頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯(lián)用分析延邊牛不同肌肉組織的揮發(fā)性風味物質

孫斌　崔巖　盛萬里　張軍芳　唐琳　王恩澤　王英　李強　李香子

為探究延邊牛不同肌肉組織的揮發(fā)性風味物質，以6 頭同一月齡、同一生長條件的延邊牛屠宰后的臀肉、眼肉、上腦、里脊、脊肋排和牛腩6 個部位為材料，采用頂空固相微萃取結合氣相色譜-質譜聯(lián)用對其揮發(fā)性風味物質進行檢測，通過峰面積歸一法確定各成分的相對含量，確定不同肌肉部位關鍵性揮發(fā)性風味物質。結果表明：共檢測出醛類、醇類、酮類、烷烴類、酯類、胺類和烯烴類共79 種揮發(fā)性化合物，其中脊肋排29 種、里脊40 種、上腦28 種、臀肉25 種、牛腩29 種、眼肉35 種;6 個部位間揮發(fā)性化合物的種類及含量存在明顯差異，與其他部位相比，牛腩中醛類和胺類化合物的相對含量最高，里脊的酯類與醇類化合物相對含量最高，脊肋排的烯烴類與烷烴類化合物相對含量最高，酮類化合物并沒有在脊肋排中被檢測到，臀肉中富含較多的酮類化合物。

延邊牛;不同部位;風味物質;氣相色譜-質譜聯(lián)用

Analysis of Volatile Flavor Compounds in Different Muscle Tissues of Yanbian Cattle by Headspace Solid Phase Microextraction Combined with Gas Chromatography-Mass Spectrometry

SUN Bin CUI Yan SHENG Wanli ?ZHANG Junfang TANG Lin WANG Enze WANG Ying ?LI Qiang ?LI Xiangzi

?The current study aimed to investigate the volatile flavor compounds of different muscle tissues of Yanbian cattle. In this experiment， six?Yanbian cattle were raised under the same?management and?feeding conditions?and slaughtered at the same age， and?muscle samples were collected from six different?carcass locations： round，?ribeye， high?rib， tenderloin， spine rib and brisket?for determination of volatile flavor compounds?using solid-phase microextraction （SPME） combined with gas?chromatography-mass spectrometry （GC-MS）. The relative contents of volatile compounds were determined?by the peak area normalization method， and based on them the key volatile flavor compounds were determined for each carcass part.?A total of 79 volatile compounds were detected， including aldehydes， alcohols， ketones， alkanes， esters and amines， of which 29?were found in?the spine rib， 40 in?the tenderloin， 28?in the high?rib， 25 in?the rump， 29 in the brisket， and 35 in?the ribeye.?There were obvious differences in the composition and content of volatile compounds among the six?parts. The relative contents?of aldehydes and amines in the brisket were?the highest， the relative contents?of esters and alcohols in the tenderloin were?the highest， and the relative contents?of olefins and hydrocarbons in the spine rib were?the highest. No ketones?were detected in the spine rib， while the round?was rich in ketones.

Yanbian yellow cattle; different?carcass?parts; flavor substances; gas chromatography-mass spectrometry

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20210823-207

中圖分類號：TS251.1??????????????????????文獻標志碼：A???????????????文章編號：

延邊牛作為優(yōu)秀的地方特色品種，其開發(fā)和利用越來越受到重視，如何提高肉質是各項研究中的重中之重。雖然風味物質較為微量，但對于肉品質及感官的影響較大，了解風味物質的組成，進而優(yōu)化生產和加工程序，對肉品質的提升有重要意義。牛肉揮發(fā)性風味屬性源于復雜的味道和香氣，是味覺和氣味的結合。揮發(fā)性化合物有助于風味香氣形成，因此在風味感知中起著很大的作用。與熟牛肉相比，生牛肉的揮發(fā)性化合物研究沒有受到廣泛關注。揮發(fā)性風味成分是有機化合物（吡嗪類、醛類、酸類、酮類、酯類、醇類、含氮和含硫化合物），分子質量較低，這些化合物的波動性因其化學結構的變化而變化。一般來說，脂類影響芳香風味化合物的產生，在所有食品成分中都有很大的影響，大多數(shù)芳香類化合物具有親脂性，因此脂肪一定程度上降低了它們的揮發(fā)性。因為反芻動物和非反芻動物沉積脂肪酸中不飽和脂肪酸差異較大，所以來源于脂質的揮發(fā)性化合物被認為是物種特異性風味的原因。不同的揮發(fā)性化合物有不同的親脂性，所以脂肪可作為揮發(fā)性化合物的溶劑，脂肪一小部分被氧化就可以顯著改變風味，因此脂肪是影響風味物質釋放的因素。

風味物質由諸多因素影響，不同個體的性別、年齡、飼養(yǎng)管理、遺傳、屠宰加工方式等都會影響風味物質的形成。同一個體的不同部位也因脂肪沉積量、肌纖維種類、氨基酸種類等不同導致風味物質的差異。目前，消費者對肉產品已有了更高的追求，風味物質是決定消費者購買傾向的重要因素，因此越來越多的研究探究如何提高肉產品的風味。王倫興等研究表明，黔北麻羊不同部位肌肉的風味物質存在顯著差異。竇露等在蘇尼特羊日糧中添加乳酸菌，結果表明，添加乳酸菌有助于平衡羊肉的風味。潘曉倩等利用氣相色譜-質譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）分析不同解凍溫度對牛肉風味物質的影響，檢測出牛肉的特征風味物質主要由醛類、醇類、酮類及烯烴類化合物構成;郭青雅等用固相微萃取（solid phase microextraction，SPME）技術提取羊肉臊子的風味物質，確定了35 種氣味化合物;汪修意等利用GC-MS對5?種壇子肉的揮發(fā)性風味物質進行分離和鑒定，共有的揮發(fā)性物質有51 種，主要及關鍵揮發(fā)性風味物質為己醛、乙酸乙酯、反-2-壬烯醛、1-辛烯-3-醇、壬醛、3-甲基丁醛和2-己烯醛等。

對于揮發(fā)性化合物的檢測，往往是從非揮發(fā)物質體系中通過萃取及濃縮得到揮發(fā)性化合物，再通過儀器檢測，對總揮發(fā)性化合物進行分離、鑒定，確定其成分信息。目前常用于提取有機物的方法有動態(tài)頂空法、固相微萃取法、溶劑輔助風味蒸發(fā)等。SPME技術作為樣品前處理方法，具有靈敏度高、抗干擾性強等優(yōu)點，可用于萃取、吸附揮發(fā)性及半揮發(fā)性成分。對于揮發(fā)性風味物質的檢測，常用的方法有電子鼻分析、GC-嗅聞法、GC-MS等。GC-MS可進行復雜有機化合物的高效定性及定量分析，具有靈敏度高、分離效果好的特點。

本研究利用SPME對牛肉風味物質進行吸附，繼而通過GC-MS對這些物質進行定性及定量分析，不同的化合物貢獻不同的風味，通過化合物的定性及定量分析解釋延邊牛不同肌肉組織風味差異的原因。

1.1 ??材料

實驗動物選自吉林省龍井市海蘭江牧場24 月齡的延邊牛6 頭，根據(jù)延邊牛飼養(yǎng)規(guī)程進行基礎日糧配制（表1），每天飼喂2?次（7：00和17：30），自由飲水、活動。屠宰前禁食禁水12 h，屠宰后將胴體放置于0～4 ℃下排酸12 h，隨后對其進行分割，并選取臀肉、眼肉、上腦、里脊、脊肋排、牛腩為測定材料。去除肉樣表面的脂肪、筋腱、污血等雜物，肌肉樣品帶回實驗室后粉碎成肉糜并稱取2 g樣品于20 mL頂空瓶中，封口后于-20 ℃密封冷藏保存待分析。

1.2 ??儀器與設備

QP20102010 GC-MS儀、DB-5MS色譜柱（30.0 m×0.25 mm，0.25 μm） ??日本島津公司;ZNCL-DLBS140-140智能磁力攪拌器 ??鞏義市予華儀器有限責任公司;ME204E電子天平 ??梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司;TC12C絞肉機 ??廣州市恒鷗食品機械設備有限公司;Lg200全自動真空保鮮機 ??深圳瑞朗克斯科技有限公司;65 μm PDMS/DVB固相微萃取纖維 ??美國Supelco公司。

1.3 ??方法

1.3.1 ??揮發(fā)性化合物的萃取

將凍存肉糜放置于4 ℃冰箱24 h緩慢解凍。超聲波清洗樣品瓶后，稱取3 g樣品置于樣品瓶中，65 μm PDMS/DVB型萃取纖維在60 ℃沙浴條件下萃取30 min。進樣，纖維頭在進樣口保留5 min，進行數(shù)據(jù)采集。

1.3.2 ??GC-MS分析條件

GC條件：進樣口溫度250 ℃，不分流，載氣為氦氣，柱流速1 mL/min，吹掃流量3.0 mL/min，分流比50︰1;升溫程序：起始溫度40 ℃，保持10 min，以5 ℃/min升至200 ℃，再以20 ℃/min升至280 ℃，保持5 min。

MS條件;離子源溫度200 ℃，接口溫度280 ℃，溶劑延遲時間2 min，電子能量70 eV，掃描質量范圍/40～550。

1.3.3 ??揮發(fā)性化合物的定性及定量分析

通過揮發(fā)性風味成分的MS圖，檢索NIST譜庫，對不同部位牛肉的揮發(fā)性組分進行定性分析，選擇其中匹配度和反匹配度均大于75%（最大值100%）的化合物。揮發(fā)性風味物質的定量分析，按峰面積歸一法計算。

1.4 ??數(shù)據(jù)處理

采用SAS9.0統(tǒng)計軟件方差分析程序進行顯著差異分析，<0.05為顯著差異。

2.1???延邊牛不同肌肉組織的揮發(fā)性風味物質分析

由表2可知，共檢測出79 種揮發(fā)性化合物，脊肋排、里脊、上腦、臀肉、牛腩和眼肉分別檢出29、40、28、25、29、35 種揮發(fā)性化合物，均檢測到醛類、醇類、烷烴類和酯類化合物，醛類化合物分別檢出2、1、1、1、2、1 種，醇類化合物分別檢出4、5、2、3、3、6 種，烷烴類化合物分別檢出15、20、16、16、16、22 種，酯類化合物分別檢出3、10、4、4、3、4 種。脊肋排中并未檢測出酮類化合物，其余部位均檢測出1 種酮類化合物;脊肋排、里脊、上腦、牛腩和眼肉分別檢測出烯烴類化合物3、2、2、2、1 種;脊肋排、里脊、上腦、牛腩中檢測到胺類化合物2、1、2、2 種;各部位揮發(fā)性化合物存在較大差異。

2.2???延邊牛不同肌肉組織不同揮發(fā)性化合物種類及相對含量比較

由表3可知，各部位間的揮發(fā)性化合物種類存在較大差異。牛腩中醛類揮發(fā)性化合物相對含量高于其他組;臀肉酮類揮發(fā)性化合物相對含量高于其他組;里脊的酯類和醇類揮發(fā)性化合物相對含量高于其他組;脊肋排中的烷烴類化合物相對含量最高;牛腩胺類化合物相對含量高于其他組，且臀肉與眼肉中并未檢測出胺類化合物。

糖的熱解、脂質的氧化及美拉德反應是風味物質產生的主要方式。風味物質通常被分為脂溶性揮發(fā)性化合物和水溶性揮發(fā)性化合物，因此，肌內脂肪的含量也將影響揮發(fā)性化合物的釋放。脂肪作為通過熱誘導氧化反應形成氣味活性揮發(fā)物的底物，也可以作為脂溶性揮發(fā)性化合物溶劑。脂質的降解是產生碳氫化合物、醇、醛和酮的最主要原因。本研究測得的揮發(fā)性化合物共有7 類，分別為醛類、酮類、酯類、醇類、烯烴類、烷烴類及胺類，延邊牛6?個不同部位揮發(fā)性化合物的種類及含量存在明顯差異。

本研究中，烷烴類化合物的數(shù)量遠大于其他種類化合物，且占據(jù)總風味物質相對含量的60%～80%，烷烴因種類較多、含量豐富將有利于提高肉類的風味。烷氧自由基的斷裂產生烷烴類化合物，脂肪酸作為烷烴類化合物的風味前體物質，有較高的呈味閾值。

醇類化合物也來源于脂質的降解，因為它們具有較高的呈味閾值，被認為對肉樣的香氣貢獻較小。醇類化合物的產生是在醇還原酶的作用下，還原醛類、酮類化合物完成的。在肉類風味物質組成中，醇類化合物一般具有金屬味和特殊的清香味。本研究中里脊與眼肉的醇類化合物種類相對較多，且里脊中的醇類化合物相對含量最高，這與原琦等研究中里脊與其他部位醇類化合物相對含量的比較結果不一致，這可能是由于牛的品種及年齡導致了脂肪酸的差異，從而影響了醇類化合物組成。除臀肉與牛腩外，其他4 個部位均含有6-甲基-1-庚醇，除上腦外，其他部位也均存在戊醇，戊醇與庚醇具有清香味，這與侯婷婷等關于延邊牛風味物質研究中的結果一致。本研究在臀肉、牛腩和眼肉中均檢測出不飽和1-辛烯-3-醇，1-辛烯-3-醇閾值較低，有蘑菇味和香草味。臀肉、牛腩和眼肉中均檢測出辛醇，辛醇一般具有燒焦味和金屬味。

醛類化合物源于脂肪酸氧化和氨基酸降解，且有較低的香氣閾值，已知具有油脂味及水果味，是牛肉風味的重要組成成分。本研究在6 個部位中均檢測出壬醛，壬醛具有香草味和油脂味，可見醛類化合物是牛肉風味中不可或缺的一部分。其中，里脊中的壬醛相對含量最低，為1.01%，而上腦中的壬醛相對含量最高，這可能是由于其脂肪酸的種類及含量不同導致。Drumm等研究表明，壬醛是油酸的氧化產物，油酸是苯甲醛的來源物質，而在不同牛肉組織中苯甲醛只存在于脊肋排中，癸醛只存在于眼肉中。

酮類化合物主要由氨基酸降解、美拉德反應和脂質的熱氧化引起，與醛類相比，其閾值較高，被檢測出的酮類化合物種類較少，且對肉制品風味物質的貢獻較小。但因其具有水果香和奶油香，對風味有著較為積極的影響。本研究中，脊肋排中并未檢測出酮類，里脊、上腦、牛腩、臀肉和眼肉中均檢測出3-羥基-2-丁酮，其中臀肉中3-羥基-2-丁酮的相對含量最高，眼肉中最低。3-羥基-2-丁酮是一種重要的美拉德反應中間體，已知具有平淡的、木本的酸乳香氣。祝賀等研究表明，生牛肉中可能存在2，3-丁二酮和3-羥基-2-丁酮，通常被認為是美拉德反應成分，這與本研究的結果一致。

酯類化合物一般來源于醇與酸的氧化作用，酯類化合物通常表現(xiàn)出水果味，因其閾值較高，對肉類風味物質貢獻較低。本研究中，里脊的酯類化合物相對含量較高，這可能是由于其前體物質醇類化合物相對含量較高導致。

烯類化合物伴隨著脂香味，本研究并未在臀肉與脊肋排中檢測出烯類化合物，且其他部位中烯類化合物的相對含量較小，可見其對于肉類風味的貢獻較小。

本研究在延邊牛6?個不同部位肌肉中共檢測出醛類、醇類、酮類、烷烴類等共186 種揮發(fā)性化合物，脊肋排中檢測出29 種、里脊40 種、上腦28 種、臀肉25 種、牛腩29 種、眼肉35 種。烷烴類化合物所占比例最高，在脊肋排、上腦、臀肉、牛腩和眼肉中占總揮發(fā)性化合物含量的60%～80%，是影響牛肉整體風味的重要因素。各部位肌肉組織間醇類、酮類、酯類和醛類揮發(fā)性化合物組成均存在差異。

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