頂空固相微萃取-氣質聯(lián)用分析不同烹制時間紅燒肉揮發(fā)性風味成分

朱文政，嚴順陽，徐艷,2，王秋玉,2，張慢，張慧敏，周曉燕,2*，楊章平*

1(揚州大學 旅游烹飪學院，江蘇 揚州，225127)2(江蘇省淮揚菜產業(yè)化工程中心，江蘇 揚州，225127)3(揚州大學 動物科學與技術學院，江蘇 揚州，225009)

紅燒肉是深受消費者喜愛的中華傳統(tǒng)美食之一[1]，因其肥而不膩、瘦而不柴、軟爛適度、色澤紅亮、味道濃郁、鮮美可口的特點深受大眾的喜愛。紅燒肉的烹制技法源遠流長，研究表明，烹飪會使食物的物理和化學性質發(fā)生一系列變化[2]，烹制時間和火候對紅燒肉營養(yǎng)品質和風味有很大影響。

近年來，關于紅燒肉風味的研究主要集中在豬肉的品種、紅燒肉類別和烹飪方法等因素對紅燒肉揮發(fā)性風味的影響。文獻研究表明，烹制方式和烹制時間的差異形成了不同紅燒肉獨特的風味感官特征，紅燒肉加工過程中脂類物質分解與氧化對風味的形成有很大影響[3-10]。文獻表明，脂肪氧化和脂肪酸組成變化對肉制品的營養(yǎng)和風味產生重要影響。肉中不具有揮發(fā)性的風味物質前體經過熱誘導后產生一系列復雜化學反應最終形成了多種揮發(fā)性化合物，從而產生肉特有的風味[11]。

本實驗以蘇式紅燒肉為基礎，結合中國烹飪大師的經驗和烹制技法，以不同烹制時間下的紅燒肉為研究對象，通過固相微萃取結合氣相色譜-質譜聯(lián)用技術(solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS)，分離鑒定紅燒肉的風味物質[12]，采用內標法，確定不同烹制時間段紅燒肉的主體風味活性物質，為紅燒肉的工業(yè)化生產加工及風味評價提供指導。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

冷鮮豬五花肉(三元雜交豬)、小蔥、生姜，購于揚州麥德龍超市；色拉油，金龍魚調和油；精選老抽、精選生抽,李錦記食品有限公司；紹興花雕酒，浙江古越龍山紹興黃酒股份有限公司；青島啤酒，青島啤酒股份有限公司；白砂糖，南京甘汁園糖業(yè)有限公司；食鹽，大連鹽化集團有限公司。辛酸甲酯標準品，美國Sigma公司。

1.2 儀器與設備

C21S-C2170九陽電子爐，九陽股份有限公司；分析天平(BS210S(1/10000)型)，賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；MK-301型熱電偶接觸式測溫儀，杭州美控自動化技術有限公司；恒溫水浴鍋(HH-4A型)，國華電器有限公司；CarboxenTM/聚二甲基硅氧烷萃取頭(75 μm)、57330-U手動固相微萃取進樣器，美國Supelco公司；氣相色譜-質譜聯(lián)用儀(Trace ISQ II)，美國熱電公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品制備

將五花肉原料，放入冷水鍋中煮至斷生(中心溫度達到65 ℃)，然后取出晾涼切割成規(guī)格3 cm×3 cm×2 cm的塊狀，稱取1.0 kg，備用。鍋中放入色拉油15 g，加入塊狀的五花肉用800 W火力煸炒，然后加入小蔥12 g、姜12 g、料酒15 g，將五花肉煸炒出油，再加入老抽30 g、生抽30 g、啤酒300 g、白砂糖50 g、食鹽2 g，加入農夫山泉礦泉水1 500 mL，用1 200 W火力將湯汁燒沸后，改用500 W火力燒制2.5 h。為研究動態(tài)紅燒肉烹制過程中揮發(fā)性成分的變化，取原料肉、烹制30、60、90、120和150 min，這6個時間段的肉為研究對象。烹制完成后，將樣品晾涼絞碎，貯藏于-40 ℃，備用。

1.3.2 揮發(fā)性風味物質的測定

將待測樣品置于4 ℃條件下緩慢解凍，稱取10.0 g樣品轉移到20 mL萃取瓶中，加入60 μL 0.012 66 mg/mL的辛酸甲酯內標，然后快速用錫紙和封口膜密封瓶口。將經250 ℃老化1 h后的萃取頭穿過頂空瓶口的橡膠密封塞插入到萃取瓶中，并在60 ℃水浴加熱條件下頂空萃取40 min，萃取結束后迅速拔出萃取頭插入氣相色譜質譜聯(lián)用儀進樣口，啟動氣相色譜質譜聯(lián)用儀采集數(shù)據并進行分析、鑒定。

色譜柱為DB-Wax(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，載氣為氦氣。流速為1.0 mL/min，不分流進樣，進樣口溫度為250 ℃；升溫程序：起始溫度為40 ℃，保持2 min，以4 ℃/min升到120 ℃，再以8 ℃/ min升到240 ℃，保持7 min。質譜條件：離子源溫度240 ℃；電離方式EI；電子能量70 eV；燈絲電流150 μA；質量掃描范圍：30～450m/z。

1.3.3 定性與定量分析

根據檢索庫(NIST 2011)進行化合物的質譜分析鑒定，在檢測出的揮發(fā)性風味成分中篩選出正匹配度和逆匹配度均大于800的化合物。定量方法：根據辛酸甲酯內標峰面積，計算待測樣品中揮發(fā)性風味物質含量，計算如公式(1)所示：

揮發(fā)性風味物質含量/(mg·kg-1)

(1)

參照劉登勇等[13]的方法，采用氣味活度值(odor activity value，OAV)計算確定紅燒肉中的主體風味成分，OAV值，是指嗅感物質的絕對濃度(C)與其感覺閾值(T)之比，計算如公式(2)所示：

(2)

1.4 數(shù)據處理

每個樣品重復3次，采用Excel軟件和SPSS 17.0軟件中的單因素方差分析(ANOVA)法和Duncan多重比較法對樣品數(shù)據進行處理與分析，分析結果以平均值±標準差表示，以P<0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 SPME-GC-MS檢測結果及揮發(fā)性風味物質鑒定

采用SPME結合GC-MS萃取并檢測不同烹制時間過程中紅燒肉的揮發(fā)性物質。由表1可知，紅燒肉中共鑒定出93種化合物，包括烴類40種、醇類19種、酯類11種、醛類8種、酮類8中、酸類1種、其他類6種。不同烹制時間組中檢測的揮發(fā)性化合物有差別且總揮發(fā)性物質含量存在顯著差異(P<0.05)，紅燒肉在烹制過程中，隨著烹制時間的延長，其揮發(fā)性物質種類數(shù)量檢出呈先增加、后減少、再增加的趨勢。表2統(tǒng)計分析了不同烹制時間過程中鑒定出不同化合物的種類與數(shù)量。從統(tǒng)計結果來看，原料肉中檢測出48種揮發(fā)性風味物質，加熱至30 min時，烴類物質和醇類物質種類增加，加熱至60 min時總計檢出61種揮發(fā)性物質，其中醛類風味物質，原料肉中檢出3種風味物質，加熱至150 min時增加至7種風味物質。

表1 不同烹制時間的紅燒肉揮發(fā)性化合物成分

續(xù)表1

續(xù)表1

表2 不同烹制時間的紅燒肉揮發(fā)性化合物數(shù)量統(tǒng)計

化合物含量的高低不能說明其對風味的貢獻度大小，通過計算各揮發(fā)性風味化合物香味閾值，進行OAV分析。通過查詢，共找到22種揮發(fā)性風味化合物的香味閾值，如表3所示，紅燒肉的OAV值≥1的有9種，按照風味貢獻程度從大到小依次為壬醛、己酸甲酯、己醛、反-2-庚烯醛、1-辛烯-3-醇、2-戊基呋喃、2-庚酮、2-戊酮、3-羥基-2-丁酮。在烹制過程中，瘦肉和脂肪組織的非揮發(fā)性成分之間會發(fā)生一系列復雜的熱誘導反應，產生大量的反應產物[17]。五花肉在烹飪過程中會發(fā)生復雜的化學變化，美拉德反應、脂肪降解等途徑是產生揮發(fā)性風味物質的重要原因[18]。

表3 紅燒肉中主要的揮發(fā)性物質的閾值及OAV

2.2 醛類風味物質含量差異比較分析

醛類物質來源于脂肪氧化降解[19]。醛類物質是紅燒肉中主要揮發(fā)性風味化合物。醛類物質具有較強的揮發(fā)性，濃度高且閾值較低，是熟肉中重要的風味化合物[14]。紅燒肉在烹制過程中，醛類風味物質隨著烹制時間的延長而產生，烹制90 min時，己醛檢出量達10.86 mg/kg，烹制120 min時，檢測量達到29.14 mg/kg，至150 min時，檢出量降低至22.75 mg/kg。此外，壬醛加熱至120 min時檢出，含量為11.15 mg/kg。此外烹制達到一定時間后也會產生庚醛、十八醛、十二醛、苯甲醛等物質。這幾個醛類物質，己醛具有清香的青草香，壬醛具有清香，庚醛具有油脂香和果香味，而且這幾類醛類物質的閾值也相對較低[20-21]。己醛和庚醛主要由亞油酸和花生四烯酸氧化產生[22]，壬醛主要由于油酸氧化產生[23]。通過紅燒肉OAV值分析，壬醛OAV值為12.17，己醛OAV值為6.48，2-庚烯醛為6.43，表明它們在紅燒肉香氣中起重要作用。隨著烹調溫度的升高，揮發(fā)性化合物的形成和脂質氧化增加，這說明脂肪氧化產生的化合物對熟肉的風味有很大的影響[24]。總體來看，醛類物質的種類和含量隨烹制時間延長呈上升趨勢。

2.3 醇類風味物質含量差異比較分析

醇類物質主要來源于脂肪的氧化分解[25]。紅燒肉烹制過程中共鑒定出19種醇類物質，大部分的醇類物質都是從原料肉就含有，隨著烹制時間的增加，含量呈先升高后降低的趨勢。醇類物質中，正戊醇、正己醇、1-辛烯-3-醇、2-癸烯-1-醇是紅燒肉中主要風味物質，其中以正己醇和1-辛烯-3-醇含量最高，分別為18.93 mg/kg和18.19 mg/kg，其次為正戊醇、2-癸烯-1-醇含量相對較高。研究顯示，1-辛烯-3-醇香氣性質具有蘑菇香味，1-辛烯-3-醇具有較強的蘑菇香味[26]。從烹制時間趨勢上來看，烹制時間對紅燒肉的醇類物質影響較大，在烹制90 min和120 min時醇類物質的含量達到最大值，繼續(xù)加熱時部分醇類物質含量下降。

2.4 酮類風味物質含量差異比較分析

酮類物質可以通過不飽和脂肪酸受熱氧化后降解[27]，也可以通過美拉德反應產生[28]。酮類物質閾值較低，常有清香氣味，對紅燒肉的整體風味具有一定的影響。紅燒肉在烹制過程中共鑒定出8種酮類物質，在原料肉中鑒定出3-辛酮、2-庚酮和2-戊酮，其中3-羥基-2-丁酮、4,6,8-三甲基-1-壬酮這2種酮類物質在開始烹制之后就已經產生了，并且隨著烹制時間的增加總體的含量也在增加，在烹飪時間為120 min時達到最大值。酮類在紅燒肉中種類較少且相對含量低，因此對紅燒肉風味貢獻不突出。

2.5 酯類風味物質含量差異比較分析

酯類物質由肌肉組織中脂質氧化所產生的醇和游離脂肪酸之間的相互作用所產生[29]。在酯類物質中，己酸甲酯、硅烷二醇二甲酯含量較高，前者在原料肉中、30 min和60 min時間段檢出，而60 min后未檢出，后者則相反，烹制120 min和150 min時檢出，含量為2.63 mg/kg和2.87 mg/kg。酯類物質是由酯化反應和各種產物之間的相互作用產生的，酯類物質的閾值較高，對風味的影響較小。短鏈脂肪酸與醇類物質生成的酯類物質呈果香味，而長鏈脂肪酸與醇類物質生成的酯具有油脂味?？傮w上看，酯類物質的種類較少，占總的揮發(fā)性風味物質相對含量較小。

烯烴類物質中以β-蒎烯含量最高，烹制120 min時，其含量為10.78 mg/kg，可能是烹制過程中紅燒肉發(fā)生脂質過氧化反應產生烴類物質，而烹制時間的延長則使部分烴類化合物轉化為雜環(huán)類化合物。烴類化合物閾值較高，單獨烴類對風味貢獻不大，但多種烷烴及烯烴的協(xié)同作用可能對肉的風味有整體貢獻[30]。其他類風味化合物主要由呋喃類、雜環(huán)類等物質組成，它們通常都是閾值較低，但對風味影響較大。呋喃類物質是由脂質氧化產生的，賦予肉制品良好的風味，揮發(fā)性物質中檢測到一種含量較高的呋喃類物質2-戊基呋喃(OAV>1)，這種物質有甜香[31]，對紅燒肉的風味影響較大。硫醇化合物常見于低溫(70～100 ℃)烤肉中[32]。

3 結論

本文應用SPME-GC-MS技術，對不同烹制時間(原料肉、30、60、90、120、150 min)的紅燒肉中揮發(fā)性風味成分進行測定。研究結果顯示，紅燒肉在烹制過程中共鑒定出93種揮發(fā)性化合物。根據不同類風味物質的聚類和OAV值分析，烹制時間對紅燒肉揮發(fā)性風味化合物有顯著影響，從檢測出的風味物質含量來看，醛類、酯類、呋喃類是紅燒肉烹制過程中的主要風味物質，隨烹制時間的增加，其含量顯著增加(P<0.05)，烹制150 min時，己醛含量達到22.75 mg/kg，壬醛含量達到12.17 mg/kg，通過OAV值分析發(fā)現(xiàn)，己醛、壬醛、2-庚烯醛(OAV>1)等風味化合物是紅燒肉烹制90、120和150 min主要貢獻的香味風味物質；此外，呋喃類物質2-戊基呋喃(OAV>1)是紅燒肉主要特征香味風味物質。該結論與SONG等[33]研究紅燒肉檢出的戊醛、壬醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛、苯乙醛、十二烷和芳樟醇等物質相似。研究結果為后續(xù)深入研究紅燒肉的品質形成和精準調控提供依據。