红烧肉制备过程中关键环节的风味化合物分析

姚 敏 谢国芳 杨 蓉 周 迪 龙清孟 张春江

(1. 贵州省种畜禽种质测定中心，贵州 贵阳 550018；2. 贵州大学，贵州 贵阳 550025；3. 贵阳学院，贵州 贵阳 550005；4. 中国农业科学院农产品加工研究所，北京 100193)

红烧肉具有瘦而不柴，肥而不腻，香气浓郁，风味独特的特点。其风味与脂质有关，如猪脂肪组织中含脂肪(86.07%)、蛋白质(3.27%)、水(10.35%)和微量糖等，并且水溶性成分(氨基酸及肽类、维生素如硫胺素等)及其脂质成分决定了产品的特征性风味，对五花肉的风味有重要影响[1]。加工过程中红烧肉的水分、蛋白质、脂肪和总糖等发生了显著变化[2]。潘见等[3]采用不同涂层SPME与GC-MS联用比较分析了定远黑猪肉与瘦肉型猪肉两种猪肉的挥发性风味成分；刘莉丹等[4]对比了苏式、毛式、东坡肉3种红烧肉的挥发性风味成分；朱文政等[5]采用SPME-气质联用分析了不同烹制时间红烧肉的挥发性风味成分；王瑞花等[6]对红烧猪肉工艺进行了优化，并分离鉴定了其挥发性风味成分；史笑娜等[7-8]重点分析了红烧肉加工过程中脂肪酸变化以及由此引起的挥发性风味物的变化；范丽等[9]研究了自制调味汁烹饪红烧肉中的关键香气活性化合物；薛雁等[10]分析了毛氏红烧肉的特征风味；赵越等[11]研究了红烧肉在加工和贮藏过程中的品质变化。文章拟通过电子鼻和气相质谱联用技术对红烧肉制备过程中漂烫、油炸、炖煮与添加调味料炖煮等关键环节的挥发物及其变化进行研究，进一步探讨红烧肉风味物质形成机理，以期为红烧肉风味理论研究提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜五花肉：白条猪，市售；

电子鼻：PEN3.5型，德国Airsense公司；

GC-MS联用仪：QP2010型，日本岛津公司；

SPME自动进样器、萃取头(50/30 μm DVB/CAR/PDMS)：上海安谱实验公司；

电子分析天平：BS110s型，德国Sartorius公司；

电磁炉：WT2218T01型，中国美的公司。

1.2 方法

1.2.1 原料处理 参照文献[12]。

红烧肉的制备流程：

1.2.2 挥发性物质测定

(1) 取样：A、B、C、D、E、F经切碎并混合均匀制得样品，取1.0 g放入10 mL密闭取样瓶中，采用顶空抽样测定。

(2) 电子鼻检测：电子鼻探头共10个，其中W1C对(甲苯类)芳香成分灵敏，W5S对氮氧类化合物灵敏，W3C对(苯类)芳香性成分灵敏，W6S具有氢气选择性，W5C对(烷烃类)芳香成分灵敏，W1S具有甲烷选择性，W1W对硫化物灵敏，W2S对醇类灵敏，W2W对(有机硫化物)芳香成分灵敏，W3S对烷烃灵敏。检测条件：载气采用干燥空气(流速 300 mL/min)；探头经过滤空气清洗180 s，并在10 s内进样，检测时间60 s(取48～52 s的结果)；每个样品重复 3 次取平均值。

(3) GC-MS联用仪检测：采用50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头，270 ℃老化1 h。样品A、B、C、D、E、F分别放入SPME装置，60 ℃平衡15 min后进行萃取；萃取温度60 ℃，萃取时间30 min，其后立即进行GC-MS联用仪分析；解析温度260 ℃，解析时间5 min。

(4) 气相色谱：采用HP-5MS毛细管柱(60 m×0.32 mm×1.8 μm)色谱柱；先升至40 ℃，保持10 min，5 ℃/min 升温至200 ℃，20 ℃/min升温至250 ℃，保持5 min；载气为氦气，流速1.0 mL/min，不分流进样。

(5) 质谱条件：采用电子轰击(EI)源的电离方式，电子能量70 eV，电子倍增电压1 753 V；质量扫描范围30～550 amu。

(6) 化合物定性及定量：色谱检测结果经质谱计算机数据库系统检索并在Wiley710 和 NISTDEMO 标准谱库中匹配确定(相似度>80)；采用峰面积归一法进行定量计算。

2 结果与分析

2.1 电子鼻分析红烧肉制备关键节点的挥发物质

由图1可知，各样品中醛酮、呋喃、吡喃等氮氧类化合物含量最高且差别明显，其次是醇类物质。由图2可知，A、F样品的挥发物最多，B、C、D、E样品的挥发物含量接近且F>A>E>D>B>C。这可能是在热加工条件下，A、F样品的风味物质容易转化或者散失，而C样品由于在高温条件下挥发性小分子散失量大，而D样品在炖煮过程中生成了部分风味物，说明炖煮条件与红烧肉风味形成有着更为密切的关系，E样品比D样品的含量又增多，说明添加调味汁对红烧肉风味具有重要影响。在烃类方面(W1S)，各样品间差别不大；在硫化物上(W1W和W2W)，E>D>C，说明添加调味汁炖煮肉阶段有利于硫化物类风味物的生成，此外醇类化合物(W2S)的变化与硫化物相似。

图1 红烧肉制备过程中的挥发性风味物质

图2 红烧肉制备过程中的化合物变化

2.2 气相质谱联用仪分析结果

2.2.1 GC-MS分析挥发性物质种类与含量 由表1可知，A样品共检出39种化合物，酮类物质含量最高为37.39%，其次杂环、酯类分别为19.96%，16.10%，醇类和酯类的种类丰富，分别为16，8种。B样品共检出32种化合物，其中酮类含量最高为33.28%，杂环和醇类含量增加为32.36%，16.21%，种类均减少，此时酸类含量增加且种类较A样品丰富得多，但醇类和酸类的阈值相对较高[3]。C样品共检出23种化合物，种类少于A、B样品，但3种酮类含量达43.64%，其次醇类20.81%，种类和B样品的变化不大，杂环类油炸过程减少为20.22%，而醛类含量进一步增加。醛类在D样品中达最大值52.05%，是肉加热过程中主要的风味物质，主要来源于脂肪降解等[13]，其阈值低，是影响肉风味的重要化合物[14]；酮类在D样品中大部分转化为醛类，含量仅1.4%，大大低于C样品，酮类物质对肉的整体风味有一定影响[5]；醇类和酸类生成酯类，杂环如呋喃、吡喃类等有一定减少。酯类阈值相对高，对风味影响不大，而杂环如呋喃等阈值低，对风味影响大[5]。五花肉制备过程中，醛酮类是主要的风味物质，酯类在炖煮条件下生成，杂环类在漂烫、油炸过程中增加，炖煮过程中减少，而烷类与烯类及其衍生化合物在热加工过程中不断损失，特别到了D阶段均未检出。在肉的热加工关键环节漂烫、油炸和炖煮环节检出的化合物种类分别是32，23，20种，种类不增却形成了独特的肉类风味，是因为生成了具有特征风味的化合物。

表1 红烧肉制备关键环节不同挥发性物质的种类数和含量

F样品中，烯类及其衍生物和醇类含量分别为53.27% 和27.78%，占总体风味物的81.05%，但在E样品中含量不高，说明易损失。此外E样品在调味汁的作用下醛类比D样品的相对少，但种类丰富。杂环化合物在红烧肉中含量远高于调味汁与炖煮肉，是因为红烧肉的调味汁添加了焦糖等，焦糖反应能产生大量呋喃类化合物[14]，以及吡嗪、吡咯、呋喃酮等风味物质[15]，添加调味汁F使杂环类种类与含量都更丰富，赋予了红烧肉独特的风味。醇类和酯类在E样品中种类、含量均低于D和F样品，而酸类增加，可能是D和F样品中的醇类和酯类在加热条件下易挥发散失，而酸类经裂解氧化转换等反应生成。F样品中的烷类化学性质稳定，在热加工过程中损失小。F、E和D样品的挥发性风味物种类分别为64，38，20种，说明红烧肉调味汁的添加大大丰富了红烧肉的风味物质，改变了产品风味。

2.2.2 红烧肉制备关键环节的风味物质

(1) 醛类风味物质：由表2可知，从A到E过程中，C6～C10的挥发性醛类化合物主要由脂肪氧化降解生成，含量较高，有较强挥发性且阈值低，是熟肉的重要风味物质[16-17]，主要有己醛、苯甲醛、苯乙醛、羟基香茅醛、2-甲基丁醛、2-乙基丁醛、壬醛等，提供了熟肉的脂肪味，高浓度时呈青草、油脂味道。己醛在E样品中含量3.28%，具有青草香，是油酸、亚油酸和花生四烯酸等的氧化产物[18]，在各阶段不断生成，炖煮阶段由乙偶姻转化成己醛。乙偶姻是重要的中间物质。苯甲醛在E样品中含量8.98%，具苦杏仁的坚果香，是亚油酸或苯丙氨酸的降解产物[6]，在炖煮阶段后才出现，是重要的风味物质。苯乙醛、2-甲基丁醛、2-乙基丁醛和羟基香茅醛来自调味汁或经转化反应后生成，由缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸等氨基酸的Strecker降解产生[9]。其中苯乙醛具水果甜香，羟基香茅醛具青草香。壬醛和反-2壬烯醛是过程产物，被转化为2-戊基呋喃等，壬醛主要由油酸氧化产生[19]。总体来说，醛类主要在红烧肉加工后期产生，集中在调味汁和炖煮阶段，对红烧肉的风味产生了重要影响。

表2 红烧肉制备过程中的挥发性风味物质

续表2

续表2

续表2

(2) 酮类风味物质：酮类由不饱和脂肪酸氧化降解、美拉德反应、氨基酸降解等产生[20]，主要有乙偶姻(又名3-羟基-2-丁酮)、羟基丙酮、2-庚酮、2-甲基-3-辛酮、5-羟基-2，7-二甲基-4-辛酮、2-十五酮等，其阈值不高，清香，影响红烧肉的整体风味。乙偶姻是一种令人愉快的风味物，有强烈奶油、脂肪等香气。除了乙偶姻，E样品中主要成分羟基丙酮和2-庚酮是由己醛等转化生成，2-庚酮有类似梨的水果香味。2-甲基-3-辛酮和5-羟基-2，7-二甲基-4-辛酮仅在漂烫和油炸阶段检出，甲基酮类是脂肪降解产生的游离酮酸自氧化形成，是酮类中对肉类风味有贡献的主要物质[19]，2-十五酮仅在A样品中检出，醛酮在加工过程中可相互转化，部分酮类化合物也是杂环化合物的前体物质，对风味的形成有重要作用。

(3) 醇类风味物质：醇类主要来自脂质氧化和Strecker降解反应[11]，是醇还原酶将醛或酮还原为相应的醇[21]，常有蘑菇味和金属味，对肉制品风味有一定的影响作用。红烧肉加工过程中醇类物质含量丰富，漂烫、油炸使其含量不断增加达20.81%，但种类减少，炖煮过程略微下降，加入调味汁后可能挥发性风味物质增多，相对含量减少。F样品由于有料酒等成分，醇类总量27.78%，其中乙醇26.39%，对酯类形成有重要作用。E样品中仅检出己醇、戊醇、苯甲醇和苯乙醇，而己醇、2-甲基-2-戊烯-1-醇、戊醇、1-辛烯-3-醇(蘑菇醇)在各阶段均有检出，其中1-辛烯-3-醇是熟肉重要的风味特征化合物，具较强蘑菇香气，可能是二十四碳烯酸的氢过氧化物的降解物[7]，在炖煮后增加。A样品检出的壬醇、2，3-丁二醇、二甘醇等10余种化合物在后期加工中不再检出，可能是通过酯化反应等生成了其他物质。

(4) 酸、酯类风味物质： E样品中酯类仅有4-羟基丁酸乙酰酯和邻苯二甲酸二甲酯且含量少，可能来自调味汁或猪肉加工过程。甲酸异戊酯、乙酸乙酯、3-甲硫基-s-丁酸丙酯等仅在生肉A样品中，加工后未检出，2，4二甲基戊酸乙酯仅在B样品中检出，而邻苯二甲酸二异丁酯和甲酸辛酯仅在C样品中检出，D样品中主要是己酸己烯酯。F样品中检出多种相对含量不高的酯类，但大多并不在红烧肉中出现。

(5) 烷烃类及芳香族风味物质：红烧肉中烷烃类主要来自烷氧自由基断裂[22]，阈值高，但部分烃类是形成杂环化合物的前体，且多种烃对红烧肉的风味有整体提升作用[23-24]。红烧肉中芳香族化合物大多来自调味汁，共检出27种，总量达53.27%，如桂皮醛具有强烈的桂皮油和肉桂油的香气。猪肉在加工过程中主要检出茴香脑、甘菊蓝，且含量较少。说明调味汁的芳香化合物对红烧肉风味有较为重要的作用。

(6) 杂环风味物质：共检出10余种杂环化合物，含量42.45%，其中呋喃环类如2-戊基呋喃源于油酸氧化的辛醛、壬醛[9]，具有甜香，赋予肉制品良好风味。5-羟甲基糠醛，又名5-羟基甲基呋喃甲醛，由葡萄糖或果糖脱水生成，呈甘菊味。3-呋喃甲醇由糠醛经加氢还原，有苦辣气味，对人体有害。吡喃环类如2H-皮兰-2-甲醇，2，3-二氢-3，5-二羟基-6-甲基-4氢-吡喃-4-酮，后者是美拉德反应或糖裂解产物，具有甜润香气。含氮杂环化合物主要有甲氧基苯肟、4,6-二甲基嘧啶、2-乙酰基吡咯、2，6-二乙基-吡嗪，其中2-乙酰基吡咯是比较重要的风味物质，香气宜人，来自美拉德反应，多产生于高温低水分烹饪条件[10]。其他物质如4,5-二甲基-1,3-二氧杂环戊烯-2-酮和对甲氧基苯基丙酮，后者由茴香脑反应而来。甲氧基苯肟和2H-皮兰-2-甲醇在加工过程中均有检出，炖煮阶段检出的2,3-二甲基-5-乙基吡嗪属于吡嗪类化合物，由氨基酸Strecker降解生成，所有的吡嗪类化合物都可以提供烘烤香[25]，仅生肉中检出5-庚基-2-呋喃酮和5苯基-2-呋喃酮，是香味增效剂类。在调味汁中亦检出10余种，但含量不高。同时由于调味汁中焦糖、料酒、酱油以及其他物质相互作用，经热降解、焦糖化、美拉德反应等[26]生成了独特的红烧肉风味。

3 结论

试验表明，电子鼻测定与气质联用分析的结果一致：① 五花肉和调味汁中含有大量风味物质，在热加工条件下的漂烫、油炸、炖煮环节损失了一部分，但特征风味物质不断形成。主要的风味物质是氮氧类化合物，如醛酮、呋喃和吡喃类等含量高且变化大，其次醇类和硫化物。烃类变化不大，基本不参与反应。② 红烧肉制备过程中共检出148种物质，主要来源于两个方面：五花肉本身的风味前体物质在热加工条件下产生，以及调味汁中存在大量风味物与五花猪肉中的风味物融合、反应，其中不饱和脂肪酸氧化降解生成的醛类、呋喃类等是红烧肉烹制过程中的主要风味物质。调味汁对红烧肉风味的贡献主要是芳香烃类化合物，焦糖化反应产生的呋喃以及类吡嗪、吡咯、呋喃酮等杂环化合物。但是调味汁风味的大部分物质未在红烧肉中得以保留。③ 红烧肉的主要风味物质有己醛、苯甲醛、1-辛烯-3-醇、桂皮醛、2-戊基呋喃、2-乙酰基吡咯和2,3-二甲基-5-乙基吡嗪等。红烧肉加工过程中甲氧基苯肟含量较高，而乙偶姻在加工前期含量高。后续拟采用电子舌、氨基酸分析仪和高效液相色谱等分析红烧肉的滋味特征及其滋味物质如氨基酸、脂肪酸、肌苷酸等，探讨红烧肉的滋味形成理论。