不同部位宁乡花猪肉风干香肠挥发性风味成分的鉴定与分析

2017-10-16,,

食品工业科技 2017年18期

(湖南农业大学食品科学技术学院,湖南长沙 410128)

龙强,聂乾忠*,刘成国

(湖南农业大学食品科学技术学院,湖南长沙410128)

为了解宁乡花猪独特肉质特性在其风干香肠制品香气形成中的作用,以取自四个不同部位的宁乡花猪肉制成的风干香肠为研究对象,采用固相微萃取/气相色谱-质谱联用技术(solid-phase micro-extraction/gas chromatography-mass spectrometry,SPME/GC-MS)对其挥发性风味成分进行提取、鉴定及分析。共鉴定出35种挥发性风味成分,其中醇类2种、醛类18种、酯类6种、烃类7种及其他类化合物2种。醛类、酯类及烃类在各样品中的种类及含量最丰富,是宁乡花猪肉风干香肠的特征风味成分。分析表明,醛类及酯类对产品的香气贡献最大,且其丰富度与宁乡花猪肉高油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸的特性密切相关。不过,这种作用在不同部位猪肉制成的风干香肠制品间存在明显的差异。

宁乡花猪,香肠,挥发性风味物质,固相微萃取,气相色谱-质谱联用

Abstract:In oder to understand the characteristic properties of Ningxiang pork meat and related effects on the formation of specific aroma of air-dried sausage,4 different parts of Ningxiang pork meat were used as raw material for the production of air-dried sausage. The volatile compounds from 4 different samples were extracted by solid-phase micro-extraction(SPME)and analyzed by gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS). A total of thirty-five volatile compounds were identified,including 2 types of alcohols,18 aldehydes,6 esters,7 hydrocarbons,and 2 others. Among these compounds,the aldehydes,esters and hydrocarbons were most abundant in all 4 samples and played a leading rule for the formation of specific aroma in these products. Further analysis revealed that aldehydes and esters made the largest contribution to the formation of specific aroma in this kind of products. And its abundance was closely related to the relative high contents of unsaturated fatty acids in Ningxiang pork meat,such as oleic acid,linoleic acid and others. However,significant variations were detected among these 4 different samples.

Keywords:Ningxiang pork meat;sausage;volatile flavor compounds;solid phase micro-extraction(SPME);gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS)

宁乡花猪,又名宁乡猪、宁乡土花猪等,原产地为湖南宁乡县,故由此得名。其肉质特性较好,是我国优良地方猪种的典型代表之一。近十几年,随着肉类消费观念从“有肉吃”到“吃好肉”的转变,以及地方政府部门的高度重视与推广,宁乡花猪名气一路飙升,花猪肉广销长沙、广州、上海、北京等地[1]。如今,肉质及品牌上的双重优势已使宁乡花猪成为最具开发价值的地方猪种。与此同时,宁乡花猪肉的加工开发也受到了越来越多的关注。

在我国,肉品加工历史悠久,已形成种类众多、风味独特、深受欢迎的民族特色传统肉品体系,涵盖腊肉、香肠、火腿等经典种类[2]。其中,经自然风干或热风风干制成的风干香肠,是最具代表性的传统特色肉品,在我国长期盛行[2],广受喜爱。因此,将宁乡花猪肉开发成风干香肠具有较好的前景,同时也可填补国产高品质肉品的缺口。然而,当前对宁乡花猪肉的加工特性了解甚少。特别对其独特的肉质特性在风干香肠品质形成中的作用仍缺乏了解。显然,这不利于在进一步的开发研究中充分对其加以利用和挖掘。对宁乡花猪肉来说,高肌内脂肪、高油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸是其最独特的肉质特性[3]。而原料肉中的肌内脂肪、不饱和脂肪酸等脂肪组分对传统肉品的风味特别是挥发性风味组成有重要影响[4-5]。因此,通过挥发性风味成分分析,可初步了解宁乡花猪肉的肉质特性在其风干香肠制品品质形成中扮演的角色。

当前,固相微萃取/气相色谱-质谱联用技术(SPME/GC-MS)在肉品挥发性风味成分分析中的应用越来越广泛。近年来,国内外一些研究已通过该技术提取、鉴定了不同类型香肠制品如:广式香肠[6]、智利charqui和longaniza香肠[7]、益生菌干发酵香肠[8]、重庆城口香肠[9]以及意大利发酵香肠[10]等的挥发性风味组成,以进行相关的风味研究。因此,本研究通过SPME/GC-MS技术对宁乡花猪肉(后腿肉、前腿肉、五花肉及里脊肉)风干香肠制品的挥发性风味组成进行提取和鉴定,并对其来源、香气特性以及在不同部位猪肉制得的风干香肠中的差异进行分析,以探讨宁乡花猪独特的肉质特性在其风干香肠品质形成中的作用及不同部位肉风干香肠间的香气差异,为宁乡花猪肉的进一步深加工开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料和仪器

宁乡花猪肉包括五花肉、前腿肉、后腿肉及里脊肉四个不同部位的肉,由宁乡土花猪马王堆肉食专卖店提供;辅料食盐、糖、味精、曲酒,购于湖南湘桦连锁超市农大店。

DHG-9240A电热恒温鼓风干燥箱上海飞越实验仪器有限公司;50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取头美国Supelco公司;7890A-5975C气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)联用仪以及HP-5MS毛细管色谱柱(30 m×250 μm×0.25 μm) 美国安捷伦科技公司;DF-101S集热式磁力搅拌器金坛市医疗仪器厂。

1.2 实验方法

1.2.1 风干香肠的制作将宁乡花猪五花肉、前腿肉、后腿肉及里脊肉四种不同部位肉作为原料肉,加工制作成风干香肠。风干香肠配方:肥瘦比为2∶8(其中,里脊肉由于为纯瘦肉,其肥肉部分取猪背脂),辅料按肉总重的百分比计,食盐3.0%,糖1%,味精0.5%,曲酒0.2%,不添加香辛料。工艺流程:原料肉处理→腌制(2 h)→拌馅→灌制(以天然猪肠衣进行)→扎孔排气→热风风干→成品。采用热风风干工艺替代传统自然风干法制作风干香肠。热风风干参数:50 ℃热风风干2 h,降温通风10 min;接着50 ℃继续热风风干2 h,降温通风10 min;50 ℃继续热风风干4 h;将温度降至45 ℃,保温46 h。

1.2.2 挥发性风味成分的萃取在萃取操作前,将萃取头在250 ℃条件下进行老化处理,直到色谱检测图中不再出现干扰峰方可使用。从各组风干香肠成品中准确称取5 g样品,绞碎后分别装入20 mL顶空样品瓶中密封好。并利用磁力搅拌器于85 ℃水浴中平衡5 min,之后插入已老化的纤维萃取头(50/30 μm DVB/CAR/PDMS)85 ℃下萃取30 min,以进行后续GC-MS分析。

1.2.3 挥发性风味成分的分离和检测采用GC/MS对风干香肠的挥发性成分进行分离、检测。将萃取头插入气相色谱进样口,热解吸5 min。GC条件:色谱柱为HP-5MS毛细管柱(30 m×250 μm×0.25 μm);升温程序为:40 ℃保持3 min,5 ℃/min升到120 ℃,再以10 ℃/min升到200 ℃,保持2 min,最后以20 ℃/min升到240 ℃,保持5 min,总计34 min;载气为He气,流速为1.0 mL/min,不分流进样。MS条件:离子源为电子轰击离子源;电子能量为70 eV;传输线温度为250 ℃;离子源温度为230 ℃;采用全扫描模式采集信号,扫描范围为m/z 35～500。

1.2.4 挥发性风味成分的定性与定量定性:将得到的质谱数据用NIST08.L标准谱库进行检索,并结合文献资料核对和确认(匹配度≥80%)宁乡花猪肉风干香肠中的挥发风味成分。定量:峰面积归一化法。

2 结果与分析

2.1 挥发性风味成分的GC-MS总离子流图

经GC-MS检测分析后,得到四种不同部位宁乡花猪肉风干香肠挥发性成分的GC-MS总离子流图谱,如图1所示。

由图1可知,后腿肉风干香肠的出峰数最多,峰面积也最大。其次是前腿肉风干香肠,紧接着是五花肉风干香肠,而里脊肉风干香肠的出峰数最少且峰面积也较小。在GC-MS总离子流图中,不同的峰代表着不同的组分,而峰面积则表征了该组分的相对含量。图谱中的峰数越多、峰面积越大,则对应样品的挥发性风味成分种类越丰富,含量也越高。因此,在四组宁乡花猪肉风干香肠中,从后腿肉组风干香肠提取得到的挥发性风味成分种类最丰富,含量也最高。而前腿肉、五花肉组风干香肠次之,里脊肉组风干香肠最低。

2.2 鉴定出的挥发性风味成分

对图1中的各图谱按1.2.4的方法进行谱库解析后,从各组风干香肠样品的挥发性成分中鉴定出如表1所示的风味成分。

图1 4种宁乡花猪肉风干香肠挥发性风味成分GC-MS总离子流图Fig.1 Total ion chromatogram of air-dried sausage made of 4 different parts of Ningxiang pork meat by GC-MS

由表1知,从四种宁乡花猪肉风干香肠中鉴定出的挥发性风味成分包括醇类、醛类、酯类、烃类及其他类化合物,共5大类35种。其中,五花肉组样品中鉴定出醇类1种,醛类7种,酯类2种,烃类2种,其他类化合物1种;前腿肉组样品中鉴定出醇类2种,醛类13种,酯类3种,烃类3种,其他类化合物2种;后腿肉组样品中鉴定出醇类1种,醛类15种,酯类6种,烃类5种,未检出其他类化合物;里脊肉组样品中鉴定出醇类1种,醛类8种,酯类1种,烃类3种,未检出其他类化合物。已有报道显示,这五大类化合物均为肉品中常见的挥发性风味化合物。这些化合物在我国的同类产品中也有检出。如醛类中的苯甲醛、苯乙醛、己醛、庚醛、十四醛、十六醛、2-壬烯醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛,酯类中的己酸乙酯、癸酸乙酯、十四酸乙酯、棕榈酸乙酯以及烃类中的十三烷、十四烷等均为我国传统香肠制品中常见的挥发性化合物[9,11-12]。另外,在国外一些肉品如:Chorizo香肠[13]、salami香肠[14-15]、Sucuk香肠[16]、charqui和longaniza香肠[7]中也有这些挥发性风味成分的检出。

从定性角度看,表1中的风味成分与国内外类似制品的挥发性风味成分具有某种相似性。但是,它们之间存在着量的差别,无论是挥发性成分的种数还是其相对含量,都具有一定的差异。而这种差异与其加工工艺以及原料肉特性的不同密切相关[5]。在本实验中,风干香肠的制作完全不使用发酵剂,也不添加香辛料。这在很大程度上,减少了来源于发酵剂发酵作用的有机酸和醇类等成分以及来源于香辛料的大量萜烯及含硫化合物。但值得注意的是,宁乡花猪肉制成的风干香肠在醛类以及酯类的种类和含量上显著高于一些常见的类似产品。其中,风味成分较丰富的后腿肉风干香肠的醛类和酯类分别达到了15种和6种之多。而醛类和酯类由于其较好的香气特性,对风干香肠的风味具有重要的贡献。因此,从某种程度上讲,宁乡花猪肉加工成的风干香肠风味较好。

2.3 主要挥发性风味成分来源及香气特征的分析

2.3.1 醛类的来源及香气特征由表1可知,从各宁乡花猪肉风干香肠中鉴定出的醛类包括己醛、庚醛、辛醛、肉豆蔻醛、棕榈醛等饱和直链醛,(E,E)-2,4-庚二烯醛、(E)-2-己烯醛、(E,E)-2,4-壬二烯醛等不饱和直链醛以及苯甲醛、苯乙醛等芳香醛。其中,饱和以及不饱和直链醛主要来源于脂质中不饱和脂肪酸如:油酸、亚油酸、亚麻酸等的氧化分解[17-19]。在原料肉中,不饱和脂肪酸发生自动氧化产生特定的氢过氧化物后,可进一步分解形成相应的醛类化合物。这也是肉品香气物质的重要产生方式,所产生的风味物质对肉品的香气起关键性作用。另外,在风干香肠热风风干过程中,不饱和脂肪酸的受热分解也可产生直链醛类。因此,表1中的一些直链醛类如:辛醛、(E,E)-2,4-壬二烯醛、(E,E)-2,4-庚二烯醛等也可能来源于不饱和脂肪酸的受热分解。相比于直链醛类、芳香醛来源相对较单一,其通常来源于蛋白水解或氨基酸降解[20]。如表1中的苯甲醛、苯乙醛等芳香醛主要来源于相应氨基酸的Strecker降解。不过,Strecker降解条件较严苛,如需较高的温度、长时间的发酵成熟以及较低的水分活度等[21]。因此,本实验条件下,宁乡花猪肉中丰富的风味氨基酸前体并没有充分的发挥其作用。由此看出,鉴定出的醛类化合物主要来源于宁乡花猪肉的脂质氧化分解或热分解,而来源于氨基酸代谢的芳香醛类较少。但无论何种来源,醛类由于其较低的香气阈值、丰富的种类、含量以及香气类型,对风干香肠的风味具有极重要的贡献。如:己醛被认为具有令人不愉快的酸败味以及青草或蔬菜气味[19];庚醛具有腌制味、烤肉香、油脂香及柑橘香[5];癸醛具有甜香、柑橘香、蜡香及花香[22];(E,E)-2,4-癸二烯醛具有油炸风味[5],芳香醛具有宜人的芳香气味,如苯乙醛具有甘草的清新气味。另外,一些高级脂肪醛如十三醛、十四醛、十六醛等,由于挥发性低而不能直接赋予产品香气。但可作为低分子量烯烃类物质的前体,间接赋予产品香气[18,23]。

表1 宁乡花猪肉风干香肠挥发性风味成分GC-MS分析Table 1 Analysis of volatile compounds in air-dried sausage of Ningxiang pork meat by GC-MS

注:表中的“-”表示未检出。

2.3.2 酯类的来源及香气特征酯类是四组风干香肠中丰富度仅次于醛类的挥发性化合物,其主要由有机酸与醇发生酯化作用产生。根据有机酸及醇的来源不同,酯化作用有不同的实现路径。从表1可知,鉴定出的酯类主要是乙醇酯类,如正己酸己酯、癸酸乙酯、棕榈酸乙酯等。因此,参与酯化作用形成这些化合物的醇为乙醇。而在风干肠制作过程中,不添加发酵剂以及香辛料,只添加曲酒。所以,这种乙醇主要是来源于添加的曲酒。而对于有机酸来说,其来源相对广泛。一方面,原料肉中的脂质水解可产生诸如十一烷酸、十四烷酸、棕榈酸等游离脂肪酸。从表1可知,已鉴定出了十一烷酸、十四烷酸以及棕榈酸相应的酯。因此,宁乡花猪肉中的脂质水解成相应的有机酸可能是其风干肠挥发性酯类有机酸的重要来源。另一方面,脂质氧化分解形成的醛类物质也可氧化成相应的酸,从而参与酯化反应。如表1中的正己酸乙酯、壬酸乙酯、癸酸乙酯这三种低分子量酯类很可能就是相应的醛通过氧化成相应的酸与乙醇发生酯化作用产生的。因此,脂质的氧化分解对酯类风味化合物的产生也具有重要的意义,其可通过醛类的进一步氧化为酯化作用提供重要的有机酸类反应物。总之,酯类化合物的产生可归因为宁乡花猪肉在其风干香肠加工贮藏过程中脂质的分解代谢。而通过脂质分解代谢产生的酯类化合物可赋予其风干香肠制品独特的香气特性。一方面,酯类具有类似水果的香气如己酸乙酯具有果香及酒香,可赋予产品独特的酯香。另一方面,其也能起到掩盖酸败味的作用,从而对产品的香气产生积极贡献,如可掩盖己醛等产生的不愉快气味,从而保持风干香肠独特的香气。

表2 不同类型挥发性风味成分在四种风干香肠样品中的分布Table 2 Distribution of different volatile compounds in four samples of air-dried suasage

2.3.3 烃类的来源及香气特性烃类化合物如烷烃、烯烃及芳香烃类也是常见的肉制品挥发性成分,脂质氧化分解可能是产生这类物质的重要途径。此外,香辛料的添加以及烟熏工艺的应用也会在产品中引入这些烃类化合物。然而,本实验在宁乡花猪肉风干香肠制作过程中不添加香辛料也不使用烟熏工艺,因此这些化合物的最主要来源可能是脂质的氧化分解。由于绝大多数烃类没有气味或芳香阈值较高,其对风味的贡献不大[9,22]。如本实验鉴定出的十三烷、十四烷及十六烷等烃类物质基本上不呈现出明显香气或阈值较高,对宁乡花猪肉风干香肠的整体香气的形成基本没有贡献。但是,对于一些烯烃类挥发性成分来说,如果可逐渐被氧化分解产生醛、酮同时生产少量酯类物质,亦可对产品整体香气的形成产生一定的作用。

由上可知,上述三大主要的挥发性风味成分或直接产生宜人的香气,或掩盖不好的气味,或作为香气成分的前体,从而赋予或保持宁乡花猪肉风干香肠独特的香气特性。而它们的来源表明,宁乡花猪的肉质特性与其风干香肠制品的香气特征密切相关。特别地,宁乡花猪肉中含量丰富的油酸、亚油酸、亚麻酸等不饱和脂肪酸被认为是不饱和脂肪酸中最重要的风味前体[24],其氧化降解产生的香气物质对肉品的香气具有重要作用。

2.4 挥发性风味成分在不同部位风干香肠制品间的差异

从表1可知,挥发性风味成分在四种宁乡花猪肉风干香肠样品中的检出情况差异明显。除乙醇、己醛、庚醛、苯甲醛、苯乙醛、壬醛、十四醛、癸酸乙酯等9种共有成分外,其余挥发性风味成分只在一种或两种宁乡花猪肉风干香肠样品中检出。如辛醛只在前腿肉或后腿肉风干香肠中检出、(E,E)-2,4-庚二烯醛只在前腿肉风干香肠样品中检出、(E)-2-壬烯醛只在五花肉和前腿肉风干香肠样品中检出、癸醛只在后腿肉和里脊肉风干香肠样品中检出、壬酸乙酯只在后腿肉风干香肠样品中检出、棕榈酸乙酯只在前腿肉和后腿肉风干香肠中检出等。显然,挥发性风味成分的这种检出差异受原料肉部位因素的影响。不过,引起检出差异的具体机制或机理仍有待进一步研究。但可以确信的是,不同部位宁乡花猪肉的肉质差异是引起挥发性风味成分检出差异的重要原因。

另外,挥发性风味成分的种数及相对含量在四种不同部位宁乡花猪肉风干香肠样品中的分布也存在一定的差异。鉴定出的5种不同类型挥发性风味成分在四种不同风干香肠样品中的分布如表2所示。

从表2可知,各宁乡花猪肉风干香肠样品中,醛类、酯类及烃类的种数和相对含量均比另外两类化合物丰富。不过,烃类化合物没有香气或香气阈值较高,对宁乡花猪肉风干香肠的整体香气贡献不大。因此,醛类与酯类才是宁乡花猪肉风干香肠真正的特征性香气成分。然而,醛类与酯类在各风干香肠样品中的分布差异显著(p<0.05)。其中,宁乡花猪后腿肉风干香肠中醛类及酯类的种类与含量最丰富,前腿肉风干香肠次之,之后是五花肉风干香肠,而里脊肉风干香肠与前三者相差较大。这与经SPME法提取得到的总挥发性风味成分在各组样品中的差异基本一致。从2.3中的挥发性风味成分来源分析知,醛类和酯类主要是由脂质的水解或分解直接或间接产生的。因此,不同样品间醛类及酯类的丰富度与风干香肠样品加工、贮藏过程中脂质的分解情况有关。而在相同加工条件下,脂质的分解状况受原料肉中脂质构成的影响较显著。脂质构成不同,在水解或氧化分解过程中发挥主导作用的脂质的种类亦不同,因此形成的挥发性风味成分亦不同。在本实验中,各组宁乡花猪肉风干香肠样品的脂质由两部分构成,一部是添加的肥肉,另一部分是瘦肉中的肌内脂肪。其中,肥肉在不同风干香肠样品间的添加量均为总肉量的1/5,且其构成以饱和脂肪酸为主,故其对不同样品间挥发性风味成分的影响不大。不过,对于肌内脂肪,其在不同部位宁乡花猪肉间的含量差异较大。其中,后腿肉和前腿肉瘦肉中的肌内脂肪含量较高,五花肉次之,里脊肉中最低。所以,以不同部位宁乡花猪肉加工成的风干香肠中,后退肉以及前腿肉风干香肠的挥发性风味成分较为丰富,而里脊肉风干香肠的较低。另外,在不同部位肉中,其脂肪酸构成基本一致,但含量差异较大。在四种不同宁乡花猪部位肉中,后腿肉的不饱和脂肪酸的含量较高,尤以亚油酸等多不饱和脂肪酸的含量最高,而其他不同部位肉的含量相对低于后腿肉。因此,不同部位肉中不饱和脂肪酸的含量差异也是造成风干香肠样品风味成分差异的重要原因。此外,值得注意的是,不同部位肉中锌、铁等微量元素的差异,也可能通过影响脂质的氧化分解而对不同部位肉风干香肠的挥发性风味成分产生影响。不过,微量元素的影响还有待进一步进行确认。总之,不同部位宁乡花猪肉在肉质上的差异使得其风干香肠制品在挥发性风味构成上存在一定的差异,从而具有不同的风味特性。

3 结论

从四种宁乡花猪肉风干香肠样品中共鉴定出5大类35种挥发性风味成分,醛类18种、酯类6种、烃类7种、醇类2种、其他类化合物2种。其中,醛类和酯类的种类及含量最为丰富,且香气宜人,在各宁乡花猪肉风干香肠独特香气特性形成中扮演重要角色。相关来源分析表明,其高丰富度与宁乡花猪肉独特的肉质特性息息相关。宁乡花猪肉丰富的油酸、亚油酸、亚麻酸等不饱和脂肪酸可能与其高丰富度直接相关。但原料肉部位对其有较大的影响,从挥发性成分的丰富度看,宁乡花猪后腿肉加工成的风干香肠风味更佳。

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Identificationandanalysisofvolatilecompoundsinair-dried
sausagemadeofdifferentpartsofNingxiangporkmeat

LONGQiang,NIEQian-zhong*,LIUCheng-guo

(College of Food Science and Technology,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China)

TS251

1002-0306(2017)18-0252-06

2017-03-13

龙强(1990-)，男，硕士研究生，研究方向：食品生物技术及安全，E-mail:841394929@qq.com。