固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法分析五種新疆風(fēng)干牛肉中的揮發(fā)性風(fēng)味成分

沙 坤，李海鵬，張 楊，黨 欣，郞玉苗，劉 菲，孫寶忠，*

(1．中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京100193;2．中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺(tái)研究院，山東煙臺(tái)264670;3．新疆維吾爾族自治區(qū)畜牧科學(xué)院，新疆烏魯木齊830000)

新疆風(fēng)干牛肉是新疆維吾爾自治區(qū)極具民族特色的傳統(tǒng)肉食品，它主要產(chǎn)于塔城、伊犁、阿勒泰等北疆地區(qū)，是哈薩克族、柯爾克孜族等游牧民族在長(zhǎng)期游牧生活中發(fā)明的傳統(tǒng)肉食品之一。新疆風(fēng)干牛肉不僅營(yíng)養(yǎng)豐富、便于儲(chǔ)存，而且具有獨(dú)特的質(zhì)地和風(fēng)味。尤其風(fēng)味，當(dāng)?shù)啬撩袂橛歇?dú)鐘。如今，新疆風(fēng)干牛肉不僅是牧民的飲食必需品，同時(shí)也受到了新疆乃至全國(guó)其他民族人民的喜愛。因此，新疆風(fēng)干牛肉的消費(fèi)需求量不斷增加。

新疆風(fēng)干牛肉傳統(tǒng)的制作方法，是將宰殺后的鮮牛肉分割成小條，抹上適量的鹽后掛在陰涼通風(fēng)的房間里，讓其自然風(fēng)干。其制作方法與我國(guó)云南回族的牛干巴［1］、土耳其的 past?rma［2］以及巴西的charqui［3］等牛肉腌臘制品很相似，但是由于新疆地區(qū)特殊的地理環(huán)境，風(fēng)大，氣候干燥，加上游牧民族粗獷、豪邁的制作方式，新疆風(fēng)干牛肉的風(fēng)味與其他地區(qū)的腌臘牛肉制品有很大區(qū)別。

目前，關(guān)于新疆風(fēng)干牛肉的揮發(fā)性風(fēng)味成分還未見相關(guān)的研究報(bào)道，本研究從新疆的塔城、伊犁、阿勒泰三個(gè)地區(qū)收集五種風(fēng)干牛肉樣品，采用固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法(SPME-GS/MS)對(duì)其中的揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行分析，使用因子分析法分析其中的主要揮發(fā)性成分及不同樣品之間揮發(fā)性成分的差異。本研究將為新疆風(fēng)干牛肉風(fēng)味品質(zhì)評(píng)價(jià)、風(fēng)味品質(zhì)控制與改進(jìn)等技術(shù)奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

五種風(fēng)干牛肉樣品(A，B，C，D，E) 從新疆的塔城(A)、伊犁(B，C)、阿勒泰(D，E)三個(gè)地區(qū)購(gòu)買;C7～C23系列烷烴 美國(guó)Sigma公司。

7890A-7000B型氣質(zhì)聯(lián)用儀 美國(guó)Agilent公司;DB-WAX 型(30m ×250μm ×0．25μm)色譜柱 美國(guó)J＆W Scientific公司;固相微萃取裝置、50/30μm CAR/DVB/PDMS涂層固相微萃取頭 美國(guó)Supelco公司;20mL頂空鉗口樣品瓶 美國(guó)Agilent公司;HH-1型超級(jí)恒溫水浴鍋 金壇市至翔科教儀器廠;HR1364型手持式攪拌機(jī) 荷蘭Philips電子公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1．2．1 樣品前處理 首先用刀剔除風(fēng)干牛肉表面可見的脂肪和筋膜，切成小塊，然后放于攪肉機(jī)中運(yùn)轉(zhuǎn)30s，打成米粒大小的碎肉。

1．2．2 揮發(fā)性風(fēng)味成分的提取 采用固相微萃取方式對(duì)樣品中的揮發(fā)性成分進(jìn)行提取。稱取6．0g攪碎的風(fēng)干牛肉樣品，放在20mL的樣品瓶中，將樣品瓶密封后置于60℃水浴鍋中平衡30min，然后插入固相微萃取頭，在60℃下頂空吸附30min，之后將萃取頭轉(zhuǎn)移至氣質(zhì)聯(lián)用儀的進(jìn)樣口，在250℃下解吸5min。

1．2．3 氣譜-質(zhì)譜測(cè)定條件 氣相色譜條件為分流比5∶1，柱流量1．2mL/min，進(jìn)樣口溫度為250℃，升溫程序?yàn)?0℃保持3min，然后以5℃/min升到200℃，保持0min，再以10℃/min升到230℃，保持3min。

質(zhì)譜條件為電子轟擊(electron impact，EI)離子源，電子能量70eV，離子源溫度230℃，四級(jí)桿溫度150℃。溶劑延遲時(shí)間3min。質(zhì)譜質(zhì)量掃描范圍m/z 40～550。

1．2．4 化合物的定性與定量 化合物通過與NIST2．0質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)進(jìn)行鑒定，相似指數(shù)和反相似指數(shù)均大于800的為鑒定化合物。同時(shí)使用系列烷烴(C7～C23)在相同實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行分析，計(jì)算保留指數(shù)(Retention Indices，RI)［4］，并與相關(guān)文獻(xiàn)［5-9］比較進(jìn)一步確定化合物?；衔锏亩渴褂妹娣e歸一化法，表示成單個(gè)峰面積占總峰面積的百分比。

1．2．5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 對(duì)揮發(fā)性成分的因子分析使用SPSS19．0軟件分析完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 五種新疆風(fēng)干牛肉樣品揮發(fā)性風(fēng)味成分分析

圖1為典型的新疆風(fēng)干牛肉SPME-GS/MS總離子流圖。

五種新疆風(fēng)干牛肉樣品中的揮發(fā)性風(fēng)味成分測(cè)定結(jié)果見表1。總計(jì)有10大類48種化合物被鑒定，包括16種烴類、10種醛類、8種醇類、4種含硫化合物、2種醚類、2種呋喃、2種酮類、2種酚類、1種腈類和1種酯類，除此之外，還包括一些不能定性的成分，被歸為其它類。

圖1 新疆風(fēng)干牛肉揮發(fā)性風(fēng)味成分總離子流圖(E樣品)Fig．1 Total ion current chromatogram of volatile flavour compounds in Xinjiang dried beef(E sample)

由表1可知，五種樣品中檢測(cè)出的揮發(fā)性風(fēng)味成分的種類及其含量組成存在較大差異，在A樣品中檢出29種物質(zhì)，其含量組成為含硫化合物(42．81%)＞ 烴類(18．82%)＞ 醛類(16．45%)＞ 醇類(8．07%)＞ 酮類(4．24%)＞ 呋喃類(1．25%)＞ 酚類(0．12%)＞ 醚類(0．10%);在 B 樣品中檢出28 種物質(zhì)，其含量組成為醛類(48．27%)＞ 醇類(13．59%)＞烴類(10．06%)＞ 酮類(3．67%)＞ 呋喃類(2．37%);在C樣品中檢出16種物質(zhì)，其含量組成為烴類(32．57%)＞ 醛類(28．81%)＞ 醇類(8．68%)＞ 酚類(2．00%)＞ 腈類(1．70%)＞ 酮類(0．90%);在 D 樣品中檢出31種物質(zhì)，其含量組成為烴類(47．45%)＞醛類(16．64%)＞ 醇類(6．12%)＞ 酚類(4．02%)＞ 醚類(3．30%)＞ 腈類(1．73%)＞ 酮類(1．41%);在 E 樣品中檢出18種物質(zhì)，其含量組成為醛類(28．02%)＞烴類(22．92%)＞ 醇類(20．38%)＞ 酮類(4．68%)＞ 呋喃類(3．92%)＞酯類(2．45%)。在所檢測(cè)化合物中，僅有13種化合物存在于所有的樣品中，包括5種烴類(甲苯、乙苯、鄰二甲苯、對(duì)二甲苯、十三烷)、5種醛類(己醛、庚醛、辛醛、壬醛、苯甲醛)、2種醇類(1-己醇、1-辛烯-3-醇)和1種酮類(2，3辛二酮)，它們是構(gòu)成新疆風(fēng)干牛肉風(fēng)味特征的重要物質(zhì)。然而，由于原料肉、加鹽量、風(fēng)干的溫濕度條件、風(fēng)干環(huán)境條件等方面的差異也導(dǎo)致了不同的樣品產(chǎn)生了一些特有的風(fēng)味成分，例如在A樣品中檢測(cè)出6種特有成分，即辛烷、苯乙醇、甲基環(huán)硫乙烷、烯丙基甲硫化物、二丙基二硫化物和二烯丙基二硫化物;B樣品中檢測(cè)出7種特有成分，即長(zhǎng)葉烯、順式4-庚烯醛、反式2-癸烯醛、1-戊烯-3-醇、1-庚醇、2-乙基己醇和2-乙基呋喃，D樣品中檢測(cè)出8種特有成分，即庚烷、莰烯、β-蒎烯、β-水芹烯、右旋檸檬烯、γ-松油烯、傘花烴和茴香腦;E樣品中檢測(cè)出1種特有成分，即鄰苯二甲酸二乙酯。

2.2 因子分析

對(duì)五種樣品檢測(cè)的揮發(fā)性成分的相對(duì)含量進(jìn)行了因子分析，各主成分因子的特征值及其方差貢獻(xiàn)率計(jì)算結(jié)果見表2。由表2可以看出，前三個(gè)成分因子的累積方差貢獻(xiàn)率已達(dá)到86．305%，表明能夠反映原始數(shù)據(jù)的大部分信息，因此本研究選擇前三個(gè)成分因子為主成分因子。

表1 五種新疆風(fēng)干牛肉樣品的揮發(fā)性成分Table 1 Volatile compounds detected five Xinjiang dried beef sample

續(xù)表

表2 主成分因子的特征值及其方差貢獻(xiàn)率Table 2 Eigenvalues，contribution and cumulative contribution of principal components

表3為旋轉(zhuǎn)后各主成分因子的載荷矩陣，由表3可知，第一主成分因子反映的指標(biāo)主要有庚烷、α-蒎烯、莰烯、β-蒎烯、β-水芹烯、右旋檸檬烯、γ-松油烯、傘花烴、苯酚、十三烷、茴香腦、草蒿腦等，這些成分多數(shù)屬于烴類、醚類物質(zhì)，主要來自動(dòng)物的飼料，它們被動(dòng)物食用后沉積在動(dòng)物的脂肪里［10-11］;第二主成分因子反映的指標(biāo)主要有反式2壬烯醛、順式4-庚烯醛、反式2癸烯醛、反式2-辛烯醛、1-戊烯-3-醇、1-庚醇、2-乙基己醇、2-乙基呋喃、長(zhǎng)葉烯等，這些成分主要來自醛類、醇類，它們多數(shù)是脂肪氧化的產(chǎn)物［12-13］;第三主成分因子反映的指標(biāo)主要有辛烷、苯乙醇、甲基環(huán)硫乙烷、烯丙基甲硫化物、二丙基二硫化物、二烯丙基二硫化物、1-戊醇等，這些成分主要來自含硫化合物及帶支鏈的醇或醛(苯乙醇、苯甲醛)，它們可能由氨基酸和還原糖之間的美拉德反應(yīng)、氨基酸 Strecker 降解產(chǎn)生［10］。

表3 旋轉(zhuǎn)后主成分因子的載荷矩陣Table 3 Rotating principal components loading matrix

續(xù)表

將五種樣品的第一、第二主成分因子繪制成散點(diǎn)圖(圖2)，從圖2可以看出，五種樣品分屬于三個(gè)不同的象限，A、C、E三個(gè)樣品來自三個(gè)不同的地區(qū)，但它們距離較近處于一個(gè)象限，表明它們的風(fēng)味物質(zhì)組成比較相似，B和D樣品各自處于一個(gè)象限，表明它們與另外的三個(gè)樣品在風(fēng)味物質(zhì)組成上差異較大。

圖2 五種新疆風(fēng)干牛肉樣品主成分因子散點(diǎn)圖Fig．2 Principal components scatter plot for five Xinjiang dried beef sample

3 討論

以上只是根據(jù)定量的結(jié)果對(duì)新疆風(fēng)干牛肉中揮發(fā)性成分進(jìn)行了分析，但是還無(wú)法確定這些揮發(fā)性成分對(duì)產(chǎn)品的風(fēng)味貢獻(xiàn)，因?yàn)椴煌悇e的揮發(fā)性成分的香氣閾值是不同的。例如，醛類通常具有較低的香氣閾值，它們被鑒定為干腌肉制品的重要活性風(fēng)味物質(zhì)［14-15］，C6～C9醛類具有青草味、脂肪味及不新鮮味，苯甲醛具有苦杏仁味，苯乙醛具有玫瑰花味。對(duì)于醇類，C4～C8醇類具有木頭味、辛辣味、青草味、水果味、蘑菇味及脂肪味［14］，而且隨著碳鏈的增長(zhǎng)，風(fēng)味強(qiáng)度會(huì)增加［16］，但是醇類通常具有較高的香氣閾值，它們對(duì)肉制品的風(fēng)味貢獻(xiàn)可能不太顯著。而對(duì)于不同的烴類香氣閾值也是不同的，一些直鏈脂肪烴類通常具有較高的香氣閾值，對(duì)干腌肉制品的風(fēng)味貢獻(xiàn)也是很有限的［17］，而含苯環(huán)的芳香烴類香氣閾值較低是重要的風(fēng)味物質(zhì)［18］。含硫化合物具有較強(qiáng)烈的氣味，帶有硫磺味或大蒜的味道［19］，對(duì)產(chǎn)品風(fēng)味有決定性的影響。因此，要綜合揮發(fā)性成分的濃度、相對(duì)含量及風(fēng)味閾值去分析其對(duì)產(chǎn)品風(fēng)味的影響。

4 結(jié)論

五種新疆風(fēng)干牛肉樣品中共鑒定出10大類48種化合物，它們的來源主要是動(dòng)物的飼料、脂肪氧化及美拉德反應(yīng)。因子分析有效區(qū)分了這五種樣品在揮發(fā)性風(fēng)味成分組成上的差異，樣品的地域?qū)]發(fā)性風(fēng)味成分組成沒有呈現(xiàn)一致性的影響，因此，原料肉的選擇、制作時(shí)的工藝條件、環(huán)境條件等因素可能對(duì)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的形成產(chǎn)生了決定性的影響。

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