辐照剂量对风干牦牛肉中挥发性风味物质的影响

彭海川，韩 旭,2，钱 琴，母运龙，刘达玉，张 崟

(1.成都大学 肉类加工四川省重点实验室，四川 成都 610106；2.成都伍田食品有限公司，四川 成都 611430)

0 引 言

辐照是一种食品非热加工技术，可以通过对食品的辐照，达到杀灭微生物和寄生虫，减少食源性疾病，延长食品的保质期等作用[1].近年来，研究人员研究了辐照对肉制品的品质及风味的影响.Zhao等[2]发现一定剂量的60Co辐照可以有效杀灭调理牛肉干中的微生物；李新等[3]发现5 kGy的60Co-γ射线辐照时，小龙虾氨基酸含量最高，蛋白质浓度最大；陈银基等[4]研究发现，黄牛的半腱肌经3 kGy的60Co 辐照处理，可以有效延长保藏时间;何立超[5]等发现猪肉火腿肠经7 kGy的60Co-γ的辐照后，火腿肠会产生明显的辐照异味.但目前有关辐照剂量对风干牦牛肉风味影响的研究很少,为了探讨辐照剂量对风干牦牛肉中风味物质的影响，本研究以风干牦牛肉为研究对象，采用60Co-γ对其进行不同剂量的辐照，并分析了辐照剂量对风干牦牛肉风味的影响.

1 材料与方法

1.1 仪 器

LE104E型万分之一电子分析天平(梅特勒托利多公司)，A11型超微粉碎机(德国IKA公司)，GFL-125型鼓风干燥箱(天津莱玻特瑞仪器设备有限公司)，BCD-452WDPF型冷藏冰箱(青岛海尔集团)，5977A-7890B 型气相色谱—质谱联用仪(安捷伦科技有限公司).

1.2 材 料

风干牦牛肉用针扒肉制作，购于阿金食品产业有限公司.

1.3 方 法

1.3.1 样品辐照

取风干牦牛肉样品500 g，平均分为6份，每袋重量约83.33 g，并采用食品级包装袋进行封口包装，3袋为1组，送至四川润祥辐照技术有限公司，利用60Co-γ高能电子加速器对样品分别进行不同剂量(0、1、3、5、7与9 kGy)辐照处理，辐照剂量率为1 kGy/h，辐照剂量为0 kGy组样品作为对照组.

1.3.2 挥发性风味物质测定

取 3 g 样品，经超微粉碎机粉碎后，置于 15 mL 顶空瓶中密封，设置 CTC 自动进样器对样品的前处理条件为加热箱温度 75 ℃，加热时间 45 min，样品抽取时间 20 min，解析时间 5 min.

GC条件：HP-5MS UI 色谱柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；压力 32.0 kPa；流速 1.0 mL/min；载气为He 气，不分流进样；进样口温度 250 ℃；升温程序为起始温度 40 ℃，保持1 min，以 3 min/ ℃至 85 ℃，保持 3 min，再以3 min/ ℃ 升至105 ℃，保持 2 min， 再以 12 min/ ℃升至165 ℃，再以 10min/ ℃升至230℃.

MS 条件：电子电离源(EI)；电子能量 70 eV；离子源温度 230 ℃，四级杆温度 150 ℃；检测器电压 350 V；质量扫描范围(m/z)为40～500.

定性：对化合物进行分析时，将得到的数据在仪器的 NIST 14.L谱库中进行检索和匹配，选择匹配度高于 80%的物质.

定量：对总离子流量色谱图用峰面积归一化定量，得出各组分的相对含量.

1.3.3 挥发性风味化合物含量测定

挥发性风味化合物含量=(ρ×V×Ai)/(A×m)

式中，ρ为内标物的质量浓度，2 μg/μL;V为内标物的体积；Ai为各组分的峰面积；A为内标物的峰面积；m为风干牦牛肉质量.

1.3.4 挥发性风味化合物气味活性值(OAV)分析

OAV是香气化合物浓度与其阈值的比值，已广泛应用于特征性香气活性化合物的筛选，OAV≥1，则可认为此挥发性物质为主体呈香风味化合物，且OAV越大对整体香气贡献程度越高[6].

1.3.5 数据处理

利用SPSS 22.0分析软件中的Pearson进行相关性分析，用SPSS 22.0及Microsoft Excel 2010对数据进行统计分析.

2 结果与分析

2.1 挥发性风味物质分析

各组样品挥发性风味物质种类及含量见表1.

表1 不同辐照剂量风干牦牛肉样品的挥发性风味物质种类及含量

由表1可知，6组样品共检出38种挥发性风味化合物，各组样品的化合物相对百分含量分别为92.35%、93.52%、94.67%、94.86%、96.04%与95.30%.这些挥发性化合物主要为烃类、醇类、酚类、酯类及其他化合物.在0 kGy组样品中共检测出20种化合物，1 kGy组样品中共检测出25种化合物，3 kGy组样品中共检测出29种化合物，5 kGy组样品中共检测出29种化合物，7 kGy组样品中共检测出29种化合物，在9 kGy组样品中共检测出27种化合物.由此可见，在相同的分析条件下，不同辐照剂量会对风干牦牛肉挥发性风味物质的种类和含量造成不同的影响.

另外，由表1可知，不同剂量辐照强度下，各组样品挥发性风味物质中醇类、酯类及烃类物质相对含量占比较高，而酮类及酸类物质未被检测到.以0 kGy组样品为对照组，经1、3、5、7与9 kGy剂量辐照后，样品的化合物总含量随着辐照剂量的增大呈现先增加后减少的趋势，在辐照剂量为7 kGy时最大.烃类化合物相对含量随着辐照剂量的增大呈现先增加后减少的趋势，在辐照剂量为3 kGy时最大，烃类化合物的相对含量较0 kGy组样品均增加，可能是辐照促进了脂质的氧化；醇类和酚类化合物相对含量较0 kGy组样品均降低，这可能与氧化生成醛类以及参与合成的酯类物质有关；醛类化合物相对含量较0 kGy组样品均增加，可能与辐照促进脂肪氧化以及醇类物质氧化生成有关.

R2表示的是回归平方和占总偏差平方和的比重，数值越大，拟合效果越好，不同辐照剂量与化合物相对含量的拟合结果见表2.

表2 不同辐照剂量与化合物相对含量的拟合分析

由表2可知，烃类化合物种类的R2>0.8，拟合优度较高，这可能与样品经辐照后，促进脂肪氧化，烃类化合物种类增加有关.另外，烃类和醇类相对含量的R2>0.8，拟合优度较高.

通过风味物质相对含量及拟合分析，醇类、烃类和酯类是辐照风干牦牛肉样品的主要挥发性风味物质，对风干牦牛肉样品整体香气起主导作用.

2.2 活性香气物质分析

不同辐照剂量风干牦牛肉样品的活性香气物质含量见表3.

表3 不同辐照剂量风干牦牛肉样品的活性香气物质含量

续表

由表3可知，桧烯等15种化合物在6组样品均有检测出.比较6组样品的物质可知，不同辐照剂量的风干牦牛肉样品的香气存在差异，其中2,5-二氨基甲苯为0 kGy组样品所特有，蒎烯和姜烯为3 kGy组样品所特有，β-柏木烯、α-可帕烯与2-甲基-3-(甲硫基)吡嗪为5 kGy组样品所特有，2,6-二甲基-6-(4-甲基-3-戊烯基)双环[3.1.1]庚-2-烯与(2R,5R)-2-甲基-5-丙烷-2-基双环[3.1.0]己烷-2-醇为9 kGy组所特有.

不同辐照剂量风干牦牛肉样品关键性风味成分中，烃类物质远高于其他类挥发性风味物质，烃类物质主要是脂肪自动氧化的次级产物，其含量与脂肪酸组成有密切关系，脂肪自动氧化也伴随着醛、酮和醇的生成[7].但其中饱和烷烃对风味直接贡献不大，对于烯萜类物质，如蒎烯、α-姜黄烯、罗勒烯、D-柠檬烯、萜品油烯、月桂烯、β-石竹烯与β-红没药烯等，主要来自腌制时添加的香辛料，如胡椒与辣椒等.烯萜类物质对风干牦牛肉样品风味形成有重要作用[8].以0 kGy组样品为对照，样品经1、3、5、7和9 kGy剂量辐照处理后，部分烯萜类物质化合物相对含量增加，这可能与辐照促进牦牛肉脂肪酸自动氧化有关[9].

醛类化合物是脂质氧化的降解产物，一般具有令人愉快的气味[10].以0 kGy组样品为对照，样品经辐照处理后，醛类化合物相对含量增加，这进一步说明辐照能促进牦牛肉脂肪氧化.酯类主要由醇类与酸类的酯化反应生成，酯类通常呈现出令人愉悦的甜香[11]，如乙酸芳樟酯具有薰衣草香味.由表3可以看出，以0 kGy组样品为对照，样品经辐照处理后，酯类化合物含量增加，这表明辐照处理可促进酯化反应，会增加酯类物质的含量[12].醛类和酯类化合物是牛肉香味的重要来源，可使牛肉制品的整体风味更加浓厚和协调[13].醚类化合物对风干牦牛肉样品的香味贡献很大且具有代表性，其中茴香脑和草蒿脑是茴香香料的主要成分，主要来源于调理牦牛肉的调味品，草蒿脑与茴香脑具有大茴香香气，可增加产品风味的丰富度与层次感.茴香脑是6组样品共有的风味物质,这与周亚军等[14]的研究结果相似.而以0 kGy组样品为对照，样品经辐照处理后，茴香脑含量在不同辐照剂量的样品中均增加.在1～7 kGy组样品中，随辐照剂量的增加，草蒿脑含量不断增加.

不同辐照剂量风干牦牛肉样品检出7种醇类物质，主要来源于不饱和脂肪酸的氧化降解[15]以及制作时所添加的香辛料.相较醛类，饱和醇类阈值较高，一般对肉制品风味影响较小，而不饱和醇大多具有果香与芳香，如芳樟醇具有花果香[16]，(-)-4-萜品醇呈现淡的胡椒香，对风干牦牛肉总体风味有一定作用.芳樟醇在6组样品中均检测出，表明其是风干牦牛肉主要香气化合物之一，这与Zang等[17]的研究结论一致.以0 kGy组样品为对照，样品经辐照处理后，醇类物质分别减少了3.83%、7.49%、9.97%、5.33%与6.41%.酚类和含氮化合物对产品整体风味产生重要影响.酚类成分中乙基麦芽粉主要与加入的香辛料有关，而含氮化合物主要来自牛肉中氨基酸等物质参与的美拉德反应，是美拉德反应的特征产物[18].以0 kGy组样品为对照，样品经辐照处理后，酚类化合物分别减少了0.04%、0.47、1.78%、0.8%与0.22%.

2.3 主体呈香物质分析

不同辐照剂量风干牦牛肉样品香气活性化合物的OAV见表4.

表4 不同辐照剂量风干牦牛肉样品香气活性化合物的OAV

续表

由表4可知，不同辐照剂量下共确定 14种关键性风味物质(OAV≥1)，0、1、3、5、7与9 kGy的关键性风味物质分别为7、9、11、13、11与11种.以0 kGy组样品为对照，辐照使风干牦牛肉的关键性风味物质种类和含量均增加.14种关键性风味物质主要为烃类(月桂烯、D-柠檬烯、罗勒烯、蒎烯与β-石竹烯)、醇类(芳樟醇、(-)-4-萜品醇与桉叶油醇)、酚类(乙基麦芽酚)、酯类(乙酸芳樟酯)、含氮类(2-甲基-3-(甲硫基)吡嗪与2，3，5三甲基-吡嗪)和其他类(茴香脑与草蒿脑).

本研究中，6组样品中共有6种化合物为主体呈香风味化合物(OAV≥1)，其中月桂烯(清香，松脂香)的平均OAV最大，达827.35，其次是桉叶油醇(草药味)、乙基麦芽酚(焦糖香)、茴香脑(茴香)、乙酸芳樟酯(薰衣草香味)与D-柠檬烯(薄荷味).这6种风味化合物对风干牦牛肉样品的整体香气轮廓有显著的贡献，是风干牦牛肉样品的主体呈香风味物质.他们主要来源于制作过程中添加的香辛料以及辐照促进脂肪氧化，导致其含量增加.以0 kGy组样品为对照，辐照使风干牦牛肉样品的主体呈香化合物的OAV均增大.此外，除月桂烯等6种化合物外，草蒿脑、蒎烯与2，3，5三甲基-吡嗪等8种化合物虽不是辐照风干牦牛肉所共有的化合物，但其OAV在某一辐照剂量下处于优势地位，如蒎烯在3 kGy组样品的OAV为76.75，这表明其对3 kGy组样品的香气有显著的贡献，是3 kGy组样品的特征风味物质.

2.4 主体呈香物质相关性分析

本研究筛选出月桂烯、桉叶油醇、乙基麦芽酚、茴香脑、乙酸芳樟酯与D-柠檬烯6种主体风味化合物，利用Pearson相关性分析研究辐照剂量对风干牦牛肉样品挥发性风味形成的影响规律，结果见表5.

由表5可知，辐照剂量与乙基麦芽酚呈显著正相关，表明随着辐照剂量的增加，风干牦牛肉中乙基麦芽酚含量增加，从而增强风干牦牛肉的整体香味[19].值得注意的是在0～7 kGy范围内随着辐射剂量增加，月桂烯、桉叶油醇、茴香脑与乙酸芳樟酯4种化合物含量不断升高，这表明低剂量辐照能促进风干牦牛肉样品香味形成，但当辐射剂量达到9 kGy时，月桂烯等4种化合物含量较7 kGy显著降低，可能是高剂量的辐照处理较低剂量辐照处理会造成风干牦牛肉样品香味成分损失.

表5 辐照剂量与风干牦牛肉样品主体呈香物质Pearson相关性分析

3 结 论

不同辐照剂量处理后的6组风干牦牛肉样品共鉴定出38种挥发性化合物，主要为烃类、醇类、酚类、酯类及其他化合物.随着辐照剂量的增加，风干牦牛肉样品挥发性物质的种类及相对含量呈先增后减趋势.烃类化合物含量呈现先增加后减少的趋势；醇类和酚类化合物相对含量较0 kGy组样品呈下降趋势；醛类化合物相对含量较0 kGy组样品呈上升趋势；乙基麦芽酚随着辐照剂量增加呈增加趋势.OAV法分析结果发现，风干牦牛肉中共有14种关键性风味物质(OAV≥1)，0、1、3、5、7与9 kGy的关键性风味物质种类分别为7、9、11、13、11与11种.不同剂量辐照使风干牦牛肉样品关键风味物质种类较0 kGy组样品均增加，关键风味化合物含量较0 kGy组样品均增加.风干牦牛肉样品的6种主体呈香物质为月桂烯、桉叶油醇、乙基麦芽酚、茴香脑、乙酸芳樟酯与D-柠檬烯，这些风味化合物对风干牦牛肉样品的整体香气轮廓有显著贡献，辐照使其含量增加.总之，辐照使风干牦牛肉的挥发性风味物质含量增加.