新鲜牛肉冷藏过程中挥发性成分的变化

潘晓倩++++赵燕++++张顺亮++++赵冰++++乔晓玲++++陈文华++++李家鹏++++曲超

摘 要：以新鲜牛肉为研究对象，测定其4 ℃冷藏过程中总挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）和菌落总数的变化，并采用采用吹扫/捕集-热脱附-气质联用分析技术，研究在此贮藏过程中挥发性成分种类及含量的变化。结果表明：TVB-N值和菌落总数在贮藏期间呈增长趋势，在贮藏第6天时，TVB-N值已超过新鲜肉最高限值，菌落总数也已接近国家标准。挥发性物质中酸类、醇类和酮类物质含量呈逐渐增加的趋势；醛类物质先增加后又降低；芳香烃类物质含量则随时间延长呈下降趋势；胺类物质于贮藏后期，第8天时被检出。因此，牛肉挥发性成分的变化在一定程度上可以反应其新鲜度。

关键词：牛肉；冷藏；挥发性成分；吹扫/捕集-热脱附-气质联用

Changes in Volatile Components of Fresh Beef during Cold Storage

PAN Xiaoqian， ZHAO Yan*， ZHANG Shunliang， ZHAO Bing， QIAO Xiaoling， CHEN Wenhua， LI Jiapeng， QU Chao

（Beijing Key Laboratory of Meat Processing Technology， China Meat Research Center， Beijing 100068， China）

Abstract： Changes in the total volatile basic nitrogen （TVB-N） and total bacterial count （TBC） of fresh beef during storage at 4 ℃ were measured. Changes in the categories and relative contents of volatile components were also investigated by purge/trap-thermal desorption system-gas chromatography-mass spectrometry （P&T-TD-GC-MS）. The results showed that both TVB-N and TBC increased significantly with the extension of storage time. TVB-N exceeded the maximum limit for fresh meat and TBC approached to the maximum limit stipulated in the Chinese national standard after 6 days of storage. The relative contents of acids， alcohols and ketones showed an increasing trend during cold storage， the content of aldehydes increased firstly and then decreased， while aromatic hydrocarbons decreased gradually. Amine substances were detected on the 8th day. The changes in volatile components could characterize beef freshness to a certain extent.

Key words： beef； cold storage； volatile components； purge/trap-thermal desorption system （P&T-TDS） -gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）

DOI：10.15922/j.cnki.rlyj.2016.03.004

中图分类号：TS251.1 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2016）03-0015-05

引文格式：

潘晓倩， 赵燕， 张顺亮， 等. 新鲜牛肉冷藏过程中挥发性成分的变化[J]. 肉类研究， 2016， 30（3）： 15-19. DOI：10.15922/j.cnki.rlyj.2016.03.004. http：//rlyj.cbpt.cnki.net

PAN Xiaoqian， ZHAO Yan， ZHANG Shunliang， et al. Changes in volatile components of fresh beef during cold storage[J]. Meat Research， 2016， 30（3）： 15-19. （in Chinese with English abstract） DOI：10.15922/j.cnki.rlyj.2016.03.004.

http：//rlyj.cbpt.cnki.net

牛肉味道鲜美，营养丰富，具有高蛋白、低脂肪、低胆固醇的特点，含有人体所必需的氨基酸，热量适中，对人体健康有利，且具有较高的经济价值[1]。近年来随着人们生活水平的提高，国民膳食结构的改变和国际贸易合作的不断扩大，牛肉需求量不断上涨，且相比较冻肉，冷鲜肉正逐步成为我国居民重要的消费方向。但生鲜牛肉在生产、流通及贮藏过程中极易受到外界环境、微生物及酶的作用而出现新鲜度下降，腐败变质，甚至产生有毒有害物质，不仅造成食用安全隐患，而且对生产企业造成重大损失，因此牛肉新鲜度的检测非常重要[2]。

新鲜度的检测是以感官性状并结合相关的物理、化学和微生物指标三方面进行判定，感官检测带有很大的主观性，且容易疲劳、指标难以量化[3]；理化和微生物检测耗费时间长且过程复杂，需要专业人员来操作[4-5]。当新鲜度发生变化时，除理化和微生物指标的变化，其色泽、弹性、气味等外观特征也随之改变，其中气味的变化最为直观和灵敏。目前肉及海产品中的挥发性成分已经鉴别了近1 100多种，其中对风味起决定作用的是一些阈值较低的含氮、氧的杂环化合物和含硫的开链化合物以及挥发性羰基化合物[6]。近年来，国内外有许多利用气味变化对肉品新鲜度进行判别的相关研究，且众多研究表明，肉品贮藏过程中挥发性物质的变化是新鲜度的重要特征之一[7-10]。

本实验利用吹扫/捕集-热脱附法（purge/trap-thermol desorption system，P&T-TDS）结合气质联用技术（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）检测新鲜牛肉4 ℃冷藏过程中的挥发性成分，并结合挥发性盐基氮和菌落总数这两个新鲜度判别指标，分析牛肉由新鲜变为不新鲜时挥发性物质种类及含量的变化，为以挥发性成分变化作为牛肉新鲜度的评价指标的方法提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

牛肉（后腿肉） 穆森伟业清真食品有限公司；培养基、平板计数琼脂 北京陆桥技术有限责任公司；氧化镁、硼酸、盐酸、甲基红、次甲基蓝、氯化钠（均为国产分析纯） 北京化学试剂厂。

1.2 仪器与设备

GC-MS联用仪、TG-Wax MS气相色谱毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 ?m） 美国赛默飞世尔科技（中国）有限公司；Gerstel TDS半自动热脱附进样器、Tenax TA石英玻璃吸附管 德国Gerstel公司；吹扫捕

集器 自制；EN2257电子天平 上海民桥精密科学仪器有限公司；F1-45型恒温培养箱、G154DWS湿热灭

菌锅 日本三洋公司；生物安全柜 新加坡Esco公司；PB-10型数显酸度计 赛多利斯科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 牛肉样品处理

取新鲜后腿牛肉2 kg，修去骨、脂肪，均分成30等分，分装于一次性塑料托盘并覆盖保鲜膜，于4 ℃冰箱中贮藏至腐败，每隔1 d检测牛肉气味成分和新鲜度变化，每个实验做3 个平行。

1.3.2 牛肉新鲜度指标检测

总挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）测定，参照半微量定氮法[11]；菌落总数测定，参照国家标准GB/T 4789.2—2003《食品卫生微生物学检验 菌落总数测定》进行[12]，结果以菌落对数

值lg（CFU/g）表示。

1.3.3 牛肉挥发性成分吹扫/捕集-热脱附处理

称取10.00 g样品置于P&T样品瓶中，一端通流速为50 mL/min的氮气，另一端接装有Tenax TA吸附剂的吸附管，60 ℃保温吸附30 min后将吸附管插入TDS进样口。TDS条件：氦气流速：20 mL/min；不分流；起始温度40 ℃，延迟0.5 min，保持1 min，以60 ℃/min上升至215 ℃，保持10 min；传输线温度220 ℃。冷进样（cold injection system，CIS）条件：液氮冷却，起始温度

-100 ℃，保持1 min，以10 ℃/min上升至225 ℃，保持5 min，分流比50∶1。

1.3.4 GC-MS测定挥发性成分

GC条件：TG-Wax MS极性柱（30 m×0.25 mm，0.25 ?m）；高纯氦气（纯度>99.99%）作为载气；流速1.0 mL/min（恒定）；不分流。升温程序：进样口温度250 ℃，起始柱温40 ℃，保持3 min，以5 ℃/min升温至200 ℃，保持0 min，最后以10 ℃/min升至230 ℃，保持3 min。

MS条件：传输线温度240 ℃；离子源温度260 ℃；电子能量70 eV；质量扫描范围为40～600 u；全扫描模式。

1.4 数据处理

采用Excel 2007软件进行数据处理并作图，牛肉挥发性成分的定性分析，通过NIST和WILLEY谱库检索，选择信号强度和相对信号强度均大于800的化合物，并通过各挥发化合物的峰面积归一法进行定量分析。

2 结果与分析

2.1 4 ℃贮藏过程中挥发性盐基氮含量和菌落总数的变化

Fig.1 Changes in TVB-N and total bacterial count of beef during storage at 4 ℃

TVB-N是动物性食品中，由于酶和微生物的腐败作用将蛋白质分解产生氨及胺类等的一类有毒含氮物质，此类物质具有挥发性，被认为是鲜肉腐败程度的重要指标并与其呈正比[13]。由图1可知，4 ℃冷藏过程中，牛肉TVB-N含量随时间延长不断增加，且在贮藏初期0～4 d时变化较为平缓，4 d以后TVB-N含量迅速升高。根据《鲜（冻）畜肉卫生标准》[14]规定，TVB-N<

15 mg/100 g为新鲜肉，贮藏第6天时，牛肉TVB-N含量为15.9 mg/100 g，已由新鲜变为不新鲜，第8天时，TVB-N含量达到23.53 mg/100 g，说明已经开始腐败。

通常认为刚刚屠宰的健康家畜内部组织是无菌的，但在屠宰、分割、流通及贮藏环节中容易受到微生物的污染，且微生物的进一步生长繁殖和代谢是引起鲜肉腐败的主要原因，因此，菌落总数是评判鲜肉品质及污染程度的重要依据[15-16]。根据《鲜、冻分割牛肉》[17]，新鲜牛肉菌落总数不得超过6.00（lg（CFU/g））。该牛肉样品初始菌落总数为3.08（lg（CFU/g）），整个贮藏期间，菌落总数呈上升趋势，且在第6天时，菌落总数达到5.99（lg（CFU/g）），即将超过国家标准，第8天时达到6.18（lg（CFU/g）），已经腐败，这与TVB-N变化结果相一致。

2.2 4 ℃贮藏过程中牛肉挥发性成分的测定结果

牛肉样品在4 ℃贮藏过程中挥发性成分测定结果如表1所示。牛肉样品在贮藏0、2、4、6、8 d时挥发性物质数量分别为101、105、101、100、100 种。

牛肉冷藏过程中产生的挥发性物质中部分可能是新鲜肉样品本身的特征风味，部分可能是由于内源酶作用而产生的，随着贮藏时间的延长，绝大部分还是由牛肉中污染的微生物分解肉中的蛋白质、脂肪等营养物质产生的。如微生物产生的蛋白酶类物质可将肉蛋白逐步分解成胺、硫醇、硫化氢等；脂肪酶可利用脂肪产生脂肪酸、醛类、酮类等，致使脂肪酸败[18]。

2.3 不同种类挥发性成分变化的分析

整个贮藏期间共检测出10 种酸类物质，在贮藏0、2、4、6、8 d时，其相对含量分别为1.74%、1.57%、2.47%、2.82%和3.42%，呈逐渐增加的趋势。酸类物质来源复杂，其中乙酸、丙酸等小分子酸类物质主要是微生物分解糖类物质产生的；L-乳酸可能是鲜肉中污染的乳酸菌生长代谢产生；其他带支链的脂肪酸则可能来自脂肪氧化及氨基酸的降解[19]。

醇类物质变化趋势与酸类物质相似，在贮藏0、2、4、6、8 d时，其相对含量分别为1.86%、2.25%、2.30%、4.82%和3.40%，醇类物质种类分别为7、9、9、11、10种，基本呈现逐渐增加的趋势，尤其是2，3-丁二醇，升高趋势较明显，0 d时相对含量为0.04%，贮藏6 d和8 d时分别为1.34%和1.13%。实验中检测到的乙醇可能是葡萄糖在缺氧条件下的分解产物。

醛类物质是脂肪降解及氧化的主要产物，也是构成肉品特征风味的重要物质[19]，尤其是5～9 个碳原子的醛常具有清香、油香和牛脂香。醛类物质相对含量在整个贮藏期间呈现先增高后下降的趋势，尤其是己醛、壬醛较为明显。这可能是因为前期脂肪氧化产生醛类物质，后期这些物质进一步降解氧化生成了酸类物质。

酮类物质也是脂质氧化的主要产物，牛肉由新鲜变为不新鲜的过程中，酮类物质是变化最为显著的一类物质，贮藏0、2、4、6、8 d时的相对含量分别为2.27%、1.40%、3.02%、7.90%和22.14%，这主要源于3-羟基-2-丁酮的显著增加。其中前6d 3-羟基-2-丁酮相对含量变化不明显，贮藏8 d和10 d时含量迅速升高。3-羟基-2-丁酮具有红草莓香味，是肉制品主要的挥发性风味成分[6]；而顾赛麟等[20]研究发现当冷却肉被热死环丝菌污染时，可在有氧条件下分解葡萄糖产生乙酸和3-羟基-2-丁酮。由此推断，3-羟基-2-丁酮可能在一定含量范围内提供有益风味。

烃类物质阈值较高，对牛肉风味贡献较小，主要包括烯烃、芳香烃和烷烃。由表1可知，在贮藏0、2、4、6、8 d时，芳香烃类物质相对含量分别为52.79%、49.38%、45.37%、42.56%和36.70%，呈逐渐降低趋势，其中，萘和2-甲基萘在芳香烃类物质中含量最大，降低趋势也较明显。

噻唑类化合物是烧烤和炸肉风味的重要成分，阈值很低，具有坚果香味，可能对新鲜牛肉的特征风味起到关键作用[21]。苯并噻唑是在牛肉整个贮藏过程中均能检测到的一种含氮杂环类化合物，其相对含量分别为3.34%、1.77%、1.71%、1.66%和1.36%，呈逐渐减少趋势。

胺类物质主要来自于腐败过程中，肉组织中的蛋白质、氨基酸等含氮物质的分解，如在微生物产生酶的作用下发生脱羧和脱氨反应。胺类物质通常具有令人不愉快的气味[22]。由表1可知，牛肉冷藏前期没有检测到胺类物质，但在第8天时检测到乙醇胺和甲氧苯丙甲胺，相对含量分别为0.13%和0.06%。

3 结 论

新鲜牛肉在4 ℃贮藏过程中，TVB-N和菌落总数随贮藏时间延长呈增加趋势，贮藏6 d时，TVB-N值已超过新鲜肉最高限值，菌落总数也已接近国家标准。采用吹扫/捕集-热脱附-气质联用（P&T-TD-GC-MS）的方法检测牛肉由新鲜变为不新鲜的过程中挥发性成分变化，在贮藏0、2、4、6、8 d时分别检测到挥发性物质101、105、101、100、100 种。其中，酸类、醇类和酮类物质含量呈逐渐增加的趋势；醛类物质先增加后降低；芳香烃类物质含量则随时间延长呈下降趋势；胺类物质于贮藏后期，第8天时被检出。整个贮藏过程中均能检测到且含量变化较显著，具有明显规律性的挥发性物质包括2，3-丁二醇、己醛、壬醛、3-羟基-2-丁酮和苯并噻唑等。因此可以推断，挥发性物质含量变化与牛肉新鲜度变化存在一定相关性，可以作为牛肉新鲜度的评价指标。

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