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.成都工業學院，成都 610031；2.四川旅游學院，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、糖和調味料中，諸如料酒等物質在受熱條件下發生美拉德反應、酯化反應以及柴火煙熏味，構成燒烤的特殊風味。一般消費者在自制燒烤時，對腌制料(各種調味料合理組合，也稱為燒烤醬)的使用把握不準，導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]開發的極具四川風味的燒烤醬，目前川式風味燒烤醬開發的品種有家常、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)技術是20世紀八九十年代加拿大學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[3]，集采樣、萃取、濃縮、進樣于一體的樣品前處理技術，在食品和醫藥行業應用廣泛[4,5]。氣質聯用儀(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)是氣相色譜和質譜儀的簡稱，兩種儀器有機結合能夠實現混合物的分離、定性和定量檢測，是氣味物質分析的有效工具，目前在乳類、肉制品、調味品等領域有廣泛應用[6-8]。

本研究探索利用固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用儀(solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS)結合化學計量學、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性風味物質上的異同，找出川式風味燒烤醬中的共有揮發性風味物質以及決定其風味的關鍵物質，為川式燒烤醬特征風味物質及指紋圖譜的研究奠定了基礎。

1 材料與設備

1.1 設備

ACS-30花潮(HC)電子計價稱 上海花潮電器有限公司；30 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-質譜聯用儀 美國PerkinElmer公司；其他實驗室常用設備。

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 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；質量掃描范圍：35～400 m/z；掃描延遲1.1 min；標準調諧文件。

1.3.4 定性分析

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

1.3.5 定量分析

經過一番詢問，終于真相大白：原來小鵬的奶奶平時經常在街道、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，就把同學們喝完的塑料瓶收集起來，裝在自己的大書包里，放學后帶回家給奶奶。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，求得各揮發性成分的相對含量。

1.4 數據處理及繪圖

數據處理及作圖采用Origin 2018軟件。主成分分析是化學計量學中常用的分析方法，它通過降維將多變量減少為相關度低的幾個綜合指數，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，對分析結果的數據進行坐標投影，從而實現數據的可視化，增強數據的易讀性[10,11]。維恩圖是一種用于展示不同事物群組之間的數學或邏輯聯系，尤其適合用來表示集合或類之間的“大致關系”的一種分析方法。

2 結果與分析

2.1 3種川式燒烤醬揮發性成分離子流圖

PE Elite-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)毛細管柱色譜分離結合質譜檢測得到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性物質35種，家常味分離出52種，蒜香味分離出26種。家常味分離的揮發性物質最多，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種川式燒烤醬揮發性成分差異分析

2.2.1 3種川式燒烤醬揮發性成分組成

通過對3種川式風味燒烤醬的揮發性成分進行GC-MS分析，其組分見表2。

表2 3種川式風味醬GC-MS分析結果

續 表

續 表

由表2可知，從3種風味燒烤醬中共鑒定出83種揮發性成分，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[12]。家常味燒烤醬中揮發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，與原料中料酒和發酵制品有關[13]；蒜香味燒烤醬中揮發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性物質的異同，結果見圖2。

圖2 3種川式風味燒烤醬揮發性成分比較的維恩圖

由圖2可知，家常味燒烤醬特有揮發性成分為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性成分的差異，依據化學結構統計出3種燒烤醬揮發性組分數目和相對百分含量，見表3。

表3 3種川式燒烤醬揮發性成分類別差異分析

續 表

由表3可知，家常味燒烤醬所含揮發性成分的種類最多(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性物質種類包括醇類、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性成分。

2.3 樣品揮發性組分主成分分析

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性物質的主成分分析

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，決定這一結果的主要揮發性物質為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，決定這一結果的主要物質為苯乙醇、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，決定這一結果的主要物質是2,3-二氫呋喃、烯丙醇、乙醛、萜品油烯。

3 結論

對3種川式風味燒烤醬進行氣相色譜-質譜聯用(GC-MS)檢測，結合維恩圖和主成分分析，研究結果表明：3種川式風味燒烤醬共檢測出83種風味物質，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性風味物質種類；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性物質；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。