻辣味燒烤醬中，揮發(fā)性組分含量最高的是4-異丙基苯甲醇(19.81%)，其次是D-檸檬烯(19.043%)，最低的是4-乙基苯酚(0.118%)；4-異丙基苯甲醇(也稱枯醇，來源于花椒的可能性較大)是一種具有糖果、焙烤香的物質(zhì)[12]。家常味燒烤醬中揮發(fā)性組分含量最高的是乙醇(15.987%)，其次是D-檸檬烯(13.11%)，最低的是苯乙酮(0.061%)；乙醇具有酒香，與原料中料酒和發(fā)酵制品有關(guān)[13]；蒜香味燒烤醬中揮發(fā)性組分含量最高的是4-異丙基苯甲醛(23.451%)，其次是2,3-二氫呋喃(19.654%)，最低的是羅勒烯(0.18%)；4-異丙基苯甲醛別名為枯茗醛，具有強烈枯茗樣辛香香氣，并有花香香韻[14]，其可能來源于孜然[15]。由表2可知，麻辣味中有效的揮發(fā)性成分含量最高，其次是家常味，最低的是蒜香味。

為進一步分析川式風味燒烤醬的揮發(fā)性成分特征，實驗以維恩圖比較了3種川式風味燒烤醬揮發(fā)性物質(zhì)的異同，結(jié)果見圖2。

圖2 3種川式風味燒烤醬揮發(fā)性成分比較的維恩圖

由圖2可知，家常味燒烤醬特有揮發(fā)性成分為32種，蒜香味為13種，麻辣味為12種；3種川式燒烤醬共有揮發(fā)性成分為4種，分別為己醛、D-檸檬烯、羅勒烯和二烯丙基硫醚。3種川式燒烤醬的共有組分不多，可以推測3種風味醬的氣味差異明顯。蒜香與麻辣燒烤醬共有組分10種；麻辣與家常燒烤醬共有組分17種；蒜香與家常共有組分7種。 可以推測麻辣與家常燒烤醬的香氣相似度較高，麻辣與蒜香也較為相似，家常與蒜香差異較大。

2.2.3 3種川式燒烤醬揮發(fā)性成分類別差異分析

為了更好比較3種川式風味燒烤醬揮發(fā)性成分的差異，依據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)統(tǒng)計出3種燒烤醬揮發(fā)性組分數(shù)目和相對百分含量，見表3。

表3 3種川式燒烤醬揮發(fā)性成分類別差異分析

續(xù) 表

由表3可知，家常味燒烤醬所含揮發(fā)性成分的種類最多(10種)，麻辣次之(7種)，蒜香最少(6種)。3種川式風味燒烤醬主要揮發(fā)性物質(zhì)種類包括醇類、醛類、烯烴類、硫醚類。酮類、吡嗪和有機酸是家常味燒烤醬的特有揮發(fā)性成分。

2.3 樣品揮發(fā)性組分主成分分析

對3種川式風味燒烤醬(相對百分含量從高到低取前十)的揮發(fā)性成分進行主成分分析，PC1和PC2能夠99.90%解釋樣品，完全能夠解釋樣品的信息[16]。將主成分得分圖和載荷圖合并得到圖3。

圖3 3種川式風味燒烤醬揮發(fā)性物質(zhì)的主成分分析

注：1為乙醇，2為芳樟醇，3為苯乙醇，4為烯丙醇，5為苯乙醛，6為4-異丙基苯甲醛，7為糠醛，8為乙醛，9為乙酸芳樟酯，10為3-蒈烯，11為D-檸檬烯，12為β-蒎烯，13為γ-松油烯，14為肉桂烯，15為萜品油烯，16為月桂烯，17為草蒿腦，18為二烯丙基二硫醚，19為二烯丙基硫醚，20為茴香腦，21為二烯丙基二硫，22為 4-烯丙基苯甲醚，23為4-異丙基甲苯，24為2,3-二氫呋喃，25為乙酸。

由圖3可知，3個樣品差異明顯，麻辣味分布在二維坐標圖中的第三象限，決定這一結(jié)果的主要揮發(fā)性物質(zhì)為3-蒈烯、β-蒎烯、乙酸芳樟酯、γ-松油烯；家常味分布在第一象限，決定這一結(jié)果的主要物質(zhì)為苯乙醇、肉桂烯、苯乙醛、乙酸、月桂烯、二烯丙基硫醚；蒜香味分布在第二象限，決定這一結(jié)果的主要物質(zhì)是2,3-二氫呋喃、烯丙醇、乙醛、萜品油烯。

3 結(jié)論

對3種川式風味燒烤醬進行氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)檢測，結(jié)合維恩圖和主成分分析，研究結(jié)果表明：3種川式風味燒烤醬共檢測出83種風味物質(zhì)，其中醇類10種、醛類21種、酯類6種、烯烴類21種、硫醚類12種、苯酚類3種、酮類4種、呋喃2種、吡嗪3種、酸類1種；醇類、醛類、烯烴類、硫醚類、苯酚類、呋喃類是3種燒烤醬共有的揮發(fā)性風味物質(zhì)種類；己醛、D-檸檬烯、羅勒烯和二烯丙基硫醚是3種燒烤醬共有的揮發(fā)性物質(zhì)；3-蒈烯、β-蒎烯、乙酸芳樟酯、γ-松油烯對麻辣燒烤醬風味的形成具有決定作用；苯乙醇、肉桂烯、苯乙醛、乙酸、月桂烯、二烯丙基硫醚對家常味燒烤醬風味的形成具有決定作用；酮類、吡嗪和有機酸是家常味燒烤醬特有的揮發(fā)性成分；2,3-二氫呋喃、烯丙醇、乙醛、萜品油烯對蒜香燒烤醬風味的形成具有決定作用。