兔肉干揮發(fā)性風(fēng)味分析

陳劍，蔣云升，閆婷婷，李華

兔肉干揮發(fā)性風(fēng)味分析

陳劍，蔣云升，閆婷婷，李華

(揚(yáng)州大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127)

利用漢遜氏德巴利酵母(Dabaryomyceshansenii)、植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)和木糖葡萄球菌(Staphylococcusxylosus)對兔肉進(jìn)行接種，優(yōu)化工藝制作肉干。采用頂空固相微萃取(HS-SPME)和氣相色譜-質(zhì)譜方法(GC-MS)研究復(fù)合發(fā)酵劑對兔肉干揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響。發(fā)酵溫度16 ℃，接種量1×107cfu/g，發(fā)酵時(shí)間54 h，其中復(fù)合發(fā)酵組接菌比例(L∶C∶Y為1∶4∶1)試驗(yàn)條件下，檢測到5個(gè)兔肉干樣本的揮發(fā)性成分共135種，包括12種醛、32種烷、22種胡椒類、28種醇、7種酮、6種酸、14種酯和14種其他成分。通過對各發(fā)酵處理組的揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行數(shù)據(jù)分析：不同的微生物發(fā)酵菌株對肉干的風(fēng)味成分的種類和相對含量都有顯著影響，酮類、胡椒類和其他類對復(fù)合發(fā)酵處理組風(fēng)味產(chǎn)生影響最大，表明復(fù)合發(fā)酵處理是形成和改善兔肉干風(fēng)味的優(yōu)選方法。

兔肉干;揮發(fā)性風(fēng)味;GC-MS;SPME;PCA分析

隨著兔肉原料營養(yǎng)價(jià)值的深入研究和產(chǎn)業(yè)推廣，兔肉的消費(fèi)市場、消費(fèi)需求持續(xù)性增長[1]。但是我國的兔肉消費(fèi)形式中，80%是烹飪加工，20%是食品加工。按照業(yè)內(nèi)加工四個(gè)等級的提法：第一級是初加工，就是屠宰后的凍兔肉；第二級是在初加工品基礎(chǔ)上再加工，類似烤兔、板兔類的方法；第三級是指各類兔肉深加工，如微波食品、復(fù)合兔肉食品類；第四級指的是“食品加工社會化”。其中第一、二級屬于初級，第三、第四級是精深加工[2]。兔肉精深加工食品所占比例：德國和美國均約為85%～90%、日本約為82%、歐盟約為60%～80%，而我國少于30%。

肉干是經(jīng)腌制、干制而成的傳統(tǒng)肉制品，具有色澤棕紅、味道鮮實(shí)、甜中微咸、芳香濃郁、余味無窮的特點(diǎn)。兔肉干是營養(yǎng)健康的肉干食品家族的新成員。風(fēng)味是肉干重要的質(zhì)量指標(biāo)，研究如何消除不良?xì)馕兑约案纳仆萌飧娠L(fēng)味有重要價(jià)值。目前針對食品風(fēng)味物質(zhì)的研究，尤其對肉類風(fēng)味的研究越來越多，但是有關(guān)兔肉及其制品風(fēng)味的研究相對較少。姜穎等[3]對兔肉腥味物質(zhì)的提取與鑒定認(rèn)為：兔肉腥味物質(zhì)是以醛類成分為主導(dǎo)，兩種鹵代烴(1-氯十二烷和1-溴十三烷)可能是其特殊氣味構(gòu)成的關(guān)鍵因子。

發(fā)酵加工是兔肉精深加工形式。發(fā)酵兔肉干風(fēng)味是其肉干風(fēng)味成分作用于人的嗅覺、味覺感受器產(chǎn)生的綜合體驗(yàn)感受。發(fā)酵兔肉干風(fēng)味成分包括兩類：一類是揮發(fā)類，另一類是非揮發(fā)類[4]。其風(fēng)味成分來源主要有三個(gè)途徑：一是微生物酶和組織酶降解脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物形成的風(fēng)味成分；二是非生物途徑反應(yīng)所產(chǎn)生的風(fēng)味成分(如脂肪自動(dòng)氧化)；三是直接添加所形成的風(fēng)味成分(如香辛料、鹽等)。兔肉干生產(chǎn)過程中蛋白質(zhì)、脂肪等物質(zhì)發(fā)生了酶促或非酶變化，如蛋白質(zhì)的酶解、Streker降解、脂肪水解、氧化以及美拉德反應(yīng)等，這些綜合反應(yīng)共同作用漸漸形成了別具一格的風(fēng)味特征。發(fā)酵可以導(dǎo)致風(fēng)味變化，不同的發(fā)酵菌株會產(chǎn)生不同的風(fēng)味成分。戊糖片球菌(Pediococcuspentosaceus)、結(jié)合木糖葡萄球菌(Staphylococcusxylosus)可以顯著降低公蓄不良?xì)馕禰5]。漢遜氏德巴利酵母菌(Dabaryomyceshansenii)影響到發(fā)酵肉干中蛋白質(zhì)水解及風(fēng)味形成[6]。

目前風(fēng)味成分提取所常用的方法包括蒸餾萃取SDE、靜態(tài)頂空、動(dòng)態(tài)頂空、吹掃冷阱捕集以及固相微萃取SPME等[7]。SPME技術(shù)克服了傳統(tǒng)預(yù)處理缺陷，無需使用復(fù)雜的裝置和溶劑，可直接從固(液)體樣品中采集揮發(fā)性成分，進(jìn)而利用氣相色譜GC、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用GC-MS方法來分析[8]。本試驗(yàn)以3種微生物發(fā)酵劑和發(fā)酵劑組合加工而成的兔肉干產(chǎn)品為對象，運(yùn)用GC-MS-SPME方法來探討不同處理方法對發(fā)酵兔肉干主體風(fēng)味成分的影響，尋求關(guān)鍵工藝的改進(jìn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

市售新鮮兔肉，烹飪調(diào)味料包括魚露、綿白糖、味精、胡椒粉、混合香料。植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)簡稱L菌種、木糖葡萄球菌(Staphylococcusxylosus)簡稱C菌種、漢遜氏德巴利酵母菌(Dabaryomyceshansenii)簡稱Y菌種，揚(yáng)州大學(xué)食品與營養(yǎng)科學(xué)系實(shí)驗(yàn)室保存。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

Trace DSQ氣質(zhì)聯(lián)用儀GC-MS，SUPELCO的復(fù)合式75 μm Car/PDMS萃取頭，手動(dòng)SPME進(jìn)樣器 美國Finnigan公司；SW-CJ-1F超凈工作臺 蘇州凈化設(shè)備有限公司；PYX-DHS恒溫培養(yǎng)箱 上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠；YXQ.SGH280高壓滅菌鍋 上海醫(yī)用核子器械廠。

1.3 發(fā)酵兔肉干加工

配方成分為新鮮兔肉500.0 g，白糖50.0 g，魚露50.0 g，味精3 g，胡椒粉1 g，混合香料1 g。工藝步驟和流程包括：選料解凍→絞碎拌餡腌制(魚露等調(diào)味0～5 ℃條件下腌制2 h)→添加發(fā)酵劑一次混勻→低溫發(fā)酵→加香辛料再混勻→成型干燥→風(fēng)干真空包裝。

1.3.1 兔肉原料選擇與解凍處理

選擇符合國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的冷凍兔后腿肉；冷凍肉室溫解凍4 h至半解凍狀態(tài)，去皮去骨去筋膜。

1.3.2 制作添加發(fā)酵劑

30 ℃液體培養(yǎng)基培養(yǎng)篩選菌株，12 h以后置于4 ℃條件下冷凍離心(4000 r/min)10 min，無菌生理鹽水洗滌1次，離心收集菌體，適量稀釋到指定添加分量。

1.3.3 拌料接種

控制好整個(gè)制作過程溫度不高于4 ℃，預(yù)腌制的兔肉中拌入香辛料、不同種類發(fā)酵劑，攪拌均勻。在單因素試驗(yàn)、正交優(yōu)化試驗(yàn)基礎(chǔ)上，確定發(fā)酵處理兔肉干最佳工藝參數(shù)：發(fā)酵溫度16 ℃，接種量1×107cfu/g，發(fā)酵時(shí)間54 h，其中S組的接菌比例L∶C∶Y為1∶4∶1。

在不同烘干溫度條件下，烘干過程對色澤、水分、質(zhì)構(gòu)變化等方面資料。確定產(chǎn)品20%含水量最佳，將烘烤階段的工藝條件設(shè)定為：在90 ℃烘烤0.5 h成型，65 ℃干制2 h。

1.4 不同發(fā)酵試驗(yàn)組說明

按發(fā)酵劑的使用情況將試驗(yàn)分為5個(gè)處理組，標(biāo)記為L，C，Y，S和CK組。單獨(dú)接種乳酸菌是L組，單獨(dú)接種葡萄球菌是C組，單獨(dú)接種酵母菌是Y處理組、S處理組復(fù)合菌種接種、CK組空白對照不接種。試驗(yàn)測定各組處理加工后成品中的揮發(fā)性化合物成分含量。

1.5 揮發(fā)性風(fēng)味成分富集

參照Spaziani采用SPME、靜態(tài)頂空固相微萃取(Headspace Solid Phase Microextraction)方法測定揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組分[9]。稱取兔肉干樣品20.00 g，均勻切碎，置入萃取瓶錫紙封口。插入復(fù)合式萃取頭(75 μm Car/PDMS)，萃取頭在萃取瓶內(nèi)樣品上部頂空，60 ℃水浴萃取1 h。萃取頭插入氣相色譜進(jìn)樣口250 ℃條件解吸2 min，抽回纖維頭、拔出萃取頭時(shí)啟動(dòng)儀器采集數(shù)據(jù)，重復(fù)3次試驗(yàn)。萃取頭首次使用需先在氣相色譜進(jìn)樣口250 ℃老化2 h，確保脫除可吸附氣味之后的使用條件250 ℃解吸20 min。

1.6 揮發(fā)性風(fēng)味成分的分離與鑒定

將萃取頭插入GC-MS進(jìn)樣口250 ℃解吸2 min，纖維頭抽回再拔萃取頭，啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集。

1.6.1 氣譜條件

OV1701彈性石英毛細(xì)管色譜柱(30 m×0.25 mm×0.3 μm)的涂層Poly (dimthyldiloxy) poly(1,4-bis(dimethylsiloxy) phenylene) siloxane；氮?dú)廨d氣不分流，流速1.0 mL/min；進(jìn)樣口溫度250 ℃；程序升溫：40 ℃保持10 min，以3 ℃/min升至160 ℃，保持5 min。

1.6.2 質(zhì)譜條件

氣質(zhì)聯(lián)用儀以電子轟擊方式運(yùn)行，離子源為EI源，能量為70 eV，溫度為250 ℃；發(fā)射電流為150 μA；檢測器電壓為350 V；掃描范圍為40～500 amu；接口溫度為160 ℃。

1.6.3 定性

檢索匹配NIST數(shù)據(jù)庫 (170k compounds)，相似指數(shù)(SI>800)為確認(rèn)化合物(最大值1000)。定量：各揮發(fā)性風(fēng)味成分的相對百分含量按其在總離子圖的峰面積歸一化，用SAS分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

CK對照組和L，C，Y，S處理組，不同處理對兔肉干中的揮發(fā)性風(fēng)味成分總離子圖譜見圖1。揮發(fā)性風(fēng)味成分的分析結(jié)果見表1。

圖1 發(fā)酵兔肉干風(fēng)味成分的總離子流圖Fig.1 Total ion chromatograms of flavor compounds of fermented rabbit jerky

續(xù) 表

續(xù) 表

續(xù) 表

注：“-”為未檢測到。

由表1可知，試驗(yàn)共檢測到135種揮發(fā)性風(fēng)味成分，包括12種醛、32種烷、22種胡椒類、醇28種、酮7種、酸6種、酯14種、其他14種。

接種不同微生物發(fā)酵劑，使得兔肉干揮發(fā)性風(fēng)味成分，也包括其含量，對照空白組都發(fā)生了顯著而復(fù)雜的變化。空白對照組檢測到51種風(fēng)味成分，包括醛3種、烷17種、胡椒類9種、醇8種、酮2種、酸1種、酯9種、其他2種。L處理組檢測到揮發(fā)物質(zhì)53種，包括醛4種、烷8種、胡椒類13種、醇14種、酮2種、酸3種、酯4種、其他5種。C發(fā)酵處理組共檢測風(fēng)味成分34種，包括醛7種、烷2種、胡椒類11種、醇5種、酮2種、酸1種、酯3種、其他3種。Y處理組檢測到風(fēng)味成分50種，包括醛7種、烷8種、胡椒類17種、醇10種、酮1種、酯類3種、其他4種，酸類未檢出。S處理組兔肉干檢測到風(fēng)味成分38種，包括醛7種、烷6種、胡椒類10種、醇7種、酸2種、酯3種、其他成分3種，酮未檢到。

2.2 不同處理?xiàng)l件風(fēng)味成分總峰面積數(shù)據(jù)處理

各種揮發(fā)性風(fēng)味成分相對百分含量，根據(jù)其所在總離子圖，峰面積歸一化處理的結(jié)果見表2。

表2 不同處理組兔肉干揮發(fā)風(fēng)味成分Table 2 Volatile flavor compounds in different fermented rabbit jerky samples

由表2可知，CK組總峰面積醛類>胡椒類>烷類>醇類。L處理組總峰面積胡椒類>醇類>醛類>其他類。C處理組總峰面積醛類>胡椒類>酯類>醇類。Y處理組總峰面積胡椒類>醇類>醛類>其他類。S處理組總峰面積醛類>胡椒類>醇類>酯類。

乳酸菌接種組和復(fù)合菌種處理組中全部風(fēng)味成分總峰面積均高于CK組，葡萄球菌處理組除烷類外，各類風(fēng)味成分總峰面積均高于CK組，特別是醛類為CK組的1.5倍。復(fù)合菌種處理組中醛類為CK組的1.4倍。乳酸菌處理組中胡椒類、醇類、酸類和其他項(xiàng)總峰面積均高于CK組，乳酸菌和復(fù)合菌種處理組的胡椒類是CK組的1.75倍。酵母菌和葡萄球菌處理組胡椒類總峰面積也遠(yuǎn)高于CK組，而且兩處理組胡椒類成分的個(gè)數(shù)也遠(yuǎn)高于CK組。

2.3 各處理組風(fēng)味物質(zhì)主成分分析

定性分析揮發(fā)性風(fēng)味成分，確定發(fā)酵兔肉干中主體風(fēng)味物質(zhì)。參照鄧祖新[10]的主成分分析方法(Principal Component Analysis，PCA)，結(jié)果見表3和表4。

表3 各處理組發(fā)酵兔肉干風(fēng)味的PCA結(jié)果Table 3 The results of PCA on flavor of fermented rabbit jerky

前3個(gè)主成分特征值提取信息量達(dá)91%(累計(jì)貢獻(xiàn)率)，因此取前3個(gè)主成分。

表4 PCA方法對處理兔肉干組的影響Table 4 Effect of PCA method on fermented rabbit jerky

由表4可知，葡萄球菌處理組F1值較大，體現(xiàn)正載荷在兔肉干風(fēng)味中所占比例較重，如醛類、酮類、酯類和其他。而CK組、乳酸菌處理組和復(fù)合菌種處理組的值接近0，體現(xiàn)各種風(fēng)味物質(zhì)在兔肉干風(fēng)味形成的過程中所占比例較接近。第二主成分在胡椒類和酸類這兩個(gè)因子上存在著較高的正載荷。而乳酸菌處理組和復(fù)合菌種處理組的F2值較高，也就是說乳酸菌處理組和復(fù)合菌種處理組中胡椒類和酸類的分量較重，其他類也對兔肉干風(fēng)味產(chǎn)生較大影響。第三主成分在醇類和酮類兩個(gè)因子上存在著較高正載荷。而乳酸菌處理組和酵母菌處理組的F3值較高，就是說乳酸菌處理組和酵母菌處理組的風(fēng)味中其他類和酮類的分量較重，醇類也對兔肉干風(fēng)味產(chǎn)生較大影響。

2.4復(fù)合發(fā)酵處理對發(fā)酵兔肉干揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響

Dirinck等[11]認(rèn)為脂肪水解以及脂肪氧化過程中，產(chǎn)生小分子脂肪酸或氨基酸脫氨反應(yīng)，可能源自微生物作用產(chǎn)生酸類。酸可能源于磷脂與中性脂肪降解亦或氨基酸脫氨，而存在一些低分子的酸類，更有證據(jù)表明其源自微生物作用。本項(xiàng)目試驗(yàn)各組樣品檢測出的脂肪酸的種類和含量均較少，以短鏈脂肪酸為主，各處理酸的總峰面積均高于CK組，乳酸菌處理組酸種類和總峰面積均更加顯著地高于CK組，能揭示植物乳桿菌(L.plantarum)的較強(qiáng)產(chǎn)酸能力。

醛是發(fā)酵兔肉干風(fēng)味成分中最重因子，因其很低的閾值，對發(fā)酵處理的兔肉干風(fēng)味貢獻(xiàn)巨大。芳香醛主要源自芳香族氨基酸Strecke降解，而直鏈醛源自酯類物質(zhì)氧化[12]。本試驗(yàn)中，葡萄球菌處理組醛總峰面積高于其他組，葡萄球菌處理過程產(chǎn)生大量的醛，具有濃烈的醛香味，可能是因?yàn)槟咎瞧咸亚蚓?S.xylosus)產(chǎn)生大量蛋白酶和酯酶，使該處理中風(fēng)味前體物質(zhì)數(shù)量大為增加。苯甲醛呈令人愉快的水果香、杏仁香和堅(jiān)果香，壬醛呈現(xiàn)的青草香味或許是發(fā)酵處理兔肉干風(fēng)味之特征。直鏈己醛具有青草清香味，檢出量遠(yuǎn)小于芳香醛，但因其風(fēng)味閾值極低，也可能對發(fā)酵兔肉干風(fēng)味起重大影響[13]。

酵母菌處理組兔肉干醇類的總峰面積顯著高于其他組別。酵母菌能利用葡萄糖產(chǎn)生醇類。直鏈低級醇相對來說是無風(fēng)味的，除非它們具有較高的含量或者是非飽和醇[14]。最具代表性的不飽1-辛烯-3-醇是酯類氧化產(chǎn)物，有明顯的蘑菇味，低閾值；己醇有“青草味”；庚醇有“土豆味”，對發(fā)酵肉制品風(fēng)味的形成都具有重要影響。另外3-甲基丁醇可能來自相應(yīng)醛的降解[15]。

復(fù)合發(fā)酵處理兔肉干的胡椒類和醛類的總峰面積顯著高于CK處理。胡椒類物質(zhì)大多數(shù)屬于萜類物質(zhì)，主要源自發(fā)酵兔肉干添加了胡椒，對發(fā)酵兔肉干的風(fēng)味有重要影響，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類與國內(nèi)外相關(guān)研究報(bào)道基本一致，但含量有所差異。

3 結(jié)論

乳酸菌處理組發(fā)酵兔肉干的胡椒類總峰面積最高，其次是醇類、醛類和其他，PCA分析方法表明胡椒類、酸、酮和其他類對乳酸菌處理發(fā)酵兔肉干風(fēng)味產(chǎn)生較大的影響。葡萄球菌處理組發(fā)酵兔肉干的醛類的總峰面積最高，其次是胡椒類、酯類和醇類，PCA分析方法表明醛、酮、酯對葡萄球菌處理組發(fā)酵兔肉干風(fēng)味的影響更大。酵母菌處理組發(fā)酵兔肉干的胡椒類總峰面積最高，其次是醇類、醛類和其他，PCA分析方法表明酵母菌處理組發(fā)酵兔肉干中酮、醇、其他的比重更大一些，對其風(fēng)味產(chǎn)生較大的影響。復(fù)合發(fā)酵處理兔肉干的醛類總峰面積最高，其次是胡椒類、醇類和酯類，PCA分析方法表明復(fù)合菌種組風(fēng)味中胡椒類、酸類和其他的分量較重，對其風(fēng)味影響重大。

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AnalysisofVolatileFlavorCompoundsofRabbitJerky

CHEN Jian, JIANG Yun-sheng, YAN Ting-ting, LI Hua

(College of Food Science and Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225127, China)

In this paper,Debaryomyceshansenii,Lactobacillusplantarum,Staphylococcusxylosusare inoculated into rabbit meat by different strains modes.Rabbit jerky is made after fermentation and drying. The volatile compounds of rabbit jerky are extracted by headspace solid-phase microextraction (HS-SPME) and separated and identified by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Fermentation temperature is 16 ℃, inoculation amount is 1×107cfu/g, fermentation time is 54 h.Under the experimental conditions of proportion of composite fermentation group (L∶C∶Y = 1∶4∶1),a total of 135 species of volatile components are detected in 5 rabbit jerky samples, including 12 aldehydes, 32 alkanes, 22 peppings, 28 alcohols, 7 ketones, 6 acids, 14 esters and 14 other ingredients. By analyzing the volatile flavor components of each fermentation group, different microbial fermentation strains have a significant effect on the type and relative content of the flavor components of the jerky, and the ketone, pepper and other types have the most significant effect on the flavor of composite fermentation group, indicating that the composite fermentation treatment is the preferred method for forming and improving the flavor of rabbit jerky.

rabbit jerky；volatile flavor compounds；gas chromatography-mass spectrometry；solid-phase microextraction；principal component analysis

TS201.2

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.11.023

1000-9973(2017)11-0103-07

2017-05-11

肉類加工四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目(15-R11)；江蘇省科技廳科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(BE2012139)

陳劍(1977-)，男，講師，碩士，研究方向：食品衛(wèi)生與營養(yǎng)學(xué)；

蔣云升(1962-)，男，教授，研究方向：食品生物技術(shù)。