摘要：為研究真空冷卻對(duì)醬排骨風(fēng)味的影響，采用頂空固相微萃取-色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)和氣相色譜-離子遷移譜測(cè)定自然冷卻和真空冷卻的醬排骨中的揮發(fā)性成分，再結(jié)合快速氣相色譜電子鼻進(jìn)行主成分分析。在2種不同冷卻方式處理的醬排骨中共檢測(cè)到83種揮發(fā)性化合物，包括酯類5種、醇類17種、醚類4種、酮類8種、烴類17種、醛類19種、酸類8種、酚類2種及雜環(huán)類化合物3種，2種醬排骨中各種揮發(fā)性成分的種類及相對(duì)百分含量有明顯差異?？焖贇庀嗌V電子鼻檢測(cè)結(jié)果顯示2種醬排骨容易根據(jù)氣味差異被區(qū)分開(kāi)來(lái)，試驗(yàn)結(jié)果可以為醬排骨在真空冷卻中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞：醬排骨；真空冷卻；頂空固相微萃取-色譜-質(zhì)譜聯(lián)用；氣相色譜-離子遷移譜；電子鼻；揮發(fā)性化合物
引言
醬排骨含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，為人體提供優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、必需脂肪酸，具有滋養(yǎng)脾胃、補(bǔ)血養(yǎng)氣等功效。醬排骨風(fēng)味濃郁，色澤醬紅，湯汁鮮美，原料選擇考究，因其獨(dú)特的風(fēng)味和較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值深受消費(fèi)者喜愛(ài)。肉制品在制作好后進(jìn)行冷卻，達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后再進(jìn)行包裝和銷售。傳統(tǒng)的冷卻技術(shù)所需時(shí)間較長(zhǎng)，效率較低，一些揮發(fā)性化合物在此過(guò)程中極易損失。真空冷卻技術(shù)近年來(lái)發(fā)展迅速，冷卻時(shí)間短，抑菌效果好，同時(shí)能最大程度保持食品原有的風(fēng)味特性，發(fā)展前景廣闊。目前對(duì)醬排骨的研究多集中于對(duì)風(fēng)味測(cè)定方法的探索，真空冷卻技術(shù)對(duì)其風(fēng)味的影響研究甚少。本文采用頂空固相微萃取結(jié)合氣相色譜、質(zhì)譜聯(lián)用（solid-phase-gas-chromatography mass-spectrometry，HS-SPME-GC-MS）和快速氣相電子鼻技術(shù)對(duì)自然冷卻和真空冷卻的醬排骨的揮發(fā)性成分進(jìn)行測(cè)定，為真空冷卻在醬肉制品中的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 材料
真空冷卻醬排骨、自然冷卻醬排骨（產(chǎn)自江蘇省無(wú)錫市，于 0～4℃保存）
1.2 儀器
HATTIECS型絞肉機(jī)；20mL頂空瓶，50/30mDVB/CARSPME型萃取頭；7890A/5975C型氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀；HeraclesII型快速氣相色譜電子鼻。
1.3 試驗(yàn)方法
1.3.1 樣品制備
醬排骨去除肋骨及表面凍鹵后，用絞肉機(jī)攪碎至顆粒狀，進(jìn)行樣品測(cè)定前稱取5.0g樣品于頂空進(jìn)樣瓶中。
1.3.2 氣相離子遷移色譜儀分析
頂空進(jìn)樣條件：準(zhǔn)確稱取1.0g醬排骨，裝入20mL頂空進(jìn)樣瓶中密封，在80℃條件下孵育15min，孵化轉(zhuǎn)速為 500rad/min；進(jìn)樣溫度85℃；進(jìn)樣體積為500L。
GC條件：色譜柱類型MXT-5（柱長(zhǎng)15m，內(nèi)徑0.53mm，膜厚1.0m）；柱溫60℃；分析時(shí)間20min；載氣N2（純度≥ 99.999%）；載氣流速為2mL/min（0～2min），10mL/min（2～10min），100mL/min（10～20min）。
IMS條件：漂移管長(zhǎng)度5cm；管內(nèi)線性電壓400V/cm；漂移氣N2（純度≥99.999%）；流速150mL/min；溫度45℃。
1.3.3 氣相色譜質(zhì)譜檢測(cè)條件
SPME條件：50/30DVB/CAR/PDMS萃取頭在250℃老化0.5h，取3.0g醬排骨于20mL頂空進(jìn)樣瓶中，于60℃水浴中吸附40min，最后進(jìn)行GC-MS分析。
GC條件：色譜柱為DB-WAX（UI）毛細(xì)管色譜柱，載氣為 N2，流速為 1.0mL/min，進(jìn)樣口溫度250℃，不分流。柱升溫程序：起始溫度40℃，保持4min；然后以4℃/min升至100℃，保持5min；最后以5℃/min升至220℃，保持2min。
MS條件：電子轟擊離子源（electronimpactionsource，EI），電子能量70eV，離子源溫度200℃，溶劑延遲時(shí)間5min，全掃描模式，掃描質(zhì)量范圍為35～500amu。
定性與定量方法：揮發(fā)性物質(zhì)鑒定結(jié)果以NIST11譜庫(kù)檢索為準(zhǔn)，保留匹配度大于60%的成分；按峰面積歸一化法計(jì)算各揮發(fā)性成分相對(duì)百分含量。
1.3.4 氣相電子鼻檢測(cè)條件
使用全自動(dòng)超快速氣相色譜電子鼻對(duì)2種醬排骨進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)參數(shù)如表1所示。電子鼻的氣相部分含有2根平行不同極性的色譜柱，其中，F(xiàn)ID1是高極性色譜柱，F(xiàn)ID2是中極性色譜柱。每個(gè)樣品重復(fù)3次。
表1 氣相電子鼻檢測(cè)參數(shù)
| 序號(hào) | 參數(shù) | 條件 |
| 1 | 樣品瓶/mL | 20 |
| 2 | 樣品量/g | 3 |
| 3 | 孵化溫度/℃ | 60 |
| 4 | 孵化時(shí)間/min | 20 |
| 5 | 孵化爐轉(zhuǎn)速/（rad.min-1) | 500 |
| 6 | 進(jìn)樣體積/μL | 500 |
| 7 | 進(jìn)樣速度/（μL.s-1） | 125 |
| 8 | 進(jìn)樣口溫度/℃ | 200 |
| 9 | 進(jìn)樣持續(xù)時(shí)間/s | 45 |
| 10 | 捕集阱初始溫度/℃ | 50 |
| 11 | 捕集阱分流速率/（mL.min-1） | 10 |
| 12 | 捕集持續(xù)時(shí)間/s | 50 |
| 13 | 柱溫的初始溫度/℃ | 50 |
| 14 | 柱溫的程序升溫方式 | 1℃/s升至80℃，再以3℃/s升至250℃，保持21s |
| 15 | 采集時(shí)間/s | 110 |
| 16 | 檢測(cè)器溫度/℃ | 260 |
| 17 | EID增益 | 12 |
1.3.5 數(shù)據(jù)處理
采用MicrosoftExcel2016對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；利用儀器自帶的LaboratoryAnalyticalViewer、 GalleryPlot和PCA等程序分析醬排骨的揮發(fā)性物質(zhì)。
2 結(jié)果與討論
2.1 揮發(fā)性物質(zhì)GC-MS分析
由表2可知，通過(guò)HS-SPME-GC-MS從自然冷卻和真空冷卻醬排骨中共檢測(cè)出 83種揮發(fā)性化合物，包括酯類5種、醇類17種、醚類4種、酮類8種、烴類17種、醛類19種、酸類8種、酚類2種及雜環(huán)類化合物3種。其中2種醬排骨共有的揮發(fā)性化合物有46種，其余為非共有揮發(fā)性化合物。
表2 HS-SPME-GC-MS 揮發(fā)性化合物
| 類別 | 中文名 | 自然冷卻 | 真空冷卻 |
| 酯類 | 乙酸乙酯 Γ-丁內(nèi)酯 乙酸芐酯 水楊酸甲酯 丁酸丁酯 |
0.53 0.26 0.04 0.46 - |
0.37 0.28% - - 0.34 |
| 醇類 | 桉葉油醇 異戊醇 正己醇 庚醇 2-乙基己醇 正辛醇 4-萜烯醇 松油醇 alpha-松油醇 2-莰醇 3-甲硫基丙醇 芐醇 苯乙醇 乙醇 1-辛烯 -3-醇 芳樟醇 2，3-丁二醇 |
0.36 1.59 4.05 0.73 0.84 0.60 0.35 0.16 - 0.16 0.06 0.40 0.87 1.66 - - - |
0.57 - 2.82 0.58 0.60 0.49 0.65 - 0.48 - - 0.11 0.65 2.00 4.50 1.66 0.14 |
| 醚類 | 二丁醚 茴香腦 二乙二醇乙醚 4- 烯丙基苯甲醚 |
0.28 2.31 - - |
0.39 4.25 0.25 0.73 |
| 酮類 | 丙酮 2，3- 丁二酮 3- 己酮 仲辛酮 3- 羥基 -2- 丁酮 羥基丙酮 2- 壬酮 甲基庚烯酮 |
9.71 0.60 0.38 0.15 2.88 0.52 0.23 - |
- - - 0.06 - 0.31 0.15 0.38 |
| 烴類 | 正辛烷 蒎烯 甲苯 2，2- 二甲基 -3- 亞甲基二環(huán) ［2.2.1］庚烷，（-）- 莰烯 十五烷 3- 蒈烯 十四烷 月桂烯 萜品烯 鄰二甲苯 十二烷 右旋萜二烯 3- 亞甲基 -6-（1- 甲基乙基） 環(huán)己烯 苯乙烯 2- 蒎烯 （-）- 莰烯 間二甲苯 |
7.16 0.75 1.25 0.16 0.24 0.72 0.02 0.34 0.06 0.39 0.69 1.20 0.81 6.63 - 0.16 - |
5.83 - 0.85 0.23 - 0.62 0.40 0.39 - 0.76 - 1.12 0.44 3.17 0.49 0.23 0.65 |
| 醛類 | 異戊醛 己醛 反式 -2- 己烯醛 正辛醛 壬醛 反 -2- 辛烯醛 反 -2- 十二烯醛 反式 -2，4- 庚二烯醛 苯甲醛 反式 -2- 壬烯醛 反式 -2，4- 癸二烯醛 反式肉桂醛 對(duì)甲氧基苯甲醛 肉桂醛 戊醛 庚醛 （E）-2- 庚烯醛 2- 十三（碳）烯醛 （E）-3，7- 二甲基 -2， 6- 辛二烯醛 |
1.20 11.08 0.81 1.15 2.75 1.18 0.23 0.23 5.73 0.40 0.79 0.11 0.34 0.61 - - - - - |
- 24.72 0.50 1.93 3.92 1.33 - 0.33 9.72 - 0.67 0.13 0.54 1.50 2.16 3.56 1.68 0.39 0.13 |
| 酸類 | 乙酸 丙酸 丁酸 異戊酸 正戊酸 己酸 庚酸 辛酸 |
7.69 0.44 0.97 0.81 0.42 3.06 0.47 0.61 |
- 0.41 0.44 - 0.15 1.37 - - |
| 酚類 | 乙基麥芽酚 苯酚 |
1.69 - |
2.21 0.18 |
| 雜環(huán)類 | 2- 正丁基呋喃 2- 正戊基呋喃 2- 乙酰基吡咯 |
0.26 6.03 0.32 |
0.31 3.45 0.26 |
注：“-”表示該物質(zhì)未被檢測(cè)到。
在自然冷卻的醬排骨中醛類化合物的相對(duì)百分含量最高，達(dá)26.62%；其次為烴類化合物，為20.59%。而在真空冷卻的醬排骨中，相對(duì)百分含量最高的化合物是醛類，為53.20%；再次是15.25%的醇類化合物。
酯類化合物主要由有機(jī)酸和醇的酯化反應(yīng)生成，具有令人愉悅的水果香氣。在自然冷卻的醬排骨中，相對(duì)百分含量最高的酯類化合物是己酸己酯，為0.53%。己酸己酯具有草藥、水果香氣。水楊酸甲酯具有強(qiáng)烈的冬青油香氣，在自然冷卻的醬排骨中為0.46%，而在真空冷卻的醬排骨中未檢測(cè)到，這可能是因?yàn)樵跇悠诽幚砘蚣庸み^(guò)程中風(fēng)味的散失或因接觸空氣而氧化導(dǎo)致。丁酸丁酯具有水果香氣，廣泛用于食品香精配方中，在真空冷卻的醬排骨中為0.34%，在自然冷卻的樣品中未被檢測(cè)到，這可能是因?yàn)檎婵绽鋮s過(guò)程中溫度的快速下降，減少了醬排骨中風(fēng)味的損失。
醇類化合物可能來(lái)源于亮氨酸、異亮氨酸和苯丙氨酸等，這些氨基酸通過(guò)Strecker反應(yīng)生成醛，再被還原為相應(yīng)的醇。在自然冷卻的醬排骨中，相對(duì)百分含量最高的醇類化合物是4.05%的正己醇。正己醇屬于脂肪伯醇，具有強(qiáng)烈蘑菇樣甜的藥草、干草樣壤香。在真空冷卻的醬排骨中最高的是1-辛烯-3-醇，為4.5%，其主要是由氫過(guò)氧化物經(jīng)脫氫反應(yīng)生成酮后被脂肪氧合酶轉(zhuǎn)化而成，是賦予食品草香的關(guān)鍵揮發(fā)性化合物。在自然冷卻的醬排骨中，該物質(zhì)未被檢測(cè)到。芳樟醇屬于鏈狀萜烯醇類，具有鈴蘭、玫瑰等花香，在真空冷卻的醬排骨中為1.66%，而在自然冷卻醬排骨中未被檢測(cè)到，這可能是因?yàn)榉颊链紒?lái)源于醬排骨腌制過(guò)程中添加的香辛料，真空冷卻技術(shù)能更好地保留香辛料的香氣。
在自然冷卻的醬排骨中，相對(duì)百分含量最高的酮類化合物是丙酮，為9.71%，具有特殊辛辣氣味，而在真空冷卻的醬排骨中未檢測(cè)到。2，3-丁
二酮具有強(qiáng)烈的奶油氣味，在自然冷卻的醬排骨中為0.6%，而在真空冷卻處理的樣品中未被檢測(cè)到。甲基庚烯酮是合成芳樟醇的中間體，具有水果香氣和新鮮清香香氣，在真空冷卻的醬排骨中為0.38%，而在自然冷卻的樣品中未被檢測(cè)到，這可能是因?yàn)樽匀焕鋮s中較長(zhǎng)的冷卻時(shí)間，導(dǎo)致其風(fēng)味的揮發(fā)。
烴類化合物主要由脂肪酸中烷氧自由基均裂產(chǎn)生。在自然冷卻的醬排骨中最高的烴類化合物是正辛烷，為7.16%，具有汽油味，該物質(zhì)在真空冷卻的醬排骨中為5.83%。苯乙烯是一種具有輕微甜味的芳香單體，在自然冷卻的醬排骨中為6.63%，在真空冷卻的樣品中為3.17%。
醛類化合物具有脂肪香味和堅(jiān)果味，屬氫過(guò)氧化物降解產(chǎn)物，閾值較低，對(duì)風(fēng)味貢獻(xiàn)比較大。己醛具有青草味和水果香味，在自然冷卻的醬排骨中其相對(duì)百分含量為11.08%，在真空冷卻樣品中為24.72%。苯甲醛是苯丙氨酸的降解產(chǎn)物，燃燒時(shí)具有令人愉悅的味道，在自然冷卻的醬排骨中為5.73%，而在真空冷卻樣品中為9.72%。與自然冷卻相比，真空冷卻處理的醬排骨中己醛和苯甲醛相對(duì)百分含量均較高。在真空冷卻的醬排骨中還檢測(cè)到一些不存在于自然冷卻樣品的揮發(fā)性化合物，如戊醛、庚醛、（E）- 2-庚烯醛、2-十三（碳）烯醛和（E）-3，7- 二甲基 -2，6- 辛二烯醛。
酸類化合物可能是甘油三酯和磷脂的水解產(chǎn)物，也可能由醇和醛氧化產(chǎn)生。乙酸屬于低級(jí)飽和酸，具有強(qiáng)烈刺激性氣味。在自然冷卻的醬排骨中，乙酸的相對(duì)百分含量最高，為7.69%。而在真空冷卻樣品中沒(méi)有檢測(cè)到乙酸。己酸具有酸奶酪味，可能是醬排骨中蛋白質(zhì)氧化時(shí)的副產(chǎn)物，在自然冷卻的醬排骨中其為3.06%，而在真空冷卻的醬排骨中為 1.37%，這可能是因?yàn)檎婵绽鋮s一定程度上抑制了排骨中蛋白質(zhì)的氧化。
在2種處理方式的醬排骨中共檢測(cè)到醚類化合物4種、酚類化合物2種及雜環(huán)類化合物3種。二丁醚和茴香腦在2種醬排骨中均被檢測(cè)到，且真空冷卻處理的醬排骨中2種化合物的相對(duì)百分含量均高于自然冷卻樣品。4-烯丙基苯甲醚具有茴香、草藥風(fēng)味，在真空冷卻樣品中為0.73%，在自然冷卻樣品中未被檢測(cè)到，這可能是加工過(guò)程中香辛料的風(fēng)味在真空冷卻過(guò)程中得以較好保留。乙基麥芽酚在自然冷卻樣品中為1.69%，在真空冷卻樣品中為2.21%。乙基麥芽酚具有焦糖果醬風(fēng)味，該化合物的添加在改善食品風(fēng)味的同時(shí)還可以延長(zhǎng)保質(zhì)期從而改善食品品質(zhì)。雜環(huán)類化合物多是由糖類與氨基酸發(fā)生美拉德反應(yīng)所致，這類反應(yīng)對(duì)肉類風(fēng)味的形成起著至關(guān)重要的作用。在2種醬排骨中檢測(cè)到的3種雜環(huán)類化合物，2-乙?；量┚哂袌?jiān)果核桃風(fēng)味，在自然冷卻樣品中2-正丁基呋喃為0.26%，2-正戊基呋喃為6.03%，2-乙?；量?.32%；而在真空冷卻醬排骨中，2-正丁基呋喃為0.31%，2-正戊基呋喃為3.45%，2-乙?；量?.26%。
2.2 氣相-離子遷移譜分析
2.2.1 揮發(fā)性化合物指紋圖譜分析
采用儀器配套的 GalleryPlo插件生成指紋圖譜，可以直觀呈現(xiàn)出真空冷卻和自然冷卻的醬排骨之間的揮發(fā)性化合物差異，如圖1（略）。同一行指示不同冷卻方式的醬排骨，每個(gè)處理方式有3個(gè)平行樣品，從上到下分別是真空冷卻醬排骨、自然冷卻醬排骨。同一列表示同一揮發(fā)性有機(jī)物在不同樣品中的信號(hào)峰，顏色越深揮發(fā)性有機(jī)物的含量越高。真空冷卻的醬排骨中正己醇、丁醛和四氫呋喃等刺激性物質(zhì)含量明顯比自然冷卻的醬排骨低，說(shuō)明真空冷卻可以減少刺激性味道的產(chǎn)生。這與表2的GC-MS結(jié)果大致對(duì)應(yīng)。
2.2.2 揮發(fā)性有機(jī)物主成分分析
將2種醬排骨的GC-MS揮發(fā)性有機(jī)物數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析（PCA），如圖2所示。根據(jù)PCA結(jié)果，2個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率（PC1為78%，PC2為11%）占方差的89%，能反映出樣品的總體特征。真空冷卻和自然冷卻醬排骨在第一主成分上有明顯的差異，表明真空冷卻和自然冷卻醬排骨風(fēng)味差異較大，能被很好地區(qū)分出來(lái)。
圖2 2種醬排骨中揮發(fā)性有機(jī)物的主成分分析圖
2.3 揮發(fā)性物質(zhì)的電子鼻分析
Heracles快速氣相色譜電子鼻是在電子鼻基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新型檢測(cè)技術(shù)，與傳統(tǒng)電子鼻技術(shù)相比具有分析時(shí)間快、靈敏度高等特點(diǎn)，可以為成分進(jìn)行定性分析。
2.3.1 雷達(dá)特征圖譜分析
根據(jù)圖3氣相電子鼻雷達(dá)圖譜中峰的數(shù)量和大小，可以看到不同冷卻方式處理的醬排骨揮發(fā)性成分種類和含量分布情況。2種醬排骨的整體風(fēng)味輪廓大致相同，一些未重合的峰可能是只在一種醬排骨中檢測(cè)到的風(fēng)味化合物。出峰面積不同可能是因?yàn)檎婵绽鋮s處理增強(qiáng)了醬排骨中的某些特征風(fēng)味物質(zhì)或者降低了一些因氧化而產(chǎn)生的酸敗刺激性氣味。這與GC-MS揮發(fā)性化合物分析結(jié)果基本一致。
圖3 氣相電子鼻雷達(dá)特征圖譜
2.3.2 電子鼻主成分分析
將電子鼻數(shù)據(jù)做主成分分析，結(jié)果如圖4所示。第1主成分的方差貢獻(xiàn)率為66.812%，第2主成分的方差貢獻(xiàn)率為32.998%，2個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率之和達(dá)到99.810%，能夠很好地反應(yīng)樣品實(shí)際情況。識(shí)別指數(shù)為98，說(shuō)明得到的數(shù)據(jù)效果較好。自然冷卻醬排骨3個(gè)平行試驗(yàn)橫穿三、四象限，這可能是因?yàn)槠渲?組平行樣品在前處理過(guò)程中產(chǎn)生風(fēng)味損失或被其他物質(zhì)的風(fēng)味影響所致。在主成分分析中，樣品之間相對(duì)距離越遠(yuǎn)，表明樣品間氣味差異越大，可以看出2種冷卻方式處理的醬排骨氣味差異較大，容易區(qū)分。
圖4 電子鼻檢測(cè)的主成分分析
3 結(jié)語(yǔ)
本文采用HS-SPME-GC-MS和氣相電子鼻對(duì)自然冷卻和真空冷卻的醬排骨中揮發(fā)性化合物進(jìn)行分析，共檢測(cè)到 83種揮發(fā)性風(fēng)味化合物，其中2種醬排骨共有的揮發(fā)性化合物有46種，其余為非共有揮發(fā)性化合物，包括酯類、醇類、醚類、酮類、醛類、烴類、酸類、酚類和雜環(huán)類化合物。真空冷卻能夠在一定程度上減少醬排骨在自然冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的一些刺激性氣味化合物，同時(shí)有利于醬排骨中一些特征揮發(fā)性化合物的保留。2種不同冷卻方式處理的醬排骨氣味存在差別，可以通過(guò)氣相色譜電子鼻快速鑒別。
