蘋果木煙熏液的品質特性

趙 冰，李 素，王守偉，成曉瑜，喬曉玲，李家鵬，曲 超，艾 婷，許 典

（中國肉類食品綜合研究中心，北京食品科學研究院，肉類加工技術北京市重點實驗室，北京 100068）

蘋果木煙熏液的品質特性

趙 冰，李 素，王守偉*，成曉瑜，喬曉玲，李家鵬，曲 超，艾 婷，許 典

（中國肉類食品綜合研究中心，北京食品科學研究院，肉類加工技術北京市重點實驗室，北京 100068）

以蘋果木煙熏液為研究對象，從感官品質、pH值、羰基化合物、酚類化合物、苯并（a）芘的含量、揮發性風味物質的組成和電子鼻分析等角度研究蘋果木煙熏液的性質，并與目前市場上煙熏液產品進行比較。結果表明，蘋果木煙熏液pH值為2.31，酚類化合物、羰基類化合物的含量分別達到9.94 mg/mL和7.91 g/100 mL，揮發性風味物質以酚類物質和醛類為主，相對含量分別為36.15%和17.58%，通過電子鼻主成分分析發現，蘋果木煙熏液與其他幾種煙熏液之間主成分有顯著性差異，與市場其他煙熏液相比，在核心成分和特征性風味物質均有明顯的優勢，同時無苯并（a）芘檢出，表明蘋果木煙熏液具有良好的應用前景。

蘋果木屑；煙熏液；風味物質；苯并（a）芘；酚類化合物

趙冰， 李素， 王守偉， 等. 蘋果木煙熏液的品質特性［J］. 食品科學， 2016， 37（8）: 108-114. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201608019. http://www.spkx.net.cn

ZHAO Bing， LI Su， WANG Shouwei， et al. Quality characteristics of liquid smoke flavoring obtained from apple wood［J］. Food Science， 2016， 37（8）: 108-114. （in Chinese with English abstract） DOI:10.7506/spkx1002-6630-201608019. http://www.spkx.net.cn

煙熏肉制品是在肉制品產業重要的產品形式之一，由于其獨特的風味和色澤得到世界各地消費者的喜愛。煙熏工藝在最初的肉制品加工中主要起著防腐、抑菌和延長保質期的作用。隨著科技的發展，新型防腐保鮮技術不斷涌現，煙熏工藝的作用主要體現在改善煙熏風味和色澤方面［1］。使肉制品產生煙熏色澤與煙熏風味有2 種方法：一是由木材等材料經不完全燃燒產生的煙來直接熏制肉制品，這是傳統煙熏肉制品的制作方法，也是防止肉制品腐敗變質最古老的手段之一，目前仍在廣泛使用；另一種方法是使用煙熏液，將煙熏液加入食品中，從而制得煙熏肉制品。

環境問題和食品安全問題已經成為困擾中國經濟發展和社會穩定的兩大問題，而煙熏肉制品與這兩大問題都有一定的關系。一方面，傳統的煙熏工藝在木屑不完全燃燒的過程中會形成煙氣，大部分煙氣排放到空氣中，對環境造成了污染；另一方面，在煙熏過程中，木屑的不完全燃燒會形成苯并（a）芘等多環芳烴類致癌物質，會對消費者的身體健康造成影響。煙熏液在生產的過程中通過特殊的凈化工藝可以很好地除去苯并（a）芘，降低煙熏肉制品中苯并（a）芘的含量［2-3］。

生產煙熏液有2 種工藝，一種是采用單體香料調配出具有煙熏風味的香味料（一般稱為配制的煙熏香味料或香精），但由于煙熏香味的化學組成比較復雜，配制的煙熏液其香味不盡如人意；二是以天然植物（尤其是木材）為原料，經適當方法產生煙氣，其煙氣經提純精制得到煙熏液［4］。目前，國內市場上僅有山楂核煙熏液和紅箭的硬木煙熏液2 種產品是以天然植物為原料制備得到的，但是目前存在產品品種單一的問題，不能滿足市場的需求，特別是不符合國家“十二五”關于傳統食品現代化的要求，開發新型優質煙熏液已經刻不容緩。

本實驗以蘋果木煙熏液為研究對象，研究蘋果木煙熏液酚類化合物、羰基類化合物等揮發性風味化合物的關鍵性指標，并將其與市場上的煙熏液進行比較，以期能為煙熏液產業的發展提供數據參考。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

蘋果木屑、煙熏液華魯Ⅰ號、華魯Ⅱ號 濟南華魯食品有限公司；金牛山Ⅱ號 濟南金牛山食品香料廠；紅箭Smokez poly c-10 美國紅箭國際公司。

1.2儀器與設備

氣相色譜-質譜儀 美國Thermo公司；PEN3電子鼻德國AirSense公司。

1.3方法

1.3.1蘋果木煙熏液的生產工藝

以蘋果木屑為原料，將其粉碎成長2 cm大小的片段，然后通過干餾工藝發煙，該干餾裝置由本單位自主研發，主要由電加熱裝置、自動溫度控制裝置、冷凝裝置和餾分收集裝置組成，干餾溫度為450 ℃，通過蛇形冷凝裝置收集煙氣，將得到的冷凝液通過沉淀、分層、濾紙過濾，然后采用Amberlite XAD-4非極性大孔吸附樹脂進行純化處理，得到蘋果木煙熏液，備用。

1.3.2煙熏液感官評價

煙熏液的感官評價主要測定煙熏液的色澤和香氣。色澤的測定是將量品置于一潔凈的白紙上，用目測法進行觀察；香氣的評定參考GB/T 14454.2—2008《香料：香氣評定法》進行評定［5］。

1.3.3煙熏液pH值的測定

煙熏液pH值的測定采用pH計進行檢測，測3 個平行量品，取平均值。

1.3.4煙熏液羰基類化合物含量的測定

制備得到的蘋果木煙熏液中羰基類化合物的含量采用修正的蘭普-克拉克法［6-7］，取1 mL稀釋后的煙熏液量品加入到25 mL比色管中，然后加入1 mL 2，4-二硝基苯肼飽和甲醇溶液，再加入0.05 mL濃鹽酸，充分混勻后在50 ℃水浴中反應30 min，流水迅速冷卻，加入5 mL 0.1 g/mL KOH溶液，然后用甲醇稀釋到25 mL，反應15 min后在波長430 nm處測定吸光度，以2-丁酮作為標準品做標準曲線，以甲醇作為空白，并將其與市場上的4 種煙熏液產品進行對比。羰基類化合物含量按公式（1）計算：

式中：X為羰基類化合物的含量（以庚醛表示）/（g/100 mL）；V為量品的稀釋倍數；B為由量品的吸光度A在標準曲線上讀得的對應值（以2-丁酮表示）/（mg/100 mL）；Mr1和Mr2分別為庚醛和2-丁酮的相對分子質量。

1.3.5煙熏液酚類化合物含量的測定

制備得到的蘋果木煙熏液中酚類化合物的含量采用修正吉布斯法［6-7］測定。取體積分數0.5%煙熏液5 mL加入到試管中，以蒸餾水做空白，加入5 mL pH 8.3的硼酸-氯化鉀緩沖液（0.4 mol/L硼酸溶液125 mL，0.4 mol/L KCl溶液125 mL，0.2 mol/L NaOH溶液40 mL，將3 種溶液混合后，用蒸餾水稀釋至1 L），然后加入1 mL質量分數0.6% NaOH溶液調節pH值至9.8，然后加入1 mL 2，6-二氯醌氯亞胺溶液（0.25 g 2，6-二氯醌氯亞胺溶液溶解于30 mL無水乙醇中，然后取1 mL用蒸餾水稀釋至15 mL）使溶液顯色，混勻，在室溫條件下反應25 min后在波長560 nm處測定其吸光度。以愈創木酚為標準品做標準曲線，計算煙熏液中酚類物質的含量，以2，6-二甲氧基苯酚表示，并將其與市場上的4 種煙熏液產品進行對比。量品中酚類物質含量按公式（2）計算：

式中：Y為量品中酚類化合物的含量（以2，6-二甲氧基苯酚表示）/（mg/mL）；V為量品的稀釋倍數；B為從標準曲線上讀得的吸光度A的對應值（以愈創木酚表示）/（mg/mL）；Mr1和Mr2分別為2，6-二甲氧基苯酚和愈創木酚的相對分子質量。

1.3.6煙熏液苯并（a）芘含量的測定

煙熏液中苯并（a）芘含量的檢測采用高效液相色譜法［8］進行檢測。將煙熏液按照一定的比例稀釋，0.45 μm微孔濾膜過濾，然后采用高效液相色譜法檢測苯并（a）芘的含量，比較蘋果木煙熏液與市場上的4 種煙熏液產品中苯并（a）芘含量的不同。

色譜柱：C18柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流動相：乙腈-水（88∶12，V/V）溶液；流速1.2 mL/min；熒光檢測器：激發波長384 nm，發射波長406 nm；柱溫30 ℃；進量量10 μL。

1.3.7蘋果木煙熏液揮發性風味物質的測定［9-10］

1.3.7.1量品前處理

準確吸取5 mL置于量品富集瓶中，50 ℃保溫30 min，采用TA吸附管進行量品富集，50 ℃保溫，氮氣吹掃流速為50 mL/min，吸附30 min，取出插入熱脫附進量口進量。氣相色譜-質譜法分析得到不同產品揮發性組分的質譜圖，并將其與市場上的4 種煙熏液產品進行對比，比較其特征揮發性風味組分。

1.3.7.2熱脫附程序

熱脫附程序：初始溫度40 ℃，延遲0.5 min，保持0 min，然后以60 ℃/s上升到230 ℃，保持2 min，傳輸線溫度260 ℃，不分流。

冷進量程序：初始溫度-100 ℃，保持0.01 min，平衡0.2 min，然后以10 ℃/s上升到260 ℃，保持3 min，分流比為100∶1。

1.3.7.3氣相色譜-質譜條件

TG-5毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序：在40 ℃保持運行3 min，然后以3 ℃/min的速率升高到200 ℃，保持2 min，再以10 ℃/min的速率升高到230 ℃，保持運行3 min；載氣為He，流速1.0 mL/min；離子源溫度280 ℃；傳輸線溫度260 ℃。

1.3.7.4風味組分的質譜分析

根據所得質譜圖，檢索NIST 11.L和Demo.l數據庫，對不同煙熏液產品的揮發性組分進行定性分析，并根據面積歸一化法求得各成分的相對含量，采用SPSS軟件對結果進行數據分析，實驗重復3 次。

1.3.8煙熏液電子鼻品質分析

PEN3型電子鼻是由10 種金屬氧化物半導體型化學傳感元件組成［11-12］，如表1所示，每種傳感元件各自對應的敏感物質類型不同。不同原材料、不同工藝得到的煙熏液產品成分不同，進而影響風味物質的種類和含量，在傳感器上呈現不同的氣味感應信號。

準確量取1 mL不同的煙熏液量品，放入量品瓶，擰緊瓶蓋，25 ℃恒溫環境平衡2 h，運用PEN3型電子鼻對不同量品進行檢測。傳感型號在60 s后基本穩定，選定信號采集時間為70 s。每種量品分別做6 次平行重復。

表1　化學傳感器對不同物質的響應類型Table 1 Chemical sensors corresponding to different types of volatile substances

2　結果與分析

2.1不同煙熏液感官評價分析

表2　不同煙熏液感官評價分析Table 2 Sensory evaluation of different liquid smokes

由表2可知，蘋果木煙熏液與目前市場上的煙熏液相比色澤和風味相似，但又有區別。蘋果木煙熏液的色澤是鮮亮的紅色，與其他幾種煙熏液產品淺黃色、棕紅色和深紅色不同，蘋果木煙熏液的風味清新濃郁自然，帶有果木的香味，是該煙熏液產品的特色。蘋果木煙熏液的色澤和香氣是由其原料的性質決定的，蘋果木的生長較為緩慢，有利于木質素和特殊風味成分的積累，木質素高溫降解產生煙熏液的色澤和風味，再結合其本身的果木香味，使煙熏液產品具有良好的色澤和香氣。

2.2不同煙熏液理化指標的測定

表3　不同煙熏液理化指標分析Table 3 Physical and chemical indices of different liquid smokes

pH值與產品的酸度密切相關，產品的pH值越低，酸度越高，越有利于產品的保藏，同時有利于提高煙熏液的抗氧化性能和抑菌性能。由表3可知，蘋果木煙熏液的pH值與目前市場上煙熏液的pH值差別不大，都屬于酸性成分，這是由煙熏液的生產工藝決定的。木屑中的纖維素、木質素等成分在高溫條件下降解會產生乙酸等酸性物質，這就造成了煙熏液產品酸性體系的結果［13-14］。由于這幾種煙熏液都屬于天然煙熏液產品，因此，其pH值接近，無顯著性差異。

羰基類化合物的含量與煙熏液產品的色澤密切相關，羰基類化合物的含量越高，產品的紅度越高。由表3可知，不同的煙熏液產品羰基類化合物含量差別較大，蘋果木煙熏液產品中羰基類化合物的含量較高，達到7.91 g/100 mL，羰基類化合物的含量與感官評價的結果相吻合。

酚類化合物與煙熏風味密切相關，大部分的酚類化合物都具有煙熏風味［15-16］。因此，酚類化合物的含量高低在一定程度上決定了煙熏風味的強弱。由表3可知，蘋果木煙熏液中酚類化合物含量達到9.94 mg/mL，是幾種產品中含量最高的，這也與感官評價的結果相吻合。

苯并（a）芘是為一種明確的突變原和致癌物質，與很多癌癥的發生有密切的關系［17-18］，其在體內的代謝物二羥環氧苯并芘，產生致癌性的物質，是重要的食品污染物。它是有機高分子化合物不完全燃燒時產生的，這種物質在300～600 ℃條件下產生，特別是在450 ℃以上時產生的含量急劇增加，在煙熏產品、燒烤食品中含量較高，如何控制煙熏和燒烤產品中苯并（a）芘的含量是目前研究的熱點和難點。煙熏液的制備過程中通過控制干餾溫度、Amberlite XAD-4非極性大孔吸附樹脂純化處理等工藝可以很好地除去產品中的苯并（a）芘，通過高效液相色譜-熒光檢測器檢測苯并（a）芘的含量，檢出限為1 ng/mL，由表3可知，果木煙熏液和市場上的幾種煙熏液產品中都無苯并（a）芘檢出，因此，煙熏液產品中苯并（a）芘含量很低，已經在檢出限以下，這也是目前煙熏液的重要優勢之一。

2.3不同煙熏液揮發性風味物質分析

圖1　不同煙熏液的氣相色譜-質譜總離子流圖Fig.1 GC-MS total ion current chromatograms of different liquid smokes

表4　不同煙熏液特征揮發性風味物質分析Table 4 Analysis of volatile flavor compounds in different liquid smokes

續表4

續表4

如表4所示，酚類物質和羰基類化合物是煙熏液中的特征化合物，其中酚類物質是賦予煙熏液煙熏風味的化合物，酚類物質的種類和相對含量決定著煙熏風味的品質。通過氣相色譜-質譜檢測可知，不同的煙熏液產品中揮發性風味物質的種類和相對含量具有顯著性差異，蘋果木煙熏液中檢測出酚類26 種，相對含量為36.15%；醛類10 種，相對含量為17.58%；酮類34 種，相對含量為12.48%；酸類6 種，相對含量為1.81%；市場中采集的煙熏液華魯Ⅰ號量品中檢測出酚類18 種，相對含量為24.10%；醛類12 種，相對含量為25.70%；酮類23 種，相對含量為6.25%；酸類4 種，相對含量為1.04%。市場中采集的煙熏液華魯Ⅱ號量品中檢測出酚類17 種，相對含量為33.48%；醛類10 種，相對含量為31.48%；酮類25 種，相對含量為10.03%；酸類5 種，相對含量為0.95%。市場中采集的煙熏液金牛山Ⅱ號量品中檢測出酚類21 種，相對含量為37.19%；醛類8 種，相對含量為23.19%；酮類31 種，相對含量為8.53%；酸類6 種，相對含量為1.17%。市場中采集的煙熏液紅箭Smokez poly c-10量品中檢測出酚類12 種，相對含量為8.84%；醛類10 種，相對含量為12.47%；酮類22 種，相對含量為8.64%；酸類8 種，相對含量為2.77%。

酚類物質是典型的煙熏風味成分，是對煙熏風味貢獻最大的風味化合物［19-20］，大部分的酚類化合物都具有煙熏特色風味，如苯酚、愈創木酚、4-乙基愈創木酚、2，6-二甲基苯酚、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚等。煙熏風味是由所有揮發性風味物質的共同作用下形成的，但是酚類物質作為對煙熏風味貢獻最大的化合物，其種類和相對含量是評價產品品質的重要指標。通過分析可知，蘋果木煙熏液產品中含有26 種酚類化合物，相對含量達到36.15%，種類和相對含量都是這幾種煙熏液產品中最高的，因此，這也反映出蘋果木煙熏液的優勢和特點。酚類化合物的形成主要是由木材中的纖維素、半纖維素和木質素等物質高溫降解形成的，因此，木材的品質和組成在一定程度上決定了煙熏液產品品質的優劣。蘋果木作為一種優質的原材料，以其為原料得到的煙熏液產品品質也非常高。

煙熏液中羰基類化合物主要有醛類化合物、酮類化合物和酸類化合物組成，這類化合物對煙熏液的主要貢獻是煙熏液產品色澤的深淺，但對風味也有一定的影響，如糠醛、5-甲基糠醛是肉制品風味形成中的重要成分，具有甜香、木香、焦糖香和烘烤食品的氣味，對煙熏風味也有一定的促進作用；己醛和（E，E）-2，4-己二烯醛具有青香、果香、木香等風味，對煙熏液整體風味具有重要的貢獻；苯乙酮具有甜的堅果、水果味道，可以提高煙熏液的風味品質［21］；酸類物質對煙熏液的pH值有重要的影響，同時對整體風味的形成也有重要作用，乙酸是相對含量最高的酸類成分，具有刺激、尖酸的氣息，這也與煙熏液帶有酸味的感官品質相一致。

通過比較可知，與市場上現有的煙熏液相比，蘋果木煙熏液中揮發性的酚類化合物種類和相對含量都是最高的，具有特征風味的羰基類化合物的相對含量也較高，因此，該煙熏液具有較高的品質。

2.4不同煙熏液電子鼻品質分析

圖2　不同煙熏液的PCA（A）和LDA（B）Fig.2 PCA analysis （A） and LDA analysis （B） of different liquid smokes

為了更充分地研究煙熏液的揮發性香氣物質，利用電子鼻技術從整體香氣成分水平上對煙熏液進行主成分分析（principal component analysis，PCA）和線性判別式分析（linear discriminant analysis，LDA）。PCA是將所提取的傳感器多指標的信息進行數據轉換和降維，并對降維后的特征向量進行線性分類，最后在PCA的散點圖上顯示主要的兩維散點圖。PC1和PC2上包含了在PCA轉換中得到的第1主成分和第2主成分的貢獻率，貢獻率越大，說明主要成分可以較好地反映原來多指標的信息。如圖2A所示，經過PCA，第1主成分和第2主成分貢獻達到98.51%，蘋果木煙熏液與其他煙熏液的區別主要體現在第2主成分方面，第1主成分與華魯Ⅰ號、華魯Ⅱ號、金牛山Ⅱ號相近，同時，幾種煙熏液之間無重合區域，因此，通過PCA的方法可知蘋果木煙熏液與其他幾種煙熏液之間主成分有顯著性差異。LDA是研究量品所屬類型的一種統計方法，LDA利用了所有傳感器的信號以提高分類的準確性，LDA更加注重量品在空間中的分布狀態及彼此之間的距離分析，將量品信號數據通過運算法則投影到某一方向，使得組與組之間的投影盡可能分開。如圖2B所示，經過LDA，LD1和LD2的貢獻率達到了97.42%，蘋果木煙熏液與金牛山Ⅱ號、紅箭Smokez poly c-10之間大部分都重合在一起，與華魯Ⅰ號、華魯Ⅱ號之間距離非常遠，因此蘋果木煙熏液與金牛山Ⅱ號、紅箭Smokez poly c-10之間有相似性。因此，該煙熏液與市場上的煙熏液相比，既有一定的相似性，又有區別，是一種新的煙熏液產品。

3　結 論

蘋果木煙熏液產品的感官、pH值、酚類化合物、苯并（a）芘含量，揮發性風味化合物的種類和含量等方面與目前市場上的煙熏液相比都具有較高的品質，該煙熏液產品風味清新自然，具有蘋果木的香氣，無苯并（a）芘檢出，是一種優質的煙熏液產品，具有廣闊的應用前景。煙熏液的使用可以解決目前環境污染和苯并（a）芘超標等環境和食品安全問題，但是，目前市場上的煙熏液在應用到產品中后產品的風味不佳，與傳統煙熏工藝得到的產品有一定的差距，這是由煙熏液的原料選擇和加工工藝決定的，目前，市場上的煙熏液主要以山楂核和混合硬木為原料生產得到的［22-23］，與目前我國煙熏市場的原料選擇有較大的區別，造成了產品風味差別較大的難題。我國傳統的煙熏肉制品主要以果木木屑為原料進行煙熏，賦予產品良好的煙熏風味，同時具有果香，這是其他原材料所不具備的，以蘋果木屑為原料生產煙熏液，然后將其應用到煙熏食品的加工中就解決了這一難題，因此，該煙熏液產品具有良好的市場前景。

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Quality Characteristics of Liquid Smoke Flavoring Obtained from Apple Wood

ZHAO Bing， LI Su， WANG Shouwei*， CHENG Xiaoyu， QIAO Xiaoling， LI Jiapeng， QU Chao， AI Ting， XU Dian
（Beijing Key Laboratory of Meat Processing Technology， Beijing Academy of Food Sciences，China Meat Research Center， Beijing 100068， China）

The smoke flavoring obtained in our laboratory from apple wood was evaluated for its quality characteristics such as sensory quality， pH， the contents of carbonyl compounds， phenols and benzo（a）pyrene， volatile flavor composition and electronic nose analysis in comparison with commercial products. The results showed that pH value of the liquid smoke flavoring from apple wood was 2.31 and it contained 9.94 mg/mL of phenolic compounds and 7.91 g/100 mL of carbonyl compounds. Phenols and aldehydes were the dominant volatile flavor compounds in the smoke flavoring， accounting for 36.15% and 17.58% of the total amount of volatiles， respectively. Electronic nose combined with principal component analysis revealed that the smoke flavoring from apple wood had significant differences in principal components compared with commercial products and was obviously advantageous in terms of major components and characteristic flavor compounds. Meanwhile， benzo（a）pyrene was not detected in smoke flavoring. Thus， it has a good application prospect.

apple wood； smoke flavoring； flavor substance； benzo（a）pyrene； phenolic compounds

10.7506/spkx1002-6630-201608019

TS251.1

A

1002-6630（2016）08-0108-07

2015-06-24

公益性行業（農業）科研專項（201303082）

趙冰（1986—），男，工程師，碩士，研究方向為肉類食品加工與安全。E-mail：zhaobtg@163.com

王守偉（1961—），男，教授級高工，碩士，研究方向為肉品加工技術。E-mail：cmrcwsw@126.com

引文格式：