黔北麻羊不同部位肌肉挥发性风味物质分析
2021-05-20 23:03王伦兴张洪礼陈德琴邓位喜杨泽吴义华
肉类研究 2021年1期
王伦兴 张洪礼 陈德琴 邓位喜 杨泽 吴义华
摘 要：以24 月龄黔北麻羊不同部位的肌肉组织为材料，分别取腹肉、外脊、羊腩、里脊、颈肉、前腿、后腿7 个部位肌肉，采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术分析黔北麻羊肌肉中的挥发性成分。结果表明：7 个部位羊肉的挥发性风味成分共鉴定出52 种，包括醇类17 种、酮类7 种、酸类14 种、醛类5 种、其他类（酯类、烷烃类、酚类等）9 种;采用主成分分析、聚类热图分析及相对气味活度值分析比较7 个不同部位羊肉的挥发性风味成分，结果表明，影响黔北麻羊肉风味的主要物质为醇类和醛类，主要为辛醛、壬醛、1-辛烯-3-醇、庚醇、正辛醇等。
关键词：黔北麻羊;肌肉组织;挥发性风味物质;固相微萃取;气相色谱-质谱联用
Volatile Flavor Compounds in Muscles from Different Carcass Cuts of Qianbei Ma Goat
WANG Lunxing1， ZHANG Hongli1， CHEN Deqin1， DENG Weixi1， YANG Ze2， WU Yihua1，*
（1.Department of Modern Agriculture， Zunyi Vocational and Technical College， Zunyi 563000， China;
2.Xishui County Qiandao Food Technology Co. Ltd.， Xishui 564600， China）
Abstract： Muscle samples were collected from seven different carcass cuts of 24-month-old Qianbei Ma goats： belly， striploin， breast and flap， tenderloin， neck， foreleg and hindleg to determine volatile components by headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry. The results showed that a total of 52 volatile flavor components belonging to nine chemical classes were identified in all samples， including 17 alcohols， 7 ketones， 14 acids， 5 aldehydes， and other types （esters， alkanes and phenols）. By using principal component analysis （PCA） and cluster heat map analysis as well as comparing the relative odor activity values （ROAVs） of volatile flavor components among the seven cuts， it was determined that the main flavor substances of Qianbei Ma goat meat were alcohol and aldehydes， mainly octanal， nonanal， 1-octen-3-ol， heptanol and n-octanol.
Keywords： Qianbei Ma goat; muscle tissue; volatile flavor compounds; solid phase microextraction; gas chromatography-mass spectrometry
DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20201215-290
中圖分类号：TS251.1
文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2021）01-0047-06
引文格式：
王伦兴， 张洪礼， 陈德琴， 等. 黔北麻羊不同部位肌肉挥发性风味物质分析[J]. 肉类研究， 2021， 35（1）： 47-52. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20201215-290. http：//www.rlyj.net.cn
WANG Lunxing， ZHANG Hongli， CHEN Deqin， et al. Volatile flavor compounds in muscles from different carcass cuts of Qianbei Ma goat[J]. Meat Research， 2021， 35（1）： 47-52. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20201215-290. http：//www.rlyj.net.cn
风味是羊肉的重要品质之一，是消费者购买和食用的主要参考指标之一。肉品的风味主要来源于肉品受热过程中前体物质（碳水化合物、氨基酸、核苷酸等）发生分解、氧化、还原等一系列化学反应（包括美拉德反应、脂类氧化、氨基酸降解、硫胺素热解等）产生的各种挥发性物质（烷烃、烯烃、醇、醛、酮、酯等），它们是香味的主要来源[1]。黔北麻羊是贵州地方特色羊品种之一，具有肉质结实、细嫩、肉色鲜艳、营养丰富（富含蛋白质及多种微量元素）等特点，是我国优质的肉食资源[2-3]。目前，已对苏尼特羊[4]、滩羊[5]、兰州大尾羊[6]等特色品种羊肉进行风味分析，但对黔北麻羊等贵州地方特色羊品种的原料肉进行风味品质分析的研究还很少。为研究贵州黔北麻羊肉主体风味物质，进一步挖掘黔北麻羊肉的品质特性，采用固相微萃取-气相色谱-质谱（solid-phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS）联用技术检测黔北麻羊不同部位肌肉中的挥发性风味成分，并进行主成分分析、聚类分析及香气贡献率分析，找出黔北麻羊不同部位肌肉中挥发性风味物质的差异，分析黔北麻羊肉品质特性，以期为黔北麻羊肉的加工和销售提供一定的科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料
采用24 月龄黔北麻羊不同部位肌肉组织为供试材料（屠宰后-18 ℃排酸），来自贵州黔道食品有限公司。
1.2 仪器与设备
HP6890/5975C GC-MS联用仪、20 mL顶空钳口样品瓶 美国Agilent公司;手动SPME装置、2 cm-50/30 μm DVB/CAR/PDMS StableFlex SPME萃取头 美国Supelco公司。
1.3 方法
1.3.1 风味物质的萃取
将不同部位肉分别混匀切碎，分别称取不同部位羊肉样品约4.0 g，置于10 mL SPME采样瓶中，插入装有2 cm-50/30 μm DVB/CAR/PDMS StableFlex纤维头的手动进样器，在60 ℃的平板加热条件下顶空萃取60 min后，移出萃取头并立即插入GC仪进样口（温度250 ℃），热解吸5 min，进样[7-8]。
1.3.2 GC-MS条件
采用赵泽伟等[9]方法，略有改进。
GC条件：采用HP-FFAP弹性石英毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）;初始温度42 ℃（保持2 min），以3.5 ℃/min升温至154 ℃，再以6 ℃/min升温至220 ℃，运行时间55 min;汽化室温度250 ℃;载气为高纯He（99.999%）;柱前压49.50 kPa，载气流量1.0 mL/min，不分流，溶剂延迟时间3 min。
MS条件：离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃，电子能量70 eV，发射电流34.6 μA，倍增器电压1 623 V，接口温度280 ℃，质量范围29～500 u。
定性及定量分析：得到的总离子流图中各峰经质谱计算机数据系统检索及NIST 2017和Wiley 275标准质谱图比对，同时采用化合物保留指数（retention index，RI）进行比对，确定挥发性化学成分，用峰面积归一化法计算各物质的相对含量。
1.3.3 相对气味活度值（relative odor activity value，ROAV）计算
采用孙学颖等[10]ROAV法评价各化合物对黔北麻羊肉总体风味的贡献。ROAV按下式计算。
式中：ROAVi为某挥发性风味物质的ROAV;Ci为某挥发性风味物质的相对含量/%;Ti为某挥發性风味物质的阈值/（μg/kg）;Tmax为贡献最大挥发性风味物质的阈值/（μg/kg）;Cmax为贡献最大挥发性风味物质的相对含量/%。
1.4 数据处理
采用Microsoft Excel 2016软件对实验数据进行分析及绘图，并采用SPSS 17.0和TBtools软件对数据进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 不同部位黔北麻羊肉挥发性风味物质组成
由表1及图1～2可知，不同部位黔北麻羊肉中共检出52 种挥发性风味物质，主要由醇类、酮类及酸类化合物组成。其中醇类物质共检出17 种，相对含量大于37.33%，羊腩中相对含量最高，为66.03%;酮类物质共检出7 种，相对含量大于12.73%，后腿肉中相对含量最高，为40.49%;酸类物质共检出14 种，相对含量大于11.02%，外脊中相对含量较高，为29.06%，其中短链酸类化合物（如醋酸、乙酸、丁酸、己酸等）与羊肉的膻味有很大关系;醛类物质共检出5 种，相对含量大于2.91%，颈肉中相对含量最高，为13.56%;其他类（酯类、烷烃类、酚类等）物质共检出9 种，相对含量较低。
2.2 不同部位黔北麻羊肉挥发性风味物质分析
2.2.1 醇类物质
醇类物质主要由肌肉中的亚油酸被脂肪氧合酶和氢过氧化物酶氧化降解产生，其阈值较高，具有提升产品风味的作用[11]。由表1及图1～2可知，不同部位黔北麻羊肉中共检出醇类物质17 种，相对含量最高，羊腩、颈肉、前腿中相对含量较高，分别为66.03%、55.39%及55.57%，其中以乙醇、异戊醇、戊醇、己醇、1-辛烯-3-醇、2-乙基己醇、芳樟醇、正辛醇相对含量较高，对黔北麻羊肉的风味具有加和作用。1-辛烯-3-醇为黔北麻羊各部位肉中均含有的物质，且阈值较低，对羊肉风味贡献率较大，赋予肉品蘑菇香、清香、蔬菜香;2-乙基己醇赋予肉品玫瑰味;戊醇赋予肉品香油味;己醇赋予肉品松香味;辛醇赋予肉品强烈的油脂气味，并带有柑橘、玫瑰气味;芳樟醇主要分布在肉桂中，在羊肉中含量丰富，因黔北麻羊主要以放养为主，其饮食结构中含有芳樟醇含量丰富的食物（如当地的草木），具有肉桂香味[12-13]。黔北麻羊肉中醇类物质含量及种类均较滩羊、苏尼特羊高，且黔北麻羊各组织部位各不相同，羊腩、颈肉、前腿的醇类物质含量相对较高，对肉风味贡献较大[4-6]。
2.2.2 酸类物质
酸类物质主要由肌肉中脂肪酸甘油酯和磷脂酶解或加热氧化产生，与黔北麻羊肉中膻味的形成有很大关系，是造成羊肉膻味的主要因素之一，尤其是8～10 个碳原子的支链脂肪酸，其中4-甲基辛酸和4-甲基壬酸是造成羊肉膻味的主要酸类物质[14]。由表1及图1～2可知，不同部位黔北麻羊肉中共检测到醋酸、丙酸、丁酸、3-甲基丁酸、壬酸、十四酸、正十六酸等14 种酸类物质，其相对含量11.02%以上，以外脊中酸类相对含量最高，为29.02%，其中正十六酸和醋酸相对含量较高，分别为13.97%和3.93%;里脊、颈肉和前腿中酸类物质种类最多，其相对含量分别为15.42%、11.03%及15.14%，但在所检测部位中均未检测到4-甲基辛酸和4-甲基壬酸，表明黔北麻羊肉的膻味较轻，这可能与黔北麻羊生活在贵州习水等山地生态习性（以放养为主）有关。
2.2.3 酮类物质
酮类物质一般由肌肉中多不饱和脂肪酸氧化、氨基酸降解或微生物氧化产生[15];因香气阈值远远高于其同分异构体的醛类，对肉的气味贡献相对较小[16];且风味的差异主要来自于羰基化合物的定性及定量差异，对肉品整体香气形成起着协调作用[17-18]。由表1及图1～2可知，在黔北麻羊腹肉、外脊、羊腩、里脊、颈肉、前腿及后腿7 個部位中酮类物质的种类及相对含量分别为4 种、22.97%，5 种、22.22%，6 种、12.73%，6 种、24.43%，6 种、13.19%，7 种、15.62%，6 种、40.49%。在7 个部位中均检测到丙酮、2-丁酮、2-戊酮、2，3-丁二酮，其中丙酮相对含量较高，为7.50%～30.60%，有研究[15]表明，丙酮与肉品的新鲜度有直接关系，直接影响肉品质的优劣。2，3-辛二酮在喂食牧草的反刍动物肌肉中含量相对较高，且为黔北麻羊各个部位肉中共有物质，相对含量在0.5%以上，这与李文博等[4]研究结果一致。
2.2.4 醛类物质
由表1及图1～2可知，黔北麻羊腹肉、外脊、羊腩、里脊、颈肉、前腿、后腿中醛类化合物的种类及相对含量分别为15 种、40.46%，16种、37.32%，15 种、60.03%，16 种、44.11%，16 种、55.39%，15 种、55.57%，15 种、30.77%。醛类物质主要由肉品中脂类氧化产生，其阈值相对较低，可与许多特征香味物质叠加，对肉品风味贡献较大，为肉香味的主要成分之一[19-21]。己醛和壬醛在黔北麻羊各个部位肌肉中均含有，颈肉和后腿中含量最高，而高含量的己醛和壬醛能影响羊肉中香气的形成，其中壬醛主要来源于油酸氧化，呈清香气味，被认为是重要的肉味化合物之一[22-23]。3-甲基丁醛等醛类物质通常来源于羊肉脂肪氧化，在受热后多呈现清香、油脂香的气味特征，对黔北麻羊肉香气有重要贡献，这与宁夏滩羊后腿肉的挥发性风味物质研究结果较为相似[24]。
苯甲醛在黔北麻羊颈肉中含量最高，其主要由脂肪酸降解、氨基酸或硫胺素的热降解产生，能够有效修饰肉品风味，赋予羊肉熟制过程中浓厚的脂香[25]。
综上得出，腹肉、里脊、前腿品质相对较高，其醛类物质相对含量较高，均在10.19%以上。
2.2.5 其他类化合物
在不同部位黔北麻羊肉中，除了醇、醛、酸、酮外，还含有酯类、酚类、烷烃类等挥发性物质，其中酯类化合物主要由肉品中脂肪氧化产生的醇类和游离脂肪酸发生酯合反应形成，因其香气阈值较高，对黔北麻羊肉风味的贡献较小，大多赋予肉品类似水果的甜味，除内酯、硫酯外，大多数酯类阈值较高、挥发性较小，对肉品风味贡献很小[26];烷烃类化合物主要由肌肉中脂肪酸烷氧自由基的均裂产生，但由于其香气阈值较高，对肉的直接风味贡献相对较小，但对肉品的整体风味有提升作用[5];而酚类化合物一般呈甜香气味，是黔北麻羊肉风味形成因素之一。
2.3 黔北麻羊肉中挥发性风味物质主成分分析及聚类热图分析
由图3可知，不同部位黔北麻羊肉中风味物质分布在不同象限，其中乙醇、异戊醇、芳樟醇、2，3-丁二醇、乙氧基乙醇、1-壬醇、2-呋喃乙醇、十二醇、苯甲醛、丙酮、3-（甲硫基）-2-丁酮、2，3-辛二酮、戊酸、4-甲基戊酸、己酸、辛酸、壬酸、正癸酸、十二酸、乙酸乙酯、庚烷、吡咯、二甲基砜、苯酚、3-甲基苯酚等分布在4 个象限的最外围，这些物质对风味的增强和减弱能力较强，对黔北麻羊肉风味的影响较大，是黔北麻羊肉中主要的风味物质。
基于香气化合物含量进行聚类，由图4可知，黔北麻羊不同部位中52 种化合物可以聚类为5 类，其中化合物含量A类>B类>E类>D类>C类，黔北麻羊不同部位肉中含量差异最显著的是A类和B类化合物，包括异戊醇、反-2-辛烯-1-醇、庚醇、壬醛、2-戊酮、正辛醇、3-甲基苯酚。将热图分析与主成分分析结果结合分析表明，异戊醇、反-2-辛烯-1-醇、正辛醇、3-甲基苯酚等含量的高低直接决定黔北麻羊肉风味品质。
2.4 不同部位黔北麻羊肉挥发性风味物质香气贡献率分析
采用ROVA对不同部位黔北麻羊肉中具有典型特征香气的挥发性成分进行分析，结合相关文献查得的挥发性物质感觉阈值[6，10]，计算得出ROVA。不同部位黔北麻羊肉中己醛、庚醇、醋酸、己醛、2，3-丁二酮、1-辛烯-3-醇的含量最高，表明对总体气味贡献最大，因此将不同部位黔北麻羊肉中对应含量最高物质ROVAmax定为100。当0.1
由表2可知：黔北麻羊腹肉中对风味贡献率较大的挥发性风味化合物（ROVA>1）有6 种，其中有5 种ROVA>10;外脊中有7 种，其中有6 种ROVA>10;羊腩中有5 种，其中有4 种ROVA>10;里脊中有8 种，其中有6 种ROVA>10;颈肉中有9 种，其中有6 种ROVA>10;前腿中有6 种，其中有4 种ROVA>10;后腿中有7 种，其中有6 种ROVA>10。ROVA较大的物质含量越高，羊肉风味品质相对较好，故颈肉和里脊肉的风味品质相对较好。7 个部位中对总体风味贡献较大（大多ROVA>10）的物质为2，3-丁二酮、醋酸、辛醛、壬醛、1-辛烯-3-醇、庚醇和苯甲醛，7 个部位中对风味具有贡献的物质主要有正辛醇（ROVA>1），呈现青草味、脂香味和油脂香味[27];饱和烷烃、烯烃类物质因其感觉阈值较高，一般不产生明显嗅感，对黔北麻羊肉主体风味贡献不大[28];而其他一些分子质量较大的化合物往往因为支链或其他基团的影响而不容易产生明显嗅感，且其沸点一般较高，常温下的挥发性明显不如小分子化合物[29]。
此外，羊肉膻味主要是因饲料中牧草衍生的3-甲基吲哚和4-甲基苯酚加剧引发支链脂肪酸结构变化，产生4-甲基辛酸、4-甲基壬酸、4-乙基辛酸、4-烷基支链脂肪酸等杂环类化合物导致，但醛类、酮类、内酯类等脂肪酸氧化产物和硬脂酸同样也会对黔北麻羊肉风味产生不良影响[12，30]。在对黔北麻羊肉挥发性风味成分进行分析的研究中，其膻味物质含量相对较少，进一步表明黔北麻羊肉膻味較轻。通过主成分分析、聚类热图分析及ROVA分析表明，黔北麻羊肉中主要风味物质为辛醛、壬醛、1-辛烯-3-醇、庚醇、正辛醇等，影响黔北麻羊肉的主要挥发性香气物质是醛类和醇类，构成黔北麻羊肉的主体风味，与滩羊、苏尼特羊的风味比较接近，但风味物质种类和主要风味物质有差异，黔北麻羊肉主要风味物质种类高于滩羊和苏尼特羊，低于兰州大尾寒羊;滩羊肉中主要风味物质是醛类和酯类，苏尼特羊肉中主要是醛类、醇类及酮类，而兰州大尾寒羊肉中为醛类;就主要膻味物质而言，兰州大尾寒羊肉的杂环类物质相对含量较高，黔北麻羊、滩羊次之，苏尼特羊含量较少[4-6];综上，黔北麻羊肉的主要风味物质与苏尼特羊接近，主体风味相对较好。
3 结 论
采用顶空SPME-GC-MS对黔北麻羊腹肉、外脊、羊腩、里脊、颈肉、前腿、后腿7 个部位肉的挥发性风味物质进行分析，共鉴定出52 种挥发性化合物，主要包括醇类、酮类、酸类、醛类及其他类等化合物，其中醇类、酮类和酸类挥发性化合物种类较多，含量较高，而醛类和其他类挥发性化合物种类较少，含量相对较低。因黔北麻羊管理及饲养方式的不同及各种风味成分协同作用，使黔北麻羊肉具有独特的香味和较轻的膻味。通过主成分分析、聚类热图分析及ROVA分析表明，黔北麻羊肉主要风味物质为辛醛、壬醛、1-辛烯-3-醇、庚醇、正辛醇等，构成黔北麻羊肉的主体风味。基于黔北麻羊肉中风味物质的研究结果表明，颈肉和里脊肉的风味品质相对较好且膻味轻。
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收稿日期：2020-12-15
基金项目：黔北麻羊特色产品开发研究项目（遵市科合HZ字（2019）126号）
第一作者简介：王伦兴（1988—）（ORCID： 0000-0002-8095-4335），男，讲师，硕士，研究方向为食品加工。
E-mall： 929379300@qq.com
通信作者简介：吴义华（1964—）（ORCID： 0000-0002-2860-0433），男，副教授，本科，研究方向为食品加工。
E-mail： 286970271@qq.com
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