北京烤鸭腿皮与腿肉关键挥发性风味物质解析

刘 欢，张德权，王振宇*，潘 腾，惠 腾，马建荣，魏相茹，卢连水

（1 中国农业科学院农产品加工研究所 农村农业部农产品加工重点实验室 北京100193 2 河北东风养殖有限公司 河北沧州061000）

烤鸭是传统烧烤肉制品的典型代表，以独特的风味著称，深受消费者喜爱[1-2]。北京烤鸭是最著名的烤鸭，主要食用的是胸皮和胸肉，腿皮和腿肉所占比例1/4，其蛋白质、必须氨基酸等营养丰富，风味独特，香味馥郁。实际生产和销售过程中烤鸭腿皮与腿肉的加工利用率低，解析传统北京烤鸭腿皮与腿肉挥发性风味物质形成机理，可为提高鸭腿产品附加值提供理论支持。本研究对北京烤鸭腿皮与腿肉挥发性风味物质进行深入分析。

挥发性风味物质通常采用GC-MS/O 检测，并结合气味活性值（OAV）确定[3]。这种方法虽然可以全面解析产品所有的挥发性风味物质，并直观地确定对风味作用较大的物质[4-5]，但存在一定弊端。OAV 值大于1 的挥发性风味物质虽对产品风味有贡献，但难以判断该物质的关键挥发性风味物质。如Fan 等[6]研究表明癸醛的OAV 值大于1，然而缺少癸醛时，产品整体风味没有显著变化；Xiao等[7]研究表明丙酸乙酯的OAV 值大于1，然而缺少丙酸乙酯时，产品风味没有发生显著变化。最新研究报道风味重组、缺失试验结合感官评价规避了传统单一采用气相色谱-嗅闻-质谱联用法检测挥发性风味物质失真的弊端，可以快速、精确、全面地鉴定和识别烤鸭本源的挥发性风味物质，是确定关键挥发性风味物质最有效的手段[8-12]。文献[8-12]通过风味重组、缺失试验与感官评价确证了不同样品特征挥发性风味物质，其结果优于传统风味物质确定方法。

目前已有烤鸭挥发性风味物质的研究报道[13]，然而尚未发现烤鸭腿皮与腿肉的相关研究报道。本研究按照传统北京烤鸭制作工艺加工烤鸭，通过OAV 值与贡献率分析烤鸭腿皮与腿肉的挥发性风味物质。在此基础上，运用风味重组、缺失试验结合感官评价确证关键挥发性风味物质，以期为定向调控烤鸭挥发性风味物质组成，高效利用鸭腿皮和鸭腿肉提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

4 个品牌的北京烤鸭均，购于北京传统烤鸭店。试验鸭的生长环境相似，日龄38 d，体质量约2 kg，经前处理（人工屠宰、烫坯、挂糖）后烤制60～80 min（200～250 ℃）。4 个品牌（品牌1、品牌2、品牌3 与品牌4）北京烤鸭均根据传统工艺制作，未经腌制与辅料调味，烤制后质量约1.3 kg。选取烤鸭的腿皮与腿肉为研究对象，除去样品表面的可见脂肪与结缔组织，于-80 ℃贮藏。

戊醛（98%）、己醛（95%）、庚醛（97%）、辛醛（99%）、壬醛（99.5%）、苯甲醛（99.5%）、苯乙醛（95%）、（E）-2-辛烯醛（97%）、（E）-2-壬烯醛（97%）、（E）-2-癸烯醛（96%）、（E，E）-2，4-癸二烯醛（94%）、二甲基三硫（95%）、糠硫醇（97%）、3-甲硫基丙醛（97%）、2-戊基呋喃（98%）、2，5-二甲基吡嗪（98%）、2（5H）-呋喃酮（98%）与1-辛烯-3-醇，上海Sigma-aldrich 公司；（E）-2-己烯醛（97%）、（E）-2-庚烯醛（97%）、2-甲基吡嗪（98%）、2-壬酮（98%）与愈创木酚（98%），上海TCI 公司；正构烷烃（C7～C40，≥97%），北京瀚诚生物科技有限公司司；2-甲基-3-庚酮，北京瀚诚生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

75 μm 萃取针（CAR/PDMS）与SPME 进样器，美国Supelco 公司；气相色谱-质谱联用仪（GCMS）（7890B/5977A），美国Agilent 公司；嗅闻仪（ODP C200），德国Gerstal 公司；冷冻干燥机（LGJ-25C），北京四环科学仪器厂有限公司；HH系列数显恒温水浴锅（箱），金坛市科析仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 挥发性风味物质HS-SPME-GC-O-MS 分析 HS-SPME 条件：称取4.0 g 绞碎的样品（腿皮或腿肉）于20 mL 样品瓶中，加入1.5 μL 1.68 μg/μL 2-甲基-3-庚酮标准品（溶于甲醇），混匀，通过75 μm CAR/PDMS 萃取针吸附。样品预热温度55 ℃，预热时间10 min，萃取温度55 ℃，萃取时间45 min，解吸温度250 ℃，解吸时间3 min。

GC-O-MS 条件：毛细管柱为DB-Wax（30 m×320 μm×0.25 μm），前进样口温度250 ℃，载气（He）流速1.0 mL/min，不分流模式进样，升温程序：初始柱温40 ℃，保持3 min，以2 ℃/min 升至70 ℃，以3 ℃/min 升至130 ℃，再以10 ℃/min 升至230 ℃，保持10 min。

1.3.2 挥发性风味物质定性分析 北京烤鸭腿皮与腿肉的挥发性风味物质定性方法为质谱库检索（MS）、保留指数（RI）、嗅闻（O）与标准品（S）等4种方法。质谱库检索（MS）：样品经气相色谱分离后进入质谱检测器，通过Nist 2.0 数据库对挥发性风味物质检索定性。保留指数（RI）：以C7-C40正构烷烃混标为外标，按照样品GC-MS 升温程序检测，根据正构烷烃混标出峰时间计算挥发性风味物质的保留指数，基于此，分析对比保留指数计算值与文献报道结果。保留指数计算公式：RI =100n+100（tx-tn）/（tn+1-tn），式中：n 为碳个数，tx、tn与tn+1分别为未知挥发性风味物质、Cn与Cn+1的出峰时间，3 种物质的出峰时间为tn＜tx＜tn+1。嗅闻（O）：气相色谱分离的挥发性风味物质以1∶1 的比例进入质谱检测器和嗅闻装置，感官评价员嗅闻并记录挥发性风味物质的特征与强度，在此基础上，对比分析嗅闻结果与该物质标准品风味特性。标准品（S）：以挥发性风味物质标准品混标为外标，按照样品GC-MS 升温程序检测，对比分析标准品出峰时间与挥发性风味物质出峰时间。

1.3.3 挥发性风味物质定量分析 将1.5 μL 1.68 μg/μL 2-甲基-3-庚酮标准品加到烤鸭腿皮与腿肉样品中，按照样品升温程序进行GC-MS 检测，根据2-甲基-3-庚酮标准品峰面积与浓度关系定量样品挥发性风味物质。根据2-甲基-3-庚酮定量结果，选取OAV 值大于1 的挥发性风味物质进行标准曲线校准。将浓度为1 ng/g～10 mg/g 的风味标准品加到烤鸭腿皮或腿肉基质中，按照样品萃取条件进行吸附，运用GC-SIM 检测挥发性风味物质标准品。在此基础上，建立挥发性风味物质浓度与峰面积的标准曲线。烤鸭腿皮与腿肉基质制备方法为将乙醚与正戊烷混合液加入样品中，摇床震荡8 h，过滤后弃有机溶剂，直到样品无味。将无味的样品残渣冷冻干燥12 h，在此基础上，通过无味残渣与水构建烤鸭腿皮或腿肉基质。

1.3.4 挥发性风味物质OAV 值与贡献率分析OAV 值为挥发性风味物质浓度与阈值的比值，OAV 值大于1，说明该物质对产品整体风味具有重要贡献；OAV 值小于1，说明该物质对产品风味具有辅助贡献。贡献率为单一挥发性风味物质的OAV 值与总挥发性风味物质的OAV 值的比值。贡献率越大，该物质对产品整体风味的影响越大，反之亦然。

1.3.5 风味重组与缺失试验 参考Fan 等[6]的方法并稍作修改。选取OAV 值大于1 的挥发性风味物质为研究对象，将该风味标准品按照样品挥发性风味物质浓度配制混标，加到烤鸭腿皮或腿肉基质中（重组模型1），通过感官评价三点检验法分析重组模型1 与烤鸭腿皮或腿肉气味的相似性，进而逐一敲除（不添加到基质中）单个挥发性风味物质（重组模型2），通过感官评价对比重组模型1 与重组模型2 的风味差异。若存在显著差异，则说明该缺失的风味物质为烤鸭腿皮或腿肉的关键挥发性风味物质。在此基础上，选取关键挥发性风味物质做重组试验（重组模型3），通过感官评价分析重组模型3 与烤鸭气味的相似性，并确定烤鸭腿皮或腿肉的特征风味特性。

风味重组、缺失试验通过感官评价三角检验法分析。感官评价员的选拔、培训与管理参考GBT 16291.1-2012《感官分析选拔、培训与管理评价员一般导则第1 部分：优选评价员》，剔除不合格的感官评价员。感官评价员对风味识别的训练参考ISO 4121：2003《感官分析 定量反应尺度的使用指南》，风味参照物的选择参考GB/T 29604-2013 《感官分析 建立感官特性参比样的一般导则》。最终选取经验丰富并长期从事食品风味研究的9 名感官评价员（24～49 岁，5 男4 女）进行感官评价。

1.4 数据处理

通过SPSS 19 软件对试验数据处理与分析，试验结果以平均值±标准差（±s）表示，热图聚类分析通过OriginPro 软件制作，每个试验做6 个重复。

2 结果与分析

2.1 北京烤鸭腿皮与腿肉挥发性风味物质定性分析结果

由表1 可知，北京烤鸭腿皮与腿肉中挥发性风味物质主要包括醛类、含硫类、醇类、酮类、酚类、酸类与含氮类等，共41 种挥发性风味物质，其中醛类物质最多（16 种），主要为戊醛、己醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛等；含硫类物质3 种，分别为二甲基三硫、糠硫醇与3-甲硫基丙醛，这与江新业等[14]研究结果一致，烤鸭的挥发性风味物质包括醇、醛、含硫与含氮的直链化合物。其中，感官评价员GC-O 嗅闻确证19 种，分别为己醛、3-甲硫基丙醛与1-辛烯-3-醇等，这可能与挥发性风味物质的高含量、低阈值有关，如3-甲硫基丙醛阈值仅为0.2 μg/L[15]。关于醛、醇类物质，有水的情况下加热可使脂质的酯键发生水解，生成游离脂肪酸与醇类物质，游离脂肪酸（如n-6 多不饱和脂肪酸与n-3 多不饱和脂肪酸）经热分解反应生成氢过氧化物，并进一步反应生成醛、醇类等[16-18]。含硫与含氮物质主要通过半胱氨酸、胱氨酸热解及其参与美拉德反应等途径生成[19-20]。

2.2 北京烤鸭腿皮与腿肉挥发性风味物质定量分析结果

根据2-甲基-3-庚酮内标法计算北京烤鸭挥发性风味物质的OAV 值，在此基础上，将OAV 值大于1 的挥发性风味物质通过标准曲线进行校准（R2＞0.99），线性回归系数良好。表2 显示，从4 个品牌北京烤鸭腿皮和腿肉中检测到33～39 种挥发性风味物质，其中，醛类物质种类最多（14～16种）。整体分析，烤鸭腿皮的糠醛、苯乙醛、（E）-2-庚烯醛与3-甲硫基丙醛等含量高于腿肉（P＜0.05），（E，E）-2，4-癸二烯醛与1-辛烯-3-醇含量接近，腿皮的戊醛、己醛、庚醛与辛醛等含量低于腿肉（P＜0.05）。北京烤鸭腿皮与腿肉中含量较高的挥发性风味物质主要为醛类与含硫类，分别为己醛（11.35 ～778.87 ng/g）、壬醛（30.74 ～1 567.33 ng/g）、3-甲硫基丙醛（9.67～157.34 ng/g）、二甲基三硫（17.92～103.49 ng/g）与糠硫醇（11.05～165.00 ng/g）等。这与Zhou[13]、Wu 等[21]等研究结果一致，烤鸭中含量较高的物质为己醛、（E）-2-辛烯醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛、1-辛烯-3-醇与糠硫醇等。研究表明，醛类物质可以通过n-6 多不饱和脂肪酸（如亚油酸）加热生成，如己醛、庚醛、辛醛、壬醛、（E）-2-辛烯醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛等[18，22]。醇类物质可以通过n-3、n-6 多不饱和脂肪酸热反应生成，如90 ℃条件下反应60 min 生成1-辛烯-3-醇[23]。含硫类物质可通过半胱氨酸、甲硫氨酸等含硫氨基酸热解或与葡糖糖等发生美拉德反应生成，如甲硫氨酸与糖反应生成3-甲硫基丙醛[19，24]。含氮类物质可通过美拉德反应生成，如半胱氨酸与核糖美拉德反应，在140 ℃条件下反应60 min生成二甲基吡嗪[19]。酚类物质主要由果木燃烧时木质素热裂解产生，如愈创木酚[25-26]。综合分析可知，烤鸭腿皮与腿肉经长时间高温加热，发生脂肪氧化、硫胺素降解、美拉德反应等，进而产生独特香味的醛类、含硫类等挥发性风味物质。

表1 北京烤鸭腿皮与腿肉的挥发性风味物质定性分析Table 1 Qualitative analysis of aroma compounds in leg skin and leg meat from Beijing roasted duck

2.3 北京烤鸭腿皮与腿肉挥发性风味物质OAV值与贡献率分析结果

挥发性风味物质对北京烤鸭的贡献由含量和阈值共同决定，阈值越低，单位质量对北京烤鸭的贡献越大。戊醛、己醛、庚醛、壬醛、（E）-2-辛烯醛、（E）-2-癸烯醛与3-甲硫基丙醛等阈值参考文献[9]、[14]、[27]～[30]。表3 列出北京烤鸭挥发性风味物质的OAV 值分析结果，OAV 值大于1 的挥发性风味物质共18 种，包括12 种醛类、3 种含硫类与1 种醇类物质。醛类物质为（E，E）-2，4-癸二烯醛（269≤OAV≤428）、辛醛（70≤OAV≤372）、（E）-2-壬烯醛（43≤OAV≤223）、庚醛（4≤OAV≤207）、壬醛（4≤OAV≤196）、己醛（3≤OAV≤173）、（E）-2-癸烯醛（29≤OAV≤157）、（E）-2-辛烯醛（10≤OAV≤84）、苯乙醛（3≤OAV≤36）与（E）-2-庚烯醛（2≤OAV≤18）等。含硫类物质为糠硫醇（2 209≤OAV≤32 999）、二甲基三硫（3 585≤OAV≤20 699）与3-甲硫基丙醛（48≤OAV≤787）。其它为1-辛烯-3-醇（4≤OAV≤15）与愈创木酚（0≤OAV≤6）等。另外，Bueno 等[31]研究表明（E，E）-2，4-癸二烯醛是烤肉关键挥发性风味物质。OAV 值计算结果与GCO 嗅闻结果一致，说明GC-O 可以很好地判断对

烤鸭风味贡献较大的物质。为了说明每种挥发性风味物质对北京烤鸭风味的贡献，通过贡献率阐述。由表4 可知，北京烤鸭腿皮与腿肉贡献率较高的挥发性风味物质为糠硫醇（32.62%～72.04%）、二甲基三硫（24.18%～52.03%）与（E，E）-2，4-癸二烯醛（0.54%～5.20%）。综合分析可知，通过OAV值与贡献率初步明确北京烤鸭腿皮与腿肉的关键挥发性风味物质均为18 种，分别为糠硫醇、二甲基三硫与（E，E）-2，4-癸二烯醛等。

表2 北京烤鸭腿皮与腿肉挥发性风味物质定量分析（ng/g）Table 2 Quantitative analysis of aroma compounds in leg skin and leg meat from Beijing roasted duck（ng/g）

（续表2）

表3 北京烤鸭腿皮与腿肉挥发性风味物质OAV 值Table 3 Odor activity value（OAV）of aroma compounds in leg skin and leg meat from Beijing roasted duck

（续表3）

表4 北京烤鸭腿皮与腿肉挥发性风味物质贡献率（%）Table 4 Contribution rate of aroma compounds in leg skin and leg meat from Beijing roasted duck（%）

2.4 北京烤鸭腿皮与腿肉关键挥发性风味物质确证

感官评价结果表明品牌1 腿皮与腿肉的风味物质更浓郁。为了进一步确证北京烤鸭关键挥发性风味物质，选取品牌1 的腿皮与腿肉构建烤鸭基质，通过感官评价三角检验法进行风味重组、缺失试验。重组模型1 由OAV 值高于1 的挥发性风味物质标准品与烤鸭基质共同配制，重组模型2由气味活性值高于1 的挥发性风味物质标准品删除其中一种后再与烤鸭基质共同配制，重组模型3 由关键挥发性风味物质与烤鸭基质共同配制。将18 种挥发性风味物质（OAV≥1）进行重组试验（重组模型1），感官评价三角检验法结果表明：8名感官评价员发现缺少糠硫醇或二甲基三硫时，重组模型2 的风味与烤鸭腿皮和腿肉风味不同；6名感官评价员发现缺少己醛、庚醛、辛醛、壬醛、3-甲硫基丙醛、1-辛烯-3-醇或（E，E）-2，4-癸二烯醛时，重组模型2 的风味与烤鸭腿皮和腿肉风味不同；5 名感官评价员发现缺少戊醛或2-戊基呋喃时，重组模型2 的风味与烤鸭腿皮和腿肉风味存在差异；少于5 名感官评价员发现缺少其它挥发性风味物质的重组模型2 的风味与烤鸭腿皮和腿肉风味之间的差异。因此，重组模型1 缺失糠硫醇或二甲基三硫时，该重组模型2 与北京烤鸭腿皮、腿肉风味均存在极显著差异（P＜0.01），缺失3-甲硫基丙醛、己醛、庚醛、辛醛、壬醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛或1-辛烯-3-醇时，该重组模型2与北京烤鸭腿皮、腿肉风味均存在显著差异（P＜0.05）。在此基础上，将影响烤鸭腿皮与腿肉的9种挥发性风味物质进行重组试验（重组模型3），腿皮的重组模型3 感官评价总分为4.5 分（满分5分），腿肉的重组模型3 感官评价总分为4.4 分（满分5 分）。如图1所示，北京烤鸭的腿皮与腿肉特征风味均为脂肪味、烤肉味与肉香味，其中腿皮脂肪味更加浓郁，腿肉的肉香味更加浓郁。综上，北京烤鸭腿皮与腿肉的关键挥发性风味物质均为糠硫醇、二甲基三硫、3-甲硫基丙醛、己醛、庚醛、辛醛、壬醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛或1-辛烯-3-醇等，共9 种。本研究采用的检测与重组模型联用的方式，规避了传统单一采用气相色谱-嗅闻-质谱联用法检测挥发性风味物质失真的弊端，可精确鉴定烤鸭腿皮与腿肉本源的挥发性风味物质。

图1 北京烤鸭腿皮、腿肉与重组模型（关键挥发性风味物质与烤鸭基质）挥发性风味物质分析Fig.1 Analysis of aroma compounds in leg skin and meat of Beijing roasted duck and recombinant model made（key aroma compounds and matrix of roasted duck）

3 结论

通过对4 个品牌北京烤鸭腿皮、腿肉的挥发性风味物质的定性、定量分析，气味活性值计算，贡献率分析与重组/缺失试验验证，共检测到41种挥发性风味物质，包括醛类、含硫类、醇类、呋喃类、酸类与酚类等，其中OAV 值大于1 的物质共18 种。风味重组/缺失试验确证北京烤鸭腿皮与腿肉关键挥发性风味物质均为9 种，分别为糠硫醇、二甲基三硫、3-甲硫基丙醛、己醛、庚醛、辛醛、壬醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛与1-辛烯-3-醇。北京烤鸭的腿皮与腿肉特征风味均为脂肪味、烤肉味与肉香味，其中腿皮脂肪味更加浓郁，腿肉的肉香味更加浓郁。