基于多时变算法的半干型牛肉干生产风味变化分析

许凌志

(阜新高等专科学校，辽宁 阜新 123000)

牛肉干制品的品质特征是指牛肉干风味，消费者对牛肉干的接受程度完全由牛肉干风味决定。牛肉干风味的形成是由形成风味的前体物质香料经过一系列的氧化、水解以及降解反应，进而生成挥发性物质，其挥发性物质随时间变化，最终形成独特的牛肉干风味[1]。从目前的情况来看，传统腌制法生产牛肉干的过程已经无法满足现代生产的需求，通过现代工艺与传统腌制的结合，在腌制过程中添加一些纯食用型添加剂，既能保证牛肉干风味，又能达到食用安全标准要求[2,3]。

目前有关牛肉干风味的研究主要集中在不同风味牛肉干的腌制过程。牛肉干风味的改变主要由两种途径来实现：一种是通过添加不同的风味前体物质来实现，改变风味前体物质配方，可实现牛肉干的不同风味[4]；另一种则是通过乳酸发酵的方式改变牛肉干风味，利用微生物发酵技术使牛肉干口感改变，克服牛肉自身一些物理缺陷[5]，最终实现牛肉干的不同风味。

通过对牛肉干组成成分进行分析，得出脂肪类水解与氧化、蛋白质降解、羰基化合物和氨基化合物发生自然的羰氨反应以及硫胺素降解产生的中间产物和挥发性风味物质均会对牛肉干的风味产生影响[6]。经过蒸馏萃取、固相萃取、溶剂辅助蒸馏等方法，获取挥发性风味化合物，并进行定量分析检测，与采用多时变算法的风味变化分析曲线进行对比。检测结果与分析曲线基本吻合，由此证明在未进行检测情况下，可利用多时变算法进行牛肉干生产风味变化分析。

1 牛肉干风味组成成分

1.1 脂肪

脂肪是牛肉干本体中大量存在的一种物质，脂肪的水解和氧化对于牛肉干风味的形成具有不可或缺的作用，牛肉干中脂肪的氧化反应主要由自动氧化和酶促进性氧化两种形式组成，脂肪中存在大量的活性氧自由基，引发脂肪的自动氧化，产生挥发性和非挥发性物质以及水，经过分析检测，脂肪氧化的最终产物为醛类、醇类和酮类，这些物质均具有较高的挥发性，对牛肉干风味的形成起到关键性作用，种类和数量决定了牛肉干风味的好坏。同时通过对牛肉干中挥发性风味成分变化量的检测，结果表明不同脂肪含量对牛肉干的风味有一定影响[7-9]。

1.2 蛋白质

牛肉干中含有大量的蛋白质，随着时间的推移，牛肉干本体中蛋白质发生降解，形成小分子物质，同时发生进一步的化学变化。这些小分子物质有一部分可直接影响牛肉干的风味，有一部分则对牛肉干的风味起到增强作用[10]。

1.3 羰氨反应

肉制品中的羰基化合物和氨基化合物发生自然的羰氨反应。经过复杂的反应过程，最终形成N、S、O等杂环化合物，该类杂环化合物具有大量的烷基取代基，为氨基酸的形成提供了大量的N和S物质基础[11]。

1.4 硫胺素的降解

与羰氨反应类似，硫胺素降解后，新生物质为氨基酸的形成提供了物质基础。

2 牛肉干风味物质提取方法

2.1 蒸馏萃取

蒸馏萃取法是通过将样品与蒸馏水混合，同时加入萃取溶剂，将高级别浓度的挥发性风味物质从水介质中进行浓缩。牛肉干中挥发性的风味物质有利于提取或痕迹测量，因此采取加热方式进行萃取，但当挥发性风味物质中的热敏感性物质受到破坏，提取出的物质却无法完全代表真实的风味物质[12]。

2.2 固相微萃取

利用萃取头涂层吸附的方式获取挥发性风味物质的方法称为固相萃取法。吸附过程达到平衡状态后，将萃取头插入气相色谱进样口进行解吸[13]，样品组成成分因具有不同的流动性，以不同的速率进入色谱柱检测器中。

2.3 溶剂辅助蒸馏

溶剂辅助蒸馏是让挥发性风味物质在室温和高真空状态下进行蒸馏。此方法的特点是风味物质未经过高温过程，不会发生任何的破坏性变化。萃取出的风味物质成分能最大限度地保持样品的原有风味物质。

3 牛肉干风味鉴定方法

3.1 定性分析

在各种风味物质提取过程中，气相色谱操作不发生变化时，会产生一定的保留值，用该保留值即可进行牛肉干风味的定性分析。通过借鉴谱库检索保留指数以及相关人工谱图，对检测结果进行分析，从而确定牛肉干中的挥发性风味成分。

3.2 定量分析

牛肉干挥发性风味物质的定量分析主要包含外标定量法、内标定量法以及归一化定量法3种方法，外标定量法适用于已经获得的标准物质的分析，内标定量法适用于得不到标准物质，但又需要定量分析的情况。在对牛肉干风味的定量分析中通常采用归一化定量法对挥发性风味化合物的相对百分含量进行计算。归一化定量法有利于对单一种类的挥发性风味物质占总的风味物质的比重进行描述。

4 牛肉干风味检测分析

通过对挑选出的某品牌牛肉干进行风味物质提取与风味物质鉴定，分别在初始出厂阶段、放置5 d、放置10 d、放置30 d、放置50 d时进行含量检测。检测结果分别见表1～表3。

表1 脂肪类含量检测结果Table 1 Test results of fat content

表3 羰基化合物与氨基化合物含量检测结果Table 3 Test results of content of carbonyl compounds and amino compounds

5 多时变算法风味分析

常用多时变时滞变化系统的表达式为：

式中：t(i)为待检测成分的保留时间，t(n)

利用多时变时滞系统进行牛肉干风味物质变化过程的变化分析，假设起始状态风味物质标准值设为单位1，则脂肪类物质在经过水解和氧化反应后，随时间的变化曲线见图1。蛋白质经过降解后，蛋白质随时间的变化曲线见图2。羰基化合物与氨基化合物经羰氨反应后，羰基化合物与氨基化合物的变化曲线见图3。硫胺素经降解后，其含量变化曲线见图4。

图1 脂肪类含量变化曲线Fig.1 The variation curve of fat content

图2 蛋白质含量变化曲线Fig.2 The variation curve of protein content

图3 羰基化合物与氨基化合物含量变化曲线Fig.3 The variation curves of carbonyl compounds and amino compounds

图4 硫胺素含量变化曲线Fig.4 The variation curve of thiamine content

6 结论

在对挑选出的某品牌牛肉干进行在初始出厂阶段、放置5，10，30，50 d时含量检测的研究结果表明：通过多时变算法得出的牛肉干风味物质含量与采用溶剂辅助蒸馏得出的牛肉干风味物质含量，经过归一化定量法分析鉴定后，含量基本相同，且两种方法得出的变化趋势基本相同。由此得出，在无法进行物质含量检测的情况下，利用多时变算法进行的牛肉干生产风味变化分析是有效的结果，可以为牛肉干生产及贮存过程提供可靠的理论参考。