輻照豬肉揮發(fā)性成分研究

廖 濤, 熊光權(quán), 楊玉平, 耿勝榮, 李 新, 喬 宇,林若泰, 李 露, 程 薇

(湖北農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心,湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所,湖北武漢 430064)

輻照豬肉揮發(fā)性成分研究

廖 濤, 熊光權(quán), 楊玉平, 耿勝榮, 李 新, 喬 宇,林若泰, 李 露, 程 薇

(湖北農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心,湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所,湖北武漢 430064)

試驗(yàn)采用頂空固相微萃取和氣相色譜 -質(zhì)譜聯(lián)用法分析輻照豬肉中的揮發(fā)性成分.結(jié)果表明豬肉經(jīng)輻照處理后揮發(fā)性成分的種類和峰面積都較未輻照的多,產(chǎn)生了較多的 C5～C9醇和醛類,它們是不飽和脂肪酸的氧化產(chǎn)物;另外,也產(chǎn)生了閾值較低的二甲基硫、二甲基二硫等含硫化合物,經(jīng)試驗(yàn)推測(cè)它們可能是含硫氨基酸輻照降解后的產(chǎn)物,并對(duì)豬肉輻照異味起主要貢獻(xiàn)作用.

頂空固相微萃取;氣質(zhì)聯(lián)用儀;輻照豬肉;揮發(fā)性成分

輻照處理動(dòng)物源性食品可有效殺滅各種致病性微生物和人畜共患寄生蟲,減少食源性疾病,延長(zhǎng)保質(zhì)期.目前國(guó)際國(guó)內(nèi)輻照動(dòng)物源性食品研究和應(yīng)用進(jìn)展緩慢,主要是因?yàn)閯?dòng)物源性食品被輻照后存在輻照異味問題.20世紀(jì) 90年代研究結(jié)果認(rèn)為牛肉輻照異味成分主要是甲硫基丙醛、壬醛和苯基乙醛,且以 20∶2∶1的比率存在[1],然而最近林若泰等指出異味主要成分是含硫化合物,包括甲硫醇、二甲硫、二甲二硫等[2].Patterson等也認(rèn)為生雞肉輻照異味是二甲三硫[3].這些研究主要采用帶吹掃捕集裝置的氣質(zhì)聯(lián)用分析方法.目前中國(guó)在肉類輻照研究方面主要集中在輻照殺菌效果上,對(duì)異味成分研究很少.

固相微萃取技術(shù) (solid phase micro-extraction, SPME)是 20世紀(jì) 90年代新發(fā)展起來的用于食品風(fēng)味物質(zhì)分析檢測(cè)的方法,該方法無需有機(jī)溶劑,簡(jiǎn)單方便,測(cè)試快,費(fèi)用低,集采樣、萃取、濃縮、進(jìn)樣于一體,并被廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品中揮發(fā)性成分的分析[4-5].本研究采用該方法與氣質(zhì)聯(lián)用儀 (gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)結(jié)合分析輻照豬肉中的揮發(fā)性成分,初步探討輻照豬肉中揮發(fā)性成分的產(chǎn)生機(jī)理,旨在為輻照異味的去除和預(yù)防方法提供理論指導(dǎo),推動(dòng)和加快肉品輻照的工業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程.

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

豬肉樣品購(gòu)自武商量販農(nóng)科城店,所用的化學(xué)試劑均為分析純,甲硫氨酸購(gòu)自美國(guó) Sigma公司.

SPME萃取裝置:SPME手柄;CAR/PDMS萃取頭;7890A-5975C MSD氣質(zhì)聯(lián)用儀,Agilent;頂空采樣瓶:20 mL,Agilent;DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器(鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司).

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品制備

取 10 g豬瘦肉和溶解 0.116 g甲硫氨酸的 10 mL水于 20 mL的頂空瓶中,經(jīng)60Co射線輻照 (4.5 kGy)后,用 CAR/PDMS萃取頭在 40℃的恒溫水浴鍋中萃取 40 min,將萃取頭迅速拔出后,在氣相色譜 -質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)樣口解吸 5min,并按同樣方法做一空白對(duì)照(未輻照豬肉樣品).

1.2.2 輻照豬肉脂肪氧化產(chǎn)物分析

色譜柱:DB-5MS系列彈性毛細(xì)管柱 (30 m× 0.25 mm×0.25μm);程序升溫:柱初溫 27.4℃,保持 2min,以 2℃/min升至 40℃,保持 2min,再以 5℃/min升至 200℃,保持 5 min,最后以 20℃/min升至 250℃,保持 2min;進(jìn)樣口溫度 250℃;載氣流量:恒壓 12 psi;不分流;傳輸線溫度 270℃;離子源溫度 230℃;四極桿溫度 150℃;電子能量 70 eV;質(zhì)量掃描范圍m/z35～400.

1.2.3 輻照豬肉蛋白質(zhì)降解產(chǎn)物分析

色譜柱:DB-5MS系列彈性毛細(xì)管柱 (60 m× 0.25 mm×0.25μm);程序升溫:柱初溫 30℃,保持2 min,以 2℃/min升至 40℃,保持 2min,再以 3℃/ min升至 180℃,保持 2 min,最后以 20℃/min升至250℃,保持 2min;進(jìn)樣口溫度 200℃;載氣流量:恒流 1.1mL/min;不分流;傳輸線溫度 250℃;離子源溫度 230℃;四極桿溫度 150℃;電子能量 70 eV;質(zhì)量掃描范圍m/z35～400.

1.2.4 操作方法

在 20mL頂空采樣瓶中放入微型磁力攪拌子,加入一定量的樣品,然后置于磁力攪拌臺(tái)上,將SPME針管插入頂空瓶中,調(diào)整并固定萃取頭在頂空體積中的位置,攪拌速度為該磁力攪拌器的最大檔,在一定溫度下頂空萃取一定時(shí)間后,迅速取出插入到氣質(zhì)聯(lián)用儀的進(jìn)樣口,解吸一定時(shí)間后,取出SPME針管.

1.3 數(shù)據(jù)分析

定性分析用氣相色譜 -質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行分析鑒定,通過 N IST08標(biāo)準(zhǔn)譜圖庫檢索,確認(rèn)化合物成分,用軟件 Excel處理數(shù)據(jù)和繪圖.

豬肉輻射照前后揮發(fā)性成分的總離子流圖見圖1.

圖 1 豬肉輻照前后揮發(fā)性成分的總離子流圖Fig.1 GC/MS chromatographs of volatiles in non-irradiated and irradiated pork

2 結(jié)果與討論

2.1 輻照豬肉脂肪氧化產(chǎn)物分析

豬肉輻照前后揮發(fā)性成分種類見表 1.從表 1我們可以看出輻照樣品揮發(fā)性成分的種類和峰面積都較未輻照的多.檢測(cè)出的輻照樣品的揮發(fā)性成分多是一些醛、酮和醇類,為脂肪氧化產(chǎn)物.

表 1 豬肉輻照前后揮發(fā)性成分的種類和峰面積Tab.1 The types and peak area of volatiles in irradiated pork

輻照對(duì)脂肪氧化的影響主要是輻照使脂肪酸長(zhǎng)鏈中 C—C鍵斷裂而產(chǎn)生正烷類化合物,又由于次級(jí)反應(yīng),化合物進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為正烯類,由于烷自由基的反應(yīng)而形成過氧化物及氫過氧化物,最后導(dǎo)致醛、酮等化合物的生成,形成脂肪氧化產(chǎn)物.輻照對(duì)脂肪氧化程度的影響取決于脂類化合物雙鍵的數(shù)目、輻照的劑量和輻照及儲(chǔ)藏過程中氧的存在、輻照后貯藏時(shí)間和溫度,還與添加的抗氧化劑的含量和類型有關(guān)[6].

2.2 輻照豬肉蛋白質(zhì)降解產(chǎn)物分析

輻照前后豬肉揮發(fā)性成分中含硫化合物的總離子流圖見圖 2,從圖 2可以得出,輻照豬肉的異味成分中除含有脂肪氧化的產(chǎn)物醛、酮和醇類外,還含有蛋白質(zhì)輻照降解的產(chǎn)物二甲基硫、二甲基二硫和二甲基三硫等含硫化合物,這一結(jié)論可通過甲硫氨酸的輻照降解產(chǎn)物得到驗(yàn)證,見圖 3,甲硫氨酸輻照降解后生成大量的二甲基二硫、甲硫丙醛、二甲基三硫、甲硫丙醇和少量甲硫醇以及其它一些含硫化合物,由于含硫類異味化合物的閾值較低,因此很可能是豬肉輻照異味產(chǎn)生的主要貢獻(xiàn)者.

圖 2 輻照豬肉樣品中含硫化合物的總離子流圖Fig.2 GC/MS chromatographs of sulfur compounds in irradiated pork

圖 3 甲硫氨酸輻照降解產(chǎn)物的總離子流圖Fig.3 GC/MS chromatographs of degradation products from methionine after irradiation

美國(guó) Iowa州立大學(xué) Nam等研究[7]認(rèn)為,輻照異味氣體由自由基反應(yīng)產(chǎn)生,自由基與氨基酸側(cè)鏈,尤其是含硫氨基酸側(cè)鏈的反應(yīng)可能是輻照異味的主要來源,這和本試驗(yàn)的研究結(jié)果是一致的.

3 結(jié) 論

本研究采用固相微萃取與 GC-MS結(jié)合分析輻照豬肉中的揮發(fā)性成分,初步探討輻照豬肉中揮發(fā)性成分的產(chǎn)生機(jī)理,結(jié)論如下:

1)固相微萃取與 GC-MS結(jié)合可以有效的萃取輻照豬肉中的揮發(fā)性成分;

2)輻照豬肉異味氣體成分主要包括脂肪氧化產(chǎn)物和蛋白質(zhì)輻照降解產(chǎn)物,脂肪氧化產(chǎn)物主要為小分子醛、酮和醇類化合物,蛋白質(zhì)輻照降解產(chǎn)物主要為小分子含硫類化合物;

3)豬肉中含硫氨基酸經(jīng)輻照降解生成的含硫化合物閾值較低,對(duì)輻照異味起主要貢獻(xiàn)作用,包括二甲基硫、二甲二硫和二甲基三硫等含硫化合物.

[1] I CGFI.Training manual on operation of food irradiation facilities[J].I CGFIDocument,1992(14):74.

[2] 林若泰,耿勝榮,劉楊岷,等.冷卻包裝豬肉輻照異味氣體成分研究[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,41(3):918-924.

[3] Ahn D U,Jo C,Olson D G.Analysis of volatile components and the sensory characteristics of irradiated raw pork[J].Meat Science,2000,54:209-215.

[4] 馬永昆,周珊,陳計(jì)巒,等.輻照金皇后瓜汁異味成分分析[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,9(3):74-78.

[5] 張書香,謝建春,孫寶國(guó),等.固相微萃取/氣 -質(zhì)聯(lián)用分析香菇揮發(fā)性香味成分 [J].北京工商大學(xué)學(xué)報(bào), 2010,28(2):1-5.

[6] 哈鴻飛,吳季蘭.輻射化學(xué)基本過程[M]∥高分子輻射化學(xué) -原理與應(yīng)用.北京:北京大學(xué)出版社,2002: 11-12.

[7] Nam K C,Ahn D U.Use of antioxidants to reduce lipid oxidation and off-odor volatiles of irradiated pork homogenates and patties[J].Meat Science,2003,63:1-8.

(責(zé)任編輯:鄧清燕)

ANALYSIS OF VOLATI LE COMPOUNDS IN IRRAD I ATED PORK

L IAO Tao, X IONG Guang-quan, YANG Yu-ping, GENG Sheng-rong, L IXin, Q IAO Yu, L IN Ruo-tai, L ILu, CHENGWei
(Hubei Innovation Center of Agricultural Science and Technology,Institute for Far m Products Processing and N uclear-Agricultural Technology,Hubei Academ y of Agricultural Sciences,W uhan430064,China)

Volatile compounds in irradiated pork were detected by headspace solid phase microextraction (HS-SPME)coupled with gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS)in this study.The results showed that the types and peak area of volatiles in irradiated pork were more than those in nonirradiated pork.More alcohols and aldehydes with C5-C9 were detected in the pork after irradiation trea tment, these compounds originated from the polyunsaturated fatty acids oxidation.In addition,sulfur compounds with low threshold values including dimethyl sulfide and dimethyl disulfide were also detected in the irradiated pork,which may be degradation products from sulfur-containing amino acids after irradiation. It was believed that these sulfur compoundswere responsible for the off-flavour of the irradiated pork.

headspace solid phase microextraction;gas chromatography-mass spectrometry;irradiated pork;volatile compounds

1671-1513(2010)06-0014-04

TS251.5

A

2010-09-22

農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科技專項(xiàng) (200803034).

廖 濤(1979—),男,湖北仙桃人,副研究員,博士,研究方向?yàn)槭称钒踩?

程 薇(1962—),女,安徽安慶人,研究員,所長(zhǎng),主要從事食品加工與管理方面的研究.通訊作者.