GC-MS结合电子鼻分析啤酒对啤酒鸭风味的影响

蔡雪梅，何莲，易宇文，彭毅秦，李杨，吴姗姗，乔明锋，侯智勇

(四川旅游学院烹饪科学四川省高等学校重点实验室，成都 610100)

鸭肉相较于猪、牛、羊肉等具有高蛋白、低脂肪、高不饱和脂肪酸的特点，有滋阴养胃、清肺补血和利水消肿的功效，被认为是最佳的营养滋补食品之一[1]。我国是世界上鸭肉产量最大的国家，年产量接近800万吨，纵观整个鸭肉制品市场，较为知名的有“北京烤鸭”、“南京盐水鸭”、“两广烤鸭”、“啤酒鸭”等[2]，刘源等[3]对水煮鸭、盐水鸭和烤鸭的滋味进行了对比分析，明确了每种鸭肉制品的关键滋味物质，为提升鸭肉制品加工工艺及其品质奠定了基础；江新业等[4]采用蒸馏提取法提取了北京烤鸭的香味物质，并做了分离鉴定，发现醛类、直链含硫化合物和杂环化合物是烤鸭肉的主要呈味物质；王强等[5]分析了香辛料对酱鸭风味以及安全性的影响，发现香辛料腌制鸭肉过程中形成的风味物质主要是羰基化合物、挥发性脂肪酸、游离氨基酸等，在加热时就会释放出来，形成特有的风味；Wu等[6]比较分析了水煮鸭肉和烤鸭的风味差异，不同的加工方式对鸭肉风味影响较大。但总体而言，关于啤酒鸭的研究报道较为少见，啤酒鸭是将鸭肉与啤酒一同焖焅制作而成，有效地结合了两者的营养和风味。啤酒酒精含量较低，营养丰富，素有“液体面包”、“液体蛋白质”、“液体维生素”等美称，在烹饪方面已有应用[7]。啤酒鸭中鸭肉味道浓厚，同时带有一股啤酒清香，风味独特，兼有清热、开胃等功效，已成为一道独特的佳肴，具有广阔的发展前景。

综上所述，本文综合利用电子鼻和气相色谱-质谱联用仪研究啤酒添加量对啤酒鸭风味的影响，填补了啤酒鸭风味研究的空白，同时筛选出最适啤酒添加量，为啤酒鸭产业化、标准化生产提供了理论基础和目标参数，具有较大的指导意义和应用前景。

1 材料与方法

1.1 材料

啤酒(青岛清醇啤酒)、冷冻鸭、食用油(金龙鱼大豆油)、葱、姜、料酒(海天)、食用盐(浙盐蓝海星)、大蒜、芡粉、香辛料(八角、桂皮、茴香、白寇、干花椒、干辣椒)：皆购于永辉超市。

1.2 主要仪器

BT423S型电子天平 德国赛多利斯公司；SQ8/Clarus 680气相色谱-质谱联用仪 美国PerkinElmer公司；57318 CAR/PDMS(75 μm)萃取头、Supelco固相微萃取装置(配有手动进样手柄) 美国Supelco公司；15 mL顶空瓶 北京谱朋科技有限公司；电磁炉 美的集团；家用炒锅 浙江苏泊尔股份有限公司；FOX 4000电子鼻(配有18根金属氧化物传感器，分别对不同的一类或几类物质敏感[8]) 法国Alpha MOS 公司。

1.3 试验方法

1.3.1 啤酒鸭烹饪方法

将整鸭去除鸭脖、鸭头和鸭掌，将剩余部分切成大小均匀(约3 cm×3 cm)的块状，洗净，沥干。称取7份400 g鸭肉，每份加入葱、姜、蒜、料酒11.2 g、盐4.8 g、生抽20.8 g以及啤酒总添加量的30%，充分混合，腌制15 min，去除鸭肉本身的腥味。腌味结束后，每份置于400 mL沸水中在电磁炉上焯水3 min(电磁炉功率800 W)，捞出沥干。热锅加入食用油96 g，待油温达到150 ℃左右时，加入鸭肉爆炒3 min(电磁炉功率2200 W)，加入啤酒总添加量的70%，焖焅20 min。加入土豆淀粉2 g，收汁。啤酒总添加量分别为50%、60%、70%、80%、90%、100%，其对应的啤酒鸭样品分别编号为A，B，C，D，E，F，空白对照组为G，烹制过程中添加啤酒时加入纯净水确保每份添加液体总体积一致。烹制完成后进行感官评定及风味检测。

1.3.2 感官分析

挑选有品评经验的14名食品专业学生(7男7女)组成品评小组，根据啤酒鸭的色泽、气味、滋味和质地，采用综合印象评分法进行打分，打分范围为-3～3的7个整数：-3为极差；-2为很差；-1为差；0为一般；1为好；2为很好；3为极好。品评员评价时，在口中充分咀嚼后咽入，每个样品重复评价3次，每次品尝前后用温水漱口。

1.3.3 电子鼻分析[9,10]

将烹制好的啤酒鸭肉块剔除骨头，用绞肉机绞碎，称取1 g肉样于5 mL顶空瓶中，压盖密封。分析条件：手动进样，加热温度50 ℃，加热时间5 min，载气流量150 mL/s，进样量1500 μL，进样速度1500 μL/s，数据采集时间2 min，时间延迟3 min。每个样品平行测试15次。

1.3.4 气相色谱-质谱分析[11]

1.3.4.1 顶空条件

称取4 g绞碎的鸭肉于15 mL顶空瓶中，温度50 ℃，平衡30 min，然后将老化(250 ℃，10 min)的萃取头(75 μm CAR/PDMS)插入顶空瓶中吸附30 min，再将萃取针头插入气相色谱仪进样口，250 ℃下解吸5 min。

1.3.4.2 气相条件

进样口温度250 ℃；色谱柱Elite-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；升温程序：起始温度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。载气：氦气(99.9999%)，流速1 mL/min，分流比10∶1。

1.3.4.3 质谱条件

EI离子源，电子轰击能量为70 eV，离子源温度230 ℃,溶剂延迟1 min；全扫描；质量扫描范围45～450 m/z；标准调谐文件。化合物的定性：将质谱图与标准质谱库(NIST 2011)对照，正反匹配度均大于700，并比对相关文献进行确定。

1.3.5 数据统计分析

用软件Excel、SPSS 20.0和Origin 8.5进行数据处理及分析。

2 结果和分析

2.1 电子鼻结果分析

将不同啤酒添加量的实验组和对照组的电子鼻数据做雷达图分析，对比结果见图1。

图1 不同啤酒鸭的电子鼻雷达图Fig.1 Electronic nose radar diagram of different beer ducks

电子鼻的每一个传感器对啤酒鸭均有明显的响应，且不同传感器的响应值均不相同，其中传感器PA/2、P30/1、P30/2、T30/1和P10/1的响应值较高。PA/2和T30/1对极性化合物，如乙醛、丙醇等较敏感；P10/1为非极性化合物正辛烷较敏感；P30/1和P30/2对有机化合物较敏感，特别是乙醇。空白对照组(G)在各个传感器上响应值均低于实验组，说明啤酒鸭中香气物质更丰富，尤其是醇类物质。

运用LDA分析电子鼻数据，结果见图2。

图2 啤酒鸭电子鼻检测的LDA图Fig.2 Linear discriminant analysis diagram of electronic nose detection of beer duck

LDA的第1主成分和第2主成分的贡献率分别为88.8%和5.9%，不仅能够很好地区分对照组和实验组，而且对啤酒添加量不同的样品区分度也非常明显，说明啤酒添加量不同，啤酒鸭的整体风味存在差异。啤酒鸭D，E，F距离较近，说明啤酒添加量超过70%后，对啤酒鸭的整体风味影响较小。样品A，B，C距离较为分散，尤其是A和B距离其他样品较远，说明在啤酒添加量小于70%时，其改变对啤酒鸭的风味影响较大。

2.2 SPME-GC-MS结果分析

GC-MS测定各个样品的风味化合物的结果见表1。从所有样品中共鉴定出69种主要挥发性化合物，包括醇类、酯类、醛类、酮类、烃类及其他(醚类、含氮类及呋喃等)。不同种类样品中的化合物数量见图3。

图3 不同种类样品中挥发性化合物数量的Venn图Fig.3 The Venn diagram of the number of volatile compounds of different samples

表1 各样品的风味物质及相对含量Table 1 The volatile compounds and their relative content of different samples

续 表

续 表

续 表

在所有鉴定到的化合物中，实验组、对照组和啤酒中三者共有的化合物仅有4种，分别是乙醇、乙酸乙酯、壬醛、氨基甲酸铵；实验组与对照组中共有的化合物有28种，特有的风味物质有26种，其中仅有4种在啤酒中检测到，分别是苯乙醇、异戊醇、2-甲基-1-丁醇、异丁醇，说明在烹饪过程中，添加的啤酒不仅直接起到风味物质贡献作用，还会间接影响到鸭肉制品的风味组成。

啤酒鸭实验组中共检测出54种化合物，不同啤酒添加量的实验组风味物质相对含量存在一定差异，但均以醇类(42.13%～66.15%)和烃类(13.83%～21.11%)化合物为主，主要包括乙醇、正己醇和戊烷油。空白对照组共检测出26种化合物，其中烃类和醛类相对含量较高，分别为42.13%、25.71%，烃类物质中d-柠檬烯相对含量最高，为25.86%；醛类物质中正己醛含量较高为20.04%，主要来自于脂质氧化，具有清香、叶香和果香。

相比于对照组，实验组中醇类物质种类和含量均较高，对照组仅有3种醇，占6.07%，而实验组共检测到12种醇类物质，相对含量在42.04%～66.15%之间，主要是乙醇(29.62%～37.37%)和正己醇(5.41%～23.68%)，其主要来源于啤酒，所添加的啤酒中共检测出6种醇类物质(47.27%)，其中乙醇占31.42%。除此之外，鸭肉中的脂肪自动氧化对醇类也有一定贡献，啤酒在一定程度上有利于促进脂肪的自动氧化。实验组的烃类物质相较于对照组含量较低，尤其是d-柠檬烯。d-柠檬烯具有柑橘味道和柠檬香气，主要来源于脂肪酸烷氧自由基的均裂以及所使用的香料[12]，实验组中其相对含量仅在1.02%～1.97%之间，而对照组为25.68%，说明啤酒在一定程度上可能抑制了d-柠檬烯的产生。实验组中烃类物质含量相对较高的是戊烷油，且随着啤酒添加量的增大其相对含量呈下降趋势，在8.84%～15.40%之间，对照组为9.47%。醛类物质具有脂肪香味，阈值较低，是肉香味的主要成分[13]，实验组啤酒鸭中的变化同烯烃类相似，相对含量较低(2.30%～10.56%)，其中主要醛类物质同对照组一样都是正己醛，实验组的相对含量在1.67%～8.64%之间，且随着啤酒添加量的增大，整体也呈下降趋势，而对照组为20.04%，比较发现啤酒的使用对醛类物质的影响较大。酮类化合物主要由不饱和脂肪酸的热氧化或有机氨基酸降解产生，阈值较高，对整体风味的贡献较小[14]，实验组中酮类物质有6种，比对照组丰富，相对含量在1.12%～4.97%之间，显著高于对照组(p<0.05)；酯类物质主要源于美拉德反应和氨基酸的降解，其芳香味对于肉类风味具有重要的作用[15]，实验组中酯类物质相对含量在0.91%～1.71%之间，明显高于对照组(0.57%)，啤酒在其中起到一定作用。啤酒中除了醇类物质，另一大类就是酯类物质，共有13种，占39.46%，相比于醇类物质，酯类对啤酒鸭的贡献较小。

2.3 聚类分析

为了更直观地比较分析啤酒不同添加量对啤酒鸭风味的影响，根据表1中实验组样品风味物质的相对含量，使用SPSS 19.0计算其欧氏距离进行聚类分析，结果见图4。分析表明，添加50%啤酒的样品A与其他样品差异较大，结合表1可以发现，样品A的醇类物质显著低于其他实验组样品(p<0.05)，而醛类物质显著高于其他实验组(p<0.05)。当欧氏距离≤5时，样品B，C，D，E，F均可聚为一类，但当欧氏距离<5时，样品C和F、样品D和E距离较近，且均与样品B距离较远，说明在一定程度上，样品B与其他样品风味存在差异。

图4 聚类分析树状图Fig.4 Hierarchical diagram of cluster analysis

2.4 感官分析

根据啤酒鸭的色泽、气味、滋味和质地，采用综合印象评分法对啤酒鸭的感官品质进行打分，结果见图5。

图5 啤酒对啤酒鸭感官品质的影响Fig.5 The effect of beer on the sensory quality of beer duck

由图5可知，在啤酒添加量为60%时感官评分最高，啤酒鸭香气浓郁和谐，有啤酒麦芽香和鸭肉鲜香，色泽均匀，呈酱红色，口感鲜美，滋味醇和，有鸭肉鲜味和啤酒味，富有弹性，软硬适中。

3 结论

本文采用电子鼻和SPME-GC-MS技术，并结合线性判别分析(LDA)和聚类分析(CA)研究了啤酒对啤酒鸭风味的贡献。结果表明，啤酒对啤酒鸭风味品质贡献较大，相较于未添加啤酒的对照组，实验组挥发性化合物的组成和比例存在明显差异，对照组的主要挥发性物质是烃类和醛类，包括d-柠檬烯和正己醛；而实验组啤酒鸭的主要挥发性物质是醇类和烃类，包括乙醇、正己醇和戊烷油。另外，啤酒不同添加量对啤酒鸭的风味也存在影响，随着添加量的增大，醇类物质呈上升趋势，而醛类和烃类整体呈下降趋势。聚类分析表明啤酒添加量为50%的啤酒鸭与其他样品的风味物质差异较大，而添加量≥60%时啤酒鸭的风味物质差异相对较小，但60%添加量的啤酒鸭在一定程度上与其他样品也存在明显差异，且添加量为60%的啤酒鸭综合感官得分最高。