蘭州糟肉加工過程中揮發(fā)性風味物質(zhì)的分析

劉紅娜，梁曉琳，田越，石浩萍，丁波，楊具田*

（1 西北民族大學生命科學與工程學院 蘭州730030 2 西北民族大學生物醫(yī)學研究中心 中國-馬來西亞國家聯(lián)合實驗室 蘭州 730030）

蘭州糟肉是將豬五花肉先預燉煮，再加以腐乳、香辛料等調(diào)味品，腌制入味后蒸煮而成的一種肉制品，屬于我國西北地區(qū)傳統(tǒng)醬鹵肉制品范疇，特點是肥而不膩、腐乳香味濃郁。對于醬鹵肉制品來講，風味是評價其質(zhì)量的重要指標之一，受到研究者的關注。如Han等[1]研究了添加調(diào)味劑對鹵豬肉揮發(fā)性成分及感官品質(zhì)的影響，馬菲等[2]探究了鹵制時間對傳統(tǒng)醬鹵豬肉制品風味及質(zhì)構變化規(guī)律的影響，朱萌等[3]對氣調(diào)包裝醬鹵鴨脖在不同貯藏期的揮發(fā)性風味物質(zhì)進行分析。目前很多學者對醬鹵肉制品揮發(fā)性風味物質(zhì)的研究多集中在成品和不同工藝方面，而對加工過程中揮發(fā)性風味物質(zhì)的研究相對較少[4-10]。

固相微萃?。╯olid phase micro-extraction，SPME）具有操作方便且環(huán)保的特點而在食品中揮發(fā)性物質(zhì)的萃取中廣泛應用[11-12]。氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯(lián)用技術是鑒定肉品風味物質(zhì)的一種主要方法[13-14]。電子鼻技術可快速、準確分析樣品中揮發(fā)性成分的整體信息[15-16]。

目前蘭州糟肉的加工還未實現(xiàn)工業(yè)化，多以家庭小作坊生產(chǎn)制作，在品質(zhì)上難以得到保障，且不同工藝生產(chǎn)產(chǎn)品的風味存在較大差異。如何使工業(yè)化生產(chǎn)的蘭州糟肉保持其原有的傳統(tǒng)地方特色風味，成為研究的重點。本文采用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用結合電子鼻技術，從蘭州糟肉的幾個關鍵加工階段入手，分析其在加工過程中揮發(fā)性風味物質(zhì)的形成機制及變化規(guī)律，并通過相對氣味活度值法（relative odor activity value，ROAV）評價關鍵揮發(fā)性風味物質(zhì)，旨在為蘭州糟肉的風味品質(zhì)改良及工業(yè)化提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豬五花肉，蘭州正大優(yōu)鮮；糟肉加工用輔料（食鹽、料酒、生抽、白酒、味精、豆腐乳、香辛料等），市售。

1.2 儀器與設備

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（Agilent6890 GC-5973MSD），美國Agilent 公司；頂空固相微萃取（HS-SPME），（50/30 μm DVB/CAR/PDMS），美國SUPELCO；PEN3 電子鼻，德國Air sense 公司。

1.3 方法

1.3.1 糟肉產(chǎn)品的制作 工藝流程：原料→清理瀝水→燉煮→切片→腌制→蒸煮→成品。

操作要點：原料肉清洗后切塊（90 mm×50 mm×50 mm）為宜；將肉塊置于鍋內(nèi)（加料酒30.00 g、花椒3.00 g、大料3.00 g、蔥段5.00 g、姜片5.00 g），大火燉煮50 min；燉煮結束后切片（90 mm×50 mm×5 mm）；將切好的肉品置于腌料（豆腐乳90.00 g、花椒粉3.00 g、生抽3.74 g、白酒5.50 g 和味精0.88 g）中，腌制15 min；取腌制好的肉片，碼在碗內(nèi)，于肉面放蔥白和姜片，蒸鍋內(nèi)蒸40 min。

1.3.2 取樣 分別于糟肉原料期、燉煮期、腌制期和蒸煮期4 個加工階段隨機選取一定量的樣品。

1.3.3 揮發(fā)性風味物質(zhì)分析 固相微萃?。悍謩e選取原料期、燉煮期、腌制期和蒸煮期的糟肉切碎并混勻。準確稱取5 g 置于40 mL 的頂空瓶，加入磁力攪拌子和5 mL 飽和氯化鈉，密封搖勻，放入磁力攪拌器（溫度：60 ℃，速度：1 600 r/min）中加熱，60 ℃平衡20 min，然后將已老化好的萃取頭快速插入密封的萃取瓶中，60 ℃萃取40 min，取出，萃取頭插入GC 進樣口中，解吸5 min。

GC 條件：INNOWAX 柱（60.0 m×0.25 mm×0.50 μm）；升溫程序：進樣口溫度：200.0 ℃，起始柱溫60 ℃，保持1 min，以2 ℃/min 升至180 ℃，再以20 ℃/min 升至230 ℃，保持5 min；載氣氦氣（純度≥99.999%）。

MS 條件：電子能量：70 eV；離子源溫度：230℃；溶劑延遲時間3 min；質(zhì)量掃描范圍為m/z 35～500。

定性及定量：對總離子流量色譜圖通過峰面積歸一化法得到糟肉加工過程中各揮發(fā)性組分的相對含量（%）。

1.3.4 ROAV 計算 ROAV 值按照下式計算：

式中：Ci，Ti——各揮發(fā)型物質(zhì)的相對含量，相對應的感覺閾值，μg/kg；Cmax，Tmax——對樣品整體風味貢獻最大組分的相對含量，相對應的感覺閾值，μg/kg。

1.3.5 電子鼻分析 使用PEN3 型便攜式電子鼻，該系統(tǒng)包含10 個金屬氧化物氣體傳感器（W1C、W5S、W3C、W6S、W5C、W1S、W1W、W2S、W2W、W3S），可以檢測出嗅覺交叉敏感信息，各傳感器所對應的敏感物質(zhì)如表1 所示。

表1 PEN3 型便攜式電子鼻傳感器敏感物質(zhì)Table 1 PEN3 portable electronic nose sensor sensitive material

本文參考王勇勤等[17]、王瑞花等[18]的方法并加以修改。取5 g 樣品于10 mL 樣品瓶中，運用PEN3 型便捷式電子鼻傳感器對糟肉進行測定，取70 s 的信號作為電子鼻分析的時間點，每組平行測定8 次。

1.3.6 感官分析 感官分析參照毛永強等[19]的方法，并略作修改。評定小組由本專業(yè)訓練有素的10 名食品專業(yè)同學（5 男5 女）組成。評價員在一個干凈、整潔、無異味的房間對糟肉進行色澤、滋味、氣味、口感、組織狀態(tài)5 個方面的評定。評分采用百分制，色澤20 分、滋味30 分、氣味20 分、口感20 分、組織狀態(tài)10 分，感官評分標準見表2。

表2 感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standard

1.4 數(shù)據(jù)處理

通過Microsoft Excel 2019 軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析；利用Origin 2018 對試驗結果進行主成分分析和作圖；每組試驗重復3 次。

2 結果與分析

2.1 糟肉加工過程中揮發(fā)性風味物質(zhì)的種類及相對含量分析

由表3 可知，糟肉在加工過程中揮發(fā)性風味的物質(zhì)種類及相對含量均有不同程度的變化。原料期、燉煮期、腌制期和蒸煮期4 個加工階段共鑒定出揮發(fā)性風味物質(zhì)84 種，主要為烴類、醇類、酯類、醛類、酮類、酸類和酚類以及部分其它類物質(zhì)。4 個加工階段的揮發(fā)性風味物質(zhì)的種類數(shù)分別為37，23，23，40 種，共有物質(zhì)為5 種，分別為四氯乙烯、甲苯、正己醛、2-正戊基呋喃和乙腈。4 個加工階段的揮發(fā)性風味物質(zhì)的總相對含量分別為80.26%，84.06%，97%和70.39%，其中腌制期風味物質(zhì)的相對含量最大，這與工藝相關，腌制期在糟肉表面沾滿了腐乳等腌制料，可賦予糟肉更豐富的香氣。

表3 糟肉加工過程中風味物質(zhì)種類及相對含量Table 3 Relative content of flavor components during stewed pork with sufu processing

2.1.1 烴類物質(zhì)分析 烴類主要來自脂質(zhì)自身氧化[20]。糟肉的4 個加工階段中分別鑒定出烴類8，4，9，9 種，總相對含量分別為6.26%，15.46%，24.45%，2.72%，腌制期的種類和相對含量均達到最大，說明腌制期對糟肉風味形成具有重要作用。1-甲基-1-乙烯基環(huán)己烷僅在于腌制期中大量存在，可能與腌制料的加入有關，張哲奇等[21]在粉蒸肉中未檢測到該物質(zhì)，可能是加工方式和腌制料不同。其次為γ-松油烯相對含量較高，與李素等[22]發(fā)現(xiàn)醬牛肉烯烴類物質(zhì)中γ-松油烯含量較高的研究一致。茴香腦是燉煮期的主要烴類物質(zhì)，具有甘草氣味[23]，來自于燉煮期加入的八角茴香。此外，四氯乙烯和甲苯貫穿整個加工過程，雖相對含量較低，但也可對糟肉風味形成具有基底作用。

2.1.2 醇類物質(zhì)分析 醇類物質(zhì)可能與脂質(zhì)的氧化、醛的還原以及香辛料的添加有關[24]。糟肉的4個加工階段中分別鑒定出醇類9，9，4，5 種，總相對含量分別為38.19%，30.38%，2.53%，48.48%，在蒸煮期達到最大，與乙醇和芳樟醇相對含量遠高于其余階段有關。乙醇是加熱使其大量揮發(fā)，芳樟醇是辣椒、花椒等香辛料中常見的風味物質(zhì)[25]，可能是加熱使得該類物質(zhì)大量釋放，與周慧敏等[26]研究發(fā)現(xiàn)芳樟醇是使2 種坨坨豬肉樣品醇類含量差異顯著的原因類似。此外，呈泥土和蘑菇香的1-辛烯-3-醇和具有一定青草味的正己醇在醇類中相對含量較大[27-28]，但1-辛烯-3-醇在腌制期含量較少，正己醇在腌制期未檢出，可能是加入的腌制料具有抗氧化作用[26]。

2.1.3 酯類物質(zhì)分析 酯類物質(zhì)是酯化反應的重要產(chǎn)物，來自醇類與羧酸類的相互反應[29]，糟肉加工中加入料酒、白酒及腐乳，其含有的醇類物質(zhì)為酯化反應的重要物質(zhì)。糟肉的4 個加工階段中分別鑒定出酯類1，2，3，11 種，總相對含量分別為0.78%，4.05%，1.77%，3.52%。燉煮期酯類的相對含量最高，主要是正己酸乙烯酯，這可能與燉煮期加入料酒有關，且高溫加熱后酯化反應加劇，揮發(fā)量增加。此外，辛酸乙酯和丁酸乙酯從腌制期開始出現(xiàn)，相對含量較大，且隨著加工過程相對含量呈上升趨勢，可能與白酒及腐乳的加入相關，因此腌制料對于酯類物質(zhì)的產(chǎn)生具有重要作用[30]。

2.1.4 醛類物質(zhì)分析 醛類物質(zhì)主要來自原料肉中脂肪的氧化和蛋白質(zhì)的降解[31]，糟肉的4 個加工階段中分別鑒定出醛類7，4，2，5 種，總相對含量呈先增加后降低趨勢，在燉煮期達到最大，這與正己醛在燉煮期的相對含量遠高于其余階段有關。呈青草味和脂肪味的正己醛是亞油酸氧化后的產(chǎn)物[32-33]，表明加熱促進脂質(zhì)氧化，使正己醛大量釋放，與白婷等[27]在回鍋肉加工過程中發(fā)現(xiàn)，正己醛在高溫油炸后含量最大的結果類似。此外，腌制期的醛類物質(zhì)的種類和總相對含量均最低，如異戊醛、戊醛、庚醛、辛醛、壬醛的相對含量隨加工過程的進行逐漸減少，在腌制期均未檢出，可能是由于該階段加入的腌制料具有抗氧化能力，抑制脂肪氧化源風味物質(zhì)的生成[26]。

2.1.5 酮類和酸類物質(zhì)分析 酮類物質(zhì)性質(zhì)穩(wěn)定，并且香氣持久，一般呈現(xiàn)花香氣味[34]。糟肉的4個加工階段中，除燉煮期未檢出酮類外，其余階段酮類物質(zhì)的種類和相對含量均較小，原料期最大，說明酮類是原料肉中的重要呈味物質(zhì)。主要有2-庚酮和3-羥基-2-丁酮，朱文政等[35]在紅燒肉的原料肉中也檢出2-庚酮，但3-羥基-2-丁酮在開始烹制之后產(chǎn)生，可能與豬肉品種不同有關。酸類可能來源于脂肪氧化降解[22]。糟肉的4 個加工階段中分別鑒定出酸類各1 種，總相對含量均較低，原料期最大，這與馬菲等[2]檢出醬鹵肉中酸類物質(zhì)在原料期含量較大，其余組均較小的結果一致。糟肉中酸類物質(zhì)種類和相對含量遠低于烴類、醇類和醛類物質(zhì)，因此對糟肉風味貢獻不突出。

2.1.6 酚類和其它類物質(zhì)分析 本研究鑒定出的酚類物質(zhì)僅有丁香酚，有濃烈的丁香味和溫和的辛香味[36]，與腌制期加入的腌制料有關。雖僅檢出1 種酚類物質(zhì)，但其相對含量較高，閾值較低，故酚類物質(zhì)對糟肉風味形成具有重要作用。其它類物質(zhì)中羧酸和酯的同分異構體中具有含硫化合物，在腌制期的含量遠大且遠高于其余階段，說明該類物質(zhì)對糟肉風味形成具有重要貢獻，且腌制期的香氣更豐富。此外，2-正戊基呋喃貫穿整個加工過程，且相對含量隨加工的進行逐漸增大，可提供肉香味，主要源于脂肪的氧化，被認為是肉制品中重要的風味物質(zhì)[26]。氮氧化物中，氨基甲酸銨和乙腈的相對含量較大，且乙腈貫穿整個加工過程，因此對糟肉風味形成具有一定貢獻。

2.2 糟肉加工過程中的ROAV

通過ROAV 法對糟肉加工過程中的關鍵揮發(fā)性風味物質(zhì)進行分析，ROAV 值越高，說明該物質(zhì)對整體氣味貢獻度越大。ROAV≥1 被認為是關鍵風味物質(zhì)，0.1＜ROAV＜1 被認為是起修飾作用的風味物質(zhì)。

由表4 可知，4 個加工階段所產(chǎn)生的揮發(fā)性風味物質(zhì)中ROAV＞1 的風味物質(zhì)共有20 種，包括醛類7 種，醇類6 種，酯類3 種，酮類、酚類、烴類以及其它類各1 種，主要為醛、醇類物質(zhì)。原料期中異戊醛、正己醛、庚醛、辛醛、壬醛、異戊醇、正己醇、1-辛烯-3-醇、2-乙基己醇、芳樟醇、正乙基乙酸酯、2、3-丁二酮、2-正戊基呋喃為關鍵風味物質(zhì)。燉煮期中異戊醛、正己醛、辛醇、正己醇、1-辛烯-3-醇、芳樟醇、正乙基乙酸酯、茴香腦、2-正戊基呋喃為關鍵風味物質(zhì)。腌制期中檸檬醛、桉葉油醇、1-辛烯-3-醇、丁酸乙酯、辛酸乙酯、丁香酚、2-正戊基呋喃為關鍵風味物質(zhì)。蒸煮期中異丁醛、檸檬醛、芳樟醇、丁酸乙酯、2-正戊基呋喃為關鍵風味物質(zhì)?？梢娙⒋碱愇镔|(zhì)對糟肉揮發(fā)性風味的形成具有重要作用，醛類物質(zhì)也是中式香腸中重要的香氣物質(zhì)[37]。此外，2-正戊基呋喃在4 個加工階段均起到了關鍵風味物質(zhì)的作用。初步證明以上物質(zhì)為糟肉加工過程中的關鍵性風味物質(zhì)，為糟肉風味形成起到了重要作用。

2.3 糟肉加工過程中電子鼻的響應

采用電子鼻技術檢測糟肉加工過程中的揮發(fā)性風味物質(zhì)，以此對糟肉中整體風味的變化進行判斷。

由圖1 可知，4 個加工階段所呈現(xiàn)出的氣味輪廓曲線明顯。R6 傳感器的信號強度較大，說明糟肉在加工過程中所產(chǎn)生的烷類化合物氣味強，且在不同階段的強度不同，腌制期達到最大，與GC-MS 檢測所得烴類物質(zhì)種類最多，且在腌制期相對含量最高的結論一致。含硫化合物是產(chǎn)生基本肉香味的關鍵物質(zhì)[38]，R7 傳感器對硫化合物敏感性強，在本研究中顯現(xiàn)出的信號強度較大，腌制期的信號強度最大，說明這個階段的含硫化合物較多，肉香較濃，GC-MS 的檢測結果中含硫化合物大量存在于腌制期的結論一致。R8 傳感器的信號強度較大，表明醇類、醛酮類的含量較大，與GC-MS 的檢測結果相符。而R1、R3、R4、R5、R10傳感器的響應值較小，說明加工階段中芳烴化合物、烯烴以及脂肪族類化合物較少。因此，烷類、硫化物以及醇類、醛酮類是糟肉產(chǎn)品中的主要風味物質(zhì)。

圖1 糟肉加工過程中的電子鼻雷達圖Fig.1 Electronic nose radar chart of stewed pork with sufu processing

2.4 糟肉加工過程中電子鼻風味檢測的PCA

基于篩選出的關鍵揮發(fā)性物質(zhì)，采用PCA 統(tǒng)計法對糟肉的4 個加工階段進行分析。由圖2 可知，PC1 貢獻率為98.3%，PC2 貢獻率為1.3%，總貢獻率達到99.6%（＞85%），說明PC1 和PC2 具備反映樣品特點的要求，且糟肉風味變化主要由PC1 決定?？梢钥闯觯煌庸るA段糟肉揮發(fā)性風味物質(zhì)整體可分為兩組，原料期和燉煮期為一組，腌制期和蒸煮期為一組，當不同加工時期的糟肉重疊或接近時，則可以說明它們產(chǎn)生的揮發(fā)性風味物質(zhì)相似。兩組的差異集中于橫軸，說明腌制后糟肉的風味產(chǎn)生了較大的變化，結合電子鼻雷達圖得出腌制期含硫化物最多、肉香較濃，可知腌制期是影響糟肉風味的重要階段。

圖2 糟肉加工過程中的PCA圖Fig.2 PCA diagram of stewed pork with sufu during processing

2.5 糟肉加工過程中的感官分析

由圖3 可見，糟肉的總體感官評分隨著制作過程的進行而逐漸提高，腌制期和蒸煮期在滋味和氣味方面顯著高于其余階段。說明隨著制作工藝的變化，糟肉的風味質(zhì)量逐漸良好，這與該階段加入香辛料且基于加熱滋味和氣味釋放等因素有關。這與HS-SPME-GC-MS 和E-Nose 結果顯示糟肉在腌制期開始氣味有較大改變且總相對含量達到最大的結果相符。

圖3 糟肉加工過程中的感官分析雷達圖Fig.3 Sensory analysis radar of stewed pork with sufu processing

3 結論

采用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用結合電子鼻技術對蘭州糟肉加工過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性風味物質(zhì)進行分離鑒定。結果表明，蘭州糟肉在原料期、燉煮期、腌制期和蒸煮期4 個階段共產(chǎn)生84種揮發(fā)性風味物質(zhì)，主要是烴類、醇類、酯類、醛類、酮類、酸類、酚類和雜環(huán)化合物。4 個階段分別鑒定出37，23，23 種和40 種揮發(fā)性風味物 質(zhì)，4個階段共有的風味化合物為5 種，包括四氯乙烯、甲苯、正己醛、2-正戊基呋喃、乙腈。ROAV 分析結果顯示，異丁醛、異戊醛、正己醛、正庚醛、正辛醛、壬醛、檸檬醛、異戊醇、桉葉油醇、正己醇、1-辛烯-3-醇、2-乙基己醇、芳樟醇、丁酸乙酯、正己酸乙烯酯、辛酸乙酯、2，3-丁二酮、丁香酚、茴香腦、2-正戊基呋喃共20 種物質(zhì)是蘭州糟肉的關鍵風味物質(zhì)。電子鼻測定結果顯示烷烴類、硫化合物風味活性較強，腌制期對蘭州糟肉風味的影響較大。