肉制品中香味物質(zhì)形成原因研究進(jìn)展*

羅玉龍，靳志敏，劉夏煒，段艷，王柏輝，程海星，靳燁

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特，010018)

香味主要由肌肉在受熱過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)如不飽和醛酮、含硫化合物及一些雜環(huán)化合物。生肉僅有血腥味、金屬味和輕微咸味，所含有的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)較少［1］，李偉通過對(duì)夏灘羊肉研究發(fā)現(xiàn)，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)共43種，其中烴類5種、醛類12種、酮類5種、醇類6種、酸類6種、酯類7種、雜環(huán)類(含硫、含氮或含氯)2種［2］。而肉在受熱過程中，風(fēng)味前體物質(zhì)發(fā)生分解、氧化、還原等一系列化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的各種揮發(fā)性香味物質(zhì)共同形成肉的特殊香味，風(fēng)味物質(zhì)大大增加。這類揮發(fā)性物質(zhì)包括烷、烯、醇、醛、酮、醚、酯、羧酸及含氧、氮、硫雜環(huán)化合物等［3］。其中內(nèi)酯、直鏈硫化物、不飽和醛、含硫、氧、氮雜環(huán)化合物等物質(zhì)一般閾值很低，是決定肉品風(fēng)味的關(guān)鍵物質(zhì)。

1 香味的前體物質(zhì)

肉類中的前體物本身沒有香味，但經(jīng)過一系列變化，產(chǎn)生揮發(fā)性與非揮發(fā)性的成分發(fā)生交互反應(yīng)可轉(zhuǎn)化為香味的化合物［4］。其前體物質(zhì)比較固定，如糖類、脂類、硫胺素、氨基酸及肽類等，包括水溶性和脂溶性兩大類物質(zhì)，如表1所示。

表1 前體物質(zhì)的相關(guān)描述Table 1 The precursor of aroma substances of description

1.1 脂類

脂類作為主要的產(chǎn)生香味前體物質(zhì)在很大程度上影響著香味的形成，不同肉質(zhì)香味的差異主要是由于脂肪氧化的產(chǎn)物不同而導(dǎo)致的。肉中的肌內(nèi)脂肪富含大量的不飽和脂肪酸，極易氧化并產(chǎn)生揮發(fā)性物質(zhì)，不飽和脂肪酸的含量越多，最終形成的風(fēng)味就越濃［5］。含雙鍵的脂肪酸易氧化分解產(chǎn)生酮、醛、酸等羰基化合物(香氣閾值低);含羥基的脂肪酸在水解后可經(jīng)加熱脫水、環(huán)化等一系列反應(yīng)生成具有肉香味的內(nèi)酯化合物。Toldra等研究發(fā)現(xiàn)，干腌火腿中的揮發(fā)性成分有567種，大部分是由脂質(zhì)的自動(dòng)氧化形成的［6］。而某些脂類通過與Maillard反應(yīng)產(chǎn)物相互作用從而改變揮發(fā)性產(chǎn)物的構(gòu)成影響制品風(fēng)味。

1.2 糖類

糖類是肉中重要的風(fēng)味前體物質(zhì)，加熱時(shí)參與焦糖化、美拉德等反應(yīng)，其中間產(chǎn)物多為二酮、醛、醇、呋喃及其衍生物。常溫下，肉中即可發(fā)生美拉德反應(yīng)，隨著溫度的升高，反應(yīng)變得劇烈。其中，羰基化合物與氨基化合物經(jīng)過脫水、裂解、縮合、聚合等反應(yīng)，生成深色和揮發(fā)性物質(zhì)，美拉德反應(yīng)是肉中產(chǎn)生香味物質(zhì)的重要途徑。美拉德反應(yīng)能產(chǎn)生很多有肉香味的化合物，這些物質(zhì)主要包括呋喃、吡嗪、吡咯、噻吩、噻唑、咪唑、吡啶以及環(huán)烯硫化物［7］;加熱溫度過高(135℃)時(shí)，會(huì)發(fā)生焦糖化反應(yīng)，糖分子中碳-碳鍵斷裂，可熱降解產(chǎn)生一些揮發(fā)性的醛、酮等物質(zhì)，給食品帶來悅?cè)说纳珴珊惋L(fēng)味，糖類降解產(chǎn)物中的呋喃酮與H2S反應(yīng)產(chǎn)生非常強(qiáng)烈的肉香氣［8］。

1.3 硫胺素

硫胺素是一種含硫、氮的雙環(huán)化合物，在肉中含量相對(duì)較大，受熱時(shí)可產(chǎn)生多種含硫和含氮揮發(fā)性香味物質(zhì)，產(chǎn)物為呋喃、呋喃硫醇、噻吩和含硫化合物等［9］。在中性和堿性條件下易降解，與含硫多肽等一起加熱時(shí)，會(huì)產(chǎn)生類似禽肉的風(fēng)味物質(zhì);硫胺素的噻唑環(huán)中C—N及C—S鍵的斷裂形成羥甲基硫基酮，硫胺素降解產(chǎn)生硫化氫可以與呋喃酮等雜環(huán)化合物反應(yīng)生成含硫雜環(huán)化合物，賦予肉強(qiáng)烈的香味［10］。

1.4 氨基酸及肽類

氨基酸在較高溫度時(shí)(125℃以上)會(huì)發(fā)生脫羧、脫氨或脫羰基反應(yīng)，產(chǎn)物可以相互作用形成一系列具有良好嗅感的化合物，對(duì)揮發(fā)性芳香成分的構(gòu)成有一定貢獻(xiàn)，Strecker降解的thiols(硫醇)、Maillard反應(yīng)的吡嗪最終產(chǎn)生2-甲基丙醛、2-甲基丁醛、含硫化合物，其前體均是氨基酸。含硫氨基酸參與Maillard反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生噻唑類、噻吩類及許多含硫化合物，其香氣閾值較低，并具有強(qiáng)烈的揮發(fā)性，是熟肉香氣的重要組成部分［11］。

2 影響香氣產(chǎn)生的內(nèi)因

對(duì)肉的風(fēng)味起決定作用的是一些含硫的開鏈化合物，含氮、氧、硫的雜環(huán)化合物和含羰基的揮發(fā)性物質(zhì)［12］。風(fēng)味稀釋因子(FD-因子)可衡量不同風(fēng)味物質(zhì)的貢獻(xiàn)度［13］。FD越高說明這種香氣成分的濃度越高或其香氣強(qiáng)度越大，是主要的風(fēng)味物質(zhì)，每種化合物的FD-因子都與其“芳香值”成正比，而芳香值是指風(fēng)味化合物的濃度對(duì)其氣味閾值之比。

2.1 氣味閾值

肉中氣味閾值決定了其香味濃郁，閾值越高，香氣越弱，閾值越低，則香氣越強(qiáng);肉類加工中產(chǎn)生的不同揮發(fā)性物質(zhì)均有其不同的氣味閾值，只有氣味閾值比較低的化合物才能直接對(duì)肉的香味做出顯著貢獻(xiàn)(這些主要是由磷脂降解產(chǎn)生的低閾值的醛類化合物、不飽和的酮類化合物和不飽和的醇類化合物)。研究表明，醛類化合物的閾值很低(0.2 μg/kg)，3～4個(gè)碳原子的醛具有強(qiáng)烈的刺激性風(fēng)味，5～9個(gè)碳原子的醛具有清香、油香、脂香風(fēng)味，分子質(zhì)量較高的醛具有橘子皮似的風(fēng)味，支鏈醛則具有愉快的甜味或水果特征風(fēng)味［14］;含氮含硫化合物在肉中大多以很低的濃度存在，但因其閾值較低，是肉品最重要的風(fēng)味呈味物，多數(shù)具有肉香、烤肉香、焦香和堅(jiān)果香等;2-戊基呋喃作為肉品脂質(zhì)氧化的指示物可能對(duì)肉品的整體風(fēng)味作用巨大，閾值相對(duì)較低，具有烤肉香味。

而肉中另一些揮發(fā)性物質(zhì)的香味閾值相對(duì)較高，對(duì)肉制品香味形成貢獻(xiàn)不大，直鏈飽和醇的香味閾值(在500～20 000 μg/kg)相對(duì)其他羰基化合物較高，隨著碳鏈的增長(zhǎng)，可以產(chǎn)生出清香、木香、脂肪香的特征。烷烴類化合物的閾值較高，但它們可能有助于提高肉品整體香味效果。一般而言，除內(nèi)酯和硫酯以外的酯閾值較高，酯類會(huì)給予食品香甜的果香。

2.2 香氣物質(zhì)濃度

決定香氣濃郁的另一決定因素是香氣物質(zhì)的濃度(含量)，不同的肉制品中香氣物質(zhì)的濃度各不相同，如某些香氣閾值高的物質(zhì)，但在肉制品中的濃度很高，也可增強(qiáng)肉的香味。

羰基化合物的閾值較低，在肉中的含量很高;含量不能過高，過高會(huì)產(chǎn)生一些不利的氣味。如己醛和2，4-二甲基葵醛雖對(duì)肉類風(fēng)味有重要貢獻(xiàn)，但是在含量達(dá)到一定值時(shí)會(huì)產(chǎn)生令人難以接受的風(fēng)味;經(jīng)嗅覺檢查，含2-甲基-3-呋喃基的化合物、含2-甲基呋喃基的化合物在濃度低于1 μg/kg時(shí)具有肉香味和堅(jiān)果香氣，但在高濃度時(shí)，則具有硫磺味和不愉快味［15］。硫化氫含量對(duì)香氣影響比較微妙，含量過多時(shí)會(huì)使肉具有硫臭味;過低時(shí)則會(huì)使肉的風(fēng)味下降。

發(fā)酵肉中以醛類物質(zhì)含量最高，周才瓊通過研究酸肉發(fā)酵過程中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)發(fā)現(xiàn)，醛類物質(zhì)含量在發(fā)酵45 d時(shí)含量最高達(dá)62.34%，至發(fā)酵結(jié)束時(shí)仍占38.40%，而2，4-癸二烯醛相對(duì)含量在發(fā)酵45d時(shí)達(dá)29.05%，閾值較低為0.07 μg/kg，對(duì)酸肉酯香風(fēng)味貢獻(xiàn)較大［16］;煙熏肉中的酚類物質(zhì)含量較高，對(duì)煙熏臘肉風(fēng)味貢獻(xiàn)最大，趙冰研究發(fā)現(xiàn)酚類20種，相對(duì)含量為28.11%，對(duì)甲酚和2，5-二甲基苯酚是特色性的煙熏風(fēng)味物質(zhì)［17］。腌制肉中的醇類和酯類含量最高，是主體香味，朱建軍對(duì)臘肉的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析得出，醇類化合物占到相對(duì)含量的31.01%，酯類化合物僅次于醇類，酯類主要來源于臘肉中酸類和醇類化合物之間發(fā)生的酯化反應(yīng)，并對(duì)臘肉風(fēng)味有很大的影響［18］。

表2 肉制品揮發(fā)性風(fēng)味化合物及其風(fēng)味特征Table 2 Characteristic volatile flavor compounds from meat products and their aroma characteristics

3 影響香氣產(chǎn)生的外因

3.1 pH值

在pH 4.0～5.6內(nèi)，隨pH值的下降，總揮發(fā)物增加，特別是呋喃醇及其氧化產(chǎn)物在低pH值下大量生成，而噻唑等雜環(huán)化合物在較高pH值下產(chǎn)量較多。

肉制品加工過程中，pH值的控制是一個(gè)關(guān)鍵的因素，揮發(fā)性物質(zhì)會(huì)隨著pH值變化產(chǎn)生差異。呂玉通過對(duì)不同模型在不同pH值下美拉德反應(yīng)產(chǎn)肉香味化合物的研究表明，硫胺素和半胱氨酸組成的體系在pH=5.5時(shí)產(chǎn)生的2-甲基-3-呋喃硫醇最多;含有戊糖的4個(gè)反應(yīng)體系則產(chǎn)生了較多的2-糠硫醇;半胱氨酸和戊糖組成的體系只有在pH≤5.5時(shí)才可產(chǎn)生2-甲基-3-呋喃硫醇。5個(gè)體系均未檢測(cè)到雙(2-甲基-3-呋喃基)二硫化物和3-巰基-2-戊酮，檢測(cè)到少量的辛醛和壬醛［19］。Madruga等研究了牛肉系統(tǒng)中 pH對(duì)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的影響，對(duì)煮牛肉而言，在pH在4.0～5.6內(nèi)，隨pH值下降，總揮發(fā)物增加，特別是呋喃醇及其氧化產(chǎn)物在低pH下大量生成，而噻唑和吡嗪等雜環(huán)化合物在高pH下產(chǎn)量較多［21］。Farmer等發(fā)現(xiàn)在氨基酸/糖體系中，呋喃內(nèi)含硫物及二硫化物在低pH值下產(chǎn)量較多［20］;pH對(duì)脂肪氧化產(chǎn)物烴、酮、醛等的形成影響不大。Madruga等發(fā)現(xiàn)，pH值4.5～5.5內(nèi)，反-2-壬烯醛、反-2，4葵二烯醛等不飽和醛產(chǎn)量逐漸下降，而其他一些化合物，包括辛醛、壬醛等脂類氧化產(chǎn)物變化較?。?1］。

3.2 溫度

隨著溫度的增加，美拉德反應(yīng)和脂類氧化變的有利，較高溫度可加速各種化學(xué)反應(yīng)速度，施文正等研究表明，當(dāng)溫度從30℃升至95℃時(shí)，草魚背肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總量和種類增加。Ang等比較了溫度對(duì)雞胸肉中2種美拉德產(chǎn)物和2種脂類氧化產(chǎn)物增加率的影響，在70℃以前2，3-丁二酮、二甲基二硫化物、壬醛及2-庚酮均明顯增加，但在70℃以后，2種美拉德產(chǎn)物有一定減少，而脂肪氧化產(chǎn)物增加明顯減慢;藺佳良等分析不同加熱溫度下雌蟹不同部位揮發(fā)性物質(zhì)發(fā)現(xiàn)，在新鮮、100℃和150℃分別鑒定出101種，130種和113中揮發(fā)性物質(zhì)［22］;硫胺素在低溫下噻唑環(huán)的分解是主要的，而高溫有利于嘧啶環(huán)與噻唑環(huán)的解離。

3.3 水分活度

肉香前體物多數(shù)是水溶性的，水是肉香形成反應(yīng)的重要介質(zhì)，因此水分活度對(duì)產(chǎn)生揮發(fā)性物質(zhì)的量和種類密切相關(guān)，Hartman等分別在水和丙二醇中加熱硫胺素，發(fā)現(xiàn)水反應(yīng)相中熱解產(chǎn)物碳?；衔铩⑦秽?、噻唑等產(chǎn)量顯著高于丙二醇反應(yīng)相，而丙二醇反應(yīng)沒有噻吩;通過加熱L-谷氨酸鈉、L-抗壞血酸、硫胺素鹽酸鹽和胱氨酸的混合物，發(fā)現(xiàn)不同水分活度對(duì)風(fēng)味物質(zhì)的種類和數(shù)量有很大影響，當(dāng)水分活度＞0.4時(shí)，主要產(chǎn)生煮肉香味，反之，則主要為烤肉香味。美拉德反應(yīng)是產(chǎn)生香味的重要途徑，研究表明:其反應(yīng)的最佳水分活度為0.65～0.75;美拉德反應(yīng)在水分活度＜0.30或＞0.75時(shí)比較緩慢［23］。

3.4 加工方式

加工因素是影響風(fēng)味的主要因素，不同的加工方法產(chǎn)生不同的風(fēng)味，腌制、加熱、煙熏、發(fā)酵等香味各異。腌制能抑制脂肪氧化，有利于保持肉的原味。脂肪含量對(duì)腌制品的風(fēng)味也有很大影響，腌制風(fēng)味的產(chǎn)生，亞硝酸鹽起著重要的作用;煙熏是煙氣中的許多有機(jī)化合物附著在制品上，賦予制品特有的煙熏香味，如有機(jī)酸、醛、醇、酯、醚類等。特別是酚類中的愈創(chuàng)木酚和4-甲基愈創(chuàng)木酚是最有風(fēng)味的物質(zhì)［24］;發(fā)酵通過添加微生物作為發(fā)酵劑，微生物和外界環(huán)境因素的共同作用，生成羰基化合物等多種揮發(fā)性物質(zhì)并賦予發(fā)酵香腸獨(dú)特的風(fēng)味。

3.5 其他因素

飼料、年齡、性別可間接影響肉制品的香味，飼料含有的硫丙烯、二硫丙烯、丙烯-丙基二硫化物等會(huì)一直在肉中，發(fā)生特殊的氣味。袁秋蘭等報(bào)道日糧添加稀土可顯著提高肉仔雞雞肉香味和肉湯滋味;年齡的增加使動(dòng)物肌肉的化學(xué)成分發(fā)生變化，幼年動(dòng)物水分含量高，缺乏風(fēng)味，年齡愈大，風(fēng)味愈濃;而性別不同可影響肉的質(zhì)地和風(fēng)味，如未去勢(shì)公羊，有強(qiáng)烈的膻味。

結(jié)語

目前，有關(guān)肉制品風(fēng)味研究的報(bào)道相對(duì)較多，但研究肉制品中香味物質(zhì)的影響因素還較少，本文綜述了肉的香味的前體物質(zhì)以及影響香味的內(nèi)因和外因。而以后的研究還應(yīng)注意兩點(diǎn):一是香味前體物質(zhì)對(duì)整體風(fēng)味的相對(duì)貢獻(xiàn);二是通過遺傳育種或營(yíng)養(yǎng)調(diào)控手段來提高風(fēng)味前體物質(zhì)含量來改善肉制品香味，從而滿足人們不斷增強(qiáng)的對(duì)風(fēng)味的要求。

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