寧夏灘豬肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的提取及分析

寧夏灘豬肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的提取及分析

灘羊是中國(guó)獨(dú)特的稀有山羊品種。這是寧夏特有的特色牛品種。它細(xì)膩、美麗、均勻、營(yíng)養(yǎng)豐富，口感獨(dú)特[1.2]。近年來(lái),寧夏清真食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛,特別是清真羊肉制品,呈現(xiàn)出其品種多樣化、產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)化等特點(diǎn)。測(cè)定食品香氣成分的方法中最有效的是氣質(zhì)聯(lián)用法,梁茂雨等用GC-MS分析了紅提葡萄中的香氣,江健等用氣質(zhì)聯(lián)用法分析淡水魚肉氣味成分。有關(guān)羊肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的研究已有報(bào)道,如Ramarathnam等發(fā)現(xiàn)在牛、羊、豬和禽肉中共有1000多種揮發(fā)性風(fēng)味物;羊肉中已報(bào)道的揮發(fā)性香味物質(zhì)有10種醛、3種酮和1種內(nèi)酯,包括烷烴、醛、酮、醇、內(nèi)酯及雜環(huán)化合物。對(duì)寧夏灘羊肉某個(gè)部位的揮發(fā)性化合物的研究工作也有報(bào)道,楊曉燕等用固相微萃取技術(shù)結(jié)合氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)分析了寧夏灘羊背最長(zhǎng)肌揮發(fā)性風(fēng)味成分;趙萬(wàn)余等用固相微萃取技術(shù)結(jié)合氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)分析了寧夏灘羊不同部位肉中揮發(fā)性化合物,但至今尚未見(jiàn)有關(guān)寧夏灘羊肉特征香氣成分的研究報(bào)道。本文采用頂空固相微萃取(HS-SPME)提取寧夏灘羊肉的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),并優(yōu)化了頂空固相微萃取的條件;利用氣質(zhì)聯(lián)用法(GC-MS)分離、鑒定寧夏灘羊肉中的揮發(fā)性化合物。然而食品中的大量揮發(fā)性化合物中只有小部分對(duì)風(fēng)味有貢獻(xiàn),因此在香氣分析中如何在眾多揮發(fā)性物質(zhì)中區(qū)分出少數(shù)致香化合物是研究的關(guān)鍵所在。氣質(zhì)聯(lián)用法(GC-MS)無(wú)法確定單個(gè)風(fēng)味活性物質(zhì)對(duì)整體風(fēng)味貢獻(xiàn)的大小,而氣相色譜-嗅聞測(cè)量法(GC-O)卻能解決上述問(wèn)題[10~11]。故結(jié)合相色譜-嗅聞技術(shù)(GC-O)確定寧夏灘羊肉的特征香氣成分,為更深入的研究寧夏灘羊獨(dú)特風(fēng)味的化學(xué)本質(zhì)提供科學(xué)依據(jù)。1材料和方法灘羊肉:購(gòu)自于寧夏鹽池縣保種場(chǎng)。屠宰后,分別取脖頸、胸腹、腿臀、腰脊、肋排肉各100g,分別置于密封袋于-80℃冰箱保存待分析。1.2碳分子篩/聚二甲基硅氧烷萃取頭氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀,FinniganTraceMS(美國(guó)Finnigan公司制造);手動(dòng)SPME進(jìn)樣器,75μm碳分子篩/聚二甲基硅氧烷(CAR/PDMS)萃取頭(美國(guó)Supelco公司制造);嗅聞儀ODP,德國(guó)Gerstal公司;水浴箱,DS-Ⅱ型電熱三用恒溫水浴箱;FA系列電子天平,上海方瑞儀器有限公司;電磁爐,美的SK2105;蒸煮鍋。1.3方法1.3.1儀器和檢測(cè)方法在提取揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)之前,先對(duì)HS-SPME的萃取條件進(jìn)行優(yōu)化,確定出最佳的萃取頭、萃取溫度和萃取時(shí)間。樣品自然解凍,取煮熟的脖頸、胸腹、腿臀、腰脊、肋排肉各1g(共約5g),切碎并混合均勻后裝入頂空瓶?jī)?nèi),加入20%氯化鈉(分析純),迅速搖勻并密,然后封置于60℃恒溫水浴箱1h,將老化后的75μmCAR/PDMS萃取頭插入樣品瓶頂空部分,于50℃吸附30min,吸附后的萃取頭取出后插入氣相色譜進(jìn)樣口,于250℃解吸3min,同時(shí)啟動(dòng)儀器采集數(shù)據(jù)。色譜條件:毛細(xì)管柱為DB-WAX柱(30m×0.25mm×0.25μm);進(jìn)樣口250℃,接口250℃,起始柱溫40℃,保持3min,以6℃/min升溫至80℃,再以10℃/min升溫至230℃,保持7min;載氣為He,柱流速為0.8mL/min,不分流。質(zhì)譜條件:電離方式EI+;電子能量70eV;離子源溫度200℃;檢測(cè)器電壓350℃;燈絲發(fā)射電流200μA;掃描質(zhì)量范圍32.60~373.40(m/z)。定性分析:未知化合物經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索的同時(shí)與NIST譜庫(kù)(107000個(gè)化合物的數(shù)據(jù))和Wiley譜庫(kù)(320000個(gè)化合物的數(shù)據(jù),Version6.0)相匹配,只有當(dāng)正反匹配度均大于800(最大值為1000)的鑒定結(jié)果才予以確認(rèn)。定量分析:各化合物的相對(duì)百分含量按峰面積歸一法進(jìn)行定量。1.3.3gc-ms-o實(shí)驗(yàn)GC-O系統(tǒng)由配有FID檢測(cè)器的Agilent6890GC裝置及嗅聞裝置組成。毛細(xì)管柱為DB-WAX柱(30m×0.25mm×0.25μm,Agilent)。載氣為He,柱流速為0.8mL/min,進(jìn)樣口250℃,柱箱升溫程序與GC-MS一致。流出物在毛細(xì)管末端以1:1的分流比分別流入FID和ODP。由3個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的感官評(píng)價(jià)員進(jìn)行GC-O實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中至少有兩名感官評(píng)價(jià)員在同一嗅聞時(shí)間處能得到相同的感官描述才將該記錄記入最終結(jié)果。感官評(píng)價(jià)員不僅要描述化合物的氣味性質(zhì),還要確定化合物的氣味強(qiáng)度。香氣強(qiáng)度分為I、II、III、三個(gè)等級(jí),“I”表示該化合物香氣微弱,“II”表示該化合物香氣中等,“III”表示該化合物香氣較強(qiáng)。2結(jié)果與分析2.1萃取頭的選擇不同材質(zhì)的萃取頭對(duì)不同化合物的萃取率不同,故萃取頭的選擇對(duì)寧夏灘羊肉中揮發(fā)性化合物的分析結(jié)果有一定影響。本試驗(yàn)選用了100μmPDMS(紅色)、75μmCAR/PDMS(黑色)和85μmCAR/PDMS(淺藍(lán)色)3種萃取頭在相同的條件下對(duì)寧夏灘羊肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析,分析結(jié)果見(jiàn)表1。對(duì)比分析結(jié)果,發(fā)現(xiàn)黑色萃取頭萃取效果較好,且有效峰較多,故選取75μmCAR/PDMS為頂空固相微萃取的萃取頭。2.1.2譜峰面積及有效峰數(shù)量的影響選用75μmCAR/PDMS作為萃取頭,在吸附時(shí)間為30min,在不添加其他物質(zhì)的條件下對(duì)萃取溫度進(jìn)行優(yōu)化。萃取溫度對(duì)色譜峰面積及有效峰數(shù)量的影響見(jiàn)表2。由表2可知,隨著溫度的升高,萃取的揮發(fā)性化合物的含量增多,原因是揮發(fā)性化合物在高溫下容易揮發(fā),萃取量增加;揮發(fā)性化合物的種類數(shù)目先增加在減少,當(dāng)溫度高于60℃時(shí),醇類物質(zhì)和酸類物質(zhì)的揮發(fā)量增加,占據(jù)了萃取頭上的吸附位點(diǎn),使部分在低溫時(shí)能被吸附的酯類物質(zhì)不能被吸附,導(dǎo)致萃取得到的揮發(fā)性化合物種類數(shù)目減少。綜合以上因素,選取60℃為萃取溫度。2.1.3主要化合物的組成選用75μmCAR/PDMS作為萃取頭,萃取溫度為60℃在不添加其他物質(zhì)的條件下對(duì)萃取時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化。時(shí)間對(duì)色譜峰面積及有效峰數(shù)量的影響見(jiàn)表3。由表3可知,隨萃取時(shí)間的增加,色譜的峰面積和有效數(shù)量都上升。當(dāng)萃取時(shí)間超過(guò)30min時(shí),色譜的峰面積和有效數(shù)量都下降。因?yàn)槲皆谳腿☆^上的易揮發(fā)性物質(zhì)隨萃取時(shí)間的延長(zhǎng)得到了解析。當(dāng)萃取時(shí)間為30min時(shí),萃取達(dá)到平衡,得到色譜的峰面積和有效數(shù)量都達(dá)到最大。因此,選取30min為萃取時(shí)間。應(yīng)用HS-SPME的最佳條件,對(duì)寧夏灘羊肉的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行GC-MS分析,得到總離子流色譜圖如圖1所示。共鑒定出43種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),見(jiàn)表4。其中烴類5種、醛類12種、酮類5種、醇類6種、酸類6種、酯類7種、雜環(huán)類(含硫、含氮或含氯)2種。從相對(duì)百分含量上看,烴類化合物占2.73%,醛類化合物占50.50%,酮類化合物占6.41%,醇類化合物占9.50%,酸類化合物占9.66%,酯類化合物占11.74%,雜環(huán)類化合物占3.83%。對(duì)表4的分析如下:(1)烴類化合物主要來(lái)源于脂肪酸烷氧自由基的均裂,其中正構(gòu)烷烴可能來(lái)自支鏈脂肪酸的氧化。通常認(rèn)為烴類化合物的香味閾值較高,對(duì)肉味的直接貢獻(xiàn)不大,但它們可能有助于提高肉品的整體風(fēng)味。(2)醛類化合物主要來(lái)源于脂肪的氧化。醛類具有脂肪的香味,是肉品的特征風(fēng)味物質(zhì)。Noleau等指出,醛(特別是烯醛和二烯醛)是雞脂肪受熱時(shí)的特征呈香物質(zhì)。MottramDS研究表明,醛類一般閾值很低,可能構(gòu)成肉品的特征風(fēng)味。本試驗(yàn)檢測(cè)到寧夏灘羊肉中醛類12種,其相對(duì)含量由高到低依次為己醛、壬醛、辛醛、庚醛、癸醛、苯甲醛、十一醛、順-2-壬烯醛、反-2-癸烯醛、反-2-辛烯醛、2-十一醛和糠醛。己醛是肉中脂肪酸自動(dòng)氧化最重要的產(chǎn)物,易產(chǎn)生刺激性的、不愉快的、腐敗和辛辣的味道;辛醛和壬醛是油酸氧化的產(chǎn)物,具有水果香氣;順-2-壬烯醛是亞油酸的主要揮發(fā)物氧化的產(chǎn)物,具有甜香味;反-2-癸烯醛是聚不飽和脂肪酸氧化的主要產(chǎn)物之一,具有青草香和松香味。(3)酮類化合物是脂肪氧化的主要產(chǎn)物之一,其相對(duì)含量少。本試驗(yàn)檢測(cè)到寧夏灘羊肉中的酮類主要為2-丁酮、3-羥基-2-丁酮、2,5-辛二酮、2(5H)-呋喃酮和香葉基丙酮。酮類閾值較高,對(duì)肉風(fēng)味的貢獻(xiàn)不大。(4)醇類化合物的閾值較高,一般對(duì)于食品的風(fēng)味貢獻(xiàn)較小。本試驗(yàn)檢測(cè)到寧夏灘羊肉中的醇類化合物中戊醇、己醇、1-辛烯-3-醇、反-2-辛烯-1-醇、和十一醇對(duì)于灘羊肉的風(fēng)味貢獻(xiàn)較小,只有1-壬醇對(duì)灘羊肉的風(fēng)味貢獻(xiàn)較大。(5)酸類化合物,尤其是揮發(fā)性脂肪酸是致羊肉特殊的風(fēng)味(膻味)的主要原因。國(guó)內(nèi)研究認(rèn)為,己酸、辛酸和癸酸等直鏈脂肪酸的組合效應(yīng)形成了羊肉獨(dú)特的膻味;國(guó)外研究表明,揮發(fā)性支鏈脂肪酸中的4-甲基辛酸和4-甲基壬酸對(duì)羊肉膻味有重要作用。本試驗(yàn)到乙酸、己酸、肉豆蔻酸、反油酸、十五烷酸和棕櫚酸,故寧夏灘羊并無(wú)強(qiáng)烈的膻味。(6)酯類化合物是由脂肪氧化產(chǎn)生的醇和游離的脂肪酸相互作用形成的。Grosch在雞湯中鑒定出的γ-十二內(nèi)酯,是對(duì)雞肉味有重要貢獻(xiàn)的化合物。本試驗(yàn)從寧夏灘羊中分離出己酸乙酯、庚酸乙酯、己酸丁酯、辛酸乙酯、己酸己酯、鄰苯二甲酸二異丁酯和(+/-)-β-羥基-γ-丁內(nèi)酯。2.3特征香氣成分對(duì)已鑒定的寧夏灘羊肉中43種揮發(fā)性化合物進(jìn)行GC-O實(shí)驗(yàn)分析,見(jiàn)表5,發(fā)現(xiàn)31種化合物具有明顯的氣味,其中6種物質(zhì)對(duì)寧夏灘羊肉的風(fēng)味有較大貢獻(xiàn),因此確定其為寧夏灘羊肉的特征香氣成分。他們分別為己醛(具有弱果香,酸敗氣味)、庚醛(具有脂肪的酸腐味)、己酸乙酯(具有果香和酒香香氣)、壬醛(有強(qiáng)烈的脂肪氣味)、1-壬醇(具有橙香、油脂味)和肉豆蔻酸(有強(qiáng)烈的奶香味)。3萃取時(shí)間和萃取時(shí)間本試驗(yàn)以色譜峰面積及色譜峰數(shù)量為判定指標(biāo),對(duì)頂空固相微萃取(HS-SPME)的條件進(jìn)行優(yōu)化,得到最佳條件,即75μmCAR/PDMS萃取頭、60℃萃取溫度和30min萃取時(shí)間。在此條件下提取寧夏灘羊肉的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),經(jīng)GC-MS分析,鑒定出43種揮發(fā)性化合物,再對(duì)其進(jìn)行GC-O實(shí)驗(yàn)分析,結(jié)果表明:寧夏灘羊肉43種揮發(fā)