低溫長時間熏制過程中香腸揮發性物質及脂肪氧化變化

李 翔，聶青玉，趙福奎，張宇昊，劉 丹，許 彥

1.重慶三峽職業學院 農林科技學院，重慶 萬州 404155；2.西南大學 食品科學學院，重慶 400715

香腸和臘肉是川渝地區傳統的兩大腌臘肉制品，其中香腸制品具有典型的川味特征，重麻辣，且經過煙熏工藝，具有煙熏風味[1].低溫長時間煙熏香腸的加工主要集中在渝東北地區的高海拔山地地區，如城口、巫溪等地，由于冬季氣溫低、時間長，宜制作腌臘制品，且山區多有松柏等資源，以其枝丫結合雜木熏制臘肉和香腸，煙量大且不起明火，熏制出的臘肉和香腸香氣風味獨特，因而名聲在外.但是，傳統的煙熏工藝沒有固定的熏制時間，由人為的主觀經驗判別，熏制時間長達10 d甚至月余，不僅加工周期漫長，且沒必要的熏制還有可能增加衛生安全隱患，提高脂肪氧化.因此，研究煙熏過程中香腸揮發性物質和脂肪氧化的情況，有助于判別其風味成分的變化和積累程度、且有利于工藝改進和提升食品安全品質.

腌臘制品的風味物質分析及其形成機理已經有較多研究[2]，但大多采用電子鼻或氣相色譜-質譜聯用(GC-MS)技術[3-4].氣相色譜-離子遷移譜聯用(GC-IMS)是近年來出現的一種新的氣相分離和檢測技術，融合了氣相色譜突出的分離特點和離子遷移譜反應快速、靈敏度高的優勢，能夠對一些揮發性有機化合物進行痕量探測[5].另外，由于離子遷移譜檢測靈敏度高，檢測條件常溫常壓，所以樣品通常不需要通過蒸餾、濃縮等富集處理，達到了樣品物質的無損檢測，最真實地檢測出樣品揮發性成分的組成.且GC-IMS數據結果以可視化指紋圖譜形式展現，數據處理簡單，更方便進行樣品間的差異對比，可以作為GC-MS技術數據的支撐或補充.近年來，人們越來越多地將這種方法應用于食品風味物質的檢測分析[6-8]和食品質量的快速鑒別[9-10]中.采用GC-IMS技術檢測腌臘制品的揮發性成分近年來也開始有相關報道[11-13]，但目前，尚未見到采用GC-IMS技術分析熏制時間對香腸揮發性成分影響的報道.

本研究利用氣相色譜-離子遷移譜聯用(GC-IMS)技術對低溫熏制過程中香腸揮發性風味物質進行檢測和分析，同時檢測煙熏過程中香腸的pH值、丙二醛質量分數、過氧化值的變化，旨在為合理制定低溫煙熏香腸的加工工藝提供科學依據.

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料采樣及處理

供試材料為鮮肉和香腸，采樣于重慶市巫溪縣天元鄉萬春臘肉加工廠.香腸制作工藝為原料肉經修整、腌制、絞碎拌料、灌腸后，在70 ℃熱風干燥5 h，后入煙熏車間熏制，熏制溫度為15～20 ℃.

鮮肉(記為CK)，經腌制、調配攪拌、灌腸、干制后的樣品(記為0 d)，入煙熏車間煙熏并分別在第3 d，6 d，9 d和12 d取樣.采集的樣品真空包裝后冷凍保藏，檢測前將樣品于25 ℃恒溫箱中解凍，然后切成2×2×2 mm的顆粒、混合均勻.

1.1.2 試 劑

甲醇：色譜純；三氯乙酸、乙二胺四乙酸二鈉、硫代巴比妥酸、三氯甲烷、碘化鉀、硫代硫酸鈉、石油醚、無水硫酸鈉、可溶性淀粉均為分析純.

1.1.3 主要設備

設備為FlavourSpec?風味分析儀：德國G.A.S；1260型高效液相色譜儀：安捷倫科技有限公司；FA2204B型電子天平：上海海康電子儀器廠；RE-52B型旋轉蒸發儀：上海亞榮生化儀器廠；科析4型恒溫水浴鍋：金壇市科析儀器有限公司；DHG-9140A型電熱恒溫干燥箱：上海博訊實業公司醫療設備廠；雷磁pHS-3E型pH計：上海儀電科學儀器股份有限公司；其他為實驗室常規儀器設備.

1.2 試驗方法

1.2.1 GC-IMS分析

樣品處理：取2g樣品，置于20 mL頂空瓶中，60 ℃孵育15 min后進樣，進樣量為500 μL.

氣相-離子遷移譜分析系統條件設置見表1.

表1 氣相-離子遷移譜分析條件

1.2.2 理化指標測定

pH值：按照GB/T9695.5-2008《肉與肉制品pH測定》[14]的方法測定；丙二醛：按照GB5009.181-2016《食品中丙二醛的測定》[15]中高效液相色譜法測定；過氧化值：按照GB5009.227-2016《食品中過氧化值的測定》[16]中滴定法滴定.

1.3 數據分析

GC-IMS數據采用FlavourSpec?風味分析儀的Reporter插件形成三維譜圖，然后降維形成二維譜圖，并進行揮發性物質差異性分析；利用Gallery Plot插件進行揮發性物質指紋圖譜分析；利用內置的Dynamic PCA進行主成分分析；利用Library Search進行定性分析.

理化指標數據每個指標測定3次，結果表示為X±SD的形式.

2 結果與分析

2.1 不同熏制時間的香腸GC-IMS圖譜分析

圖1為Reporter插件制作的二維俯視圖，背景為藍色，橫坐標10處紅色豎線為RIP峰(反應離子峰，經歸一化處理)，RIP峰兩側的每一個點代表一種揮發性有機物.根據峰(色點)的有無或者顏色深淺能夠直觀表現不同樣品之間的組分及濃度差異，白色表示濃度較低，紅色表示濃度較高.由圖1可以看出，不同煙熏時間臘肉和香腸揮發性有機物能夠被GC-IMS很好地分離，且可以直觀地觀察到不同樣品中的揮發性物質種類及濃度差異.相對于鮮肉，經處理后的香腸樣品中大部分風味物質濃度增加，個別物質濃度有所降低甚至消失.

圖1 不同煙熏時間的香腸氣相-離子遷移譜圖

2.2 樣品中揮發性有機物的定性鑒別

通過GC-IMS技術，香腸中被檢測出揮發性成分58種，其定性分析由NIST譜庫的RI和IMS數據庫鑒別出來列于表2中.共鑒別出揮發性風味成分36種，其中32種單體，4種二聚體.單體物質中包含醇類3種、醛類6種、酮類2種、酸類2種、酯類11種、酚類1種、萜烯類6種、雜環類1種.對照鮮肉樣品中檢出的2，3-丁二酮成分(57號特征峰)在香腸樣品中未檢出，說明制作香腸的過程中該物質轉化成了其他成分.

表2 香腸中揮發性組分定性結果

2.3 樣品揮發性物質的Gallery Plot指紋譜圖

由圖2可以看出，不同熏制時間香腸風味物質呈現出較為顯著的變化，且采用Gallery Plot指紋圖譜呈現變化非常直觀.圖2中1-22號是香腸中被GC-IMS檢測出但未被鑒別出的物質.從已鑒別出的36種揮發性物質來看，羰基化合物、酯類物質和萜烯類物質是香腸揮發性物質的主體成分.

圖2 不同熏制時間的香腸樣品Gallery Plot指紋譜

醇類物質主要由脂肪降解產生[17]，在本試驗樣品中所含種類較少，且閾值較高，在制品風味中貢獻較小.

羰基化合物主要由亞油酸和花生四稀酸氧化而來[18]，其中呋喃類提供糖香和濃郁的烤香味，是熏烤類肉制品優良的香氣來源[19]，這類物質在第6 d開始出現，并在第9 d達到最大值，第12 d時又降低.

酯類物質一般是腌臘肉制品中主要的風味貢獻成分，碳鏈小于10的酸形成的酯類一般賦予肉制品愉悅的果香或甜香[20]，它們通常由羧基和羥基的酯化反應生成.在本試驗的香腸樣品中，大部分酯類在第6 d開始顯著產生，隨煙熏時間延長濃度增大.而乙酸香葉酯、乙酸冰片酯含量隨煙熏時間延長持續下降，這兩種可能是香腸中添加的調味料和香辛料提供的，隨煙熏時間延長揮發消耗而濃度降低.

萜烯類物質也是香腸的特征型香氣物質，主要來源于加入的香辛料，如α-蒎烯，β-蒎烯都可以由花椒提供，這些萜烯類物質賦予香腸特殊的風味，如芳樟醇就具有百合花、鈴蘭和柑橘類香氣[21].萜烯類化合物在煙熏后濃度顯著降低，在3 d后變化基本不顯著，這可能是由于初始煙熏后，萜烯類物質大量揮發，在后期的低溫熏制過程中，萜烯類揮發性成分從香辛料中緩釋揮發出來，其產生速度與揮發速度相當所致.

2-乙酰基呋喃在香腸熏制后產生，并隨著熏制時間延長濃度逐漸提高.呋喃類化合物被認為是來自于熏煙成分，由纖維素熱解產生[18]，在多數熏烤類肉制品中被檢出[13，21-22]，為肉制品提供正面的香氣.

酚類為煙熏味的主要貢獻成分，主要由發煙的植物性材料中木質素分解產生，包括苯酚、愈創木酚及其衍生物成分，一般有多種酚類物質同時存在[23-25].圖2中只檢測出苯酚成分，含量呈現出增長趨勢，這與常海軍等[21]采用GC-MS對重慶城口香腸的檢測結果一致，且有可能在1-22號成分中也存在其他酚類物質.

2.4 不同煙熏時間的香腸揮發性物質的GC-IMS主成分分析

主成分分析(PCA)是一種主要的多元統計技術，通過將復雜繁多的數據進行降維，獲得幾個主成分，根據主成分因子在不同樣本中的貢獻率來評價其表達數據的可靠性.這種分析能更加直觀地表述不同樣本間的揮發性成分物質差異.采用Dynamic PCA插件程序繪制3D-PCA圖，獲得3個主成分，累積貢獻率達到了91.8%.

由于是3個主成分，各樣本的點在坐標中展示的是空間位置，由圖3可以看出，香腸的各組樣本平行樣間重復性很好，且能夠被很好地分離，說明不同熏制時間的樣本揮發性風味成分間存在較為顯著的差異.在香腸樣品中，各組間揮發性成分都相距較遠，說明隨著熏制時間延長，香腸揮發性物質始終在發生顯著性變化，變化的總趨勢是遠離初始狀態.

圖3 不同熏制時間的香腸主成分分析結果

2.5 理化指標的變化

香腸中pH值的變化如圖4所示，前期波動性變化但不顯著，至第9 d顯著下降，這可能是由于酚類物質吸附和有機酸積累導致.而后又開始上升，這可能是由于有機酸又進一步和醇類物質產生了酯化反應的結果，也有可能是蛋白質分解產物所致[26].

圖4 不同熏制時間的香腸中pH值的變化

丙二醛為肉中脂肪氧化的一類產物，常用來表征肉的氧化程度[27]，其質量分數與風味成反比，GB10146-2015《食用動物油脂衛生標準》[28]中要求其質量分數≤2.5 mg/kg.由圖5可知，隨著對鮮肉的預處理和熏制，丙二醛質量分數呈快速上升趨勢，在第9 d濃度突然下降，然后又呈上升趨勢，這可能是由于蛋白質與丙二醛結合成復合物所致[25]，也可能與酚類物質的積累導致脂肪氧化速度有所降低有關.

圖5 不同熏制時間的香腸中丙二醛質量分數的變化

過氧化值(POV)是表征脂肪氧化中間產物積累量的一個值，經常用來表示脂肪的氧化程度，在動物油脂中其質量分數應≤2 mg/g.由圖6可知，香腸在前處理和熏制初期，POV值相對于鮮肉顯著上升，在第6 d以后，增長趨勢趨于緩慢，這可能是由于在熏制進行一定時間后，酚類物質的積累和pH值的降低，抑制了脂肪氧化的進程，但POV值總體還是呈上升趨勢.

圖6 不同熏制時間的香腸中POV值的變化

3 結 語

香腸相對于對照樣品原料鮮肉揮發性成分變化較大，增加了大量的揮發性成分種類，減少了一種揮發性成分.香腸的主要揮發成分為醛、酯以及萜烯類物質，從第6 d開始，香腸的揮發性成分種類和濃度有顯著提高，尤其是酯類物質.而由香辛料帶來的乙酸香葉酯和乙酸冰片酯呈降低趨勢，萜烯類物質在第3 d顯著下降，而后未出現顯著變化.主成分分析說明，不同煙熏時間的樣本能夠被很好地分離，香腸的揮發性風味隨煙熏時間呈顯著性變化，總體呈遠離初始狀態的趨勢.

渝東北地區低溫煙熏傳統工藝制作的香腸在煙熏第6 d時開始具備豐富的揮發性物質基礎，故從揮發性物質的角度出發，煙熏時間不宜低于6 d.過氧化值隨煙熏時間持續上升，pH值和丙二醛質量分數均在第9 d出現最低值.因此，將煙熏時間選在6～9 d較為適宜.