不同黔北麻羊加工产品中挥发性风味物质分析

2020-09-14 12:10:19 肉类研究 2020年7期

张洪礼 王伦兴 陈德琴 毛建兰 吴义华

摘 要:为研究不同黔北麻羊加工产品风味物质的变化规律,采用顶空固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术对挥发性风味成分进行鉴定和分析。结果表明:生羊肉、白切羊肉、清汤羊肉及红汤羊肉中共检测出76 种挥发性风味成分,以醛类、烃类、酮类为主;主成分分析表明,柠檬烯、茴香烯、石竹烯、芳樟醇、2,3-辛二酮、草蒿脑、己醛、壬醛和辛醇为黔北麻羊系列产品的主要风味成分;韦恩图分析表明,己醛、壬醛和辛醇构成黔北麻羊4 种系列产品风味的基本骨架,己醛、壬醛、辛醇、柠檬烯和石竹烯构成黔北麻羊3 种加工产品的主要风味骨架。

关键词:黔北麻羊;风味;固相微萃取-气相色谱-质谱联用;主成分分析

Abstract: The volatile compounds of Qianbei Ma goat meat cooked by three different methods were identified and analyzed by headspace solid phase microextraction (SPME) followed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The results showed that totally 76 volatile flavor compounds were detected in raw and cooked mutton, mainly aldehydes, hydrocarbons and ketones. Principal component analysis (PCA) showed that limonene, fennel, caryophyllene, linalool, 2,3-octandione, estragole, hexanal, nonanal, octanol were the main flavor components of Qianbei Ma goat meat. Venn diagram analysis indicates that hexanal, nonanal and octanol constituted the basic skeleton of the flavor of both raw and cooked mutton, while hexanal, nonanal, octanol, limonene and caryophyllene constituted the main flavor of cooked mutton.

Keywords: Qianbei Ma goat; flavor; solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry; principal component analysis

DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20200319-077

中图分类号:TS251.5                                        文献标志码:A 文章编号:1001-8123(2020)07-0078-06

引文格式:

张洪礼, 王伦兴, 陈德琴, 等. 不同黔北麻羊加工产品中挥发性风味物质分析[J]. 肉类研究, 2020, 34(7): 78-83. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20200319-077.    http://www.rlyj.net.cn

ZHANG Hongli, WANG Lunxing, CHEN Deqin, et al. Analysis of volatile flavor substances in Qianbei Ma goat meat cooked by different methods[J]. Meat Research, 2020, 34(7): 78-83. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20200319-077.    http://www.rlyj.net.cn

黔北麻羊是贵州特色品种之一,具有耐粗饲、抗病力强、适应性广、皮张品质好、生产性能优等特点,主要分布于贵州北部的仁怀、习水两地,于2009年被農业部正式批准为国家新遗传资源[1-2]。黔北麻羊肉色泽鲜艳、肉质细嫩、保水性强,蛋白质含量较高,为20.78%[3];肉中的必需氨基酸、非必需氨基酸和总氨基酸含量是其他羊品种的2~3 倍[4];Fe、Cu、Mn、Mg、Zn等矿物质含量均较其他品种高,是我国优质的食用肉资源之一[5-6]。

风味物质是评价肉制品食用品质的关键指标,是吸引消费者购买的重要因素[7]。目前国内外已有关于羊肉挥发性风味物质的研究。肖雄等[8]研究表明,羊宰后贮藏过程中共检测出醛类和醇类等6 类51 种挥发性风味物质,且随贮藏时间延长,风味逐渐降低。王德宝等[9]研究发现,不同的加工方式对羊肉的风味物质具有较大影响。目前对黔北麻羊饲养、遗传及品种改良的研究报道较多,但对产品风味物质方面的研究鲜见报道。因此,本研究以黔北麻羊肉为主要原料,采用不同加工方法加工成白切羊肉、红汤羊肉和清汤羊肉,采用固相微萃取-气相色谱-质谱联用(solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,SPME-GC-MS)检测黔北麻羊肉加工产品中挥发性风味物质的种类和含量,并对各风味物质进行主成分分析和韦恩图分析,为评价黔北麻羊肉加工后风味特性研究提供相关数据,以期为产品生产和工艺改进以及羊肉相关产品的研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

黔北麻羊肉 贵州黔道食品有限公司;食盐、大葱、生姜、红油、大豆油、大料 贵州省遵义市新蒲新区北京华联超市。

1.2 仪器与设备

7890N/5975 GC-MS仪、20 mL顶空钳口样品瓶 美国Agilent公司;手动固相微萃取装置、2 cm-50/30 μm DVB/CAR/PDMS StableFlex萃取纤维 美国Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 不同黔北麻羊肉产品加工工艺流程

对照组:生羊肉。

白切羊肉:原料肉→分割→冷却排酸(-18 ℃)→预煮(沸水,2 min,去泡沫)→加配料(大葱、生姜、大料等)→真空冷却→包装→杀菌(121 ℃、15 min)→成品→贮藏(0~5 ℃)

清汤羊肉:原料肉→分割→冷却排酸(-18 ℃)→预煮(沸水,2 min,去泡沫)→加配料(大葱、生姜、大料等)→冷却→切片(2~3 mm)→汤汁浓缩→汤汁真空冷却→料汤分开包装→杀菌(121℃、15 min)→成品→贮藏(0~5 ℃)

红汤羊肉:原料肉→分割→冷却排酸(-18 ℃)→预煮(沸水,2 min,去泡沫)→加配料(大葱、生姜、大料等)→冷却→切片(2~3 mm)→红油炒制→料汤分离→原料真空冷却→拌匀→包装→杀菌(121 ℃、15 min)→成品→贮藏(0~5 ℃)

1.3.2 风味物质的萃取

分别取不同预处理的混匀肉样4.0 g,置于10 mL SPME采样瓶中,插入装有2 cm-50/30 μm DVB/CAR/PDMS StableFlex纤维头的手动进样器,在60 ℃平板加热条件下顶空萃取50 min,移出萃取头并立即插入GC仪进样口(温度250 ℃),热解吸5 min,进样[10-11]。

1.3.3 SPME-GC-MS条件

参照赵泽伟等[12]的方法,并稍作修改。

GC条件:采用HP-5MS弹性石英毛细管柱(60 m×0.25 mm,0.25 μm),柱温41 ℃(保留2 min),以3 ℃/min升温至176 ℃,再以8 ℃/min升温至248 ℃,总运行时间56 min;汽化室温度250 ℃;载气为高纯He(纯度99.999%);柱前压111.06 kPa,载气流量1.0 mL/min;不分流进样;溶剂延迟时间3 min。

MS条件:离子源温度230 ℃,四极杆温度150 ℃,电子能量70 eV,发射电流34.6 μA,倍增器电压1 718 V,接口温度280 ℃,质量扫描范围29~500 u。

定性及定量分析:总离子流图中的各峰经质谱计算机数据系统检索及NIST 2017和Wiley 275标准质谱图比对,同时采用化合物保留指数(retention index,RI)进行比对,确定挥发性化学成分,用峰面积归一化法计算各化学物质的相对含量。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2016软件对实验数据进行分析及制图,并采用SPSS 17.0软件对数据进行统计分析,显著水平P<0.05。

2 结果与分析

2.1 黔北麻羊肉不同加工产品中挥发性风味成分测定结果

由表1~2可知,不同黔北麻羊肉加工产品中共检出76 种挥发性风味物质,包括醇类21 种、烃类31 种、醇类6 种、酮类9 种、其他类9 种。对照组生羊肉中共检出6 种挥发性成分,其中醛类3 种、烃类1 种、醇类1 种、酮类1 种,以醛类物质相对含量最高,为73.66%,其次为酮类、烃类及醇类,相对含量分别为9.61%、5.92%和5.16%。白切羊肉中共检出27 种挥发性成分,其中醛类10 种、烃类9 种、醇类2 种、酮类3 种、其他类3 种,以醇类物质相对含量最高,为27.29%,其次为醛类、烃类、其他类及酮类,相对含量分别为27.15%、14.23%、2.70%和0.81%。清汤羊肉中共检出54 种挥发性成分,其中醛类15 种、烃类24 种、醇类5 种、酮类5 种、其他类5 种,以醇类物质相对含量最高,为44.22%,其次为烃类、醛类、其他类及酮类,相对含量分别为38.93%、13.02%、4.92%和1.50%。红汤羊肉中共检出62 种挥发性成分,其中醛类15 种、烃类26 种、醇类6 种、酮类7 种、其他类8 种,以醇类物质相对含量最高,为64.06%,其次为烃类、醛类、其他类及酮类,相对含量分别为28.72%、11.99%、4.09%和2.69%,表明不同的加工方式对黔北麻羊肉的挥发性风味成分影响差异较大。

2.2 黔北麻羊肉不同加工产品中主要风味化合物的变化

2.2.1 醛类风味物质的变化

黔北麻羊系列产品中醛类风味物质主要来源于原料肉中不饱和脂肪酸的氧化和糖降解,其中小分子和帶支链的醛类对羊肉风味贡献较大[13-14]。随着加工工艺的复杂,加工产品中醛类物质相对含量呈下降趋势,简单加工的白切羊肉相对含量较高,为27.15%,清汤羊肉次之,为13.02%,红汤羊肉工艺相对繁琐,醛类物质相对含量为11.99%。且在加工前后均检测出己醛、庚醛、壬醛等,其中壬醛和己醛相对含量较高,主要与不同加工方式使黔北麻羊肉中油酸、亚油酸氧化和亮氨酸的Strecker反应有关[15]。壬醛具有甜橙味、柠檬味和油脂味,己醛具有果香、柑橘香、生的油脂味,这与黔北麻羊的养殖方式有关,赋予其独特的羊肉风味[16]。加工产品中均存在的苯甲醛具有樱桃、苦杏仁及坚果香味,可能是苯丙氨酸的降解产物[17]。

2.2.2 烃类风味物质的变化

黔北麻羊系列产品中烃类(除萜烯类化合物)主要来源于脂肪酸烷氧自由基的均裂,其阈值较高,对风味的贡献较小[18-19]。在黔北麻羊不同产品检出的烃类物质中,对照组生羊肉和普通加工的白切羊肉中均含有苏合香烯,清汤羊肉和红汤羊肉中均未检出,表明苏合香烯可能是黔北麻羊肉中本身含有的物质,且加工后损失较大。β-水芹烯、茴香烯、β-月桂烯、柠檬烯和石竹烯等是加工后共有物质,这些化合物气味强烈,呈味阈值较低,其中α-石竹烯是合成香料的原料,具有辛香、木香,β-水芹稀具有胡椒味,柠檬烯具有柠檬香气,这可能与黔北麻羊肉加工过程中加入的花椒、茴香等香料有关,对产品的风味有重要贡献[20-22]。

2.2.3 醇类风味物质的变化

醇类风味物质是产品中脂肪氧化的另一种产物,直链饱和醇的风味阈值相对较高,对样品风味的贡献较小,不饱和醇的风味阈值较低,对风味贡献较大[23]。辛醇是所有样品中的共有物质,对照组生羊肉中相对含量较高,为5.164%,白切羊肉次之,为3.556%,红汤和清汤羊肉相对含量较低,分别为0.208%和0.276%,表明辛醇是羊肉中本身含有的物质,且加工方式越复杂,损失越大。此外,在产品中还检测出共有物质芳樟醇,主要存在于肉桂的挥发性成分中[24-25],表明香辛料的加入可能对产品的挥发性风味具有重要影响。

2.2.4 酮类风味物质的变化

黔北麻羊不同产品中酮类风味物质相對含量差异较大,共检出9 种酮类风味物质,其中对照组未经加工的黔北麻羊肉中酮类物质相对含量最高,为9.61%,红汤羊肉和清汤羊肉次之,为2.69%和1.50%,采用普通加工的白切羊肉相对含量最低,为0.81%。酮类风味化合物主要由不饱和脂肪酸的热氧化或降解以及氨基酸降解产生,但多数酮类物质阈值较高,对风味特征的贡献不大,但是有些酮类是形成杂环化合物的重要中间体,对产品香味的形成起着不可忽视的作用[26-27]。

2.2.5 其他类风味物质的变化

黔北麻羊不同产品中还检测出其他种类物质,如含硫、含氮类等其他杂环化合物,主要来源于美拉德反应、氨基酸热解和硫胺素降解,多具有肉香味[28]。其中,2-正戊基呋喃是亚油酸的氧化产物,由于阈值较低,是肉类产品中重要的风味呈味物质,对羊肉独特风味的形成具有重要作用[29]。此外,相对含量较高的草蒿脑、桉油精、乙酸芳樟酯等可能与香料的添加有关,是羊肉产品中重要的香气组成部分。

2.3 黔北麻羊肉不同加工产品中挥发风味物质的主成分分析

对不同加工方式黔北麻羊肉的挥发性风味物质利用SPSS 17.0软件进行主成分分析。由表3可知,第1主成分的贡献率为89.020%,第2主成分的贡献率为5.882%,第3主成分的贡献率为5.099%,3 个主成分的累计贡献率达到100%,能够反映样品的整体信息,故取这3 个主成分作为数据分析的有效成分。

由表1和图1可知,柠檬烯、茴香烯、石竹烯、芳樟醇、2,3-辛二酮、草蒿脑、己醛、壬醛、辛醇等与加工后的羊肉风味在主成分1和主成分2方向上具有高度的相关性。将各特征向量数据标准化后,各主成分得分如表4所示。

由表4可知,红汤羊肉与第1主成分的相关性最大,与第3主成分的相关性较大,清汤羊肉与第2主成分的相关性较大,由此说明,第1、3主成分代表了红汤羊肉,第2主成分代表了清汤羊肉。

不同加工方式生产的黔北麻羊肉挥发性风味物质差异较大,其中白切羊肉主要风味物质为醇类和醛类,红汤羊肉主要风味物质为醇类和烃类,而清汤羊肉主要风味物质为醇类、烃类及醛类。

2.4 黔北麻羊肉不同加工产品中挥发性风味成分韦恩分析

由图2可知,4 种样品中检出共有物质4 种,包括己醛、庚醛、壬醛和辛醇,主成分分析结果表明,己醛、壬醛和辛醇为黔北麻羊系列产品的主要风味成分,构成了黔北麻羊产品风味的骨架,对产品风味贡献较大。而白切羊肉、红汤羊肉和清汤羊肉有16 种相同成分,分别为己醛、庚醛、壬醛、辛醇、正戊醛、苯甲醛、6-甲基-3,5-庚二烯-2-酮、β-月桂烯、柠檬烯、β-水芹烯、桉油精、反-柠檬醛、茴香烯、石竹烯、芳樟醇和草蒿脑,是黔北麻羊肉加工产品的主要风味成分,主成分分析表明,己醛、壬醛、辛醇、柠檬烯和石竹烯为黔北麻羊加工产品的主要风味物质,构成黔北麻羊加工产品的主要风味骨架,这与肖雄等[8]得出的羊肉中风味成分基本一致。

3 结 论

采用SPME-GC-MS技术结合主成分分析,研究不同黔北麻羊加工产品风味物质变化规律。结果表明:黔北麻羊肉加工后共检出76 种挥发性成分,其中醇类21 种、烃类31 种、醇类6 种、酮类9 种、其他类9 种;对生羊肉、白切羊肉、清汤羊肉及红汤羊肉风味进行主成分分析,结果表明,柠檬烯、茴香烯、石竹烯、芳樟醇、

2,3-辛二酮、草蒿脑、己醛、壬醛和辛醇等是黔北麻羊系列产品的主要风味物质,4 种样品中己醛、壬醛、辛醇3 种主要共有成分构成黔北麻羊系列产品风味的基本骨架,白切羊肉、清汤羊肉及红汤羊肉中己醛、壬醛、辛醇、柠檬烯和石竹烯5 种主要共有成分构成黔北麻羊加工产品的主要风味骨架。综上,不同加工方式对黔北麻羊系列产品的风味具有一定影响,通过主要成分的分析可有效确定产品真伪,为今后黔北麻羊系列产品的研发和质量追溯提供数据支撑。

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