固相微萃取-气质联用法分析五种新疆风干牛肉中的挥发性风味成分

沙 坤，李海鹏，张 杨，党 欣，郞玉苗，刘 菲，孙宝忠，*

(1．中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，北京100193;2．中国农业大学烟台研究院，山东烟台264670;3．新疆维吾尔族自治区畜牧科学院，新疆乌鲁木齐830000)

新疆风干牛肉是新疆维吾尔自治区极具民族特色的传统肉食品，它主要产于塔城、伊犁、阿勒泰等北疆地区，是哈萨克族、柯尔克孜族等游牧民族在长期游牧生活中发明的传统肉食品之一。新疆风干牛肉不仅营养丰富、便于储存，而且具有独特的质地和风味。尤其风味，当地牧民情有独钟。如今，新疆风干牛肉不仅是牧民的饮食必需品，同时也受到了新疆乃至全国其他民族人民的喜爱。因此，新疆风干牛肉的消费需求量不断增加。

新疆风干牛肉传统的制作方法，是将宰杀后的鲜牛肉分割成小条，抹上适量的盐后挂在阴凉通风的房间里，让其自然风干。其制作方法与我国云南回族的牛干巴［1］、土耳其的 pastırma［2］以及巴西的charqui［3］等牛肉腌腊制品很相似，但是由于新疆地区特殊的地理环境，风大，气候干燥，加上游牧民族粗犷、豪迈的制作方式，新疆风干牛肉的风味与其他地区的腌腊牛肉制品有很大区别。

目前，关于新疆风干牛肉的挥发性风味成分还未见相关的研究报道，本研究从新疆的塔城、伊犁、阿勒泰三个地区收集五种风干牛肉样品，采用固相微萃取-气质联用法(SPME-GS/MS)对其中的挥发性风味成分进行分析，使用因子分析法分析其中的主要挥发性成分及不同样品之间挥发性成分的差异。本研究将为新疆风干牛肉风味品质评价、风味品质控制与改进等技术奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

五种风干牛肉样品(A，B，C，D，E) 从新疆的塔城(A)、伊犁(B，C)、阿勒泰(D，E)三个地区购买;C7～C23系列烷烃 美国Sigma公司。

7890A-7000B型气质联用仪 美国Agilent公司;DB-WAX 型(30m ×250μm ×0．25μm)色谱柱 美国J＆W Scientific公司;固相微萃取装置、50/30μm CAR/DVB/PDMS涂层固相微萃取头 美国Supelco公司;20mL顶空钳口样品瓶 美国Agilent公司;HH-1型超级恒温水浴锅 金坛市至翔科教仪器厂;HR1364型手持式搅拌机 荷兰Philips电子公司。

1.2 实验方法

1．2．1 样品前处理 首先用刀剔除风干牛肉表面可见的脂肪和筋膜，切成小块，然后放于搅肉机中运转30s，打成米粒大小的碎肉。

1．2．2 挥发性风味成分的提取 采用固相微萃取方式对样品中的挥发性成分进行提取。称取6．0g搅碎的风干牛肉样品，放在20mL的样品瓶中，将样品瓶密封后置于60℃水浴锅中平衡30min，然后插入固相微萃取头，在60℃下顶空吸附30min，之后将萃取头转移至气质联用仪的进样口，在250℃下解吸5min。

1．2．3 气谱-质谱测定条件 气相色谱条件为分流比5∶1，柱流量1．2mL/min，进样口温度为250℃，升温程序为40℃保持3min，然后以5℃/min升到200℃，保持0min，再以10℃/min升到230℃，保持3min。

质谱条件为电子轰击(electron impact，EI)离子源，电子能量70eV，离子源温度230℃，四级杆温度150℃。溶剂延迟时间3min。质谱质量扫描范围m/z 40～550。

1．2．4 化合物的定性与定量 化合物通过与NIST2．0质谱数据库比对进行鉴定，相似指数和反相似指数均大于800的为鉴定化合物。同时使用系列烷烃(C7～C23)在相同实验条件下进行分析，计算保留指数(Retention Indices，RI)［4］，并与相关文献［5-9］比较进一步确定化合物。化合物的定量使用面积归一化法，表示成单个峰面积占总峰面积的百分比。

1．2．5 数据统计 对挥发性成分的因子分析使用SPSS19．0软件分析完成。

2 结果与分析

2.1 五种新疆风干牛肉样品挥发性风味成分分析

图1为典型的新疆风干牛肉SPME-GS/MS总离子流图。

五种新疆风干牛肉样品中的挥发性风味成分测定结果见表1。总计有10大类48种化合物被鉴定，包括16种烃类、10种醛类、8种醇类、4种含硫化合物、2种醚类、2种呋喃、2种酮类、2种酚类、1种腈类和1种酯类，除此之外，还包括一些不能定性的成分，被归为其它类。

图1 新疆风干牛肉挥发性风味成分总离子流图(E样品)Fig．1 Total ion current chromatogram of volatile flavour compounds in Xinjiang dried beef(E sample)

由表1可知，五种样品中检测出的挥发性风味成分的种类及其含量组成存在较大差异，在A样品中检出29种物质，其含量组成为含硫化合物(42．81%)＞ 烃类(18．82%)＞ 醛类(16．45%)＞ 醇类(8．07%)＞ 酮类(4．24%)＞ 呋喃类(1．25%)＞ 酚类(0．12%)＞ 醚类(0．10%);在 B 样品中检出28 种物质，其含量组成为醛类(48．27%)＞ 醇类(13．59%)＞烃类(10．06%)＞ 酮类(3．67%)＞ 呋喃类(2．37%);在C样品中检出16种物质，其含量组成为烃类(32．57%)＞ 醛类(28．81%)＞ 醇类(8．68%)＞ 酚类(2．00%)＞ 腈类(1．70%)＞ 酮类(0．90%);在 D 样品中检出31种物质，其含量组成为烃类(47．45%)＞醛类(16．64%)＞ 醇类(6．12%)＞ 酚类(4．02%)＞ 醚类(3．30%)＞ 腈类(1．73%)＞ 酮类(1．41%);在 E 样品中检出18种物质，其含量组成为醛类(28．02%)＞烃类(22．92%)＞ 醇类(20．38%)＞ 酮类(4．68%)＞ 呋喃类(3．92%)＞酯类(2．45%)。在所检测化合物中，仅有13种化合物存在于所有的样品中，包括5种烃类(甲苯、乙苯、邻二甲苯、对二甲苯、十三烷)、5种醛类(己醛、庚醛、辛醛、壬醛、苯甲醛)、2种醇类(1-己醇、1-辛烯-3-醇)和1种酮类(2，3辛二酮)，它们是构成新疆风干牛肉风味特征的重要物质。然而，由于原料肉、加盐量、风干的温湿度条件、风干环境条件等方面的差异也导致了不同的样品产生了一些特有的风味成分，例如在A样品中检测出6种特有成分，即辛烷、苯乙醇、甲基环硫乙烷、烯丙基甲硫化物、二丙基二硫化物和二烯丙基二硫化物;B样品中检测出7种特有成分，即长叶烯、顺式4-庚烯醛、反式2-癸烯醛、1-戊烯-3-醇、1-庚醇、2-乙基己醇和2-乙基呋喃，D样品中检测出8种特有成分，即庚烷、莰烯、β-蒎烯、β-水芹烯、右旋柠檬烯、γ-松油烯、伞花烃和茴香脑;E样品中检测出1种特有成分，即邻苯二甲酸二乙酯。

2.2 因子分析

对五种样品检测的挥发性成分的相对含量进行了因子分析，各主成分因子的特征值及其方差贡献率计算结果见表2。由表2可以看出，前三个成分因子的累积方差贡献率已达到86．305%，表明能够反映原始数据的大部分信息，因此本研究选择前三个成分因子为主成分因子。

表1 五种新疆风干牛肉样品的挥发性成分Table 1 Volatile compounds detected five Xinjiang dried beef sample

续表

表2 主成分因子的特征值及其方差贡献率Table 2 Eigenvalues，contribution and cumulative contribution of principal components

表3为旋转后各主成分因子的载荷矩阵，由表3可知，第一主成分因子反映的指标主要有庚烷、α-蒎烯、莰烯、β-蒎烯、β-水芹烯、右旋柠檬烯、γ-松油烯、伞花烃、苯酚、十三烷、茴香脑、草蒿脑等，这些成分多数属于烃类、醚类物质，主要来自动物的饲料，它们被动物食用后沉积在动物的脂肪里［10-11］;第二主成分因子反映的指标主要有反式2壬烯醛、顺式4-庚烯醛、反式2癸烯醛、反式2-辛烯醛、1-戊烯-3-醇、1-庚醇、2-乙基己醇、2-乙基呋喃、长叶烯等，这些成分主要来自醛类、醇类，它们多数是脂肪氧化的产物［12-13］;第三主成分因子反映的指标主要有辛烷、苯乙醇、甲基环硫乙烷、烯丙基甲硫化物、二丙基二硫化物、二烯丙基二硫化物、1-戊醇等，这些成分主要来自含硫化合物及带支链的醇或醛(苯乙醇、苯甲醛)，它们可能由氨基酸和还原糖之间的美拉德反应、氨基酸 Strecker 降解产生［10］。

表3 旋转后主成分因子的载荷矩阵Table 3 Rotating principal components loading matrix

续表

将五种样品的第一、第二主成分因子绘制成散点图(图2)，从图2可以看出，五种样品分属于三个不同的象限，A、C、E三个样品来自三个不同的地区，但它们距离较近处于一个象限，表明它们的风味物质组成比较相似，B和D样品各自处于一个象限，表明它们与另外的三个样品在风味物质组成上差异较大。

图2 五种新疆风干牛肉样品主成分因子散点图Fig．2 Principal components scatter plot for five Xinjiang dried beef sample

3 讨论

以上只是根据定量的结果对新疆风干牛肉中挥发性成分进行了分析，但是还无法确定这些挥发性成分对产品的风味贡献，因为不同类别的挥发性成分的香气阈值是不同的。例如，醛类通常具有较低的香气阈值，它们被鉴定为干腌肉制品的重要活性风味物质［14-15］，C6～C9醛类具有青草味、脂肪味及不新鲜味，苯甲醛具有苦杏仁味，苯乙醛具有玫瑰花味。对于醇类，C4～C8醇类具有木头味、辛辣味、青草味、水果味、蘑菇味及脂肪味［14］，而且随着碳链的增长，风味强度会增加［16］，但是醇类通常具有较高的香气阈值，它们对肉制品的风味贡献可能不太显著。而对于不同的烃类香气阈值也是不同的，一些直链脂肪烃类通常具有较高的香气阈值，对干腌肉制品的风味贡献也是很有限的［17］，而含苯环的芳香烃类香气阈值较低是重要的风味物质［18］。含硫化合物具有较强烈的气味，带有硫磺味或大蒜的味道［19］，对产品风味有决定性的影响。因此，要综合挥发性成分的浓度、相对含量及风味阈值去分析其对产品风味的影响。

4 结论

五种新疆风干牛肉样品中共鉴定出10大类48种化合物，它们的来源主要是动物的饲料、脂肪氧化及美拉德反应。因子分析有效区分了这五种样品在挥发性风味成分组成上的差异，样品的地域对挥发性风味成分组成没有呈现一致性的影响，因此，原料肉的选择、制作时的工艺条件、环境条件等因素可能对挥发性风味物质的形成产生了决定性的影响。

［1］葛长荣 ．云南回族牛干巴［J］．肉类工业，1996，7:31-32．

［2］Kaban G．Sucuk and pastırma:Microbiological changes and formation of volatile compounds［J］．Meat Science，2013，95:912-918．

［3］Torres E A，Shimokomaki M，Franco B D，et al．Quality parameters determination of charqui，an intermediate moisture meat product［J］．Meat Science，1994，38:229-234．

［4］Yang C，Luo L，Zhang H，et al．Common aroma-active components of propolis from 23 regions of China［J］．Journal of the Science of Food and Agriculture，2010，90:1268-1282．

［5］Miyazaki T，Plotto A，Goodner K，et al．Distribution of aroma volatile compounds in tangerine hybrids and proposed inheritance［J］．Journal of the Science of Food and Agriculture，2011，91:449-460．

［6］Lee S，Cho H，Lee KG．Volatile Compounds as markers of Tofu(Soybean Curd)freshnessduringstorage［J］．Journalof Agricultural and Food Chemistry，2014，62:772-779．

［7］Biernacka P，Wardencki W．Volatile composition of raw spirits of different botanical origin［J］．Journal of the Institute of Brewing，2012，118:393-400．

［8］Umano K，Shibamoto T．Analysis of headspace volatiles from overheated beef fat［J］．Journal of Agricultural Food Chemistry，1987，35:14-18．

［9］Sumitani H，Suekane S，Nakatani A，et al．Changes In Composition of Volatile Compounds in High Pressure Treated Peach［J］．Journal of Agricultural Food Chemistry，1994，42:785-790．

［10］Muriel E，Antequera T，Petrón M J，et al．Volatile compounds in Iberian dry-cured loin［J］．Meat Science，2004，68:391-400．

［11］Ruiz J，Ventanas J，Cava R，et al．Volatile compounds of dry-cured Iberian ham as affected by the length of the curing process［J］．Meat Science，1999，52:19-27．

［12］Marušic'N，Petrovic'M，Vidacˇek S，et al．Characterization of traditional Istrian dry-cured ham by means of physical and chemical analyses and volatile compounds［J］．Meat Science，2011，88:786-790．

［13］Flores M，Grimm C C，Toldrá F，et al．Correlations sensory and volatile compounds of Spanish“Serrano”dry-cured ham as a function of two processing times［J］．Journal of Agriculture and Food Chemistry，1997，45:2178-2186．

［14］García-Gonz'ález D L，Tena N，Aparicio-Ruiz R，et al．Relationship between sensory attributes and volatile compounds qualifying dry-cured hams［J］．Meat Science，2008，80:315-325．

［15］Song H，Cadwallader K R，Singh T K．Odour-active compounds of Jinhua ham［J］．Flavour and Fragrance Journal．2008，23:1-6．

［16］Shahidi F，Rubin L J，D'Souza L A．Meat flavor volatiles:a review of the composition，techniques of analysis，and sensory evaluation［J］．Critical Reviews in Food Science and Nutrition，1986，24:141-243．

［17］Ansorena D，Gimeno O，Astiasarán I，et al．Analysis of volatile compounds by GC-MS of a dry fermented sausage:chorizo de Pamplona［J］．Food Research International，2001，34:67-75．

［18］Ramirez R，Cava R．Volatile profiles of dry-cured meat products from three different Iberian x duroc genotypes［J］．Journal of Agricultural and Food Chemistry，2007，55:1923-1931．

［19］Meynier A，Novelli E，Chizzolini R，et al．Volatile compounds of commercial Milano salami［J］．Meat Science，1999，54:175-183．