吹掃/捕集-熱脫附-氣質聯用儀分析新鮮羊肉在冷藏過程中揮發性物質的變化

曲 超，張順亮，王守偉，趙 冰，潘曉倩，喬曉玲，陳文華，李家鵬，許 典

（中國肉類食品綜合研究中心，國家肉類加工工程技術研究中心，肉類加工技術北京市重點實驗室，北京 100068）

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吹掃/捕集-熱脫附-氣質聯用儀分析新鮮羊肉在冷藏過程中揮發性物質的變化

曲 超，張順亮，王守偉*，趙 冰，潘曉倩，喬曉玲，陳文華，李家鵬，許 典

（中國肉類食品綜合研究中心，國家肉類加工工程技術研究中心，肉類加工技術北京市重點實驗室，北京 100068）

摘 要：為研發依據揮發性化合物快速測定羊肉新鮮度的智能探頭，采用吹掃/捕集-熱脫附-氣質聯用技術分析羊肉在4 ℃貯藏條件下揮發性化合物的變化情況，確定各類化合物的變化趨勢。結果表明：在0～8 d的貯藏期內，酸類、醇類和酮類物質的含量呈逐漸增加的趨勢，醛類、烯烴類物質呈先減少后增加的趨勢，酚類物質呈先增加后減少的趨勢。L-乳酸、2,3-丁二醇、壬醛、3-羥基-2-丁酮、鄰苯二甲酸二甲酯、苯乙烯和萘等化合物的含量變化顯著。

關鍵詞：羊肉；吹掃/捕集-熱脫附-氣質聯用儀；揮發性物質；變化趨勢

曲超, 張順亮, 王守偉, 等. 吹掃/捕集-熱脫附-氣質聯用儀分析新鮮羊肉在冷藏過程中揮發性物質的變化[J]. 肉類研究,

QU Chao, ZHANG Shunliang, WANG Shouwei, et al. Changes in volatile components of mutton during cold storage analyzed by purge and trap thermal desorption combined with gas chromatography-mass spectrometry[J]. Meat Research, 2016, 30(1): 25-29. (in Chinese with English abstract) DOI:10.15922/j.cnki.rlyj.2016.01.006. http://rlyj.cbpt.cnki.net

新鮮肉在屠宰分割、流通、貯存過程中易受內源酶、熱、微生物等作用而發生腐敗變質，因此，肉類新鮮度的快速準確評定可為肉品的質量安全控制提供可靠的依據[1]。同時，隨著人們對食品安全意識的不斷提高和對高品質肉類的需求，預測和延長肉類尤其是鮮肉的貨架期具有極其重要的現實意義。

食品中的揮發性物質含量一般極微，要對它們進行分析測定，預處理方法非常重要[2]。目前，主要的前處理方法有固相微萃取法[3-5]、同時蒸餾萃取法[6-9]、超聲輔助溶劑萃取法[10]和超臨界流體萃取萃取技術[11-12]等，這些分析方法在一定程度上均可解決基質的復雜性問題，但具有處理步驟繁瑣、低沸點揮發性組分損失、可重復性差等問題。吹掃/捕集-熱脫附法（purge/trap-thermal desorption system，P&T-TDS）是一種基于動態頂空原理的揮發性成分的分析前處理手段，該法操作簡便，不需要有機溶劑，靈敏度高，對痕量物質的檢測具有較好的優勢，檢測限可達到10－9級，能夠比較真實地反映樣品中揮發性成分的組成[13]。目前，熱脫附法已用于空氣、水、香煙和花香等的測定中[14-16]，而在食品揮發性物質的研究中應用較少，至今尚未有熱脫附法分析羊肉揮發性物質的報道。

本研究采用P & T- T D S結合氣質聯用（g a s chromatography-mass spectrometry，GC-MS）法對新鮮羊肉在4 ℃冷藏下揮發性成分進行分析，以期為羊肉新鮮度快速測定探頭的開發和羊肉品質的保持提供理論依據。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

羊肉（后腿肉） 穆森偉業清真食品有限公司；2-甲基-3-庚酮 美國Sigma-Aldrich公司。

1.2儀器與設備

Gerstel TDS半自動熱脫附進樣器、Tenax TA石英玻璃吸附管、TC-20型Tenax-TA吸附管自動凈化儀 德國Gerstel公司；吹掃捕集器 自制；GC-MS聯用儀、TGWax MS氣相色譜毛細管柱 美國賽默飛世爾科技（中國）有限公司。

1.3方法

1.3.1 羊肉樣品處理

取修去皮、脂肪、骨、筋腱的后腿羊肉1 kg，平均分為10 等份，分裝于食品袋中，于4 ℃冰箱中貯藏至腐敗。每隔1 d測定羊肉樣品的揮發性成分，分析羊肉由新鮮變為腐敗過程揮發性化合物的變化情況。

1.3.2 羊肉樣品中揮發性化合物的吹掃/捕集-熱脫附處理

按照GB/T 9695.19—2008《肉與肉制品取樣方法》[8]對4 ℃貯藏條件下的羊肉進行取樣，切碎并混勻，準確稱取3.00 g置于P&T樣品瓶中，并加入1 μL的2-甲基-3庚酮（0.816 μg/μL）作為內標化合物，樣品瓶一端通氮氣，氮氣吹掃流速為50 mL/min，另一端接裝有Tenax TA吸附劑的吸附管（事先老化至無色譜雜峰），60 ℃保溫，吸附40 min，然后將吸附管取出插入TDS進樣口進樣。

T D S條件：采用標準加熱模式；氦氣流速：20 mL/min；不分流；初始溫度40 ℃，延遲0.5 min，保持1 min，然后以60 ℃/min上升到215 ℃，保持10 min；傳輸線溫度為220 ℃。

冷進樣（cold injection system，CIS）條件：采用標準加熱模式；液氮冷卻，初始溫度－100 ℃，平衡1 min，然后以10 ℃/min上升到225 ℃，保持5 min，分流比為50∶1。

1.3.3 GC-MS測定羊肉樣品中揮發性化合物

GC條件：TG-Wax MS極性柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）進行GC分析；高純氦氣（純度＞99.99%）作為載氣；流速1.0 mL/min；不分流模式。程序升溫為：進樣口溫度250 ℃，柱溫起始40 ℃保持3 min，以5 ℃/min升溫到200 ℃，保持0 min，再以10 ℃/min升到230 ℃保持3 min。

MS條件：傳輸線溫度240 ℃，電子電離源，電子能量70 eV，離子源溫度260 ℃，質量掃描范圍設定為40～600 u；全掃描模式。

1.3.4 風味化合物定性定量鑒定

定性：通過美國國家標準與技術研究所（National Institute of Standards and Technology，NIST）和Willey譜庫檢索，化合物的確定以SI和RSI均大于800為準。

定量：按面積歸一化法計算各組分相對含量，以2-甲基-3庚酮為標樣，采用內標法進行絕對含量的定量分析。在每個測定的羊肉樣品分析中添加0.816 μg/μL的2-甲基-3庚酮，依據化合物的峰面積比值與質量濃度成正比的原理，計算出每一種風味化合物相對于內標化合物的質量濃度，計算公式如下：

式中：CX為未知揮發性化合物含量/（μg/kg）；C0為內標化合物含量/（μg/kg）；SX為未知揮發性化合物的峰面積/（AU·min）；S0為添加的內標化合物峰面積/ （AU·min）。

2　結果與分析

2.1羊肉貯藏過程中揮發性物質的變化情況分析

借助P&T-TDS-GC-MS檢測，羊肉樣品在貯藏0、2、4、6、8 d時揮發性化合物定性定量分析結果如表1所示。在測定的羊肉樣品貯藏過程中，揮發性物質的種類主要為酸類、醇類、醛類、酯類、酮類、芳香烴類和烷烴類等，樣品在貯藏0、2、4、6、8 d的揮發性物質的種類分別為60、62、64、66、71種，且第8天時已有腐敗氣味。

表1　羊肉冷藏過程中揮發性物質成分及相對含量Table 1 Volatile compounds and relative content of mutton during cold storage　μg/kg

續表1　μg/kg

2.2不同種類揮發性化合物的變化分析

2.2.1 酸類和醇類物質的變化分析

由表1可知，從5 個樣品中共鑒定出12 種酸類物質，隨著貯藏時間的延長酸類物質種類和總含量均呈逐漸增加的趨勢。壬酸可能是來源于具強烈脂肪味的壬醛的氧化[17]，同樣辛酸可能是由辛醛的氧化產生，兩者的含量均隨著貯藏時間的延長而增加。異丁酸、2-乙基丁酸、2-甲基丁酸和己酸均在第8天時出現，這些物質可能來源于脂肪的氧化。L-乳酸可能是羊肉中感染了乳酸菌所產生的，其含量在貯藏4 d時已達到200.71 μg/kg，是貯藏2 d時含量的3.28 倍，變化顯著。丁酸在貯藏4 d時開始產生，含量較少。乙酸、苯甲酸和13-二十二碳烯酸含量的變化不顯著。

由表1可知，從5 個樣品中共鑒定出7 種醇類物質，與酸類物質的變化趨勢類似，隨著貯藏時間的延長醇類物質種類和總含量也均呈現逐漸增加的趨勢。變化最顯著的醇類物質為2,3-丁二醇，貯藏8 d時含量為512.75 μg/kg，比剛貯藏時增加了4.67 倍。1-辛烯-3-醇在貯藏4 d時開始產生，異戊醇和庚醇僅在第8天時產生，三者含量均較低。2-乙基己醇和2-苯基-2-丙醇的含量隨著貯藏時間的延長而逐漸增加。

2.2.2 醛類和酮類物質的變化分析

醛類物質的產生主要來源于脂肪的氧化，是構成羊肉特征風味的主要組分[18]。由表1可知，在貯藏期間，共鑒定出11 種醛類物質，醛類物質的總含量呈先減少后增加的趨勢。己醛、糠醛、庚醛、辛醛、壬醛和癸醛的含量均逐漸減少，是由于這些物質可能在外界環境和內源酶的作用下發生了氧化反應，生成了酸類物質。苯乙醛在貯藏6 d后開始產生，到第10天時含量增加到59.55 μg/kg。2-甲基-2-戊烯醛、4-壬烯醛、十一醛和間苯二甲醛的變化趨勢不明顯，同時含量較低。

酮類物質主要是由不飽和脂肪氧化和氨基酸的降解產生，同時也對羊肉特征性風味的形成具有重要作用[19]。由表1可知，在5 個樣品中，僅檢測到3 種酮類，其種類遠低于酸類、醇類和醛類等化合物。3-羥基-2-丁酮的變化顯著，隨著貯藏時間延長，其含量呈倍數增長，在第8天時含量達到了1 679.31 μg/kg，為檢測到的所有揮發性物質中含量最高的組分，該物質的產生可能來源于2,3-丁二醇的氧化。苯乙酮的變化不顯著，1,7,7-三甲基二環（2.2.1）庚烷-2-酮含量逐漸減少，到第8天時未檢測到該化合物。

2.2.3 酯類和烯烴類物質的變化分析

羊肉中的酯類化合物主要是由脂肪氧化產生的醇類和游離的脂肪酸發生酯化反應形成的[20]。由表1可知，在5 個樣品中，共檢測到6 種酯類物質，且總含量變化不顯著，貯藏8 d僅比貯藏開始增加了55.92 μg/kg。在所有酯類物質中，鄰苯二甲酸二甲酯的含量變化較顯著，呈逐漸增加的趨勢。戊二酸二異丁基乙酯含量較高，呈先減少后增加的趨勢，第8天時含量為116.93 μg/kg。2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇雙異丁酸酯在酯類化合物中含量最高，但變化不顯著。乙酸丁酯、1,4-丁內酯和丁二酸二異丁酯含量低，同時含量變化也不顯著。

由表1可知，共檢測到5 種烯烴類物質，其總含量呈先減少后增加的趨勢。3-蒈烯含量較低，但隨著貯藏時間延長呈逐漸增加的趨勢。苯乙烯和苊烯在樣品中的含量較高，其含量隨著時間延長逐漸減少。檸檬烯和1-甲基-4-異丙基-1,4-環己二烯含量變化不明顯。

2.2.4 酚類和芳香烴類物質的變化分析

由表1可知，酚類物質在樣品中僅含有2 種，為苯酚和間甲酚。貯藏0～6 d苯酚含量逐漸增加，到第8天時其含量驟減為52.17 μg/kg；間甲酚的含量逐漸減少，第8天時未檢測到該物質。樣品中共檢測出16 種芳香烴類物質，單個樣品中該類物質的總含量均高于3 700 μg/kg羊肉，但沒有明顯的變化趨勢。萘在該類物質中含量最高，但呈逐漸減少的趨勢。聯苯、α-甲基萘、β-甲基萘、苊、芴、菲含量也呈現逐漸減少的趨勢。

2.2.5 烷烴類和其他物質的變化分析

由表1可知，樣品中共檢測到10 種烴類化合物，這些物質主要來源于脂肪酸烷氧自由基的均裂[20]。正壬烷、十四烷和十七烷在烷烴中的含量較高，但其變化不顯著，同時，其他含量較低的化合物含量變化也不顯著。其他物質檢測到3 種，2,5-二氫噻吩在貯藏4 d時開始出現，其含量呈增長趨勢，到第8天時含量為125.67 μg/kg，其他兩種物質的變化無規律。

3　結 論

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羊肉樣品在4 ℃冷藏條件下，貯藏0、2、4、6、8 d所測得揮發性物質的種類分別為60、62、64、66、71 種。隨著貯藏時間延長，酸類、醇類和酮類物質的含量呈逐漸增加的趨勢，醛類、烯烴類物質呈先減少后增加的趨勢，酚類物質呈先增加后減少的趨勢，酯類、芳香烴類和烷烴類物質沒有明顯的變化趨勢。從單一物質的變化來看，L-乳酸、2,3-丁二醇、壬醛、3-羥基-2-丁酮、鄰苯二甲酸二甲酯、苯乙烯和萘等化合物的含量變化顯著。

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Changes in Volatile Components of Mutton during Cold Storage Analyzed by Purge and Trap Thermal Desorption Combined with Gas Chromatography-Mass Spectrometry

QU Chao, ZHANG Shunliang, WANG Shouwei*, ZHAO Bing, PAN Xiaoqian, QIAO Xiaoling, CHEN Wenhua, LI Jiapeng, XU Dian
(1. Beijing Key Laboratory of Meat Processing Technology, China Meat Processing and Engineering Center, China Meat Research Center, Beijing 100068, China)

Abstract:In order to develop an intelligent probe for evaluating the freshness of mutton on the basis of its volatile compounds, changes in volatile compounds of mutton stored at 4 ℃ were analyzed using a purge and trap thermal desorption system coupled to gas chromatography-mass spectrometry. The results showed that the contends of acids, alcohols and ketones showed an increasing trend during storage for 8 days, and the contents of aldehydes and olefi ns increased fi rstly and then decreased, while phenols increased after an initial decrease. The contents of L-lactic acid, 2,3-butanediol, nonaldehyde, 3-hydroxy-2-butanone, dimethyl phthalate, styrene, and naphthalene also changed signifi cantly.

Key words:mutton; purge and trap thermal desorption system (P&T-TDS) coupled to gas chromatography- mass spectrometry (GC-MS); volatile components; changing trend

DOI:10.15922/j.cnki.rlyj.2016.01.006 2016, 30(1): 25-29. 10.15922/j.cnki.rlyj.2016.01.006. http://rlyj.cbpt.cnki.net

中圖分類號：TS251.5

文獻標志碼：A

文章編號：1001-8123（2016）01-0025-05

*通信作者：王守偉（1961—），男，教授級高級工程師，碩士，研究方向為畜產品加工及食品安全。E-mail：cmrcwsw@126.com

作者簡介：曲超（1984—），女，工程師，碩士，研究方向為肉制品加工及質量安全控制。E-mail：cmrcqc@126.com

基金項目：國家高技術研究發展計劃（863計劃）項目（2013AA030901）

收稿日期：2015-07-27

引文格式：