兰州糟肉加工过程中挥发性风味物质的分析

刘红娜，梁晓琳，田越，石浩萍，丁波，杨具田*

（1 西北民族大学生命科学与工程学院 兰州730030 2 西北民族大学生物医学研究中心 中国-马来西亚国家联合实验室 兰州 730030）

兰州糟肉是将猪五花肉先预炖煮，再加以腐乳、香辛料等调味品，腌制入味后蒸煮而成的一种肉制品，属于我国西北地区传统酱卤肉制品范畴，特点是肥而不腻、腐乳香味浓郁。对于酱卤肉制品来讲，风味是评价其质量的重要指标之一，受到研究者的关注。如Han等[1]研究了添加调味剂对卤猪肉挥发性成分及感官品质的影响，马菲等[2]探究了卤制时间对传统酱卤猪肉制品风味及质构变化规律的影响，朱萌等[3]对气调包装酱卤鸭脖在不同贮藏期的挥发性风味物质进行分析。目前很多学者对酱卤肉制品挥发性风味物质的研究多集中在成品和不同工艺方面，而对加工过程中挥发性风味物质的研究相对较少[4-10]。

固相微萃取（solid phase micro-extraction，SPME）具有操作方便且环保的特点而在食品中挥发性物质的萃取中广泛应用[11-12]。气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）联用技术是鉴定肉品风味物质的一种主要方法[13-14]。电子鼻技术可快速、准确分析样品中挥发性成分的整体信息[15-16]。

目前兰州糟肉的加工还未实现工业化，多以家庭小作坊生产制作，在品质上难以得到保障，且不同工艺生产产品的风味存在较大差异。如何使工业化生产的兰州糟肉保持其原有的传统地方特色风味，成为研究的重点。本文采用固相微萃取-气相色谱-质谱联用结合电子鼻技术，从兰州糟肉的几个关键加工阶段入手，分析其在加工过程中挥发性风味物质的形成机制及变化规律，并通过相对气味活度值法（relative odor activity value，ROAV）评价关键挥发性风味物质，旨在为兰州糟肉的风味品质改良及工业化提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

猪五花肉，兰州正大优鲜；糟肉加工用辅料（食盐、料酒、生抽、白酒、味精、豆腐乳、香辛料等），市售。

1.2 仪器与设备

气相色谱-质谱联用仪（Agilent6890 GC-5973MSD），美国Agilent 公司；顶空固相微萃取（HS-SPME），（50/30 μm DVB/CAR/PDMS），美国SUPELCO；PEN3 电子鼻，德国Air sense 公司。

1.3 方法

1.3.1 糟肉产品的制作 工艺流程：原料→清理沥水→炖煮→切片→腌制→蒸煮→成品。

操作要点：原料肉清洗后切块（90 mm×50 mm×50 mm）为宜；将肉块置于锅内（加料酒30.00 g、花椒3.00 g、大料3.00 g、葱段5.00 g、姜片5.00 g），大火炖煮50 min；炖煮结束后切片（90 mm×50 mm×5 mm）；将切好的肉品置于腌料（豆腐乳90.00 g、花椒粉3.00 g、生抽3.74 g、白酒5.50 g 和味精0.88 g）中，腌制15 min；取腌制好的肉片，码在碗内，于肉面放葱白和姜片，蒸锅内蒸40 min。

1.3.2 取样 分别于糟肉原料期、炖煮期、腌制期和蒸煮期4 个加工阶段随机选取一定量的样品。

1.3.3 挥发性风味物质分析 固相微萃取：分别选取原料期、炖煮期、腌制期和蒸煮期的糟肉切碎并混匀。准确称取5 g 置于40 mL 的顶空瓶，加入磁力搅拌子和5 mL 饱和氯化钠，密封摇匀，放入磁力搅拌器（温度：60 ℃，速度：1 600 r/min）中加热，60 ℃平衡20 min，然后将已老化好的萃取头快速插入密封的萃取瓶中，60 ℃萃取40 min，取出，萃取头插入GC 进样口中，解吸5 min。

GC 条件：INNOWAX 柱（60.0 m×0.25 mm×0.50 μm）；升温程序：进样口温度：200.0 ℃，起始柱温60 ℃，保持1 min，以2 ℃/min 升至180 ℃，再以20 ℃/min 升至230 ℃，保持5 min；载气氦气（纯度≥99.999%）。

MS 条件：电子能量：70 eV；离子源温度：230℃；溶剂延迟时间3 min；质量扫描范围为m/z 35～500。

定性及定量：对总离子流量色谱图通过峰面积归一化法得到糟肉加工过程中各挥发性组分的相对含量（%）。

1.3.4 ROAV 计算 ROAV 值按照下式计算：

式中：Ci，Ti——各挥发型物质的相对含量，相对应的感觉阈值，μg/kg；Cmax，Tmax——对样品整体风味贡献最大组分的相对含量，相对应的感觉阈值，μg/kg。

1.3.5 电子鼻分析 使用PEN3 型便携式电子鼻，该系统包含10 个金属氧化物气体传感器（W1C、W5S、W3C、W6S、W5C、W1S、W1W、W2S、W2W、W3S），可以检测出嗅觉交叉敏感信息，各传感器所对应的敏感物质如表1 所示。

表1 PEN3 型便携式电子鼻传感器敏感物质Table 1 PEN3 portable electronic nose sensor sensitive material

本文参考王勇勤等[17]、王瑞花等[18]的方法并加以修改。取5 g 样品于10 mL 样品瓶中，运用PEN3 型便捷式电子鼻传感器对糟肉进行测定，取70 s 的信号作为电子鼻分析的时间点，每组平行测定8 次。

1.3.6 感官分析 感官分析参照毛永强等[19]的方法，并略作修改。评定小组由本专业训练有素的10 名食品专业同学（5 男5 女）组成。评价员在一个干净、整洁、无异味的房间对糟肉进行色泽、滋味、气味、口感、组织状态5 个方面的评定。评分采用百分制，色泽20 分、滋味30 分、气味20 分、口感20 分、组织状态10 分，感官评分标准见表2。

表2 感官评分标准Table 2 Sensory evaluation standard

1.4 数据处理

通过Microsoft Excel 2019 软件对数据进行统计分析；利用Origin 2018 对试验结果进行主成分分析和作图；每组试验重复3 次。

2 结果与分析

2.1 糟肉加工过程中挥发性风味物质的种类及相对含量分析

由表3 可知，糟肉在加工过程中挥发性风味的物质种类及相对含量均有不同程度的变化。原料期、炖煮期、腌制期和蒸煮期4 个加工阶段共鉴定出挥发性风味物质84 种，主要为烃类、醇类、酯类、醛类、酮类、酸类和酚类以及部分其它类物质。4 个加工阶段的挥发性风味物质的种类数分别为37，23，23，40 种，共有物质为5 种，分别为四氯乙烯、甲苯、正己醛、2-正戊基呋喃和乙腈。4 个加工阶段的挥发性风味物质的总相对含量分别为80.26%，84.06%，97%和70.39%，其中腌制期风味物质的相对含量最大，这与工艺相关，腌制期在糟肉表面沾满了腐乳等腌制料，可赋予糟肉更丰富的香气。

表3 糟肉加工过程中风味物质种类及相对含量Table 3 Relative content of flavor components during stewed pork with sufu processing

2.1.1 烃类物质分析 烃类主要来自脂质自身氧化[20]。糟肉的4 个加工阶段中分别鉴定出烃类8，4，9，9 种，总相对含量分别为6.26%，15.46%，24.45%，2.72%，腌制期的种类和相对含量均达到最大，说明腌制期对糟肉风味形成具有重要作用。1-甲基-1-乙烯基环己烷仅在于腌制期中大量存在，可能与腌制料的加入有关，张哲奇等[21]在粉蒸肉中未检测到该物质，可能是加工方式和腌制料不同。其次为γ-松油烯相对含量较高，与李素等[22]发现酱牛肉烯烃类物质中γ-松油烯含量较高的研究一致。茴香脑是炖煮期的主要烃类物质，具有甘草气味[23]，来自于炖煮期加入的八角茴香。此外，四氯乙烯和甲苯贯穿整个加工过程，虽相对含量较低，但也可对糟肉风味形成具有基底作用。

2.1.2 醇类物质分析 醇类物质可能与脂质的氧化、醛的还原以及香辛料的添加有关[24]。糟肉的4个加工阶段中分别鉴定出醇类9，9，4，5 种，总相对含量分别为38.19%，30.38%，2.53%，48.48%，在蒸煮期达到最大，与乙醇和芳樟醇相对含量远高于其余阶段有关。乙醇是加热使其大量挥发，芳樟醇是辣椒、花椒等香辛料中常见的风味物质[25]，可能是加热使得该类物质大量释放，与周慧敏等[26]研究发现芳樟醇是使2 种坨坨猪肉样品醇类含量差异显著的原因类似。此外，呈泥土和蘑菇香的1-辛烯-3-醇和具有一定青草味的正己醇在醇类中相对含量较大[27-28]，但1-辛烯-3-醇在腌制期含量较少，正己醇在腌制期未检出，可能是加入的腌制料具有抗氧化作用[26]。

2.1.3 酯类物质分析 酯类物质是酯化反应的重要产物，来自醇类与羧酸类的相互反应[29]，糟肉加工中加入料酒、白酒及腐乳，其含有的醇类物质为酯化反应的重要物质。糟肉的4 个加工阶段中分别鉴定出酯类1，2，3，11 种，总相对含量分别为0.78%，4.05%，1.77%，3.52%。炖煮期酯类的相对含量最高，主要是正己酸乙烯酯，这可能与炖煮期加入料酒有关，且高温加热后酯化反应加剧，挥发量增加。此外，辛酸乙酯和丁酸乙酯从腌制期开始出现，相对含量较大，且随着加工过程相对含量呈上升趋势，可能与白酒及腐乳的加入相关，因此腌制料对于酯类物质的产生具有重要作用[30]。

2.1.4 醛类物质分析 醛类物质主要来自原料肉中脂肪的氧化和蛋白质的降解[31]，糟肉的4 个加工阶段中分别鉴定出醛类7，4，2，5 种，总相对含量呈先增加后降低趋势，在炖煮期达到最大，这与正己醛在炖煮期的相对含量远高于其余阶段有关。呈青草味和脂肪味的正己醛是亚油酸氧化后的产物[32-33]，表明加热促进脂质氧化，使正己醛大量释放，与白婷等[27]在回锅肉加工过程中发现，正己醛在高温油炸后含量最大的结果类似。此外，腌制期的醛类物质的种类和总相对含量均最低，如异戊醛、戊醛、庚醛、辛醛、壬醛的相对含量随加工过程的进行逐渐减少，在腌制期均未检出，可能是由于该阶段加入的腌制料具有抗氧化能力，抑制脂肪氧化源风味物质的生成[26]。

2.1.5 酮类和酸类物质分析 酮类物质性质稳定，并且香气持久，一般呈现花香气味[34]。糟肉的4个加工阶段中，除炖煮期未检出酮类外，其余阶段酮类物质的种类和相对含量均较小，原料期最大，说明酮类是原料肉中的重要呈味物质。主要有2-庚酮和3-羟基-2-丁酮，朱文政等[35]在红烧肉的原料肉中也检出2-庚酮，但3-羟基-2-丁酮在开始烹制之后产生，可能与猪肉品种不同有关。酸类可能来源于脂肪氧化降解[22]。糟肉的4 个加工阶段中分别鉴定出酸类各1 种，总相对含量均较低，原料期最大，这与马菲等[2]检出酱卤肉中酸类物质在原料期含量较大，其余组均较小的结果一致。糟肉中酸类物质种类和相对含量远低于烃类、醇类和醛类物质，因此对糟肉风味贡献不突出。

2.1.6 酚类和其它类物质分析 本研究鉴定出的酚类物质仅有丁香酚，有浓烈的丁香味和温和的辛香味[36]，与腌制期加入的腌制料有关。虽仅检出1 种酚类物质，但其相对含量较高，阈值较低，故酚类物质对糟肉风味形成具有重要作用。其它类物质中羧酸和酯的同分异构体中具有含硫化合物，在腌制期的含量远大且远高于其余阶段，说明该类物质对糟肉风味形成具有重要贡献，且腌制期的香气更丰富。此外，2-正戊基呋喃贯穿整个加工过程，且相对含量随加工的进行逐渐增大，可提供肉香味，主要源于脂肪的氧化，被认为是肉制品中重要的风味物质[26]。氮氧化物中，氨基甲酸铵和乙腈的相对含量较大，且乙腈贯穿整个加工过程，因此对糟肉风味形成具有一定贡献。

2.2 糟肉加工过程中的ROAV

通过ROAV 法对糟肉加工过程中的关键挥发性风味物质进行分析，ROAV 值越高，说明该物质对整体气味贡献度越大。ROAV≥1 被认为是关键风味物质，0.1＜ROAV＜1 被认为是起修饰作用的风味物质。

由表4 可知，4 个加工阶段所产生的挥发性风味物质中ROAV＞1 的风味物质共有20 种，包括醛类7 种，醇类6 种，酯类3 种，酮类、酚类、烃类以及其它类各1 种，主要为醛、醇类物质。原料期中异戊醛、正己醛、庚醛、辛醛、壬醛、异戊醇、正己醇、1-辛烯-3-醇、2-乙基己醇、芳樟醇、正乙基乙酸酯、2、3-丁二酮、2-正戊基呋喃为关键风味物质。炖煮期中异戊醛、正己醛、辛醇、正己醇、1-辛烯-3-醇、芳樟醇、正乙基乙酸酯、茴香脑、2-正戊基呋喃为关键风味物质。腌制期中柠檬醛、桉叶油醇、1-辛烯-3-醇、丁酸乙酯、辛酸乙酯、丁香酚、2-正戊基呋喃为关键风味物质。蒸煮期中异丁醛、柠檬醛、芳樟醇、丁酸乙酯、2-正戊基呋喃为关键风味物质。可见醛、醇类物质对糟肉挥发性风味的形成具有重要作用，醛类物质也是中式香肠中重要的香气物质[37]。此外，2-正戊基呋喃在4 个加工阶段均起到了关键风味物质的作用。初步证明以上物质为糟肉加工过程中的关键性风味物质，为糟肉风味形成起到了重要作用。

2.3 糟肉加工过程中电子鼻的响应

采用电子鼻技术检测糟肉加工过程中的挥发性风味物质，以此对糟肉中整体风味的变化进行判断。

由图1 可知，4 个加工阶段所呈现出的气味轮廓曲线明显。R6 传感器的信号强度较大，说明糟肉在加工过程中所产生的烷类化合物气味强，且在不同阶段的强度不同，腌制期达到最大，与GC-MS 检测所得烃类物质种类最多，且在腌制期相对含量最高的结论一致。含硫化合物是产生基本肉香味的关键物质[38]，R7 传感器对硫化合物敏感性强，在本研究中显现出的信号强度较大，腌制期的信号强度最大，说明这个阶段的含硫化合物较多，肉香较浓，GC-MS 的检测结果中含硫化合物大量存在于腌制期的结论一致。R8 传感器的信号强度较大，表明醇类、醛酮类的含量较大，与GC-MS 的检测结果相符。而R1、R3、R4、R5、R10传感器的响应值较小，说明加工阶段中芳烃化合物、烯烃以及脂肪族类化合物较少。因此，烷类、硫化物以及醇类、醛酮类是糟肉产品中的主要风味物质。

图1 糟肉加工过程中的电子鼻雷达图Fig.1 Electronic nose radar chart of stewed pork with sufu processing

2.4 糟肉加工过程中电子鼻风味检测的PCA

基于筛选出的关键挥发性物质，采用PCA 统计法对糟肉的4 个加工阶段进行分析。由图2 可知，PC1 贡献率为98.3%，PC2 贡献率为1.3%，总贡献率达到99.6%（＞85%），说明PC1 和PC2 具备反映样品特点的要求，且糟肉风味变化主要由PC1 决定。可以看出，不同加工阶段糟肉挥发性风味物质整体可分为两组，原料期和炖煮期为一组，腌制期和蒸煮期为一组，当不同加工时期的糟肉重叠或接近时，则可以说明它们产生的挥发性风味物质相似。两组的差异集中于横轴，说明腌制后糟肉的风味产生了较大的变化，结合电子鼻雷达图得出腌制期含硫化物最多、肉香较浓，可知腌制期是影响糟肉风味的重要阶段。

图2 糟肉加工过程中的PCA图Fig.2 PCA diagram of stewed pork with sufu during processing

2.5 糟肉加工过程中的感官分析

由图3 可见，糟肉的总体感官评分随着制作过程的进行而逐渐提高，腌制期和蒸煮期在滋味和气味方面显著高于其余阶段。说明随着制作工艺的变化，糟肉的风味质量逐渐良好，这与该阶段加入香辛料且基于加热滋味和气味释放等因素有关。这与HS-SPME-GC-MS 和E-Nose 结果显示糟肉在腌制期开始气味有较大改变且总相对含量达到最大的结果相符。

图3 糟肉加工过程中的感官分析雷达图Fig.3 Sensory analysis radar of stewed pork with sufu processing

3 结论

采用固相微萃取-气相色谱-质谱联用结合电子鼻技术对兰州糟肉加工过程中产生的挥发性风味物质进行分离鉴定。结果表明，兰州糟肉在原料期、炖煮期、腌制期和蒸煮期4 个阶段共产生84种挥发性风味物质，主要是烃类、醇类、酯类、醛类、酮类、酸类、酚类和杂环化合物。4 个阶段分别鉴定出37，23，23 种和40 种挥发性风味物 质，4个阶段共有的风味化合物为5 种，包括四氯乙烯、甲苯、正己醛、2-正戊基呋喃、乙腈。ROAV 分析结果显示，异丁醛、异戊醛、正己醛、正庚醛、正辛醛、壬醛、柠檬醛、异戊醇、桉叶油醇、正己醇、1-辛烯-3-醇、2-乙基己醇、芳樟醇、丁酸乙酯、正己酸乙烯酯、辛酸乙酯、2，3-丁二酮、丁香酚、茴香脑、2-正戊基呋喃共20 种物质是兰州糟肉的关键风味物质。电子鼻测定结果显示烷烃类、硫化合物风味活性较强，腌制期对兰州糟肉风味的影响较大。