同時(shí)蒸餾萃取法分析蘭州牛肉面湯熬煮 過程中揮發(fā)性風(fēng)味成分的變化

◎ 李 銘，葛靜微，杜喜利，張琪瑋

（甘肅省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，甘肅 蘭州 730050）

蘭州牛肉面是蘭州特色面食，以其“湯清者鏡、肉爛者香、面細(xì)者長”的獨(dú)特風(fēng)味在全國范圍內(nèi)享有良好的評(píng)價(jià)。湯料是蘭州牛肉面的靈魂，其以牛肉為主料，輔以八角、花椒、桂皮、沙姜、丁香、肉桂、草果、茴香和山奈等幾十種香料熬制而成。每家蘭州牛肉面館都有著秘而不宣的配方，不同配比的香料與牛肉復(fù)合而成的香味不相同，主要體現(xiàn)在揮發(fā)性風(fēng)味成分的差異。蘭州牛肉面湯料煮好后，在供堂食的5～6 h 內(nèi)，一直處于加熱熬煮狀態(tài)，保證食客隨到隨吃。在實(shí)際中，牛肉湯的揮發(fā)性風(fēng)味成分會(huì)隨熬煮時(shí)間不斷變化，從而影響蘭州牛肉面的口味。近幾年，肉制品和肉湯中的風(fēng)味成分及變化情況引起了很多研究者關(guān)注。張靜等[1]利用電磁加熱、電熱盤加熱和瓦罐煮制等不同烹制模式研究雞湯中營養(yǎng)成分和風(fēng)味特征成分的變化，結(jié)果表明不同的烹制方式對雞肉感官品質(zhì)和營養(yǎng)特性具有較大影響。武蘇蘇等[2]利用主成分分析法研究了不同煮制時(shí)間下鹵制雞肉風(fēng)味物質(zhì)的變化。貢慧等[3]對不同煮制次數(shù)的醬牛肉老湯中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)及變化趨勢進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的相對含量隨煮制次數(shù)的增加而逐漸降低。楊平[4]探究了不同熬制條件下豬肉湯中風(fēng)味成分的變化。熊雅雯等[5]研究了不同煮制條件對羅非魚片色澤、質(zhì)構(gòu)特性、感官評(píng)價(jià)及微觀結(jié)構(gòu)的影響。目前，鮮有對蘭州牛肉面湯料烹煮過程中揮發(fā)性風(fēng)味成分變化的研究。

同時(shí)蒸餾萃?。⊿imultaneous Distillation-Extraction， SDE）是通過同時(shí)將樣品水相和有機(jī)相溶劑加熱至沸騰，樣品蒸汽和有機(jī)溶劑蒸汽在蒸餾裝置中混合，在充分混合的過程中進(jìn)行有機(jī)相對水相中揮發(fā)性成分的萃取，當(dāng)混合蒸汽進(jìn)入冷凝管后被冷凝，并在U形管中分開，分別流向兩側(cè)的燒瓶中[6]。本文采用同時(shí)蒸餾萃取法，以二氯甲烷作為萃取劑，提取蘭州牛肉面湯料中的揮發(fā)性風(fēng)味成分，配合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）技術(shù)，分析牛肉面湯料在0 h、1.5 h、3.0 h、4.5 h和 6.0 h時(shí)揮發(fā)性風(fēng)味成分的變化規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

二氯甲烷（色譜純）：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；無水硫酸鈉（分析純）：廣東西隴化工有限公司； 1,2-二氯苯（色譜純）：天津大茂化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

5977A-7890B氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（安捷倫）；同時(shí)蒸餾萃取裝置。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品前處理

取6份新熬制的蘭州牛肉面湯料，依次編號(hào)為 1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)和6號(hào)，分別對樣品進(jìn)行0 h、 1.5 h、3.0 h、4.5 h和6.0 h的熬煮，熬煮過程中在湯中加入少量水，保證熬煮過程中湯的濃度不變。

以二氯甲烷作為萃取劑，利用同時(shí)蒸餾萃取裝置（SDE）進(jìn)行揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的萃取，裝置一側(cè)取牛肉湯料100 g放入1 000 mL圓底燒瓶中并加入500 mL H2O，另一側(cè)取200 mL二氯甲烷放入500 mL圓底燒瓶中，連接同時(shí)萃取裝置，其中水相樣品圓底燒瓶與高端連接，有機(jī)相與低端連接，水相采用可控溫電爐加熱，使水相保持微沸狀態(tài)，有機(jī)相采用水浴鍋加熱，溫度維持在58 ℃，萃取時(shí)間為2.5 h，收集有機(jī)相，加入25 g無水硫酸鈉放置于冰箱冷藏過夜，備用。制得的有機(jī)相經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，濃縮至接近2 mL，并用二氯甲烷定容至2 mL。定容后，瓶口密封，放置冰箱冷凍，備用。進(jìn)行定量分析時(shí)，將萃取液與已知濃度的1,2-二氯苯（作為內(nèi)標(biāo)物）按比例配制，然后進(jìn)行GC-MS分析。

1.3.2 儀器條件

（1）氣相色譜條件。HP-5 GC毛細(xì)管柱（30 m× 0.25 mm×0.25 μm）；進(jìn)樣口溫度250 ℃；載氣He；流速1.0 mL·min-1；升溫程序：起始溫度40 ℃，保持2 min，以3 ℃·min-1速率升至165 ℃，再以5 ℃·min-1速率升至240 ℃，保持10 min。

（2）質(zhì)譜條件。電子電離源，電子能量70 eV，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃，掃描范圍35～400 amu。

1.3.3 揮發(fā)性成分的定性與定量分析

（1）定性分析。將提取的各組分質(zhì)譜信息與NIST 08質(zhì)譜庫進(jìn)行對照，篩除匹配度小于80%的物質(zhì)，選擇匹配度較高的物質(zhì)作為定性結(jié)果。通過CAS號(hào)查詢中英文名稱，以MS解析所得峰面積代表各組分的含量。

（2）定量分析。以濃度為0.02 μg·μL-1的1,2-二氯苯為內(nèi)標(biāo)，通過計(jì)算峰面積的比值，得到目標(biāo)物的濃度[6-8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘭州牛肉面湯料中揮發(fā)性風(fēng)味成分的鑒定

蘭州牛肉面湯料中主要檢出的揮發(fā)性化合物種類主要有烯烴、醇類、醛類、酚類、酯類、醚類、烷烴、芳香族、酮類和酸類等（表1）。6份牛肉面湯料檢出的揮發(fā)性化合物總數(shù)分別為71種、58種、44種、 55種、31種及45種。1號(hào)樣品所含揮發(fā)性化合物種類最多，有71種，其氣味豐富、香氣濃郁，回味十足；揮發(fā)性化合物種類最少的是5號(hào)樣品，只有4種，聞其氣味較單一。經(jīng)分析鑒定，6份蘭州牛肉面湯料中揮發(fā)性風(fēng)味化合物檢出情況如下。①烯烴類化合物共檢出17種，6份湯料樣品中普遍存在的烯烴類物質(zhì)有(+)-檸檬烯、α-姜黃烯、β-紅沒藥烯、反式石竹烯和欖香烯等，其中含量最高的是(+)-7-表-倍半萜烯，在1號(hào)樣品中含量為6.13%，其次是反式石竹烯。②醇類化合物共檢出21種，普遍存在的是芳樟醇、桉葉油醇、4-萜烯醇、α-松油醇和橙花醇，含量最高的是芳樟醇，1號(hào)樣品中含量為2.56%。③醛類物質(zhì)共檢測到12種，共有的物質(zhì)是肉桂醛、胡椒醛、茴香醛，其中含量最高的是肉桂醛，在5號(hào)樣品中含量高達(dá)15.82%。④酯類化合物共檢出20種，主要是分子量較大的長鏈脂肪酸酯，如棕櫚酸甲酯、亞油酸乙酯、棕櫚酸乙酯、反油酸乙酯、油酸乙酯及亞油酸甲酯。⑤烷烴物質(zhì)共檢出24種，直鏈烷烴化合物還有部分帶支鏈的烷烴化合物，其閾值較高，對牛肉面湯的風(fēng)味貢獻(xiàn)很小。⑥酚類成分共檢出7種，普遍存在的有丁香酚和甲基丁香酚，其中丁香酚在3號(hào)樣品中含量最高達(dá)7.25%。⑦醚類物質(zhì)3種，分別為茴香腦、肉豆蔻醚及4-烯丙基苯甲醚。⑧還有11種酮類化合物， 9種芳香烴化合物、6種酸類物質(zhì)。另外，還有含氮含硫及雜環(huán)類化合物，主要來源于蒜類物質(zhì)、氨基酸的美拉德反應(yīng)、氨基酸的熱解和硫胺素的降解等，閾值較低，多數(shù)具有肉香，是一類重要的揮發(fā)性風(fēng)味化合物[9]。

表1 牛肉面湯料中揮發(fā)性風(fēng)味化合物表

2.2 熬煮過程中蘭州牛肉面湯料中揮發(fā)性風(fēng)味成分變化

通過研究6份蘭州牛肉面湯料樣品中揮發(fā)性風(fēng)味成分隨熬煮時(shí)間的變化情況，發(fā)現(xiàn)其規(guī)律存在一致性，以下以1號(hào)樣品為例進(jìn)行分析，1號(hào)蘭州牛肉面湯料揮發(fā)性風(fēng)味成分總離子流圖見圖1，不同熬煮時(shí)間下各類物質(zhì)及含量如表2所示。

表2 蘭州牛肉面湯料熬煮過程中揮發(fā)性成分含量表 （1號(hào)樣品）

烯烴類物質(zhì)主要來自烹調(diào)過程中加入的香辛調(diào)味料，如檸檬烯、反式石竹烯主要來自白胡椒；β-水芹烯主要來自花椒；石竹烯、δ-杜松烯來自丁香；欖香烯來自肉蔻；β-紅沒藥烯主要來自八角；姜烯主要來自生姜。這些物質(zhì)都具有特色的香味，D-檸檬烯有檸檬香、橙香的清淡香氣[10]；石竹烯有辛香和藥草味；月桂烯具有辛辣味、香料味、檸檬味，所有的香氣形成了蘭州牛肉面湯料獨(dú)特的風(fēng)味[11]。湯料隨著熬煮時(shí)間的延長，幾乎所有的烯烴類物質(zhì)的含量都呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，其原因可能是經(jīng)煮制后這些物質(zhì)部分或全部遷移至牛肉面湯料中或逸散到空氣中。

直鏈飽和醇的閾值較高，來源于脂肪酸氧化，對牛肉面的風(fēng)味貢獻(xiàn)較小。不飽和醇具有令人愉快的香氣，閾值較低，為牛肉面湯料貢獻(xiàn)了較獨(dú)特的醇香風(fēng)味，且大多來源于香辛調(diào)味料[12-13]。桉葉油醇味辛冷，有與樟腦相似的氣味，來自草果；芳樟醇具有甜味、花香[12]，來自花椒、八角；4-萜烯醇帶有新鮮的清香和柑橘香調(diào)，來自花椒[14]；肉桂醇來自桂皮，苯乙醇、α-松油醇主要來自草果等香辛料。樣品中醇類物質(zhì)呈現(xiàn)隨熬煮時(shí)間增加含量減少的趨勢。

醛類主要來自脂肪氧化，由于其閾值較低，對蘭州牛肉面的風(fēng)味形成具有重要作用[15-16]。主要的醛類物質(zhì)有胡椒醛，呈甜的香草氣味；肉桂醛來源于桂皮、肉蔻，有強(qiáng)烈的桂皮油和肉桂油的香氣；茴香醛來自小茴香，具有辛香甜味，它們均是香辛料的主要成分。醛類物質(zhì)含量都是隨煮制時(shí)間的增加而逐漸減小。

酯類物質(zhì)是具有芳香型氣味的揮發(fā)性化合物，乙酸香葉酯具清香帶甜、似香檸檬和薰衣草的香氣，存在于丁香、桂皮、肉蔻及八角茴香中，它們隨著時(shí)間增加含量逐漸減少至零[17]；而反油酸乙酯、亞油酸乙酯、亞油酸甲酯、油酸甲酯等脂類物質(zhì)呈油脂味，含量在熬煮時(shí)間不斷增加時(shí)，呈現(xiàn)先增加后保持恒定的趨勢，究其原因脂類物質(zhì)的生成途徑復(fù)雜，主要是酯化反應(yīng)和各種產(chǎn)物之間的相互反應(yīng)， 并不斷累積[18-19]。

烷烴類物質(zhì)主要來源于脂肪酸烷氧自由基的斷裂，由于其閾值較高，對風(fēng)味貢獻(xiàn)不大。芳香烴化合物，雖然閾值較低，但所檢測出的含量甚微，所以也對蘭州牛肉面的風(fēng)味影響較小，在熬煮過程中，含量逐漸減少[15]。

酚類和醚類中的重要風(fēng)味成分是丁香酚、6-姜烯酚、茴香腦和肉豆蔻醚。丁香酚來自丁香，有強(qiáng)烈的丁香氣味[20]；茴香腦來自八角和小茴香，肉豆蔻醚來自肉蔻，是蘭州牛肉面的特色風(fēng)味物質(zhì)。在熬煮過程中均呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢，丁香酚是1號(hào)牛肉面湯料中含量最高的揮發(fā)性風(fēng)味成分，在不斷熬煮的過程中，含量從最高的5.01%，逐漸減少至熬煮到達(dá)3.0 h含量基本趨于零。

酮類物質(zhì)閾值低，氣味多清香，對蘭州牛肉面湯料風(fēng)味有增強(qiáng)作用，在熬煮過程中隨著不飽和脂肪酸受熱氧化分解以及美拉德反應(yīng)過程中不斷產(chǎn)生積累[21-22]， 同時(shí)在高溫下緩慢分解，但總含量在熬煮過程中基本保持恒定。

酸類化合物由脂肪酸甘油酯和磷脂加熱氧化或酶解產(chǎn)生，但一般酸的揮發(fā)性較低，對肉香氣貢獻(xiàn)較小[23]。在牛肉湯料熬煮的過程中，隨著時(shí)間的延長，棕櫚酸、亞油酸、肉豆蔻酸的含量均逐漸升高，此時(shí)具有香味的成分遷移，揮發(fā)后，湯料中大部分為酸類物質(zhì)，此時(shí)的湯料香氣很淡，更明顯的是油脂味。

2.3 各熬煮時(shí)間條件下蘭州牛肉面湯料樣品主成分分析

利用R語言對1號(hào)蘭州牛肉面湯料樣品在不同熬煮時(shí)間的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行樣本分析。圖2中1、2、3、4、5分別代表0 h、1.5 h、3.0 h、4.5 h和6.0 h熬煮時(shí)間下樣本點(diǎn)。在一定程度上，樣本點(diǎn)分布的疏密程度反映樣本的相似關(guān)系。

由圖2可知，0 h樣本與1.5 h、3.0 h、4.5 h和6.0 h 在第一主成分上存在明顯差異，同時(shí)結(jié)合樣品揮發(fā)性風(fēng)味成分含量結(jié)果（表2），0 h樣本中風(fēng)味成分烯烴、醇類、醛類、烷烴、醚類和芳香族等化合物含量均與其他時(shí)間段樣品存在較大差異，這與主成分分析結(jié)果趨勢一致。1.5 h、3.0 h、4.5 h 3個(gè)時(shí)間段樣品分布點(diǎn)在第一和第二主成分均相似，且與6.0 h樣品在第二主成分存在差異，在表2中這3個(gè)時(shí)間段的 11大類揮發(fā)性化合物含量接近，且明顯不同于0 h、 6.0 h時(shí)間段樣品，與主成分分析結(jié)論相一致。通過氣相色譜-質(zhì)譜分析和主成分分析，結(jié)果表明揮發(fā)性風(fēng)味成分及含量隨煮制時(shí)間增加不斷變化，牛肉面湯料在煮制初期變化較快，隨后逐漸變慢，煮制1.5 h以上趨于穩(wěn)定。

3 結(jié)論

本文研究了蘭州牛肉面湯料在熬煮時(shí)間分別為0 h、 1.5 h、3.0 h、4.5 h及6.0 h時(shí)，揮發(fā)性風(fēng)味成分的變化。牛肉面湯料中揮發(fā)性風(fēng)味化合物主要包括烯烴類、醇類、醛類、酚類、醚類和烷烴類、芳香族化合物，其中烯、醇、醛、酚、醚和芳香族等化合物大多來源于香辛調(diào)味料，主要形成于湯料熬煮初期，且含量隨著熬煮時(shí)間的延長不斷下降。酸類和酯類化合物分別來自脂肪水解和酯化反應(yīng)而不斷產(chǎn)生累積，使得含量呈增加趨勢。利用主成分分析研究揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)隨著熬煮時(shí)間的變化，湯料熬煮0 h樣本與1.5 h、3.0 h、 4.5 h和6.0 h在第一主成分上存在明顯差異，1.5 h、 3.0 h、4.5 h和6.0 h在第二主成分上有所區(qū)分，說明蘭州牛肉面湯料風(fēng)味從熬煮1.5 h開始發(fā)生較大變化，這與揮發(fā)性風(fēng)味成分含量變化趨勢存在一致性。由此可見，蘭州牛肉面湯料在熬煮制作過程中不應(yīng)熬煮過長時(shí)間，否則，牛肉湯料特有的醇香氣味會(huì)減少，而油脂味增加，因此，生產(chǎn)者需要隨熬煮時(shí)間的增加適當(dāng)加入調(diào)味料以保證湯料的特色風(fēng)味。