GC-MS結(jié)合電子鼻分析啤酒對啤酒鴨風(fēng)味的影響

蔡雪梅，何蓮，易宇文，彭毅秦，李楊，吳姍姍，喬明鋒，侯智勇

(四川旅游學(xué)院烹飪科學(xué)四川省高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610100)

鴨肉相較于豬、牛、羊肉等具有高蛋白、低脂肪、高不飽和脂肪酸的特點(diǎn)，有滋陰養(yǎng)胃、清肺補(bǔ)血和利水消腫的功效，被認(rèn)為是最佳的營養(yǎng)滋補(bǔ)食品之一[1]。我國是世界上鴨肉產(chǎn)量最大的國家，年產(chǎn)量接近800萬噸，縱觀整個(gè)鴨肉制品市場，較為知名的有“北京烤鴨”、“南京鹽水鴨”、“兩廣烤鴨”、“啤酒鴨”等[2]，劉源等[3]對水煮鴨、鹽水鴨和烤鴨的滋味進(jìn)行了對比分析，明確了每種鴨肉制品的關(guān)鍵滋味物質(zhì)，為提升鴨肉制品加工工藝及其品質(zhì)奠定了基礎(chǔ)；江新業(yè)等[4]采用蒸餾提取法提取了北京烤鴨的香味物質(zhì)，并做了分離鑒定，發(fā)現(xiàn)醛類、直鏈含硫化合物和雜環(huán)化合物是烤鴨肉的主要呈味物質(zhì)；王強(qiáng)等[5]分析了香辛料對醬鴨風(fēng)味以及安全性的影響，發(fā)現(xiàn)香辛料腌制鴨肉過程中形成的風(fēng)味物質(zhì)主要是羰基化合物、揮發(fā)性脂肪酸、游離氨基酸等，在加熱時(shí)就會(huì)釋放出來，形成特有的風(fēng)味；Wu等[6]比較分析了水煮鴨肉和烤鴨的風(fēng)味差異，不同的加工方式對鴨肉風(fēng)味影響較大。但總體而言，關(guān)于啤酒鴨的研究報(bào)道較為少見，啤酒鴨是將鴨肉與啤酒一同燜焅制作而成，有效地結(jié)合了兩者的營養(yǎng)和風(fēng)味。啤酒酒精含量較低，營養(yǎng)豐富，素有“液體面包”、“液體蛋白質(zhì)”、“液體維生素”等美稱，在烹飪方面已有應(yīng)用[7]。啤酒鴨中鴨肉味道濃厚，同時(shí)帶有一股啤酒清香，風(fēng)味獨(dú)特，兼有清熱、開胃等功效，已成為一道獨(dú)特的佳肴，具有廣闊的發(fā)展前景。

綜上所述，本文綜合利用電子鼻和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀研究啤酒添加量對啤酒鴨風(fēng)味的影響，填補(bǔ)了啤酒鴨風(fēng)味研究的空白，同時(shí)篩選出最適啤酒添加量，為啤酒鴨產(chǎn)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)提供了理論基礎(chǔ)和目標(biāo)參數(shù)，具有較大的指導(dǎo)意義和應(yīng)用前景。

1 材料與方法

1.1 材料

啤酒(青島清醇啤酒)、冷凍鴨、食用油(金龍魚大豆油)、蔥、姜、料酒(海天)、食用鹽(浙鹽藍(lán)海星)、大蒜、芡粉、香辛料(八角、桂皮、茴香、白寇、干花椒、干辣椒)：皆購于永輝超市。

1.2 主要儀器

BT423S型電子天平 德國賽多利斯公司；SQ8/Clarus 680氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國PerkinElmer公司；57318 CAR/PDMS(75 μm)萃取頭、Supelco固相微萃取裝置(配有手動(dòng)進(jìn)樣手柄) 美國Supelco公司；15 mL頂空瓶 北京譜朋科技有限公司；電磁爐 美的集團(tuán)；家用炒鍋 浙江蘇泊爾股份有限公司；FOX 4000電子鼻(配有18根金屬氧化物傳感器，分別對不同的一類或幾類物質(zhì)敏感[8]) 法國Alpha MOS 公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 啤酒鴨烹飪方法

將整鴨去除鴨脖、鴨頭和鴨掌，將剩余部分切成大小均勻(約3 cm×3 cm)的塊狀，洗凈，瀝干。稱取7份400 g鴨肉，每份加入蔥、姜、蒜、料酒11.2 g、鹽4.8 g、生抽20.8 g以及啤酒總添加量的30%，充分混合，腌制15 min，去除鴨肉本身的腥味。腌味結(jié)束后，每份置于400 mL沸水中在電磁爐上焯水3 min(電磁爐功率800 W)，撈出瀝干。熱鍋加入食用油96 g，待油溫達(dá)到150 ℃左右時(shí)，加入鴨肉爆炒3 min(電磁爐功率2200 W)，加入啤酒總添加量的70%，燜焅20 min。加入土豆淀粉2 g，收汁。啤酒總添加量分別為50%、60%、70%、80%、90%、100%，其對應(yīng)的啤酒鴨樣品分別編號為A，B，C，D，E，F(xiàn)，空白對照組為G，烹制過程中添加啤酒時(shí)加入純凈水確保每份添加液體總體積一致。烹制完成后進(jìn)行感官評定及風(fēng)味檢測。

1.3.2 感官分析

挑選有品評經(jīng)驗(yàn)的14名食品專業(yè)學(xué)生(7男7女)組成品評小組，根據(jù)啤酒鴨的色澤、氣味、滋味和質(zhì)地，采用綜合印象評分法進(jìn)行打分，打分范圍為-3～3的7個(gè)整數(shù)：-3為極差；-2為很差；-1為差；0為一般；1為好；2為很好；3為極好。品評員評價(jià)時(shí)，在口中充分咀嚼后咽入，每個(gè)樣品重復(fù)評價(jià)3次，每次品嘗前后用溫水漱口。

1.3.3 電子鼻分析[9,10]

將烹制好的啤酒鴨肉塊剔除骨頭，用絞肉機(jī)絞碎，稱取1 g肉樣于5 mL頂空瓶中，壓蓋密封。分析條件：手動(dòng)進(jìn)樣，加熱溫度50 ℃，加熱時(shí)間5 min，載氣流量150 mL/s，進(jìn)樣量1500 μL，進(jìn)樣速度1500 μL/s，數(shù)據(jù)采集時(shí)間2 min，時(shí)間延遲3 min。每個(gè)樣品平行測試15次。

1.3.4 氣相色譜-質(zhì)譜分析[11]

1.3.4.1 頂空條件

稱取4 g絞碎的鴨肉于15 mL頂空瓶中，溫度50 ℃，平衡30 min，然后將老化(250 ℃，10 min)的萃取頭(75 μm CAR/PDMS)插入頂空瓶中吸附30 min，再將萃取針頭插入氣相色譜儀進(jìn)樣口，250 ℃下解吸5 min。

1.3.4.2 氣相條件

進(jìn)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5 ℃/min升至80 ℃，以10 ℃/min升至120 ℃，以15 ℃/min升至250 ℃，保留2 min。載氣：氦氣(99.9999%)，流速1 mL/min，分流比10∶1。

1.3.4.3 質(zhì)譜條件

EI離子源，電子轟擊能量為70 eV，離子源溫度230 ℃,溶劑延遲1 min；全掃描；質(zhì)量掃描范圍45～450 m/z；標(biāo)準(zhǔn)調(diào)諧文件。化合物的定性：將質(zhì)譜圖與標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫(NIST 2011)對照，正反匹配度均大于700，并比對相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行確定。

1.3.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

用軟件Excel、SPSS 20.0和Origin 8.5進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及分析。

2 結(jié)果和分析

2.1 電子鼻結(jié)果分析

將不同啤酒添加量的實(shí)驗(yàn)組和對照組的電子鼻數(shù)據(jù)做雷達(dá)圖分析，對比結(jié)果見圖1。

圖1 不同啤酒鴨的電子鼻雷達(dá)圖Fig.1 Electronic nose radar diagram of different beer ducks

電子鼻的每一個(gè)傳感器對啤酒鴨均有明顯的響應(yīng)，且不同傳感器的響應(yīng)值均不相同，其中傳感器PA/2、P30/1、P30/2、T30/1和P10/1的響應(yīng)值較高。PA/2和T30/1對極性化合物，如乙醛、丙醇等較敏感；P10/1為非極性化合物正辛烷較敏感；P30/1和P30/2對有機(jī)化合物較敏感，特別是乙醇?？瞻讓φ战M(G)在各個(gè)傳感器上響應(yīng)值均低于實(shí)驗(yàn)組，說明啤酒鴨中香氣物質(zhì)更豐富，尤其是醇類物質(zhì)。

運(yùn)用LDA分析電子鼻數(shù)據(jù)，結(jié)果見圖2。

圖2 啤酒鴨電子鼻檢測的LDA圖Fig.2 Linear discriminant analysis diagram of electronic nose detection of beer duck

LDA的第1主成分和第2主成分的貢獻(xiàn)率分別為88.8%和5.9%，不僅能夠很好地區(qū)分對照組和實(shí)驗(yàn)組，而且對啤酒添加量不同的樣品區(qū)分度也非常明顯，說明啤酒添加量不同，啤酒鴨的整體風(fēng)味存在差異。啤酒鴨D，E，F(xiàn)距離較近，說明啤酒添加量超過70%后，對啤酒鴨的整體風(fēng)味影響較小。樣品A，B，C距離較為分散，尤其是A和B距離其他樣品較遠(yuǎn)，說明在啤酒添加量小于70%時(shí)，其改變對啤酒鴨的風(fēng)味影響較大。

2.2 SPME-GC-MS結(jié)果分析

GC-MS測定各個(gè)樣品的風(fēng)味化合物的結(jié)果見表1。從所有樣品中共鑒定出69種主要揮發(fā)性化合物，包括醇類、酯類、醛類、酮類、烴類及其他(醚類、含氮類及呋喃等)。不同種類樣品中的化合物數(shù)量見圖3。

圖3 不同種類樣品中揮發(fā)性化合物數(shù)量的Venn圖Fig.3 The Venn diagram of the number of volatile compounds of different samples

表1 各樣品的風(fēng)味物質(zhì)及相對含量Table 1 The volatile compounds and their relative content of different samples

續(xù) 表

續(xù) 表

續(xù) 表

在所有鑒定到的化合物中，實(shí)驗(yàn)組、對照組和啤酒中三者共有的化合物僅有4種，分別是乙醇、乙酸乙酯、壬醛、氨基甲酸銨；實(shí)驗(yàn)組與對照組中共有的化合物有28種，特有的風(fēng)味物質(zhì)有26種，其中僅有4種在啤酒中檢測到，分別是苯乙醇、異戊醇、2-甲基-1-丁醇、異丁醇，說明在烹飪過程中，添加的啤酒不僅直接起到風(fēng)味物質(zhì)貢獻(xiàn)作用，還會(huì)間接影響到鴨肉制品的風(fēng)味組成。

啤酒鴨實(shí)驗(yàn)組中共檢測出54種化合物，不同啤酒添加量的實(shí)驗(yàn)組風(fēng)味物質(zhì)相對含量存在一定差異，但均以醇類(42.13%～66.15%)和烴類(13.83%～21.11%)化合物為主，主要包括乙醇、正己醇和戊烷油?？瞻讓φ战M共檢測出26種化合物，其中烴類和醛類相對含量較高，分別為42.13%、25.71%，烴類物質(zhì)中d-檸檬烯相對含量最高，為25.86%；醛類物質(zhì)中正己醛含量較高為20.04%，主要來自于脂質(zhì)氧化，具有清香、葉香和果香。

相比于對照組，實(shí)驗(yàn)組中醇類物質(zhì)種類和含量均較高，對照組僅有3種醇，占6.07%，而實(shí)驗(yàn)組共檢測到12種醇類物質(zhì)，相對含量在42.04%～66.15%之間，主要是乙醇(29.62%～37.37%)和正己醇(5.41%～23.68%)，其主要來源于啤酒，所添加的啤酒中共檢測出6種醇類物質(zhì)(47.27%)，其中乙醇占31.42%。除此之外，鴨肉中的脂肪自動(dòng)氧化對醇類也有一定貢獻(xiàn)，啤酒在一定程度上有利于促進(jìn)脂肪的自動(dòng)氧化。實(shí)驗(yàn)組的烴類物質(zhì)相較于對照組含量較低，尤其是d-檸檬烯。d-檸檬烯具有柑橘味道和檸檬香氣，主要來源于脂肪酸烷氧自由基的均裂以及所使用的香料[12]，實(shí)驗(yàn)組中其相對含量僅在1.02%～1.97%之間，而對照組為25.68%，說明啤酒在一定程度上可能抑制了d-檸檬烯的產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)組中烴類物質(zhì)含量相對較高的是戊烷油，且隨著啤酒添加量的增大其相對含量呈下降趨勢，在8.84%～15.40%之間，對照組為9.47%。醛類物質(zhì)具有脂肪香味，閾值較低，是肉香味的主要成分[13]，實(shí)驗(yàn)組啤酒鴨中的變化同烯烴類相似，相對含量較低(2.30%～10.56%)，其中主要醛類物質(zhì)同對照組一樣都是正己醛，實(shí)驗(yàn)組的相對含量在1.67%～8.64%之間，且隨著啤酒添加量的增大，整體也呈下降趨勢，而對照組為20.04%，比較發(fā)現(xiàn)啤酒的使用對醛類物質(zhì)的影響較大。酮類化合物主要由不飽和脂肪酸的熱氧化或有機(jī)氨基酸降解產(chǎn)生，閾值較高，對整體風(fēng)味的貢獻(xiàn)較小[14]，實(shí)驗(yàn)組中酮類物質(zhì)有6種，比對照組豐富，相對含量在1.12%～4.97%之間，顯著高于對照組(p<0.05)；酯類物質(zhì)主要源于美拉德反應(yīng)和氨基酸的降解，其芳香味對于肉類風(fēng)味具有重要的作用[15]，實(shí)驗(yàn)組中酯類物質(zhì)相對含量在0.91%～1.71%之間，明顯高于對照組(0.57%)，啤酒在其中起到一定作用。啤酒中除了醇類物質(zhì)，另一大類就是酯類物質(zhì)，共有13種，占39.46%，相比于醇類物質(zhì)，酯類對啤酒鴨的貢獻(xiàn)較小。

2.3 聚類分析

為了更直觀地比較分析啤酒不同添加量對啤酒鴨風(fēng)味的影響，根據(jù)表1中實(shí)驗(yàn)組樣品風(fēng)味物質(zhì)的相對含量，使用SPSS 19.0計(jì)算其歐氏距離進(jìn)行聚類分析，結(jié)果見圖4。分析表明，添加50%啤酒的樣品A與其他樣品差異較大，結(jié)合表1可以發(fā)現(xiàn)，樣品A的醇類物質(zhì)顯著低于其他實(shí)驗(yàn)組樣品(p<0.05)，而醛類物質(zhì)顯著高于其他實(shí)驗(yàn)組(p<0.05)。當(dāng)歐氏距離≤5時(shí)，樣品B，C，D，E，F(xiàn)均可聚為一類，但當(dāng)歐氏距離<5時(shí)，樣品C和F、樣品D和E距離較近，且均與樣品B距離較遠(yuǎn)，說明在一定程度上，樣品B與其他樣品風(fēng)味存在差異。

圖4 聚類分析樹狀圖Fig.4 Hierarchical diagram of cluster analysis

2.4 感官分析

根據(jù)啤酒鴨的色澤、氣味、滋味和質(zhì)地，采用綜合印象評分法對啤酒鴨的感官品質(zhì)進(jìn)行打分，結(jié)果見圖5。

圖5 啤酒對啤酒鴨感官品質(zhì)的影響Fig.5 The effect of beer on the sensory quality of beer duck

由圖5可知，在啤酒添加量為60%時(shí)感官評分最高，啤酒鴨香氣濃郁和諧，有啤酒麥芽香和鴨肉鮮香，色澤均勻，呈醬紅色，口感鮮美，滋味醇和，有鴨肉鮮味和啤酒味，富有彈性，軟硬適中。

3 結(jié)論

本文采用電子鼻和SPME-GC-MS技術(shù)，并結(jié)合線性判別分析(LDA)和聚類分析(CA)研究了啤酒對啤酒鴨風(fēng)味的貢獻(xiàn)。結(jié)果表明，啤酒對啤酒鴨風(fēng)味品質(zhì)貢獻(xiàn)較大，相較于未添加啤酒的對照組，實(shí)驗(yàn)組揮發(fā)性化合物的組成和比例存在明顯差異，對照組的主要揮發(fā)性物質(zhì)是烴類和醛類，包括d-檸檬烯和正己醛；而實(shí)驗(yàn)組啤酒鴨的主要揮發(fā)性物質(zhì)是醇類和烴類，包括乙醇、正己醇和戊烷油。另外，啤酒不同添加量對啤酒鴨的風(fēng)味也存在影響，隨著添加量的增大，醇類物質(zhì)呈上升趨勢，而醛類和烴類整體呈下降趨勢。聚類分析表明啤酒添加量為50%的啤酒鴨與其他樣品的風(fēng)味物質(zhì)差異較大，而添加量≥60%時(shí)啤酒鴨的風(fēng)味物質(zhì)差異相對較小，但60%添加量的啤酒鴨在一定程度上與其他樣品也存在明顯差異，且添加量為60%的啤酒鴨綜合感官得分最高。