宰后成熟過程對牦牛肉中揮發性風味化合物的影響

李永鵬，余群力*

(甘肅農業大學食品科學與工程學院，甘肅 蘭州 730070)

宰后成熟過程對牦牛肉中揮發性風味化合物的影響

李永鵬，余群力*

(甘肅農業大學食品科學與工程學院，甘肅 蘭州 730070)

宰后冷卻成熟會影響肉類風味，本實驗研究冷卻成熟對牦牛肉揮發性風味化合物的影響。取甘肅肅南裕固族自治縣天然放牧牦牛的背最長肌，用氣相色譜-質譜(GC-MS)法檢測其成熟前后的揮發性化合物，分析冷卻成熟對其種類和相對含量的影響。成熟后的牦牛肉中，含硫化合物(肉香味)比成熟前增加了24%，特別是2-乙酰基噻唑(肉香)、甲硫基丙醛(肉湯味)分別增加了100%和78%；羰基化合物增加了311%，其中3-羥基-2-丁酮(奶香回味)增加了331%，其成熟后的相對含量高達20.54%，是牦牛肉成熟后相對含量最高、增加程度最大的揮發性物質；來自牧草中特殊成分的酚類、萜類及倍半萜類(飼源性化合物)比成熟前減少了34%，其中4-甲基酚(膻味)減少了70%，β-石竹烯減少了40%。以上結果表明，宰后成熟工藝有利于牦牛肉風味的改善，并減少牧草中特殊成分對牦牛肉風味的不良影響。

牦牛肉；冷卻成熟；揮發性風味化合物；氣相色譜-質譜

風味是牛肉的重要品質之一，肉中的揮發性化合物是香味的來源。宰后冷卻成熟是排酸肉生產的重要工藝，成熟過程中的主要變化是細胞死亡過程和內源性蛋白酶對結構蛋白的降解[1]，由于這些變化都涉及到了肉類風味前體[2]，因此冷卻成熟除了能改善肉的嫩度外，還可能對肉的風味產生影響。

牦牛是青藏高原的原始牛種，肉質鮮香可口，營養價值高[3]。目前牦牛肉的生產模式比較原始，整個產業的工業化程度不高[4]。本研究探討冷卻成熟工藝對牦牛肉揮發性風味化合物的影響，為在工業化生產過程中提高牦牛肉的風味品質提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

健康放牧牦牛，取自甘肅張掖市肅南裕固族自治縣的天然牧場，于當地屠宰場進行屠宰。

氯化鈉(分析純) 天津市光復科技發展有限公司。

1.2 儀器與設備

手動SPME進樣器(規格為50/30μm DVB/CAR/PDMS)美國Supelco公司；AUTOSYSTEM XL- TURBOMASS氣相色譜-質譜聯用儀(配有電子轟擊(EI)離子源及TuborMass4.1.1數據處理系統) 美國Perkinelmer公司；DS-Ⅱ電熱三用水箱 北京市醫療設備廠；PHS-3C數顯酸度計 上海宇隆儀器有限公司。

1.3 肉樣的采集及處理

隨機選取甘肅肅南裕固族自治縣的5頭健康放牧牦牛，18月齡。宰前禁食12h，禁水2h，屠宰后取背最長肌。

取50g肉樣，切成1cm肉丁，放置于100mL小瓶中，以封口膜密封瓶口，然后進行速凍，在－18℃條件下儲藏，直至揮發性化合物檢測。這些肉樣作為成熟前組。

取50g肉樣，切成1cm 肉丁，放置于100mL小瓶中，以封口膜密封瓶口，之后一直處于0～4℃條件下運輸和保藏，以模擬商業成熟條件，成熟結束后取出速凍，在－18℃條件下儲藏，直至揮發性化合物檢測。這些肉樣作為成熟后組。

為了確定冷卻成熟的終點，另取15份肉樣，每份約500g，用于pH值的測定。這15份肉樣在4℃條件下冷藏，與成熟后組條件相同，宰后1h內先進行一次pH值測定，以后每隔24h測定一次，當這些肉樣達到最終酸度時(即下降到最低點并有緩慢回升趨勢)認定為成熟結束，然后將成熟后組肉樣冷凍，直至揮發性化合物檢測。

1.4 揮發性化合物檢測方法

1.4.1 頂空固相萃取

肉樣解凍后加入10g NaCl，然后在90℃水浴鍋中加熱60min，以充分熟制；在60℃恒溫條件下，用手動SPME進樣器吸附30min，之后進行氣相色譜-質譜(GCMS)檢測。

1.4.2 GC-MS檢測條件

色譜條件：色譜柱為OV1701色譜柱(50m×0.2mm，0.33μm)；升溫程序：50℃保持2min，以3℃/min升至225℃，保持1min；載氣(He)流速0.8mL/min，分流進樣，20min后打開分流閥，分流比1:50。

質譜條件：電子轟擊(EI)離子源；電子能量70eV；離子源溫度200℃；質量掃描范圍m/z 10～400。

1.4.3 數據分析

用TuborMass4.1.1數據處理系統，對GC-MS結果進行分析，通過對比系統自帶的NBS、Nist等數據庫進行人工解析，各物質峰所得質譜圖與標準數據庫進行比對，根據其匹配度鑒定各揮發性化合物。并用峰面積歸一化法計算出各揮發性成分的相對含量。

2 結果與分析

2.1 宰后成熟過程中牦牛肉的pH值及成熟終點的確定

圖1 成熟過程中牦牛肉的pH值Fig.1 Change in pH of yak meat during aging process

牦牛肉pH值隨成熟時間的變化如圖1所示。宰后0h，牦牛肉的pH值為6.28，成熟初始階段pH值隨成熟時間延長而下降，直至宰后第6天牦牛肉pH值到達最低點5.52，第7天開始pH值趨于穩定并有回升趨勢。所以認定宰后第7天成熟結束，并在此時將成熟后組肉樣取出冷凍。

2.2 成熟前后牦牛肉揮發性化合物變化

成熟前的牦牛肉中共檢測出揮發性化合物120種，成熟后共檢測出133種。這些物質的來源有以下5類：1)美拉德反應產物；2)脂源性化合物；3)美拉德-脂質過氧化交互反應產物；4)飼源性成分；5)其他來源。將成熟前后這5種來源的揮發性化合物的總相對含量進行對比，結果見圖2。美拉德反應產物增加最多，由成熟前的9.64%增加到25.53%，增加了165%；脂源性化合物和飼源性成分都減少了，分別比成熟前減少了36%和34%；此外的各類物質變化不大。根據Calkins和Vasta的綜述，前4種來源的化合物是肉類風味的主要貢獻者[5-6]。

圖2 成熟前后牦牛肉中的揮發性化合物Fig.2 Volatile components in yak meat with and without aging treatment

表1 成熟前后牦牛肉中的美拉德反應產物相對含量對比Table 1 Comparisons on relative contents of Maillard reaction products in yak meat with and without aging treatment

2.3 成熟對美拉德反應產物的影響

許多揮發性化合物來自于美拉德反應，這是羰基與氨基的反應。主要過程是加熱時氨基與羰基縮合形成糖胺，糖胺再經過Amadori重排、Strecker降解而形成一系列物質[5]。按照美拉德反應途徑，這類化合物可分為3類：1)含硫化合物；2)Strecker氨基酸反應產物；3)來自糖胺分解的羰基化合物。按這3種反應途徑，分類比較美拉德反應產物成熟前后的變化，結果見表1。

2.3.1 含硫化合物

由表1可見，成熟前后的牦牛肉中共檢測到8種含硫化合物，總相對含量由1.11%增加到1.38%，比成熟前增加了24%。除苯并噻唑外，其他物質相對含量都增加了。相比于成熟前，成熟過程中相對增加程度最大的4種物質是乙酸甲硫醇酯、2-乙酰基噻唑、甲硫基丙醛、二甲基二硫，其中乙酸甲硫醇酯增加了約3倍，2-乙酰基噻唑增加了100%，甲硫基丙醛也增加了78%。其中2-乙酰基噻唑(肉香)和甲硫基丙醛(肉湯味)被認為是牛肉的特征香味化合物[2]，這兩者的大幅增加暗示出成熟可以增強牦牛肉的牛肉香味。

牦牛肉成熟前后相對增加程度最大的3種含硫化合物是乙酸甲硫醇酯、2-乙酰基噻唑和甲硫基丙醛。根據Mottram[7]的綜述，這三者的生成途徑為：蛋氨酸和半胱氨酸通過Strecker降解形成了甲硫醇和硫化氫，然后這兩種物質再與美拉德反應中間體縮合得到含硫化合物。成熟后這3種含硫化合物的顯著增加，很可能是因為牦牛肉在成熟期間釋放了大量的游離蛋氨酸和半胱氨酸。Koutsidis等[8]和Polak等[9]在研究成熟期間牛肉游離氨基酸含量變化時發現游離蛋氨酸和半胱氨酸含量大幅增加，他們推測成熟可能會引起牛肉中含硫揮發性化合物的增加，只是這些研究者沒能進一步通過實驗來證實這個推測。本實驗中，牦牛肉在成熟后含硫揮發物含量提高的結果在一定程度上證實了Koutsidis等[8]和Polak等[9]的觀點。

2.3.2 Strecker氨基酸反應產物

Strecker氨基酸反應有2種途徑：1)由羰基氨類生成吡嗪；2)通過降解得到Strecker醛[7]。這類產物共有8種(表1)，其總相對含量增加了5%；其中吡嗪有3種，Strecker醛有5種。

3種吡嗪都減少了，吡嗪類化合物總含量由0.9%減少到0.61%，減少了32%。相對減少程度最多的是2,5-二甲基吡嗪，比成熟前降低了48%。Parker等[10]發現在牛肉中添加葡萄糖后會抑制吡嗪的形成，成熟后牦牛肉中吡嗪類化合物的減少可能與游離糖的增多有關。

除乙醛外，其余4種Strecker醛相對含量都增加了，這4種醛總含量由0.67%增加到1.19%，增加了78%。相對增加程度最大的Strecker醛是異戊醛和2-甲基丁醛，分別比成熟前增加了320%和175%。

異戊醛和2-甲基丁醛分別來自于亮氨酸和異亮氨酸[5]，Strecker醛的增加很可能與牦牛肉在成熟過程中相應Strecker氨基酸的釋放有關。乙醛是來自丙氨酸的Strecker醛[7]，同時還是很多反應的底物，也許正因為成熟后牦牛肉中各類反應的加劇，導致乙醛的相對含量不如成熟前高。增加幅度最大的異戊醛和2-甲基丁醛都是具有果香的化合物，所以成熟可能會增強牦牛肉的果香香韻。

2.3.3 羰基化合物

羰基化合物有5種(表1)，總相對含量由5.2%增加到21.35%，增加了311%，這類化合物對美拉德反應產物的總增加量貢獻最大，其增加量占總增加量的98%。除2-丁酮外所有羰基化合物都增加了。其中相對增加程度最大的是3-羥基-2-丁酮，比成熟前增加了331%，其成熟后的相對含量高達20.54%，這也是牦牛肉中含量最高的、成熟過程中增加幅度最大的揮發性化合物。3-羥基-2-丁酮具有奶香樣的回味感[2]，因而冷卻成熟可能會引起牦牛肉的奶香回味的增強。

表2 成熟前后牦牛肉中的芳烴類物質相對含量Table 2 Aromatics in yak meat with and without aging treatment

2.4 成熟對脂源性化合物的影響

揮發性化合物最主要的來源是脂肪，這具體包括2種途徑：1)脂質過氧化；2)脂質高溫反應。脂質過氧化是指脂肪酸在游離基等誘發下先變成氫過氧化物，再通過β斷裂形成各種產物。過氧化產物反映了肉類風味中的品種差異[7]。脂質高溫反應主要生成芳香族碳氫化合物，即芳烴類。

2.4.1 脂質過氧化產物

脂質過氧化產物按照其β斷裂方式的不同，能形成具有各種特征結構的化合物：飽和脂肪醛、單不飽和脂肪醛、多不飽和脂肪醛、末端烯醇(簡稱烯醇，如1-辛烯-3-醇)、2號位羰基酮(簡稱甲基酮，如2-庚酮)、脂肪酸、內酯[7]。牦牛肉中共檢測到31種過氧化產物，其總相對含量由36.67%下降到21.98%，比成熟前減少了40%。

以特征結構分類，各種脂質過氧化產物在成熟前后的相對含量如圖3所示。飽和醛從10.08%下降到4.07%，單不飽和醛從11.94%下降到2.38%，這兩類醛是所有過氧化產物中相對減少程度最大的，進而直接影響到揮發性成分的總體比例。醛類物質主要代表了牛肉中的脂肪氣味[2]。甲基酮、烯醇類、內酯類都增加了，烯醇比成熟前增加了2倍，內酯增加了1倍。但是除了飽和醛與單不飽和醛以外，其他脂質過氧化產物相對含量的絕對變化幅度在－0.49%～0.63%之間，對揮發性成分總體比例影響不大。

圖3 成熟前后牦牛肉中的脂質過氧化產物Fig.3 Products of lipid peroxidation in meat of yak pre-and post-aging

2.4.2 脂質熱反應產物(芳烴類)

芳烴類共有10種(表2)。牦牛肉成熟后，該類物質總含量由1.79%增加到2.62%，比成熟前增加了46%。每一種芳烴的相對含量都有所增加，對二甲苯增加了6倍多，其中甲苯也增加了18%，這與Insausti等[11]所發現的甲苯會隨成熟時間延長而增加的現象一致。肉中像甲苯這樣的芳烴與涂料味有關[11]，成熟會在一定程度上加強牦牛肉中的涂料氣味；但這類物質的相對含量不高，而且閾值較大，所以對牦牛肉總體風味影響不大。

2.5 美拉德-脂質交互反應產物

表3 成熟前后牦牛肉中的美拉德-脂質交互反應產物相對含量Table 3 Maillard-lipid cross-interaction products in yak meat with and without aging treatment

美拉德反應中間體與脂肪過氧化產物之間發生反應，會形成烷基噻唑、烷基噻吩等特殊產物[7]。實驗中共檢測到6種交互反應產物(表3)，這些物質總含量幾乎沒有變化，每種化合物含量的相對增減程度也僅在－20%～33%之間，即使是含量變化幅度最大的2-戊基呋喃，其含量也只減少了0.05%。且成熟前后各物質含量差異均不顯著(P＞0.05)。可見成熟對牦牛肉揮發性化合物中的美拉德-脂質交互反應產物影響不明顯。

2.6 食源性成分

動物飲食會影響到肉的風味，這主要是因為牧草中的一些特殊成分轉移到了肉中。實驗中共檢測到10種食源性成分，主要包括酚類、萜類、倍半萜類(表4)。其中酚類3種，萜類4種，倍半萜3種。

經過成熟，食源性成分總含量由2.42%減少到1.59%，比成熟前減少了34%。4-甲基酚含量由0.2%減少到0.06%，比成熟前減少了70%。這種酚來源于牧草中的木質素，其含量可以說明動物的放養程度[6]，同時有文獻稱該化合物與反芻動物的“膻味”有關[2]。植物-2-烯含量由0.11%減少到0.09%，比成熟前減少了18%。Elmore等[12]指出憑借植物-2-烯的含量可以區分出動物所食用的飼料是不是天然牧草。β-石竹烯由0.05%減少到0.03%，比成熟前減少了40%。Priolo等[13]發現β-石竹烯可以反映出動物放牧地點的牧草特色。Schreurs等[14]指出來自牧草中特殊成分揮發性化合物會使得肉品風味更不易被消費者所接受。在本實驗中，成熟前后這類物質的減少表明：冷卻成熟工藝可以減少牧草中特殊成分對牦牛肉風味的不良影響。

表4 成熟前后牦牛肉中的食源性成分相對含量Table 4 Foodborne components in yak meat with and without aging treatment

3 結 論

成熟過程調整了牦牛肉中各類揮發性風味化合物的比例。1)美拉德反應產物，含硫化合物(牛肉香)相比于成熟前增加了24%，特別是牛肉的特征香味物質2-乙酰基噻唑(肉香)、甲硫基丙醛(肉湯味)比成熟前分別增加了100%和78%；Strecker醛(甜香)有所增加，吡嗪類(烤香)有所減少，但相對含量的變化幅度都不大；羰基化合物比成熟前增加了311%，其中3-羥基-2-丁酮(奶香回味)增加了331%，其成熟后的含量高達20.54%，是成熟后的牦牛肉中相對含量最大、增加量最多的揮發性化合物。2)脂源性化合物，脂質過氧化產物中，飽和醛和單不飽和醛變化最明顯，這兩類化合物總相對含量降低了15.57%，比成熟前減少了70%，而其他脂質過氧化產物變化不大。脂質高溫反應產生的芳烴類化合物都增加了，但對揮發性化合物的總體比例影響不大。3)美拉德-脂質交互反應產物相對含量變化不大。4)食源性成分相對含量都減少了，總相對含量比成熟前減少了34%，其中4-甲基酚(膻味)減少了70%，β-石竹烯減少了40%。

將以上結果與各類揮發性化合物的風味特征聯系起來，可以做出以下推斷：冷卻成熟強化了牦牛肉的肉香味，鞏固了以奶香為主的回味感，并減弱了脂肪氣息以及來自于牧草的不良風味。因此，經過冷卻成熟工藝的牦牛肉更具深加工價值，有利于提高牦牛肉的風味品質，減少牧草特殊成分對牦牛肉風味的不良影響。

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Effect of Postmortem Aging Process on Volatile Flavor Components in Yak Meat

LI Yong-peng，YU Qun-li*
(College of Food Science and Engineering, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China)

Postmortem cooling aging can affect flavor components of meat. In order to explore the effect of cooling aging process on volatile flavor components in yak meat, the Longissimus dorsi muscle from yak in Sunan county was used to determine volatile flavor components by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Compared with yak meat without aging treatment,the sulfur compounds (meat flavor) in yak meat with aging treatment exhibited an increase of 24%, especially for 2-acetyl thiazole (meat flavor) and methylthiopropionaldehyde (broth flavor). Both kinds of compounds in yak meat with cooling aging treatment exhibited an increase of 100% and 78%, respectively. Meanwhile, the content of carbonyl compounds exhibited an increase of 311%, including an increase of 331% for 3-hydroxyl-2-butanone (milky aftertaste). The relative content of 3-hydroxyl-2-butanone in yak meat with aging treatment was up to 20.54%. This volatile compound exhibited the highest relative content and the highest level of increase in yak meat with aging treatment. However, phenols, terpenes and sesquiterpenes derived from herbage exhibited a decrease of 34%, which included a reduction of 70% for 4-methyl phenol (pastoral flavor),and a decline of 40% for β-caryophyllene. Therefore, postmortem aging process is beneficial to the improvement of flavor components in yak meat and the reduction of negative impact on the flavor of yak meat due to some special components in herbage.

yak meat；cooling aging；volatile flavor component；gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS)

TS251.52

A

1002-6630(2011)05-0001-05

2010-05-24

國家自然科學基金項目(31060221)；國家現代農業(肉牛牦牛)產業技術體系資助項目(nycytx-38)

李永鵬(1984—)，男，碩士研究生，研究方向為食品工藝。E-mail：283212324@qq.com

*通信作者：余群力(1962—)，男，教授，博士，研究方向為畜產品貯藏加工。E-mail：yuqunlihl@sina.com