羊肉及其制品特征揮發性風味物質的研究進展

費雨婕，許芳瑞，廖銳，茹強欣，王欣玥，趙浩安，劉茜

（西北大學 食品科學與工程學院，陜西 西安 710069）

羊肉作為一種優良的畜肉，屬于高蛋白、低脂肪、富含磷脂及維生素、礦物質的營養滋補類食品。中醫認為，羊肉具有助元陽、補精血、療肺虛、益勞損等功效，因此羊肉歷來被當作秋冬御寒和進補的重要食品之一。我國是羊肉生產和消費大國[1]。隨著居民生活品質的提升，人們對優質羊肉產品的需求也不斷增大，尤其喜愛風味較好的羊肉及其制品。羊肉及其加工制品一般考慮以下特征：色澤、質地[2]、嫩度[3]和風味[4]等。羊肉原料（品種、不同部位、飼養方式、飼料種類等）、冷凍及解凍參數（時間、溫度和濕度等）[5]、加工條件（切碎程度、外源佐料的添加等）[6]，這些因素影響羊肉及其制品特征性風味的形成。熟羊肉及其制品通過各種生物化學反應產生特征揮發性物質。熱處理過程中產生羊肉的特征性風味物質是生肉中前體物質相互作用的結果。這些作用包括多肽和氨基酸的熱解、核苷酸的降解以及糖、美拉德反應、斯特克雷爾（Strecker）降解、脂質氧化、硫胺素和脂質的降解以及微生物代謝[7-8]。產生肉香味的有機化合物包括醛類、烴類、醇類、酯類、酮類、羧酸類、呋喃類、醚類、吡嗪類、吡啶類、吡咯類、惡唑類、惡唑啉類、噻唑類、噻唑啉類和噻吩類等化合物。羊肉中特征揮發性風味物質種類及含量不同導致羊肉所呈風味不同，其中膻味讓多數人難以接受[9]。因此，羊肉及其制品的風味是影響消費者購買力和滿意度的重要因素之一。本文旨在綜述國內外關于羊肉及其制品特征揮發性風味物質的形成途徑、影響因素，以期為羊肉及其制品的進一步開發、利用及促進其產業發展提供參考。

1 羊肉及其加工制品簡介

1.1 肉羊發展狀況

肉羊是對出肉率較高的羊種的統稱，是對各種環境適應性最強的家畜之一，其食性廣、耐粗飼、抗逆性強。除此之外，飼養肉羊投資少、周轉快、效益穩、回報率高。隨著我國人民生活水平的提升，人們對肉羊的需求和消費正在逐漸增加。現如今的肉羊產業中，國內以東北細毛羊、烏珠穆沁羊、小尾寒羊、南江黃羊、成都麻羊等為主要品種，國外則以薩福克羊、夏洛萊羊、無角道賽特羊、特克賽爾羊、德國美利奴羊、波爾山羊等為主要品種[10]。根據聯合國糧農組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO） 統計可知，近十年來世界肉羊生產的總體狀況：2011 年至2020 年，世界的肉羊產量及肉羊出欄數量均穩步上升，2020 年我國肉羊產量為492.0 萬t，整體增長了20.1%，年均增長率為2.1%。中國羊肉的消費仍在繼續增長，羊肉的生產和貿易還有很大的拓展空間。

1.2 羊肉加工制品

早在4 000 多年前，人們就有食用羊肉的傳統。西安的羊肉泡饃、內蒙古的烤全羊、新疆的手抓羊肉、北京的涮羊肉都是耳熟能詳的羊肉菜肴。由于羊肉具有較重的膻味所以受眾數量受限，但隨著當今肉制品加工工藝的不斷成熟，羊肉產品的開發具有更廣闊的前景。羊肉的加工制品主要有烤羊肉、蔥爆羊肉、羊肉臊子和發酵羊肉香腸等。蔥爆羊肉為魯菜中的經典名菜之一，該菜通過爆炒這一技法做出了羊肉的鮮美滑嫩，蔥香撲鼻。另外烤羊肉是我國傳統風味肉制品，在羊肉及其制品中接受度最高。研究表明腌制料（紅辣椒、洋蔥和孜然等）的添加在一定程度上改善了烤羊肉的感官品質，并降低了雜環胺等有害物質的產生[11]。

2 羊肉及其制品特征揮發性風味物質的構成

羊肉具有特殊的風味，其特征揮發性風味物質包括支鏈脂肪酸、硬脂酸、酚類、含硫化合物、羰基化合物，另外還包含一些醛類、吡啶、吲哚、吡嗪、內酯、萜類化合物等，其中支鏈脂肪酸（如4-烷基支鏈脂肪酸）、不飽和脂肪酸氧化形成的醛、酮、內酯類物質、吲哚（如3-甲基吲哚）、酚類物質及其衍生物（4-甲基苯酚）等物質與羊肉膻味有關[12]。陳海濤等[13]分別通過蒸餾萃取法及固相微萃取法萃取羊肉中的揮發性物質，再經過氣相色譜-質譜總共分析出79 種揮發物，前者方法獲得物主要是酯和醛，后者則是醛和醇。張愛萍等[14]采用頂空固相微萃取/氣質聯用（headspace solid-phase microextraction/gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME/GC-MS） 技術對甘肅高山細毛羊肉的揮發性風味物質進行了檢測分析，共檢測到46 種揮發性風味物質，在這些風味物質中主要包括醛類、酮類、酯類，分別占相對含量的30.65%、27.62%和20.43%，其他類揮發性風味物質的含量較低，并確定了5 種主體風味化合物：3-羥基-2-丁酮、γ-丁內酯、1-辛烯-3-醇、辛醛、己醛。Guo 等[15]通過GC-MS 分析確定了新疆干腌羊肉火腿中86 種揮發性化合物，包括21 種烴類、15種醇、17 種醛、12 種酮、5 種酯、8 種酸和8 種其他化合物。醛是干腌羊肉火腿加工過程中最豐富的揮發性化合物，占總揮發性化合物的43.20%～49.88%。

2.1 脂肪酸

羊肉中的脂肪酸種類繁多，主要含有硬脂酸、棕櫚酸、油酸、亞油酸，少量的豆蔻酸、亞麻酸、花生四烯酸等[16]。在羊肉烹飪加工過程中脂肪酸會產生揮發性的芳香類脂肪氧化產物。研究表明，一些揮發性支鏈脂肪酸（branched chain fatty acids，BCFAs）對羊肉風味中的膻味有著突出貢獻，其含量隨動物年齡的增長而增加，4-甲基辛酸、4-乙基辛酸、4-甲基壬酸是羊膻味的主要化合物[17]。

2.2 醛類、酚類

由于脂肪的氧化水解，羊肉中會降解出一些臨界值較低、但卻能賦予羊肉一些特征風味的醛類物質，主要包括（E，E）-2，4-庚二烯醛、（E）-2-壬烯醛、（E，E）-2，4-辛二烯醛、（E）-2-癸烯醛、（E，Z）-2，4-癸二烯醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛、3-甲硫基丙醛等[18]。其中2-甲基丁醛和3-甲基丁醛有麥芽香味，正辛醛、（Z）-2-壬烯醛、（E，Z）-2，4-壬二烯醛有肥皂氣味，正己醛、（Z）-3-壬烯醛、（E，Z）-2，4-壬二烯醛有脂肪氣味，（E，Z）-2，6-壬二烯醛有黃瓜氣味[19]。大量研究證明，己醛對羊肉的特征香氣貢獻率最高[20]。反芻動物脂肪風味與其含有的2-甲基苯酚和4-甲基苯酚相關。4-甲基苯酚會增加熟羊肉的氣味，影響羊肉整體風味[17]。

2.3 含硫化合物、羰基化合物

苯硫酚、烷基硫化物、糠硫醇、含硫雜環化合物等含硫揮發物含量低，但其閾值也低，可能是羊肉特征風味[13]。Zhang 等[21]在熟羊肉貯藏過程中發現其在貯藏前期（30 d 時）整體香氣特征更加突出，在貯藏后期，硫磺氣味更為突出。含硫化合物主要在美拉德（Maillard）反應、硫胺素降解、半胱氨酸熱解等過程中產生。羊肉中羰基化合物對羊肉膻味起決定作用，羰基化合物在羊肉中的含量越低，羊肉膻味越小[22]。

2.4 吲哚

在反芻動物瘤胃中，一些氨基酸蛋白質經過特殊的微生物作用生成吲哚。色氨酸經微生物去胺去羰基作用，生成的糞臭素3-甲基吲哚對其肉質風味有較大影響。除此之外萜類、醚類等也與羊肉特征性風味有關。

3 羊肉及其制品特征揮發性風味的形成

肉制品中香氣的形成是一個復雜的過程，脂肪分解和蛋白質分解是風味形成的基本生化反應，能夠提供前體、游離氨基酸和脂肪酸，進一步被降解產生芳香化合物。在發酵過程中，游離脂肪酸在微生物和酶作用下經β-氧化反應降解，產生短鏈脂肪酸和β-酮酸。這些短鏈脂肪酸可能會導致羊肉及其制品產生特殊性風味物質。

3.1 屠宰前羊肉的特征揮發性風味物質形成途徑

反芻動物瘤胃中有大量特異性微生物，微生物可代謝分解并合成與風味物質相關的產物，如擬桿菌門、厚壁菌門、普雷沃氏菌屬等，其瘤胃是分解脂質主要作用者，會產生丙酸等物質進而產生支鏈奇數碳的脂肪酸[23]。甘油三酯被微生物分解成甘油和脂肪酸，絕大部分的不飽和脂肪酸經微生物作用生成飽和脂肪酸，后者最終轉化形成揮發性脂肪酸被消化道吸收。反芻動物的肝臟、脂肪組織和乳腺可以通過從頭合成脂肪來生成脂肪酸。另外微生物代謝和支鏈氨基酸代謝也會產生脂肪酸。丙二酰輔酶A 經脂肪酸合酶作用作為從頭合成直鏈脂肪酸的前體，其他酰基輔酶A 作用產生開鏈脂肪酸和支鏈脂肪酸。其中甲基丙二酰輔酶A 和乙基丙二酰輔酶A 可以取代丙二酰輔酶A 作為從頭合成脂肪酸的前體。乙酰輔酶A 羧化酶可以分別從丙酰輔酶A 和丁酰輔酶A 的羧化反應中合成甲基丙二酰輔酶A 和乙基丙二酰輔酶A，以產生甲基和乙基支鏈脂肪酸[24]。

3.2 羊肉及其制品產生風味物質的反應

在熱處理過程中產生的特征揮發性風味是生肉中前體物質相互作用的結果。這些作用包括多肽和氨基酸的裂解、核糖核苷酸的降解、糖的裂解、Maillard反應、Strecker 降解、脂質氧化、硫胺素和脂質的降解、微生物代謝，以及這些反應之間相互復雜作用[25]。

3.2.1 氨基酸的降解

支鏈氨基酸（纈氨酸、異亮氨酸和亮氨酸）的轉氨和脫羧產生各自的支鏈醛、醇和酸，產生青草味和刺激性氣味。其他氨基酸（苯丙氨酸、蘇氨酸、色氨酸、酪氨酸等）也被轉化為各自的醛。例如來自苯丙氨酸的苯乙醛、來自色氨酸的吲哚化合物（如3-甲基吲哚）和來自酪氨酸的4-甲基苯酚等，最終會沉積到羊脂肪組織中加劇羊膻味。含硫氨基酸、半胱氨酸和蛋氨酸的降解產生硫揮發性化合物。這些化合物的特點是氣味閾值非常低，但對羊肉最終的風味影響較大。氨基酸在加熱的條件下發生轉氨和脫羧的熱降解反應，生成一些小分子化合物，如醛、醇、烴、胺等。當溫度達到300～400 ℃時，胺類物質就生成揮發性羰基化合物。

3.2.2 糖和核苷酸的降解

糖類物質在高溫下熱溶解，發生脫水、降解、縮合、聚合等反應，生成褐色色素和風味物質（如呋喃衍生物、羰基化合物等）。核苷酸中肌苷酸、鳥苷酸、次黃嘌呤、單磷酸嘌呤等與烤羊肉香氣相關，其中肌苷酸可與核糖核苷酸通過去磷酸化或三磷酸腺苷脫氨基作用降解產生核糖、肌苷等[26]。核糖可作為參與Maillard反應的還原糖，間接影響肉制品風味[27]。

3.2.3 硫胺素降解

硫胺素即維生素B1，硫胺素降解時噻唑開環生成嘧啶類和巰基戊酮類化合物，后反應形成肉香化合物2-甲基-3-巰基呋喃和雙（2-甲基-3-呋喃基）二硫醚，這兩種化合物是硫胺素降解風味中最重要的物質，其微量的差別也會使肉香發生改變[28]。

3.2.4 脂質氧化

脂質的自動氧化產生揮發性化合物與其不良風味和異味有關。不飽和脂質氧化分解通過氫過氧化物的形成進行，氫過氧化物雖然無味，但不穩定，分解產生羰基化合物、醇、酮、呋喃、環氧化合物和碳氫化合物等風味物質。其中碳氫化合物由于其相對較高的閾值，對整體風味幾乎沒有影響，而低閾值化合物，如醛、不飽和醇、酮和內酯對風味貢獻較大[29]。脂質在無氧條件下通過脫水、脫羧、水解、脫氫和碳-碳裂解反應發生熱降解，產生游離脂肪酸、飽和烴、不飽和烴、β-酮酸、甲基酮、內酯和酯類等物質。

3.2.5 Maillard 反應與Strecker 降解

Maillard 反應通常分為3 個階段。初始階段從氨基和還原糖之間的縮合開始，在醛糖存在的情況下導致N-糖基胺重新排列成所謂的阿馬里多（Amadori）產物[如果還原糖是酮糖，則為漢斯（Heyns）產物]。中間階段從Amadori/Heyns 產物開始，導致糖裂解產物和氨基的釋放。最后階段導致氨基再次參與各種脫水、斷裂、環化和聚合反應。

在風味形成方面，前期主要是Amadori/Heyns 重排產物在中間階段降解為活潑的α-二羰基，如甲基乙二醛，引發一系列連續或平行反應。Strecker 降解較為重要，其中氨基酸被Maillard 反應中形成的二羰基降解，導致氨基酸脫氨和脫羧。糖降解反應在沒有氨基的情況下（焦糖化）會產生類似的產物，但在Maillard反應中，氨基充當催化劑，因此Maillard 反應會導致更快的反應和更高數量的非常活潑的中間產物。各種可能的反應發生的路徑在很大程度上取決于反應物的溫度、pH 值和性質（即糖的類型、氨基酸的類型或蛋白質的類型）[30]。Maillard 反應衍生特征風味部分化合物香氣描述見表1。

表1 美拉德衍生特征性風味物質的部分類別概述Table 1 Overview of some classes of Maillard-derived characteristic volatile flavor compounds

4 影響羊肉及其制品風味的主要因素

消費者對羊肉的食用滿意度最常受到羊肉風味或味道的影響[31]。大量研究表明，羊肉的風味物質受多種因素影響，比如不同部位、加工方式、外源佐料、飼料種類等。

4.1 飼料種類及添加物對羊肉風味的影響

飼料中含有多種營養元素，對羊肉風味物質種類以及含量產生重要影響。目前營養調控是改善羊肉風味的一類重要手段。大量研究發現飼料中的能量水平、蛋白質水平、脂肪酸含量與組成、抗氧化成分、風味植物等均會影響羊肉的風味[32]。提高飼糧能量水平會促進羔羊的脂代謝和蛋白質代謝，促進薩湖F1 代羔羊育肥期的皮下脂肪和尾脂的沉積，從而改善羊肉的品質和風味特征[33]。在羊日糧中添加黨參或黃芪藥渣后，辛酸、己酸、癸酸3 種致膻物質的相對含量明顯降低[34]，有利于改善羊肉的膻味。常見的在羊肉加工中應用的風味植物有甘草、沙蔥、百里香、黃芪、錦雞兒、薄荷、麻黃、沙棘，這些植物富含的粗蛋白、粗脂肪、氨基酸、礦物元素等營養物質，能影響羊肉的營養特性及品質等。飼喂添加沙蔥的飼料能夠增加羊肉不飽和脂肪酸油酸的含量，提高羊肉的營養價值[35]。在飼料中添加亞麻籽后，羊肉肌肉中自由基清除率顯著提高，有利于及時清除過氧化產物，降低羊肉風味強度和脂質過氧化程度，減少羊肉風味中不良風味的產生[36]。

4.2 性別、品種及年齡對羊肉及其制品風味的影響

一般而言，公羊的膻味要大于母羊，其接受度更低[32]。孫瑞璐等[37]利用氣相色譜質譜聯用儀檢測到興安多公羔羊比母羔羊有更多致膻物質，如壬酸等。Ivanovic等[38]分析了同一年齡的3 個品種的山羊肉（Alpine、Balkan 和Saanen），結果表明，巴爾干山羊肉中的揮發性有機化合物含量低于其他品種的山羊肉。王芳[39]利用氣相離子遷移譜（gas chromatography-ion mobility spectroscopy，GC-IMS）檢測不同品種羊肉的風味物質，發現灘羊肉與烏珠穆沁羊肉比湖羊肉和藏羊肉風味物質較為豐富，且2-戊基呋喃、3-羥基-2-丁酮、1-辛烯-3-醇等被鑒定為羊肉重要風味貢獻化合物。Wang等[40]通過GC-IMS 技術對不同月齡（2、6、12 月齡）靜源羔羊樣品進行檢測分析，證實不同年齡階段的羊肉風味差異較大，例如2-戊酮、戊醛、庚醛和甲醛單體為12 月齡羔羊的特征化合物。

4.3 不同部位對羊肉風味的影響

羊肉風味是影響消費者購買力的主要因素之一，對羊肉及其制品的市場化、產業化發展有重大影響。不同部位的羊肉特征揮發性風味物質含量不同，在南疆多浪羊4 個羊肉脂肪組織中，腸道脂肪組織中風味化合物含量最少，尾部脂肪組織中含量最多。各個部位脂肪組織膻味程度由腸道、腎臟周圍、皮下、尾部依次遞增。通過對比各個部位揮發性成分含量得出，酸類化合物在尾部、皮下、腎臟周圍脂肪組織中占比最大，腸道脂肪組織中酯類化合物占比最大，推測出短鏈揮發性脂肪酸是多浪羊肉特征風味的主要組成成分[41]。王倫興等[42]對黔北麻羊腹肉、外脊、羊腩、里脊、頸肉、前腿、后腿7 個部位肉的揮發性風味物質進行檢測分析，發現其中頸肉和里脊肉的風味品質較好并且膻味程度較低。羅玉龍等[43]取蘇尼特羊的股二頭肌、背最長肌、臂三頭肌3 個部位肌肉進行特征揮發性物質的測定，試驗表明背最長肌中的醛類（己醛、壬醛等）和醇類（1-辛烯-3-醇等）物質含量高于其它兩個部位，即不同部位的醛類和醇類等物質的含量不同，導致風味產生差異。

4.4 加工方式及加工條件對羊肉及其制品風味的影響

羊肉加工方式多樣，常見的羊肉加工方法有炒制、煎制、炸制以及煮制等，羊肉加工過程中會發生各種風味反應，賦予食品色香味。加工工藝與溫度的不同，會導致羊肉加工過程中所產生的揮發性風味化合物含量以及種類存在差異。

柏霜等[44]比較了灘羊肉高溫烹飪（炒制、煎制、炸制）加工過程中揮發性風味化合物的形成、變化及差異，煎制和炸制是在加工前期就產生了大量揮發性風味物質，炒制則是在加工后期才產生大量的揮發性風味物質，炒制方式加工煸炒脂肪出油階段所產生的風味物質種類和相對含量遠高于其他加工階段，尤其是醛類、醇類、酸類以及雜環類化合物等，整體增加了羊肉的風味。這與出油過程中脂肪在無氧和有氧條件下發生一系列反應生成各種風味物質（如醛類、醇類、酮類等）有關。與炒制相比，120～140 ℃高溫煎制方式所產生的酸類風味化合物含量最多，醇類化合物種類最多，在炒制、煎制和炸制樣本中酸類和醇類物質會氧化降解，使其他化合物感官屬性更豐富，有利于羊肉風味增加和均衡[45]。醛類、酮類、酸類、醇類以及雜環類化合物是灘羊脂肪煮制過程中的主要揮發性風味物質，醛類因不易溶于水而占比較大，醇類隨煮制時間的延長，易被氧化產生風味物質，煮制過程中揮發性風味物質種類呈先上升后下降的趨勢，如在煮沸20 min后呈青草香、油脂香的（E）-辛烯醛含量明顯增加等，煮制后期大部分揮發性物質因可溶于水等物理原因而溶入肉湯，使其含量降低甚至檢測不到[20]。揮發性物質的種類和含量隨加熱溫度與加熱時間的不同而改變，選擇的加工參數應取決于不同的需求。

烤羊肉具有肥美油脂氣味和青草味，烤羊肉的香氣成分比羊肉更豐富，大部分香氣化合物的濃度更高。醛類和醇類是烤羊肉中最重要的香氣成分。烤羊肉香氣成分較豐富，可能與熟化期的自氧化作用有關[46]。

4.5 外源佐料對羊肉及其制品風味的影響

香料的加入對烤羊肉和羊肉揮發性成分的影響主要是由于生香料的熱作用產生了風味揮發物，而在煮沸過程中產生的額外揮發物較少[47]。將羊肉與大蒜、辣椒和醋等一起烹煮，也可減輕膻味；另外板栗也可脫去羊肉膻味。大蔥為多年生草本植物，主要含有黃酮、揮發油、酚類化合物等成分，在添加大蔥、生姜的情況下，經高溫煮制后，醛類、酯類、雜環類化合物等閾值較低的揮發性化合物含量增加，能有效地改善手抓羊肉的整體風味品質[48]。

添加天然香辛料并經高溫煮制后會增加風味物質的種類，醛類、酯類、酸類和醚類含量明顯增多，可以有效地改善羊肉的風味品質。大茴香、月桂、丁香對鹵羊肉與鹵羊肉湯中揮發性風味組分均有影響，其中丁香對鹵羊肉風味影響最大，添加香辛料前后羊肉膻味有明顯的減輕[49]。Qi 等[50]研究發現不同器皿對百里香燉羊肉的香氣特征影響不大。香氣重組和缺失試驗結果表明，壬醛、（E）-2-辛烯醛和（E，E）-2，4-癸二烯醛對百里香燉羊肉的香氣特征貢獻最大，這3 種化合物與二甲基三硫、3-甲基丁醛、辛醛、（E）-2-癸烯醛、（E）-2-壬烯醛、甲硫醇、己醛、（E）-2-十一烯醛和1-辛烯-3-醇被確認為是百里香燉羊肉中的關鍵芳香化合物。

除此之外，還有諸多影響因素，如地理區域導致羊群有不同的生活方式、生活空間等，從而產生新陳代謝的差異，使羊肉風味有所不同。

5 小結與展望

羊肉風味是影響消費者滿意度的重要指標。羊肉及其制品特征揮發性風味主要經由甲基、乙基支鏈脂肪酸等由生理代謝產生的特征揮發性風味及其水溶性風味前體物質和脂質等經過Maillard 反應、脂質降解、硫胺素降解、氨基酸和多肽的熱解、糖和核苷酸的降解這些反應之間相互復雜作用產生。羊肉特征性風味物質影響因素的研究方向大多在能量水平、蛋白質水平、脂肪酸含量與組成等方面，在影響羊肉特征風味形成的基因表達方面的研究較少，如通過轉錄組學比較高膻味和低膻味的差異基因等。探究羊肉特征揮發性風味物質有利于在羊肉加工中精進加工技術，有效改善羊肉風味，推動羊肉及其相關產業的發展。