SPME-GC-MS聯(lián)用檢測東坡肘子中揮發(fā)性風(fēng)味成分

左上春,趙興秀,*,吳華昌,鄧　靜,張壽軍,倪　瑜

(1.四川理工學(xué)院,四川自貢 643000;2.四川旅游學(xué)院,四川成都 610100)

?

SPME-GC-MS聯(lián)用檢測東坡肘子中揮發(fā)性風(fēng)味成分

左上春1,趙興秀1,*,吳華昌2,鄧靜2,張壽軍1,倪瑜1

(1.四川理工學(xué)院,四川自貢 643000;2.四川旅游學(xué)院,四川成都 610100)

采用固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用(SPME-GC-MS)的方法,對王家渡、惠通、蜀州、梅林及樓外樓5種東坡肘子中的揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行分離鑒定。共鑒定出118種揮發(fā)性風(fēng)味化合物,其中烴類41種,醛類16種,酮類9種,醚類2種,醇類18種,酯類4種,酸類2種,酚類7種,呋喃及含N、S類19種。其中烴類、醛類、醇類和呋喃及含N、S類物質(zhì)對東坡肘子的風(fēng)味可能有著較為顯著的影響。

東坡肘子,揮發(fā)性成分,固相微萃取,氣質(zhì)聯(lián)用,主成分分析

東坡肘子是蘇東坡制作的傳統(tǒng)名菜,以其色、香、味、形俱全而名于國內(nèi)外,同時(shí)肘子營養(yǎng)很豐富,含有大量的膠原蛋白,被稱為“美容食品”[1],東坡肘子還具有令人愉悅的風(fēng)味,其風(fēng)味物質(zhì)主要由其加工過程中添加的食鹽、糖類、老抽等調(diào)味品及肉中的風(fēng)味前提物質(zhì),以及瘦肉組織和脂肪組織之間的脂肪酸、氨基酸和硫胺素的熱分解和糖類與氨基酸之間的美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)決定[2-4]。目前,國內(nèi)外有關(guān)肉類食品揮發(fā)性成分的報(bào)道較多,其揮發(fā)性風(fēng)味成分涵蓋了大多數(shù)的有機(jī)化合物,包括碳?xì)浠衔?、醇、醛、酯、酮、羧酸、醚、呋喃、吡啶、吡咯、噻唑、噻吩以及其他的含硫含氮化合物[5-7]。章慧鶯[8]等利用SDE-GC-MS分析了柴溝堡熏肉揮發(fā)性風(fēng)味成分,其中,醛類、酚類、含硫含氮及雜環(huán)化合物對熏肉的風(fēng)味有著顯著的貢獻(xiàn);陳海濤[9]等分析了月盛齋清香牛肉揮發(fā)性成分,發(fā)現(xiàn)醛類物質(zhì)在其風(fēng)味的形成中貢獻(xiàn)較大,主要有(E)-肉桂醛、茴香腦、苯乙醛、苯甲醛、苯丙醛等;李鑫[10]等采用固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)檢測金華火腿的風(fēng)味物質(zhì),分析得到55種成分,包括烷烴、醛類、酮類、醇類、酸類、酯類和含硫含氮等化合物。目前,國內(nèi)外對東坡肘子的研究僅見工藝及文化方面,而其風(fēng)味成分的研究尚未見報(bào)道。本文采用頂空固相微萃取提取東坡肘子中的揮發(fā)性成分,運(yùn)用氣相色譜-質(zhì)譜(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)聯(lián)用技術(shù)分析其化學(xué)成分,為東坡肘子風(fēng)味成分研究和其工藝改進(jìn)提供理論基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

東坡肘子四川王家渡食品有限公司、四川蜀州食品有限公司、四川惠通食業(yè)有限公司、上海梅林食品有限公司、杭州樓外樓食品有限公司。

手動(dòng)SPME進(jìn)樣器、75 μm CAR/PDMS萃取頭上海安譜科學(xué)儀器有限公司;Agilent 7890A色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀美國安捷倫公司。

1.2樣品處理方式

將東坡肘子去皮及皮下脂肪,取200 g切成1 cm3的小塊,準(zhǔn)確稱取2.5 g至15 mL樣品瓶中,同時(shí)量取2.5 mL東坡肘子湯汁于樣品瓶,密封,備用。

1.3固相微萃取法

將1.2中準(zhǔn)備好的樣品瓶置于60 ℃恒溫水浴中平衡10 min后萃取60 min,然后在氣相色譜進(jìn)樣口250 ℃解吸2 min,采用GC-MS分析其揮發(fā)性風(fēng)味成分。

1.4測定條件

色譜條件:毛細(xì)管色譜柱Agilent HP-INNOWax(60 m×250 μm,0.25 μm);手動(dòng)無分流進(jìn)樣,進(jìn)樣口溫度230 ℃;程序升溫45 ℃,保留3 min,以10 ℃/min的速度升至200 ℃,保留5 min;檢測器溫度230 ℃;載氣He,流速1 mL/min。

質(zhì)譜條件:EI電離源,電子能量70 eV,掃描范圍10～550 m/z,離子源溫度230 ℃;接口溫度230 ℃數(shù)據(jù)分析。

1.5數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理由GC-MS數(shù)據(jù)分析軟件系統(tǒng)完成,未知化合物經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索同時(shí)與NSIT 2014譜庫和RTLPEST譜庫相匹配,僅當(dāng)匹配度大于800(最大值為1000)的鑒定結(jié)果才予以報(bào)道,采用峰面積歸一化法定量計(jì)算出各揮發(fā)性成分的含量。

主成分分析:采用SPSS19.0軟件,將氣相樣本數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理后,做因子分析,可得到主成分的方差貢獻(xiàn)表,選擇累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到85%以上的主成分;再根據(jù)方差貢獻(xiàn)度求出相應(yīng)主成分?jǐn)?shù)學(xué)模型及主成分特征向量。

2　結(jié)果與分析

2.15種東坡肘子揮發(fā)性組分分析

采用市售的5種不同產(chǎn)地、不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的東坡肘子在相同的取樣和分析條件下進(jìn)行比較分析,得到GC-MS總離子流圖,見圖1。各東坡肘子樣品中揮發(fā)性風(fēng)味成分的種類及相對含量分析結(jié)果見表1。

圖1　5種東坡肘子樣品GC-MS總離子流圖Fig.1　The total ion chromatogram of 5 kinds of Dongpo Shanks注：1.王家渡東坡肘子;2.蜀州東坡肘子;3.惠通東坡肘子; 4.上海梅林東坡肘子;5.杭州樓外樓東坡肘子。

表1　東坡肘子中的揮發(fā)性成分分析Table 1　The volatile constituent analysis of Dongpo Shanks

續(xù)表

續(xù)表

注:“-”表示沒有檢測到該物質(zhì);“W”表示王家渡東坡肘子;“S”表示蜀州東坡肘子;“H”表示惠通東坡肘子;“L”表示樓外樓東坡肘子;“M”表示梅林東坡肘子。

表2　不同東坡肘子揮發(fā)性成分相對百分含量Table 2　The relative percentage content of Dongpo Shanks' volatile constituents

由圖1可知,5種東坡肘子揮發(fā)性成分種類及相對百分含量都存在較大差異,說明5種東坡肘子由于各自原料和工藝的不同,其特征揮發(fā)性風(fēng)味各有特點(diǎn)。由表1的分析結(jié)果可知,東坡肘子中共檢測出118種揮發(fā)性化合物,王家渡東坡肘子中共檢測出55種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),主要組分為烴類65.354%、醛類17.259%、酮類3.986%、醇類4.386%、含N、S物質(zhì)2.144%,占所有揮發(fā)性組分的93.129%。蜀州東坡肘子共檢測到25種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),主要組分為烴類12.966%、醛類8.768%、醚類12.791%、醇類2.103%、酚類59.042%,占所有揮發(fā)性組分的95.67%?；萃|坡肘子共檢測到32種揮發(fā)性風(fēng)味成分,主要組分為烴類23.342%、醛類15.074%、醚類20.591%、酮類1.594%、醇類13.423%、酚類4.478%以及含N、S物質(zhì)8.608%,占所有揮發(fā)性組分的87.11%。上海梅林東坡肘子共檢測到39種揮發(fā)性成分,主要組分為烴類2.718%、醛類5.969%、醇類47.874%、酯類3.367%、含N、S物質(zhì)24.979%,占所有揮發(fā)性組分的84.907%。杭州樓外樓東坡肘子共檢測到29種揮發(fā)性風(fēng)味成分,主要組分為烴類13.387%、醛類23.796%、醇類9.91%、酯類22.744%、含N、S物質(zhì)16.821%,占所有揮發(fā)性組分的86.658%。

2.2東坡肘子各揮發(fā)性風(fēng)味成分含量及其相關(guān)矩陣

東坡肘子揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的烴類化合物(X1)、醛類化合物(X2)、酮類化合物(X3)、醚類(X4)、醇類化合物(X5)、酯類化合物(X6)、酸類化合物(X7)、酚類化合物(X8)、呋喃及含N、S物質(zhì)類化合物(X9)的簡單統(tǒng)計(jì)見表2。

由表2可知,東坡肘子中烴類化合物相對百分含量最高,占總化合物的25.949%;醇類物質(zhì)次之,且醛類物質(zhì)與其含量相差不大,兩者含量依次占17.119%、15.615%;含量最低的是酸類物質(zhì),僅占0.0018%。

表3　東坡肘子各揮發(fā)性成分指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)Table 3　The correlation coefficient of Dongpo Shanks’ volatile constituents

注:“*”表示香氣指標(biāo)相關(guān)顯著(p<0.05),“**”表示香氣指標(biāo)極顯著相關(guān)(p<0.01)。

東坡肘子9個(gè)揮發(fā)性成分指標(biāo)相關(guān)系數(shù)計(jì)算結(jié)果見表3,各指標(biāo)間存在不同程度的相關(guān)性。由表3可知,烴類化合物與醛類化合物(r=0.89,p<0.01)、酮類化合物(r=0.980,p<0.01)呈極顯著正相關(guān),與酸類化合物(r=0.767,p<0.05)呈顯著正相關(guān);醛類化合物與酮類化合物(r=0.855,p<0.05)、酯類化合物(r=0.813,p<0.05)及呋喃和含N、S類化合物(r=0.843,p<0.05)呈顯著正相關(guān);酮類化合物與酸類化合物(r=0.858,p<0.05)呈顯著正相關(guān);醇類化合物與酸類化合物(r=0.883,p<0.01)、呋喃和含N、S類化合物(r=0.843,p<0.01)呈極顯著正相關(guān);呋喃及含N、S類化合物與酯類化合物(r=0.778,p<0.05)、酚類化合物(r=0.817,p<0.05)呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)。這表明烴類、醛類、醇類和呋喃及含N、S類物質(zhì)是影響東坡肘子揮發(fā)性風(fēng)味的主要物質(zhì),該研究結(jié)果與王瑞花[7]等對豬肉揮發(fā)性風(fēng)味的研究結(jié)果類似。

雖然烴類化合物的閾值較低,但是在東坡肘子揮發(fā)性成分中所占百分含量最高,因此仍對東坡肘子風(fēng)味有著較大的貢獻(xiàn)。醇類化合物主要來自豬肉中脂質(zhì)的氧化,飽和醇風(fēng)味閾值較高,對豬肉整體風(fēng)味影響不大,不飽和醇風(fēng)味閾值較低,對風(fēng)味有著一定貢獻(xiàn)[8],在東坡肘子中共檢測到18種醇類,其中包括9種不飽和醇。在不同東坡肘子中,醇類含量存在較大差異,其中乙醇和苯乙醇是共有醇類,苯乙醇是具有“玫瑰”風(fēng)味的化合物,是其中重要的特征化合物。醛類風(fēng)味閾值一般較低,是肉香味的重要組成,主要來自脂質(zhì)的氧化與降解[9],東坡肘子中共檢測到16種醛類,其中具有苦杏仁味的苯甲醛是共有成分,在樓外樓東坡肘子中含量最高,達(dá)13.775%。呋喃及含N、S化合物共檢測出19種,其中2-正戊基呋喃為共有成分,梅林東坡肘子中呋喃及含N、S化合物種類最多,且相對含量最高,為24.979%,呋喃及含N、S化合物主要來自氨基酸和還原糖之間的美拉德反應(yīng),氨基酸的熱降解和硫胺素的熱解[8],是肉類食品中的特征風(fēng)味成分,這類化合物閾值較低,具有硫樣香氣、洋蔥樣香氣,對東坡肘子特征風(fēng)味的形成起著重要作用。

表5　相關(guān)陣的因子載荷Table 5　The factor loading of the correlation matrix

2.3東坡肘子揮發(fā)性風(fēng)味成分的主成分分析

東坡肘子GC-MS采集數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析(PCA),其結(jié)果見表4,該表描述了初始值對原有變量總體描述情況。由表4可知,總方差100%的貢獻(xiàn)來自于前4個(gè)因子,而第4個(gè)因子特征值小于1,且前3個(gè)主成分分量已經(jīng)包括樣本較大部分信息,即累積貢獻(xiàn)率達(dá)91.85%,因此選前3個(gè)主成分進(jìn)行分析。

因子載荷能反映各指標(biāo)對主成分的貢獻(xiàn)大小,對9個(gè)原指標(biāo)變量分析處理得知前3個(gè)主成分中因子載荷量(表5),建立了3個(gè)主成分方程:

F1=-0.425X1-0.202X2-0.131X3-0.615X4+0.908X5+0.329X6+0.643X7-0.600X8+0.925X9;

F2=0.899X1+0.214X2+0.975X3-0.408X4-0.097X5-0.270X6+0.610X7-0.518X8-0.236X9;

F3=0.105X1+0.946X2-0.140X3-0.323X4-0.377X5+0.891X6-0.416X7-0.372X8+0.117X9。

表4　特征值與累積貢獻(xiàn)率Table 4　The characteristic values and cumulative contribution

第一主成分(F1)主要綜合了醇類、呋喃及含N、S物質(zhì)兩個(gè)因子的變異信息,這兩個(gè)變量的方差在第一主成分上的載荷(各數(shù)值是因子載荷陣上對應(yīng)元素的平方,依次為0.8245、0.9063)均大于50%,且F1的方差累積貢獻(xiàn)率為35.875%;第二主成分(F2)主要綜合了烴類、酮類、醚類、酸類和酚類五個(gè)因子的變異信息,這五個(gè)變量的方差在F2的載荷依次為0.8077、0.9505、0.1661、0.3723和0.2684;第三主成分(F3)為醛類和酯類物質(zhì),這兩個(gè)變量在F3上的載荷依次為0.8946和0.7930。

3　結(jié)論

揮發(fā)性成分是東坡肘子風(fēng)味組成的重要部分,本文分析研究了5種市售不同東坡肘子的揮發(fā)性風(fēng)味組成成分。采用SPME-GC-MS的方法共分離鑒定出118種揮發(fā)性化合物,其中烴類41種,醛類16種,酮類9種,醚類2種,醇類18種,酯類4種,酸類2種,酚類7種,呋喃及含N、S類19種。通過相關(guān)系數(shù)法和主成分分析法可確定烴類、醛類、醇類和呋喃及含N、S類物質(zhì)是影響東坡肘子揮發(fā)性風(fēng)味的主要物質(zhì)。

不同東坡肘子其揮發(fā)性成分的種類及含量都有很大差異,這可能與當(dāng)前東坡肘子生產(chǎn)工藝多種多樣有著較大關(guān)系。東坡肘子的制作主要經(jīng)腌、煮/蒸、炸等多道工序,然后以配之調(diào)料,而不同地區(qū)調(diào)料有著較大差異,王家渡東坡肘子烴類和醛類化合物含量最高,可能是由于其在加工中加入泡椒、豆瓣醬及甜面醬等烴類與醛類化合物含量較高調(diào)味品[14-15];蜀州東坡肘子中檢測到乙基麥芽酚含量最高,達(dá)59.024%,乙基麥芽酚是一種安全無毒、用途廣、效果好、用量少的理想食品添加劑,具有良好的增香效果,梅林東坡肘子中醇類化合物含量最高,其中乙醇占31.03%,可能與其加工中使用大量黃酒調(diào)味去腥有關(guān)。通過本文研究,以期為東坡肘子的風(fēng)味多樣化和風(fēng)味改進(jìn)提供依據(jù)和參考。

[1]向東.東坡肘子味之腴[J].四川烹飪,2011(5):85-85.

[2]Whifield F B,Mottram D S. Volatiles from interactions of maillard reactions and lipids[J]. Critical Reviews in Food Science and Nutrition,1992,31(1/2):1-58.

[3]紀(jì)有華,王榮蘭.紅燒肉風(fēng)味形成途徑探討[J].揚(yáng)州大學(xué)烹飪學(xué)報(bào),2006,23(2):19-23.

[4]齊銀霞,成堅(jiān).環(huán)境因子對Maillard反應(yīng)形成肉香味的影

響[J].中國調(diào)味品,2009,34(7):27-30,89.

[5]曹勁松,曾松柏.氮?dú)饬鞔祾卟都ǔ樘崛鈸]發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)[J].中國調(diào)味品,1996(4):2-3,23.

[7]BREWER M S. Irradiation effects on meat flavor:A review[J]. Meat Science,2009,81(81):1-14.

[8]章慧鶯,李萌,張寧,等.SDE-GC-MS分析柴溝堡熏肉揮發(fā)性風(fēng)味成分[J].精細(xì)化工,2014,31(2):212-217,224.

[9]陳海濤,綦艷梅,徐曉蘭,等.月盛齋清香牛肉揮發(fā)性成分的分析[J].食品科學(xué),2013,34(18):158-164.

[10]李鑫,劉登勇,李亮,等.SPME-GC-MS法分析金華火腿風(fēng)味物質(zhì)的條件優(yōu)化[J].食品科學(xué),2014,4(35):122-126.

[11]王瑞花,姜萬舟,汪倩,等.烹制方法對豬肉脂質(zhì)氧化和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的作用研究[J].現(xiàn)代食品科技,2016,32(1):1-11.

[12]林宇山,岑泳延.對豬肉風(fēng)味的探討[J].食品工業(yè)科技,2006(9):194-197.

[13]張進(jìn)杰,顧偉鋼,呂兵兵,等.楊梅果渣提取物在鮮-熟豬肉中抗菌和抗氧化作用研究[J].中國食品學(xué)報(bào),2011,11(5):100-107.

[14]張曉,夏延斌.泡菜風(fēng)味及其影響因素研究進(jìn)展[J].中國調(diào)味品,2012,37(3):32-35,58.

[15]康旭,孟鴛,喬宇,等.固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用測定甜面醬揮發(fā)性成分條件的優(yōu)化[J].中國調(diào)味品,2010(12):99-103,106.

Study on analyzing volatile flavor compounds of Dongpo Shank by SPME-GC-MS

ZUO Shang-chun1,ZHAO Xing-xiu1,*,WU Hua-chang2,DENG Jing2,ZHANG Shou-jun1,NI YU1

(1.Sichuan University of Science and Engineering,Zigong 643000,China;2.Sichuan Tourism University,Chengdu 610100,China)

The volatile flavor compounds of five kinds of dongpo shanks were analyzed by SPME-GC-MS such as Wangjiadu,Huizhou,Shuzhou,Meilin and Louwailou. 118 kinds of volatile flavor compounds were found from the five kinds of dongpo shanks,they were 41 kinds of hydrocarbons,16 kinds of aldehydes,9 kinds of ketones,2 kinds of ethers,18 kinds of alcohols,4 kinds of esters,2 kinds of acids,7 kinds of phenols,2 kinds of furans and 17 kinds of other compounds with N and S. In all hydrocarbons,aldehydes,alcohols,furans and the compounds with N and S obviously affected the flavor of dongpo shanks.

Dongpo shank;Volatile flavor compound;Solid phase micro-extraction;Gas chromatography and mass spectra;principal component analysis

2016-01-29

左上春(1991-)，男，碩士研究生，研究方向：功能食品的研究開發(fā)，E-mail:627591839@qq.com。

趙興秀(1977-)，女，碩士，副教授，主要從事食品研究，E-mail:zhaoxingxiu@sohu.com。

四川省教育廳項(xiàng)目(14ZA0206，16 ZA0250)四川省科技廳應(yīng)用基礎(chǔ)項(xiàng)目(2016JY0083)；綠色催化四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目(LYJ1304)；釀酒生物技術(shù)及應(yīng)用四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目(NJ2012-16)；瀘州老窖科研獎(jiǎng)學(xué)金項(xiàng)目(13ljzk05)。

TS251.1

A

1002-0306(2016)15-0276-07

10.13386/j.issn1002-0306.2016.15.045