酸肉发酵中挥发性风味物质的变化及对品质的影响

范晓文，常荣，赵珠莲，周才琼,2*

1(西南大学 食品科学学院，重庆，400715) 2(重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆，400715)

酸肉是利用微生物自然发酵而成的、流行于渝黔川湘等地的少数民族及少数民族与汉族杂居地区的一种传统乳酸发酵肉制品；通过发酵产酸形成了酸肉特殊的风味、色泽和质地。传统酸肉采用发酵的方式长期保藏，直至食用完毕，发酵时长至半年或更长。目前关于酸肉的报道主要集中在酸肉发酵工艺的优化、酸肉发酵过程中品质特点及酸肉发酵中的优势菌群筛选及鉴定[1-4]、酸肉长时间发酵中蛋白质的变化对酸肉品质影响的报道[5-6]，有少量酸肉挥发性风味的报道，黄群等[7]实验分析了烹饪前后酸肉挥发性风味物质的研究；陈曦等[8]实验表明了植物乳酸菌影响酸肉的风味品质，而对于酸肉在长时间发酵保藏过程中风味品质的变化研究未见报道。

为此，拟采用渝黔地区传统酸肉发酵工艺制备酸肉并以发酵的方式保藏酸肉，以SPME[9]结合GC-MS联用法系统分析酸肉在长时间发酵过程中挥发性风味物质的变化，并结合模糊数学感官评价研究酸肉的感官接受性。从风味和感官品质角度研究传统酸肉发酵保藏中的品质变化，为传统酸肉以发酵的方式保藏提供有关风味化学的研究数据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

新鲜猪肉、湖北籼米、食盐，重庆北碚区天生永辉超市。

米粉制备，大米置于锅中，炒至微黄，自然冷至室温，粉碎过40目筛备用。

1.2 试剂与仪器

2,4,6-三甲基吡啶(色谱纯)，日本TCI公司。FA2004A电子天平，上海精天电子仪器有限公司；GC-MS2010气相质谱联用仪，日本岛津公司；固相微萃取，美国Supelo公司。

1.3 实验方法

1.3.1 样品制备

新鲜猪肉，洗净切薄片，加入5%(质量分数)食盐和10%(质量分数)米粉后揉制装坛，用新鲜棕叶塞住坛口，倒置，20%盐水密封，于(20±3)℃条件下控温发酵。分别取不同发酵时段样品(肥瘦各半)，于-18℃冰箱保存备用，4℃解冻后分析。

1.3.2 挥发性风味成分分析

SPME-GC-MS联用法。准确称取样品2 g(精确到0.001)置20 mL螺口玻璃瓶中，用聚四氟乙烯衬里的硅橡胶垫密封。吸附前加入2,4,6-三甲基吡啶3 μg为内标。然后用手动固相微萃取(solid-phase microextraction，SPME)进样器，静态顶空法吸附40 min后，进行GC-MS分析。

色谱条件：色谱柱：HP-5MS (30 m × 0.25 mm × 0.25 μm)。载气为氦气，流量1.0 mL/min，不分流，进样口温度250℃，进样解析5 min。升温程序：起始温度35℃，保持3 min后以3℃/min升温速度升至90℃后保持1 min，再以10℃/min升温速度升至140 ℃后保持1 min，最后以7 ℃/min升温速度升至250 ℃，保持1 min。

质谱条件：接口温度260℃，离子源温度260℃，电子能量70 eV，扫描速率0.5 s/scan。

定性定量：标准谱库NIST05和Wiley对化合物进行检索匹配，选择匹配度>80物质并参考相关文献定性；内标法定量，根据公式(1)进行计算：

(1)

特征挥发性风味成分[10]：根据参考文献各挥发性物质风味阈值，计算出表征风味化合物的贡献大小的气味活性值(odor activity value，OAV)。

1.3.3 感官评价

感官评价小组的建立参考文献[11]；模糊数学模型的建立参考文献[12]。

1.4 数据处理

采用Excel 2010对数据进行整理，Origin 8.0进行作图。使用SPSS 24.0软件进行单因素方差分析(Tukey法，P≤0.05)、载荷分析和主成分分析(principal component analysis,PCA)。

2 结果与分析

2.1 挥发性风味物质在酸肉发酵中的变化

不同发酵时段的酸肉进行GC-MS分析后得到了各阶段的总离子流色谱图见图1。可以看出酸肉在发酵保藏过程中挥发性风味物质存在差异，表明发酵保藏过程中挥发性风味物质发生了动态变化。定性定量分析结果见表1，随发酵进行，酸肉挥发性物质种类数增加。全发酵时段共检出104种风味物质，分别为碳氢化合物、醇类、酸类、醛、酮、酯类

和其他类。如表2所示，碳氢化合物、酮类、酯类在发酵各阶段差异性显著(P≤0.05)；醇类、醛类、酸类、其他类在发酵各阶段差异性不显著(P≥0.05)。这些风味物质的变化表明酸肉在发酵加工中的品质形成以及采用发酵方式保藏中品质的持续变化。

a-发酵0 d;b-发酵30 d;c-发酵60 d;d-发酵90 d;e-发酵120 d;f-发酵150 d;g-发酵180 d图1 酸肉不同发酵时段的总离子流图Fig.1 Total ion current diagram of different fermentation stages of sour meat

表1 酸肉挥发性风味物质在发酵中的变化Table 1 Changes of volatile flavor substances in sour pork fermentation

续表1

序号保留时间/化合物名称发酵时间/d序号保留时间/化合物名称发酵时间/dmin0306090120150180min03060901201501801127.409十二烷-0.080.03----636.125十一酸-------1227.4112,3,5-三甲基癸烷--0.040.190.220.320.04736.132十四烷酸---0.530.220.280.291327.5838-甲基-1-癸烯-----0.07-838.5752,3,4-三甲基戊酸------0.031427.7092,4,4-三甲基己烷-----0.05-939.076正十六酸---2.060.40.850.261527.8582,6,10-三甲基十三烷-----0.76-1041.7629,12-十八碳二烯酸---0.06---1628.0612,6,10,15-四甲基十七烷-----0.430.121141.845十八酸-------1728.2583,3-二甲基己烷-----0.13-酯类(37种)1828.9331-(己基氧基)-3-甲基己烷-0.06-----14.026丙酸乙酯---1.59---1928.9462,4 -二甲基-1-癸烯-------215.008N-己酸乙烯酯-0.270.12----2029.582十五烷------0.02315.667己酸乙酯-2.320.552.782.862.262.092129.592十六烷---0.03--0.19417.642草酸环丁基辛酯----0.04--2230.8013,7-二甲基壬烷-0.230.040.070.060.120.02520.494己酸叔戊酯-0.08-----2331.0491-氯十二烷-----0.10.04620.5己酸丙酯-----0.08-2431.5782,6,10-三甲基十二烷-0.03-0.120.130.1-720.651庚酸乙酯-0.08-0.30.27-0.062533.43,8-二甲基癸烷---0.12--0.09824.775甲酸辛酯-----0.22-2633.404二十七烷-------924.922辛酸乙酯-1.560.374.782.643.53.372734.1963,9-二甲基十一烷0.010.030.010.04-0.09-1026.326己酸丁酯----0.060.13-2834.4833,8-二甲基十一烷------0.021126.334己酸异戊酯-----0.13-醇类(13种)1226.383己酸2-甲基丁酯-----0.05117.6223,5-辛二烯-2-醇--0.07----1326.726亚硫酸-2-乙基己酯-----0.12-220.4915-甲基-2-己烯-4-醇---1.03---1426.867亚硫酸丁基戊酯-------320.4934-5-二甲基-2-庚烯-3-醇--0.07----1526.875草酸戊酯----0.01--420.9862-烯丙基-1-醇-----0.89-1627.172亚硫酸-2-乙基己基异己酯-----0.16-524.7673-甲基-1-己醇------0.11727.326壬酸乙酯-0.080.01--0.38-625.2053-甲基-1,5-戊二醇-----0.15-1827.917癸酸甲酯-----0.57-726.6431-十一醇-0.09---0.22-1929.3069-癸烯酸乙酯-0.240.051.010.481.021.02828.9422-丁基-1-辛醇--0.04----2029.477癸酸乙酯-1.380.445.483.499.015.4931.043,7-二甲基-1-辛醇---0.05---2130.532辛酸3-甲基丁酯-----0.03-1031.053,7-二甲基-1,7-辛二醇----0.02--2233.279十二酸乙酯----1.811.84-1134.6032-丁基-1-辛醇------0.022333.29十一酸乙酯-0.020.010.26--0.571236.7942-异丙基-5-甲基-1-己醇0.01------2435.137亚硫酸-2-乙基己基壬酯---0.230.190.330.51339.5831,14-十四烷二醇---0.07---2535.145亚硫酸-2-乙基己基十一酯0.040.090.04-0.150.22-醛类(18种)2636.581十四酸乙酯---0.530.662.960.7413.633戊醛---0.27---2736.778亚硫酸丁基癸酯---0.06--0.1126.501己醛3.241.712.488.234.18-3.22836.783亚硫酸丁酯壬基酯----0.05--310.832庚烷醛---0.38---2937.613邻苯二甲酸二异丁基酯------0.07413.4912-庚烯醛-0.480.414.40.89-1.13037.618邻苯二甲酸4-溴苯基庚酯-----0.07-513.675苯甲醛------0.483138.567十三酸甲酯-----0.04-615.848辛烷醛0.07-0.161.530.95-1.673239.2139-十六碳烯酸乙酯---0.870.461.580.41717.827苯乙醛---0.44--0.293339.501十五烷酸乙酯-------818.6232-辛烯醛0.080.180.232.870.580.430.583439.508十六酸乙酯---0.990.64.010.79920.975壬醛0.220.770.423.031.68-1.573541.761亚油酸乙酯-----0.43-1023.6762-壬烯醛------0.273641.841(E)-9-十八碳烯酸乙酯-----1.47-1123.6872-壬醛--0.04-0.31--3742.185二十烷酸乙酯-0.090.02--0.14-1225.5252,4-壬二烯醛---0.350.08--其他类(4种)1326.623癸醛---1.270.07-3.3711.467L-丙氨酸乙酰胺-0.004-0.04-13.97-1426.6542-癸醛----0.58--215.092-戊基呋喃-0.32-----1527.8432,4-癸二烯醛---1.971.69-2.96315.1132,4,6-三甲基吡啶1.51.51.51.51.51.51.51628.8652-十二烯醛--0.050.750.420.30.46420.4752-丁基四氢呋喃-------1736.98十七醛---0.560.490.9-1839.922十五醛-0.120.030.060.040.090.3

表2 酸肉挥发性风味物质在发酵期间的显著性差异Table 2 Significant differences in the fermentation of sour meat volatile flavors during fermentation

注：ND表示未检测到；不同小写字母表示不同时期挥发性成分差异显著，P<0.05。

2.1.1 挥发性成分种类及含量在发酵中的变化

酯类、醛类、酮类、碳氢化合物和酸类物质逐渐增加，发酵90 d时挥发性物质总数较高并保持稳定(图2)。前期研究显示酸肉合适发酵加工时段在30 d左右，不宜超过60 d[13-14]。为此，我们比较分析发酵30 d和后期以发酵方式保藏酸肉挥发性风味物质的变化。

酯类随发酵快速增加，30 d时检出12种，随后波动变化并在90 d后持续增加，30～180 d，酯类数占比为27.3%～46.3%，含量占比为29.0%～75.3%。数量和含量首个峰值出现在发酵30 d，这也是酸肉风味形成的适合发酵加工时间，发酵保藏酸肉至90 d后，含量和种类继续上升，150 d时含量最高。己酸乙酯、辛酸乙酯和癸酸乙酯在整个过程中均有检出且含量较高。己酸乙酯有曲香和菠萝香型香气，辛酸乙酯有白兰地酒香味，癸酸乙酯有果香和酒香气，共同促成了酸肉特色香味。

醛类在发酵中先增加后趋缓，90 d达峰值，主要有戊醛、己醛、庚醛、2，4-癸二烯醛等。其中2，4-癸二烯醛是亚油酸降解产物，有强鸡香和鸡油香味，对肉的特征香气形成有一定作用，同时它在热反应作用下会继续降解，最终生成乙醛和己醛等[15]。有报道2-庚烯醛、2-辛烯醛、苯甲醛、乙酸、己酸、2-辛烯酸、戊烷等物质也都是2，4-癸二烯醛降解中间产物[16]。此外，辛醛有强的干酪味，苯乙醛气味香甜，有玫瑰香味和发酵韵味[17]，共同促成了酸肉特色香味。

碳氢化合物、酸类物质种类和含量随发酵进行均有一定增加。碳氢化合物高值出现在发酵150 d，主要是不具芳香性的1,3,5,7-环辛四烯；酸类主要有辛酸、正癸酸、正十六酸、十二酸等。辛酸在高浓度时有不舒适气味，稀释后有水果香味，己酸、癸酸、正十六酸、十二酸等属动物油脂氧化降解的产物，也是酯类物质形成的重要反应物[18]，同时也有助于形成酸肉特有的酸味。酸类含量在发酵过程中呈波动变化，说明脂肪的氧化、酯类物质的合成、醛类物质的生成都处在动态变化过程中。

图2 挥发性物质种类在酸肉发酵中的变化Fig.2 Changes of volatile compounds variation in sour pork fermentation

图3 挥发性物质含量在酸肉发酵中的变化Fig.3 Changes of volatile matter content in sour pork fermentation

2.1.2 特征性风味成分在酸肉发酵中的变化

以OAV≥1的挥发性风味物质对风味有显著贡献，0≤OAV<1的风味物质对整体风味有修饰和改善作用进行分析[19]，结果见表3。发酵30 d时，酸肉中共13种特征风味性物质，在发酵30～90 d，酸肉中共有22种特征性风味物质，其中己醛、2-庚烯醛、2-辛烯醛、壬醛等4种醛类和己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯等3种酯类化合物是酸肉在不同发酵期共有的特征性风味物质，它们的OAV值均远大于1，说明这些物质对酸肉整体上风味的贡献比较大。发酵30 d后，呈味特征为椰香和脂肪味的癸酸乙酯对酸肉风味贡献最大，说明发酵保藏阶段在微生物作用下，酸肉脂肪和蛋白质降解以及美拉德反应发生[20]，发酵肉香成为酸肉主体风味。不同发酵时期的酸肉也有其特有的风味成分，己酸戊酯是发酵30 d时的特有物质，其主体风味为菠萝味、苹果味等水果香味，但其OAV值较低，对酸肉风味只是辅助作用。丙酸乙酯、苯乙醛、2，4-辛二烯醛、癸醛、棕榈酸乙酯等是发酵90 d时酸肉中的特有成分，丙酸乙酯、苯乙醛、2，4-辛二烯醛分别呈菠萝味、玫瑰味、黄瓜味等清香味，且OAV值均超过1，对酸肉风味贡献较大，这些清香味道可缓解酸肉脂肪的油腻感。

2.1.3 酸肉特征风味的剖面分析

由图4-a可知，酸肉发酵30 d青草味占主导位置，90 d后脂肪味的风味物质含量占主导位置，这可能与脂肪的氧化有关，同时各类特征性风味物质含量均最高。由图4-b可知，青草味和脂肪味的风味化合物OAV值在各发酵阶段占主导位置，由于某些脂肪味化合物的阈值较低，所以脂肪味成为酸肉各发酵阶段主要特征风味，同时有青草味及瓜果清香等味道辅助，构成了酸肉独特的风味特征。

a-特征风味含量;b-特征风味OVA值图4 酸肉不同发酵时段特征风味变化Fig.4 Profile analysis of characteristic flavor content and OAV value of sour pork

表3 不同发酵期的酸肉的气味活性值及其风味描述Table 3 OAVs and flavor description of sour meat in different fermentation periods

注：编号中Z表示酯类，X表示烯类，Q表示醛类，S表示酸类，W表示烷烃类，T表示酮类。

2.1.4 酸肉发酵期间挥发性风味物质的主成分分析

采用SPSS 24.0软件以7个不同时段7类香气构成7×7矩阵对挥发性风味物质进行主成分分析，提取出前 2个主成分。由表4可知，第一主成分与碳氢化合物类、醇类、酯类和其他类高度正相关，酯类对第一主成分贡献最大；载荷量0.932；第二主成分与酮类、酸类高度正相关，酮类对第二主成分贡献最大，载荷量0.979。

表4 酸肉发酵期间主成分的特征向量与载荷Table 4 Characteristic vector and load of principal components during sour meat fermentation

根据表1各时期样品挥发性风味物质含量、表4两个主成分特征向量和载荷值对酸肉进行主成分分析，见图5。PC1和PC2贡献率分别为54.5%和31.3%，累计贡献率85.8%，说明前两个主成分能较客观反映发酵过程中原有变量信息，可知不同发酵时段主成分存在差异。挥发性成分载荷分析(图6)显示酮类在第2主成分上起主要作用，对发酵60 d酸肉风味起作用较大；酯类和醇类对发酵30 d和150 d时酸肉风味起的作用较大；碳氢化合物和其他类对发酵120 d和180 d酸肉风味起较大的作用；酸类对90 d时酸肉的风味作用较大；醛类对未发酵肉的风味起的作用较大。以发酵的方式保藏酸肉，受微生物及产酸引发的持续降解作用，酸肉挥发性风味物质及特征风味处于动态变化中，这些变化可能影响感官可接受性。

2.2 不同发酵时段酸肉感官评价

各发酵阶段酸肉感官接受度模糊数学感官评价得到对应的等级票数分布见表5。结合表5，计算色泽、香气、滋味、口感质地的得分集合，通过取各等级分数中间值为该等级得分，即V={9，7，5，2}，再将综合评分结果集中的各数值分别乘以各等级相应分值并进行加和，不同发酵时间酸肉总得分见图7。酸肉发酵30 d时且继续发酵保藏到90 d时为良好，60 d感官评价最高。发酵保藏到120 d后的酸肉感官评分快速下降，不被感官评价员所接受。

图5 酸肉发酵期间挥发性成分PCA图Fig.5 PCA map of volatile components during sour fermentation

图6 酸肉不同发酵期间挥发性成分载荷分析图Fig.6 Analysis of the loading of volatile components during different fermentations of sour meat

表5 不同发酵时段酸肉感官评价票数分布Table 5 Vote distribution of sensory evaluation of sour meat

注：V1、V2、V3和V4分别代表优、良、中和差；编号1～6分别表示发酵30、60、90、120、150、180 d的酸肉样品。

图7 不同发酵时段酸肉综合感官评价得分及排名Fig.7 Comprehensive sensory evaluation score of sour meat in different fermentation periods

3 结论

酸肉在长时间不同发酵时段的挥发性风味物质种类和含量均处于动态变化中，这些变化导致酸肉以发酵的方式保藏时不同时段的风味差异。结合特征风味成分变化、剖面分析及主成分分析显示不同种类的挥发性风味物质对各发酵时段酸肉的影响程度，表明酸肉在发酵加工中的品质形成以及采用发酵方式保藏中品质的持续变化。综合酸肉发酵中挥发性风味物质变化及模糊数学感官评价，酸肉以发酵方式保藏时间不宜超过90 d，以发酵60 d左右风味品质较好，当发酵保藏超过120 d时可接受性快速下降，至150 d时不被接受。