熟制、高壓滅菌和復熱對粉蒸肉揮發性風味物質的影響

張哲奇，臧明伍*，張凱華，李 丹，王守偉，李笑曼

（中國肉類食品綜合研究中心，北京食品科學研究院，肉類加工技術北京市重點實驗室，北京 100068）

粉蒸肉是一種廣受我國消費者歡迎的中式傳統菜肴，近年來由于生活節奏不斷加快和消費需求的多元化發展，中式傳統菜肴制品的消費需求迅速提升，市面上涌現出大量的粉蒸肉加熱即食產品。為保證產品具有較長的貨架期，目前大多數產品采用高溫滅菌工藝（121 ℃）使產品達到商業無菌狀態，而這一工藝雖然能夠較好的保證產品的食用安全，但會對產品的風味品質造成一定的破壞[1]，同時我國飲食文化中對于熱食偏好程度較高，尤其肉制品和肉類菜肴多以熱食為主，所以粉蒸肉產品在食用前通常需要復熱，導致風味的進一步劣變[2]。目前常見的復熱方式主要有水浴、微波、紅外復熱等，在日常生活中多以前2種為主。

頂空固相微萃取（solid phase microextraction，SPME）是目前應用較為普遍的一種揮發性物質富集技術，操作簡便、耗時較短且靈敏度高。風味物質的檢測方法中，氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯用法是國際上常用的檢測方法，被廣泛應用于農藥、獸藥、風味物質等痕量物質的分類鑒定。人類的嗅覺能夠有效識別空氣中的風味物質，嗅聞儀（olfactometry，O）是將人類的嗅覺與現代分離、檢測技術結合，從而更好地實現對揮發性風味物質的定性。

氣味活性值（odor activity value，OAV）是國際常用的評價風味物質對風味貢獻大小的指標，通常采用揮發性風味物質在水中的風味閾值計算得出，OAV越大，該物質對總體風味貢獻越大。主成分分析（principal component analysis，PCA）主要是通過降維將多個指標簡化為幾個綜合指標，能夠在盡可能保留原始變量信息的同時實現數據的簡化處理，并反應出各變量之間的關系，是風味研究中一種常見分析方法。本實驗采用SPME-GC-MS-O法對粉蒸肉產品在加工、消費中的常見處理后的模擬樣品中的揮發性物質進行定性及半定量測定，并結合OAV以及PCA對數據進行分析，重點發掘粉蒸肉產品從熟制到食用前各種處理導致風味特征變化的規律，旨在探究其風味劣變的機理、機制，為相關產品后續的品質改良提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

糯米、香米、蔥、姜、蒜等 市售；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、C8～C20正構烷烴 美國Sigma-Aldrich公司。

1.2 儀器與設備

50/30 μm二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane，DVB/CAR/PDMS）1 cm SPME針 美國Supelco公司；ODP2嗅聞檢測儀 德國Gerstal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制約3 min至金黃色且有米香，待冷卻后用粉碎機粉碎20 s制成米粉（粒徑約1 mm），與花椒粉1 g、八角茴香粉1 g、桂皮粉2 g、辣椒粉2 g、五香粉2 g、姜粉2 g混合均勻備用。

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

1.3.2 樣品制備

粉蒸肉的制備：A組：五花肉洗凈→去皮→切片→腌制→上粉→真空包裝；B組：五花肉洗凈→去皮→切片→腌制→上粉→大火蒸制→冷卻→真空包裝；C組：五花肉洗凈→去皮→切片→腌制→上粉→大火蒸制→冷卻→真空包裝→高壓滅菌[3-4]；D組：五花肉洗凈→去皮→切片→腌制→上粉→大火蒸制→冷卻→真空包裝→高壓滅菌→冷卻→水煮復熱；E組：五花肉洗凈→去皮→切片→腌制→上粉→大火蒸制→冷卻→真空包裝→高壓滅菌→冷卻→微波復熱。

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；腌制料用量為肉質量的1/5；上粉米粉用量為肉質量的1/3；蒸制時間為60 min；真空包裝抽氣時間25 s，加熱時間3 s，封口延遲3 s，真空度－0.1 MPa；高壓滅菌參數為121 ℃加熱20 min；水煮復熱是將產品帶包裝置于沸水中15 min至中心溫度60 ℃；微波復熱是將產品包裝開口后用中高火加熱3 min至中心溫度60 ℃。

1.3.3 取樣

每次取樣量約為50 g，重復3 次。樣品采用鋁箔袋真空包裝于－18 ℃冷凍備用。

1.3.4 SPME條件

將各階段肉樣于室溫下切碎混勻后準確取3.00 g裝入動態頂空瓶中，加入0.5 μL 1.632 μg/μL的2-甲基-3庚酮作為內標物，旋緊瓶蓋。將SPME瓶放入55 ℃水浴鍋中平衡30 min后將SPME針頭插入瓶中，纖維頭處于頂空狀態吸附揮發性風味化合物30 min后取出，插入GC進樣口中，熱解吸5 min。

1.3.5 GC-MS條件

GC條件：TG-Wax MS極性柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）進行GC分析；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速率升溫到200 ℃，保持1 min，再以8 ℃/min速率升溫到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 ℃，質量掃描范圍設定為40～600 u；采用全掃描模式。

1.3.6 嗅聞儀檢測

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、香味特性以輔助風味物質的鑒定，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。

1.3.7 風味化合物定性分析

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的化合物實現定性鑒定。

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

式中：Rt（x）、Rt（n）及Rt（n+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。

1.3.8 風味化合物定量分析

根據已知內標2-甲基-3-庚酮含量對揮發性組分進行定量分析，并依據化合物的峰面積比值與含量成正比的原理，按式（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為試樣的質量/kg。

1.3.9 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[5]。按式（3）計算OAV：

式中：C為物質含量/（μg/kg）；T為嗅覺閾值/（μg/kg）。

1.4 數據處理

數據用Unscrambler X10.1進行PCA；其他數據采用Microsoft Excel 2010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，所有5 個處理組中共鑒定出40 種揮發性物質，其中烴類11 種、醇類8 種、醛類6 種、酯類5 種、雜環化合物5 種、醚類3 種、酮類1 種、酸類1 種，有18 種物質在5 組中均有出現。5 組中揮發性物質種類數分別為26、27、26、31、30 種，總量分別為705.00、1 038.53、2 026.53、1 978.77、989.12 μg/kg。對比5 個處理組數據，C組中揮發性物質含量最高且與D組無顯著差異，A組含量最低，與B、E組含量無顯著差異，C組、D組與其他3 組差異顯著。E組揮發性物質總含量雖然較低，但是種類數較多。揮發性物質構成上，醇類物質在各組中所占比重較大，其次主要是烴類、醛類、醚類、酯類。

表1 各處理組揮發性風味物質含量Table 1 Identi fication and quanti fication of volatile compounds in five groups of samples

續表1

表2 各處理組中揮發性風味物質種類及含量Table 2 Kinds and contents of volatile compounds identifified in fifive groups of samples

2.2 各處理組揮發性風味物質含量分析

2.2.1 烴類物質含量分析

5 個處理組中共檢測到11 種烴類物質，除E組外，前4 組中烴類物質的含量依次呈上升趨勢，且各組之間差異顯著（P＜0.05），這可能與A～D組樣品加熱時間逐漸延長，導致脂肪均裂加劇有關[6]。E組烴類物質含量僅高于A組，兩組之間差異不顯著，且與C、D組相比含量出現大幅降低，這可能與微波加熱原理不同導致產品中風味物質揮發不充分有關。11 種烴類物質中9 種為烯烴主要來源于香辛料，其中香檜烯主要來源于五香粉中的肉豆蔻[7]；月桂烯、3-蒈烯、α-萜品烯、γ-萜品烯在八角、花椒中均有檢出[8-9]，此類物質嗅覺閾較低，通常具有辛辣味、胡椒味、柑橘和檸檬似香氣等[10]。其含量和種類隨加熱時間延長可能主要是由于高溫促進其揮發。

2.2.2 醛類物質含量分析

醛類物質對肉類食品風味的貢獻較大，主要是由于其具有較高的含量和較低的嗅覺閾[11]。粉蒸肉加熱過程中醛類物質共檢出6 種，辛醛、壬醛主要來自油酸氧化，具有油脂香氣，此外姜也是辛醛的重要來源[12-13]；己醛主要來源于ω-6不飽和脂肪酸的氧化，低濃度下具有青草香氣，高濃度則會產生不良氣味；3-呋喃甲醛和5-甲基呋喃醛則主要和美拉德反應有關[14-15]。除E組外其他2 組高壓處理組（C、D組）的醛類物質含量均顯著高于未經高壓處理組，主要是由于長時間高溫處理加劇了脂肪的氧化[16-17]。E組的醛類物質含量與A、B組無顯著差異可能與微波加熱的方式有關，這一現象在張凱華[18]、王瑞花[19]等的實驗中也有出現，可能與微波加熱機理有關。

2.2.3 酯類物質含量分析

酯類物質主要來源于香辛料以及料酒中乙醇與豬肉中游離脂肪酸的酯化作用[20]。C組和D組酯類物質含量高于其他3 組且差異顯著，可能是由于高溫加熱后酯化反應加劇且揮發量增加[21-22]。E組酯類物質含量高于A、B組但低于C、D組，可能是由于高壓滅菌導致酯化反應加劇但由于加熱時間較短和加熱機制不同酯類揮發量較低[23]。酯類物質中OAV大于1的主要是己酸乙酯和辛酸乙酯，這2 種在酒中較為常見，具有菠蘿香、曲香，其他酯類物質含量較低對風味貢獻不大[24]。

2.2.4 醇類物質含量分析

不飽和脂肪酸氧化裂解過程除產生醛類物質外，還伴隨著醇類物質的產生。粉蒸肉中對風味存在貢獻（OAV＞1）的醇類物質主要有乙醇、桉葉油醇、異辛醇、芳樟醇，由于并無文獻顯示肉類加熱能夠產生大量乙醇，所以粉蒸肉中乙醇應當主要來源于料酒、腐乳汁中。桉葉油醇和芳樟醇是肉桂、八角等香料中常見的風味物質，對于肉類菜肴風味貢獻較大[25]。

2.2.5 醚類、雜環類、酸類、酮類物質含量分析

4 類物質在粉蒸肉中含量較低，其中對產品風味有貢獻的僅有茴香腦和乙酸，茴香腦具有甜香氣、茴香氣味，主要是來源于八角茴香、小茴香等香辛料中。文獻顯示雜環類物質主要來源于美拉德反應，在肉制品中較為常見且貢獻明顯，主要是提供烤香風味[26]，但與其他中式肉制品相比粉蒸肉中雜環類物質含量不高，對風味貢獻很小。

2.3 各處理組氣體活性物質分析

表3 不同處理組粉蒸肉揮發性風味物質OAVTable 3 OAVs of volatile compounds in five groups of samples

OVA能夠較好反映各揮發性物質對于總體風味的貢獻，通過查閱文獻計算各種揮發性物質的OAV[27-35]。由表3可以看出，B組中對風味貢獻較大的物質（OVA＞20）主要是己醛、5-甲基呋喃醛、桉葉油醇和異辛醇，總OAV（171.55）與A組（178.18）接近。C組產品總OAV（239.91）與A、B組相比增加明顯，其中對風味貢獻較大的揮發性物質主要是己醛、5-甲基醛呋喃醛、己酸乙酯、桉葉油醇和異辛醇，除異辛醇外其他幾種物質OAV均有所增加而己酸乙酯含量變化幅度最大。D、E 2組復熱樣品中，D組總OAV（255.08）略高于C組，其中醛類、酯類物質OAV高于C組，而醇類物質OAV低于C組，這3 類物質含量的變化可能是導致復熱后產品風味較差的原因；E組（113.74）總OAV在所有5 組中最低，風味貢獻較大的揮發性物質僅辛醛一種，提示微波處理對于產品風味的呈現具有較大影響。

2.4 各處理組揮發性風味物質PCA

采用PCA法對篩選出對風味存在貢獻的物質（OAV＞0.1）進行分析，得到不同加熱時間粉蒸肉中主體風味成分的載荷圖。由圖1可知，PC1貢獻率為64%，PC2貢獻率為27%，總貢獻率為91%。5 個樣品分布于1、4象限，各組之間差異較為明顯。A組和C組在PC1上貢獻較大，但PC2上存在差異；D組在PC2上貢獻接近A組，但PC1上貢獻較低與B組接近；E組在PC1和PC2上貢獻均不大。結果顯示高溫加熱和復熱對產品在PC2上的影響較大，對風味影響明顯，而微波處理則在PC1上影響較大，產品風味與其他組差異較大。

圖1 PCA載荷圖Fig. 1 PCA loading plot

3 結 論

本實驗采用SPME-GC-MS-O聯用法測定粉蒸肉產品高壓滅菌及復熱后揮發性風味物質的含量變化。在5 組樣品中共檢測到40 種揮發性化合物，其中18 種在所有樣品中均有檢出。采用OAV對揮發性物質對總體風味的貢獻進行分析顯示，對風味有貢獻的物質（OAV＞0.1）共25 種，貢獻較為明顯的有7 種（OAV＞20）。基于OAV可以看出高壓以及復熱處理后產品中己酸乙酯、桉葉油醇2 種物質風味貢獻增幅較大。其中桉葉油醇來源于香辛料，而高壓處理后肉制品所具有的“罐頭味”、“過熟味”在不添加香辛料時依然存在，所以己酸乙酯應當在不良風味構成中具有重要作用。前4 組樣品中醛類物質總OAV隨熱處理時間的延長而增加，而較高濃度的醛類物質會產生不良氣味。總體來看，粉蒸肉初期熟制過程中主要是主體呈味物質由醇類向醛類轉變；高壓滅菌和復熱過程中主要是己酸乙酯和醛類物質含量的持續上升導致的風味劣化；微波加熱組總OAV最低可能是由于微波加熱所需時間較短以及加熱原理不同所致。研究顯示改善粉蒸肉產品的揮發性風味應當著重控制醛類和己酸乙酯的過度產生，重點在于控制熱處理的時間，此外微波復熱有可能是一種較好的復熱方式，其對產品揮發性風味的影響機制值得進一步深入研究。