苹果木烟熏液的品质特性

赵 冰，李 素，王守伟，成晓瑜，乔晓玲，李家鹏，曲 超，艾 婷，许 典

（中国肉类食品综合研究中心，北京食品科学研究院，肉类加工技术北京市重点实验室，北京 100068）

苹果木烟熏液的品质特性

赵 冰，李 素，王守伟*，成晓瑜，乔晓玲，李家鹏，曲 超，艾 婷，许 典

（中国肉类食品综合研究中心，北京食品科学研究院，肉类加工技术北京市重点实验室，北京 100068）

以苹果木烟熏液为研究对象，从感官品质、pH值、羰基化合物、酚类化合物、苯并（a）芘的含量、挥发性风味物质的组成和电子鼻分析等角度研究苹果木烟熏液的性质，并与目前市场上烟熏液产品进行比较。结果表明，苹果木烟熏液pH值为2.31，酚类化合物、羰基类化合物的含量分别达到9.94 mg/mL和7.91 g/100 mL，挥发性风味物质以酚类物质和醛类为主，相对含量分别为36.15%和17.58%，通过电子鼻主成分分析发现，苹果木烟熏液与其他几种烟熏液之间主成分有显著性差异，与市场其他烟熏液相比，在核心成分和特征性风味物质均有明显的优势，同时无苯并（a）芘检出，表明苹果木烟熏液具有良好的应用前景。

苹果木屑；烟熏液；风味物质；苯并（a）芘；酚类化合物

赵冰， 李素， 王守伟， 等. 苹果木烟熏液的品质特性［J］. 食品科学， 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

烟熏肉制品是在肉制品产业重要的产品形式之一，由于其独特的风味和色泽得到世界各地消费者的喜爱。烟熏工艺在最初的肉制品加工中主要起着防腐、抑菌和延长保质期的作用。随着科技的发展，新型防腐保鲜技术不断涌现，烟熏工艺的作用主要体现在改善烟熏风味和色泽方面［1］。使肉制品产生烟熏色泽与烟熏风味有2 种方法：一是由木材等材料经不完全燃烧产生的烟来直接熏制肉制品，这是传统烟熏肉制品的制作方法，也是防止肉制品腐败变质最古老的手段之一，目前仍在广泛使用；另一种方法是使用烟熏液，将烟熏液加入食品中，从而制得烟熏肉制品。

环境问题和食品安全问题已经成为困扰中国经济发展和社会稳定的两大问题，而烟熏肉制品与这两大问题都有一定的关系。一方面，传统的烟熏工艺在木屑不完全燃烧的过程中会形成烟气，大部分烟气排放到空气中，对环境造成了污染；另一方面，在烟熏过程中，木屑的不完全燃烧会形成苯并（a）芘等多环芳烃类致癌物质，会对消费者的身体健康造成影响。烟熏液在生产的过程中通过特殊的净化工艺可以很好地除去苯并（a）芘，降低烟熏肉制品中苯并（a）芘的含量［2-3］。

生产烟熏液有2 种工艺，一种是采用单体香料调配出具有烟熏风味的香味料（一般称为配制的烟熏香味料或香精），但由于烟熏香味的化学组成比较复杂，配制的烟熏液其香味不尽如人意；二是以天然植物（尤其是木材）为原料，经适当方法产生烟气，其烟气经提纯精制得到烟熏液［4］。目前，国内市场上仅有山楂核烟熏液和红箭的硬木烟熏液2 种产品是以天然植物为原料制备得到的，但是目前存在产品品种单一的问题，不能满足市场的需求，特别是不符合国家“十二五”关于传统食品现代化的要求，开发新型优质烟熏液已经刻不容缓。

本实验以苹果木烟熏液为研究对象，研究苹果木烟熏液酚类化合物、羰基类化合物等挥发性风味化合物的关键性指标，并将其与市场上的烟熏液进行比较，以期能为烟熏液产业的发展提供数据参考。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

苹果木屑、烟熏液华鲁Ⅰ号、华鲁Ⅱ号 济南华鲁食品有限公司；金牛山Ⅱ号 济南金牛山食品香料厂；红箭Smokez poly c-10 美国红箭国际公司。

1.2仪器与设备

气相色谱-质谱仪 美国Thermo公司；PEN3电子鼻德国AirSense公司。

1.3方法

1.3.1苹果木烟熏液的生产工艺

以苹果木屑为原料，将其粉碎成长2 cm大小的片段，然后通过干馏工艺发烟，该干馏装置由本单位自主研发，主要由电加热装置、自动温度控制装置、冷凝装置和馏分收集装置组成，干馏温度为450 ℃，通过蛇形冷凝装置收集烟气，将得到的冷凝液通过沉淀、分层、滤纸过滤，然后采用Amberlite XAD-4非极性大孔吸附树脂进行纯化处理，得到苹果木烟熏液，备用。

1.3.2烟熏液感官评价

烟熏液的感官评价主要测定烟熏液的色泽和香气。色泽的测定是将量品置于一洁净的白纸上，用目测法进行观察；香气的评定参考GB/T 14454.2—2008《香料：香气评定法》进行评定［5］。

1.3.3烟熏液pH值的测定

烟熏液pH值的测定采用pH计进行检测，测3 个平行量品，取平均值。

1.3.4烟熏液羰基类化合物含量的测定

制备得到的苹果木烟熏液中羰基类化合物的含量采用修正的兰普-克拉克法［6-7］，取1 mL稀释后的烟熏液量品加入到25 mL比色管中，然后加入1 mL 2，4-二硝基苯肼饱和甲醇溶液，再加入0.05 mL浓盐酸，充分混匀后在50 ℃水浴中反应30 min，流水迅速冷却，加入5 mL 0.1 g/mL KOH溶液，然后用甲醇稀释到25 mL，反应15 min后在波长430 nm处测定吸光度，以2-丁酮作为标准品做标准曲线，以甲醇作为空白，并将其与市场上的4 种烟熏液产品进行对比。羰基类化合物含量按公式（1）计算：

式中：X为羰基类化合物的含量（以庚醛表示）/（g/100 mL）；V为量品的稀释倍数；B为由量品的吸光度A在标准曲线上读得的对应值（以2-丁酮表示）/（mg/100 mL）；Mr1和Mr2分别为庚醛和2-丁酮的相对分子质量。

1.3.5烟熏液酚类化合物含量的测定

制备得到的苹果木烟熏液中酚类化合物的含量采用修正吉布斯法［6-7］测定。取体积分数0.5%烟熏液5 mL加入到试管中，以蒸馏水做空白，加入5 mL pH 8.3的硼酸-氯化钾缓冲液（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，将3 种溶液混合后，用蒸馏水稀释至1 L），然后加入1 mL质量分数0.6% NaOH溶液调节pH值至9.8，然后加入1 mL 2，6-二氯醌氯亚胺溶液（0.25 g 2，6-二氯醌氯亚胺溶液溶解于30 mL无水乙醇中，然后取1 mL用蒸馏水稀释至15 mL）使溶液显色，混匀，在室温条件下反应25 min后在波长560 nm处测定其吸光度。以愈创木酚为标准品做标准曲线，计算烟熏液中酚类物质的含量，以2，6-二甲氧基苯酚表示，并将其与市场上的4 种烟熏液产品进行对比。量品中酚类物质含量按公式（2）计算：

式中：Y为量品中酚类化合物的含量（以2，6-二甲氧基苯酚表示）/（mg/mL）；V为量品的稀释倍数；B为从标准曲线上读得的吸光度A的对应值（以愈创木酚表示）/（mg/mL）；Mr1和Mr2分别为2，6-二甲氧基苯酚和愈创木酚的相对分子质量。

1.3.6烟熏液苯并（a）芘含量的测定

烟熏液中苯并（a）芘含量的检测采用高效液相色谱法［8］进行检测。将烟熏液按照一定的比例稀释，0.45 μm微孔滤膜过滤，然后采用高效液相色谱法检测苯并（a）芘的含量，比较苹果木烟熏液与市场上的4 种烟熏液产品中苯并（a）芘含量的不同。

色谱柱：C18柱（4.6 mm×250 mm，5 µm）；流动相：乙腈-水（88∶12，V/V）溶液；流速1.2 mL/min；荧光检测器：激发波长384 nm，发射波长406 nm；柱温30 ℃；进量量10 µL。

1.3.7苹果木烟熏液挥发性风味物质的测定［9-10］

1.3.7.1量品前处理

准确吸取5 mL置于量品富集瓶中，50 ℃保温30 min，采用TA吸附管进行量品富集，50 ℃保温，氮气吹扫流速为50 mL/min，吸附30 min，取出插入热脱附进量口进量。气相色谱-质谱法分析得到不同产品挥发性组分的质谱图，并将其与市场上的4 种烟熏液产品进行对比，比较其特征挥发性风味组分。

1.3.7.2热脱附程序

热脱附程序：初始温度40 ℃，延迟0.5 min，保持0 min，然后以60 ℃/s上升到230 ℃，保持2 min，传输线温度260 ℃，不分流。

冷进量程序：初始温度-100 ℃，保持0.01 min，平衡0.2 min，然后以10 ℃/s上升到260 ℃，保持3 min，分流比为100∶1。

1.3.7.3气相色谱-质谱条件

TG-5毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升温程序：在40 ℃保持运行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 ℃，保持运行3 min；载气为He，流速1.0 mL/min；离子源温度280 ℃；传输线温度260 ℃。

1.3.7.4风味组分的质谱分析

根据所得质谱图，检索NIST 11.L和Demo.l数据库，对不同烟熏液产品的挥发性组分进行定性分析，并根据面积归一化法求得各成分的相对含量，采用SPSS软件对结果进行数据分析，实验重复3 次。

1.3.8烟熏液电子鼻品质分析

PEN3型电子鼻是由10 种金属氧化物半导体型化学传感元件组成［11-12］，如表1所示，每种传感元件各自对应的敏感物质类型不同。不同原材料、不同工艺得到的烟熏液产品成分不同，进而影响风味物质的种类和含量，在传感器上呈现不同的气味感应信号。

准确量取1 mL不同的烟熏液量品，放入量品瓶，拧紧瓶盖，25 ℃恒温环境平衡2 h，运用PEN3型电子鼻对不同量品进行检测。传感型号在60 s后基本稳定，选定信号采集时间为70 s。每种量品分别做6 次平行重复。

表1　化学传感器对不同物质的响应类型Table 1 Chemical sensors corresponding to different types of volatile substances

2　结果与分析

2.1不同烟熏液感官评价分析

表2　不同烟熏液感官评价分析Table 2 Sensory evaluation of different liquid smokes

由表2可知，苹果木烟熏液与目前市场上的烟熏液相比色泽和风味相似，但又有区别。苹果木烟熏液的色泽是鲜亮的红色，与其他几种烟熏液产品浅黄色、棕红色和深红色不同，苹果木烟熏液的风味清新浓郁自然，带有果木的香味，是该烟熏液产品的特色。苹果木烟熏液的色泽和香气是由其原料的性质决定的，苹果木的生长较为缓慢，有利于木质素和特殊风味成分的积累，木质素高温降解产生烟熏液的色泽和风味，再结合其本身的果木香味，使烟熏液产品具有良好的色泽和香气。

2.2不同烟熏液理化指标的测定

表3　不同烟熏液理化指标分析Table 3 Physical and chemical indices of different liquid smokes

pH值与产品的酸度密切相关，产品的pH值越低，酸度越高，越有利于产品的保藏，同时有利于提高烟熏液的抗氧化性能和抑菌性能。由表3可知，苹果木烟熏液的pH值与目前市场上烟熏液的pH值差别不大，都属于酸性成分，这是由烟熏液的生产工艺决定的。木屑中的纤维素、木质素等成分在高温条件下降解会产生乙酸等酸性物质，这就造成了烟熏液产品酸性体系的结果［13-14］。由于这几种烟熏液都属于天然烟熏液产品，因此，其pH值接近，无显著性差异。

羰基类化合物的含量与烟熏液产品的色泽密切相关，羰基类化合物的含量越高，产品的红度越高。由表3可知，不同的烟熏液产品羰基类化合物含量差别较大，苹果木烟熏液产品中羰基类化合物的含量较高，达到7.91 g/100 mL，羰基类化合物的含量与感官评价的结果相吻合。

酚类化合物与烟熏风味密切相关，大部分的酚类化合物都具有烟熏风味［15-16］。因此，酚类化合物的含量高低在一定程度上决定了烟熏风味的强弱。由表3可知，苹果木烟熏液中酚类化合物含量达到9.94 mg/mL，是几种产品中含量最高的，这也与感官评价的结果相吻合。

苯并（a）芘是为一种明确的突变原和致癌物质，与很多癌症的发生有密切的关系［17-18］，其在体内的代谢物二羟环氧苯并芘，产生致癌性的物质，是重要的食品污染物。它是有机高分子化合物不完全燃烧时产生的，这种物质在300～600 ℃条件下产生，特别是在450 ℃以上时产生的含量急剧增加，在烟熏产品、烧烤食品中含量较高，如何控制烟熏和烧烤产品中苯并（a）芘的含量是目前研究的热点和难点。烟熏液的制备过程中通过控制干馏温度、Amberlite XAD-4非极性大孔吸附树脂纯化处理等工艺可以很好地除去产品中的苯并（a）芘，通过高效液相色谱-荧光检测器检测苯并（a）芘的含量，检出限为1 ng/mL，由表3可知，果木烟熏液和市场上的几种烟熏液产品中都无苯并（a）芘检出，因此，烟熏液产品中苯并（a）芘含量很低，已经在检出限以下，这也是目前烟熏液的重要优势之一。

2.3不同烟熏液挥发性风味物质分析

图1　不同烟熏液的气相色谱-质谱总离子流图Fig.1 GC-MS total ion current chromatograms of different liquid smokes

表4　不同烟熏液特征挥发性风味物质分析Table 4 Analysis of volatile flavor compounds in different liquid smokes

续表4

续表4

如表4所示，酚类物质和羰基类化合物是烟熏液中的特征化合物，其中酚类物质是赋予烟熏液烟熏风味的化合物，酚类物质的种类和相对含量决定着烟熏风味的品质。通过气相色谱-质谱检测可知，不同的烟熏液产品中挥发性风味物质的种类和相对含量具有显著性差异，苹果木烟熏液中检测出酚类26 种，相对含量为36.15%；醛类10 种，相对含量为17.58%；酮类34 种，相对含量为12.48%；酸类6 种，相对含量为1.81%；市场中采集的烟熏液华鲁Ⅰ号量品中检测出酚类18 种，相对含量为24.10%；醛类12 种，相对含量为25.70%；酮类23 种，相对含量为6.25%；酸类4 种，相对含量为1.04%。市场中采集的烟熏液华鲁Ⅱ号量品中检测出酚类17 种，相对含量为33.48%；醛类10 种，相对含量为31.48%；酮类25 种，相对含量为10.03%；酸类5 种，相对含量为0.95%。市场中采集的烟熏液金牛山Ⅱ号量品中检测出酚类21 种，相对含量为37.19%；醛类8 种，相对含量为23.19%；酮类31 种，相对含量为8.53%；酸类6 种，相对含量为1.17%。市场中采集的烟熏液红箭Smokez poly c-10量品中检测出酚类12 种，相对含量为8.84%；醛类10 种，相对含量为12.47%；酮类22 种，相对含量为8.64%；酸类8 种，相对含量为2.77%。

酚类物质是典型的烟熏风味成分，是对烟熏风味贡献最大的风味化合物［19-20］，大部分的酚类化合物都具有烟熏特色风味，如苯酚、愈创木酚、4-乙基愈创木酚、2，6-二甲基苯酚、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚等。烟熏风味是由所有挥发性风味物质的共同作用下形成的，但是酚类物质作为对烟熏风味贡献最大的化合物，其种类和相对含量是评价产品品质的重要指标。通过分析可知，苹果木烟熏液产品中含有26 种酚类化合物，相对含量达到36.15%，种类和相对含量都是这几种烟熏液产品中最高的，因此，这也反映出苹果木烟熏液的优势和特点。酚类化合物的形成主要是由木材中的纤维素、半纤维素和木质素等物质高温降解形成的，因此，木材的品质和组成在一定程度上决定了烟熏液产品品质的优劣。苹果木作为一种优质的原材料，以其为原料得到的烟熏液产品品质也非常高。

烟熏液中羰基类化合物主要有醛类化合物、酮类化合物和酸类化合物组成，这类化合物对烟熏液的主要贡献是烟熏液产品色泽的深浅，但对风味也有一定的影响，如糠醛、5-甲基糠醛是肉制品风味形成中的重要成分，具有甜香、木香、焦糖香和烘烤食品的气味，对烟熏风味也有一定的促进作用；己醛和（E，E）-2，4-己二烯醛具有青香、果香、木香等风味，对烟熏液整体风味具有重要的贡献；苯乙酮具有甜的坚果、水果味道，可以提高烟熏液的风味品质［21］；酸类物质对烟熏液的pH值有重要的影响，同时对整体风味的形成也有重要作用，乙酸是相对含量最高的酸类成分，具有刺激、尖酸的气息，这也与烟熏液带有酸味的感官品质相一致。

通过比较可知，与市场上现有的烟熏液相比，苹果木烟熏液中挥发性的酚类化合物种类和相对含量都是最高的，具有特征风味的羰基类化合物的相对含量也较高，因此，该烟熏液具有较高的品质。

2.4不同烟熏液电子鼻品质分析

图2　不同烟熏液的PCA（A）和LDA（B）Fig.2 PCA analysis （A） and LDA analysis （B） of different liquid smokes

为了更充分地研究烟熏液的挥发性香气物质，利用电子鼻技术从整体香气成分水平上对烟熏液进行主成分分析（principal component analysis，PCA）和线性判别式分析（linear discriminant analysis，LDA）。PCA是将所提取的传感器多指标的信息进行数据转换和降维，并对降维后的特征向量进行线性分类，最后在PCA的散点图上显示主要的两维散点图。PC1和PC2上包含了在PCA转换中得到的第1主成分和第2主成分的贡献率，贡献率越大，说明主要成分可以较好地反映原来多指标的信息。如图2A所示，经过PCA，第1主成分和第2主成分贡献达到98.51%，苹果木烟熏液与其他烟熏液的区别主要体现在第2主成分方面，第1主成分与华鲁Ⅰ号、华鲁Ⅱ号、金牛山Ⅱ号相近，同时，几种烟熏液之间无重合区域，因此，通过PCA的方法可知苹果木烟熏液与其他几种烟熏液之间主成分有显著性差异。LDA是研究量品所属类型的一种统计方法，LDA利用了所有传感器的信号以提高分类的准确性，LDA更加注重量品在空间中的分布状态及彼此之间的距离分析，将量品信号数据通过运算法则投影到某一方向，使得组与组之间的投影尽可能分开。如图2B所示，经过LDA，LD1和LD2的贡献率达到了97.42%，苹果木烟熏液与金牛山Ⅱ号、红箭Smokez poly c-10之间大部分都重合在一起，与华鲁Ⅰ号、华鲁Ⅱ号之间距离非常远，因此苹果木烟熏液与金牛山Ⅱ号、红箭Smokez poly c-10之间有相似性。因此，该烟熏液与市场上的烟熏液相比，既有一定的相似性，又有区别，是一种新的烟熏液产品。

3　结 论

苹果木烟熏液产品的感官、pH值、酚类化合物、苯并（a）芘含量，挥发性风味化合物的种类和含量等方面与目前市场上的烟熏液相比都具有较高的品质，该烟熏液产品风味清新自然，具有苹果木的香气，无苯并（a）芘检出，是一种优质的烟熏液产品，具有广阔的应用前景。烟熏液的使用可以解决目前环境污染和苯并（a）芘超标等环境和食品安全问题，但是，目前市场上的烟熏液在应用到产品中后产品的风味不佳，与传统烟熏工艺得到的产品有一定的差距，这是由烟熏液的原料选择和加工工艺决定的，目前，市场上的烟熏液主要以山楂核和混合硬木为原料生产得到的［22-23］，与目前我国烟熏市场的原料选择有较大的区别，造成了产品风味差别较大的难题。我国传统的烟熏肉制品主要以果木木屑为原料进行烟熏，赋予产品良好的烟熏风味，同时具有果香，这是其他原材料所不具备的，以苹果木屑为原料生产烟熏液，然后将其应用到烟熏食品的加工中就解决了这一难题，因此，该烟熏液产品具有良好的市场前景。

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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

公益性行业（农业）科研专项（201303082）

赵冰（1986—），男，工程师，硕士，研究方向为肉类食品加工与安全。E-mail：zhaobtg@163.com

王守伟（1961—），男，教授级高工，硕士，研究方向为肉品加工技术。E-mail：cmrcwsw@126.com

引文格式：