真空冷卻對醬排骨風味的影響

曹偉峰，向情儒，張悅妍，馮 濤

（1.無錫市真正老陸稿薦肉莊有限公司，江蘇無錫 214016；2.上海應用科技大學 香精香料技術與工程學院，上海 201418）

0 引言

醬排骨含有豐富的營養(yǎng)物質，為人體提供優(yōu)質蛋白質、必需脂肪酸，具有滋養(yǎng)脾胃、補血養(yǎng)氣等功效[1]。醬排骨風味濃郁，色澤醬紅，湯汁鮮美，原料選擇考究，因其獨特的風味和較高的營養(yǎng)價值深受消費者喜愛。肉制品在制作好后進行冷卻，達到預設溫度后再進行包裝和銷售。傳統(tǒng)的冷卻技術所需時間較長，效率較低，一些揮發(fā)性化合物在此過程中極易損失。真空冷卻技術近年來發(fā)展迅速，冷卻時間短，抑菌效果好，同時能最大程度保持食品原有的風味特性，發(fā)展前景廣闊[2-3]。目前對醬排骨的研究多集中于對風味測定方法的探索，真空冷卻技術對其風味的影響研究甚少。本文采用頂空固相微萃取結合氣相色譜、質譜聯用（solid-phase-gas-chromatographymass-spectrometry，HS-SPME-GC-MS）和快速氣相電子鼻技術對自然冷卻和真空冷卻的醬排骨的揮發(fā)性成分進行測定，為真空冷卻在醬肉制品中的應用提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

真空冷卻醬排骨、自然冷卻醬排骨（產自江蘇省無錫市，于0～4 ℃保存）

1.2 儀器

HATTIECS型絞肉機（廣東省佛山市南海康萊達機電制造有限公司）；20 mL頂空瓶，50/30 μm DVB/CAR SPME型萃取頭（上海安譜實驗科技股份有限公司）；7890A/5975C型氣相色譜質譜聯用儀（美國安捷倫科技公司）；Heracles II 型快速氣相色譜電子鼻（法國Alpha M.O.S公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品制備

醬排骨去除肋骨及表面凍鹵后，用絞肉機攪碎至顆粒狀，進行樣品測定前稱取5.0 g樣品于頂空進樣瓶中。

1.3.2 氣相離子遷移色譜儀分析

頂空進樣條件：準確稱取1.0 g醬排骨，裝入20 mL頂空進樣瓶中密封，在80 ℃條件下孵育15 min，孵化轉速為500 rad/min；進樣溫度85 ℃；進樣體積為500 μL。

GC條件：色譜柱類型MXT-5（柱長15 m，內徑 0.53 mm，膜厚 1.0 μm）；柱溫 60 ℃；分析時間20 min；載氣 N2（純度≥ 99.999%）；載氣流速為2 mL/min（0～2 min），10 mL/min（2～10 min），100 mL/min（10～20 min）。

IMS條件：漂移管長度5 cm；管內線性電壓400 V/cm；漂移氣N2（純度≥99.999%）；流速150 mL/min；溫度 45 ℃。

1.3.3 氣相色譜質譜檢測條件

SPME條件：50/30 DVB/CAR/PDMS萃取頭在250 ℃老化0.5 h，取3.0 g醬排骨于20 mL頂空進樣瓶中，于60 ℃水浴中吸附40 min，最后進行GC-MS分析。

GC條件：色譜柱為 DB-WAX（UI）毛細管色譜柱，載氣為N2，流速為1.0 mL/min，進樣口溫度250 ℃，不分流。柱升溫程序：起始溫度40 ℃，保持4 min；然后以4 ℃/min升至100 ℃，保持5 min；最后以 5 ℃ /min 升至 220 ℃，保持 2 min。

MS條件：電子轟擊離子源（electron impact ionsource，EI），電子能量 70 eV，離子源溫度200 ℃，溶劑延遲時間5 min，全掃描模式，掃描質量范圍為 35～500 amu。

定性與定量方法：揮發(fā)性物質鑒定結果以NIST 11 譜庫檢索為準，保留匹配度大于60%的成分；按峰面積歸一化法計算各揮發(fā)性成分相對百分含量。

1.3.4 氣相電子鼻檢測條件

使用全自動超快速氣相色譜電子鼻對2種醬排骨進行檢測，檢測參數如表1所示。電子鼻的氣相部分含有2根平行不同極性的色譜柱，其中，FID1是高極性色譜柱，FID2是中極性色譜柱。每個樣品重復3次。

表1 氣相電子鼻檢測參數Tab.1 Detection parameters of gas-phase electronic nose

1.3.5 數據處理

采用Microsoft Excel 2016對數據進行處理；利用儀器自帶的Laboratory Analytical Viewer、Gallery Plot和PCA等程序分析醬排骨的揮發(fā)性物質。

2 結果與討論

2.1 揮發(fā)性物質GC-MS分析

由表2可知，通過HS-SPME-GC-MS從自然冷卻和真空冷卻醬排骨中共檢測出83種揮發(fā)性化合物，包括酯類5種、醇類17種、醚類4種、酮類8種、烴類17種、醛類19種、酸類8種、酚類2種及雜環(huán)類化合物3種。其中2種醬排骨共有的揮發(fā)性化合物有46種，其余為非共有揮發(fā)性化合物。

表2 HS-SPME-GC-MS揮發(fā)性化合物Tab.2 Volatile compounds detected by HS-SPME-GC-MS （單位：%）

注：“-”表示該物質未被檢測到。

在自然冷卻的醬排骨中醛類化合物的相對百分含量最高，達26.62%；其次為烴類化合物，為20.59%。而在真空冷卻的醬排骨中，相對百分含量最高的化合物是醛類，為53.20%；再次是15.25%的醇類化合物。

酯類化合物主要由有機酸和醇的酯化反應生成，具有令人愉悅的水果香氣[4]。在自然冷卻的醬排骨中，相對百分含量最高的酯類化合物是己酸己酯，為0.53%。己酸己酯具有草藥、水果香氣。水楊酸甲酯具有強烈的冬青油香氣，在自然冷卻的醬排骨中為0.46%，而在真空冷卻的醬排骨中未檢測到，這可能是因為在樣品處理或加工過程中風味的散失或因接觸空氣而氧化導致[5]。丁酸丁酯具有水果香氣，廣泛用于食品香精配方中，在真空冷卻的醬排骨中為0.34%，在自然冷卻的樣品中未被檢測到，這可能是因為真空冷卻過程中溫度的快速下降，減少了醬排骨中風味的損失。

醇類化合物可能來源于亮氨酸、異亮氨酸和苯丙氨酸等，這些氨基酸通過Strecker反應生成醛，再被還原為相應的醇[6]。在自然冷卻的醬排骨中，相對百分含量最高的醇類化合物是4.05%的正己醇。正己醇屬于脂肪伯醇，具有強烈蘑菇樣甜的藥草、干草樣壤香[7]。在真空冷卻的醬排骨中最高的是1-辛烯-3-醇，為4.5%，其主要是由氫過氧化物經脫氫反應生成酮后被脂肪氧合酶轉化而成[8-9]，是賦予食品草香的關鍵揮發(fā)性化合物。在自然冷卻的醬排骨中，該物質未被檢測到。芳樟醇屬于鏈狀萜烯醇類，具有鈴蘭、玫瑰等花香[10]，在真空冷卻的醬排骨中為1.66%，而在自然冷卻醬排骨中未被檢測到，這可能是因為芳樟醇來源于醬排骨腌制過程中添加的香辛料，真空冷卻技術能更好地保留香辛料的香氣。

在自然冷卻的醬排骨中，相對百分含量最高的酮類化合物是丙酮，為9.71%，具有特殊辛辣氣味，而在真空冷卻的醬排骨中未檢測到。2，3-丁二酮具有強烈的奶油氣味[11]，在自然冷卻的醬排骨中為0.6%，而在真空冷卻處理的樣品中未被檢測到。甲基庚烯酮是合成芳樟醇的中間體，具有水果香氣和新鮮清香香氣[12]，在真空冷卻的醬排骨中為0.38%，而在自然冷卻的樣品中未被檢測到，這可能是因為自然冷卻中較長的冷卻時間，導致其風味的揮發(fā)。

烴類化合物主要由脂肪酸中烷氧自由基均裂產生[13]。在自然冷卻的醬排骨中最高的烴類化合物是正辛烷，為7.16%，具有汽油味，該物質在真空冷卻的醬排骨中為5.83%。苯乙烯是一種具有輕微甜味的芳香單體，在自然冷卻的醬排骨中為6.63%，在真空冷卻的樣品中為3.17%。

醛類化合物具有脂肪香味和堅果味，屬氫過氧化物降解產物，閾值較低，對風味貢獻比較大[14]。己醛具有青草味和水果香味[15]，在自然冷卻的醬排骨中其相對百分含量為11.08%，在真空冷卻樣品中為24.72%。苯甲醛是苯丙氨酸的降解產物，燃燒時具有令人愉悅的味道[16]，在自然冷卻的醬排骨中為5.73%，而在真空冷卻樣品中為9.72%。與自然冷卻相比，真空冷卻處理的醬排骨中己醛和苯甲醛相對百分含量均較高。在真空冷卻的醬排骨中還檢測到一些不存在于自然冷卻樣品的揮發(fā)性化合物，如戊醛、庚醛、（E）-2-庚烯醛、2-十三（碳）烯醛和（E）-3，7-二甲基-2，6-辛二烯醛。

酸類化合物可能是甘油三酯和磷脂的水解產物，也可能由醇和醛氧化產生[17]。乙酸屬于低級飽和酸，具有強烈刺激性氣味。在自然冷卻的醬排骨中，乙酸的相對百分含量最高，為7.69%。而在真空冷卻樣品中沒有檢測到乙酸。己酸具有酸奶酪味，可能是醬排骨中蛋白質氧化時的副產物，在自然冷卻的醬排骨中其為3.06%，而在真空冷卻的醬排骨中為1.37%，這可能是因為真空冷卻一定程度上抑制了排骨中蛋白質的氧化。

在2種處理方式的醬排骨中共檢測到醚類化合物4種、酚類化合物2種及雜環(huán)類化合物3種。二丁醚和茴香腦在2種醬排骨中均被檢測到，且真空冷卻處理的醬排骨中2種化合物的相對百分含量均高于自然冷卻樣品。4-烯丙基苯甲醚具有茴香、草藥風味，在真空冷卻樣品中為0.73%，在自然冷卻樣品中未被檢測到，這可能是加工過程中香辛料的風味在真空冷卻過程中得以較好保留。乙基麥芽酚在自然冷卻樣品中為1.69%，在真空冷卻樣品中為2.21%。乙基麥芽酚具有焦糖果醬風味，該化合物的添加在改善食品風味的同時還可以延長保質期從而改善食品品質[18]。雜環(huán)類化合物多是由糖類與氨基酸發(fā)生美拉德反應所致，這類反應對肉類風味的形成起著至關重要的作用[19]。在2種醬排骨中檢測到的3種雜環(huán)類化合物，2-乙酰基吡咯具有堅果核桃風味[20]，在自然冷卻樣品中2-正丁基呋喃為0.26%，2-正戊基呋喃為6.03%，2-乙?；量?.32%；而在真空冷卻醬排骨中，2-正丁基呋喃為0.31%，2-正戊基呋喃為3.45%，2-乙?；量?.26%。

2.2 氣相-離子遷移譜分析

2.2.1 揮發(fā)性化合物指紋圖譜分析

采用儀器配套的Gallery Plo插件生成指紋圖譜，可以直觀呈現出真空冷卻和自然冷卻的醬排骨之間的揮發(fā)性化合物差異[21]，如圖1所示。同一行指示不同冷卻方式的醬排骨，每個處理方式有3個平行樣品，從上到下分別是真空冷卻醬排骨、自然冷卻醬排骨。同一列表示同一揮發(fā)性有機物在不同樣品中的信號峰，顏色越深揮發(fā)性有機物的含量越高。真空冷卻的醬排骨中正己醇、丁醛和四氫呋喃等刺激性物質含量明顯比自然冷卻的醬排骨低，說明真空冷卻可以減少刺激性味道的產生。這與表2的GC-MS結果大致對應。

圖1 不同冷卻方法處理的醬排骨中揮發(fā)性有機物的指紋圖譜Fig.1 Fingerprint pattern of volatile organic compounds in sauced squareribs treated by different cooling methods

2.2.2 揮發(fā)性有機物主成分分析

將2種醬排骨的GC-MS揮發(fā)性有機物數據進行主成分分析（PCA），如圖2所示。根據PCA結果，2個主成分的貢獻率（PC1為78%，PC2為11%）占方差的89%，能反映出樣品的總體特征。真空冷卻和自然冷卻醬排骨在第一主成分上有明顯的差異，表明真空冷卻和自然冷卻醬排骨風味差異較大，能被很好地區(qū)分出來。

圖2 2種醬排骨中揮發(fā)性有機物的主成分分析圖Fig.2 Principal component analysis chart of volatile organic compounds in two kinds of sauced squareribs

2.3 揮發(fā)性物質的電子鼻分析

Heracles 快速氣相色譜電子鼻是在電子鼻基礎上發(fā)展起來的一項新型檢測技術，與傳統(tǒng)電子鼻技術相比具有分析時間快、靈敏度高等特點[22]，可以為成分進行定性分析。

2.3.1 雷達特征圖譜分析

根據圖3氣相電子鼻雷達圖譜中峰的數量和大小，可以看到不同冷卻方式處理的醬排骨揮發(fā)性成分種類和含量分布情況。2種醬排骨的整體風味輪廓大致相同，一些未重合的峰可能是只在一種醬排骨中檢測到的風味化合物。出峰面積不同可能是因為真空冷卻處理增強了醬排骨中的某些特征風味物質或者降低了一些因氧化而產生的酸敗刺激性氣味。這與GC-MS揮發(fā)性化合物分析結果基本一致。

圖3 氣相電子鼻雷達特征圖譜Fig.3 Characteristic radar spectrum of electronic nose

2.3.2 電子鼻主成分分析

將電子鼻數據做主成分分析，結果如圖4所示。第1主成分的方差貢獻率為66.812%，第2主成分的方差貢獻率為32.998%，2個主成分的貢獻率之和達到99.810%，能夠很好地反應樣品實際情況[23]。識別指數為98，說明得到的數據效果較好。自然冷卻醬排骨3個平行試驗橫穿三、四象限，這可能是因為其中1組平行樣品在前處理過程中產生風味損失或被其他物質的風味影響所致。在主成分分析中，樣品之間相對距離越遠，表明樣品間氣味差異越大，可以看出2種冷卻方式處理的醬排骨氣味差異較大，容易區(qū)分。

圖4 電子鼻檢測的主成分分析Fig.4 PCA analysis by electronic nose

3 結語

本文采用HS-SPME-GC-MS和氣相電子鼻對自然冷卻和真空冷卻的醬排骨中揮發(fā)性化合物進行分析，共檢測到83種揮發(fā)性風味化合物，其中2種醬排骨共有的揮發(fā)性化合物有46種，其余為非共有揮發(fā)性化合物，包括酯類、醇類、醚類、酮類、醛類、烴類、酸類、酚類和雜環(huán)類化合物。真空冷卻能夠在一定程度上減少醬排骨在自然冷卻過程中產生的一些刺激性氣味化合物，同時有利于醬排骨中一些特征揮發(fā)性化合物的保留。2種不同冷卻方式處理的醬排骨氣味存在差別，可以通過氣相色譜電子鼻快速鑒別。