肉制品烟熏风味物质研究进展

刘登勇，王 逍，吴金城，邹玉峰，曹振霞，赵志南，陈 雨，白 璐

（1.渤海大学食品科学与工程学院，生鲜农产品贮藏加工及安全控制技术国家地方联合工程研究中心，辽宁 锦州 121013；2.江苏省肉类生产与加工质量安全控制协同创新中心，江苏 南京 210095）

烟熏肉制品是指以畜禽肉为原料、主要通过熏制工艺加工而成的肉制品[1]。烟熏肉制品种类繁多，在我国，比较著名的有烟熏腊肉[2]、熏鸡[3]、哈尔滨红肠[4]和新疆熏马肠[5]等；国外有培根[6-8]、达尔马提亚火腿（Dalmatian traditional smoked ham）[9-10]等。熏制工艺主要有2 个作用：一是抑制细菌生长，延长食品贮藏期；二是赋予食品独特的烟熏风味。科技进步到今天，食品贮藏保鲜已经不再是亟需突破的技术难题，烟熏也已不再是主要的贮藏手段[10]，现代熏制加工的目的已经逐渐转向赋予产品适当的烟熏风味[11]。

烟熏肉制品因其独特的烟熏风味而深受消费者喜爱，具有烟熏特征的挥发性风味物质决定了烟熏肉制品的品质[12]，这些物质对风味的贡献不仅与其种类、含量有关，还与其阈值有关[13]。烟熏风味形成过程繁琐、复杂，影响因素多样，一直是食品风味领域研究的难点与重点。本文综述了肉制品烟熏特征风味物质及其形成途径和影响因素，为相关研究和应用提供参考。

1 烟熏风味物质

烟熏风味主要由熏制工艺过程产生，烟熏肉制品中的风味物质种类众多，气味特征各异。通过综述国内外有关烟熏肉制品、烟熏液中挥发性风味物质研究的文献，可将烟熏特征风味物质归纳总结为酚类、呋喃类、酮类和吡嗪类等物质[9,14-15]，具体如表1所示。

酚类物质多数具有烟熏味且阈值较低（10～3 500 μg/kg），是烟熏肉制品典型的特征风味物质[22-23]。表1归纳了烟熏腊肉[2,24]、哈尔滨红肠[4]、培根[6-8]及达尔马提亚火腿[9-10]等国内外常见烟熏肉制品中的27 种主要酚类物质。其中，愈创木酚（30.33%）、苯酚（16.31%）、4-乙基愈创木酚（5.30%）、2,4-二甲基苯酚（1.53%）和丁香酚（1.15%）等是烟熏腊猪肉的关键风味物质[25]。吴金凤[26]通过对重庆农家腊肉中各种风味物质及其含量的研究发现，酚类物质含量最高，对腊肉烟熏风味的贡献最大。Marusic等[9]在达尔马提亚火腿的挥发性风味物质中也发现了4-甲基苯酚（5.1%）、4-甲基愈创木酚（3.9%）、4-乙基愈创木酚（3.2%）和2,6-二甲氧基苯酚（2.6%）等酚类物质，其相对含量较高，对达尔马提亚火腿的烟熏风味有重要贡献。

表1 烟熏风味物质Table 1 Volatile flavor compounds in smoked meat products

续表1

续表1

呋喃类物质可以缓和酚类物质强烈的烟熏味，形成令人愉悦、易接受的混合烟熏风味[27]。在贵州传统烟熏腊肉[2,28]、山楂核烟熏液[29]挥发性物质中可鉴定出2-甲基呋喃（0.01%）[2]、2-乙酰基呋喃（1.46%）[2]、5-甲基糠醛（13.56%）[28]、糠醇（3.45%）[28]和糠醛（9.54%）[28]等呋喃类物质。其中，一些阈值较低的呋喃类物质，如糠醛[5]具有苦杏仁气味、土豆味、面包味、肉桂味及焦糖味等香味，5-甲基糠醛[16]具有烤地瓜味、轻微的焦糖味、杏仁味和焦香等气味，糠醇[16]具有燃烧味、泥土味和温和的甜味。

酮类物质对烟熏风味的形成也具有一定贡献，烟熏液中鉴定出的带熏烤香味的酮类化合物有助于改善烟熏风味[30]。环戊烯酮是木材燃烧后的典型挥发性成分[2,31]，在熏肉和橡木烟熏液中均被鉴定出[32]。酮类物质对烟熏肉制品风味的贡献小于酚类物质[33]，但对烟熏风味的整体感官效果有增强作用。

吡嗪类是杂环含氮化合物，由于木材含有氮源，木烟中常检出吡嗪类化合物[27]。在红茶叶的烟气冷凝物中可以检测到2-甲基吡嗪（0.34%）和2,6-二甲基吡嗪（0.62%）[34]。吡嗪类化合物的阈值较低，主要提供烤香、坚果香等风味，可对肉制品的烟熏风味起修饰作用[27]。

综上所述，烟熏风味是以酚类物质为主、由呋喃类、酮类和吡嗪类等物质协同产生的。烟熏腊肉、熏鸡及熏肠等烟熏肉制品的特征挥发性化合物基本都含有酚类、呋喃类、酮类等。其中，酚类物质的种类多且总含量高，特别是苯酚、愈创木酚等物质，它们是木材熏制腊肉制品[25]中含量最高的特征挥发性化合物。贵州传统烟熏腊肉[2,28]、山楂核烟熏液[29]中的呋喃类物质种类较多，其中糠醛、5-甲基糠醛等在大部分烟熏制品中也是主要的特征风味化合物，而部分呋喃，如5-羟甲基-2-糠醛[34]仅在糖熏产品中含量较高。酮类物质是木熏制品中主要的特征风味化合物，如熏肉和橡木烟熏液中均检测出环戊烯酮[32]，但其含量和种类均小于酚类和呋喃类物质。在红茶叶的烟气冷凝物[34]中检测出吡嗪类化合物，此类化合物在烟熏制品中种类和含量均较低。烟熏肉制品中特征挥发性化合物的种类和数量具有差异性，不同种类挥发性化合物对烟熏风味的贡献也不尽相同。

2 烟熏风味物质的形成途径

烟熏肉制品特征风味中的酚类物质大部分由熏制过程木质素的热裂解产生[30]。酚类物质种类与木质素结构单元有关，根据木质素分子的基本结构单元，酚类物质可划分为苯酚型、愈创木基型和紫丁香基型3 类[35]。如图1所示，当R1为甲氧基，R2为氢原子时，木质素结构为愈创木基型，可以转化为香草醛、2-甲氧基苯酚、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚及4-丙烯基-2-甲氧基苯酚等愈创木基型酚类[35]；当R1和R2均为甲氧基时，木质素结构为紫丁香基型，热裂解产物主要为2,6-二甲氧基苯酚、4-丙烯基-2,6-二甲氧基苯酚及4-羟基-3,5-二甲氧基苯甲醛等紫丁香基型酚类物质；其中，2,6-二甲氧基苯酚等物质最容易生成[36]。愈创木基型和紫丁香基型酚类是木质素初次热解的主要产物（图1），苯酚、邻甲酚、4-甲酚、4-已基苯酚、4-乙烯基苯酚和邻苯二酚等苯酚型酚类物质则需要在二次热解过程中通过进一步反应生成，由于此类反应所需能量较高，因此苯酚型酚类大多在较高温度下生成[31]。

呋喃类物质主要由含己糖和戊糖单元的物质（如纤维素和半纤维素等）热解生成[30,34]，糠醛是其基本形式之一，许多熏材裂解时均可大量产生。目前，一般认为糠醛主要来自于五碳糖的脱水和环缩反应[31]，如生物质热裂解得到五碳糖，五碳糖再脱去3 个水分子，环化生成糠醛。糠醛还可进一步反应产生多种呋喃衍生物。通过熏制过程的热裂解反应也会产生较多的酮类物质[27]，如环戊酮与环戊烯酮等，它们都是常见的木材燃烧产物，可能是由脂肪族多羧酸产物在热裂解过程中通过脱水反应等引发分子丙酮基化而生成[31]。吡嗪类物质则主要是由Strecker降解过程中糖和氨基酸受热缩合而成[34]，普遍认为，吡嗪的组成受产烟设备、空气供应和熏材含水量等因素影响[27]。

图1 酚类物质形成途径Fig.1 Formation pathways of phenolic compounds

3 烟熏风味物质形成的影响因素

酚类、呋喃类、酮类和吡嗪类等烟熏风味物质形成途径复杂，影响因素众多。熏材品种、烟熏设备和烟熏工艺是影响烟熏风味物质种类与含量的主要因素，对烟熏肉制品特征风味的形成具有重要作用。

3.1 熏材

熏材是影响烟熏肉制品风味的重要因素。不同熏材燃烧产生的烟气中，挥发性和半挥发性化合物组成不同，使得肉制品的烟熏特征风味存在差异。传统的烟熏肉制品是利用熏材燃烧或不完全燃烧时所产生的烟气进行熏制加工而成的[11]，熏制时多选树脂含量少的硬木。而不同木材中的木质素、纤维素和半纤维素等主要组分含量不同，燃烧后烟气成分差异较大。其中，木质素热解生成的主要物质为酚类，且种类和含量随温度升高而增加；纤维素的主要热解产物为糠醛、呋喃酮和糠醇等呋喃类物质；半纤维素热解产物中酮类和呋喃类物质含量较高，随着热解温度升高，酮类含量增加，而呋喃类（主要为糠醛）含量稳定[36]。Hitzel等[37]比较分析不同木材熏制香肠中挥发性风味物质的含量，结果表明，与常用的山毛榉木相比，杨木熏制香肠中酚类物质（愈创木酚、4-甲基愈创木酚、丁香醇、丁子香酚及反式异丁子香酚）的总含量更高。除了木材，稻壳[38]、食糖[34]等物质也可用于烟熏肉制品的熏制加工。通过对蔗糖、红茶、面包粉不完全燃烧烟气回收冷凝液的分析发现，其挥发性化合物的主要成分为糠醛（46.08%）、5-甲基糠醛（16.92%）、咖啡因（11.86%）、5-羟甲基-2-糠醛（4.17%）及2,6-二甲基吡嗪（0.62%），其中呋喃类物质是蔗糖烟气中的主要化合物，咖啡因等物质主要由红茶叶热解产生，吡嗪类物质是面粉和红茶叶烟气中的风味化合物[34]。

3.2 烟熏设备

不同烟熏设备产烟方式不同，可能也是造成不同烟熏肉制品特征风味差异的重要因素。常见的烟熏设备有阴燃烟气发生器、蒸汽烟气发生器、摩擦烟气发生器和触摸式烟气发生器等。其中，阴燃烟气发生器主要借助搅拌装置将木片从存储区转移到阴燃区域，然后点燃木屑进行发烟，一般温度为500～800 ℃，可以通过供氧量控制生烟。蒸汽烟气发生器是使过热蒸汽（约400 ℃）通过木屑来产生烟气，适用于生产热熏肉制品。摩擦烟气发生器是一种通过摩擦导致木材表面温度升高（300～400 ℃），从而生成烟气的装置。触摸式烟气发生器是一种生成烟气的新方法，即木屑通过与加热板直接接触而热解生成烟气。由于产烟温度和氧气供应量不同，这4 种方式所产生烟气的组成也不同。Pöhlmann等[39]用山毛榉木作为熏材，分别使用上述4 种不同的设备产烟，熏制法兰克福香肠，结果表明，蒸汽烟气熏制的法兰克福香肠，其酚类化合物平均总含量最高（45 mg/kg），而摩擦（15 mg/kg）和触摸烟气（18 mg/kg）熏制香肠中的酚类物质含量相对较低。

3.3 熏制工艺

液熏是用烟熏液替代烟气熏制食品的一种方法[40]，具有熏制工艺简单、操作方便等特点，可以快速生产出风味和色泽比较均匀、稳定的产品，在烟熏制品中的应用日益广泛。但与使用熏材燃烧直接产生烟气来熏制食品的传统烟熏工艺熏制产品相比，液熏产品容易存在风味成分缺失等问题[40]。通过对比分析传统烟熏法和液熏法2 种不同工艺熏制的猪肉和牛肉香肠，从传统烟熏猪肉中检出15 种酚类化合物，含量累计达22.85%，而从液熏猪肉中仅检出14 种，含量仅为7.87%，4-乙基愈创木酚、苯酚、愈创木酚及2,5-二甲酚等关键性烟熏风味物质在传统烟熏产品中的含量均高于液熏产品[12]。传统烟熏工艺生产牛肉香肠中的酚类物质比液熏工艺产品中多6 种，且烟熏特征风味物质含量明显高于液熏香肠[41]。这可能是由于液熏法所使用烟熏液的制备工艺和加工原料不同，生成的烟熏液风味存在差异[42]。

烟熏液制造工艺主要有2 种：一是用香精调配出具有烟熏风味的烟熏液；二是以天然植物为原料，熏制产生烟气后再经提纯精制而成[43]。但由于烟熏风味构成比较复杂，难以配制出纯正风味的烟熏液，因此常采用第2种制备方法。比较3 种商业精制烟熏液（AM-3、AM-10、1291）和1 种全强度烟熏液（Code10-Poly）的挥发性风味物质组成发现，AM-3、AM-10和1291 3 种型号精制烟熏液中酚类及含羰基化合物的种类均少于Code10-Poly型烟熏液[44]。商用全强度烟熏液通常经过分馏、纯化和浓缩等精炼过程，去除了不需要的多环芳烃类物质，但精炼过程也易造成挥发性化合物减少[45]，这可能是造成液熏工艺熏制产品与传统烟熏制品风味差异的主要原因。

此外，烟熏液中的挥发性物质组成也与熏材类型相关[44]，不同原料所得烟熏液的挥发性成分间存在较大差异，如苹果木、核桃木和山楂核木3 种不同材料制备的烟熏液中酚类物质的含量分别为69.95%、82.53%和68.33%[12]。选择合适工艺与原料制备的烟熏液，有助于熏制出与传统烟熏产品风味相近的烟熏肉制品[46]。

3.4 贮藏条件

烟熏肉制品贮藏过程中存在脂肪氧化、美拉德反应及蛋白质分解等反应，挥发性化合物随贮藏时间变化，导致烟熏特征风味化合物相对含量降低，影响烟熏风味[47]，不同贮藏条件会对烟熏风味产生影响[21]。低温贮藏是烟熏肉制品的主要贮藏方式，包括冷藏和冻藏等[48]。易倩[48]对不同时段低温贮藏腊肉的酚类等特征烟熏风味化合物进行测定，结果表明，冷藏期间特征风味物质，如苯酚、愈创木酚等的相对含量均呈下降趋势，冷藏后期的烟熏味较弱，有明显酸败味。贮藏过程中，酚类化合物逐渐降解，脂肪氧化产物，如醛类、酮类等化合物的相对含量增加带来的不愉快气味均削弱了酚类化合物对整体风味的贡献[47]。冻藏期间，腊肉挥发性化合物中苯酚含量先下降后缓慢上升最后下降，愈创木酚含量呈现下降趋势；贮藏过程存在失水，导致酚类等特征风味物质含量下降不明显[48]。对比2 种贮藏方式，贮藏时间一致时冻藏时的酚类物质含量比冷藏时高，烟熏风味更为明显，表明冻藏处理在保留烟熏风味物质方面优于冷藏。

4 结 语

烟熏风味由多种挥发性风味物质共同作用产生，酚类物质对烟熏风味贡献最大，呋喃类、酮类、吡嗪类等物质也具有独特的气味，对烟熏风味的形成具有补充和完善作用。

肉制品烟熏风味的研究主要聚焦于相关挥发性风味物质含量的检测、关键特征风味物质分析等方面，对烟熏风味形成途径的研究较少。随着科技的进步，烟熏制品产量大幅提升，传统烟熏加工方式很难适应现在对食品质量安全的严格要求。烟熏特征风味形成机理解析及新型、安全、可替代性烟熏液的制备或将是未来的发展方向。通过对肉制品烟熏风味物质全面系统地研究，明确其风味形成机理，以便进一步提高烟熏肉制品风味品质的稳定性，促进大规模、工业化生产，满足大量消费需求。