常海军,周文斌,朱建飞
(重庆工商大学环境与资源学院,重庆市特色农产品加工储运工程技术研究中心,重庆 400067)
摘 要:以真空和散装2 种包装方式、秋季和冬季生产的重庆城口香肠为对象,采用顶空固相微萃取和气相色谱-质谱联用分析和鉴定了重庆城口香肠的挥发性风味成分。结果表明:鉴定出重庆城口香肠中各类挥发性化合物共105 种。其中烯烃类27 种、醇类22 种、芳香类16 种、烷烃类12 种、酯类11 种、醛类7 种、含氮化合物3 种、酸类2 种、酮类2 种、杂环类1 种、炔烃类1 种、呋喃类1 种。散装香肠中对风味有着重要贡献的挥发性化合物含量多于真空包装香肠。冬季生产的重庆城口香肠挥发性风味较秋季生产的香肠浓郁。确定出重庆城口香肠的特征风味物质为烯烃类、醛类、酯类和醇类。烯烃类多来源于生产重庆城口香肠时添加的香辛料,呈现出重庆城口香肠所特有的麻辣;而其他的特征风味主要由肉中发生的生物化学反应而产生。
关键词:重庆城口香肠;挥发性风味物质;固相微萃取;气相色谱-质谱联用
常海军, 周文斌, 朱建飞. 重庆城口香肠挥发性风味成分的分离与鉴定[J]. 食品科学, 2016, 37(6): 146-152. DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201606026. http://www.spkx.net.cn
CHANG Haijun, ZHOU Wenbin, ZHU Jianfei. Isolation and identification of volatile compounds of Chongqing Chengkou sausage[J]. Food Science, 2016, 37(6): 146-152. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201606026. http://www.spkx.net.cn
我国传统腌腊肉制品是千百年来民间肉制品加工经验和智慧的结晶,以产品风味独特著称,在世界肉类食品中占居着重要的地位,拥有世界上最大的消费群体,其发展前景广阔[1]。
川渝地区是我国特有传统腌腊肉制品的主要生产地区之一,主要传统品种有重庆城口香肠、重庆城口腊肉、重庆白市驿板鸭等,具有悠久的历史,其产品一直深受消费者的喜爱,不仅在国内占有较大市场,而且在中国香港地区和日本、南韩、欧盟等市场深受消费者的欢迎[2]。其中重庆城口香肠是川渝地区名牌产品,以其悠久的历史和特有的风味而成为中国传统肉制品的典型代表,是世界珍贵饮食文化遗产的重要组成部分。产品经选料、配料和拌料、灌制、晾晒和熏烤等特殊的传统工艺精心制成,其色泽鲜艳、红白分明、风味独特、肉质精良、香味纯正、营养丰富,是川渝地区具有代表性的土特产之一。重庆城口香肠通常于秋季和冬季生产,不同的生产季节环境会影响到晾晒过程中产品风味等品质的形成。另外,重庆城口香肠常见有真空和散装2 种包装方式,不同的包装方式也会影响产品在贮藏销售过程中品质的变化。
目前重庆城口香肠存在产品风味混乱,经典风味开始淡化、生产周期长、效率低、产品风味单一、质量不稳定以及贮藏销售环节易出现风味劣变等问题和现象[3],严重影响和制约了产品发展。另外,部分企业通过添加多种香精香料来维持产品的风味需求,一定程度上导致了添加剂的滥用,造成一定的食品安全问题,引起市场混乱。
近年来在肉制品风味领域的研究取得重要进展,对川渝地区部分肉制品风味也有研究,主要体现在腊肉[4-7],也有部分学者对发酵香肠的挥发性成分进行研究[8-9],但存在的问题仍然较多,特别是在川渝地区典型传统肉制品的特征风味物质、风味形成的酶学机制及肉制品风味调控机理等方面,还需要做大量研究工作。纵观目前研究,鲜见有关不同生产季节和包装方式对其风味影响研究的相关报道。
本研究以川渝地区传统香肠的典型代表重庆城口香肠为研究对象,探讨不同生产季节和包装方式对香肠主体风味物质的影响,分析风味形成机理,为提高香肠产品质量和改进工艺提供理论依据。
1.1 材料
重庆城口香肠 重庆市城口县赵孝春野生食品开发有限公司。分别选购于秋季(10月)和冬季(1月)生产的真空包装和散装重庆城口香肠为供试样品。
1.2 仪器与设备
QP2010气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)联用仪 日本岛津公司;固相微萃取(solid phase microextraction,SPME)进样器、50/30 μm二乙基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷(divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane,DVB/ CAR/PDMS)萃取头 美国Supelco公司;DB-5MS石英毛细色谱柱(30 m×0.25 mm i.d.,0.25 øm) 美国Agilent公司;Ultra-Turrax T25 BASIC高速匀浆器 德国Ika-Werke公司。
1.3 方法
1.3.1 挥发性风味成分萃取
准确称取1.0 g粉碎后的样品,放入15 mL顶空瓶中用聚四氟乙烯瓶盖密封,平衡30 min后将50/30 μm DVB/ CAR/PDMS萃取头插入顶空瓶中,60 ℃恒温吸附45 min,然后缩回萃取纤维头,从顶空瓶中拔出萃取头,将萃取头插入GC-MS进样口,在250 ℃条件下解吸5 min,同时启动仪器采集数据。
1.3.2 GC-MS分析条件
G C条件:采用D B - 5 M S石英毛细色谱柱(30 m×0.25 mm i.d.,0.25 øm)对香肠挥发性化合物进行分离。进样口温度230 ℃;分流进样,分流比10∶1;流量控制方式:线速度;柱流量1.0 mL/min。升温程序:起始温度40 ℃,保持5 min;然后以10 ℃/min的速率升温到85 ℃,保持1 min;再以2 ℃/min的速率升温到105 ℃,保持1 min;之后以4 ℃/min的速率升温到165 ℃,无保留;最后以15 ℃/min的速率升温到230 ℃。
MS条件:电子电离源;检测器电压830 eV;离子源温度230 ℃;接口温度230 ℃;扫描方式为全扫描;扫描速率769 u/s;质量扫描范围40~400 u。
1.3.3 定性与定量
定性:分析挥发性物质时,将得到的数据在计算机上通过仪器所配置的NIST 08.LIB和NIST 08s.LIB谱库进行检索和匹配[10-11]。
定量:对总离子流量色谱用峰面积归一化定量,得出各组分的相对含量[12]。
2.1 香肠中挥发性风味化合物检测
SPME-GC-MS分析检测重庆城口香肠挥发性风味物质的总离子流图见图1。从重庆城口香肠的挥发性成分中鉴定出的化合物种类和相对含量如表1所示。
图1 重庆城口香肠SPME-GC-MS总离子流色谱图
Fig.1 Total ion chromatogram of Chongqing Chengkou sausage by SPME-GC-MS
表1 重庆城口香肠挥发性风味物质GC-MS分析结果
Table 1 Volatile compounds in four samples of Chongqing Chengkou sausage %
续表1 %
续表1 %
注:—.未检出。
由表1可知,可定性定量的成分总计为105 种,其中在1号香肠样品(秋季生产真空包装)中测定出44 种挥发性成分,依次为烯烃类(17 种)、醇类(10 种)、烷烃类(5 种)、酯类(5 种)、醛类(3 种)、少量的芳香类化合物(2 种)、炔烃类(1 种)、酸类(1 种)。2号香肠样品(秋季生产散装)中测定出43 种挥发性物质,主要是烯烃类(19 种),其次是醇类(9 种)、芳香类化合物(6 种)、酯类(4 种)、烷烃类(2 种)、醛类(2 种)、酮类(1 种);3号香肠样品(冬季生产真空包装)中总测出45 种成分,有烯烃类(16 种)、芳香类化合物(9 种)、烷烃类(6 种)、酯类(4 种)以及少数的醛类(3 种)、醇类(3 种)、含氮化合物(2 种)、呋喃(1 种)、酸类(1 种);4号香肠样品(冬季生产散装)中测定出45 种挥发性成分,为烯烃类(18 种)、醇类(9 种)、酯类(5 种)以及少数的烷烃类(3 种)、醛类(3 种)、芳香类化合物(3 种)、含氮化合物(2 种)、杂环类化合物(1 种)、酮类(1 种)。
由图1可知,真空包装香肠(1、3号)的挥发性风味物质的峰面积大于散装香肠(2、4号);而在秋季生产的香肠挥发性风味化合物的峰面积大于冬季生产的。通过SPME方法提取并由GC-MS分析4 种样品一共得到的105 种挥发性化合物,主要为烯烃类(27 种)、醇类(22 种),其次是芳香族化合物(16 种)、烷烃类(12 种)、酯类(11 种),同时也含有少量的醛类(7 种)、含氮化合物(3 种)、酸类(2 种)、酮类(2 种)、杂环类(1 种)、炔烃(1 种)、呋喃(1 种)。
秋季和冬季2 种不同的生产季节主要影响到香肠在吊挂晾晒过程中风味成分的形成,其挥发性风味化合的差别可能与自然环境的温度、湿度以及光照等环境条件有关,其具体机理有待于进一步研究。真空包装和散装影响到产品在后续成熟过程中风味成分的形成,其原因是由于不同的包装方式对产品表面的氧化效果作用不一致所致,香肠产品部分挥发性风味化合物来自脂肪酸的氧化,脂肪酸快速发生氧化并提供所期望风味的挥发性物质,不饱和脂肪酸比饱和脂肪酸更容易自动氧化[4]。从而可知,在不同生产季节,以及不同的包装方式使各种挥发性化合物的相对含量存在差异。
2.2 香肠中特征风味物质分析
对4 组香肠样品中所检测出的化合物种类重复较高和相对含量较高者确定为主体特征风味物质[13-15],其主体特征风味物质归类分析分别见表2~5。重庆城口香肠主要挥发性风味物质是烯烃类和醇类,达到50%以上。对于肉制品风味成分而言,醛类与酮类也是十分重要的风味物质,并且醛类是中式香肠第二大类挥发性风味物质[16]。
表2 1号样品特征风味物质
Table 2 The characteristic flavor compounds of No. 1 sample (autumn production and vacuum packaging)
表3 2号样品特征风味物质
Table 3 The characteristic flavor compounds of No. 2 sample (autumn production and bulk packaging)
烯烃类多来源于在生产重庆城口香肠时添加的香辛料,如胡椒会产生的莰烯、β-蒎烯、月桂烯、3-蒈烯等的特殊的风味,花椒会产生α-蒎烯、β-蒎烯、3-蒈烯等[14-15]。另外,对风味有贡献的烯烃类也可能会来自烟熏料中[5-17],如月桂烯具有草本香、甜香、干香、药香味等香味,可能来自于泊木油;罗勒烯具有草香、花香并伴有橙花油气息,可能也是来自烟熏料中。
表4 3号样品特征风味物质
Table 4 The characteristic flavor compounds of No. 3 sample (winter production and vacuum packaging)
表5 4号样品特征风味物质
Table 5 The characteristic flavor compounds of No. 4 sample (winter production and bulk packaging)
研究[12]表明,由于醇的阈值相对较高,它们的风味在肉制品中被认为并不十分重要。醇类可能来自风味前体物的化学降解,也有可能来自香辛料的香味成分。通常而言,直链的一级醇相对来说是无风味的,但随着碳链的增长,风味增强,产生出清香、木香、脂肪香的特征[18]。脂肪醇是肉中脂肪自动氧化的产物,一级脂肪醇在猪肉的挥发性物质中种类多,但是由于其阈值高,所以对风味的贡献也很少[19]。而不饱和醇的阈值较低,其对重庆城口香肠的风味有一定贡献。如在重庆城口香肠中检出的醇类物质里,萜烯醇、芳樟醇来自于添加入香肠的香辛料,萜烯醇具有呈暖的胡椒香、较淡的泥土香和陈腐的木材气息;而芳樟醇具有百合花、铃兰、柑橘类香气。
虽然在重庆城口香肠中羰基化合物所占比例很小,但由于羰基化合物的阈值较低,对风味有一定的贡献作用。醛类化合物在脂质氧化中形成的速率很快,可以产生广泛的风味,低含量的醛可能产生特征的香味,一些醛,特别是不饱和醛是食品中很重要的香味物质[20]。许多极低含量的醛有助于许多食品的香味,3~4 个碳原子的醛具有强烈的刺激性风味,5~9 个碳原子的醛具有清香、油香、脂香风味,分子质量较高的醛具有橘子皮似的风味[21]。饱和的直链醛通常有令人不愉快的、辛辣的气味并带有蜡的特征气味,如检出的正己醛,具有强烈的酸败味,令人作呕的气味,但在含量较低时,正己醛呈现清香青草气味;支链的饱和醛有产生出果香、坚果香、奶酪香,如异戊醛具有香蕉、苹果的水果香气[17]。
通常酯类的形成需要一个复杂的反应链,它们可能是在微生物作用下,醇类和羧酸类的酯化反应中生成的[22]。酯类物质具有典型的水果香气,是重要的挥发性风味物质。
烷烃对于风味的贡献是最少的一类化合物,其中脂肪烃主要是C2~C25的正构烷烃和其甲基支链衍生物,由于这类化合物的阈值比较高,可以说对风味贡献很少[23]。
其他含量较少的化合物的来源,酚类化合物可能是来自于烟熏的木材中。而酮类可能由脂肪降解、氧化或其进一步反应生成,一般而言,酮类是由美拉德反应生成,或者来自于醛类的进一步氧化[24-25]。多数酮具有清香气味。酸类主要来自脂肪的水解以及脂肪氧化过程中产生的小分子脂肪酸[26]。在重庆城口香肠中检测到的其他类化合物主要为杂环化合物,这些化合物阈值较低,是肉品风味的呈味物,其来自于氨基酸和硫胺素的热解[27],以及氨基酸和还原糖的美拉德反应[13]。
在不同季节不同包装的4 组重庆城口香肠中定性鉴定出各类挥发性化合物共105 种。其中烯烃类27 种、醇类22 种、芳香类化合物16 种、烷烃类12 种、酯类11 种、醛类7 种、含氮化合物3 种、酸类2 种、酮类2 种、杂环类1 种、炔烃1 种、呋喃1 种。
真空包装与散装香肠虽然呈现风味的主体物质相同,相比真空包装香肠,散装香肠中对风味有着重要贡献的挥发性化合物相对含量较多。另外,相比秋季生产的重庆城口香肠,冬季生产的香肠挥发性风味较浓郁。
确定了重庆城口香肠中主体风味物质主要为烯烃类、醇类、酯类、芳香类化合物、醛类等。分别为水芹烯、莰烯、β-蒎烯、月桂烯、3-蒈烯、松油烯、柠檬烯、罗勒烯、萜品油烯、α-蒎烯、反式石竹烯;1-甲基-4-(1-甲基乙烯基)环己醇、芳樟醇、γ-萜品醇;乙酸松油酯、乙酸芳樟酯;苯、邻异丙基甲苯;异戊醛、正己醛;十二烷。
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CHANG Haijun, ZHOU Wenbin, ZHU Jianfei
(Chongqing Engineering Research Center for Processing, Storage and Transportation of Characterized Agro-Products, College of Environment and Resources, Chongqing Technology and Business University, Chongqing 400067, China)
Abstract: Chongqing Chengkou sausages produced in autumn and winter and commercialzed in vacuum packaging and bulk, respectively, were selected as experimental subjects in this study. The volatile flavor compounds of four samples of sausage were extracted by solid-phase micro-extraction (SPME) and analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The results showed that a total of 105 volatile flavor compounds were detected from the four samples, including olefins (27), alcohols (22), aromatic compounds (16), alkanes (12), esters (11), aldehydes (7), nitrogen-containing compounds (3), acids (2), ketones (2), heterocyclic compounds (1), alkyne (1) and furan (1). The number of major volatile flavor compounds in bulk sausage was larger than in vacuum-packaged sausage. The volatile flavor in sausages produced in winter was richer than that in the sausage produced in autumn. The characteristic flavor substances of Chongqing Chengkou sausage were determined to be olefins, aldehydes, esters and alcohols. Most olefins came from the spices added in sausage and showed the unique spicy taste of Chengkou sausage, while the other flavor characteristics are mostly produced from biochemical reactions in meat.
Key words: Chongqing Chengkou sausage; volatile flavor compounds; solid phase microextraction (SPME); gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)
中图分类号:TS251.1
文献标志码:A
文章编号:1002-6630(2016)06-0146-07引文格式:
DOI:10.7506/spkx1002-6630-201606026
作者简介:常海军(1980—),男,副教授,博士,主要从事畜产品加工理论与技术研究。E-mail:changhj909@163.com
基金项目:重庆市科委基础与前沿研究计划项目(cstc2013jcyjA80017);重庆市教委科学技术研究项目(KJ1500633);国家自然科学基金青年科学基金项目(31101313)
收稿日期:2015-07-01