肉制品煙熏風味物質研究進展

劉登勇，王 逍，吳金城，鄒玉峰，曹振霞，趙志南，陳 雨，白 璐

（1.渤海大學食品科學與工程學院，生鮮農產品貯藏加工及安全控制技術國家地方聯合工程研究中心，遼寧 錦州 121013；2.江蘇省肉類生產與加工質量安全控制協同創新中心，江蘇 南京 210095）

煙熏肉制品是指以畜禽肉為原料、主要通過熏制工藝加工而成的肉制品[1]。煙熏肉制品種類繁多，在我國，比較著名的有煙熏臘肉[2]、熏雞[3]、哈爾濱紅腸[4]和新疆熏馬腸[5]等；國外有培根[6-8]、達爾馬提亞火腿（Dalmatian traditional smoked ham）[9-10]等。熏制工藝主要有2 個作用：一是抑制細菌生長，延長食品貯藏期；二是賦予食品獨特的煙熏風味。科技進步到今天，食品貯藏保鮮已經不再是亟需突破的技術難題，煙熏也已不再是主要的貯藏手段[10]，現代熏制加工的目的已經逐漸轉向賦予產品適當的煙熏風味[11]。

煙熏肉制品因其獨特的煙熏風味而深受消費者喜愛，具有煙熏特征的揮發性風味物質決定了煙熏肉制品的品質[12]，這些物質對風味的貢獻不僅與其種類、含量有關，還與其閾值有關[13]。煙熏風味形成過程繁瑣、復雜，影響因素多樣，一直是食品風味領域研究的難點與重點。本文綜述了肉制品煙熏特征風味物質及其形成途徑和影響因素，為相關研究和應用提供參考。

1 煙熏風味物質

煙熏風味主要由熏制工藝過程產生，煙熏肉制品中的風味物質種類眾多，氣味特征各異。通過綜述國內外有關煙熏肉制品、煙熏液中揮發性風味物質研究的文獻，可將煙熏特征風味物質歸納總結為酚類、呋喃類、酮類和吡嗪類等物質[9,14-15]，具體如表1所示。

酚類物質多數具有煙熏味且閾值較低（10～3 500 μg/kg），是煙熏肉制品典型的特征風味物質[22-23]。表1歸納了煙熏臘肉[2,24]、哈爾濱紅腸[4]、培根[6-8]及達爾馬提亞火腿[9-10]等國內外常見煙熏肉制品中的27 種主要酚類物質。其中，愈創木酚（30.33%）、苯酚（16.31%）、4-乙基愈創木酚（5.30%）、2,4-二甲基苯酚（1.53%）和丁香酚（1.15%）等是煙熏臘豬肉的關鍵風味物質[25]。吳金鳳[26]通過對重慶農家臘肉中各種風味物質及其含量的研究發現，酚類物質含量最高，對臘肉煙熏風味的貢獻最大。Marusic等[9]在達爾馬提亞火腿的揮發性風味物質中也發現了4-甲基苯酚（5.1%）、4-甲基愈創木酚（3.9%）、4-乙基愈創木酚（3.2%）和2,6-二甲氧基苯酚（2.6%）等酚類物質，其相對含量較高，對達爾馬提亞火腿的煙熏風味有重要貢獻。

表1 煙熏風味物質Table 1 Volatile flavor compounds in smoked meat products

續表1

續表1

呋喃類物質可以緩和酚類物質強烈的煙熏味，形成令人愉悅、易接受的混合煙熏風味[27]。在貴州傳統煙熏臘肉[2,28]、山楂核煙熏液[29]揮發性物質中可鑒定出2-甲基呋喃（0.01%）[2]、2-乙酰基呋喃（1.46%）[2]、5-甲基糠醛（13.56%）[28]、糠醇（3.45%）[28]和糠醛（9.54%）[28]等呋喃類物質。其中，一些閾值較低的呋喃類物質，如糠醛[5]具有苦杏仁氣味、土豆味、面包味、肉桂味及焦糖味等香味，5-甲基糠醛[16]具有烤地瓜味、輕微的焦糖味、杏仁味和焦香等氣味，糠醇[16]具有燃燒味、泥土味和溫和的甜味。

酮類物質對煙熏風味的形成也具有一定貢獻，煙熏液中鑒定出的帶熏烤香味的酮類化合物有助于改善煙熏風味[30]。環戊烯酮是木材燃燒后的典型揮發性成分[2,31]，在熏肉和橡木煙熏液中均被鑒定出[32]。酮類物質對煙熏肉制品風味的貢獻小于酚類物質[33]，但對煙熏風味的整體感官效果有增強作用。

吡嗪類是雜環含氮化合物，由于木材含有氮源，木煙中常檢出吡嗪類化合物[27]。在紅茶葉的煙氣冷凝物中可以檢測到2-甲基吡嗪（0.34%）和2,6-二甲基吡嗪（0.62%）[34]。吡嗪類化合物的閾值較低，主要提供烤香、堅果香等風味，可對肉制品的煙熏風味起修飾作用[27]。

綜上所述，煙熏風味是以酚類物質為主、由呋喃類、酮類和吡嗪類等物質協同產生的。煙熏臘肉、熏雞及熏腸等煙熏肉制品的特征揮發性化合物基本都含有酚類、呋喃類、酮類等。其中，酚類物質的種類多且總含量高，特別是苯酚、愈創木酚等物質，它們是木材熏制臘肉制品[25]中含量最高的特征揮發性化合物。貴州傳統煙熏臘肉[2,28]、山楂核煙熏液[29]中的呋喃類物質種類較多，其中糠醛、5-甲基糠醛等在大部分煙熏制品中也是主要的特征風味化合物，而部分呋喃，如5-羥甲基-2-糠醛[34]僅在糖熏產品中含量較高。酮類物質是木熏制品中主要的特征風味化合物，如熏肉和橡木煙熏液中均檢測出環戊烯酮[32]，但其含量和種類均小于酚類和呋喃類物質。在紅茶葉的煙氣冷凝物[34]中檢測出吡嗪類化合物，此類化合物在煙熏制品中種類和含量均較低。煙熏肉制品中特征揮發性化合物的種類和數量具有差異性，不同種類揮發性化合物對煙熏風味的貢獻也不盡相同。

2 煙熏風味物質的形成途徑

煙熏肉制品特征風味中的酚類物質大部分由熏制過程木質素的熱裂解產生[30]。酚類物質種類與木質素結構單元有關，根據木質素分子的基本結構單元，酚類物質可劃分為苯酚型、愈創木基型和紫丁香基型3 類[35]。如圖1所示，當R1為甲氧基，R2為氫原子時，木質素結構為愈創木基型，可以轉化為香草醛、2-甲氧基苯酚、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚及4-丙烯基-2-甲氧基苯酚等愈創木基型酚類[35]；當R1和R2均為甲氧基時，木質素結構為紫丁香基型，熱裂解產物主要為2,6-二甲氧基苯酚、4-丙烯基-2,6-二甲氧基苯酚及4-羥基-3,5-二甲氧基苯甲醛等紫丁香基型酚類物質；其中，2,6-二甲氧基苯酚等物質最容易生成[36]。愈創木基型和紫丁香基型酚類是木質素初次熱解的主要產物（圖1），苯酚、鄰甲酚、4-甲酚、4-已基苯酚、4-乙烯基苯酚和鄰苯二酚等苯酚型酚類物質則需要在二次熱解過程中通過進一步反應生成，由于此類反應所需能量較高，因此苯酚型酚類大多在較高溫度下生成[31]。

呋喃類物質主要由含己糖和戊糖單元的物質（如纖維素和半纖維素等）熱解生成[30,34]，糠醛是其基本形式之一，許多熏材裂解時均可大量產生。目前，一般認為糠醛主要來自于五碳糖的脫水和環縮反應[31]，如生物質熱裂解得到五碳糖，五碳糖再脫去3 個水分子，環化生成糠醛。糠醛還可進一步反應產生多種呋喃衍生物。通過熏制過程的熱裂解反應也會產生較多的酮類物質[27]，如環戊酮與環戊烯酮等，它們都是常見的木材燃燒產物，可能是由脂肪族多羧酸產物在熱裂解過程中通過脫水反應等引發分子丙酮基化而生成[31]。吡嗪類物質則主要是由Strecker降解過程中糖和氨基酸受熱縮合而成[34]，普遍認為，吡嗪的組成受產煙設備、空氣供應和熏材含水量等因素影響[27]。

圖1 酚類物質形成途徑Fig.1 Formation pathways of phenolic compounds

3 煙熏風味物質形成的影響因素

酚類、呋喃類、酮類和吡嗪類等煙熏風味物質形成途徑復雜，影響因素眾多。熏材品種、煙熏設備和煙熏工藝是影響煙熏風味物質種類與含量的主要因素，對煙熏肉制品特征風味的形成具有重要作用。

3.1 熏材

熏材是影響煙熏肉制品風味的重要因素。不同熏材燃燒產生的煙氣中，揮發性和半揮發性化合物組成不同，使得肉制品的煙熏特征風味存在差異。傳統的煙熏肉制品是利用熏材燃燒或不完全燃燒時所產生的煙氣進行熏制加工而成的[11]，熏制時多選樹脂含量少的硬木。而不同木材中的木質素、纖維素和半纖維素等主要組分含量不同，燃燒后煙氣成分差異較大。其中，木質素熱解生成的主要物質為酚類，且種類和含量隨溫度升高而增加；纖維素的主要熱解產物為糠醛、呋喃酮和糠醇等呋喃類物質；半纖維素熱解產物中酮類和呋喃類物質含量較高，隨著熱解溫度升高，酮類含量增加，而呋喃類（主要為糠醛）含量穩定[36]。Hitzel等[37]比較分析不同木材熏制香腸中揮發性風味物質的含量，結果表明，與常用的山毛櫸木相比，楊木熏制香腸中酚類物質（愈創木酚、4-甲基愈創木酚、丁香醇、丁子香酚及反式異丁子香酚）的總含量更高。除了木材，稻殼[38]、食糖[34]等物質也可用于煙熏肉制品的熏制加工。通過對蔗糖、紅茶、面包粉不完全燃燒煙氣回收冷凝液的分析發現，其揮發性化合物的主要成分為糠醛（46.08%）、5-甲基糠醛（16.92%）、咖啡因（11.86%）、5-羥甲基-2-糠醛（4.17%）及2,6-二甲基吡嗪（0.62%），其中呋喃類物質是蔗糖煙氣中的主要化合物，咖啡因等物質主要由紅茶葉熱解產生，吡嗪類物質是面粉和紅茶葉煙氣中的風味化合物[34]。

3.2 煙熏設備

不同煙熏設備產煙方式不同，可能也是造成不同煙熏肉制品特征風味差異的重要因素。常見的煙熏設備有陰燃煙氣發生器、蒸汽煙氣發生器、摩擦煙氣發生器和觸摸式煙氣發生器等。其中，陰燃煙氣發生器主要借助攪拌裝置將木片從存儲區轉移到陰燃區域，然后點燃木屑進行發煙，一般溫度為500～800 ℃，可以通過供氧量控制生煙。蒸汽煙氣發生器是使過熱蒸汽（約400 ℃）通過木屑來產生煙氣，適用于生產熱熏肉制品。摩擦煙氣發生器是一種通過摩擦導致木材表面溫度升高（300～400 ℃），從而生成煙氣的裝置。觸摸式煙氣發生器是一種生成煙氣的新方法，即木屑通過與加熱板直接接觸而熱解生成煙氣。由于產煙溫度和氧氣供應量不同，這4 種方式所產生煙氣的組成也不同。P?hlmann等[39]用山毛櫸木作為熏材，分別使用上述4 種不同的設備產煙，熏制法蘭克福香腸，結果表明，蒸汽煙氣熏制的法蘭克福香腸，其酚類化合物平均總含量最高（45 mg/kg），而摩擦（15 mg/kg）和觸摸煙氣（18 mg/kg）熏制香腸中的酚類物質含量相對較低。

3.3 熏制工藝

液熏是用煙熏液替代煙氣熏制食品的一種方法[40]，具有熏制工藝簡單、操作方便等特點，可以快速生產出風味和色澤比較均勻、穩定的產品，在煙熏制品中的應用日益廣泛。但與使用熏材燃燒直接產生煙氣來熏制食品的傳統煙熏工藝熏制產品相比，液熏產品容易存在風味成分缺失等問題[40]。通過對比分析傳統煙熏法和液熏法2 種不同工藝熏制的豬肉和牛肉香腸，從傳統煙熏豬肉中檢出15 種酚類化合物，含量累計達22.85%，而從液熏豬肉中僅檢出14 種，含量僅為7.87%，4-乙基愈創木酚、苯酚、愈創木酚及2,5-二甲酚等關鍵性煙熏風味物質在傳統煙熏產品中的含量均高于液熏產品[12]。傳統煙熏工藝生產牛肉香腸中的酚類物質比液熏工藝產品中多6 種，且煙熏特征風味物質含量明顯高于液熏香腸[41]。這可能是由于液熏法所使用煙熏液的制備工藝和加工原料不同，生成的煙熏液風味存在差異[42]。

煙熏液制造工藝主要有2 種：一是用香精調配出具有煙熏風味的煙熏液；二是以天然植物為原料，熏制產生煙氣后再經提純精制而成[43]。但由于煙熏風味構成比較復雜，難以配制出純正風味的煙熏液，因此常采用第2種制備方法。比較3 種商業精制煙熏液（AM-3、AM-10、1291）和1 種全強度煙熏液（Code10-Poly）的揮發性風味物質組成發現，AM-3、AM-10和1291 3 種型號精制煙熏液中酚類及含羰基化合物的種類均少于Code10-Poly型煙熏液[44]。商用全強度煙熏液通常經過分餾、純化和濃縮等精煉過程，去除了不需要的多環芳烴類物質，但精煉過程也易造成揮發性化合物減少[45]，這可能是造成液熏工藝熏制產品與傳統煙熏制品風味差異的主要原因。

此外，煙熏液中的揮發性物質組成也與熏材類型相關[44]，不同原料所得煙熏液的揮發性成分間存在較大差異，如蘋果木、核桃木和山楂核木3 種不同材料制備的煙熏液中酚類物質的含量分別為69.95%、82.53%和68.33%[12]。選擇合適工藝與原料制備的煙熏液，有助于熏制出與傳統煙熏產品風味相近的煙熏肉制品[46]。

3.4 貯藏條件

煙熏肉制品貯藏過程中存在脂肪氧化、美拉德反應及蛋白質分解等反應，揮發性化合物隨貯藏時間變化，導致煙熏特征風味化合物相對含量降低，影響煙熏風味[47]，不同貯藏條件會對煙熏風味產生影響[21]。低溫貯藏是煙熏肉制品的主要貯藏方式，包括冷藏和凍藏等[48]。易倩[48]對不同時段低溫貯藏臘肉的酚類等特征煙熏風味化合物進行測定，結果表明，冷藏期間特征風味物質，如苯酚、愈創木酚等的相對含量均呈下降趨勢，冷藏后期的煙熏味較弱，有明顯酸敗味。貯藏過程中，酚類化合物逐漸降解，脂肪氧化產物，如醛類、酮類等化合物的相對含量增加帶來的不愉快氣味均削弱了酚類化合物對整體風味的貢獻[47]。凍藏期間，臘肉揮發性化合物中苯酚含量先下降后緩慢上升最后下降，愈創木酚含量呈現下降趨勢；貯藏過程存在失水，導致酚類等特征風味物質含量下降不明顯[48]。對比2 種貯藏方式，貯藏時間一致時凍藏時的酚類物質含量比冷藏時高，煙熏風味更為明顯，表明凍藏處理在保留煙熏風味物質方面優于冷藏。

4 結 語

煙熏風味由多種揮發性風味物質共同作用產生，酚類物質對煙熏風味貢獻最大，呋喃類、酮類、吡嗪類等物質也具有獨特的氣味，對煙熏風味的形成具有補充和完善作用。

肉制品煙熏風味的研究主要聚焦于相關揮發性風味物質含量的檢測、關鍵特征風味物質分析等方面，對煙熏風味形成途徑的研究較少。隨著科技的進步，煙熏制品產量大幅提升，傳統煙熏加工方式很難適應現在對食品質量安全的嚴格要求。煙熏特征風味形成機理解析及新型、安全、可替代性煙熏液的制備或將是未來的發展方向。通過對肉制品煙熏風味物質全面系統地研究，明確其風味形成機理，以便進一步提高煙熏肉制品風味品質的穩定性，促進大規模、工業化生產，滿足大量消費需求。