保鮮方式對(duì)冷鮮豬肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響

趙冰　李素　張順亮　周慧敏　潘曉倩　李家鵬　陳文華　趙燕

摘 要：以冷鮮豬肉為對(duì)象，研究保鮮方式對(duì)冷鮮豬肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響。通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）分析發(fā)現(xiàn)，70% O2+20% CO2+10% N2氣調(diào)保鮮和60% CO2+40% N2氣調(diào)包裝冷鮮豬肉的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類和含量都明顯低于真空保鮮的產(chǎn)品，通過(guò)電子鼻主成分分析（principal component analysis，PCA）和線性判別分析（linear discriminant analysis，LDA）可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)真空保鮮的冷鮮豬肉發(fā)生變質(zhì)時(shí)，氣調(diào)保鮮產(chǎn)品的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)與其有顯著差異，說(shuō)明氣調(diào)保鮮可有效地延緩蛋白質(zhì)和脂肪的氧化降解。

關(guān)鍵詞：揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)；冷鮮豬肉；氣調(diào)保鮮；貨架期

冷鮮肉是對(duì)屠宰后的畜胴體迅速冷卻處理，從而使胴體溫度（以后腿肉中心點(diǎn)為測(cè)量點(diǎn)）在24 h以內(nèi)降到0～4 ℃，并在后續(xù)的加工、流通及銷售過(guò)程中一直保持在0～4 ℃的生鮮肉[1]。在我國(guó)，由于消費(fèi)習(xí)慣和技術(shù)發(fā)展的原因，冷鮮肉的市場(chǎng)比率還比較小，特別是在經(jīng)濟(jì)發(fā)展比較落后的農(nóng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)，熱鮮肉仍然是消費(fèi)的主體。但是由于熱鮮肉微生物生長(zhǎng)繁殖較快，會(huì)造成產(chǎn)品品質(zhì)的降低，甚至產(chǎn)生食品安全事件。相較于熱鮮肉，冷鮮肉具有安全系數(shù)高、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、口感風(fēng)味佳和感官舒適性高等優(yōu)勢(shì)，是理想的產(chǎn)品形式，必將成為我國(guó)生鮮肉類消費(fèi)的主流[2]。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及肉制品市場(chǎng)國(guó)際化趨勢(shì)的推進(jìn)，更加先進(jìn)、安全的氣調(diào)保鮮技術(shù)逐步在國(guó)內(nèi)興起。氣調(diào)保鮮是冷卻肉保鮮的重要方法，其機(jī)理是在包裝中抽掉空氣，用確定比例的氣體代替包裝內(nèi)的氣體環(huán)境，以抑制微生物的生長(zhǎng)，保持鮮肉的品質(zhì)，從而延長(zhǎng)鮮肉的貨架期[3-4]。

冷鮮肉的氣調(diào)保鮮最常使用的氣體為CO2、O2和N2，此外還包括低濃度的CO，或是這些氣體的各種組合，這是由不同氣體對(duì)冷鮮肉的保鮮作用決定的，每種氣體對(duì)冷卻肉的保鮮作用是不同的[5-6]。國(guó)際上目前主要采用2 種或者3 種氣體混合的方式，即CO2和N2的氣體組合與O2、CO2和N2的氣體組合[7-8]。合適的氣體比例，不僅能夠保持肉的色澤，而且能夠顯著抑制微生物的生長(zhǎng)繁殖，保證肉的質(zhì)量安全，同時(shí)可以保持冷卻肉良好的感官品質(zhì)，顯著延長(zhǎng)產(chǎn)品的貨架期[9-10]。

我國(guó)的冷鮮肉主要以開放式的流通方式為主，由于缺少包裝的保護(hù)，產(chǎn)品容易受到微生物的污染，嚴(yán)重縮短了產(chǎn)品的貨架期[11]，部分企業(yè)對(duì)冷鮮肉采用真空保鮮的方式進(jìn)行流通，但是發(fā)現(xiàn)其對(duì)貨架期的延長(zhǎng)效果有限，這是由于真空保鮮不能抑制厭氧微生物的生長(zhǎng)；市場(chǎng)上銷售的冷鮮肉的貨架期大約為3～5 d，這就嚴(yán)重地縮小了產(chǎn)品的流通半徑，損害了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。冷鮮豬肉的風(fēng)味非常清淡，一般只有咸味、金屬味和血腥味，產(chǎn)品在貯藏的過(guò)程中，由于脂肪和蛋白質(zhì)的氧化和降解，會(huì)形成碳?xì)浠衔铩⒋碱悺⑺犷悺Ⅴヮ悺⑼惡王ヮ惖然衔铮渲腥╊惢衔镉捎诰哂休^低的閾值，對(duì)整體的風(fēng)味具有顯著的影響，而碳?xì)浠衔铩⒋碱惡屯惢衔锞哂休^高閾值，對(duì)整體的風(fēng)味影響較小[12-13]。氣調(diào)保鮮通過(guò)改變包裝內(nèi)部的氣體比例，可以顯著地改善這一難題，氣調(diào)保鮮技術(shù)在肉類產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)[14-15]。

目前，對(duì)于冷鮮肉氣調(diào)保鮮的研究主要集中在微生物和揮發(fā)性鹽基氮方面，對(duì)于揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)變化的研究還很少，因此本實(shí)驗(yàn)以冷鮮豬肉為研究對(duì)象，通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）和電子鼻研究不同保鮮方式對(duì)冷鮮肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)變化的影響，以期能為氣調(diào)保鮮技術(shù)在冷鮮肉產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用和電子鼻新鮮度快速檢測(cè)技術(shù)的研發(fā)提供理論和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豬Ⅲ號(hào)肉 北京中瑞食品有限公司分割車間；氣調(diào)包裝盒和包裝膜 希悅爾包裝（上海）有限公司；系列正構(gòu)烷烴 北京化學(xué)試劑公司。

1.2 儀器與設(shè)備

TSQ8000氣相色譜-質(zhì)譜儀 美國(guó)Thermo公司；PEN3電子鼻 德國(guó)Airsense公司；TDS熱脫附儀、TA吸附管 德國(guó)Gestel公司。

1.3 方法

1.3.1 冷鮮肉氣調(diào)包裝

將排酸后的冷鮮豬肉以每塊250 g進(jìn)行包裝，包裝形式有3 種：真空包裝（VP）、70% O2+20% CO2+10% N2氣調(diào)包裝（MAP1）和60% CO2+40% N2氣調(diào)包裝（MAP2）。每次取樣樣品單獨(dú)包裝。

1.3.2 菌落總數(shù)測(cè)定

根據(jù)GB 4789.2—2010《食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定》[16]的方法進(jìn)行樣品的測(cè)定。

1.3.3 揮發(fā)性鹽基氮測(cè)定

根據(jù)GB/T 5009.44—2003《肉與肉制品 衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》[17]中半微量定氮法進(jìn)行測(cè)定。

1.3.4 感官評(píng)價(jià)

根據(jù)GB/T 22210—2008《肉與肉制品 感官評(píng)定規(guī)范》[18]與GB/T 9959.2—2008《分割鮮、凍豬瘦肉》[19]設(shè)定感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，由15 位肉制品領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員組成感官評(píng)定小組，通過(guò)觸覺(jué)、視覺(jué)和嗅覺(jué)檢驗(yàn)對(duì)氣調(diào)包裝冷鮮肉的色澤、組織狀態(tài)及氣味進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)采用10 分制（表1），由高至低為：好10.0～8.0 分；較好7.9～6.0 分；一般5.9～4.0 分；較差3.9～2.0 分；極差1.9～0。通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析比較不同包裝條件下冷鮮肉感官品質(zhì)的變化。

1.3.5 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)檢測(cè)

1.3.5.1 樣品前處理

根據(jù)GB/T 9695.19—2008《肉與肉制品 取樣方法》進(jìn)行取樣，以微生物、揮發(fā)性鹽基氮和感官評(píng)價(jià)的結(jié)果為指標(biāo)進(jìn)行取樣，當(dāng)真空包裝的冷鮮肉發(fā)生變質(zhì)時(shí)即第5天時(shí)的樣品，同時(shí)取3 種包裝的冷鮮肉檢測(cè)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，與新鮮的冷鮮肉比較，研究揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的變化情況。在5～10 ℃環(huán)境中將待測(cè)樣品粉碎成肉糜狀，混勻，準(zhǔn)確稱取10.0 g于樣品瓶中，加入1 μL的2-甲基-3庚酮（質(zhì)量濃度為0.816 μg/μL）作為內(nèi)標(biāo)，采用TA管進(jìn)行風(fēng)味物質(zhì)的采集，50 ℃保溫吸附30 min，氮?dú)獯祾吡魉贋?0 mL/min，吸附完成后取出TA管插入TDS熱脫附儀進(jìn)樣口進(jìn)樣。GC-MS分析得到不同樣品揮發(fā)性物質(zhì)的質(zhì)譜圖，比較其特征揮發(fā)性風(fēng)味組分。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次，將得到的數(shù)據(jù)取平均值[20-21]。

1.3.5.2 熱脫附程序

熱脫附（thermol desorption system，TDS）程序：初始溫度40 ℃，延遲0.5 min，保持0.5 min，然后以

60 ℃/min上升到210 ℃，保持10 min，傳輸線溫度為215 ℃，TDS不分流。

冷進(jìn)樣（cold injection system，CIS）程序：初始溫度-80 ℃，平衡0.5 min，然后以10 ℃/min上升到220 ℃，保持10 min，分流比為20∶1。

1.3.5.3 GC-MS色譜條件

色譜柱：TG-wax毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序：在40 ℃保持運(yùn)行3 min，然后以5 ℃/min的速率升高到200 ℃，保持0 min，再以10 ℃/min的速率升高到225 ℃，保持3 min；載氣為He，流速為1 mL/min；傳輸線溫度為250 ℃，離子源溫度為280 ℃。

1.3.5.4 風(fēng)味組分的質(zhì)譜分析

根據(jù)樣品檢測(cè)得到的質(zhì)譜圖，檢索NIST和Willey譜庫(kù)對(duì)不同包裝條件下冷鮮肉的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行定性分析，并根據(jù)內(nèi)標(biāo)2-甲基-3-庚酮的濃度對(duì)揮發(fā)性化合物進(jìn)行半定量分析：

式中：CX為未知化合物含量/（μg/kg）；C0為內(nèi)標(biāo)化合物含量/（μg/kg）；SX為未知化合物峰面積/（AU·min）；S0為內(nèi)標(biāo)化合物峰面積/（AU·min）。

1.3.6 冷鮮肉電子鼻品質(zhì)分析

準(zhǔn)確稱取4 g冷鮮肉待測(cè)樣品，放入樣品瓶，擰緊瓶蓋，25 ℃平衡2 h，運(yùn)用PEN3型電子鼻進(jìn)行檢測(cè)。傳感型號(hào)在60 s后基本穩(wěn)定，選定信號(hào)采集時(shí)間為70 s，做6 個(gè)平行樣品實(shí)驗(yàn)。然后采用主成分分析（principal component analysis，PCA）和線性判別分析（linear discriminant analysis，LDA）作為主要分析方法進(jìn)行分析[22]。

電子鼻傳感器性能見表2。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣調(diào)包裝對(duì)冷鮮豬肉細(xì)菌總數(shù)的影響

由圖1可知，不同包裝對(duì)冷鮮肉的菌落總數(shù)情況具有顯著性差異，70% O2+20% CO2+10% N2氣調(diào)包裝的冷鮮豬肉在前5 d的微生物總數(shù)較高，但是后期增長(zhǎng)速率較慢，因此具有較長(zhǎng)的貨架期；60% CO2+40% N2氣調(diào)包裝的冷鮮豬肉在前5 d的菌落總數(shù)較少，但是5 d以后的增長(zhǎng)速率比70% O2+20% CO2+10% N2氣調(diào)包裝的冷鮮豬肉快；真空包裝的冷鮮豬肉雖然在前2 d具有較低的菌落總數(shù)，這是由于無(wú)氧環(huán)境下抑制了微生物的生長(zhǎng)，但是后期厭氧微生物的生長(zhǎng)與繁殖使產(chǎn)品中的菌落總數(shù)快速升高，很快就超過(guò)了1×106 CFU/g，60% CO2+40% N2的氣調(diào)包裝由于沒(méi)有O2，同時(shí)有CO2的保護(hù)，因此具有較長(zhǎng)的保質(zhì)期，70% O2+20% CO2+10% N2的氣調(diào)包裝由于O2和CO2在合適的比例下可以同時(shí)抑制好氧和厭氧微生物的生長(zhǎng)，因此貨架期較長(zhǎng)，這與孫達(dá)[24]的研究結(jié)果具有一致性。

2.2 氣調(diào)包裝對(duì)冷鮮豬肉揮發(fā)性鹽基氮的影響

由圖2可知，3 種包裝形式的冷鮮豬肉揮發(fā)性鹽基氮的變化具有顯著性差異，真空包裝的冷鮮豬肉在第5天的時(shí)候揮發(fā)性鹽基氮的含量就超過(guò)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值（15 mg/100 g），而2 種氣調(diào)包裝產(chǎn)品的揮發(fā)性鹽基氮的變化較緩慢，70% O2+20% CO2+10% N2氣調(diào)包裝產(chǎn)品的揮發(fā)性鹽基氮在前7 d上升較快，但是7 d以后的變換比較緩慢，而60% CO2+40% N2氣調(diào)包裝產(chǎn)品與70%

O2+20% CO2+10% N2氣調(diào)包裝產(chǎn)品的趨勢(shì)相反，這是由于2 種包裝形式使用的氣體組成不同，造成微生物、包裝環(huán)境和pH值的差異形成的，這也與林菊[25]的研究結(jié)果具有一致性。

2.3 氣調(diào)包裝對(duì)感官品質(zhì)的影響

由表3可知，不同包裝形式的冷鮮豬肉具有顯著性的感官差異，與揮發(fā)性鹽基氮和微生物類似，真空包裝的產(chǎn)品感官指標(biāo)下降迅速，貯藏5 d時(shí)已明顯變質(zhì)；

70% O2+20% CO2+10% N2氣調(diào)包裝的感官指標(biāo)高于60% CO2+40% N2氣調(diào)包裝產(chǎn)品，這是由于在沒(méi)有O2存在的情況下，冷鮮豬肉的顏色會(huì)變暗，且出水情況嚴(yán)重，但是不良風(fēng)味的產(chǎn)生速率較慢，因此，分?jǐn)?shù)稍低于O2存在的包裝。這2 種包裝形式各有優(yōu)點(diǎn)，需要根據(jù)具體的需要進(jìn)行選擇。

2.4 氣調(diào)包裝冷鮮豬肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)檢測(cè)結(jié)果分析

由表4可知，不同包裝方式對(duì)冷鮮豬肉的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)具有顯著的影響。原料冷鮮豬肉中共檢測(cè)出揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)46 種，含量為198.60 μg/kg；其中碳?xì)浠衔?2 種，含量為77.50 μg/kg；醇類化合物6 種，含量為13.68 μg/kg；酚類化合物2 種，含量為41.02 μg/kg；醛類化合物6 種，含量為47.23 μg/kg；酮類化合物3 種，含量為9.43 μg/kg；酸類化合物2 種，含量為0.77 μg/kg；酯類化合物1 種，含量為0.19 μg/kg；其他類化合物4 種，含量為8.78 μg/kg。

真空包裝的冷鮮豬肉中共檢測(cè)出揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)58 種，含量為1 105.56 μg/kg；其中碳?xì)浠衔?9 種，含量為666.66 μg/kg；醇類化合物7 種，含量為

89.47 μg/kg；酚類化合物3 種，含量為17.87 μg/kg；醛類化合物6 種，含量為86.20 μg/kg；酮類化合物4 種，含量為136.63 μg/kg；酸類化合物2 種，含量為1.21 μg/kg；酯類化合物2 種，含量為13.43 μg/kg；其他類化合物5 種，含量為34.12 μg/kg。

70% O2+20% CO2+10% N2氣調(diào)包裝冷鮮豬肉中共檢測(cè)出揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)58 種，含量為953.41 μg/kg；其中碳?xì)浠衔?2 種，含量為654.24 μg/kg；醇類化合物5 種，含量為51.22 μg/kg；酚類化合物3 種，含量為17.72 μg/kg；醛類化合物6 種，含量為120.05 μg/kg；酮類化合物4 種，含量為65.26 μg/kg；酸類化合物2 種，含量為0.94 μg/kg；酯類化合物2 種，含量為12.82 μg/kg；其他類化合物4 種，含量為34.16 μg/kg。

60% CO2+40% N2氣調(diào)包裝冷鮮豬肉中共檢測(cè)出揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)54 種，含量為894.11 μg/kg；其中碳?xì)浠衔?3 種，含量為662.89 μg/kg；醇類化合物4 種，含量為46.41 μg/kg；酚類化合物2 種，含量為5.39 μg/kg；醛類化合物6 種，含量為97.03 μg/kg；酮類化合物3 種，含量為20.54 μg/kg；酸類化合物2 種，含量為1.21 μg/kg；酯類化合物1 種，含量為8.7 μg/kg；其他類化合物3 種，含量為51.94 μg/kg。

3 種包裝方式產(chǎn)品中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類和含量都有明顯的差異，這主要是由于冷鮮豬肉所處的環(huán)境造成的，真空包裝的冷鮮豬肉由于隔絕氧氣，環(huán)境中真空度較高，厭氧微生物生長(zhǎng)較快[26]，且沒(méi)有其他的保護(hù)措施，因此變質(zhì)迅速，各類的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)都比較高，特別是醛類物質(zhì)、酮類物質(zhì)和酯類物質(zhì)的含量顯著升高，分別達(dá)到了86.20、136.63、13.43 μg/kg，這些物質(zhì)主要是由脂肪和蛋白質(zhì)氧化造成[27-29]。醛類物質(zhì)由于具有較低的閾值，因此，對(duì)冷鮮豬肉的風(fēng)味具有顯著影響，這是脂肪氧化的重要標(biāo)志，而真空保鮮的豬肉醛類化合物含量較高，說(shuō)明其氧化變質(zhì)嚴(yán)重；酮類化合物、酸類化合物和酯類化合物也是脂肪氧化的重要產(chǎn)物，但是由于具有較高的閾值，因此，對(duì)整體風(fēng)味的貢獻(xiàn)不大。70% O2+

20% CO2+10% N2氣調(diào)包裝冷鮮豬肉和60% CO2+

40%N2氣調(diào)包裝冷鮮豬肉中檢測(cè)出的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類和含量都較低，而且對(duì)照前面的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，這2 種包裝的產(chǎn)品仍處于貨架期內(nèi)，因此揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)與真空包裝的產(chǎn)品相比較少。

2.5 氣調(diào)包裝冷鮮豬肉電子鼻檢測(cè)結(jié)果分析

為了更好地研究不同包裝條件對(duì)冷鮮豬肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響，利用電子鼻對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行主成分分析（PCA）和線性判別式分析（LDA）[30-31]。PC1和PC2上包含了在PCA轉(zhuǎn)換中得到的第1主成分和第2主成分的貢獻(xiàn)率，貢獻(xiàn)率越大，說(shuō)明主要成分可以較好地反映原來(lái)多指標(biāo)的信息。

由圖3～4可知，不同包裝條件對(duì)冷鮮豬肉的揮發(fā)性氣味成分有顯著性的影響，貯藏5 d真空包裝豬肉發(fā)生變質(zhì)時(shí)，其他2 種包裝的冷鮮豬肉與真空包裝的豬肉有明顯不同。由圖3可知，第1主成分和第2主成分區(qū)分貢獻(xiàn)率達(dá)到98.99%，真空包裝的冷鮮豬肉與60% CO2+40% N2氣調(diào)包裝冷鮮豬肉的差異主要體現(xiàn)在第1主成分上，而與70% O2+20% CO2+10% N2氣調(diào)包裝冷鮮豬肉的差異更加明顯，在第1主成分和第2主成分都有顯著差異。

LDA分析是分析樣品所屬類型的一種統(tǒng)計(jì)方法。由圖4可知，通過(guò)LDA分析，LD1和LD2的貢獻(xiàn)率達(dá)到了98.63%，3 種包裝方式的LDA分析結(jié)果明確表明其揮發(fā)性風(fēng)味成分有顯著性差異，這主要是由于不同包裝方式造成產(chǎn)品所處的環(huán)境不同，這也就與前面GC-MS的檢測(cè)結(jié)果相對(duì)應(yīng)。

3 討 論

通過(guò)研究不同保鮮方式對(duì)冷鮮豬肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響，結(jié)合貨架期的研究結(jié)果，通過(guò)感官評(píng)價(jià)、GC-MS分析和電子鼻研究分析，真空包裝和氣調(diào)包裝的冷鮮豬肉從揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類和含量方面都表現(xiàn)出顯著性差異，從電子鼻的PCA分析和LDA分析也證實(shí)不同保鮮方式的冷鮮肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)不同。根據(jù)其揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的不同，找出產(chǎn)品在不同的包裝條件下發(fā)生變質(zhì)的原因，進(jìn)而開展針對(duì)性的研究，以期進(jìn)一步的延長(zhǎng)產(chǎn)品的貨架期，為冷鮮肉產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步提供技術(shù)支持，同時(shí)為建立冷鮮肉新鮮度的電子鼻快速檢測(cè)技術(shù)提供理論支持。

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