基于電子鼻和電子舌對不同煙熏方式培根中的香氣成分分析比較

劉奇付,邵換崢,吳曉宗

(1.漯河食品職業學院 信息工程系,河南 漯河 462300;2.鄭州輕工業大學食品與生物工程學院,鄭州 450001)

培根是由畜肉經過腌制、滾揉、干燥、蒸煮和煙熏之后制成的肉類產品[1-2],深受全世界消費者的喜愛[3]。根據肉的種類將培根分為鴨肉培根、雞肉培根和豬肉培根[4-5]。根據培根的生熟度,將培根分為生培根、半熟培根和熟培根[6]。目前,培根被廣泛應用于餐飲和家庭,具有特殊的煙熏風味[7]。

木熏工藝是將食品放于密閉空間內,通過燃燒木材產生煙氣對食品進行熏制,得到的食品色、香、味俱全[8]。我國傳統的煙熏工藝是將肉類產品煮熟之后再進行煙熏,該方法能夠延長食品的儲藏時間[9],使得食物具有特殊的煙熏風味。在熏烤過程中,肉制品表面脂肪被氧化,產生脂肪香味的同時,也能抑制微生物繁殖[10]。液熏法是通過煙熏液的方式對食品進行熏制,具有著色、增強香味和抑制微生物生長等功效[11-12]。紙熏法是將肉類產品用煙熏紙進行包裹,再對肉類產品進行熏制,該方法與液熏法效果接近,目前尚未投入大規模使用[13]。

揮發性成分是肉類產品品質評價的重要因素之一[14],大量的研究結果表明,肉類產品中揮發性成分超過300種,這些揮發性成分構成了肉類產品獨特的風味[15]。培根的風味主要來源于煙熏工藝、脂肪氧化、蛋白質水解和美拉德反應等,各種各樣的揮發性成分賦予了培根特殊的風味[16]。

本試驗通過利用電子鼻、電子舌、固相微萃取和感官評價等多種方式,比較了木熏法、紙熏法和液熏法3種加工工藝對培根的感官評分、揮發性成分和氨基酸含量的影響,旨在為培根產業的發展提供一些基礎數據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試劑

煙熏液:上海樂香生物科技有限公司;豬背脊肉:當地農貿市場;果木:當地木材交易市場。

1.2 試驗儀器

電子天平 福州華志科學儀器有限公司;真空泵 浙江真空設備集團有限公司;低溫離心機 湘儀集團;電子鼻系統 昆山新宏赫包裝機械有限公司;電子舌系統 上海瑞玢國際貿易有限公司;氨基酸自動分析儀 日本Hitachi公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 培根煙熏加工工藝

1.3.1.1 木熏法加工工藝

取250 g豬背脊肉,先腌制20 min,放入機器中滾揉7 h,再將肉通過灌裝機灌裝壓模,在爐溫為70 ℃的條件下蒸煮2 h,放入溫度為65 ℃的恒溫箱中干燥1 h,之后在60 ℃的條件下熏蒸20 min,完成后將其速凍切片即可[17]。

1.3.1.2 紙熏法和液熏法加工工藝

紙熏法和液熏法的操作步驟和木熏法接近,只是熏制方式存在差異,紙熏法用涂有煙熏液的紙張包裹進行熏制;液熏法直接用煙熏液進行熏制。

1.3.2 揮發性成分測定

使用固相微萃取法對培根中的揮發性成分進行測定,根據參考文獻[18]進行操作。

1.3.3 氨基酸測定

氨基酸的測定使用氨基酸自動分析儀[19],操作流程根據商家規范標準進行。

1.3.4 電子鼻揮發性成分測定和分析

用電子天平稱取2.0 g的培根樣品,放于10 mL的電子鼻頂空設備中,蓋上蓋子進行分析,每組樣品做3次平行試驗,用平均值進行分析。

1.3.5 電子舌揮發性成分測定和分析

用電子天平稱取10 g培根樣品,加入100 mL去離子水,使用電磁攪拌器進行攪拌,將上清液取出之后進行抽濾,將抽濾得到的樣品放入100 mL的電子舌燒杯中進行測定,每組樣品做3次平行試驗,用平均值進行分析。

2 結果和討論

2.1 不同煙熏方式培根樣品的感官評價分析

從培根的回味、顏色、氣味、組織狀態和滋味5個方面對3種煙熏方式的培根樣品進行感官評價。感官評價結果見圖1。

圖1 3種煙熏方式培根樣品的感官評分Fig.1 Sensory scores of bacon samples processed by three smoking methods

由圖1可知,木熏法獲得的培根組織狀態、滋味和氣味評分均高于紙熏法和液熏法;紙熏法加工的培根回味評分更高;3種煙熏方式加工的培根顏色評分接近。

2.2 3種煙熏方式對培根中揮發性風味成分的影響

揮發性風味成分直接影響培根的感官評分。培根中的風味成分主要來源于加工工藝、蛋白質水解、維生素降解和美拉德反應等。木熏法、紙熏法和液熏法3種加工工藝的培根中揮發性成分見表1。

表1 3種煙熏方式的培根中揮發性風味成分比較Table 1 Comparison of volatile flavor components in bacon processed by three smoking methods

由表1可知,木熏法、紙熏法和液熏法加工的培根中揮發性風味成分分別為30,31,23種,分別占檢出總揮發性成分的83.4%、86.1%、63.9%,含量分別為1 317.87,1 250.87,2 493.65 μg/kg,采用木熏法和紙熏法加工的培根中揮發性成分種類多于液熏法加工的培根,而采用液熏法加工的培根中揮發性成分的含量明顯高于木熏法和紙熏法。

煙熏肉中的酚類成分由煙熏加工工藝產生,大部分酚類揮發性物質都具有煙熏味,如苯酚和愈創木酚。由表1可知,木熏法、紙熏法和液熏法加工方式的培根中檢測出的酚類物質分別為7,8,5種,含量分別為249.40,318.81,122.55 μg/kg。木熏法、紙熏法和液熏法3種加工方式的培根中共有的酚類物質有5種;木熏法、紙熏法兩種加工方式的培根中酚類成分接近;3種加工工藝的培根中共檢出酚類物質8種,其中愈創木酚的含量和OAV最高,說明愈創木酚對培根的煙熏香味的貢獻較大。

酮類揮發性成分由美拉德反應產生,木熏法、紙熏法和液熏法3種加工方式的培根中酮類成分分別為4,4,1種,含量分別為62.34,108.18,62.23 μg/kg。丁酮是3種加工工藝培根中共有的酮類物質,OAV小于1,說明該物質對3種方式加工的培根香氣成分的貢獻度低。

醇類物質由糖類物質降解和脂肪氧化產生,碳鏈較短的醇類物質對香氣的貢獻值較低,隨著碳鏈長度不斷增加,醇類物質慢慢展現出水果味和脂肪香味。木熏法、紙熏法和液熏法3種加工方式的培根中醇類物質分別為4,5,3種,含量分別為52.94,106.84,114.9 μg/kg。3種加工方式培根中共有的醇類物質是乙醇,所有醇類物質的OAV均小于1,說明醇類物質對培根中香氣成分的貢獻小。

烷烴類物質通過脂肪氧化和脂肪降解產生,木熏法、紙熏法和液熏法3種加工方式的培根中一共有4種烷烴類物質,分別是正辛烷、甲基庚烷、α-蒎烯和β-蒎烯,其中紙熏法中的α-蒎烯OAV為1.22,木熏法和液熏法中的β-蒎烯OAV為1.65和5.13,說明烷烴類成分對培根中香氣的貢獻值較大。

2.3 3種煙熏方式培根中揮發性風味主體成分分析

不同煙熏方式培根中的揮發性風味主體成分見表2,一般認為OAV≥1的風味化合物為主體化合物,0.1≤OAV<1的風味化合物為修飾類風味成分,OAV<0.1的風味化合物為潛在風味物質。

表2 3種煙熏方式的培根中揮發性風味主體成分分析Table 2 Analysis of main volatile flavor components in bacon processed by three smoking methods

由表2可知,木熏法、紙熏法和液熏法3種加工方式的培根中主體風味化合物分別為12,8,10種,修飾類風味化合物分別為3,8,4種;潛在風味化合物分別為9,4,7種。木熏法和液熏法兩種加工方式的培根中主體風味化合物種類和含量接近。

2.4 3種煙熏方式培根樣品的電子鼻分析

通過電子鼻對3種不同煙熏方式的培根樣品進行分析,以主成分1為橫坐標,主成分2為縱坐標,建立二維圖,見圖2。

圖2 電子鼻法對3種煙熏方式培根的主成分分析Fig.2 Principal component analysis of bacon processed by three smoking methods by electronic nose method

由圖2可知,主成分1的貢獻率為92.13%,主成分2的貢獻率為5.11%,主成分1的貢獻率遠遠高于主成分2,而主成分2的貢獻率低。主成分1和主成分2的總貢獻率為97.24%,說明主成分1和主成分2包含了3種煙熏方式培根中大部分化合物信息,能夠代表培根整體信息。液熏法和木熏法中的培根風味物質接近。木熏法、紙熏法和液熏法3種加工方式的培根中大部分風味成分相互重疊,風味接近,采用電子鼻的方式難以將它們進行有效區域劃分。

2.5 3種煙熏方式的培根中游離氨基酸的分析

采用氨基酸自動分析儀對3種煙熏方式培根中的游離氨基酸含量進行分析,結果見表3。

表3 3種樣品中游離氨基酸含量的測定和分析Table 3 Determination and analysis of free amino acid content in three samples mg/100 g

由表3可知,木熏法、紙熏法和液熏法3種煙熏方式加工的培根中均檢測出15種氨基酸,含量分別為178.71,216.88,172.8 mg/100 g。3種加工方式的培根中谷氨酸和脯氨酸含量都很高,氨基酸種類和含量差異小,說明不同加工工藝對培根中氨基酸含量的影響較小。

2.6 3種煙熏方式培根樣品的電子舌分析

通過電子舌方式對3種不同加工工藝的培根進行分析,以主成分1為橫坐標,主成分2為縱坐標,建立二維圖,見圖3。

圖3 3種煙熏方式培根的電子舌分析Fig.3 Electronic tongue analysis of bacon processed bythree smoking methods

由圖3可知,主成分1的貢獻率為-82.312%,主成分2的貢獻率為-7.225%,主成分1和主成分2的累計貢獻率為-89.537%,表明主成分1和主成分2已經包含培根中大部分的風味成分,能夠代表培根整體信息。3種煙熏方式的培根揮發性成分種類和含量相似,采用該方法不能有效劃分不同煙熏方式的培根。

3 小結

木熏法、紙熏法和液熏法3種煙熏方式加工的培根在感官評分、氣味和味道方面差異較小。采用傳統木熏方式加工的培根中揮發性成分種類最多,其次是紙熏法,含量最低的是液熏法。木熏法和液熏法的主體風味化合物接近,木熏法包含主體風味化合物12種,液熏法包含主體風味化合物10種。從整體來看,采用木熏法和液熏法加工的培根中揮發性成分非常相似,采用電子鼻和電子舌不能有效劃分區域。從氨基酸種類和含量來分析,3種煙熏方式加工的培根氨基酸含量和種類接近,差異不顯著。