基于SPME-GC-MS川式烧烤酱风味异同比较

王鹏，张浩，何莲，郑亚伦，乔明锋，易宇文，韩颖*

(1.成都工业学院，成都 610031；2.四川旅游学院，成都 610100)

烧烤是食材在腌制或者不腌制的条件下，用碳火或电热加工食物的过程。食材中蛋白质、糖和调味料中，诸如料酒等物质在受热条件下发生美拉德反应、酯化反应以及柴火烟熏味，构成烧烤的特殊风味。一般消费者在自制烧烤时，对腌制料(各种调味料合理组合，也称为烧烤酱)的使用把握不准，导致自制烧烤总是风味欠佳。烧烤酱正是为解决这一问题而出现的。目前市场上烧烤酱主要是以奥尔良烤翅腌料为主，口味单一，而其他风味的腌料并不多见。川式风味烧烤酱是张浩等[1]开发的极具四川风味的烧烤酱，目前川式风味烧烤酱开发的品种有家常、麻辣、蒜香等。家常味咸鲜醇厚，辣度适中，是川菜中的常用味型。麻辣味咸鲜醇香，麻辣味突出，对川菜有特殊意义。蒜香味咸鲜适口，蒜香浓郁[2]。

固相微萃取(solid-phase microextraction，SPME)技术是20世纪八九十年代加拿大学者采用涂有固定相的熔融石英纤维吸附、富集样品中的待测物质[3]，集采样、萃取、浓缩、进样于一体的样品前处理技术，在食品和医药行业应用广泛[4,5]。气质联用仪(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)是气相色谱和质谱仪的简称，两种仪器有机结合能够实现混合物的分离、定性和定量检测，是气味物质分析的有效工具，目前在乳类、肉制品、调味品等领域有广泛应用[6-8]。

本研究探索利用固相微萃取-气相色谱-质谱联用仪(solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS)结合化学计量学、维恩图和主成分分析川式家常味、麻辣味、蒜香味烧烤酱在挥发性风味物质上的异同，找出川式风味烧烤酱中的共有挥发性风味物质以及决定其风味的关键物质，为川式烧烤酱特征风味物质及指纹图谱的研究奠定了基础。

1 材料与设备

1.1 设备

ACS-30花潮(HC)电子计价称 上海花潮电器有限公司；30 B型万能高效粉碎机 广东恒东科技公司；IR-97多合一红外测温仪 深圳华盛昌机械实业有限公司；RM-3500睿美(Ruimei)商用大功率电磁炉(3500 W)；PC-420D专用磁力加热搅拌装置、75 μm CAR/PDMS手动萃取头 美国Supelco公司；SQ680气相色谱-质谱联用仪 美国PerkinElmer公司；其他实验室常用设备。

1.2 材料、配方及工艺流程

样品制备的材料、配方及工艺流程参照张浩等、何莲等[9]和郑亚伦等的方法制作，其配方见表1。

表1 3种川式风味烧烤酱的配方

续 表

1.3 GC-MS分析

1.3.1 萃取条件

取配方制得的样品2.00 g置于15 mL样品瓶中；磁力加热：105 ℃；平衡10 min，然后将老化(250 ℃，10 min)的萃取头插入样品瓶萃取60 min，随后进样，解吸10 min。

1.3.2 GC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3 ℃/min升至60 ℃，保留1 min，然后以6 ℃/min升至140 ℃，保留1 min，最后以20 ℃/min 升至250 ℃，保留2 min。载气：氦气(99.999%)，流速1 mL/min，分流比5∶1。

1.3.3 MS条件

EI离子源，电子轰击能量70 eV，离子源温度250 ℃；全扫描；质量扫描范围：35～400 m/z；扫描延迟1.1 min；标准调谐文件。

1.3.4 定性分析

挥发性成分定性以检索NIST 2011谱库、计算其保留指数并与其文献值进行比对为主，同时结合人工解析质谱图进行确定。

1.3.5 定量分析

经过一番询问，终于真相大白：原来小鹏的奶奶平时经常在街道、垃圾池旁捡一些瓶子换零花钱用。小鹏是一个孝顺的孩子，为了多帮奶奶收集一些瓶子，就把同学们喝完的塑料瓶收集起来，装在自己的大书包里，放学后带回家给奶奶。大家知道后，不仅把自己的塑料瓶送给他，还帮他寻找塑料瓶，所以我特制的洒水瓶就这样不翼而飞了。知道真相后，我感到非常欣慰，夸奖小鹏是一个懂事、孝顺的孩子，也表扬了帮助过他的孩子们。

采用峰面积归一化法进行简单定量，求得各挥发性成分的相对含量。

1.4 数据处理及绘图

数据处理及作图采用Origin 2018软件。主成分分析是化学计量学中常用的分析方法，它通过降维将多变量减少为相关度低的几个综合指数，并选取较大的特征向量作为主成分，同时辅以二维平面坐标系或三维空间坐标系，对分析结果的数据进行坐标投影，从而实现数据的可视化，增强数据的易读性[10,11]。维恩图是一种用于展示不同事物群组之间的数学或逻辑联系，尤其适合用来表示集合或类之间的“大致关系”的一种分析方法。

2 结果与分析

2.1 3种川式烧烤酱挥发性成分离子流图

PE Elite-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)毛细管柱色谱分离结合质谱检测得到3种川式风味烧烤酱离子流图，见图1。

图1 3种川式风味烧烤酱离子流图

由图1可知，麻辣味分离出有效挥发性物质35种，家常味分离出52种，蒜香味分离出26种。家常味分离的挥发性物质最多，蒜香味最少。麻辣的出峰时间集中在10～25 min之间，家常集中在6～20 min之间，蒜香集中在15～25 min之间，3个样品在25 min以后出峰较少。

2.2 3种川式烧烤酱挥发性成分差异分析

2.2.1 3种川式烧烤酱挥发性成分组成

通过对3种川式风味烧烤酱的挥发性成分进行GC-MS分析，其组分见表2。

表2 3种川式风味酱GC-MS分析结果

续 表

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由表2可知，从3种风味烧烤酱中共鉴定出83种挥发性成分，包括醇类10种，醛类21种，酯类6种，烯烃类21种，硫醚类12种，苯酚类3种，酮类4种，呋喃类2种，吡嗪类3种，酸类1种。共有组分4种：己醛、D-柠檬烯、罗勒烯、二烯丙基硫醚，包括醛类1种，烯烃类2种，硫醚类1种。

麻辣味烧烤酱中，挥发性组分含量最高的是4-异丙基苯甲醇(19.81%)，其次是D-柠檬烯(19.043%)，最低的是4-乙基苯酚(0.118%)；4-异丙基苯甲醇(也称枯醇，来源于花椒的可能性较大)是一种具有糖果、焙烤香的物质[12]。家常味烧烤酱中挥发性组分含量最高的是乙醇(15.987%)，其次是D-柠檬烯(13.11%)，最低的是苯乙酮(0.061%)；乙醇具有酒香，与原料中料酒和发酵制品有关[13]；蒜香味烧烤酱中挥发性组分含量最高的是4-异丙基苯甲醛(23.451%)，其次是2,3-二氢呋喃(19.654%)，最低的是罗勒烯(0.18%)；4-异丙基苯甲醛别名为枯茗醛，具有强烈枯茗样辛香香气，并有花香香韵[14]，其可能来源于孜然[15]。由表2可知，麻辣味中有效的挥发性成分含量最高，其次是家常味，最低的是蒜香味。

为进一步分析川式风味烧烤酱的挥发性成分特征，实验以维恩图比较了3种川式风味烧烤酱挥发性物质的异同，结果见图2。

图2 3种川式风味烧烤酱挥发性成分比较的维恩图

由图2可知，家常味烧烤酱特有挥发性成分为32种，蒜香味为13种，麻辣味为12种；3种川式烧烤酱共有挥发性成分为4种，分别为己醛、D-柠檬烯、罗勒烯和二烯丙基硫醚。3种川式烧烤酱的共有组分不多，可以推测3种风味酱的气味差异明显。蒜香与麻辣烧烤酱共有组分10种；麻辣与家常烧烤酱共有组分17种；蒜香与家常共有组分7种。 可以推测麻辣与家常烧烤酱的香气相似度较高，麻辣与蒜香也较为相似，家常与蒜香差异较大。

2.2.3 3种川式烧烤酱挥发性成分类别差异分析

为了更好比较3种川式风味烧烤酱挥发性成分的差异，依据化学结构统计出3种烧烤酱挥发性组分数目和相对百分含量，见表3。

表3 3种川式烧烤酱挥发性成分类别差异分析

续 表

由表3可知，家常味烧烤酱所含挥发性成分的种类最多(10种)，麻辣次之(7种)，蒜香最少(6种)。3种川式风味烧烤酱主要挥发性物质种类包括醇类、醛类、烯烃类、硫醚类。酮类、吡嗪和有机酸是家常味烧烤酱的特有挥发性成分。

2.3 样品挥发性组分主成分分析

对3种川式风味烧烤酱(相对百分含量从高到低取前十)的挥发性成分进行主成分分析，PC1和PC2能够99.90%解释样品，完全能够解释样品的信息[16]。将主成分得分图和载荷图合并得到图3。

图3 3种川式风味烧烤酱挥发性物质的主成分分析

注：1为乙醇，2为芳樟醇，3为苯乙醇，4为烯丙醇，5为苯乙醛，6为4-异丙基苯甲醛，7为糠醛，8为乙醛，9为乙酸芳樟酯，10为3-蒈烯，11为D-柠檬烯，12为β-蒎烯，13为γ-松油烯，14为肉桂烯，15为萜品油烯，16为月桂烯，17为草蒿脑，18为二烯丙基二硫醚，19为二烯丙基硫醚，20为茴香脑，21为二烯丙基二硫，22为 4-烯丙基苯甲醚，23为4-异丙基甲苯，24为2,3-二氢呋喃，25为乙酸。

由图3可知，3个样品差异明显，麻辣味分布在二维坐标图中的第三象限，决定这一结果的主要挥发性物质为3-蒈烯、β-蒎烯、乙酸芳樟酯、γ-松油烯；家常味分布在第一象限，决定这一结果的主要物质为苯乙醇、肉桂烯、苯乙醛、乙酸、月桂烯、二烯丙基硫醚；蒜香味分布在第二象限，决定这一结果的主要物质是2,3-二氢呋喃、烯丙醇、乙醛、萜品油烯。

3 结论

对3种川式风味烧烤酱进行气相色谱-质谱联用(GC-MS)检测，结合维恩图和主成分分析，研究结果表明：3种川式风味烧烤酱共检测出83种风味物质，其中醇类10种、醛类21种、酯类6种、烯烃类21种、硫醚类12种、苯酚类3种、酮类4种、呋喃2种、吡嗪3种、酸类1种；醇类、醛类、烯烃类、硫醚类、苯酚类、呋喃类是3种烧烤酱共有的挥发性风味物质种类；己醛、D-柠檬烯、罗勒烯和二烯丙基硫醚是3种烧烤酱共有的挥发性物质；3-蒈烯、β-蒎烯、乙酸芳樟酯、γ-松油烯对麻辣烧烤酱风味的形成具有决定作用；苯乙醇、肉桂烯、苯乙醛、乙酸、月桂烯、二烯丙基硫醚对家常味烧烤酱风味的形成具有决定作用；酮类、吡嗪和有机酸是家常味烧烤酱特有的挥发性成分；2,3-二氢呋喃、烯丙醇、乙醛、萜品油烯对蒜香烧烤酱风味的形成具有决定作用。