新鮮牛肉冷藏過程中揮發(fā)性成分的變化

潘曉倩++++趙燕++++張順亮++++趙冰++++喬曉玲++++陳文華++++李家鵬++++曲超

摘 要：以新鮮牛肉為研究對象，測定其4 ℃冷藏過程中總揮發(fā)性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）和菌落總數(shù)的變化，并采用采用吹掃/捕集-熱脫附-氣質(zhì)聯(lián)用分析技術(shù)，研究在此貯藏過程中揮發(fā)性成分種類及含量的變化。結(jié)果表明：TVB-N值和菌落總數(shù)在貯藏期間呈增長趨勢，在貯藏第6天時(shí)，TVB-N值已超過新鮮肉最高限值，菌落總數(shù)也已接近國家標(biāo)準(zhǔn)。揮發(fā)性物質(zhì)中酸類、醇類和酮類物質(zhì)含量呈逐漸增加的趨勢；醛類物質(zhì)先增加后又降低；芳香烴類物質(zhì)含量則隨時(shí)間延長呈下降趨勢；胺類物質(zhì)于貯藏后期，第8天時(shí)被檢出。因此，牛肉揮發(fā)性成分的變化在一定程度上可以反應(yīng)其新鮮度。

關(guān)鍵詞：牛肉；冷藏；揮發(fā)性成分；吹掃/捕集-熱脫附-氣質(zhì)聯(lián)用

Changes in Volatile Components of Fresh Beef during Cold Storage

PAN Xiaoqian， ZHAO Yan*， ZHANG Shunliang， ZHAO Bing， QIAO Xiaoling， CHEN Wenhua， LI Jiapeng， QU Chao

（Beijing Key Laboratory of Meat Processing Technology， China Meat Research Center， Beijing 100068， China）

Abstract： Changes in the total volatile basic nitrogen （TVB-N） and total bacterial count （TBC） of fresh beef during storage at 4 ℃ were measured. Changes in the categories and relative contents of volatile components were also investigated by purge/trap-thermal desorption system-gas chromatography-mass spectrometry （P&T-TD-GC-MS）. The results showed that both TVB-N and TBC increased significantly with the extension of storage time. TVB-N exceeded the maximum limit for fresh meat and TBC approached to the maximum limit stipulated in the Chinese national standard after 6 days of storage. The relative contents of acids， alcohols and ketones showed an increasing trend during cold storage， the content of aldehydes increased firstly and then decreased， while aromatic hydrocarbons decreased gradually. Amine substances were detected on the 8th day. The changes in volatile components could characterize beef freshness to a certain extent.

Key words： beef； cold storage； volatile components； purge/trap-thermal desorption system （P&T-TDS） -gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）

DOI：10.15922/j.cnki.rlyj.2016.03.004

中圖分類號(hào)：TS251.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-8123（2016）03-0015-05

引文格式：

潘曉倩， 趙燕， 張順亮， 等. 新鮮牛肉冷藏過程中揮發(fā)性成分的變化[J]. 肉類研究， 2016， 30（3）： 15-19. DOI：10.15922/j.cnki.rlyj.2016.03.004. http：//rlyj.cbpt.cnki.net

PAN Xiaoqian， ZHAO Yan， ZHANG Shunliang， et al. Changes in volatile components of fresh beef during cold storage[J]. Meat Research， 2016， 30（3）： 15-19. （in Chinese with English abstract） DOI：10.15922/j.cnki.rlyj.2016.03.004.

http：//rlyj.cbpt.cnki.net

牛肉味道鮮美，營養(yǎng)豐富，具有高蛋白、低脂肪、低膽固醇的特點(diǎn)，含有人體所必需的氨基酸，熱量適中，對人體健康有利，且具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[1]。近年來隨著人們生活水平的提高，國民膳食結(jié)構(gòu)的改變和國際貿(mào)易合作的不斷擴(kuò)大，牛肉需求量不斷上漲，且相比較凍肉，冷鮮肉正逐步成為我國居民重要的消費(fèi)方向。但生鮮牛肉在生產(chǎn)、流通及貯藏過程中極易受到外界環(huán)境、微生物及酶的作用而出現(xiàn)新鮮度下降，腐敗變質(zhì)，甚至產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，不僅造成食用安全隱患，而且對生產(chǎn)企業(yè)造成重大損失，因此牛肉新鮮度的檢測非常重要[2]。

新鮮度的檢測是以感官性狀并結(jié)合相關(guān)的物理、化學(xué)和微生物指標(biāo)三方面進(jìn)行判定，感官檢測帶有很大的主觀性，且容易疲勞、指標(biāo)難以量化[3]；理化和微生物檢測耗費(fèi)時(shí)間長且過程復(fù)雜，需要專業(yè)人員來操作[4-5]。當(dāng)新鮮度發(fā)生變化時(shí)，除理化和微生物指標(biāo)的變化，其色澤、彈性、氣味等外觀特征也隨之改變，其中氣味的變化最為直觀和靈敏。目前肉及海產(chǎn)品中的揮發(fā)性成分已經(jīng)鑒別了近1 100多種，其中對風(fēng)味起決定作用的是一些閾值較低的含氮、氧的雜環(huán)化合物和含硫的開鏈化合物以及揮發(fā)性羰基化合物[6]。近年來，國內(nèi)外有許多利用氣味變化對肉品新鮮度進(jìn)行判別的相關(guān)研究，且眾多研究表明，肉品貯藏過程中揮發(fā)性物質(zhì)的變化是新鮮度的重要特征之一[7-10]。

本實(shí)驗(yàn)利用吹掃/捕集-熱脫附法（purge/trap-thermol desorption system，P&T-TDS）結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）檢測新鮮牛肉4 ℃冷藏過程中的揮發(fā)性成分，并結(jié)合揮發(fā)性鹽基氮和菌落總數(shù)這兩個(gè)新鮮度判別指標(biāo)，分析牛肉由新鮮變?yōu)椴恍迈r時(shí)揮發(fā)性物質(zhì)種類及含量的變化，為以揮發(fā)性成分變化作為牛肉新鮮度的評(píng)價(jià)指標(biāo)的方法提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

牛肉（后腿肉） 穆森偉業(yè)清真食品有限公司；培養(yǎng)基、平板計(jì)數(shù)瓊脂 北京陸橋技術(shù)有限責(zé)任公司；氧化鎂、硼酸、鹽酸、甲基紅、次甲基藍(lán)、氯化鈉（均為國產(chǎn)分析純） 北京化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

GC-MS聯(lián)用儀、TG-Wax MS氣相色譜毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 ?m） 美國賽默飛世爾科技（中國）有限公司；Gerstel TDS半自動(dòng)熱脫附進(jìn)樣器、Tenax TA石英玻璃吸附管 德國Gerstel公司；吹掃捕

集器 自制；EN2257電子天平 上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司；F1-45型恒溫培養(yǎng)箱、G154DWS濕熱滅

菌鍋 日本三洋公司；生物安全柜 新加坡Esco公司；PB-10型數(shù)顯酸度計(jì) 賽多利斯科學(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 牛肉樣品處理

取新鮮后腿牛肉2 kg，修去骨、脂肪，均分成30等分，分裝于一次性塑料托盤并覆蓋保鮮膜，于4 ℃冰箱中貯藏至腐敗，每隔1 d檢測牛肉氣味成分和新鮮度變化，每個(gè)實(shí)驗(yàn)做3 個(gè)平行。

1.3.2 牛肉新鮮度指標(biāo)檢測

總揮發(fā)性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）測定，參照半微量定氮法[11]；菌落總數(shù)測定，參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4789.2—2003《食品衛(wèi)生微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測定》進(jìn)行[12]，結(jié)果以菌落對數(shù)

值lg（CFU/g）表示。

1.3.3 牛肉揮發(fā)性成分吹掃/捕集-熱脫附處理

稱取10.00 g樣品置于P&T樣品瓶中，一端通流速為50 mL/min的氮?dú)?，另一端接裝有Tenax TA吸附劑的吸附管，60 ℃保溫吸附30 min后將吸附管插入TDS進(jìn)樣口。TDS條件：氦氣流速：20 mL/min；不分流；起始溫度40 ℃，延遲0.5 min，保持1 min，以60 ℃/min上升至215 ℃，保持10 min；傳輸線溫度220 ℃。冷進(jìn)樣（cold injection system，CIS）條件：液氮冷卻，起始溫度

-100 ℃，保持1 min，以10 ℃/min上升至225 ℃，保持5 min，分流比50∶1。

1.3.4 GC-MS測定揮發(fā)性成分

GC條件：TG-Wax MS極性柱（30 m×0.25 mm，0.25 ?m）；高純氦氣（純度>99.99%）作為載氣；流速1.0 mL/min（恒定）；不分流。升溫程序：進(jìn)樣口溫度250 ℃，起始柱溫40 ℃，保持3 min，以5 ℃/min升溫至200 ℃，保持0 min，最后以10 ℃/min升至230 ℃，保持3 min。

MS條件：傳輸線溫度240 ℃；離子源溫度260 ℃；電子能量70 eV；質(zhì)量掃描范圍為40～600 u；全掃描模式。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并作圖，牛肉揮發(fā)性成分的定性分析，通過NIST和WILLEY譜庫檢索，選擇信號(hào)強(qiáng)度和相對信號(hào)強(qiáng)度均大于800的化合物，并通過各揮發(fā)化合物的峰面積歸一法進(jìn)行定量分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 4 ℃貯藏過程中揮發(fā)性鹽基氮含量和菌落總數(shù)的變化

Fig.1 Changes in TVB-N and total bacterial count of beef during storage at 4 ℃

TVB-N是動(dòng)物性食品中，由于酶和微生物的腐敗作用將蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生氨及胺類等的一類有毒含氮物質(zhì)，此類物質(zhì)具有揮發(fā)性，被認(rèn)為是鮮肉腐敗程度的重要指標(biāo)并與其呈正比[13]。由圖1可知，4 ℃冷藏過程中，牛肉TVB-N含量隨時(shí)間延長不斷增加，且在貯藏初期0～4 d時(shí)變化較為平緩，4 d以后TVB-N含量迅速升高。根據(jù)《鮮（凍）畜肉衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》[14]規(guī)定，TVB-N<

15 mg/100 g為新鮮肉，貯藏第6天時(shí)，牛肉TVB-N含量為15.9 mg/100 g，已由新鮮變?yōu)椴恍迈r，第8天時(shí)，TVB-N含量達(dá)到23.53 mg/100 g，說明已經(jīng)開始腐敗。

通常認(rèn)為剛剛屠宰的健康家畜內(nèi)部組織是無菌的，但在屠宰、分割、流通及貯藏環(huán)節(jié)中容易受到微生物的污染，且微生物的進(jìn)一步生長繁殖和代謝是引起鮮肉腐敗的主要原因，因此，菌落總數(shù)是評(píng)判鮮肉品質(zhì)及污染程度的重要依據(jù)[15-16]。根據(jù)《鮮、凍分割牛肉》[17]，新鮮牛肉菌落總數(shù)不得超過6.00（lg（CFU/g））。該牛肉樣品初始菌落總數(shù)為3.08（lg（CFU/g）），整個(gè)貯藏期間，菌落總數(shù)呈上升趨勢，且在第6天時(shí)，菌落總數(shù)達(dá)到5.99（lg（CFU/g）），即將超過國家標(biāo)準(zhǔn)，第8天時(shí)達(dá)到6.18（lg（CFU/g）），已經(jīng)腐敗，這與TVB-N變化結(jié)果相一致。

2.2 4 ℃貯藏過程中牛肉揮發(fā)性成分的測定結(jié)果

牛肉樣品在4 ℃貯藏過程中揮發(fā)性成分測定結(jié)果如表1所示。牛肉樣品在貯藏0、2、4、6、8 d時(shí)揮發(fā)性物質(zhì)數(shù)量分別為101、105、101、100、100 種。

牛肉冷藏過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)中部分可能是新鮮肉樣品本身的特征風(fēng)味，部分可能是由于內(nèi)源酶作用而產(chǎn)生的，隨著貯藏時(shí)間的延長，絕大部分還是由牛肉中污染的微生物分解肉中的蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)生的。如微生物產(chǎn)生的蛋白酶類物質(zhì)可將肉蛋白逐步分解成胺、硫醇、硫化氫等；脂肪酶可利用脂肪產(chǎn)生脂肪酸、醛類、酮類等，致使脂肪酸敗[18]。

2.3 不同種類揮發(fā)性成分變化的分析

整個(gè)貯藏期間共檢測出10 種酸類物質(zhì)，在貯藏0、2、4、6、8 d時(shí)，其相對含量分別為1.74%、1.57%、2.47%、2.82%和3.42%，呈逐漸增加的趨勢。酸類物質(zhì)來源復(fù)雜，其中乙酸、丙酸等小分子酸類物質(zhì)主要是微生物分解糖類物質(zhì)產(chǎn)生的；L-乳酸可能是鮮肉中污染的乳酸菌生長代謝產(chǎn)生；其他帶支鏈的脂肪酸則可能來自脂肪氧化及氨基酸的降解[19]。

醇類物質(zhì)變化趨勢與酸類物質(zhì)相似，在貯藏0、2、4、6、8 d時(shí)，其相對含量分別為1.86%、2.25%、2.30%、4.82%和3.40%，醇類物質(zhì)種類分別為7、9、9、11、10種，基本呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，尤其是2，3-丁二醇，升高趨勢較明顯，0 d時(shí)相對含量為0.04%，貯藏6 d和8 d時(shí)分別為1.34%和1.13%。實(shí)驗(yàn)中檢測到的乙醇可能是葡萄糖在缺氧條件下的分解產(chǎn)物。

醛類物質(zhì)是脂肪降解及氧化的主要產(chǎn)物，也是構(gòu)成肉品特征風(fēng)味的重要物質(zhì)[19]，尤其是5～9 個(gè)碳原子的醛常具有清香、油香和牛脂香。醛類物質(zhì)相對含量在整個(gè)貯藏期間呈現(xiàn)先增高后下降的趨勢，尤其是己醛、壬醛較為明顯。這可能是因?yàn)榍捌谥狙趸a(chǎn)生醛類物質(zhì)，后期這些物質(zhì)進(jìn)一步降解氧化生成了酸類物質(zhì)。

酮類物質(zhì)也是脂質(zhì)氧化的主要產(chǎn)物，牛肉由新鮮變?yōu)椴恍迈r的過程中，酮類物質(zhì)是變化最為顯著的一類物質(zhì)，貯藏0、2、4、6、8 d時(shí)的相對含量分別為2.27%、1.40%、3.02%、7.90%和22.14%，這主要源于3-羥基-2-丁酮的顯著增加。其中前6d 3-羥基-2-丁酮相對含量變化不明顯，貯藏8 d和10 d時(shí)含量迅速升高。3-羥基-2-丁酮具有紅草莓香味，是肉制品主要的揮發(fā)性風(fēng)味成分[6]；而顧賽麟等[20]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)冷卻肉被熱死環(huán)絲菌污染時(shí)，可在有氧條件下分解葡萄糖產(chǎn)生乙酸和3-羥基-2-丁酮。由此推斷，3-羥基-2-丁酮可能在一定含量范圍內(nèi)提供有益風(fēng)味。

烴類物質(zhì)閾值較高，對牛肉風(fēng)味貢獻(xiàn)較小，主要包括烯烴、芳香烴和烷烴。由表1可知，在貯藏0、2、4、6、8 d時(shí)，芳香烴類物質(zhì)相對含量分別為52.79%、49.38%、45.37%、42.56%和36.70%，呈逐漸降低趨勢，其中，萘和2-甲基萘在芳香烴類物質(zhì)中含量最大，降低趨勢也較明顯。

噻唑類化合物是燒烤和炸肉風(fēng)味的重要成分，閾值很低，具有堅(jiān)果香味，可能對新鮮牛肉的特征風(fēng)味起到關(guān)鍵作用[21]。苯并噻唑是在牛肉整個(gè)貯藏過程中均能檢測到的一種含氮雜環(huán)類化合物，其相對含量分別為3.34%、1.77%、1.71%、1.66%和1.36%，呈逐漸減少趨勢。

胺類物質(zhì)主要來自于腐敗過程中，肉組織中的蛋白質(zhì)、氨基酸等含氮物質(zhì)的分解，如在微生物產(chǎn)生酶的作用下發(fā)生脫羧和脫氨反應(yīng)。胺類物質(zhì)通常具有令人不愉快的氣味[22]。由表1可知，牛肉冷藏前期沒有檢測到胺類物質(zhì)，但在第8天時(shí)檢測到乙醇胺和甲氧苯丙甲胺，相對含量分別為0.13%和0.06%。

3 結(jié) 論

新鮮牛肉在4 ℃貯藏過程中，TVB-N和菌落總數(shù)隨貯藏時(shí)間延長呈增加趨勢，貯藏6 d時(shí)，TVB-N值已超過新鮮肉最高限值，菌落總數(shù)也已接近國家標(biāo)準(zhǔn)。采用吹掃/捕集-熱脫附-氣質(zhì)聯(lián)用（P&T-TD-GC-MS）的方法檢測牛肉由新鮮變?yōu)椴恍迈r的過程中揮發(fā)性成分變化，在貯藏0、2、4、6、8 d時(shí)分別檢測到揮發(fā)性物質(zhì)101、105、101、100、100 種。其中，酸類、醇類和酮類物質(zhì)含量呈逐漸增加的趨勢；醛類物質(zhì)先增加后降低；芳香烴類物質(zhì)含量則隨時(shí)間延長呈下降趨勢；胺類物質(zhì)于貯藏后期，第8天時(shí)被檢出。整個(gè)貯藏過程中均能檢測到且含量變化較顯著，具有明顯規(guī)律性的揮發(fā)性物質(zhì)包括2，3-丁二醇、己醛、壬醛、3-羥基-2-丁酮和苯并噻唑等。因此可以推斷，揮發(fā)性物質(zhì)含量變化與牛肉新鮮度變化存在一定相關(guān)性，可以作為牛肉新鮮度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

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