輻照劑量對風干牦牛肉中揮發性風味物質的影響

彭海川，韓 旭,2，錢 琴，母運龍，劉達玉，張 崟

(1.成都大學 肉類加工四川省重點實驗室，四川 成都 610106；2.成都伍田食品有限公司，四川 成都 611430)

0 引 言

輻照是一種食品非熱加工技術，可以通過對食品的輻照，達到殺滅微生物和寄生蟲，減少食源性疾病，延長食品的保質期等作用[1].近年來，研究人員研究了輻照對肉制品的品質及風味的影響.Zhao等[2]發現一定劑量的60Co輻照可以有效殺滅調理牛肉干中的微生物；李新等[3]發現5 kGy的60Co-γ射線輻照時，小龍蝦氨基酸含量最高，蛋白質濃度最大；陳銀基等[4]研究發現，黃牛的半腱肌經3 kGy的60Co 輻照處理，可以有效延長保藏時間;何立超[5]等發現豬肉火腿腸經7 kGy的60Co-γ的輻照后，火腿腸會產生明顯的輻照異味.但目前有關輻照劑量對風干牦牛肉風味影響的研究很少,為了探討輻照劑量對風干牦牛肉中風味物質的影響，本研究以風干牦牛肉為研究對象，采用60Co-γ對其進行不同劑量的輻照，并分析了輻照劑量對風干牦牛肉風味的影響.

1 材料與方法

1.1 儀 器

LE104E型萬分之一電子分析天平(梅特勒托利多公司)，A11型超微粉碎機(德國IKA公司)，GFL-125型鼓風干燥箱(天津萊玻特瑞儀器設備有限公司)，BCD-452WDPF型冷藏冰箱(青島海爾集團)，5977A-7890B 型氣相色譜—質譜聯用儀(安捷倫科技有限公司).

1.2 材 料

風干牦牛肉用針扒肉制作，購于阿金食品產業有限公司.

1.3 方 法

1.3.1 樣品輻照

取風干牦牛肉樣品500 g，平均分為6份，每袋重量約83.33 g，并采用食品級包裝袋進行封口包裝，3袋為1組，送至四川潤祥輻照技術有限公司，利用60Co-γ高能電子加速器對樣品分別進行不同劑量(0、1、3、5、7與9 kGy)輻照處理，輻照劑量率為1 kGy/h，輻照劑量為0 kGy組樣品作為對照組.

1.3.2 揮發性風味物質測定

取 3 g 樣品，經超微粉碎機粉碎后，置于 15 mL 頂空瓶中密封，設置 CTC 自動進樣器對樣品的前處理條件為加熱箱溫度 75 ℃，加熱時間 45 min，樣品抽取時間 20 min，解析時間 5 min.

GC條件：HP-5MS UI 色譜柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；壓力 32.0 kPa；流速 1.0 mL/min；載氣為He 氣，不分流進樣；進樣口溫度 250 ℃；升溫程序為起始溫度 40 ℃，保持1 min，以 3 min/ ℃至 85 ℃，保持 3 min，再以3 min/ ℃ 升至105 ℃，保持 2 min， 再以 12 min/ ℃升至165 ℃，再以 10min/ ℃升至230℃.

MS 條件：電子電離源(EI)；電子能量 70 eV；離子源溫度 230 ℃，四級桿溫度 150 ℃；檢測器電壓 350 V；質量掃描范圍(m/z)為40～500.

定性：對化合物進行分析時，將得到的數據在儀器的 NIST 14.L譜庫中進行檢索和匹配，選擇匹配度高于 80%的物質.

定量：對總離子流量色譜圖用峰面積歸一化定量，得出各組分的相對含量.

1.3.3 揮發性風味化合物含量測定

揮發性風味化合物含量=(ρ×V×Ai)/(A×m)

式中，ρ為內標物的質量濃度，2 μg/μL;V為內標物的體積；Ai為各組分的峰面積；A為內標物的峰面積；m為風干牦牛肉質量.

1.3.4 揮發性風味化合物氣味活性值(OAV)分析

OAV是香氣化合物濃度與其閾值的比值，已廣泛應用于特征性香氣活性化合物的篩選，OAV≥1，則可認為此揮發性物質為主體呈香風味化合物，且OAV越大對整體香氣貢獻程度越高[6].

1.3.5 數據處理

利用SPSS 22.0分析軟件中的Pearson進行相關性分析，用SPSS 22.0及Microsoft Excel 2010對數據進行統計分析.

2 結果與分析

2.1 揮發性風味物質分析

各組樣品揮發性風味物質種類及含量見表1.

表1 不同輻照劑量風干牦牛肉樣品的揮發性風味物質種類及含量

由表1可知，6組樣品共檢出38種揮發性風味化合物，各組樣品的化合物相對百分含量分別為92.35%、93.52%、94.67%、94.86%、96.04%與95.30%.這些揮發性化合物主要為烴類、醇類、酚類、酯類及其他化合物.在0 kGy組樣品中共檢測出20種化合物，1 kGy組樣品中共檢測出25種化合物，3 kGy組樣品中共檢測出29種化合物，5 kGy組樣品中共檢測出29種化合物，7 kGy組樣品中共檢測出29種化合物，在9 kGy組樣品中共檢測出27種化合物.由此可見，在相同的分析條件下，不同輻照劑量會對風干牦牛肉揮發性風味物質的種類和含量造成不同的影響.

另外，由表1可知，不同劑量輻照強度下，各組樣品揮發性風味物質中醇類、酯類及烴類物質相對含量占比較高，而酮類及酸類物質未被檢測到.以0 kGy組樣品為對照組，經1、3、5、7與9 kGy劑量輻照后，樣品的化合物總含量隨著輻照劑量的增大呈現先增加后減少的趨勢，在輻照劑量為7 kGy時最大.烴類化合物相對含量隨著輻照劑量的增大呈現先增加后減少的趨勢，在輻照劑量為3 kGy時最大，烴類化合物的相對含量較0 kGy組樣品均增加，可能是輻照促進了脂質的氧化；醇類和酚類化合物相對含量較0 kGy組樣品均降低，這可能與氧化生成醛類以及參與合成的酯類物質有關；醛類化合物相對含量較0 kGy組樣品均增加，可能與輻照促進脂肪氧化以及醇類物質氧化生成有關.

R2表示的是回歸平方和占總偏差平方和的比重，數值越大，擬合效果越好，不同輻照劑量與化合物相對含量的擬合結果見表2.

表2 不同輻照劑量與化合物相對含量的擬合分析

由表2可知，烴類化合物種類的R2>0.8，擬合優度較高，這可能與樣品經輻照后，促進脂肪氧化，烴類化合物種類增加有關.另外，烴類和醇類相對含量的R2>0.8，擬合優度較高.

通過風味物質相對含量及擬合分析，醇類、烴類和酯類是輻照風干牦牛肉樣品的主要揮發性風味物質，對風干牦牛肉樣品整體香氣起主導作用.

2.2 活性香氣物質分析

不同輻照劑量風干牦牛肉樣品的活性香氣物質含量見表3.

表3 不同輻照劑量風干牦牛肉樣品的活性香氣物質含量

續表

由表3可知，檜烯等15種化合物在6組樣品均有檢測出.比較6組樣品的物質可知，不同輻照劑量的風干牦牛肉樣品的香氣存在差異，其中2,5-二氨基甲苯為0 kGy組樣品所特有，蒎烯和姜烯為3 kGy組樣品所特有，β-柏木烯、α-可帕烯與2-甲基-3-(甲硫基)吡嗪為5 kGy組樣品所特有，2,6-二甲基-6-(4-甲基-3-戊烯基)雙環[3.1.1]庚-2-烯與(2R,5R)-2-甲基-5-丙烷-2-基雙環[3.1.0]己烷-2-醇為9 kGy組所特有.

不同輻照劑量風干牦牛肉樣品關鍵性風味成分中，烴類物質遠高于其他類揮發性風味物質，烴類物質主要是脂肪自動氧化的次級產物，其含量與脂肪酸組成有密切關系，脂肪自動氧化也伴隨著醛、酮和醇的生成[7].但其中飽和烷烴對風味直接貢獻不大，對于烯萜類物質，如蒎烯、α-姜黃烯、羅勒烯、D-檸檬烯、萜品油烯、月桂烯、β-石竹烯與β-紅沒藥烯等，主要來自腌制時添加的香辛料，如胡椒與辣椒等.烯萜類物質對風干牦牛肉樣品風味形成有重要作用[8].以0 kGy組樣品為對照，樣品經1、3、5、7和9 kGy劑量輻照處理后，部分烯萜類物質化合物相對含量增加，這可能與輻照促進牦牛肉脂肪酸自動氧化有關[9].

醛類化合物是脂質氧化的降解產物，一般具有令人愉快的氣味[10].以0 kGy組樣品為對照，樣品經輻照處理后，醛類化合物相對含量增加，這進一步說明輻照能促進牦牛肉脂肪氧化.酯類主要由醇類與酸類的酯化反應生成，酯類通常呈現出令人愉悅的甜香[11]，如乙酸芳樟酯具有薰衣草香味.由表3可以看出，以0 kGy組樣品為對照，樣品經輻照處理后，酯類化合物含量增加，這表明輻照處理可促進酯化反應，會增加酯類物質的含量[12].醛類和酯類化合物是牛肉香味的重要來源，可使牛肉制品的整體風味更加濃厚和協調[13].醚類化合物對風干牦牛肉樣品的香味貢獻很大且具有代表性，其中茴香腦和草蒿腦是茴香香料的主要成分，主要來源于調理牦牛肉的調味品，草蒿腦與茴香腦具有大茴香香氣，可增加產品風味的豐富度與層次感.茴香腦是6組樣品共有的風味物質,這與周亞軍等[14]的研究結果相似.而以0 kGy組樣品為對照，樣品經輻照處理后，茴香腦含量在不同輻照劑量的樣品中均增加.在1～7 kGy組樣品中，隨輻照劑量的增加，草蒿腦含量不斷增加.

不同輻照劑量風干牦牛肉樣品檢出7種醇類物質，主要來源于不飽和脂肪酸的氧化降解[15]以及制作時所添加的香辛料.相較醛類，飽和醇類閾值較高，一般對肉制品風味影響較小，而不飽和醇大多具有果香與芳香，如芳樟醇具有花果香[16]，(-)-4-萜品醇呈現淡的胡椒香，對風干牦牛肉總體風味有一定作用.芳樟醇在6組樣品中均檢測出，表明其是風干牦牛肉主要香氣化合物之一，這與Zang等[17]的研究結論一致.以0 kGy組樣品為對照，樣品經輻照處理后，醇類物質分別減少了3.83%、7.49%、9.97%、5.33%與6.41%.酚類和含氮化合物對產品整體風味產生重要影響.酚類成分中乙基麥芽粉主要與加入的香辛料有關，而含氮化合物主要來自牛肉中氨基酸等物質參與的美拉德反應，是美拉德反應的特征產物[18].以0 kGy組樣品為對照，樣品經輻照處理后，酚類化合物分別減少了0.04%、0.47、1.78%、0.8%與0.22%.

2.3 主體呈香物質分析

不同輻照劑量風干牦牛肉樣品香氣活性化合物的OAV見表4.

表4 不同輻照劑量風干牦牛肉樣品香氣活性化合物的OAV

續表

由表4可知，不同輻照劑量下共確定 14種關鍵性風味物質(OAV≥1)，0、1、3、5、7與9 kGy的關鍵性風味物質分別為7、9、11、13、11與11種.以0 kGy組樣品為對照，輻照使風干牦牛肉的關鍵性風味物質種類和含量均增加.14種關鍵性風味物質主要為烴類(月桂烯、D-檸檬烯、羅勒烯、蒎烯與β-石竹烯)、醇類(芳樟醇、(-)-4-萜品醇與桉葉油醇)、酚類(乙基麥芽酚)、酯類(乙酸芳樟酯)、含氮類(2-甲基-3-(甲硫基)吡嗪與2，3，5三甲基-吡嗪)和其他類(茴香腦與草蒿腦).

本研究中，6組樣品中共有6種化合物為主體呈香風味化合物(OAV≥1)，其中月桂烯(清香，松脂香)的平均OAV最大，達827.35，其次是桉葉油醇(草藥味)、乙基麥芽酚(焦糖香)、茴香腦(茴香)、乙酸芳樟酯(薰衣草香味)與D-檸檬烯(薄荷味).這6種風味化合物對風干牦牛肉樣品的整體香氣輪廓有顯著的貢獻，是風干牦牛肉樣品的主體呈香風味物質.他們主要來源于制作過程中添加的香辛料以及輻照促進脂肪氧化，導致其含量增加.以0 kGy組樣品為對照，輻照使風干牦牛肉樣品的主體呈香化合物的OAV均增大.此外，除月桂烯等6種化合物外，草蒿腦、蒎烯與2，3，5三甲基-吡嗪等8種化合物雖不是輻照風干牦牛肉所共有的化合物，但其OAV在某一輻照劑量下處于優勢地位，如蒎烯在3 kGy組樣品的OAV為76.75，這表明其對3 kGy組樣品的香氣有顯著的貢獻，是3 kGy組樣品的特征風味物質.

2.4 主體呈香物質相關性分析

本研究篩選出月桂烯、桉葉油醇、乙基麥芽酚、茴香腦、乙酸芳樟酯與D-檸檬烯6種主體風味化合物，利用Pearson相關性分析研究輻照劑量對風干牦牛肉樣品揮發性風味形成的影響規律，結果見表5.

由表5可知，輻照劑量與乙基麥芽酚呈顯著正相關，表明隨著輻照劑量的增加，風干牦牛肉中乙基麥芽酚含量增加，從而增強風干牦牛肉的整體香味[19].值得注意的是在0～7 kGy范圍內隨著輻射劑量增加，月桂烯、桉葉油醇、茴香腦與乙酸芳樟酯4種化合物含量不斷升高，這表明低劑量輻照能促進風干牦牛肉樣品香味形成，但當輻射劑量達到9 kGy時，月桂烯等4種化合物含量較7 kGy顯著降低，可能是高劑量的輻照處理較低劑量輻照處理會造成風干牦牛肉樣品香味成分損失.

表5 輻照劑量與風干牦牛肉樣品主體呈香物質Pearson相關性分析

3 結 論

不同輻照劑量處理后的6組風干牦牛肉樣品共鑒定出38種揮發性化合物，主要為烴類、醇類、酚類、酯類及其他化合物.隨著輻照劑量的增加，風干牦牛肉樣品揮發性物質的種類及相對含量呈先增后減趨勢.烴類化合物含量呈現先增加后減少的趨勢；醇類和酚類化合物相對含量較0 kGy組樣品呈下降趨勢；醛類化合物相對含量較0 kGy組樣品呈上升趨勢；乙基麥芽酚隨著輻照劑量增加呈增加趨勢.OAV法分析結果發現，風干牦牛肉中共有14種關鍵性風味物質(OAV≥1)，0、1、3、5、7與9 kGy的關鍵性風味物質種類分別為7、9、11、13、11與11種.不同劑量輻照使風干牦牛肉樣品關鍵風味物質種類較0 kGy組樣品均增加，關鍵風味化合物含量較0 kGy組樣品均增加.風干牦牛肉樣品的6種主體呈香物質為月桂烯、桉葉油醇、乙基麥芽酚、茴香腦、乙酸芳樟酯與D-檸檬烯，這些風味化合物對風干牦牛肉樣品的整體香氣輪廓有顯著貢獻，輻照使其含量增加.總之，輻照使風干牦牛肉的揮發性風味物質含量增加.