基于SPME-GC-MS的鹵牛肉貯藏過程中揮發(fā)性風味物質的變化規(guī)律研究

宋依亭 康峻 朱燕莉 黎明 張佳敏 白婷 吉莉莉 陳林

摘要：為了分析鹵牛肉在貯藏過程中揮發(fā)性風味物質的變化規(guī)律，文章采用固相微萃取-氣相色譜-質譜（SPME-GC-MS）聯用法對不同貯藏時間（0，1，3，5，7，10 d）的鹵牛肉的揮發(fā)性風味物質進行分析。采用氣味活度值（odor activity value，OAV）以及主成分分析（principal component analysis，PCA）對鹵牛肉貯藏過程中揮發(fā)性風味物質的變化進行研究。結果表明，揮發(fā)性風味物質主要為醛類、醇類、烴類、酮類，關鍵風味物質（OAV＞1）有β-月桂烯、右旋檸檬烯、桉葉油醇、芳樟醇、乙酸芳樟酯、草蒿腦、茴香腦等13種。PCA分析表明，右旋檸檬烯、（R）-（+）-苧烯、β-月桂烯、草蒿腦、芳樟醇、α-松油醇、乙基麥芽酚、茴香腦8種風味物質對鹵牛肉整體風味貢獻較大。該研究揭示了鹵牛肉貯藏過程中揮發(fā)性風味物質的種類及其變化規(guī)律，為鹵牛肉加工后貯藏風味變化規(guī)律提供了基礎資料。

關鍵詞：鹵牛肉；貯藏；揮發(fā)性風味物質；OAV分析；PCA

中圖分類號：TS251.52 ?????文獻標志碼：A ????文章編號：1000-9973（2024）04-0054-06

Change Rule of Volatile Flavor Substances of Braised Beef During

Storage Based on SPME-GC-MS

SONG Yi-ting， KANG Jun， ZHU Yan-li， LI Ming， ZHANG Jia-min， BAI Ting， JI Li-li， CHEN Lin*

（Key Laboratory of Meat Processing in Sichuan Province， Chengdu University，

Chengdu 610106， China）

Abstract： In order to analyze the change rule of volatile flavor substances of braised beef during storage， in this paper， solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry （SPME-GC-MS） is used to analyze the volatile flavor substances of braised beef with different storage time （0，1，3，5，7，10 d）. Odor activity value （OAV） and principal component analysis （PCA） are used to study the changes of volatile flavor substances of braised beef during storage. The results show that volatile flavor substances are mainly aldehydes， alcohols， hydrocarbons and ketones. There are 13 key flavor substances （OAV>1）， including β-laurene， D-limonene， eucalyptol， linalool， linalyl acetate， estragole， anethole and so on. PCA analysis shows that eight flavor substances contribute significantly to the overall flavor of braised beef， namely D-limonene， （R）-（+）-limonene， β-laurene， estragole， linalool， α-terpineol， ethyl maltol and anethole. In this study， the types and change rule of volatile flavor substances of braised beef during storage are revealed， which has provided basic data for the flavor change rule of braised beef during storage after processing.

Key words： braised beef; storage; volatile flavor substances; OAV analysis; PCA

收稿日期：2023-10-19

基金項目：四川省科技計劃項目（2020YFN0153，2022ZHCG0065，2023YFN0056）；阿壩州科技計劃項目（R23CGZH004）

作者簡介：宋依亭（1996—），女，碩士研究生，研究方向：食品加工與安全。

*通信作者：陳林（1982—），男，副研究員，博士，研究方向：食品加工與安全控制。

鹵牛肉有著悠久的歷史，是中國傳統肉制品之一，其滋味醇厚，口感鮮美。傳統鹵牛肉通過鹵制、包裝、殺菌等工藝加工后，產品貨架期大幅度延長，擴大了銷售范圍[1]。同時，由于鹵牛肉制品營養(yǎng)豐富，脂肪含量較低，具有防止缺鐵性貧血、減肥增肌的作用，受到了很多關注健康人群的偏愛[2]。李娟[3]采用固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用法分析了我國西南、西北、華中、華北、華東等不同地區(qū)23種醬牛肉中揮發(fā)性風味化合物的組成、含量和整體貢獻，結果表明醬鹵牛肉的EUC值均高于MSG的鮮味閾值，具有較強的鮮味；St.Angelo等[4]通過感官評價和GC-MS分析發(fā)現己醛和2，3-辛二酮與感官評分和硫代巴比妥酸值顯著相關。乙醛可能是牛肉過度加熱產生異味的主要成分；不飽和脂肪酸的氧化可產生醛類物質，醛類對肉類風味的形成有很大貢獻[5]。李素等[6]研究發(fā)現在醬牛肉加工過程中，滾揉腌制時加水量對產品風味有重要影響。對加水量0%、5%、10%、15%、20%、25%進行比較，以10%加水量進行滾揉腌制可獲得最濃郁的香氣。但針對鹵牛肉制品在常溫貯藏過程中揮發(fā)性風味化合物變化規(guī)律的研究未見報道。

本研究以牛肉為原料，采用傳統鹵煮方式對牛肉進行加工制作，并利用SPME-GC-MS法測定鹵牛肉在貯藏過程中（0，1，3，5，7，10 d）的揮發(fā)性風味成分，為鹵牛肉加工后的貯藏提供了基礎資料。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 原料

牛肉：購自成都市十陵菜市場；鹵料：姜、八角、花椒、桂皮、冰糖、山楂、大豆油、茴香、丁香、大蔥，由肉類加工四川省重點實驗室提供。

1.1.2 試劑

苯甲醛、2，4，6-三甲基吡啶、正己烷（均為色譜純）。

1.2 儀器與設備

JCG50夾層鍋、50/20 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭 美國安捷倫公司；PAL RSI85 CTC多功能自動進樣器（含SPME進樣器）、HY-DGJD低溫高濕解凍機 山東華譽機械設備有限公司；350切條機 諸城市盛嘉食品機械有限公司；PF-DR300智能調控風干發(fā)酵裝置、BYZG-20油炸機、BQPJ-I臺式切片機 嘉興艾博實業(yè)股份有限公司；FY50全自動不銹鋼反壓高溫蒸煮鍋 諸城市時順機械有限公司；BCD-452WDPF冷藏冰箱 青島海爾股份有限公司。

1.3 試驗方法

將牛腱子肉去除筋膜，洗凈，順紋路切成4 cm見方的長條，腌制入味：加入一定量料酒、鹽50 g并攪拌均勻，參照趙福建[7]、苗清霞等[8]的方法：清水（熱）20 kg、豆油4 kg、大蒜50 g、食用鹽2.5 kg、老抽1.5 kg、丁香25 g、大茴香100 g、桂皮50 g、鮮姜100 g、花椒100 g、胡椒25 g、大蔥150 g、草果50 g、山奈100 g，熱鍋涼油，下入蔥、姜、蒜爆香，淋上料酒，加入醬油、鹽及其他調料，加入熱水（雞湯效果更佳），待熱水沸騰后下牛肉，大火煮制30 min。牛肉的鹵制：在2.5 kg水中加入食鹽適量、大豆油250 g、料酒10 g、白砂糖10 g、味精5 g、鮮姜末20 g、八角5 g、茴香10 g、花椒10 g、丁香5 g、桂皮5 g、大蔥30 g，水沸騰后調至中火保持微沸騰30 min，然后加入每組800 g牛肉樣品進行鹵制，大火煮制30 min，然后小火熬煮30 min至鹵制完成。鹵煮結束后，將鹵湯攪拌均勻，從煮鍋中部吸取250 mL鹵湯[9]；將鹵牛肉冷卻至室溫，去除筋膜，根據不同的實驗指標取樣；每個樣品取樣2次，放入0～4 ℃環(huán)境中貯藏，冷藏工藝參考周星辰等[10]的研究。分別選取貯藏0，1，3，5，7，10 d的樣品進行測定。

1.4 揮發(fā)性風味物質的測定

1.4.1 氣相色譜條件

GC程序參照白婷等[11]的方法并適當修改。

1.4.2 質譜條件

MS條件：電子電離源（EI）；電子能量70 eV；離子源溫度250 ℃，四極桿溫度180 ℃；檢測器電壓340 V；質量掃描范圍（m/z）：35～500 u。

1.4.3 定性方法

定性：對化合物進行分析時，將得到的數據在儀器的NIST 14.L譜庫中進行檢索和匹配，選擇匹配度高于85%的物質。

定量：以2，4，6-三甲基吡啶作為內標物質進行定量分析，根據式（1）計算各物質的絕對含量。

絕對含量（μg/kg）=P×V×AiA×m。（1）

式中：P為內標物質的質量濃度，2 mg/mL；V為內標物質的體積，1 mL；Ai為各組分的峰面積；A為內標物質的峰面積；m為樣品的質量，0.003 kg。

1.4.4 關鍵揮發(fā)性風味物質的確定

OAV是揮發(fā)性成分絕對含量與閾值的比值，其數值的大小可以反映各揮發(fā)性成分對樣品風味的貢獻程度，參考王衛(wèi)等[12]、昝博文等[13]的方法。根據張旭等[14]的研究以及《化合物嗅覺閾值匯編》共檢索到21種閾值。OAV＞1說明該化合物對鹵牛肉貯藏過程中揮發(fā)性風味的貢獻較大[9-10]。OAV按照式（2）計算：

OAV=Ci/Ti。（2）

式中：Ci為某揮發(fā)性風味成分的絕對含量，μg/kg；Ti為該成分的風味閾值，μg/kg。

1.5 數據處理

采用Microsoft Excel 2019進行數據統計，并結合SIMCA 14.1 Statistics進行主成分分析，利用Score Scatter Plot M1進行作圖。

2 結果與分析

2.1 鹵牛肉貯藏過程中揮發(fā)性風味物質分析結果

鹵牛肉貯藏過程中揮發(fā)性風味物質見表1。

由表1可知，0，1，3，5，7，10 d 6個階段共檢測出29種揮發(fā)性風味物質。主要為醛類（苯甲醛、正壬醛、十六醛）、醇類（桉葉油醇（桔梗）、順-α，α-5-三甲基-5-乙烯基四氫化呋喃-2-甲醇、2-呋喃甲醇，5-四氫呋喃甲醇，5-三甲基，順式-、α-甲基-α-[4-甲基-3-戊烯基]氧甲醇、芳樟醇、2-苯乙醇、4-甲基-1-甲基乙基-3-環(huán)己烯-1-醇、α-松油醇、2，6-辛二烯-1，8-二醇、L-香芹醇、2，6-辛二烯-1-醇，3，7-二甲基、2-環(huán)己烯-1-醇，2-甲基-5-（1-甲基乙烯基））、酯類（2，6-辛二醇-1-醇，3，7-二甲基乙酸酯、乙酸松油酯、乙酸芳樟酯）、烯類（β-月桂烯、（R）-（+）-苧烯（右旋檸檬烯）、2，6，6-三甲基雙環(huán)庚基庚烯）、酮類（（S）-（+）-香芹酮、左旋香芹酮）和其他類（茴香腦、草蒿腦、乙基麥芽酚、反式芳樟醇氧化物、2，4，6-三甲基吡啶）。由表1可知，鹵牛肉貯藏過程中絕對含量＞667 μg/kg的風味物質有芳樟醇、茴香腦、乙酸芳樟酯、（R）-（+）-苧烯、乙基麥芽酚、桉葉油醇、草蒿腦、β-月桂烯8種。這些物質主要具有甜橙香味、青菜味及肉桂味、草莓味、綠葉薄荷味、蠟質味、甜焦糖果醬味、清涼的草藥味及果香味。此次檢測出的風味物質種類（29種）少于潘曉倩等[15]檢測出的種類（56種），可能與檢測方法及靈敏度有關。

由SIMCA-P軟件得到鹵牛肉6次檢測貯藏過程中揮發(fā)性風味物質主成分分析圖，見圖1。

由圖1中A可知，鹵牛肉在貯藏過程中揮發(fā)性風味物質數據點均分布于95%置信區(qū)間內，分別位于得分圖的不同象限，表明樣品在10 d貯藏過程中揮發(fā)性風味物質存在一定差異，與Li等[16]的研究結果相似。其中，1 d、7 d和10 d中主成分較為一致，0 d和3 d在主成分圖中的距離較近，說明0 d和3 d貯藏過程中揮發(fā)性物質的差異較小，在圖中并無明顯重疊，由此可知PCA能夠判別不同貯藏時間的鹵牛肉樣品，5 d位于一個單獨象限中。總體可分為三類，5 d的樣品單獨成一類，0，3 d聚為一類，1，7，10 d聚為一類。0，3 d與1，7，10 d階段的樣品之間距離較遠，說明鹵牛肉在貯藏初期，風味物質反應相對頻繁，所以揮發(fā)性風味物質差異較大[16]。這一結果和傳統蝦膏發(fā)酵過程中揮發(fā)性風味化合物特征結果類似[17]。同時，0 d和3 d樣品距離極其接近，說明0 d和3 d貯藏期間風味差異較小，1，7，10 d樣品距離也極其接近，說明1，7，10 d貯藏期間風味差異較小，在此期間風味成分趨于穩(wěn)定，這與Al-Dalali等[18]的研究結果相似。根據主成分特征值及載荷圖計算得到鹵牛肉在貯藏期間揮發(fā)性風味的主成分得分。由圖1中A可知，以t[1]為橫坐標、t[2]為縱坐標，0 d和3 d在t[1]橫坐標呈高度正相關且距離較近，表明在此期間風味物質組成及含量較穩(wěn)定；0 d和3 d均位于第四象限，主要以右旋檸檬烯、芳樟醇、乙酸芳樟酯、茴香腦為特征風味物質，分別具有強烈的甜橙香味和甜茴香甘草味；其次，風味物質包含桉葉油醇（呈桉樹草本味）、乙基麥芽酚、草蒿腦、α-松油醇、β-月桂烯、苯甲醛、十六醛、2，6，6-三甲基雙環(huán)庚基庚烯等其他12種風味物質，此階段風味物質主要富含芳香薄荷和柑橘果味[19]；1，7，10 d都位于第二、三象限，主要以茴香腦、乙酸芳樟酯、（R）-（+）-苧烯（右旋檸檬烯）、桉葉油醇、芳樟醇、乙基麥芽酚為特征風味物質，揮發(fā)性化合物如乙酸乙酯、4-乙基-2-甲氧基苯酚（4-EG）、2-甲氧基苯酚、乙酸、4-烯丙基-2-甲氧基苯酚、2，3，5，6-四甲基吡嗪、（E）-3，7-二甲基-2，6-辛二烯醛、乙酸芳樟酯等可能與這些香料有關[20]，具有柑橘香味、甜茴香甘草味以及甜焦糖果醬味；其次，風味物質還包含α-松油醇、苯甲醛、反式芳樟醇氧化物、2-苯乙醇、草蒿腦、香芹酮、乙酸松油酯、十六醛等其他18種風味物質[21]；5 d位于第一象限，由圖1可知，在t[1]橫坐標和t[2]縱坐標呈高度正相關且與其他天數距離較遠，說明在此期間風味物質單獨組成及含量穩(wěn)定，在p[1]和p[2]象限中呈高度正相關，表明風味物質在此期間含量最高，其中結合p[1]和p[2]正相關主要風味物質有十六醛、苯甲醛、乙基麥芽酚、三甲基-5-乙烯基四氫化呋喃-2-甲醇、2，6，6-三甲基雙環(huán)庚基庚烯、β-月桂烯、右旋檸檬烯、桉葉油醇、芳樟醇、α-松油醇，此階段風味物質富含堅果風味和柑橘果味。

2.2 揮發(fā)性風味物質氣味活度值分析

揮發(fā)性風味物質對鹵牛肉總體風味的貢獻程度主要由閾值和絕對含量共同決定，通過氣味活度值（OAV）法可以確定鹵牛肉中的關鍵揮發(fā)性風味物質[22]。鹵牛肉在貯藏過程中主要揮發(fā)性風味物質氣味活度值結果見表2。

由表2可知，貯藏過程中共計算出13種關鍵風味物質（OAV>1），根據試驗表明閾值以及各揮發(fā)性成分的含量，芳樟醇和茴香腦貢獻率最大，其次為（R）-（+）-苧烯、桉葉油醇。OAV>1表明該物質在鹵牛肉貯藏過程中為主體香氣成分；鹵牛肉貯藏過程中揮發(fā)性風味物質（R）-（+）-苧烯在0，1，3，5，7，10 d時都有檢出，桉葉油醇也在0，1，3，5，7，10 d時檢出，β-月桂烯也在0，1，3，5，7，10 d時檢出；芳樟醇在3 d時檢出；乙酸松油酯在貯藏期間含量較少；草蒿腦在3 d時檢出。在貯藏第3天有10種關鍵風味物質，主要為醇類（桉葉油醇、芳樟醇）、烯類（β-月桂烯、（R）-（+）-苧烯）、酯類（乙酸芳樟酯）和其他類（乙基麥芽酚、草蒿腦、茴香腦）。第10天有7種關鍵風味物質。其中，乙基麥芽酚和草蒿腦對鹵牛肉的風味具有重要的決定作用，乙基麥芽酚為食品添加劑，為鹵牛肉在貯藏過程中增香，醛類化合物是重要組成部分，有較低的氣味閾值，在揮發(fā)性風味物質中起著巨大的作用[23]。Jin等[24]發(fā)現鹵料中茴香腦是含量最高的成分，而茴香腦可能與鹵牛肉加工中的鹵料有關[25]。李娟等[26]發(fā)現醬鹵牛肉主體風味物質為1-甲基萘、肉豆蔻醛、芳樟醇、α-松油醇、桉葉油醇、庚醛、正壬醛、茴香腦、2-戊基呋喃[27]。韓凱等[21]發(fā)現醬牛肉的主要風味物質為醛類、烴類、醇類，由于鹵牛肉在不同時間段的加工工藝有差異，所以不同鹵牛肉在貯藏期間揮發(fā)性風味物質有很大的變化。由表2可知，醛類中正壬醛的OAV大于1，對鹵牛肉貯藏過程中的風味有較大貢獻，主要體現為柑橘香、果香以及油性堅果香味[18]；醇類中桉葉油醇、芳樟醇的OAV都大于1，主要體現為果香、鈴蘭香、木香、藥草香。

3 結論

利用固相微萃取-氣相色譜-質譜（SPME-GC-MS）聯用法對不同貯藏時間（0，1，3，5，7，10 d）的鹵牛肉的揮發(fā)性風味物質進行分析，在鹵牛肉貯藏期間共檢測出29種揮發(fā)性風味物質：醛類3種、醇類12種、酯類4種、烯類3種、酮類2種、其他類5種。氣味活度值（OAV）分析確定出13種關鍵風味物質（OAV>1），其中，在貯藏的第0，1天各有9種，在第3天有10種，在第5天有8種，在第7，10天各有7種。經計算，芳樟醇及茴香腦的貢獻最大，其次為（R）-（+）-苧烯、桉葉油醇。正壬醛的OAV大于1，對鹵牛肉貯藏過程中的風味有較大貢獻。PCA分析進一步證實，在0 d和3 d貯藏期間主要以右旋檸檬烯、芳樟醇、乙酸芳樟酯、茴香腦為特征風味物質；在1，7，10 d貯藏期間主要以茴香腦、乙酸芳樟酯、（R）-（+）-苧烯（右旋檸檬烯）、桉葉油醇、芳樟醇、乙基麥芽酚為特征風味物質。本研究揭示了鹵牛肉貯藏過程中揮發(fā)性風味物質的種類及其氣味活度值變化規(guī)律，為鹵牛肉貯藏過程中揮發(fā)性風味物質的變化提供了參考。

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