蒸制时间对粉蒸肉挥发性风味成分的影响

张哲奇，臧明伍*，张凯华，李 丹，王守伟，李笑曼

（中国肉类食品综合研究中心，北京食品科学研究院，肉类加工技术北京市重点实验室，北京 100068）

粉蒸肉作为我国南方传统菜肴，在全国范围内享有盛誉。猪五花肉由于脂肪含量较高，食用时略显油腻，而粉蒸肉用糯米、香米等制成米粉包裹其外，并辅以土豆、南瓜等配菜，产品在蒸制后其肉质“糯而清香，酥而爽口，嫩而不糜”，形成了独特的风味和口感[1]。目前与腌腊、酱卤类肉制品相比，对粉蒸肉品质的相关研究依然较少，产品独特风味的形成机理机制尚不明确。一般来说肉类风味的来源主要有脂肪酸的裂解与氧化[2]、Strecker降解反应[3]、Maillard反应[4]与硫胺素降解[5]几个主要途径，但是由于粉蒸肉在制作过程中米粉中的淀粉可能参与了风味的形成[6]，同时淀粉颗粒还会与蛋白质共同影响风味物质的吸附与释放[7]，所以对粉蒸肉产品的风味形成与其他肉制品相比具有一定的特殊性。近年来中华传统肉制品成为预制肉制品工业化生产的重要研究对象，市面上涌现了大量粉蒸肉包装产品，但普遍失去产品原有的特征风味，市场接受度不高。加热是肉制品风味形成的重要影响因素，所以本研究对加热时间与粉蒸肉风味物质的影响进行了研究，为粉蒸肉产品品质的改良提供依据。

吹扫/捕集-热脱附（purge and trap thermal desorption system，P&T-TDS）法基于动态顶空原理，除具有固相微萃取不需要有机溶剂、操作简便、耗时较短、灵敏度高的优点外，还能够更好地富集样品中痕量挥发性物质，并且更完整、更真实地反映样品中挥发性物质的构成[8]。气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）联用检测法是食品检测领域常用的检测方法，被广泛应用于农残、兽残、风味物质等痕量物质含量的测定。此外由于食品中某些挥发性物质并不呈味且不同物质的嗅觉阈值存在较大差异，故采用嗅闻仪（olfactometry，O）来利用人类的嗅觉更好地鉴定、判别粉蒸肉中的风味物质，并帮助分析各种呈味物质对于产品总体风味的贡献。

气味活性值（odor activity value，OAV）是以挥发性风味物质的定量分析为基础，参考各种挥发性风味物质在水中的风味阈值，计算得到的可以表征挥发性风味物质贡献大小的指标，值越大，该组分对总体风味贡献越大[9]。主成分分析（principal component analysis，PCA）通过降维的思想将多个指标简化为几个综合指标也就是主成分，利用主成分反映大部分原始变量的信息并互不重复，其能够简化数据、揭示变量相互之间的关系[10]，所以也被广泛用于对产品风味物质进行分析，判断其主要影响因素。本实验采用P&T-TDS-GC-MS-O法对粉蒸肉不同蒸制时间风味物质的变化进行定性及定量，并结合OAV以及PCA对数据进行分析，将数据进行筛选和简化，选出粉蒸肉制作的最佳加热时间，为产品工艺的改进和优化提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

糯米、香米、葱、姜、蒜 市售；冷鲜五花肉千喜鹤股份有限公司；粉蒸肉加工用香辛料、调味料中国肉类食品综合研究中心香辛料部；2-甲基-3-庚酮、C5～C20正构烷烃 美国Sigma-Aldrich公司。

1.2 仪器与设备

吹扫捕集器 自制；TDS半自动热脱附进样器、Tenax TA石英玻璃吸附管、TC-20型Tenax-TA吸附管自动净化仪 德国Gerstel公司；ODP2嗅闻检测仪、TSQ8000 GC-MS仪、TG-Wax MS极性柱 美国赛默飞世尔科技（中国）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 蒸肉米粉和腌料的制作

米粉采用100 g糯米和100 g稻米混合均匀后上锅炒至金黄且有米香，待冷却后用粉碎机打成米粉（粒径约1 mm），与花椒粉1 g、大料粉1 g、桂皮粉2 g、辣椒粉2 g、五香粉2 g、姜粉2 g混合均匀备用。

腌料采用10 g蚝油、生抽7 g、老抽3 g、腐乳汁10 g、甜面酱4 g、料酒15 g、糖8 g、盐4 g混合配制而成（300 g肉用量）。

1.3.2 粉蒸肉产品的制作

工艺流程：五花肉洗净→去皮→切片→腌制→上粉→大火蒸制→冷却→包装→成品[11-12]。

操作要点：肉片厚度约4～6 mm，肉片长宽分别以不大于50 mm和30 mm为宜；将切好的肉品置于腌料中腌制40 min；腌制结束后将肉片捞出并迅速与米粉拌匀，米粉用量为肉质量的1/3；肉片上粉后置于碗中，待蒸锅中水沸腾后放入蒸屉中蒸制90 min。样品冷却后采用铝箔袋真空包装，于-18 ℃冷冻。

1.3.3 取样

蒸制过程中每0.5 h取样1 次，取样量100 g。每个阶段取样重复3 次，置于铝箔袋中抽真空冷藏备用。

1.3.4 粉蒸肉样品的P&T-TDS前处理

将各阶段肉样于室温条件下切碎混匀后准确取10.00 g装入样品瓶中，旋紧瓶盖，加入1 μL 1.632 μg/μL的2-甲基-3庚酮作为内标物，样品瓶的一端通氮气，氮气流速为50 mL/min，另一端接老化至无色谱杂峰的TA吸附管，在55 ℃恒温条件下富集30 min，之后取出吸附管并插入TDS进样口进样。

TDS条件：采用标准加热模式；氦气流速20 mL/min；不分流；初始温度40 ℃，延迟0.1 min，保持0.1 min，然后以40 ℃/min上升到210 ℃，保持5 min；传输线温度215 ℃。

冷进样条件：采用标准加热模式；液氮冷却，初始温度-100 ℃，平衡0.1 min，之后以10 ℃/min升到

215 ℃，保持5 min；分流比为20∶1。

1.3.5 色谱条件

GC条件：TG-Wax MS极性柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；载气为高纯氦气（纯度＞99.99%）；流速1.0 mL/min；采用不分流模式，保持2 min；升温程序：进样口温度250 ℃，柱温起始温度40 ℃，保持3 min，之后以5 ℃/min速率升温到200 ℃，保持1 min，再以8 ℃/min的速率升温到220 ℃，保持3 min。MS条件：电子电离源；传输线温度230 ℃；电子能量70 eV；离子源温度280 ℃；质量扫描范围设定为40～600 u；采用全扫描模式。

1.3.6 嗅闻仪

嗅闻仪的接口温度200 ℃。检测时为了防止评价员鼻腔干燥，通入湿润氮气。用预处理后的样品及标准香气化合物对每位评价员反复培训后再进行样品实验，由3 位评价员在嗅觉检测口处记录闻到香气的时间、香味特性和香气强度，每种化合物的香气描述及时间至少由其中2 名评价员一致才确定。

1.3.7 风味化合物定性分析

谱库检索鉴定：采用美国国家标准与技术研究所（National Institute of Standards and Technology，NIST）和Willey谱库检索，选取正反匹配度均大于800的化合物实现定性鉴定。

保留指数（retention index，RI）：计算各挥发物的RI并与文献中的RI进行比对，按公式（1）计算：

式中：Rt（x）、Rt（n）及Rt（n+1）分别为待测挥发性成分、含n 个碳原子正构烷烃及（n+1）个碳原子正构烷烃的保留时间/min。

1.3.8 风味化合物定量分析

根据已知内标2-甲基-3庚酮的含量对挥发性组分进行定量分析，并依据化合物的峰面积比值与含量成正比的原理，计算出每一种风味化合物相对于内标化合物的含量，按公式（2）计算未知挥发性化合物含量：

式中：CX为未知挥发性化合物含量/（μg/kg）；C0为内标化合物质量浓度/（μg/μL）；V0为内标化合物进样体积/μL；SX为未知挥发性化合物的峰面积/（AU·min）；S0为添加的内标化合物峰面积/（AU·min）；m为试样的质量/kg。

1.3.9 风味成分评价

采用OAV评价各化合物对样品总体风味的贡献；0.1＜OAV＜1，说明该物质对总体风味有修饰作用；OAV大于1，说明该物质可能对总体风味有直接影响；在一定范围内，OAV越大说明该物质对总体风味贡献越大[13]。按公式（3）计算OAV：

式中：C为物质含量/（μg/kg）；T为感觉阈值/（μg/kg）。

1.4 数据处理

数据用S P S S 1 9.0软件进行方差检验，采用UnscrambX10.1进行PCA。

2 结果与分析

2.1 不同蒸制时间粉蒸肉样品挥发性物质与含量分析

如表1所示，在粉蒸肉整个加工过程中，共鉴定出77 种挥发性物质，其中烃类最多为26 种，其次是酯类19 种、醛类11 种、醇类10 种、酸类3 种、杂环化合物3 种、酮类1 种、醚类1 种、酚类1 种、其他类2 种。其中在各阶段均有检测到的挥发性物质33 种。不同加工阶段肉中挥发性物质的构成存在较大差异，随着加工的进行挥发性物质的种类更加丰富，在4 个加工阶段挥发性物质种类数分别为69、43、50、56 种，总量分别为1 646.39、1 767.07、2 525.62 μg/kg和2 657.10 μg/kg，可见随着加热时间的延长，粉蒸肉中挥发性物质的含量呈上升趋势。从挥发性物质的构成上来看，烃类物质在所有阶段样品中含量均最高，均占到各阶段总量的55%以上，随着加热时间的延长其所占比重也逐渐增加。醛类、醇类、酯类含量较高，3 类物质共占到各阶段挥发性物质总量的30%以上。

表1 加工各阶段粉蒸肉挥发性化合物含量Table1 Identif i cation and quantif i cation of volatile compounds in steamed pork with rice at different steaming times

续表1

续表1

表2 加工各阶段粉蒸肉中挥发性化合物种类及其含量Table2 Types and contents of volatile compounds in steamed pork with rice at different steaming times

2.2 粉蒸肉加工过程中主要挥发性物质变化分析

2.2.1 加热对烃类物质变化分析

粉蒸肉加热各阶段中检出的烃类物质含量及种类数均最高，其中以饱和烃为主，共鉴定出17 种，其中12 种为正构烷烃，主要来源于脂肪酸烷氧基的均裂[14]。由于饱和烃类的嗅觉阈值较高且其含量相对较低，所以对粉蒸肉总体风味影响较小。由于某些饱和烃是杂环化合物形成的重要中间体[15]，所以部分饱和烃类的含量随着加热时间的延长呈现先增加后降低的变化趋势，部分饱和烃类在加热60 min时未检出可能是由于部分参与杂环化合物的生成导致其含量降至检出限以下。不饱和烃主要以芳香烃为主，其中萜品烯和苯乙烯含量较高且具有较低的嗅觉阈值，对总体风味贡献较大。萜品烯具有柑橘和柠檬香气，苯乙烯具有较强芳香气味，均主要存在于香辛料中[16-17]，其含量随加热时间的延长持续增加，推测其主要原因可能是加热时间导致其释放量增加。苯及烷基苯具有特殊芳香气味，主要来源于脂肪降解，故总的来看含量随着加热时间延长、脂肪降解的加剧而增加，苯及甲苯含量在加热中后期的下降可能由于苯环上的氢原子被取代生成了烷基苯[18]。

2.2.2 醛类物质变化分析

醛类物质具有较低的嗅觉阈，通常认为其在肉制品风味的呈现中起到较大的作用。粉蒸肉加热过程中醛类物质共检出11 种，并且多数在4 个样品中均有存在，提示加热时间对于醛类物质种类的影响较小，与贡慧等[19]的研究结果相一致。其总体含量呈现出先升高后降低的变化趋势，在加热60 min时含量达到最大。己醛、庚醛、壬醛、癸醛主要来自油酸、亚油酸、亚麻酸及花生四烯酸的氧化，具有清香、果香、花香、脂肪香气，对于粉蒸肉样品风味的形成具有较大的贡献[20-22]。此外产品中苯甲醛、对甲氧基苯甲醛2 种芳香族醛含量也较多，可能来自苯丙氨酸的Strecker降解反应[23]，肉桂醛主要来源于香辛料。

2.2.3 酯类物质变化分析

粉蒸肉样品中酯类物质检出的数量较多，且未加热样品中数量最多，其中11 种在后续加热过程中均未检出，推测其可能由料酒中带入。其他酯类物质则可能主要来源于醛类物质氧化形成的酸与醇类物质经酯化反应形成[24]，所以料酒的添加对于酯类物质含量的提升具有一定作用[25]。粉蒸肉加工过程中酯类物质含量总体变化不大，在终产品中其含量有较大提升。风味贡献较大的酯类物质，主要是肉桂酸甲酯、辛酸乙酯、丁酸乙酯。肉桂酸甲酯具有可可香味，可能来源于香辛料中存在的肉桂醛氧化成肉桂酸后与甲醇反应形成；辛酸乙醇具有白兰地酒香，丁酸乙酯具有香蕉、菠萝香在不同阶段样品中含量变化不大，可能主要是来源于料酒或腐乳汁。

2.2.4 醇类物质变化分析

醇类物质中，对风味贡献较大的主要是1-辛烯-3-醇和苯乙醇。1-辛烯-3-醇又称蘑菇醇，在肉制品中较为常见，具有蘑菇香、泥土香气，OAV较高，对风味贡献明显，主要来源于脂肪氧化[26]。苯乙醇则主要来源于香辛料。

2.2.5 酸类、杂环类、酮类、醚类、酚类及其他物质变化分析

粉蒸肉中还检出了一定量的酸类、杂环类、酮类、醚类、酚类物质，但种类较少且含量均较低，其中苯酚、桉叶油醇具有较高的OAV，对总体风味贡献较大，其他物质对风味的贡献均较低。苯酚在较低浓度条件下具有甜香气味；桉叶油醇具有樟脑样香气和清凉味道，2 种物质均来源于香辛料。

2.3 不同加热时间粉蒸肉活性物质分析

表3 不同加热时间粉蒸肉风味物质OAVTable3 OAV values of volatile compounds in steamed pork with rice at different steaming times

计算挥发性物质的OAV，并选取OAV大于0.1的挥发性物质，结合文献中对各物质的风味描述，对粉蒸肉不同加热时间各挥发性物质对风味形成的贡献进行分析。由表3可以看出，腌制阶段对总体气味贡献较大的主要是壬醛、癸醛、（Z）-癸-2-烯醛、2,4-癸二烯醛、异戊酸乙酯、辛酸乙酯、苯酚，OAV均在30以上。加热后粉蒸肉中主要风味活性物质则主要是壬醛、癸醛和肉桂酸甲酯，并且这3 种物质随着加热时间的延长其OAV呈现先增加后降低的变化趋势，均在加热60 min时具有最高的OAV。这3 种物质具有油脂香气、果香、可可香气，构成了粉蒸肉产品的主体风味。此外加热60 min的粉蒸肉样品中桉叶油醇和辛酸乙酯也对总体风味贡献较大。值得注意的是2,4-癸二烯醛作为一种肉类香精，具有强烈的油脂气息，在未加热和加热90 min样品中具有较高的OAV，但其在加热30 min及60 min样品中并未检出，其对加热过程中粉蒸肉风味的影响有待进一步研究。总体来看，加热60 min时粉蒸肉中对风味起主要影响的物质（OAV＞1）的种类数、风味物质活度值及OAV总和在3 个加热时间段中均最高，提示加热时间过长或过短对于产品的风味形成均有不良影响[27-36]。

2.4 粉蒸肉不同加热时间PCA

从表3中筛选出主要风味物质（OAV＞1）进行PCA，得到不同加热时间粉蒸肉中主体风味成分的载荷图。由图1可知，PC1的贡献率为83%，PC2的贡献率为13%，总的贡献率为96%，表明PC1和PC2能够较好地反映样品特征。图1中4 个样品分布在第1象限和第4象限，其中未加热样品在PC1和PC2构建的平面上与加热样品的区分度较好，加热60 min样品和其他2 组样品也具有较高的区分度。加热60 min样品在PC1上贡献最大，而加热30 min与加热90 min样品差异不大，贡献度相对较低，此外加热60 min样品在PC2上也具有较好的贡献度，说明加热60 min样品中的风味物质在主成分空间中风味贡献较为明显。

图1 主成分载荷图Fig.1 Biplot of principal component analysis (PCA)

3 结 论

本实验采用P&T-TD-GC-MS-O联用法对粉蒸肉加工过程中腌制后、加热30、60、90 min 4 个时间段挥发性风味化合物进行了分析。共鉴定出了77 种挥发性物质。包括烃类物质26 种、酯类物质19 种、醛类物质11 种、醇类10 种、杂环化合物3 种、酮类1 种、酸类物质3 种、醚类1 种、酚类1 种、其他类2 种，其中各阶段均存在的物质33 种。

采用OAV对挥发性物质对风味的贡献进行分析显示，对风味有贡献的物质（OAV＞0.1）共26 种。其中壬醛、癸醛、（Z）-癸-2-烯醛、2,4-癸二烯醛、异戊酸乙酯、辛酸乙酯、苯酚OAV均在30 以上对风味贡献较大。己醛、庚醛、丁酸乙酯、L（-）-乳酸乙酯、正己醇、1-辛烯-3-醇OAV大于1也对风味具有一定贡献，其他物质（1＞OAV＞0.1）对风味起修饰作用。

在加热过程中随着加热时间的延长样品挥发性物质含量呈现上升趋势，但是对风味具有较大影响的挥发性风味物质其含量则呈现先上升后下降的趋势，并在加热60 min时含量达到最高。PCA显示加热和未加热样品区分明显，加热60 min时样品在PC1和PC2上均具有较高贡献度，加热30 min样品和加热90 min样品贡献较低且区分较不明显，说明过长或过短的加热时间都不利于粉蒸肉产品特征风味的形成，60 min的加热时间较为适宜。

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