关键工艺对粉蒸肉挥发性特征风味形成的影响

张哲奇，臧明伍*，张凯华，李 丹，王守伟，李笑曼，薛丹丹

（北京食品科学研究院，中国肉类食品综合研究中心，北京 100068）

粉蒸肉是我国一道著名的传统菜肴，具有较为独特的风味，但是有关其独特风味的形成机制，尤其是不同加工步骤对产品最终风味的呈现缺乏相关研究。目前单独对肉制品风味形成机制的探索较为深入[1-4]；稻米、米粉特有风味的研究也日趋丰富；淀粉颗粒对其本身风味物质的吸附和释放也有相关研究[5-6]，但尚鲜见肉类与淀粉类物质交互作用的相关文献，无法较为明确地阐明粉蒸肉产品特征风味的形成机制以及关键影响因素。所以本研究从粉蒸肉的几个关键加工步骤入手，分析不同加工步骤对最终风味呈现的作用以确定其风味形成的机理机制，为后续进一步深入研究提供基础。

动态顶空样品（dynamic headspace sampling，DHS）制备法基于动态顶空原理，与固相微萃取相比，能够更好地富集样品中痕量挥发性物质，从而更加完整、真实地反映样品中挥发性物质的构成[7]。气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）联用法是食品检测领域常用方法，被广泛应用于农残、兽残、风味物质等痕量物质含量的测定。由于人的嗅觉器官极为灵敏，甚至能够分辨出低于质谱检出限的气味[8]，故采用嗅闻仪作为产品风味物质的辅助鉴定手段。

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，该值越大，对应组分对总体风味贡献越大[9]。主成分分析（principal component analysis，PCA）能够将多个指标简化为几个综合指标，在充分利用大部分原始变量信息的基础上简化数据并揭示变量相互之间的关系[10]，是一种常见的风味分析方法。本实验采用DHS-GC-MS-嗅闻法对粉蒸肉各关键加工工艺阶段风味物质的变化进行定性及定量分析，结合OAV和PCA进行数据分析，探究关键加工步骤对于粉蒸肉最终风味形成的影响，以期为产品最终风味的优化提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

糯米、香米、葱、姜、蒜等 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

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；动态顶空瓶 自制；ODP2嗅闻检测仪 瑞士Brechbühler公司；TSQ8000 GC-MS联用仪、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1 g花椒粉、1 g大料粉、2 g桂皮粉、2 g辣椒粉、2 g五香粉、2 g姜粉混合均匀备用。

腌料采用10 g蚝油、7 g生抽、3 g老抽、10 g腐乳汁、4 g甜面酱、15 g料酒、8 g糖、4 g盐混合配制而成。

1.3.2 样品的制备与取样

腌制组：五花肉洗净→去皮→切片→腌制→成品；鲜肉加热组：五花肉洗净→去皮→切片→大火蒸制→冷却→成品；腌制加热组：五花肉洗净→去皮→切片→腌制→大火蒸制→冷却→成品；粉蒸肉组：五花肉洗净→去皮→切片→腌制→上粉→大火蒸制→冷却→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，腌制时间40 min，腌料用量为肉质量的1/5，上粉米粉用量为肉质量的1/3，蒸制时间60 min。

从各备用样品中取样，每次取样量约为100 g。样品采用铝箔袋真空包装，于－18 ℃冷冻备用。

1.3.3 粉蒸肉样品的DHS前处理与GC-MS-嗅闻分析

将各阶段肉样于室温下切碎混匀后准确取10.00 g装入动态顶空瓶中，旋紧瓶盖，加入1 μL 1.632 μg/μL的2-甲基-3庚酮作为内标物，动态顶空瓶的一端通氮气，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半自动热脱附进样器进样口进样。

半自动热脱附进样条件：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上升至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升至215 ℃，保持5 min；分流比20∶1。

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速率升温至200 ℃，保持1 min，再以8 ℃/min速率升温至220 ℃，保持3 min。

MS条件：传输线温度230 ℃，电子能量70 eV，电子电离源，离子源温度280 ℃，质量扫描范围40～600 u；全扫描模式。

嗅闻仪接口温度200 ℃。检测时为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以辅助挥发性风味物质的定性鉴定，每种化合物的香气描述及时间至少由其中2 名评价员评价一致才确定。

1.3.4 风味化合物定性与定量分析

1.3.4.1 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的化合物进行定性鉴定。

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，并按式（1）计算：

式中：Rtx、Rtn及Rtn＋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。

1.3.4.2 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，按公式（2）计算每一种风味化合物相对于内标化合物的含量：

式中：CX为未知挥发性化合物含量/（μg/kg）；CO为内标化合物质量浓度/（μg/μL）；VO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）；SO为添加的内标化合物峰面积/（AU·min）；m为试样质量/kg。

1.3.5 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＞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]。按式（3）计算：

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UnscrambX10.1进行PCA；其他数据采用Microsoft Excel 2010软件进行处理。

2 结果与分析

2.1 不同处理组挥发性物质与含量分析

由表1、2可知，4 个处理组中共鉴定出79 种挥发性物质，其中烃类最多，为23 种，其次是酯类19 种，醛类14 种，醇类12 种，酸类2 种，杂环化合物3 种，酮类3 种，酚类1 种，其他类2 种。其中共有挥发性物质28 种。不同处理组中挥发性物质的构成存在差异，挥发性物质种类分别为69、51、54、51 种，总含量分别为2 044.35、2 706.15、2 869.76、2 900.12 μg/kg。腌制处理样品具有最多的挥发性物质种类，但是挥发性物质含量最低；挥发性物质总含量最高的是粉蒸肉组，但与其他3 组差异不显著（P＞0.05）；鲜肉加热组中醛类物质含量最高，腌制加热组则具有最高的酯类和醇类物质含量。

表1 各组风味物质含量Table 1 Identification and quantification of volatile compounds in four groups

续表1

表2 各组中风味物质种类及含量Table 2 Classes of volatile compounds and their contents in four groups

2.1.1 烃类物质

烃类物质在各组样品中均具有较高的含量，在检测到的23 种烃类物质中，饱和烃类占13 种，且4 组之间差异不大。虽然饱和烃类物质由于普遍具有较高的嗅觉阈值而对产品的风味贡献较小，但是其主要生成途径与部分醛类相同，均来源于脂肪酸烷氧基的均裂[14]，且是杂环物质的中间体[15]，所以其含量变化对最终风味的呈现具有一定的相关性。鲜肉加热组的芳香族化合物和烯烃类化合物与其他组存在较大差异，但腌制未加热组和腌制加热组这两类物质含量差异不大，提示这两类物质可能来源于腌料中，且受温度影响不大。粉蒸肉组正构烷烃含量较低而芳香族化合物和烯烃类物质含量较高，可能是由于部分正构烷烃是芳香族化合物和烯烃类物质的前体物，此外芳香族化合物和烯烃类物质也可能是来源于米粉中[16]。

2.1.2 醛类物质

醛类物质具有较低的嗅觉阈值，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14 种，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贡献[17-19]。4 组样品鲜肉加热组-粉蒸肉组-腌制加热组-腌制组醛类物质含量比为8.88∶3.34∶1.41∶1，可以看出鲜肉加热组醛类物质的含量，尤其是己醛含量远高于其他3 组，而腌制组含量最低。这是由于醛类物质主要来源于脂肪酸的受热降解、氧化，腌制加热组和粉蒸肉组醛类物质低于鲜肉组可能主要是由于醛类物质与香辛料中的醇类、酯类物质等发生反应，并且香辛料中的一些成分具有抗氧化作用，可能导致脂肪酸氧化反应阻断。此外，米粉中醛类物质含量较为丰富，这可能是粉蒸肉组醛类物质含量高于腌制加热组的原因[20-21]。

2.1.3 酯类物质

4 组样品中腌制加热组中酯类物质含量最高，而粉蒸肉组含量最低，其他2 组含量较为接近。腌制样品中酯类物质可能主要来源于腌制料，如料酒、酱油、腐乳、甜面酱中都具有较为丰富的酯类物质，所以其中的酯类物质种类最为丰富[22-23]。酯类物质的另一个重要来源是加热过程中猪肉脂质氧化产生的醇与游离脂肪酸的相互作用，这也可以很好地解释鲜肉加热组中酯类物质的来源。而腌制加热组除具有上述2 种酯类物质来源外，腌料中丰富的醇类与肉中游离脂肪酸以及醛类氧化形成的酸进行的酯化反应也是其重要来源，这也是该组具有最高酯类物质含量的原因[24]。粉蒸肉组酯类物质含量最低，推测是米粉的加入影响了酯类物质的生成，具体作用机制有待进一步研究。

风味贡献较大的酯类物质为辛酸乙酯、丁酸乙酯。辛酸乙酯具有白兰地酒香，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。

2.1.4 醇类物质

4 组样品中鲜肉加热组1-辛烯-3-醇含量最高，1-辛烯-3-醇主要来源于脂肪氧化[25]，在低浓度下具有蘑菇香、泥土香气，但浓度较高时气味不佳，这也能部分解释鲜肉直接加热后风味不佳的原因。腌制加热组醇类物质总含量最高，主要是其乙醇和苯乙醇含量远高于其他组，苯乙醇有可能是苯乙烯与水发生反应生成，乙醇则可能是由于加热导致乙醇挥发加剧所致。粉蒸肉中含量较高的主要是2-乙基己醇，作为一种常用的增香剂对产品风味具有一定贡献，可能来源于醛类物质加氢产生。

2.1.5 酸类、杂环类、酮类、酚类及其他物质

酸类、杂环类、酮类、酚类等物质在4 组样品中均有检出，但种类较少、含量偏低，且大部分对产品风味贡献不大。酸类物质在鲜肉加热组中未检出，提示脂肪水解氧化可能并非是酸类物质的主要来源。桉叶油醇具有樟脑样香气和清凉味道，主要来源于香辛料，但鲜肉加热组样品中也有检出，且含量与腌制组及腌制加热组不具有显著性差异，提示猪肉中也可能存在其生成途径。苯酚在较低浓度下具有甜香气味，有研究显示在生肉中存在此类物质[26]。

2.2 气体活性物质分析

由表3可以看出，腌制组对总体气味贡献较大（OAV＞30）的主要为壬醛、癸醛、（Z）-癸-2-烯醛、反式-2,4-癸二烯醛，可能主要是肉本身香气以及香辛料中自然挥发出的风味物质。鲜肉加热组主要为正己醛、壬醛、（Z）-癸-2-烯醛、反式-2,4-癸二烯醛、1-辛烯-3-醇对风味物质贡献较大，且均为肉品中常见的风味物质，但除壬醛外其他3 种物质OAV均为4 组中最高，而较高浓度下很多风味物质都呈现不良气味，所以这3 种物质含量过多可能是鲜肉加热后风味不佳的原因。腌制加热组贡献较大的风味物质主要是壬醛、癸醛、反式-2,4-癸二烯醛、苯酚，主要是由于加热过程中原辅料之间相互作用风味物质受热后挥发加剧。粉蒸肉组则主要是壬醛、癸醛和桉叶油醇贡献较大，与其他组相比，粉蒸肉组OAV总体相对较低，这可能是由于淀粉对风味物质的形成具有一定的阻碍并对其释放产生抑制作用，但所有可能对粉蒸肉风味产生影响的物质中未发现其他文献中描述的典型米香风味物质，有待进一步深入研究[27-34]。

表3 不同加热时间粉蒸肉风味物质OAVTable 3 OAV values of volatile compounds in four groups

2.3 PCA结果

由图1可知，PC1贡献率为85%，PC2贡献率为13%，总贡献率为98%，表明PC1、PC2能够基本反映样品特征。不同加热时间样品在PC1和PC2构建的平面上区分度较好。4 组样品分布在第1、4象限，其中鲜肉加热处理样品和腌制后加热处理样品在PC1上差距不大，但在PC2上存在一定差距；腌制和腌制加热处理样品在PC2上差距不明显，但在PC1上差异较大；粉蒸肉组在PC1上贡献率较低，但在PC2上贡献率较大。结果显示，添加米粉对粉蒸肉风味的影响较为明显。

图1 主成分载荷图Fig. 1 PCA loading plot of PC2 against PC1

3 结 论

本实验采用DHS-GC-MS-嗅闻联用法对鲜肉腌制、鲜肉加热、腌制加热、粉蒸肉4 组样品中的挥发性风味化合物进行分析。共鉴定出了79 种挥发性物质。包括烃类物质23 种、酯类物质19 种、醛类物质14 种、醇类12 种、杂环化合物3 种、酮类3 种、酸类物质2 种、酚类1 种、其他类2 种，其中共有物质28 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28 种。4 组样品中鲜肉加热组总OAV最高，主要是由于加热处理导致己醛、1-辛烯-3-醇、反式-2,4-癸二烯醛的大量产生，而高浓度下这些物质会产生不良气味；粉蒸肉组OAV最低，主要是由于其检测到的风味物质中含有较多不呈味的烃类物质，对其风味贡献较大的主要是癸醛、壬醛和桉叶油醇。总体来看，加入腌制料能够较为明显降低猪肉中风味物质尤其是醛类物质的过度生成，进而改善猪肉加热后的风味，添加米粉后则主要进一步降低了产品的油脂类香气、肉香，提高香辛料类香气的贡献。PCA显示粉蒸肉组在PC1和PC2上与其他3 组区分度明显，且PC1上尤为显著，提示米粉的加入对风味的改变较为明显。本实验并未检出典型米香气味如2-乙酰基吡咯啉等，说明米粉对于风味的改变可能更多源于对肉类风味物质生成和释放的影响，其本身风味影响较小。