GC-MS結(jié)合電子鼻分析不同品牌郫縣豆瓣對(duì)干煸牛肉品質(zhì)的影響

陳麗蘭,易宇文,吳華昌，楊芳，簡(jiǎn)強(qiáng),張佳敏,袁燦*

(1.四川旅游學(xué)院，成都 610100；2.肉類加工四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610100)

牛肉富含高品質(zhì)蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和其他易吸收的營(yíng)養(yǎng)素，因其高蛋白、低脂肪，可強(qiáng)壯筋骨，提高免疫力，是運(yùn)動(dòng)休閑的飲食佳品，以其為主料的菜肴品種頗多[1-3]。干煸牛肉是川菜特色菜肴，以牛肉為主料，輔以多種調(diào)味輔料烹飪制成，成菜色澤棕紅，麻辣咸鮮，酥香化渣，廣受消費(fèi)者的青睞[4]。李光輝[5]研究了干煸牛肉調(diào)味料和輔料之間的配比，研制出了多種風(fēng)味類型的干煸牛肉。Duan Wen等通過(guò)高效液相色譜法分析烹飪過(guò)程中牛肉中味道化合物的含量，優(yōu)化炒牛肉的烹飪工藝[6]。目前，關(guān)于干煸牛肉風(fēng)味的化學(xué)成分研究報(bào)道較少，而干煸牛肉風(fēng)味的化學(xué)組成研究有利于進(jìn)一步指導(dǎo)干煸牛肉工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)，對(duì)傳統(tǒng)川菜菜品規(guī)?；a(chǎn)也有促進(jìn)作用。

郫縣豆瓣是干煸牛肉的主要調(diào)味料，對(duì)干煸牛肉風(fēng)味的形成至關(guān)重要。目前，從郫縣豆瓣香氣成分中鑒定出百余種風(fēng)味物質(zhì)，包括醇類、醛類、酮類、酸類、酯類等，它們之間的相互作用共同決定了郫縣豆瓣的香氣構(gòu)型[7]。由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜，發(fā)酵影響因素較多，不同生產(chǎn)廠商加工的郫縣豆瓣在營(yíng)養(yǎng)成分和風(fēng)味物質(zhì)上存在明顯區(qū)別[8-10]，且對(duì)于川菜菜品的風(fēng)味貢獻(xiàn)也會(huì)發(fā)生改變[11-12]。目前，關(guān)于不同品牌郫縣豆瓣對(duì)干煸牛肉品質(zhì)影響的研究鮮有報(bào)道。因此，本文選取了銷量較大的3種郫縣豆瓣，研究其對(duì)干煸牛肉品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

鵑城牌紅油豆瓣醬、丹丹牌紅油豆瓣醬、川老匯牌紅油豆瓣醬、恒都精選牛里脊肉、芹菜、蒜苗、姜、食鹽、千和烹飪料酒、花椒粉、愛蜀味辣椒紅油、李錦記芝麻香油、福臨門純香菜籽油、味精：均購(gòu)自本地超市。

1.2 儀器與設(shè)備

MX-50L可傾式燃?xì)獬村?諸城市茂新機(jī)械有限公司；75 μm CAR/PDMS萃取頭 美國(guó)Supelco公司；GC-MS-QP2010 Plus氣相色譜-質(zhì)譜儀 日本SHIMADZU公司；FOX 4000電子鼻 法國(guó)Alpha MOS公司；A200型萬(wàn)分之一電子天平 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；實(shí)驗(yàn)室常用烹飪?cè)O(shè)備。

1.3 方法

1.3.1 干煸牛肉烹制工藝

原料肉→分割→清洗→整理切絲→煸炒→成品。

1.3.2 GC-MS條件

采用頂空固體微萃取氣質(zhì)聯(lián)用法分析3種不同品牌制得干煸牛肉的香氣成分，相關(guān)條件參照文獻(xiàn)[13]。

1.3.2.1 萃取條件

取炒制后的干煸牛肉絲5.0 g置于密封空瓶中，60 ℃下恒溫水浴30 min，將老化(250 ℃，10 min)過(guò)的固相萃取針插入樣品瓶中，吸附30 min，然后在250 ℃氣相色譜進(jìn)樣口解吸5 min。

1.3.2.2 GC條件

色譜柱：Rtx-5MS(30 m×0.25 mm,0.25 μm)，柱箱初溫40 ℃，進(jìn)樣溫度270 ℃，在壓力49.5 kPa下進(jìn)樣，柱流量為1.00 mL/min，分流比為3∶1；柱溫箱升溫程序?yàn)?0 ℃保持5 min，以5 ℃/min的速度升溫到150 ℃保持2 min,以10 ℃/min的速度升溫到280 ℃保持3 min。

1.3.2.3 MS條件

電子電離源，離子源溫度200 ℃，接口溫度220 ℃；溶劑延遲時(shí)間為0.1 min；MS開始時(shí)間為0.2 min，結(jié)束時(shí)間為45 min，間隔0.5 s；質(zhì)量掃描范圍為30～500 m/z。

1.3.2.4 定量分析條件

將GC-MS測(cè)定各組分結(jié)果與NIST 08質(zhì)譜庫(kù)進(jìn)行檢索對(duì)照，取正向和反向在800以上的揮發(fā)性成分。以濃度為1000 ng/mL的鄰二氯苯(溶解于甲醇)為內(nèi)標(biāo)物，按照公式(1)對(duì)各組分進(jìn)行定量分析。

隨機(jī)選取2017年1月～8月的我院收治的患者108例檢驗(yàn)報(bào)告作為常規(guī)檢驗(yàn)組，其中，男67例，女41例，年齡24～56歲，平均年齡（33.66±1.1）歲，平均病程（14±8）個(gè)月，另選取2017年9月～2018年9月收治的患者108例檢驗(yàn)報(bào)告作為PDCA改進(jìn)組，其中，男58例，女50例，年齡22～60歲，平均年齡（34.2±1.2）歲，平均病程（16±7）月。兩組性別、年齡、病程等一般資料比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

(1)

式中：Cx為未知化合物的含量，ng/g；Co為內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量濃度，ng/mL；Vo為內(nèi)標(biāo)物進(jìn)樣體積，mL；Sx為未知化合物的峰面積，AU·min；So為添加的內(nèi)標(biāo)物峰面積，AU·min；m為試樣的質(zhì)量，g。

1.3.3 電子鼻條件

準(zhǔn)確稱量不同干煸牛肉樣品2.00 g，移至10 mL頂空進(jìn)樣瓶中，密封，進(jìn)行電子鼻測(cè)定。頂空加熱溫度70 ℃，加熱時(shí)間300 s，載氣流量150 mL/s，進(jìn)樣量(頂空氣體)500 μL，數(shù)據(jù)采集時(shí)間120 s，數(shù)據(jù)采集延遲180 s。不同品牌干煸牛肉測(cè)定8次重復(fù)，取后5次穩(wěn)定的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行分析。

1.4 統(tǒng)計(jì)與分析

電子鼻測(cè)定樣品的數(shù)據(jù)，經(jīng)儀器自帶軟件直接進(jìn)行主成分分析(principal component analysis, PCA)和判別因子分析(discriminant factor analysis, DFA)，采用Unscrambler×10.4軟件進(jìn)行偏最小二乘法分析(partial least squares，PLS)，使用SPSS 20.0軟件進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，并使用Origin 2019作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 干煸牛肉香氣物質(zhì)的電子鼻分析

電子鼻(electroninc nose)是模仿人體嗅覺機(jī)理的仿生檢測(cè)設(shè)備[14]，通過(guò)電子鼻分析干煸牛肉的氣味指紋圖譜，也稱氣味雷達(dá)圖，結(jié)果見圖1。不同干煸牛肉對(duì)電子鼻18個(gè)傳感器相應(yīng)信號(hào)強(qiáng)度大小，其中12個(gè)傳感器T40/1、T40/2、T30/1、P10/1、P10/2、P40/1、P70/2、PA/2、P30/1、P40/2、P30/2、TA/2的信號(hào)強(qiáng)度較為明顯。通過(guò)比較不同干煸牛肉的信號(hào)響應(yīng)強(qiáng)度可知，郫縣豆瓣的添加一定程度上增加了干煸牛肉的香氣。12個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)敏感物質(zhì)類型見表1[15]。郫縣豆瓣的添加增加了碳?xì)浠衔?、苯類、胺類、醇類、烷烴類、酮類物質(zhì)和氯化物的信號(hào)強(qiáng)度。

圖1 不同干煸牛肉的電子鼻雷達(dá)圖

表1 傳感器對(duì)應(yīng)敏感物質(zhì)類型

對(duì)4種樣品電子鼻數(shù)據(jù)采用主成分分析(PCA)，主成分分析通過(guò)對(duì)提取的傳感器多指標(biāo)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和降維，并對(duì)降維后的特征向量進(jìn)行線性分類，最后在主成分分析的三點(diǎn)圖上顯示主要的二維散點(diǎn)圖，見圖2。兩種主成分的貢獻(xiàn)率分別是77.8%和17.5%，累計(jì)貢獻(xiàn)率為95.3%，大于80%，說(shuō)明其降維有效，能夠反映原始數(shù)據(jù)的整體信息。4種樣品分布在4個(gè)不同的象限，表明4種樣品氣味差異性明顯。主成分一(PC1)遠(yuǎn)大于主成分二(PC2)，說(shuō)明樣品在橫坐標(biāo)上距離越大，其差異性越大。樣品LJ和LD在橫坐標(biāo)上分布距離較近，表明樣品LT和LD香氣較為相似。樣品LC和LK的數(shù)據(jù)點(diǎn)在橫坐標(biāo)上相當(dāng)，且距離樣品LT距離較遠(yuǎn)，說(shuō)明樣品LC和LK二者的香氣較為相似，與LT香氣差異明顯，且二者差異主要體現(xiàn)在PC2上。

圖2 不同干煸牛肉電子鼻數(shù)據(jù)的主成分分析(PCA)二維圖

2.2 干煸牛肉香氣物質(zhì)的GC-MS分析

3種不同品牌郫縣豆瓣醬炒制的干煸牛肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)檢測(cè)結(jié)果見圖3，不同樣品各類型揮發(fā)性物質(zhì)種類和含量分析比較見圖4和圖5。

圖5 干煸牛肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量

圖3 干煸牛肉聚類分析熱圖

圖4 干煸牛肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類及數(shù)量

醇類物質(zhì)可以為干煸牛肉提供清香、木香以及脂香，一般情況下，直鏈飽和醇的閾值較高，對(duì)于肉制品的風(fēng)味貢獻(xiàn)較小，而非飽和醇的閾值較低[16]。由圖4可知，4種樣品中共檢出11種揮發(fā)性物質(zhì)，飽和醇3種，非飽和醇8種，而樣品中種類數(shù)基本相同，其中芳樟醇的含量在樣品中最高，具有似茉莉花香，通常來(lái)源于郫縣豆瓣。此外，在非飽和醇中，反式-2-辛烯-1-醇呈現(xiàn)蘑菇香，桉葉油醇呈現(xiàn)草藥味，4-萜烯醇具有胡椒味，α-松油醇具有丁香香氣，以上的非飽和性醇存在于添加的香辛料中，可賦予食品多樣化風(fēng)味。樣品中醇含量的排列順序?yàn)長(zhǎng)T(456.94 ng/g)>LD(354.54 ng/g)>LK(253.99 ng/g)>LC(246.24 ng/g)，表明鵑城豆瓣和丹丹豆瓣增加了干煸牛肉的醇類物質(zhì)含量。

酯類物質(zhì)是肉類食品非常重要的呈香物質(zhì)，一般很低濃度下會(huì)賦予食品水果香氣，由短鏈的脂肪酸水解產(chǎn)生。在4個(gè)樣品中共檢測(cè)出11種酯類，共有的酯類有2種，分別為乙酸丙酯和乙酸丁酯，均呈現(xiàn)出果香。另外，對(duì)照組LK樣品含有的乙酸芳樟酯可呈現(xiàn)薰衣草香，而LC樣品中乳酸乙酯呈現(xiàn)果香。同時(shí)，3種不同品牌豆瓣制得樣品共有物質(zhì)2-氨基苯甲酸-3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇酯。樣品中酯類含量的排列順序?yàn)長(zhǎng)T(491.04 ng/g)>LD(316.35 ng/g)> LC(168.96 ng/g)>LK(107.25 ng/g)，表明豆瓣的添加增加了干煸牛肉風(fēng)味酯類含量。

醛類和酮類兩種化合物均為羰基化合物，主要產(chǎn)生于脂質(zhì)氧化過(guò)程，其視為肉香成分的特征物質(zhì)，且二者的閾值較小，在較低濃度下就可以賦予肉類食品花果香氣。4個(gè)樣品中共檢測(cè)出9種醛類和3種酮類，其中共有的醛類有3種，分別為2-甲基丁醛(巧克力香)、正戊醛(酒香)和壬醛(黃瓜香)，而共有的酮類物質(zhì)為4-羥基-2-丁酮，可呈現(xiàn)奶油香氣。此外，豆瓣的添加明顯增加了醛的種類數(shù)，樣品LT、LD和LC共有的醛類物質(zhì)有4種，分別為正己醛(酒香)、正庚醛(清香)、苯甲醛(堅(jiān)果香)和香茅醛(檸檬香)，其中苯甲醛來(lái)源于郫縣豆瓣[17]。同時(shí)，不同品牌豆瓣制得的樣品共有1種酮類物質(zhì)，為3-甲基-2,4-戊二酮。樣品中醛類含量的排列順序?yàn)長(zhǎng)T(119.46 ng/g)>LD(102.60 ng/g)> LC(65.88 ng/g)>LK(28.16 ng/g)，表明豆瓣的添加增加了干煸牛肉風(fēng)味醛類含量和種類數(shù)，但與其他類型相比，醛類和酮類物質(zhì)含量較小。

在4個(gè)樣品中，共檢測(cè)出烷烴類物質(zhì)11種，其中共有物質(zhì)4種。烷烴類物質(zhì)主要產(chǎn)生于脂肪酸烷氧基氧化基均裂反應(yīng)，其閾值較高，且在樣品中含量不高，對(duì)于干煸牛肉的呈香貢獻(xiàn)較小。與烷烴相比，烯烴是檢測(cè)出化合物種類最多的一類物質(zhì)，在4種樣品中共檢測(cè)出22種，其中共有物質(zhì)10種，而不同品牌豆瓣制得樣品獨(dú)有5種烯烴化合物，分別為(2E)-3-甲基-2-壬烯、4-甲基-3-(1-甲基亞乙基)-環(huán)己烯、3,7,7-三甲基雙環(huán)[4.1.0]-2-庚烯、2,6-二甲基-2,4,6-辛三烯、2-乙基-1-癸烯和雪松烯。在所有的烯烴化合物中，存在10種以上為萜類化合物，包括β-蒎烯、莰烯、3-蒈烯、月桂烯、異松油烯、(+)-檸檬烯、羅勒烯、γ-松油烯、α-姜黃烯等。萜類化合物多來(lái)源于郫縣豆瓣和香辛料中，可賦予肉類松香、柑橘香和薄荷香。在萜類化合物中，(+)-檸檬烯的含量最高，具有柑橘香氣味，可能主要由干煸牛肉配料調(diào)料產(chǎn)生，還有月桂烯和水芹烯，具有薄荷味香氣。樣品中烯烴類含量在不同類型化合物中含量最高，其排列順序?yàn)長(zhǎng)D(903.26 ng/g)>LT(884.4 ng/g)> LC(562.21 ng/g)>LK(494.40 ng/g)，說(shuō)明鵑城豆瓣和丹丹豆瓣的添加明顯增加了干煸牛肉的烯烴含量。

在4種樣品中，其他類物質(zhì)含量較少，共檢測(cè)出6種，其中包含3種芳香烴、2種醚和1種吡嗪，其中有1種共有物質(zhì)，為鄰異丙基甲苯。2,3-二甲基-5-乙基吡嗪為含氮類化合物，具有堅(jiān)果香氣，可能為美拉德反應(yīng)產(chǎn)物[18]。

2.3 電子鼻與GC-MS相關(guān)性分析

以揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類為自變量X，電子鼻傳感器信號(hào)強(qiáng)度為因變量Y進(jìn)行偏最小二乘法分析(PLS)，其相關(guān)性分析結(jié)果見圖6。在PLS模型中，自變量和因變量之間的距離表明二者之間的相關(guān)性，距離越近，正相關(guān)性越強(qiáng)，距離越遠(yuǎn)則負(fù)相關(guān)性越強(qiáng)[19-20]。醛類、醇類、酯類和烷烴類物質(zhì)距離傳感器T40/1、T40/2、T30/1、P10/1、P10/2、P40/1、P70/2、PA/2、P30/1、P40/2、P30/2、TA/2較近，表明以上類型物質(zhì)與電子鼻傳感器相關(guān)性密切。

圖6 主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)與電子鼻PLS相關(guān)性分析

為進(jìn)一步探究不同樣品的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)和電子鼻傳感器的相關(guān)性，Pearson相關(guān)系數(shù)用于確定每一個(gè)電子鼻傳感器信號(hào)強(qiáng)度正相關(guān)的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。由圖7可知，風(fēng)味物質(zhì)：正戊醇、反式-2-辛烯-1-醇、芳樟醇、4-萜烯醇、乙酸丙酯、正己醛、正庚醛、苯甲醛、壬醛、水芹烯、月桂烯、異松油烯、γ-松油烯的含量與T30/1、P10/1、P10/2、P40/1、P70/2、PA/2、P30/1、P40/2、P30/2、T40/1、T40/2和TA/2傳感器的信號(hào)強(qiáng)度呈高度正相關(guān)，而與LY2/G、LY2/AA、LY2/GCT和LY2/GCT2呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，這與PLS分析結(jié)果相似。反式-2-辛烯-1-醇、乙酸丙酯、壬醛、正庚醛、苯甲醛和多個(gè)傳感器的信號(hào)強(qiáng)度相關(guān)性顯著(P<0.05)，4-萜烯醇、乙酸丁酯和水芹烯與T40/1、TA/2傳感器的信號(hào)強(qiáng)度相關(guān)性顯著(P<0.05)。表明電子鼻能夠?qū)Σ煌伸耘Ｈ獾膿]發(fā)性化合物進(jìn)行區(qū)分。

圖7 電子鼻和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)Pearson相關(guān)性圖

3 結(jié)論

電子鼻和GC-MS聯(lián)用,結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)分析不同品牌郫縣豆瓣對(duì)干煸牛肉揮發(fā)性風(fēng)味的貢獻(xiàn),并進(jìn)行風(fēng)味評(píng)價(jià)。檢測(cè)到樣品中共有風(fēng)味物質(zhì)共檢測(cè)到71種揮發(fā)性成分，醇類11種，酯類9種，醛類9種，酮類3種，烷烴類11種，烯烴類22種，其他化合物6種。電子鼻與GC-MS相關(guān)性分析表明，電子鼻傳感器檢測(cè)分析結(jié)果和GC-MS的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)鑒定結(jié)果間具有較高的正相關(guān)性。電子鼻主成分分析(PCA)和聚類分析(PC)表明鵑城豆瓣和丹丹豆瓣制備的成品風(fēng)味相似度高。研究表明,不同品牌豆瓣對(duì)干煸牛肉化學(xué)物質(zhì)的定性與定量影響存在顯著差異；郫縣豆瓣的添加增加了干煸牛肉風(fēng)味的醛類種類數(shù)、風(fēng)味酯類含量以及風(fēng)味醛類含量和種類數(shù)。鵑城豆瓣和丹丹豆瓣增加了干煸牛肉的醇類物質(zhì)含量，明顯增加了干煸牛肉的烯烴含量，這可能也是造成成品干煸牛肉的風(fēng)味差異的原因。