不同解凍溫度對灘羊肉熟制后風味的影響

李俊麗,張同剛,張麗文,孔 豐,羅瑞明

(寧夏大學農學院,寧夏銀川 750021)

不同解凍溫度對灘羊肉熟制后風味的影響

李俊麗,張同剛,張麗文,孔 豐,羅瑞明*

(寧夏大學農學院,寧夏銀川 750021)

將實驗組新鮮灘羊羊腿肉先進行-60 ℃靜止空氣凍結,分別采取25、10、5 ℃靜止空氣解凍處理,對照組進行冷藏(3 ℃,24 h)處理,然后將樣品熟制。利用固相微萃取-氣相色譜-質譜法(SPME-GC-MS)測其揮發性風味物質,并使用主成分分析法對揮發性風味物質進行分析。結果表明,通過主成分分析可以從8類揮發性風味物提取2個主成分,其累積貢獻率為97.362%,即將8種揮發性風味物質歸為三大類:酸類、酯類、雜環類、醇類;醛類、醚類、酮類;烴類。且經過凍結、解凍處理的灘羊肉熟制后不會增加新的揮發性風味物質類型,隨著解凍溫度的降低,灘羊肉熟制后的風味物質種類逐漸增多,其中增加的揮發性風味物質:烴類5種、酯類3種、酸類1種、酮類2種。

灘羊肉,解凍溫度,固相微萃取-氣相色譜-質譜法,主成分分析法,揮發性風味物質

灘羊起源于蒙古羊,國家二級保護品種,是一種生長在特殊環境下的珍貴短脂尾綿羊,主要繁殖區域在我國的寧夏、陜西、甘肅以及與寧夏毗鄰的相關地區[1]。灘羊肉的保健功能早在《本草綱目》等古代醫學書籍中有所記載[2],其具有改善人體造血功能、提高食欲、增強體質的作用。

在肉品貯運中,冷凍保藏能有效降低細菌、真菌的繁殖,從而防止肉品的腐敗變質。有研究表明,虎蝦的蛋白熱穩定性與凍結方式無關,只受解凍方式的影響[3],這便表明了解凍的關鍵性。從表象上看,解凍為凍結的逆過程,實質上凍結對肌肉組織的破壞是解凍過程無法復原的,但適宜的解凍方法可以減少肉品質量降低的程度。最常見的解凍方式有空氣解凍法、水解凍法和微波解凍法,而空氣解凍法中吹風解凍又居多,其條件是在風速2 m/s以下,濕度大于90%[4]。水解凍法,其中又包括靜水解凍和高壓靜水解凍。高壓靜水解凍是通過壓力的作用加快解凍速度,降低肉品中乳酸含量并提高終點pH,降低肉品的蒸煮損失和滴水損失,進而提高肉品的嫩度,降低解凍對肉品帶來的傷害的一種解凍方式[5]。微波解凍法,它適合工業化的肉品加工企業,其可在生產線上連續、快速的對肉品解凍,并可保持肉品色澤與理化性質的穩定[6]。空氣解凍法是生活中最常見、用途最廣泛的解凍方式,無需任何特定設備,即凍結肉品放置于室溫環境中,肉品與周圍空氣不斷進行能量的熱輻射傳遞,繼而達到解凍的目的。操作簡單,適用性廣泛,所以本實驗選擇靜止空氣解凍法。

SPME-GC-MS具有較多優點,所以其在食品、生命科學、醫藥等領域得到了較為廣泛的使用[7]。常見畜禽產品中有多達千種以上的揮發性風味成分[8],加熱多種常見肉品的水溶性物質,產生類似的香氣,這說明肌肉為整體肉品提供了普遍性的共同風味[9],脂肪組織是決定肉品特征風味的主要因素,其最明顯的體現便在羊肉中[10]。

本研究以新鮮灘羊羊腿肉為原料,經-60 ℃靜止空氣凍結后,在不同解凍溫度下進行解凍,再將解凍后的灘羊肉與對照組經冷鮮處理的灘羊肉進行煮制,使用固相微萃取-氣相色譜-質譜法(SPME-GC-MS)測定揮發性風味物質并進行主成分分析。為灘羊肉解凍方案優化進行了前期理論性研究。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮灘羊羊腿肉 育齡6個月,大夏牧場清真食品有限公司;PA(聚酰胺)/PE(聚乙烯)/PP(聚丙烯)/PET(聚酯)/EVOH(聚乙烯醇)多層復合軟塑袋包裝 銀川偉博鑫生物科技有限公司。

BCD-649WE冰箱 青島海爾股份有限公司;MDF-382E(CN)超低溫冰箱 大連松下冷鏈有限公司;57330-U手動SPME進樣器、65 μmPDMS/DVB固相微萃取纖維頭 美國色譜科公司;QP2010 plus氣相色譜-質譜聯用儀 日本島津公司。

1.2 分組設置

按照表1對灘羊肉進行分組處理,同時以冷鮮灘羊肉為對照組。

表1 灘羊肉的不同處理方式Table 1 Different treatment conditions of Tan mutton

1.3 工藝流程

1.3.1 凍融工藝流程 新鮮灘羊羊腿肉→剔除筋腱→分割(200 g)→PA/PE/PP/PET/EVOH多層復合軟塑袋包裝→-60 ℃靜止空氣凍結24 h→解凍→待熟制灘羊肉。

1.3.2 煮制工藝流程 待熟制灘羊肉→55 ℃溫水煮制20 min→沸騰煮制40 min→自然降溫→熟制灘羊肉。

1.4 風味物質的提取與檢測

1.4.1 固相微萃取 根據李偉[11]的方法,稱3 g樣品放于20 mL頂空瓶中,再加0.6 g NaCl,混勻,將其放入水浴鍋中60 ℃恒溫加熱30 min,然后將已老化好的SPME針頭插入頂空瓶中萃取。30 min后將萃取頭拔出,再插入到GC/MS進樣器中,解吸5 min,收回纖維頭,拔出萃取頭。

1.4.2 氣相色譜條件 根據張同剛[12]的方法,毛細管柱DB-5MS,載氣He,流速3.7 mL/min,未分流;柱體初溫50 ℃,保持120 s,以15 ℃/min升至100 ℃,以5 ℃/min升至220 ℃,保持10 min,以10 ℃/min升至260 ℃,以5 ℃/min升至280 ℃。

1.4.3 質譜條件 根據張同剛[12]的方法,離子源溫度230 ℃;接口溫度250 ℃;燈絲電流150 μA;檢測電壓為350 V;掃描速率最高達10000 amu/sec;質譜質量掃描范圍為20～450 amu。

1.5 數據處理與統計分析

所有實驗數據用Microsoft Excel 2010進行繪圖,上述實驗進行3次重復,結果采用平均值±標準差表示。SPSS 19.0(美國IBM公司)進行主成分分析。

2 結果與分析

2.1 揮發性風味物質測定結果

從圖1分析可得,A組灘羊肉中共檢出揮發性風味物質41種。烴類物質所包含的總類最多,多達12種,相對含量高達45.63%。種類較多的物質有:醛類占比5.56%共8種;醇類占比3.25%共8種。種類較少的物質有:雜環占比9.68%共4種;酯類占比4.28%共3種;醚類占比12.48%共3種;酸類占比13.26%共2種;酮類占比5.89%僅1種。

圖1 A組灘羊肉中揮發性風味物質的總離子流圖Fig.1 Total lion chromatogram of volatile flavor compounds in Tan mutton of group A

圖2分析可得,B組灘羊肉中共檢出揮發性風味物質44種。烴類物質所包含的總類最多,多達15種,相對含量高達40.48%。種類較多的物質有:醛類占比6.58%共8種;醇類占比4.26%共6種。種類較少的物質有:酯類占比8.86%共4種;酮類占比2.68%共4種;雜環占比9.43%共3種;酸類占比12.64%共3種;醚類占比5.07%僅1種。

圖2 B組灘羊肉中揮發性風味物質的總離子流圖Fig.2 Total lion chromatogram of volatile flavor compounds in Tan mutton of group B

圖3分析可得,C組灘羊肉中共檢出揮發性風味物質49種。烴類物質所包含的總類最多,多達17種,其相對含量也最高,高達38.05%。種類較多的物質有:醛類占比9.64%共8種;醇類占比3.86%共6種;酯類占比8.46%共6種。種類較少的物質有:雜環化占比6.63%共4種;酮類占比5.71%共3種;酸類占比12.86%共3種;醚類占比15.33%共2種。

圖3 C組灘羊肉中揮發性風味物質的總離子流圖Fig.3 Total lion chromatogram of volatile flavor compounds in Tan mutton of group C

圖4分析可得,D組灘羊肉中共檢出揮發性風味物質58種。烴類物質所包含的總類最多,多達18種,其相對含量高達37.43%。種類較多的物質有:醛類占比8.93%共9種;醇類占比3.29%共9種;酯類占比9.52%共6種。

表2 不同解凍條件下灘羊肉的揮發性風味物質鑒定結果Table 2 Analytical results of volatile compounds in different thaw conditions Tan mutton

種類較少的物質有:酸類占比14.27%共5種;酮類占比8.57%共4種;雜環占比4.73%共4種;醚類占比15.33%共3種。

圖4 D組灘羊肉中揮發性風味物質的總離子流圖Fig.4 Total lion chromatogram of volatile flavor compoun in Tan mutton of group D

在四組灘羊肉中,揮發性風味物質存在一定的差別。D組中揮發性風味物質的種類多于其他三組,隨著解凍溫度降低,風味物質種類增多。產生該變化的原因可能是A、B、C三組灘羊肉均經歷了凍融處理,在解凍過程中,流失的不僅僅是水分,還可能有揮發性風味物質的前體物;由前面的研究可知低溫解凍可以減少汁液流失,可能就減少了揮發性風味物質前體物的流失。蔡勇等[13]發現蘭州大尾羊的肌肉中粗蛋白含量隨凍融次數的增加而顯著降低。夏楊毅等[14]研究了兔肉的反復凍融,發現隨著凍融次數的不斷增加,其氨基酸和脂肪酸的含量顯著減少。這便進一步證實了凍融灘羊肉與冷鮮樣品的風味差異,來源于凍融過程中氨基酸、核苷酸、多糖等揮發性風味物質前體物的流失。

續表

注:-代表未檢出。

從表2中可以看出,四組灘羊肉中均未檢出具有強烈膻味的酸類物質,這便解釋了灘羊肉膻味淡薄的原因。經凍融處理的三組灘羊肉與冷鮮樣品對照,均未產生新的風味成分,這便說明凍融處理不會新增灘羊肉的風味物質類型。

表2中種類最多的物質是烴類,由于其閾值偏大,所以對灘羊肉香氣的影響極小。醇類物質對灘羊肉的風味有一定影響,其中1-壬醇、1-辛醇能夠賦予灘羊肉果香香氣,在凍融過程中可能有醇類前體物的流失。醛類物質中的三甲基丁醛一般帶有肉品酸敗的氣味,但2-十一烯醛能給灘羊肉增添脂肪香氣。酮類、酯類閾值偏大,對灘羊肉香氣的影響極小。在雜環類物質中,呋喃類物質產生的肉香味,可使灘羊肉的風味更加濃厚,該類物質在凍融過程中變化不大。醚類物質能夠協調灘羊肉的整體香氣。酸類風味物質占比較高,可以看出凍融過程中,酸類物質的種類明顯減少,這與前人的研究結果一致,羊肉的羧酸含量明顯高于其他肉類[15]。

2.2 風味物質的主成分分析

表3 不同解凍條件下灘羊肉的風味物質Table 3 The change of flavor substances in different thaw conditions at Tan Boiled Mutton

由表3可知,四組灘羊肉熟制后的特征風味均由八類風味物質構成。為了更好的了解不同種類揮發性風味物質之間的關系,對表3中的數據矩陣進行主成分分析,從而將不同種類的揮發性風味物質進行統計學歸類,結果見表4。

表4 因子總方差解析結果Table 4 Eigenvalues of principal components and their variance contributions

從表4可以看出,第一主成分的特征值為6.783,其累積貢獻率為84.791%,第二主成分的特征值為1.006,其累積貢獻率為97.362%,第一主成分與第二主成分的特征值均>1,且到第二主成分時累積貢獻率已超過85%。說明第一主成分加第二主成分足以描述八類風味物質共同構成的灘羊肉特征風味,故提取這兩個因子來進行下一步分析。

表5 各變量的旋轉成分矩陣和公因子方差Table 5 Rotating component matrix and the common factor variance of each variable

表5是數據構成的新矩陣,公因子方差都大于0.95,便進一步證明了兩個主成分能夠良好的描述灘羊肉的整體香氣特征。如:酸類風味物質和第一主成分之間的系數大于和第二主成分之間的系數,這便說明酸類風味物質與第一主成分聯系密切,且系數越大酸類風味物質對主成分的作用越大。

在旋轉前的矩陣中可以看出,八類揮發性風味物質都和主成分一聯系密切,不存在和主成分二聯系密切的揮發性風味物質。因此,主成分一代表八類揮發性風味物質對灘羊肉香氣的影響,主成分二僅對灘羊肉的香氣產生極少作用。在旋轉后的矩陣中可以看出,主成分一代表醇類、酯類、雜環類、酸類,主成分二代表烴類、醛類、酮類、醚類。經過旋轉之后,風味物質與主成分之間的系數沒有再出現負值,且風味物質對主成分的歸屬關系發生了趨于合理的變化,因此旋轉后的數據更加精準。主成分一所包含的四類揮發性風味物質按其作用由高到低排列是:酸類、酯類、雜環類、醇類,主成分二所包含的四類揮發性風味物質按其作用由高到低排列是:烴類、醛類、醚類、酮類。

圖5 風味物質的主成分得分投影圖Fig.5 Principal component scores of projection of flavor substance

由圖5可得,主成分一包含的四類風味成分在圖中為同一簇;主成分二包含的四類風味成分在圖中分為兩簇,烴類是一簇,醛類、醚類、酮類是一簇。由以上可知,賦予灘羊肉特征香氣的八類揮發性風味物質能夠歸作三大類:酸類、酯類、雜環類、醇類;醛類、醚類、酮類;烴類。本實驗對揮發性風味物質的歸類結果與張同剛等[16]的研究結論有一定差異,其研究指出賦予手抓羊肉香氣的八類揮發性風味物質能夠歸為五大類:醛類;酮類、醚類;雜環類、酯類;烴類、酸類;醇類。該結論與本文分析結果存在差別的原因可能是,實驗材料的不同、處理方式的差異、GC-MS普庫的更新。

3 結論

通過對比四組灘羊肉熟制后的風味成分發現,主成分分析可以將8類揮發性風味物提取2個主成分,其累積貢獻率為97.362%,即將8種揮發性風味物質歸為三大類:酸類、酯類、雜環類、醇類;醛類、醚類、酮類;烴類。且經過凍結、解凍處理的灘羊肉熟制后不會增加新的揮發性風味物質類型,隨著解凍溫度的降低,灘羊肉熟制后的風味物質種類逐漸增多,其中增加的揮發性風味物質:烴類5種、酯類3種、酸類1種、酮類2種。

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Effect of different thawing temperature on the flavor of Tan mutton after cooking

LI Jun-li,ZHANG Tong-gang,ZHANG Li-wen,KONG Feng,LUO Rui-ming*

(School of Agriculture,Ningxia University,Yinchuan 750021,China)

In the test group,fresh leg of Tan mutton was frozen in still air at-60 ℃,then thawed in still air under different temperatures at 25,10 and 5 ℃. The control group was chilled at 3 ℃,24 h. Volatile flavor compounds were measured by solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry(SPME-GC-MS)method,and the volatile compounds were analyzed by the principal component analysis.The results indicated that through the principal component analysis,eight volatile flavor compounds could be selected two main components,the principal components was 97.362%,and they could be classified into three kinds:acid,ester,heterocyclic,alcohol,aldehyde,ether,ketone and hydrocarbon.Freeze-thaw process could not add the varieties of flavour substances from the analysis of specific volatile flavour compounds,and the kinds of flavour compounds in cooked Tan mutton had obviously increased as the thawing temperature decreased,among the increased volatile flavor compounds,there were five kinds of hydrocarbons,three kinds of esters,one kind of acids and two kinds of ketones.

Tan mutton;thawing temperature;SPME-GC-MS;PCA;volatile flavour compounds

2016-08-16

李俊麗(1990-)，女，碩士研究生，研究方向：畜產品貯藏與加工，E-mail:1192528503@qq.com。

*通訊作者:羅瑞明(1964-)，男，教授，研究方向：畜產品貯藏與加工，E-mail：ruimingluo.nx@163.com。

國家科技支撐計劃課題(2015BAD29B05)。

TS251

A

:1002-0306(2017)04-0137-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.04.018