“锅气”是高温快速烹饪时,食材、调味料与锅具接触时发生焦糖化、美拉德、氧化降解等化学反应,产生的一种特殊的复合型香气。“锅气”被视为中式菜肴的灵魂,对于菜肴感官体验提升起着重要的作用。由于现代生活节奏的加快,单独依靠传统食品加工模式无法满足人们的消费需求,工业化生产菜肴应运而生[1]。但目前的工业化菜肴品质较传统菜肴而言仍存在一定差距,其中的一个重要原因就是产品在生产过程中缺少了生成“锅气”的特殊条件。通过额外补充香气物质来复刻“锅气”,对于提升工业化菜肴生产品质有重要意义。

“锅气”香精是一种食品添加剂,可用于赋予菜肴及菜肴风味食品类似“锅气”的感官特性,是工业化菜肴风味优化的辅助手段。“锅气”香精市售应用时间短、品种单一,相关基础研究仍极其有限,难以支撑产品的精准开发。有研究以植物油、大蒜、酱油、冰糖为原料制备“锅气”香精,证实其可显著增强菜肴的爆炒风味[2]。有研究通过热反应技术制备预制“锅气”香精,结合气相色谱-质谱联用对挥发性成分进行分析,发现其风味物质以醛类为主,还包含醇类、酮类、酸类及含氧、含硫杂环化合物等[3]。这些研究仅针对自制香精样品开展了初步分析,并未基于市场表现对香精样品进行筛选,分析结果也仅停留在成分定性层面,未筛选具有实际香气贡献的关键物质。

溶剂辅助风味蒸发(solvent-assisted flavor evaporation, SAFE)技术是常用的挥发性化合物提取技术之一,可以在低温条件下有效分离挥发性和半挥发性化合物,而不受基质的影响[4]。近年来,分子感官科学概念被提出,用于从大量挥发性成分中识别、定量和筛选具有香气活性的化合物,并确认香气化合物的贡献。其主要方法包括香气化合物提取、气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS)分析、气相色谱-嗅闻(gas chromatography-olfactometry, GC-O)分析、香气物质定量、气味活性值(odor activity value, OAV)计算以及香气模型重组等[5]。目前,分子感官技术已经被广泛应用在食品风味研究领域[6-7],但尚未被用于“锅气”风味的关键成分解析。

本研究以市场上现有的代表性“锅气”香精为研究对象,拟采用SAFE法提取其挥发性成分,通过GC-MS、GC-O,香气提取物稀释分析(aroma extract dilution analysis, AEDA),标准曲线定量,OAV计算,香气模型重组等方法对“锅气”香精中的关键香成分进行系统分析,以期为科学认识“锅气”风味提供基础,为开发菜肴风味香精及调味产品、提升工业化菜肴风味品质提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

“锅气”香精,市售。通过对“京东”、“淘宝”两大电商平台销售的“锅气”香精进行调研,根据搜索曝光量、销量和好评率进行筛选,获得目前市售产品中具有代表性的香精样品。

二氯甲烷、无水硫酸钠,均为分析纯,国药集团化学试剂有限公司;正构烷烃(C6～C30)、十四烷,均为色谱纯,美国Sigma-Aldrich公司;辛癸酸甘油酯(98%)、莰烯(95%),上海迈瑞尔化学技术有限公司;二甲基二硫醚(98%)、烯丙基甲基二硫醚(90%)、癸醛(97%)、2-甲基吡嗪(98%)、2,6-二甲基吡嗪(98%)、丙酸(99%)、苯酚(99%)、癸酸乙酯(99%),北京百灵威科技有限公司;β-榄香烯(98%)、二烯丙基二硫醚(85%)、二甲基亚砜(99%)、二烯丙基三硫醚(65%)、4-甲基-5-羟乙基噻唑(98%)、己醛(99%)、6-甲基-5-庚烯-2-酮(98%)、3-甲基-2-羟基-2-环戊烯-1-酮(95%)、乙酸(99%)、辛酸(99%)、壬酸(98%)、芳樟醇(98%)、愈创木酚(99%)、桉叶油醇(99%)、4,5-二甲基-3-羟基-2,5-二氢呋喃-2-酮(97%),上海麦克林生化科技股份有限公司;(E,E)-2,4-癸二烯醛(90%)、2,5-二甲基吡嗪(98%)、麦芽酚(99%)、4-萜烯醇(95%)、苯乙烯(99%),上海阿拉丁生化科技股份有限公司;α-水芹烯(80%)、α-柏木烯(95%)、α-姜黄烯(90%),上海源叶生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

Research Plus型单道可调量程移液器,德国Eppendorf公司;MX-E型固定式混匀仪,北京大龙兴创实验仪器有限公司;OLS200型圆周/线性振荡水浴摇床,英国Grant公司;溶剂辅助风味蒸发装置,聊城市莘县京兴玻璃器皿有限公司;DF-101S型集热式恒温加热磁力搅拌器,巩义市予华仪器有限责任公司;DKB-501A型超级恒温水槽,上海森信实验仪器有限公司;XDS5型复合涡轮分子泵,英国Edwards公司;B-012701-10型韦氏分馏柱,上海禾气玻璃仪器有限公司;BF2000型氮气吹干仪,北京八方世纪科技有限公司;Trace 1310-ISQ型气相色谱-质谱联用仪,美国Thermo Fisher公司;ODP3型嗅觉检测器,德国Gerstel公司。

1.3 实验方法

1.3.1 SAFE法提取挥发性化合物

为准确测定香精中不同含量的挥发性化合物,采用分别加入2次不同浓度内标溶液的方法,进行2次提取。

第1次提取方法。准确量取1.00 mL香精样品于250 mL锥形瓶中,向样品中加入20 μL十四烷的二氯甲烷溶液(内标溶液,质量浓度为76.28 μg/mL);与100 mL二氯甲烷混合,瓶口密封。将锥形瓶置于摇床中,在室温条件下振荡萃取12 h,转速100 r/min。萃取结束后将萃取液倒入SAFE装置的滴液漏斗,进行溶剂辅助蒸发处理。溶剂辅助蒸发装置及操作参考Nie等[8]的方法,超级恒温水槽和水浴锅的温度均设为50 ℃,在冷阱中加入液氮,打开分子涡轮泵,保持SAFE蒸馏头夹层循环水温度50 ℃,系统真空度10-5 Pa。将萃取液由滴液漏斗缓慢均匀滴入蒸馏瓶中,滴加结束后继续蒸馏10 min,使挥发性化合物完全蒸发。蒸馏结束后,在收集瓶中加入无水硫酸钠,静置过夜。使用韦氏蒸馏柱将馏出液浓缩至1～2 mL,氮吹至1 mL,将馏出液置于-40 ℃冰箱中冷冻保存,等待进一步分析。样品重复提取3次。

第2次提取方法。准确量取1.00 mL香精样品于250 mL锥形瓶中,向样品中加入20 μL十四烷的二氯甲烷溶液(内标溶液,质量浓度为7.628 mg/mL);与100 mL二氯甲烷混合,瓶口密封。后继处理同第1次提取方法。

1.3.2 GC-O及AEDA法确定香气活性化合物

采用GC-O及AEDA方法确定香精中的香气活性化合物。

GC-O系统由TRACE 1310气相色谱仪和ODP3嗅觉检测器组成。色谱柱:TG-WAX毛细管柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);升温程序:40 ℃,保持1 min,以2 ℃/min升温至100 ℃,保持1 min,以5 ℃/min升温至230 ℃,保持2 min;载气(He)流速1.66 mL/min,进样口温度250 ℃,进样量1 μL,不分流进样。色谱柱流出物以1∶1的分流模式分别进入检测器和嗅闻口,嗅闻口温度250 ℃。

经萃取获得的香气浓缩物用二氯甲烷作溶剂,按照体积比1∶2n(n=1～10)的比例逐步进行稀释,每次稀释后的样品分别进行GC-O分析。样品由3位具有感官评价经验且经过嗅闻培训的研究人员进行评价,每人每个样品重复嗅闻3次[9]。记录最高稀释倍数作为风味稀释因子(flavor dilution factor, FD factor)。

1.3.3 香气活性化合物的定性和定量分析

采用GC-MS分析方法对香气活性化合物进行定性和定量分析。

GC-MS条件在王文倩等[10]的方法基础上进行调整。色谱柱:TG-WAX毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);升温程序与气相色谱-嗅闻条件保持一致;载气(He)流速1.00 mL/min;进样口温度250 ℃,进样量1 μL,分流比30∶1。

质谱条件:电子轰击离子源;电子能量70 eV;传输线温度240 ℃;离子源温度250 ℃;全扫描模式,质量扫描范围m/z 35～500;溶剂延迟时间3.5 min。

1.3.3.1 定性分析

通过NIST14谱库检索对化合物进行初步定性。在相同色谱条件下,以C6～C30正构烷烃的混合物为参照,计算挥发性化合物的保留指数(retention index, RI),通过与参考文献中相应化合物的RI值进行对比,进一步确定样品中的挥发性化合物。最终通过对比标准品碎片离子及香气特征对样品中香气化合物进行准确定性。RI值计算见式(1)。

(1)

式(1)中,tx为待测挥发性组分x的保留时间;n和n+1分别为待测组分x流出前后正构烷烃的碳原子数;tn和tn+1分别为具有n和n+1个碳原子正构烷烃的保留时间。

1.3.3.2 定量分析

采用选择离子监测(selected ion monitoring, SIM)模式结合标准曲线法,对GC-O分析中FD≥16的化合物进行定量。

标准曲线的建立:选取各目标化合物标准品,以二氯甲烷为溶剂分别配制不同浓度梯度的标准溶液,加入十四烷的二氯甲烷溶液作为内标。

根据预实验结果,在不同浓度梯度的癸醛和芳樟醇混标溶液中内标质量浓度均为1.52 μg/mL,其他香气化合物混标溶液中内标质量浓度均为152.56 μg/mL。

SIM模式下,针对每种化合物筛选丰度高、干扰小的特征离子作为定量离子,升温程序与定性分析时使用的GC-MS分析条件一致。以标准品与内标物的峰面积比为横坐标,浓度比为纵坐标进行线性回归,得到各化合物的标准曲线方程。

样品检测:在与标准曲线一致的仪器参数下进样检测,每个样品设置3组平行实验,计算目标组分与内标物的峰面积比,取平均值用于后续计算。

含量计算:根据各化合物对应的标准曲线方程,代入样品峰面积比平均值,通过公式计算得到样品中各化合物最终定量浓度。

1.3.4 OAV法确定关键香气化合物

为了评价香气化合物对“锅气”香精的贡献,通过香气化合物含量与其气味阈值的比值计算OAV[11]。考虑到本研究采用的样品为香精样品,香气强度大,在评价或使用时通常会将样品稀释至原浓度的1%,故认为OAV大于100的香气化合物可能对“锅气”香精香气形成有主要贡献。

1.3.5 重组实验

筛选样品中OAV>100的化合物进行香气重组实验。综合考虑溶剂自身的气味干扰、对目标香气化合物的溶解性及高温稳定性,结合实验室前期研究基础,选用辛癸酸甘油酯为溶剂,根据定量结果配制标准品溶液,即为香气重组样品;对得到的重组样品与香精样品通过描述性感官分析方法进行评价[12]。

从实验室(北京市食品风味化学重点实验室)招募了15名评价人员组成感官评价小组,其中包含7名男性、8名女性,年龄在20至35岁之间。评价小组成员均具有1年以上感官评价经验。感官评价在专业感官评价室中进行,室温(25±1)℃,无异味。将香精原样及重组样品均稀释至1%,评价小组成员分别嗅闻装在样品瓶中的不同样品,对其香气特征进行描述,通过讨论确定样品的主要香气属性及描述词,并确定香气评价参照标准。香气属性描述词及参照标准分别为咸香(酱油)、酱香(豆豉)、甜香(焦糖)、蒜香(炸蒜油)、葱香(炸葱油)、油脂香[(E,E)-2,4-癸二烯醛]和焦香(2-甲氧基-4-甲基苯酚)。评价小组成员对样品各香气属性的感知强度进行评分,评分范围从“弱”(1分)到“强”(5分),最终实验结果为评价小组成员评分均值[13]。

1.4 数据处理

实验数据重复测定3次并计算其平均值,结果以平均值±标准差表示。数据处理、统计分析、图形绘制采用Excel 2016和SPSS 26进行。

2 结果与分析

2.1 “锅气”香精中的香气活性化合物

通过SAFE法提取市售“锅气”香精中的挥发性成分,采用GC-MS、GC-O、AEDA等方法分析“锅气”香精的香气活性物质,结果如表1所示。由表1可知,从“锅气”香精中共检测出36种具有香气活性的挥发性物质,包括10种萜烯类化合物、6种含硫化合物、3种醛类化合物、3种吡嗪类化合物、2种酮类化合物、4种酸类化合物、2种醇类化合物、2种酚类化合物、2种含氧杂环类化合物和2种其他化合物。

表1 “锅气”香精中香气活性化合物定性分析结果

Tab.1 Identification of aroma-active compounds in “Wok Hei” flavoring

序号化合物中文名称英文名称CAS保留指数文献值计算值气味描述定性方法1)稀释因子萜烯类1莰烯camphene79-92-510541055樟脑味MS/RI/O/S322α-水芹烯α-phellandrene99-83-211581153柑橘味MS/RI/O/S43柠檬烯limonene138-86-3/2)1191柠檬味MS44桉叶素cineole470-82-6 11941195 樟脑味MS/RI/O/S325β-水芹烯β-phellandrene555-10-211951198薄荷味MS/RI86γ-松油烯γ-terpinene99-85-4 12351235柠檬味、木质味MS/RI47β-榄香烯β-elemen515-13-915731571清甜MS/RI/O/S648α-柏木烯α-cedrene469-61-4 17021707木质味MS/RI/O/S29β-红没药烯β-bisabolene495-61-4 17191713木质味、花香味MS/RI410α-姜黄烯α-curcumene644-30-4 17611762草药味MS/RI/O/S16含硫类11二甲基二硫醚dimethyl disulfide624-92-010651068硫化物味MS/RI/O/S1612烯丙基甲基二硫醚allyl methyl disulfide2179-58-0 12661270蒜味MS/RI/O/S64

续表1

序号化合物中文名称英文名称CAS保留指数文献值计算值气味描述定性方法1)稀释因子13二烯丙基二硫醚diallyl disulphide2179-57-914631467蒜味MS/RI/O/S12814二甲基亚砜dimethyl sulfoxide67-68-5 15601551蒜味MS/RI/O/S815二烯丙基三硫醚diallyl trisulfide2050-87-5 17751771硫化物味、蒜味MS/RI/O/S1024164-甲基-5-羟乙基噻唑4-methyl-5-thiazoleethanol137-00-823112302肉香、烤香MS/RI/O/S8醛类17己醛hexanal66-25-110801080青香MS/RI/O/S818癸醛decanal112-31-2 14851490油脂味MS/RI/O/S6419(E,E)-2,4-癸二烯醛(E,E)-2,4-decadienal25152-84-518051798油脂味MS/RI/O/S16吡嗪类202-甲基吡嗪2-methylpyrazine109-08-0 12641255青香、烤香MS/RI/O/S16212,5-二甲基吡嗪2,5-dimethylpyrazine123-32-0 13201310烤香、坚果味MS/RI/O/S16222,6-二甲基吡嗪2,6-dimethylpyrazine108-50-9 13271316烤香、坚果味MS/RI/O/S64酮类236-甲基-5-庚烯-2-酮6-methyl-5-hepten-2-one110-93-013231331柑橘味、果味MS/RI/O/S4243-甲基-2-羟基-2-环戊烯-1-酮3-methyl-2-hydroxy-2-cyclopenten-1-one80-71-718301821焦糖味MS/RI/O/S64酸类25乙酸acetic acid64-19-714481456醋味MS/RI/O/S1626丙酸propanoic acid79-09-4 15501541酸味MS/RI/O/S827辛酸octanoic acid124-07-2 20672060酸味、油脂味MS/RI/O/S428壬酸nonanoic acid112-05-021662166酸味、油脂味MS/RI/O/S2醇类29芳樟醇linalool78-70-6 15471547花香MS/RI/O/S16304-萜烯醇4-carvomenthenol562-74-3 15771589泥土味、木质味MS/RI/O/S128酚类31愈创木酚guaiacol90-05-118621854烟熏味MS/RI/O/S51232苯酚phenol108-95-2 20082005燃烧味MS/RI/O/S32含氧杂环类33麦芽酚maltol118-71-819431957甜味、焦糖味MS/RI/O/S32344,5-二甲基-3-羟基-2,5-二氢呋喃-2-酮4,5-dimethyl-3-hydroxy-2,5-dihydro-furan-2-one28664-35-921962195焦香MS/RI/O/S1024其他35苯乙烯styrene100-42-5 12601248 甜香、花香MS/RI/O/S836癸酸乙酯ethyl caprate110-38-3 16331636 椰香、果香MS/RI/O/S8

1) MS表示Nist谱库质谱图检索定性;RI表示保留指数定性;O表示特征香气定性;S表示标准品定性。2)/表示未查到。

AEDA结果显示,共有21种化合物具有较高的风味稀释因子(FD≥16),对“锅气”香精香气形成有重要贡献(见图1),是相对重要的香气活性化合物。

图1 “锅气”香精中相对重要的香气活性化合物

Fig.1 Relatively important aroma-active compounds in “Wok Hei” flavoring

含硫化合物是“锅气”香精中检出的最重要的一类化合物,其中二烯丙基三硫醚在所有化合物中FD因子最高,赋予样品强烈的“硫”和“葱蒜”气味[14]。其他重要的含硫化合物包括二烯丙基二硫醚、烯丙基甲基二硫醚和二甲基二硫醚,其FD因子在16至128之间。这些化合物是葱属植物的主要香气成分,广泛存在于葱属蔬菜,如大蒜、洋葱和韭菜中[15]。

第二类主要的呈香物质是含氧杂环化合物,其中最具代表性的是4,5-二甲基-3-羟基-2,5-二氢呋喃-2-酮,在“锅气”香精香气成分中表现出极高的FD因子。它具有典型的“焦香”特征。此外,麦芽酚(FD=32)同样具有类似“焦糖”的气味。这些化合物通常是烘烤、烹饪过程中糖降解的主要产物[16]。

FD≥16的酚类化合物有2种,包括愈创木酚(FD=512)和苯酚(FD=32)。酚类化合物具有典型的“木质”、“烟熏”气味,前期研究表明,酚类化合物还可通过与其他气味的协同作用形成新的香气特征[17]。酚类化合物通常被认为是木质素高温降解的产物,在很多植物性加工食品中均有检出。有文献报道,阿魏酸、芥子酸等前体物质在加热条件下可通过脱羧反应生成酚类化合物[18]。

吡嗪类化合物主要有3种,包括2-甲基吡嗪(FD=16)、2,5-二甲基吡嗪(FD=16)和2,6-二甲基吡嗪(FD=64)。吡嗪类化合物为糖类物质和氨基酸类物质美拉德反应的产物[19]。糖类在热处理过程中形成二羰基化合物,随后与氨基反应产生α-氨基酮,最终通过缩合反应形成吡嗪,赋予食品“坚果”、“烘烤”风味[20]。

醛类化合物则主要来源于脂质氧化[21]。在本研究中,具有高FD因子的醛类化合物主要包括癸醛(FD=64)和(E,E)-2,4-癸二烯醛(FD=16)。醛类物质通常在低浓度时具有“清新”、“青草”和“脂肪”的气味,而在高浓度时会产生腐臭的气味[22]。大多数醛类物质的气味阈值较低,对香气的形成有显著贡献,赋予样品特有的脂香轮廓[23]。有研究对自制“锅气”香精的挥发性成分进行分析,发现醛类物质是“锅气”香精中的主要挥发性成分,表明脂质降解在“锅气”风味形成过程中发挥了重要作用[3]。

在样品中检出的酸类化合物有4种,除乙酸外,其他化合物FD因子均小于16。酸类化合物主要带来“醋味”、“汗味”和“酸败味”。这些化合物可能是通过脂肪酸降解形成的[24]。热处理过程中,己糖或戊糖的α-二羰基和β-二羰基裂解也是乙酸、丙酸等有机酸生成的重要途径[25]。

此外,醇类化合物和萜烯类化合物也是“锅气”香精特征风味形成的重要物质基础。醇类化合物主要包括4-萜烯醇(FD=128)和芳樟醇(FD=16),4-萜烯醇呈现“泥土”、“木质”香气,芳樟醇则具有典型的“花香”特征;萜烯类化合物主要包括β-榄香烯(FD=64)、莰烯(FD=32)和α-姜黄烯(FD=16),分别呈现“清甜”、“樟脑”和“草药”气味特征。这些化合物天然存在于肉豆蔻[26]、生姜[27]、花椒[28]等辛香原料中,主要用于加热后产生辛香风味,赋予“锅气”层次丰富的风味特点。

Xu等[29]在研究高温短时烹饪过程肉类风味物质的生成时提到,在传统的烹饪理念中,用高温快速翻炒能在短时间内释放出极高的热量,迅速烹制食物,并获得短暂的风味提升,这种令人愉悦的香气是传统炒菜的精髓,在烹饪术语中被称为“锅气”,作者通过挥发性成分分析发现,这种“锅气”的产生和醛类、呋喃酮类、吡嗪类及噻唑类化合物密切相关,这和本文的分析结果相近,表明“锅气”风味的形成与糖类、蛋白质、脂肪等原料在加热过程中发生的热降解、美拉德等反应息息相关。与已有研究结果不同的是,本研究的分析结果中,还检出了大量的硫醚类、萜烯类及酚类化合物,硫醚类和萜烯类物质主要来自葱、姜、花椒等香辛料在加热过程中的风味释放,而酚类化合物的“烟熏”特征能够给产品提供强烈的焦香,这符合传统炒制过程葱蒜爆香、猛火爆炒的风味特征,与传统意义上对于“锅气”的认知是一致的,可以为“锅气”的科学定义提供物质层面的支撑。

2.2 “锅气”香精中的关键香气活性化合物

选择离子监测模式通过选择性监测目标化合物的特定质荷比离子,可显著提升检测灵敏度,特别适用于食品香气成分的精准分析,尤其适合低浓度香气活性化合物的定量。本研究采用选择离子监测模式结合标准曲线法,对GC-O分析中FD≥16的化合物进行定量分析,相关参数和结果如表2所示。结果显示,定量化合物的含量存在明显差异:麦芽酚、3-甲基-2-羟基-2-环戊烯-1-酮、二烯丙基二硫醚含量最高,3种化合物的含量均处于mg/mL的数量级范围内。4,5-二甲基-3-羟基-2,5-二氢呋喃-2-酮、(E,E)-2,4-癸二烯醛、莰烯和2,5-二甲基吡嗪含量均超过了100 μg/mL。此外,二甲基二硫醚、二烯丙基三硫醚、2-甲基吡嗪、α-姜黄烯、愈创木酚、桉叶油醇、乙酸、烯丙基甲基二硫醚、苯酚和2,6-二甲基吡嗪含量均高于10 μg/mL。

表2 “锅气”香精中相对重要的香气活性化合物的含量和气味活度值

Tab.2 Content and odor activity values of relatively important aroma-active compounds in “Wok Hei” flavoring

化合物特征离子(m/z)标准曲线方程ρ/(μg/mL)阈值1)/(μg/mL)气味活性值4,5-二甲基-3-羟基-2,5-二氢呋喃-2-酮83,128,55y=2.458x+0.0238250.85±11.810.01615678二甲基二硫醚94,79,45y=0.9229x-0.178878.80±2.420.0126567(E,E)-2,4-癸二烯醛81,41,29y=13.81x+0.018177.53±12.170.18986愈创木酚109,124,81y=0.6411x+0.014838.49±2.560.05770苯酚94,66,39y=0.969x-0.031824.23±1.160.1242二烯丙基三硫醚73,41,113y=0.4503x+0.008142.77±1.700.192223麦芽酚126,71,43y=2.2635x-1.17982041.05±133.58102043-甲基-2-羟基-2-环戊烯-1-酮112,69,55y=1.5193x-0.02691480.78±67.5510148二烯丙基二硫醚41,39,45y=2.4332x-0.37841196.23±93.67101202,5-二甲基吡嗪42,108,39y=1.2121x+0.0487100.91±9.661.759芳樟醇71,93,55y=3.0337x+0.03882.05±0.100.03755乙酸43,45,60y=1.9401x+0.009232.03±2.410.7543桉叶油醇43,81,108y=1.4713x+0.033435.37±2.471352,6-二甲基吡嗪108,42,40y=0.7893x-0.00713.07±1.031.02113莰烯93,121,79y=4.8388x-0.019133.71±3.74265癸醛43,41,57y=3.7772x-0.07971.61±0.130.6524-萜烯醇71,111,93y=2.3865x-0.00067.39±0.59512-甲基吡嗪94,67,53y=0.8868x-0.003739.45±0.53271烯丙基甲基二硫醚120,41,39y=1.2873x-0.008927.91±0.49——β-榄香烯81,93,68y=5.7294x-0.00397.86±0.61——α-姜黄烯119,132,41y=0.6302x+0.001541.13±3.49——

1) 化合物气味阈值参考Van Gemert[30]的报道;— 表示化合物气味阈值未查到。

香气物质含量和香气贡献度并不具有正相关性,很多情况下,含量高的化合物对食品香气的形成没有贡献或贡献度很小,含量极低的化合物反而具有显著的香气贡献度。GC-O与AEDA技术虽然对于从大量挥发性化合物中筛选香气活性物质有重要意义,但这种筛选方法并未考虑食品基质对于香气组分气味阈值的影响,无法反映目标组分在实际样品中的香气贡献。因此,在AEDA与定量分析的基础上,进一步通过定量数据结合气味阈值计算化合物的气味活性值,计算结果如表2所示。

由表2可知,除3种化合物阈值无法获取外,其余18种FD≥16的化合物OAV均大于等于1,这是因为本研究所选样品为香精样品,各香气物质在样品体系中的含量均处于较高水平。考虑到香精在评价或使用时通常会将样品稀释至原浓度的1%,因此在本研究中,认为OAV大于100的香气化合物可能对“锅气”香精香气形成有重要贡献。这些化合物分别为4,5-二甲基-3-羟基-2,5-二氢呋喃-2-酮、二甲基二硫醚、(E,E)-2,4-癸二烯醛、愈创木酚、苯酚、二烯丙基三硫醚、麦芽酚、3-甲基-2-羟基-2-环戊烯-1-酮和二烯丙基二硫醚。从表2计算结果可以看出,4,5-二甲基-3-羟基-2,5-二氢呋喃-2-酮OAV最高,是“锅气”香精的主要香气贡献组分。4,5-二甲基-3-羟基-2,5-二氢呋喃-2-酮具有典型的“焦香”,可能是香精中“焦香”风味的主要来源之一。此外,麦芽酚和3-甲基-2-羟基-2-环戊烯-1-酮对“锅气”香精的“焦香”、“甜香”也具有重要贡献。含硫化合物,如二甲基二硫醚、二烯丙基二硫醚、二烯丙基三硫醚等对“锅气”的“葱蒜香”具有重要贡献。(E,E)-2,4-癸二烯醛则具有典型的“油脂香”。早期研究表明,酚类化合物、吡嗪类化合物和含硫化合物的协同效应对于“酱香”和“咸香”等香气特征的形成具有重要作用[17]。

以上分析结果可知,“锅气”香精中含量最高的物质麦芽酚、3-甲基-2-羟基-2-环戊烯-1-酮、二烯丙基二硫醚的OAV并不是最高的,分别为204、148和120。二甲基二硫醚虽然含量较低,但由于其具有极低的香气阈值,在样品中仍然具有较高的香气贡献度。说明香气化合物的含量并不能作为评价其香气贡献值的直接指标[31]。香气活性值与风味稀释因子的对比分析表明,部分在GC-O中稀释因子较高的物质OAV也相应较高,例如4,5-二甲基-3-羟基-2,5-二氢呋喃-2-酮具有实验范围内最高的风味稀释因子,同时也具有最高的香气活性值。然而在本研究中,FD和OAV并不完全对应。二甲基二硫醚FD因子为16,其OAV值却仅次于4,5-二甲基-3-羟基-2,5-二氢呋喃-2-酮。4-萜烯醇FD因子为128,其OAV值却仅为1。由此可见,基质对食品特征香气轮廓的形成有重要影响[32]。

2.3 重组实验结果

为验证定性及定量结果的准确性,选取OAV大于100的化合物通过风味重组进行香气模拟。以辛癸酸甘油酯为基质,向其中添加相应浓度的呈香物质进行重组,将得到的重组样品与香精原样各稀释100倍后进行感官评价,评价结果如图2所示。评价结果显示,重组样品香气与“锅气”香精的整体轮廓显示出较高的相似性。通过SPSS对香精原样和重组样品的各香气属性感官得分进行独立样本t检验,结果表明,香精原样和重组样品在咸香、酱香、甜香、蒜香、葱香、焦香、油脂香7种香气属性得分中均未呈现显著性差异(P>0.05),表明关键香气化合物定性定量结果准确度较高,能够为后续香精产品开发及品质调控提供依据。从感官分数平均值来看,重组样品在甜香、油脂香和焦香等属性得分与香精原样差异较小,在咸香、酱香、蒜香、葱香属性得分略低于香精样品。这可能是由于提取过程中部分挥发性的损失造成香气化合物种类减少或含量偏低。一些非关键的呈香物质的存在以及其与关键呈香物质的协同效应也会产生香气轮廓的差异[33]。

图2 “锅气”香精原样和重组样品香气轮廓对比分析

Fig.2 Comparison of aroma profiles between original “Wok Hei” flavoring and aroma-recombination sample

3 结 论

研究以市售代表性“锅气”香精为研究对象,通过分子感官科学方法对“锅气”香精中的关键呈香物质进行解析。从“锅气”香精中共鉴定出36种挥发性成分具有香气活性,其中21种化合物具有较高FD因子。在此基础上,通过筛选OAV>100的化合物得到了9种对“锅气”香精风味轮廓形成具有重要贡献的化合物,即4,5-二甲基-3-羟基-2,5-二氢呋喃-2-酮、二甲基二硫醚、(E,E)-2,4-癸二烯醛、愈创木酚、苯酚、二烯丙基三硫醚、麦芽酚、3-甲基-2-羟基-2-环戊烯-1-酮和二烯丙基二硫醚。其中,二甲基二硫醚、二烯丙基二硫醚、二烯丙基三硫醚主导蒜香、葱香,4,5-二甲基-3-羟基-2,5-二氢呋喃-2-酮、麦芽酚、3-甲基-2-羟基-2-环戊烯-1-酮强化甜香、焦香,愈创木酚、苯酚补充焦香、酱香,(E,E)-2,4-癸二烯醛赋予油脂香,共同构建香精的复合香气轮廓。将筛选后的关键香气化合物进行重组实验,对原始样品和重组样品进行感官分析,原始样品与重组样品香气轮廓显示出较高的相似性,说明关键香气化合物得到有效筛选。该研究一定程度上从科学角度解释了传统意义上对于“锅气”特征风味的认知,但受获取样本所限,分析结果存在一定局限性,同时未充分考虑加热过程对香精风味的影响,也未深入探讨其与不同类型食品的适配差异。在未来的研究工作中,需进一步考虑样品的食品原料适配度和烹饪场景适用性,同步对实际菜肴烹饪体系产生的“锅气”风味开展研究,为进一步提升工业化菜肴风味品质提供依据。

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Characterization of Key Aroma Compounds in a Commercial “Wok Hei” Flavoring Selected Based on Market Performance

GAO Yue, SU Yanmei, HUO Xipan, WEI Zening, NIE Tianjie, ZHANG Huiying*, CHEN Haitao*, WANG Shuqi

(Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)

Abstract： “Wok Hei” is a comprehensive description of the characteristic aroma formed through a series of reactions that occur in food during high-temperature cooking. As a food additive, “Wok Hei” flavoring could impart “Wok Hei”-like sensory characteristics to dishes and dish-flavored foods, serving as an auxiliary tool for optimizing the flavor of industrialized dishes. Due to its short time on the market, the flavor characteristics and key aroma-active components of “Wok Hei” flavoring had not been clarified, and relevant research remained scarce. This study focused on a representative commercially available “Wok Hei” flavoring, using solvent-assisted flavor evaporation (SAFE) to extract volatile compounds. Then the aroma compounds were analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS), gas chromatography-olfactometry (GC-O), and aroma extract dilution analysis (AEDA). The results showed that a total of 36 aroma-active compounds were identified, among which 21 compounds with a flavor dilution factor≥16 were recognized as relatively important aroma-active compounds. Through quantitative analysis via the standard curve method and calculation of odor activity values (OAVs), 9 aroma-active compounds were ultimately confirmed to have an OAV>100, thus being designated as the key aroma-active compounds. Specifically, dimethyl disulfide, diallyl disulfide, and diallyl trisulfide dominate the garlic and green onion notes. 4,5-Dimethyl-3-hydroxy-2,5-dihydrofuran-2-one, maltol, and 3-methyl-2-hydroxy-2-cyclopenten-1-one enhanced the sweet and toasted notes. Guaiacol and phenol complemented the toasted and soy sauce-like notes. While (E,E)-2,4-decadienal imparted a fatty note. Collectively, these compounds constructed the complex aroma profile of the flavoring. Recombination experiments indicated that there was no significant difference in aroma attributes between the recombinant sample and the original flavoring sample (P>0.05), confirming that these 9 compounds were the core substances contributing to the characteristic flavor of “Wok Hei” flavoring. This study aimed to deepen the scientific understanding of “Wok Hei” flavor and provide theoretical support for the development of “Wok Hei”-type flavorings and flavoring products.

Keywords： “Wok Hei”; flavoring; key aroma compounds; odor activity value; aroma recombination

doi：10.12031/spxb202500385

文章编号：2095-6002(2026)03-0184-11

引用格式：高悦, 苏艳梅, 霍喜盼,等. 基于市场表现筛选的市售“锅气”香精关键香气化合物解析[J]. 食品科学技术学报,2026,44(3):184-194.

GAO Yue, SU Yanmei, HUO Xipan, et al. Characterization of key aroma compounds in a commercial “Wok Hei” flavoring selected based on market performance[J]. Journal of Food Science and Technology, 2026,44(3):184-194.

中图分类号： TS202.3

文献标志码： A

收稿日期： 2025-07-20

基金项目： 国家重点研发计划项目(2022YFD2100303)。

Foundation: National Key Research and Development Program of China (2022YFD2100303).

第一作者： 高 悦,女,硕士研究生,研究方向为食品风味化学。

*通信作者： 章慧莺,女,副教授,博士,主要从事食品风味化学、食用香精制备及应用方面的研究;陈海涛,男,教授,博士,主要从事食品风味化学、食用香精制备及应用方面的研究。

(责任编辑：李 宁)