传统炭烤羊腿特征挥发性风味物质分析

马建荣，潘 腾，王振宇，刘 欢，张德权,*，丁 武*

（1.中国农业科学院农产品加工研究所，农业部农产品加工重点实验室，北京 100193；2.西北农林科技大学食品科学与工程学院，陕西 杨凌 712100）

烤羊腿是我国传统肉制品的典型代表之一，起源于蒙古族的游牧民时代，因具有风味独特、美味可口等特点而流传至今，深受消费者喜爱[1]。由烧烤店现烤、现售的传统炭烤羊腿，其历史沿袭的传统工艺中产生的特征风味是吸引消费者的重要原因。挥发性风味物质又可称为香气物质，是肉制品感官品质的重要指标之一。从羊肉制品中已经发现的挥发性风味物质有300余种，构成羊肉香味的主要物质包括酚类、醛类及吡嗪类化合物等[2]。谢建春等[3]运用同时蒸馏萃取-气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）法从市场上现有工业化生产烤羊腿中鉴定出33 种挥发性香气物质，其中含量最高的依次为糠醛、5-甲基糠醛、丁香酚和己醛等。但是，目前传统炭烤羊腿的研究主要聚焦于色泽改善[4]、质构形成解析[5-6]及传统工艺优化[7]，缺乏对传统炭烤羊腿的挥发性风味物质组成研究。本研究运用固相微萃取（solid phase micro extraction，SPME）结合GC-MS对具有代表性的烧烤店加工的传统炭烤羊腿的挥发性风味物质进行检测，采用内标法定量，结合气味活性值（odor activity value，OAV），找到关键挥发性风味物质，明确传统炭烤羊腿的特征挥发性风味物质，对工业化生产风味稳定的高品质炭烤羊腿具有指导意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

实验用羊腿为新疆哈萨克羊腿（7 月龄，约1.5 kg）。选择采用3 种典型传统工艺的烧烤店进行羊腿烤制加工；烤制前用16%食盐水在室温条件下腌制，未添加其他香辛料。3 个烧烤店加工的炭烤羊腿均采用传统炭火烤制，将熟制的炭烤羊腿冷却至室温，用锡箔纸包裹，放置于4 ℃保温箱中运回实验室，－20 ℃贮藏，待测。

2-甲基-3-庚酮标准品（分析纯，纯度＞95.0%）西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司。

1.2 仪器与设备

ML204/02电子天平 梅特勒-托利多（上海）有限公司；20 mL顶空进样瓶 宁波哈迈仪器科技有限公司；QP 2010 plus气相色谱-质谱联用仪 日本岛津公司；65 μm PDMS/DVB萃取头 美国Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 3 种传统炭烤羊腿烤制方式

炭烤方式1：传统馕烤，即将羊腿置于馕坑中烤制。馕坑是一种圆锥形的中空土坑，土坑底部放置燃烧至无明火的木炭作为热源，烤制过程中土坑口处于封闭状态，烤制时间60 min，烤制温度（265±15） ℃。

炭烤方式2：传统炭烤，即将羊腿置于餐桌上安装的小型烤炉上，并由顾客自主烤制。烤炉上设自动翻转装置，火候小，烤制时间较长，烤制时间85 min，烤制温度（220±15） ℃。

炭烤方式3：传统炭烤，即将羊腿置于大型烤炉上，可自动翻转，并由专业的烧烤师傅统一烤制，火候大，烤制时间相对较短，烤制时间70 min，烤制温度（220±15） ℃。

1.3.2 实验条件

SPME条件：称取2 g搅碎的样品，置于20 mL顶空进样瓶内，采用65 μm PDMS/DVB萃取头，将样品于50 ℃条件下平衡20 min后，将萃取头插入顶空瓶中萃取40 min，最后将萃取头拔出并置于200 ℃的进样口中解吸2 min。

GC条件：DP-5MS色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），不分流进样；进样口温度200 ℃；载气流速1 mL/min；柱温箱初始温度40 ℃，柱温箱升温程序为40 ℃保持3 min，5 ℃/min升至120 ℃，10 ℃/min升至200 ℃，保持13 min。

MS条件：离子源温度200 ℃，传输线温度250 ℃，采用全扫描（Scan）模式采集信号，扫描范围35～500 m/z。

1.3.3 挥发性风味物质的定性与定量

定性方法[8]：根据计算机谱库（NIST11、NIST11s）进行化合物的MS鉴定，检测出挥发性风味物质匹配度大于80的化合物，最高匹配度为100。

定量方法[9]：在顶空SPME前加入1.5 µL 1.68 µg/mL的2-甲基-3-庚酮作为内标。利用Excel数据处理软件，扣除色谱图中的硅氧烷类杂峰及其他嗅感物质杂峰，计算挥发性风味物质的总峰面积，采用面积归一化法计算各类化合物的相对含量。

1.3.4 OAV法确定炭烤羊腿中特征挥发性风味物质

参考Kesen[10]、孙圳[11]等的方法。在各种挥发性风味物质定量的基础上，根据各挥发性风味物质在水中的嗅觉阈值，计算表征风味化合物贡献大小的OAV。OAV按照下式计算。

式中：OAV为炭烤羊腿中风味物质i的OAV；Ci为风味物质i的含量/（µg/kg）；Ti为风味物质i的嗅觉阈值/（µg/kg）。

0≤OAV＜1，说明该风味物质对总体风味无实际作用，对炭烤羊腿风味具有一定的修饰作用；OAV≥1，说明该风味物质可能对总体风味有直接影响，被确定为炭烤羊腿中的特征风味物质；OAV越大，说明该组分对总体风味贡献越大。

1.4 数据处理

采用Excel 2003软件对GC-MS数据进行处理和分析。

2 结果与分析

2.1 炭烤羊腿中挥发性风味物质分析

表 1 炭烤羊腿中各挥发性风味物质的相对含量Table 1 Concentrations of volatile flavor substances in charcoal roasted lamb legs

续表1

由表1可知，3 种不同炭烤方式烤羊腿中共鉴定出八大类69 种化合物，包括醛类20 种、醇类17 种、酮类8 种、酯类3 种、酸类4 种、酚类2 种、烃类9 种及其他化合物6 种。从化合物的种类来看，醛类和醇类化合物是炭烤羊腿中的主要挥发性风味物质，对炭烤羊腿的风味起重要作用；3 种不同炭烤方式烤羊腿中分别检测出43、46、45 种挥发性风味物质，其中共有的挥发性风味物质有正己醛、庚醛、正辛醛、壬醛、癸醛、反-2-壬烯醛、4-异丙基苯甲醛及反,反-2,4-癸二烯醛等23 种，这些物质在烤山羊肉和烤牛排中均被确认和报道[12-14]。不同炭烤方式烤羊腿中的挥发性风味物质主要包括醛类、醇类、酮类、酸类、酚类及其他化合物，其中相对含量较高的是醛类、醇类和酮类化合物；炭烤方式1中醛类、醇类、酮类、酯类、酸类、酚类、烃类和其他化合物的相对含量明显高于炭烤方式2和炭烤方式3。炭烤方式1为馕烤，相对于其他2 种烤制方式温度高，致使羊腿烤制过程中脂质氧化生成挥发性风味物质的反应更充分；另外，馕烤环境封闭，生成的挥发性风味物质未挥发，这可能也是导致炭烤方式1中挥发性风味物质相对含量高的主要原因。

2.1.1 醛类和酮类化合物

醛类化合物是脂质氧化过程中烷氧自由基分解的产物，醛类化合物的产生与羊腿中脂质的构成有关，阈值普遍较低，对肉制品总体风味有重要影响，具有油脂和水果香味[15]。在3 种炭烤方式烤羊腿中检测出的醛类化合物中，相对含量最高的均为正己醛。据报道，烤乳猪中正己醛的含量亦最高[16]，在中式烤肉中1-辛烯-3-醇的含量最高[12]。正己醛是亚油酸氧化的基本产物，具有青草气味。Roldan等[17]研究发现，真空蒸煮羊肉的挥发性化合物中正己醛含量最高。己醛、壬醛、庚醛、辛醛等醛类可能是脂质中多不饱和脂肪酸在烤制过程中迅速氧化产生自由基，攻击油酸等不易氧化的脂质形成的，对风味具有重要贡献[18]，说明羊腿在烤制过程中脂肪氧化产物较多。酮类化合物一般来自美拉德反应，也可能通过脂肪氧化降解进一步生成[19]，其化学性质稳定，香气持久，一般具有花香气味[20]。炭烤羊腿中共鉴定出8 种酮类化合物，其中3 种炭烤方式烤羊腿中均鉴定出的酮类物质有2,3-辛二酮和4-环戊二烯-2-丁酮，也是相对含量较高的化合物，但是它们的阈值一般远高于其同分异构体的醛类，因此对炭烤羊腿风味贡献不突出。

2.1.2 醇类和酚类化合物

醇类化合物对肉制品风味的影响不如挥发性醛类化合物显著，但对整体气味有协同作用。在3 种炭烤方式烤羊腿中均鉴定出的醇类化合物有7 种，其中1-辛烯-3-醇为不饱和醇，是亚油酸自动氧化的产物，在广式烧鸭和烤乳猪中均被鉴定出[16,21]，它阈值较低（1.00 µg/kg）[22]，具有蘑菇风味，并带有金属气味[23]。3 种炭烤羊腿中均检测到2-甲基苯酚，且在炭烤方式1中检测到3-乙基苯酚。在烧烤肉制品中会有各种酚类物质，具有烟熏味，它们是构成熏烧烤肉制品烟熏香气的特征风味物质[24]。

2.1.3 酯类和酸类化合物

酯类化合物主要是酸类和醇类化合物的酯化反应产物，它们赋予食品果味和甜味[25]。炭烤羊腿中共鉴定出3 种酯类化合物，分别为草酸丙二醇酯、乙酸乙酯和氨基甲酸苯酯。酸类化合物是脂肪氧化或脂肪水解过程中变为低级脂肪酸而产生的[26-27]。炭烤羊腿中共鉴定出4 种酸类化合物，均鉴定出的是正己酸。由于酸类化合物的阈值普遍较高，因此其对烤羊腿的整体风味贡献并不大，但可以作为一些风味物质，如醛类、醇类及酯类的前体物质。

2.1.4 烷烃类化合物

烷烃类化合物主要由脂肪降解产生，一般阈值较高，大多数香气较弱或无味，对食品风味没有直接贡献作用。烯烃类化合物具有较低的阈值，是酮类、醛类化合物的前体物质，对风味具有潜在的贡献作用[28]。

2.1.5 其他化合物

在3 种炭烤方式烤羊腿中鉴定出的其他化合物主要有呋喃等杂环化合物共计6 种，其中相同的化合物有甲氧基苯基肟和2-正戊基呋喃。对于呋喃类化合物，在烤山羊肉中除了检测到2-正戊基呋喃，还检测到2-硫代呋喃甲醇[13]。呋喃类化合物由焦糖化反应和碳水化合物降解产生，2-正戊基呋喃常见于肉制品中，主要来源于硫胺素降解，具有很强的肉香味和烘烤味[29]。

2.2 炭烤羊腿特征挥发性风味物质分析

挥发性风味物质的浓度并不能直接反应消费者对其的“感受强度”，必须考虑阈值的影响。OAV为挥发性风味物质浓度与其阈值的比值，浓度一定时，阈值越低的物质越容易被感知，阈值一定时，浓度越高的物质越容易被感知[30-31]，OAV≥1的挥发性风味物质活性较高，对产品整体风味具有显著贡献[32]。

表 2 炭烤羊腿中的特征挥发性风味物质（OAV≥1）Table 2 Characteristic volatile flavor substances of charcoal roasted lamb legs (OAV ≥ 1)

由表2可知，3 种炭烤方式烤羊腿中共鉴定出关键挥发性风味物质17 种，由于其均满足OAV≥1，因此被认为是特征挥发性风味物质。其中，3 种烤羊腿中相同的特征挥发性风味物质有正己醛、庚醛、2-正戊基呋喃、正辛醛、壬醛、癸醛、反-2-壬烯醛、十二醛、反,反-2,4-癸二烯醛、十一醛、1-辛烯-3-醇、正庚醇、正辛醇、反-2-辛烯-1-醇和2-甲基苯酚，另外，（Z）-4-癸烯醛和反-2-癸烯醛也是炭烤方式1烤羊腿中的特征挥发性风味物质，反-2-癸烯醛是炭烤方式2烤羊腿中的特征挥发性风味物质。

对17 种特征挥发性风味物质进行分析，正己醛、庚醛、正辛醛、壬醛、癸醛、反-2-壬烯醛、反-2-辛烯-1-醇、（Z）-4-癸烯醛和反-2-癸烯醛具有青草味、脂香味和油脂香味[33]，对形成烤羊腿的淡脂香和青草香具有重要贡献；十二醛、反,反-2,4-癸二烯醛、十一醛、正庚醇和正辛醇具有柑橘味、烤肉味和玫瑰香味，其中十一醛在熟猪肉的香气成分中亦被鉴定出来，具有肉类的风味特征[34]，对形成烤羊腿的烤肉味具有重要贡献；1-辛烯-3-醇具有蘑菇风味和发酵香，对形成烤羊腿的发酵香具有重要贡献；2-甲基苯酚具有烟熏香，是构成烤羊腿烟熏香味的主要挥发性风味物质。对17 种特征挥发性风味物质的风味特性进行总结归纳，得到烤羊腿的风味特征为淡脂香、青草香味、烤肉味、发酵味和烟熏香味。

3 结 论

炭烤羊腿中共鉴定出69 种挥发性风味物质，其中醛类20 种、醇类17 种、酮类8 种、酯类3 种、酸类4 种、酚类2 种、烃类9 种、其他化合物6 种。对炭烤羊腿风味贡献显著的特征挥发性风味物质有17 种（OAV≥1），其中3 种炭烤方式烤羊腿中鉴定出的共有特征物质有15 种，分别为正己醛、庚醛、2-正戊基呋喃、正辛醛、壬醛、癸醛、反-2-壬烯醛、十二醛、反,反-2,4-癸二烯醛、十一醛、1-辛烯-3-醇、正庚醇、正辛醇、反-2-辛烯-1-醇和2-甲基苯酚。基于对特征挥发性风味物质风味特性的分析，明确传统炭烤羊腿的风味特征为淡脂香味、青草香味、烤肉味、发酵味和烟熏香味。