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

灘羊是中國獨特的稀有山羊品種。這是寧夏特有的特色牛品種。它細膩、美麗、均勻、營養(yǎng)豐富，口感獨特[1.2]。近年來,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。測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。對寧夏灘羊肉某個部位的揮發(fā)性化合物的研究工作也有報道,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肌揮發(fā)性風(fēng)味成分;趙萬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,但至今尚未見有關(guān)寧夏灘羊肉特征香氣成分的研究報道。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風(fēng)味有貢獻,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)無法確定單個風(fēng)味活性物質(zhì)對整體風(fēng)味貢獻的大小,而氣相色譜-嗅聞測量法(GC-O)卻能解決上述問題[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:購自于寧夏鹽池縣保種場。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Finnigan公司制造);手動SPME進樣器,75μm碳分子篩/聚二甲基硅氧烷(CAR/PDMS)萃取頭(美國Supelco公司制造);嗅聞儀ODP,德國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儀器和檢測方法在提取揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)之前,先對HS-SPME的萃取條件進行優(yōu)化,確定出最佳的萃取頭、萃取溫度和萃取時間。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內(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樣口,于250℃解吸3min,同時啟動儀器采集數(shù)據(jù)。色譜條件:毛細管柱為DB-WAX柱(30m×0.25mm×0.25μm);進樣口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)計算機檢索的同時與NIST譜庫(107000個化合物的數(shù)據(jù))和Wiley譜庫(320000個化合物的數(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:各化合物的相對百分含量按峰面積歸一法進行定量。1.3.3gc-ms-o實驗GC-O系統(tǒng)由配有FID檢測器的Agilent6890GC裝置及嗅聞裝置組成。毛細管柱為DB-WAX柱(30m×0.25mm×0.25μm,Agilent)。載氣為He,柱流速為0.8mL/min,進樣口250℃,柱箱升溫程序與GC-MS一致。流出物在毛細管末端以1:1的分流比分別流入FID和ODP。由3個有經(jīng)驗的感官評價員進行GC-O實驗,在實驗過程中至少有兩名感官評價員在同一嗅聞時間處能得到相同的感官描述才將該記錄記入最終結(jié)果。感官評價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度。香氣強度分為I、II、III、三個等級,“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。2結(jié)果與分析2.1萃取頭的選擇不同材質(zhì)的萃取頭對不同化合物的萃取率不同,故萃取頭的選擇對寧夏灘羊肉中揮發(fā)性化合物的分析結(jié)果有一定影響。本試驗選用了100μmPDMS(紅色)、75μmCAR/PDMS(黑色)和85μmCAR/PDMS(淺藍色)3種萃取頭在相同的條件下對寧夏灘羊肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進行分析,分析結(jié)果見表1。對比分析結(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,在吸附時間為30min,在不添加其他物質(zhì)的條件下對萃取溫度進行優(yōu)化。萃取溫度對色譜峰面積及有效峰數(shù)量的影響見表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,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,使部分在低溫時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)的條件下對萃取時間進行優(yōu)化。時間對色譜峰面積及有效峰數(shù)量的影響見表3。由表3可知,隨萃取時間的增加,色譜的峰面積和有效數(shù)量都上升。當(dāng)萃取時間超過30min時,色譜的峰面積和有效數(shù)量都下降。因為吸附在萃取頭上的易揮發(fā)性物質(zhì)隨萃取時間的延長得到了解析。當(dāng)萃取時間為30min時,萃取達到平衡,得到色譜的峰面積和有效數(shù)量都達到最大。因此,選取30min為萃取時間。應(yīng)用HS-SPME的最佳條件,對寧夏灘羊肉的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進行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%。對表4的分析如下:(1)烴類化合物主要來源于脂肪酸烷氧自由基的均裂,其中正構(gòu)烷烴可能來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,對肉味的直接貢獻不大,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。本試驗檢測到寧夏灘羊肉中醛類12種,其相對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,其相對含量少。本試驗檢測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,對肉風(fēng)味的貢獻不大。(4)醇類化合物的閾值較高,一般對于食品的風(fēng)味貢獻較小。本試驗檢測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、和十一醇對于灘羊肉的風(fēng)味貢獻較小,只有1-壬醇對灘羊肉的風(fēng)味貢獻較大。(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)形成了羊肉獨特的膻味;國外研究表明,揮發(fā)性支鏈脂肪酸中的4-甲基辛酸和4-甲基壬酸對羊肉膻味有重要作用。本試驗到乙酸、己酸、肉豆蔻酸、反油酸、十五烷酸和棕櫚酸,故寧夏灘羊并無強烈的膻味。(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,是對雞肉味有重要貢獻的化合物。本試驗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特征香氣成分對已鑒定的寧夏灘羊肉中43種揮發(fā)性化合物進行GC-O實驗分析,見表5,發(fā)現(xiàn)31種化合物具有明顯的氣味,其中6種物質(zhì)對寧夏灘羊肉的風(fēng)味有較大貢獻,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(有強烈的脂肪氣味)、1-壬醇(具有橙香、油脂味)和肉豆蔻酸(有強烈的奶香味)。3萃取時間和萃取時間本試驗以色譜峰面積及色譜峰數(shù)量為判定指標(biāo),對頂空固相微萃取(HS-SPME)的條件進行優(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,再對其進行GC-O實驗分析,結(jié)果表明:寧夏灘羊肉43種揮發(fā)