關鍵工藝對粉蒸肉揮發性特征風味形成的影響

張哲奇，臧明伍*，張凱華，李 丹，王守偉，李笑曼，薛丹丹

（北京食品科學研究院，中國肉類食品綜合研究中心，北京 100068）

粉蒸肉是我國一道著名的傳統菜肴，具有較為獨特的風味，但是有關其獨特風味的形成機制，尤其是不同加工步驟對產品最終風味的呈現缺乏相關研究。目前單獨對肉制品風味形成機制的探索較為深入[1-4]；稻米、米粉特有風味的研究也日趨豐富；淀粉顆粒對其本身風味物質的吸附和釋放也有相關研究[5-6]，但尚鮮見肉類與淀粉類物質交互作用的相關文獻，無法較為明確地闡明粉蒸肉產品特征風味的形成機制以及關鍵影響因素。所以本研究從粉蒸肉的幾個關鍵加工步驟入手，分析不同加工步驟對最終風味呈現的作用以確定其風味形成的機理機制，為后續進一步深入研究提供基礎。

動態頂空樣品（dynamic headspace sampling，DHS）制備法基于動態頂空原理，與固相微萃取相比，能夠更好地富集樣品中痕量揮發性物質，從而更加完整、真實地反映樣品中揮發性物質的構成[7]。氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯用法是食品檢測領域常用方法，被廣泛應用于農殘、獸殘、風味物質等痕量物質含量的測定。由于人的嗅覺器官極為靈敏，甚至能夠分辨出低于質譜檢出限的氣味[8]，故采用嗅聞儀作為產品風味物質的輔助鑒定手段。

氣味活性值（odor activity value，OAV）是以揮發性風味物質的定量分析為基礎，參考各種揮發性風味物質在水中的風味閾值，計算得到的可以表征揮發性風味物質貢獻大小的指標，該值越大，對應組分對總體風味貢獻越大[9]。主成分分析（principal component analysis，PCA）能夠將多個指標簡化為幾個綜合指標，在充分利用大部分原始變量信息的基礎上簡化數據并揭示變量相互之間的關系[10]，是一種常見的風味分析方法。本實驗采用DHS-GC-MS-嗅聞法對粉蒸肉各關鍵加工工藝階段風味物質的變化進行定性及定量分析，結合OAV和PCA進行數據分析，探究關鍵加工步驟對于粉蒸肉最終風味形成的影響，以期為產品最終風味的優化提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

糯米、香米、蔥、姜、蒜等 市售；冷鮮五花肉 千喜鶴股份有限公司；粉蒸肉加工用香辛料、調味料 中國肉類食品綜合研究中心香辛料部；2-甲基-3-庚酮、C5～C20正構烷烴 美國Sigma-Aldrich公司。

1.2 儀器與設備

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；動態頂空瓶 自制；ODP2嗅聞檢測儀 瑞士Brechbühler公司；TSQ8000 GC-MS聯用儀、TG-Wax MS極性柱 美國賽默飛世爾科技（中國）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 蒸肉米粉和腌料的制作

米粉采用100 g糯米和100 g稻米混合均勻后上鍋炒至金黃且有米香，待冷卻后用粉碎機打成米粉（粒徑約1 mm），與1 g花椒粉、1 g大料粉、2 g桂皮粉、2 g辣椒粉、2 g五香粉、2 g姜粉混合均勻備用。

腌料采用10 g蠔油、7 g生抽、3 g老抽、10 g腐乳汁、4 g甜面醬、15 g料酒、8 g糖、4 g鹽混合配制而成。

1.3.2 樣品的制備與取樣

腌制組：五花肉洗凈→去皮→切片→腌制→成品；鮮肉加熱組：五花肉洗凈→去皮→切片→大火蒸制→冷卻→成品；腌制加熱組：五花肉洗凈→去皮→切片→腌制→大火蒸制→冷卻→成品；粉蒸肉組：五花肉洗凈→去皮→切片→腌制→上粉→大火蒸制→冷卻→成品[11-12]。

操作要點：肉片厚度約4～6 mm，肉片長寬分別以不大于50 mm和30 mm為宜，腌制時間40 min，腌料用量為肉質量的1/5，上粉米粉用量為肉質量的1/3，蒸制時間60 min。

從各備用樣品中取樣，每次取樣量約為100 g。樣品采用鋁箔袋真空包裝，于－18 ℃冷凍備用。

1.3.3 粉蒸肉樣品的DHS前處理與GC-MS-嗅聞分析

將各階段肉樣于室溫下切碎混勻后準確取10.00 g裝入動態頂空瓶中，旋緊瓶蓋，加入1 μL 1.632 μg/μL的2-甲基-3庚酮作為內標物，動態頂空瓶的一端通氮氣，氮氣流速為50 mL/min，另一端接老化至無色譜雜峰的TA吸附管，在55 ℃恒溫條件下富集30 min，之后取出吸附管并插入半自動熱脫附進樣器進樣口進樣。

半自動熱脫附進樣條件：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0.1 min，保持0.1 min，然后以40 ℃/min上升至210 ℃，保持5 min；傳輸線溫度215 ℃。

冷進樣條件：采用標準加熱模式；液氮冷卻，初始溫度－100 ℃，平衡0.1 min，之后以10 ℃/min升至215 ℃，保持5 min；分流比20∶1。

GC條件：TG-Wax MS極性柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣為高純氦氣（純度＞99.99%）；流速1.0 mL/min；采用不分流模式，保持2 min。升溫程序：進樣口溫度250 ℃，柱溫起始溫度40 ℃，保持3 min，之后以5 ℃/min速率升溫至200 ℃，保持1 min，再以8 ℃/min速率升溫至220 ℃，保持3 min。

MS條件：傳輸線溫度230 ℃，電子能量70 eV，電子電離源，離子源溫度280 ℃，質量掃描范圍40～600 u；全掃描模式。

嗅聞儀接口溫度200 ℃。檢測時為防止評價員鼻腔干燥，通入濕潤氮氣。用預處理后的樣品及標準香氣化合物對每位評價員反復培訓后再進行樣品實驗，由3 位評價員在嗅覺檢測口處記錄聞到香氣的時間以輔助揮發性風味物質的定性鑒定，每種化合物的香氣描述及時間至少由其中2 名評價員評價一致才確定。

1.3.4 風味化合物定性與定量分析

1.3.4.1 定性分析

譜庫檢索鑒定：采用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，選取正反匹配度均大于800的化合物進行定性鑒定。

保留指數（retention index，RI）：計算各揮發物的RI并與文獻中的RI進行比對，并按式（1）計算：

式中：Rtx、Rtn及Rtn＋1分別為待測揮發性成分、含n個碳原子正構烷烴及（n＋1）個碳原子正構烷烴的保留時間/min。

1.3.4.2 定量分析

根據已知內標2-甲基-3庚酮的含量對揮發性組分進行定量分析，按公式（2）計算每一種風味化合物相對于內標化合物的含量：

式中：CX為未知揮發性化合物含量/（μg/kg）；CO為內標化合物質量濃度/（μg/μL）；VO為內標化合物進樣體積/μL；SX為未知揮發性化合物的峰面積/（AU·min）；SO為添加的內標化合物峰面積/（AU·min）；m為試樣質量/kg。

1.3.5 風味成分評價

采用OAV評價各化合物對樣品總體風味的貢獻； 0.1＜OAV＜1，說明該物質對總體風味有修飾作用；OAV＞1，說明該物質可能對總體風味有直接影響；在一定范圍內，OAV越大說明該物質對總體風味貢獻越大[13]。按式（3）計算：

式中：C為物質含量/（μg/kg）；T為感覺閾值/（μg/kg）。

1.4 數據處理

數據用UnscrambX10.1進行PCA；其他數據采用Microsoft Excel 2010軟件進行處理。

2 結果與分析

2.1 不同處理組揮發性物質與含量分析

由表1、2可知，4 個處理組中共鑒定出79 種揮發性物質，其中烴類最多，為23 種，其次是酯類19 種，醛類14 種，醇類12 種，酸類2 種，雜環化合物3 種，酮類3 種，酚類1 種，其他類2 種。其中共有揮發性物質28 種。不同處理組中揮發性物質的構成存在差異，揮發性物質種類分別為69、51、54、51 種，總含量分別為2 044.35、2 706.15、2 869.76、2 900.12 μg/kg。腌制處理樣品具有最多的揮發性物質種類，但是揮發性物質含量最低；揮發性物質總含量最高的是粉蒸肉組，但與其他3 組差異不顯著（P＞0.05）；鮮肉加熱組中醛類物質含量最高，腌制加熱組則具有最高的酯類和醇類物質含量。

表1 各組風味物質含量Table 1 Identification and quantification of volatile compounds in four groups

續表1

表2 各組中風味物質種類及含量Table 2 Classes of volatile compounds and their contents in four groups

2.1.1 烴類物質

烴類物質在各組樣品中均具有較高的含量，在檢測到的23 種烴類物質中，飽和烴類占13 種，且4 組之間差異不大。雖然飽和烴類物質由于普遍具有較高的嗅覺閾值而對產品的風味貢獻較小，但是其主要生成途徑與部分醛類相同，均來源于脂肪酸烷氧基的均裂[14]，且是雜環物質的中間體[15]，所以其含量變化對最終風味的呈現具有一定的相關性。鮮肉加熱組的芳香族化合物和烯烴類化合物與其他組存在較大差異，但腌制未加熱組和腌制加熱組這兩類物質含量差異不大，提示這兩類物質可能來源于腌料中，且受溫度影響不大。粉蒸肉組正構烷烴含量較低而芳香族化合物和烯烴類物質含量較高，可能是由于部分正構烷烴是芳香族化合物和烯烴類物質的前體物，此外芳香族化合物和烯烴類物質也可能是來源于米粉中[16]。

2.1.2 醛類物質

醛類物質具有較低的嗅覺閾值，通常認為其在肉制品風味的呈現中起到較大的作用。粉蒸肉加熱過程中醛類物質共檢出14 種，己醛、庚醛、壬醛、癸醛主要來自油酸、亞油酸、亞麻酸及花生四烯酸的氧化，具有清香、果香、花香、脂肪香氣，對于粉蒸肉樣品風味的形成具有較大貢獻[17-19]。4 組樣品鮮肉加熱組-粉蒸肉組-腌制加熱組-腌制組醛類物質含量比為8.88∶3.34∶1.41∶1，可以看出鮮肉加熱組醛類物質的含量，尤其是己醛含量遠高于其他3 組，而腌制組含量最低。這是由于醛類物質主要來源于脂肪酸的受熱降解、氧化，腌制加熱組和粉蒸肉組醛類物質低于鮮肉組可能主要是由于醛類物質與香辛料中的醇類、酯類物質等發生反應，并且香辛料中的一些成分具有抗氧化作用，可能導致脂肪酸氧化反應阻斷。此外，米粉中醛類物質含量較為豐富，這可能是粉蒸肉組醛類物質含量高于腌制加熱組的原因[20-21]。

2.1.3 酯類物質

4 組樣品中腌制加熱組中酯類物質含量最高，而粉蒸肉組含量最低，其他2 組含量較為接近。腌制樣品中酯類物質可能主要來源于腌制料，如料酒、醬油、腐乳、甜面醬中都具有較為豐富的酯類物質，所以其中的酯類物質種類最為豐富[22-23]。酯類物質的另一個重要來源是加熱過程中豬肉脂質氧化產生的醇與游離脂肪酸的相互作用，這也可以很好地解釋鮮肉加熱組中酯類物質的來源。而腌制加熱組除具有上述2 種酯類物質來源外，腌料中豐富的醇類與肉中游離脂肪酸以及醛類氧化形成的酸進行的酯化反應也是其重要來源，這也是該組具有最高酯類物質含量的原因[24]。粉蒸肉組酯類物質含量最低，推測是米粉的加入影響了酯類物質的生成，具體作用機制有待進一步研究。

風味貢獻較大的酯類物質為辛酸乙酯、丁酸乙酯。辛酸乙酯具有白蘭地酒香，丁酸乙酯具有香蕉、菠蘿香，在不同階段樣品中含量變化不大，可能主要是來源于料酒或腐乳汁。

2.1.4 醇類物質

4 組樣品中鮮肉加熱組1-辛烯-3-醇含量最高，1-辛烯-3-醇主要來源于脂肪氧化[25]，在低濃度下具有蘑菇香、泥土香氣，但濃度較高時氣味不佳，這也能部分解釋鮮肉直接加熱后風味不佳的原因。腌制加熱組醇類物質總含量最高，主要是其乙醇和苯乙醇含量遠高于其他組，苯乙醇有可能是苯乙烯與水發生反應生成，乙醇則可能是由于加熱導致乙醇揮發加劇所致。粉蒸肉中含量較高的主要是2-乙基己醇，作為一種常用的增香劑對產品風味具有一定貢獻，可能來源于醛類物質加氫產生。

2.1.5 酸類、雜環類、酮類、酚類及其他物質

酸類、雜環類、酮類、酚類等物質在4 組樣品中均有檢出，但種類較少、含量偏低，且大部分對產品風味貢獻不大。酸類物質在鮮肉加熱組中未檢出，提示脂肪水解氧化可能并非是酸類物質的主要來源。桉葉油醇具有樟腦樣香氣和清涼味道，主要來源于香辛料，但鮮肉加熱組樣品中也有檢出，且含量與腌制組及腌制加熱組不具有顯著性差異，提示豬肉中也可能存在其生成途徑。苯酚在較低濃度下具有甜香氣味，有研究顯示在生肉中存在此類物質[26]。

2.2 氣體活性物質分析

由表3可以看出，腌制組對總體氣味貢獻較大（OAV＞30）的主要為壬醛、癸醛、（Z）-癸-2-烯醛、反式-2,4-癸二烯醛，可能主要是肉本身香氣以及香辛料中自然揮發出的風味物質。鮮肉加熱組主要為正己醛、壬醛、（Z）-癸-2-烯醛、反式-2,4-癸二烯醛、1-辛烯-3-醇對風味物質貢獻較大，且均為肉品中常見的風味物質，但除壬醛外其他3 種物質OAV均為4 組中最高，而較高濃度下很多風味物質都呈現不良氣味，所以這3 種物質含量過多可能是鮮肉加熱后風味不佳的原因。腌制加熱組貢獻較大的風味物質主要是壬醛、癸醛、反式-2,4-癸二烯醛、苯酚，主要是由于加熱過程中原輔料之間相互作用風味物質受熱后揮發加劇。粉蒸肉組則主要是壬醛、癸醛和桉葉油醇貢獻較大，與其他組相比，粉蒸肉組OAV總體相對較低，這可能是由于淀粉對風味物質的形成具有一定的阻礙并對其釋放產生抑制作用，但所有可能對粉蒸肉風味產生影響的物質中未發現其他文獻中描述的典型米香風味物質，有待進一步深入研究[27-34]。

表3 不同加熱時間粉蒸肉風味物質OAVTable 3 OAV values of volatile compounds in four groups

2.3 PCA結果

由圖1可知，PC1貢獻率為85%，PC2貢獻率為13%，總貢獻率為98%，表明PC1、PC2能夠基本反映樣品特征。不同加熱時間樣品在PC1和PC2構建的平面上區分度較好。4 組樣品分布在第1、4象限，其中鮮肉加熱處理樣品和腌制后加熱處理樣品在PC1上差距不大，但在PC2上存在一定差距；腌制和腌制加熱處理樣品在PC2上差距不明顯，但在PC1上差異較大；粉蒸肉組在PC1上貢獻率較低，但在PC2上貢獻率較大。結果顯示，添加米粉對粉蒸肉風味的影響較為明顯。

圖1 主成分載荷圖Fig. 1 PCA loading plot of PC2 against PC1

3 結 論

本實驗采用DHS-GC-MS-嗅聞聯用法對鮮肉腌制、鮮肉加熱、腌制加熱、粉蒸肉4 組樣品中的揮發性風味化合物進行分析。共鑒定出了79 種揮發性物質。包括烴類物質23 種、酯類物質19 種、醛類物質14 種、醇類12 種、雜環化合物3 種、酮類3 種、酸類物質2 種、酚類1 種、其他類2 種，其中共有物質28 種。采用OAV對揮發性物質對風味的貢獻進行分析顯示，對風味有貢獻的物質 （OAV＞0.1）共28 種。4 組樣品中鮮肉加熱組總OAV最高，主要是由于加熱處理導致己醛、1-辛烯-3-醇、反式-2,4-癸二烯醛的大量產生，而高濃度下這些物質會產生不良氣味；粉蒸肉組OAV最低，主要是由于其檢測到的風味物質中含有較多不呈味的烴類物質，對其風味貢獻較大的主要是癸醛、壬醛和桉葉油醇。總體來看，加入腌制料能夠較為明顯降低豬肉中風味物質尤其是醛類物質的過度生成，進而改善豬肉加熱后的風味，添加米粉后則主要進一步降低了產品的油脂類香氣、肉香，提高香辛料類香氣的貢獻。PCA顯示粉蒸肉組在PC1和PC2上與其他3 組區分度明顯，且PC1上尤為顯著，提示米粉的加入對風味的改變較為明顯。本實驗并未檢出典型米香氣味如2-乙酰基吡咯啉等，說明米粉對于風味的改變可能更多源于對肉類風味物質生成和釋放的影響，其本身風味影響較小。