不同貯藏期冷卻灘羊肉煮制后揮發性氣味物質的變化

單啟梅，羅瑞明，楊 波，畢永昭

（寧夏大學食品與葡萄酒學院，寧夏 銀川 750021）

灘羊作為肉裘兩用的特色畜種，主要盛產于寧夏鹽池縣，其肉質細嫩、不膻不膩、脂肪分布均勻，含脂率低、風味獨特[1-2]，因此深受廣大消費者的喜愛。

肉品風味是衡量肉品質的一個重要指標，生肉只有很少或根本沒有風味，經加熱后才可產生風味[3]。煮制是常用的一種加熱方式，肉在煮制過程中還原糖、氨基酸、脂肪酸等風味前體物質通過一系列復雜反應生成揮發性的氣味物質和非揮發性的滋味物質。揮發性氣味物質主要包括醛類、酸類、醇類、酯類、酮類、芳香烴、酚類等。趙夢瑤等[4]對燉煮羊肉的香氣物質進行分析鑒定，共鑒定出142 種揮發性氣味物質，其中醛類、酮類、醇類、酯類、酸類、含硫化合物、含氮雜環、含氧雜環、烴類等占比較高。王永瑞等[5]對寧夏灘羊羊脂的關鍵香氣成分進行分析，最終共鑒定出78 種揮發性風味物質。但是目前對煮制灘羊肉中揮發性氣味物質的定性定量檢測以及貯藏時間對煮制灘羊肉中揮發性氣味物質的影響研究相對較少，使寧夏特色灘羊肉制品在工業化生產中缺乏對風味控制方面的理論指導。

固相微萃取（solid phase micro-extraction，SPME）因其快速、簡單、環保等優點被廣泛應用于食品中揮發性物質的萃取[6]。氣相色譜-質譜（gas chromatographymass spectrometry，GC-MS）聯用技術是目前研究肉品風味物質的主要方法之一，結合相對氣味活度值（relative odor activity value，ROAV）法可精確分析判別出對肉制品有主要貢獻的風味物質。電子鼻具有功能各異的化學傳感器陣列和適當的模式識別系統，可以全面并快速地檢測氣味的整體信息[7]，但對氣味物質無法定性定量檢測。因此，本實驗采用SPME-GC-MS結合電子鼻技術對0～4 ℃不同貯藏期灘羊肉煮制后產生的揮發性氣味物質進行檢測，并通過ROAV法評價產生的氣味物質對灘羊肉整體風味的貢獻作用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鹽池灘羊背最長肌 寧夏鹽池縣大夏牧場有限公司；1,2-二氯苯標準品 美國Sigma-Aldrich公司；甲醇（分析純） 賽默飛世爾科技有限公司。

1.2 儀器與設備

FA系列電子天平 上海蒲春計量儀器有限公司；AUX HR50F多功能電熱鍋 廣東江門市威多福電器有限公司；WNB22型精密數顯恒溫水浴槽 上海樹立儀器儀表有限公司；Qp2010ultra型GC-MS聯用儀 日本Shimadzu公司；PK157330-U型手動SPME進樣器 美國Supelco公司；DB-WAX型毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm） 美國Agilent公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭 美國Supelco公司；PEN3.5電子鼻德國Air Sense公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備

隨機選取10 只體質量為（20.00±2.00）kg經草料喂養的6 月齡灘羊，宰前禁食24 h，停水2 h，宰后1 h內，采集10 只灘羊的背最長肌，每只約500.00 g。將采集的樣品經冷卻（置于0～4 ℃冰箱中使肉中心溫度降至4 ℃以下）后剔除表面脂肪、筋膜及結締組織等，后沿著垂直肌纖維方向進行分割處理，平均分割成約3.00 cm×3.00 cm×3.00 cm大小的方塊后裝入240 mm×350 mm×0.12 mm規格的聚乙烯自封袋中，輕輕擠出袋內空氣，封口，放入0～4 ℃冰箱中貯藏，至第0（采樣當天）、2、4、6、8、10天各取樣1 次，經煮制后進行測定。煮制條件：在實驗室前期得出的煮制條件下進行煮制，所有樣品均冷水下鍋，以10 ℃/min的速率加熱，煮沸后開始計時，煮至第40分鐘取出冷卻至室溫后進行相關指標的測定。

1.3.2 SPME-GC-MS技術分析檢測

參考丁丹[8]、沈菲[9]等的方法，并稍作修改。

準確稱取切碎研磨后的樣品（2.00±0.01）g置于15 mL頂空瓶中，加入4.00 μL質量濃度為6.42 μg/mL的1,2-二氯苯標準品，用聚四氟乙烯隔膜將頂空瓶口密封后于渦旋儀進行混勻，將混勻后的樣品瓶放入55 ℃的水浴鍋中水浴加熱20 min，然后將提前老化好的萃取頭插入密封的萃取瓶中，吸附20 min后將其立即轉移到GC進樣口，于250 ℃解吸7 min，同時啟動儀器采集檢測數據。每個貯藏期取3 個樣，每個樣平行測定5 次。

GC條件：DB-WAX毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣為99.99%的He，恒流量為1.80 mL/min，進樣口溫度為250 ℃，壓力為14.87 psi，起始柱溫保持在40 ℃以下3 min，然后以5 ℃/min升至90 ℃，再以8 ℃/min升至230 ℃，并保持10 min。

MS條件：電子電離源；電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；質量掃描范圍m/z20～350，掃描方式：全掃描；溶劑延遲3 min。

1.3.3 灘羊肉煮制后中揮發性氣味物質的定性定量分析

根據積分色譜圖結果，在NIST 05a.L譜庫數據庫檢索，與標準譜圖對比進行定性分析，檢測得到的揮發性氣味物質的含量采用內標半定量法，根據化合物與內標物峰面積比值進行計算，本研究所用內標物為1,2-二氯苯（4.00 μL，6.42 μg/mL）。

1.3.4 揮發性氣味物質的評價

ROAV常用來表示各香氣成分對灘羊肉煮制后整體氣味的貢獻值，按下式計算：

式中：Ci為各揮發性物質的相對含量/%；Ti為相對應的感覺閾值/（μg/L）；Cmax為對樣品總體風味貢獻最大組分的相對含量/%；Tmax為相對應的感覺閾值/（μg/L）。

1.3.5 電子鼻分析檢測

PEN3.5電子鼻系統包含10 個金屬氧化物氣體傳感器（W1C、W5S、W3C、W6S、W5C、W1S、W1W、W2S、W2W、W3S），可以檢測出嗅覺交叉敏感信息，各傳感器所對應的敏感物質如表1所示。

表1 PEN3.5電子鼻傳感器敏感物質Table 1 Performance descriptions of sensors used in electronic-nose PEN3.5

參考Yin Xiaoyu等[10]的方法并稍作修改。取4.00 g樣品放入15 mL頂空瓶中，于25 ℃水浴中平衡20 min后進樣測定。樣品測定間隔時間1 s；沖洗時間100 s；零點調整時間10 s；樣品準備時間5 s；樣品測試時間100 s。測定結束后采用經過處理的純空氣作為載體氣體清洗傳感器陣列，使信號響應返回至零。每個貯藏期取3 個樣，每個樣平行測定5 次。

1.4 數據處理

使用IBM SPSS Statistics 23 for windows（SPSS Corp,Chicago, USA）和Microsoft Excel 2010軟件進行統計分析，采用Origin 2018 64Bit進行繪圖。實驗值均表示為，P＜0.05，差異顯著。

2 結果與分析

2.1 基于SPME-GC-MS技術對不同貯藏期冷卻灘羊肉煮制后揮發性氣味物質的變化規律分析

采用SPME-GC-MS技術對不同貯藏期冷卻灘羊肉煮制后產生的揮發性氣味物質進行測定，共檢測出38 種揮發性氣味物質，包括醛類19 種、醇類11 種、酮類4 種、酸類3 種、雜環類1 種。不同貯藏期分別為0 d 24 種、2 d 26 種、4 d 30 種、6 d 32 種、8 d 31 種、10 d 29 種，如表2所示。

由表2可知，在檢測到的揮發性氣味物質中，醛類物質在種類和相對含量上占比較大，約占總揮發性氣味物質種類的50%，主要有己醛、壬醛、苯甲醛等。醛類物質的產生主要源于脂肪的氧化和降解，一些帶支鏈的醛也可由氨基酸的Strecker降解反應生成[4,11]。醛類因為其氣味閾值較低，所以即使在很少量的情況下也能對灘羊肉的整體風味作出重要的貢獻[12-13]。不同貯藏期灘羊肉煮制后肉中醛類物質的種類和含量各不相同，己醛、庚醛、辛醛、壬醛、(E)-2-辛烯醛、癸醛、苯甲醛為不同貯藏期灘羊肉煮制后共有的醛類物質。己醛（青香味）在所有醛類物質中占主導地位，為煮制灘羊肉提供了特有的風味，其含量在不同貯藏期呈現先增后減的趨勢，這可能是由于貯藏初期，灘羊肉中的不飽和脂肪酸和空氣中的氧氣發生氧化作用，使醛類物質種類和含量有所增加，隨后醛類物質進一步被氧化，又會使其種類和含量降低[14]。(E)-4-壬烯醛、(E)-2-壬烯醛、(E,E)-2,4-壬二烯醛等在貯藏前期被檢測到，后期未檢測到，可能隨著貯藏期的延長，生成該氣味物質的風味前體發生降解，而十二烷醛、十三烷醛、十四烷醛等在貯藏后期被檢測到，且在不同貯藏期含量差異顯著（P＜0.05），之所以在貯藏后期被檢測可能原因為部分前體物質隨著貯藏時間的延長轉化為另一種物質前體或肉貯藏過程中產生了新的風味物質前體。趙萬余等[14]對寧夏灘羊不同部位的揮發性風味物質進行研究，結果表明，多數部位羊肉中醛類化合物所占揮發性化合物的比例最高，且在寧夏灘羊肉揮發性風味物質中起著重要的作用。

檢測到的揮發性氣味物質中，醇類物質共有11 種，約占揮發性氣味物質種類的29%。醇類中的直鏈醇主要來源于脂質的氧化降解，支鏈醇則來自于支鏈醛的還原或通過Strecker降解反應對氨基酸的分解[15-16]。醇類化合物一般帶有清新的果香、植物香味，部分醇類閾值較低，能夠提供灘羊肉中特有的風味。1-辛烯-3-醇被認為是亞油酸和其他多不飽和脂肪酸氧化的產物，具有強烈的蘑菇香味[16-17]，該物質在不同貯藏期的煮制灘羊肉中均有檢測到，且含量高于其他醇類物質，并隨著貯藏期的延長先增大再減小。1-戊醇、1-己醇、1-辛醇等物質也均存在于不同貯藏期的煮制灘羊肉樣品中，1-戊醇由肉中的脂質氫過氧化物降解所得，己醛還原后得到1-己醇，油酸氧化生成1-辛醇[18]。

酮類物質是脂質氧化降解的另一種主要產物，貯藏過程中檢測到的酮類物質主要有3-羥基-2-丁酮、2,3-辛二酮、2-十一酮、3,5-壬二烯-2-酮。其中3-羥基-2-丁酮、2,3-辛二酮在不同貯藏期均有檢測到，3,5-壬二烯-2-酮、2-十一酮在貯藏至第4、6天時被相繼檢出，且在不同貯藏期其含量差異顯著（P＜0.05）。3-羥基-2-丁酮、2,3-辛二酮是肉中常見的甲基酮，甲基酮主要負責熟肉的脂肪香氣，并與脂質氧化程度有關，它們可以由氨基酸分解產生，也可由熱處理甘油三酯后產生的脂肪酸經β-氧化產生[19-20]。不同貯藏期灘羊肉煮制后檢測到的酸類物質較少，主要包括乙酸、己酸和辛酸。乙酸均有被檢測到，己酸在貯藏至第2天被檢測到，貯藏期達到6 d后未被檢測到，而辛酸只有在貯藏至第6天和第8天被檢測到，其余貯藏期均未檢測到。雜環化合物是肉類風味獨特的重要組成部分，可由硫胺素降解、焦糖糖化和碳水化合物降解產生[8]。2-戊基呋喃作為肉制品中脂質氧化的指標，在所有貯藏期均檢測到，隨貯藏時間的延長先增加后減小，在貯藏末期達到最低值，可能是貯藏初期肉中不飽和脂肪酸的氧化程度加大，2-戊基呋喃含量上升，貯藏后期該物質本身被氧化，導致含量減小[14]。由于其氣味閾值較低，對肉制品的整體風味起著重要作用[21]。

2.2 基于ROAV法對不同貯藏期冷卻灘羊肉煮制后特征揮發性氣味物質的分析

通過ROAV法對灘羊肉煮制后的特征揮發性氣味物質進行分析，ROAV越大其對肉品風味的貢獻度越大，其中，ROAV＞1，組分為關鍵氣味化合物，0.1＜ROAV＜1，組分為修飾風味化合物，ROAV＜0.1，組分為潛在風味化合物[22]。

表2 不同貯藏期冷卻灘羊肉煮制后產生的揮發性氣味物質含量變化Table 2 Changes of volatile odor substances in Tan sheep meat stored for different periods and cooked

由表3可知，不同貯藏期冷卻灘羊肉煮制后產生的揮發性化合物中，ROAV大于1的物質共有12 種，主要是一些脂質氧化的產物，包括8 種醛類物質，3 種閾值較低的醇類物質和1 種雜環類物質，包括呈青香味的己醛，焦香味的庚醛，帶有水果、檸檬等甜味的辛醛，(E)-2-辛烯醛，油脂氧化氣味的(E)-2-壬烯醛，熟肉味、油脂味的2-十一烯醛，有脂肪香氣的壬醛，杏仁味的苯甲醛，呈霉味的1-戊醇，青草香的1-己醇，強烈蘑菇香氣的1-辛烯-3-醇和果香、大豆味的2-戊基呋喃[23]。這12 種關鍵氣味化合物中有8 種為醛類物質，說明醛類物質對煮制灘羊肉的整體風味起著至關重要的作用，隨著貯藏期的延長，其ROAV呈現先增大再減小的趨勢，在貯藏至第4天值較大。趙曉策[24]研究了灘羊肉煮制過程中揮發性風味物質的形成及變化，在煮制后的灘羊肉中也檢測到了上述關鍵氣味化合物；趙萬余等[25]研究了寧夏灘羊背最長肌揮發性物質的組成，研究結果表明醛類物質可能是灘羊肉背最長肌風味物質的主體成分，且對風味貢獻較大的物質為壬醛、2-十一烯醛等醛類物質和一些閾值較低的醇類，本研究與上述二者的研究結論一致。李偉等[26]對寧夏灘羊肉的特征香氣成分進行分析，最終得出6 種物質對寧夏灘羊肉風味的貢獻作用較大，包括己醛、庚醛、壬醛、1-己醇、乙酸乙酯和肉蔻豆酸，本研究中后2 種物質未被檢測到，可能是煮制條件的差異性導致。

2.3 不同貯藏期冷卻灘羊肉煮制后揮發性氣味物質的電子鼻傳感器響應值分析

2.3.1 電子鼻雷達指紋圖譜

圖1 不同貯藏期冷卻灘羊肉煮制后揮發性氣味物質的電子鼻雷達圖Fig. 1 Electronic nose radar map of volatile odorants in Tan sheep meat stored for different periods and cooked

采用電子鼻技術檢測不同貯藏期冷卻灘羊肉煮制后產生的揮發性氣味物質，對煮制灘羊肉中整體風味的變化情況從宏觀上進行判斷。由圖1可以看出，不同貯藏期冷卻灘羊肉煮制后的氣味輪廓曲線差異明顯。電子鼻傳感器W5S對氮氧化合物敏感，該傳感器對樣品的信號強度較高，說明不同貯藏期灘羊肉煮制后產生的氮氧化合物氣味強，且在不同貯藏期強度不同，貯藏第4天強度最大。含硫化合物是肉呈現肉香味的一類重要化合物[27]，本研究中，電子鼻傳感器W1W、W2W對不同貯藏期煮制灘羊肉樣品的信號強度均較高，說明樣品中的含硫氣味化合物較多，樣品肉香味較濃，并隨著貯藏期的延長氣味濃度降低。電子鼻傳感器W1C、W3C、W5C、W3S、W6S對不同貯藏期煮制灘羊肉樣品中揮發性氣味的信號強度均較低，且不同貯藏期差異不顯著，說明灘羊肉煮制后中產生的氨類、烯烴類、烷烴類物質較少，且不同貯藏時間對其影響不大。W6S對氫過氧化物敏感，但因為灘羊肉煮制過程中經脂肪氧化產生的氫過氧化物無任何氣味[28]，所以W6S氣味輪廓線無明顯差異。

2.3.2 電子鼻主成分分析（principal component analysis，PCA）

采用PCA對不同貯藏期冷卻灘羊肉煮制后檢測的電子鼻數據進行分析，貢獻率越高，PC對原始各指標信息的反映越好[29]。由圖2可知，PC1的貢獻率為47.40%。PC2的貢獻率為41.40%，前2 個PC的累計方差貢獻率為88.80%（＞85%），說明前2 個PC覆蓋了樣品絕大多數氣味信息[30]。可以看出，不同貯藏期煮制冷卻灘羊肉按照其產生的揮發性氣味物質的整體變化可以分為4 組，分別為貯藏0 d、貯藏2 d、貯藏4 d和6 d、貯藏8 d和10 d，當不同貯藏期的樣品重疊或接近時，則可以說明它們產生的揮發性氣味物質相似。雙標圖中W1C、W3C、W5C與貯藏2、8、10 d的樣本相關，W2S、W3S、W1S、W6S、W5S、W2W、W1W與貯藏0、4、6 d的樣本相關。結合電子鼻雷達指紋圖譜，可以看出不同貯藏期冷卻灘羊肉煮制后肉中的氮氧化物、芳香族化合物和烷烴、醇類硫成分變化顯著，而烷烴、氫化物和氨類化合物等受貯藏期的影響不大。

綜上所述，貯藏期對煮制冷卻灘羊肉中揮發性氣味物質的種類和含量有一定的影響作用。煮制冷卻灘羊肉中揮發性氣味物質的種類和含量因貯藏期不同而呈現一定的差異性。通過ROAV法計算出的對煮制灘羊肉整體風味起較大貢獻作用的己醛、庚醛、壬醛、1-辛烯-3-醇、1-辛醇等物質含量隨貯藏期的延長都先增加后減少，在第4天時含量相對較高。灘羊宰后機體經過適當時間的貯藏后，肉會經歷成熟過程，肉中的還原糖、有機酸、游離氨基酸和腺嘌呤核苷酸等風味前體的濃度會發生一系列變化，使灘羊肉的食用品質和風味得到一定程度的改善[30-33]，但隨著貯藏時間延長，灘羊肉內部不飽和脂肪酸的氧化速率逐漸加快、肉色變暗、肉表面變得黏手、品質逐漸劣化，哈喇味、腐臭味等不良氣味加重，可食用性降低[34-35]。本研究中灘羊肉宰后于0～4 ℃環境中進行貯藏，貯藏前期灘羊肉經歷了成熟過程，肉中風味前體物質逐漸增多，貯藏至第4天時相對較高，之后繼續貯藏肉的品質下降。王亞娜等[12]研究了大足黑山羊宰后成熟過程中揮發性風味物質的變化，得出黑山羊宰后第72小時檢測到的揮發性氣味物質最多，羊肉風味最好；尤麗琴等[33]對灘羊宰后成熟過程中風味前體物質的變化進行了研究，結果表明灘羊肉宰后成熟第4天，碳水化合物、有機酸類等風味前體物質的代謝顯著，從而使灘羊肉中揮發性氣味物質的含量增多。本研究結論與上述研究結論相近。

3 結 論

本實驗以鹽池灘羊為研究對象，通過SPME-GC-MS結合電子鼻技術研究0～4 ℃條件下貯藏的冷卻灘羊肉經煮制后揮發性氣味物質的變化。最終共檢測出38 種揮發性氣味物質，包括醛類（19 種）、醇類（11 種）、酮類（4 種）、酸類（3 種）和雜環類（1 種），不同貯藏期（0、2、4、6、8、10 d）煮制灘羊肉中揮發性氣味物質的種類分別為24、26、30、32、31、29 種。

研究得出貯藏前期揮發性氣味物質含量較大，后期逐漸減少，第4天時相對較高。通過ROAV法得出12 種關鍵香氣成分，其中醛類物質占主導地位，對煮制灘羊肉的風味貢獻較大，且在貯藏至第4天ROAV相對較大。利用電子鼻技術從宏觀上對揮發性氣味物質的整體變化情況進行測定，結果表明貯藏至第4天冷卻灘羊肉煮制后產生的揮發性氣味物質的整體氣味強度較大。綜合SPMEGC-MS和電子鼻結果得出貯藏至第4天的煮制灘羊肉中揮發性氣味物質的含量較高，風味較好。該研究可為寧夏手抓羊肉和清燉羊肉等特色灘羊肉制品工業化生產中風味控制技術的研發提供理論指導。