不同烹飪方法對牛肉揮發性風味物質的影響

劉 楊，黃 佳，賈洪鋒，方小微，龍沮屹，蘭 寧

（四川旅游學院食品學院，四川成都 610100）

肉是人類食物的重要組成部分，為人類提供了必需的蛋白質、脂肪和維生素。肉類風味是評價肉類品質的重要指標[1]。肉類的風味主要是加工過程中產生的，當對生肉加熱時，肉類的風味前體物發生化學反應，產生揮發性風味物質，形成肉的獨特風味[2]。肉類從未加工到加工經歷了一系列的變化：色澤變深、香味漸濃、味道增厚、質地改變[3]。

關于烹飪加工對肉類影響的研究主要有傳統中式高溫烹飪工藝對牛肉食用品質的影響[4]，蒸制、煮制、燉制及干制對牛肉中有害物質（多環芳烴（PAHs）、反式油酸（C18:1 trans-9）及亞硝酸鹽）的影響[5]，烤、炸和煎對牛肉理化指標的影響[6]，燉煮對牛肉中揮發性物質的影響[7?10]，以及牛肉煎制過程中色澤的變化及動力學模型的建立[11]等。牛肉適合采用多種烹飪加工方法從而制成不同的食品，不同烹飪方法的加熱溫度和加熱時間等要素各有不同，從而導致最終產品會呈現出不同的食用品質。就目前的研究而言，關于不同烹飪方法處理的牛肉中揮發性風味物質的比較還未見報道。因此，本論文采用GC-MS分析牛肉在不同烹飪方法（蒸、炸、煮）下揮發性風味物質的變化，為牛肉食用深加工、產品開發以及風味改良提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

冷鮮牛里脊肉（4 ℃貯藏備用） 成都市龍泉驛區萬達永輝超市；金龍魚菜籽油 金龍魚糧油食品股份有限公司。

50/30 umDVB/CAR/PDMS固相微萃取頭 美國Supelco公司；安捷倫-7890B-氣相色譜-三重四極桿串聯質譜儀、HP-INNOWAX中極性柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm） 美國安捷倫公司；萬分之一分析天平 上海西塘生物科技有限公司；220 V/2100 W電磁爐（可調節功率） 九陽股份有限公司；TP101電子數顯食品溫度計 廣東東莞萬創電子制品有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品制備 依據前期預實驗結果，將牛里脊切成10 cm×5 cm×2 cm的塊狀備用，在使用電磁爐過程中，蒸、炸和煮三種烹飪方法的功率均為600 W，蒸、煮時間均為30 min，水加熱并保持沸騰后放入牛里脊肉進行蒸制和煮制；炸制時間為15 min，500 g菜籽油加熱150 s后，油溫達到170 ℃，放入肉進行炸制。

1.2.2 固相微萃取條件 根據文獻[12]做了一定改進，將經過不同烹飪方法加工處理的牛肉樣品在室溫下切碎混勻后準確稱取3.00 g裝入10 mL頂空瓶中，旋緊瓶蓋。樣品瓶放入60 ℃水浴鍋中平衡5 min后將SPME萃取頭插入瓶中，萃取頭處于頂空狀態吸附揮發性風味化合物55 min后取出，插入GC進樣口中，熱解吸5 min。

1.2.3 色譜條件 色譜柱：HP-INNOWAX中極性柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序：初始溫度45 ℃，保持3 min，然后以3 ℃/min的速率升溫至180 ℃，再繼續以12 ℃/min升到220 ℃，保持3 min；進樣口溫度240 ℃；載氣為99.999%高純度氦氣；流速0.8 mL/min。不分流進樣。

1.2.4 質譜條件 根據文獻[13]做了一定改進，電離方式EI；離子源溫度220 ℃；接口溫度240 ℃；電子能量70 eV；掃描方式為全掃描；質量掃描范圍m/z 35～500 amu，峰面積歸一化法進行定量。

1.3 數據處理

采用Excel 2016軟件對數據進行匯總和分析；SPSS Statistics 26軟件進行主成分分析。

2 結果與分析

2.1 牛肉樣品中揮發性風味物質檢測結果

采用SPME結合GC-MS檢測不同烹飪方法處理的牛肉樣品揮發性風味物質。從表1可知，牛肉中共檢測出114 種化合物，分別是20 種酯類物質、14 種酸類物質、24 種醇類物質、16 種醛類物質、13種酮類物質、11 種烴類物質、3 種酚類物質和13 種其他類物質。生牛肉、蒸牛肉、炸牛肉和煮牛肉共有的揮發性風味物質有14 種，分別是：2-羥基戊酸甲酯、己酸、二甲基硅炔二醇、1-辛烯-3-醇、1-戊醇、壬醛、癸醛、己醛、十四烷醛、辛醛、丙酮、2,3-辛二酮、3,7,11,15-四甲基己二烯-2-烯、甲氧基苯基-肟。不同的烹飪方法對牛肉中揮發性風味物質的影響不同。表2統計出了不同烹飪方法處理的牛肉樣品中檢測出的不同化合物的種類與數量。從統計結果可以看出，生肉中共有61 種揮發性風味物質，主要是酸類物質、酯類物質和醇類物質（相對含量分別為30.28%、24.94%和12.07%）；煮牛肉中檢測出60 種揮發性風味物質，主要是醛類物質、酮類物質和醇類物質（相對含量分別為41.92%、13.83%和12.05%）；蒸牛肉中檢測出 59種揮發性風味物質，主要是醛類物質（相對含量為63.91%）；但是炸牛肉中僅檢測出33 種揮發性風味物質，主要是醛類物質（相對含量為51.43%）。結果表明，烹飪加工后的牛肉中最主要的揮發性風味物質是醛類，柏霜等[14]的研究也指出，醛類是三種灘羊肉制品（炒制、煎制與炸制）主要的揮發性化合物。炸制對牛肉中揮發性風味物質的種類影響最大，這可能與炸制的溫度比煮制和蒸制更高有關。柏霜等[14]的研究也指出，加工工藝與溫度的不同是導致揮發性風味化合物不同的主要原因。黃群等[15]對傳統湘西臘肉經蒸煮、油炸和微波3 種烹飪方式處理后，油炸樣品中檢出的風味化合物種類最少。

表1 不同烹飪方法處理的牛肉樣品中揮發性風味物質相對含量Table 1 Relative contents of volatile flavor compounds in beef samples treated with different cooking methods

表2 不同烹飪方法的牛肉揮發性風味物質分類統計Table 2 Types of volatile flavor compounds in beef samples treated with different cooking methods

續表 1

續表 1

生牛肉中的揮發性風味物質含量較高的是己酸乙酯和己酸（相對含量分別為16.15%和11.17%）；煮牛肉中是壬醛和2,3-辛二酮（相對含量分別為13.44%和11.94%）；蒸牛肉中是己醛（相對含量為44.89%）；炸牛肉中是甲醛、壬醛和己醛（相對含量分別為19.49%、17.66%和9.58%）。飽和醛和不飽和醛具有青草、脂肪和油脂的香氣，在所有熟肉香氣中起著重要作用。不同加工過程處于持續加熱狀態，由于美拉德反應、脂質氧化反應和Strecker熱降解反應，醛類物質與其他類型化合物相比濃度總量都是最高的[14]。

2.2 酯類揮發性風味物質分析

酯類物質是由肌肉組織中脂質氧化所產生的醇和游離脂肪酸之間的相互作用所產生的[16]。從表1中可以看出，生牛肉、蒸牛肉、炸牛肉和煮牛肉中均含有的酯類物質是2-羥基戊酸甲酯，相對含量分別為0.42%、0.09%、0.64%、0.15%。生牛肉、蒸牛肉、炸牛肉和煮牛肉中酯類物質的相對含量分別為24.94%、1.97%、5.49%、3.47%。從表2中可以看出，生牛肉、蒸牛肉、炸牛肉和煮牛肉中酯類物質的種類分別為：13、9、4、11。酯類物質相對含量和種類差異較大。牛肉樣品在經過不同烹飪方法（蒸制、炸制、煮制）加工以后，炸牛肉中酯類物質總含量略高于蒸牛肉和煮牛肉，其原因可能是因為雖然炸制溫度比蒸制和煮制溫度更高，但是蒸制和煮制的時間更長，導致酯類物質含量減少更多。陳麗麗等[17]的研究也指出，經過蒸制、炸制和煮制后的脆肉皖魚肉中酯類物質的種類和含量都明顯減少，同時油炸的樣品中酯類物質含量高于蒸制和煮制樣品，且煮制樣品高于蒸制樣品。蒸制牛肉和煮制牛肉中雖然酯類物質種類相對較多，但是長時間加熱導致酯類物質相對含量較少?？傮w而言，生牛肉中的酯類物質在經過蒸、炸和煮之后，其中的酯類物質含量均大幅減少。以生牛肉為參考，主要的酯類物質是己酸乙酯（相對含量為16.15%），經過蒸制、炸制、煮制之后相對含量均降為0。同時也可以看出，在蒸制和煮制過程中產生了一些在生牛肉中沒有的酯類物質。酯類物質是由酯化反應和各種產物之間的相互作用產生的，長鏈脂肪酸與醇類物質生成的酯類物質呈油脂味，短鏈脂肪酸與醇類物質生成的酯具有果香味。

2.3 酸類揮發性風味物質分析

酸類物質相對含量最高的是生牛肉中的己酸，它也是生牛肉、蒸牛肉、炸牛肉和煮牛肉中唯一共有的酸類物質，后三種牛肉樣品中己酸的相對含量分別為0.71%、2.12%、1.37%。生牛肉中酸類物質種類較為豐富，共12 種，蒸牛肉中含有8 種，煮牛肉中含有4 種，最少的是炸牛肉，僅含有1 種。生牛肉、蒸牛肉、炸牛肉和煮牛肉中，酸類物質的相對總含量分別為：30.28%、1.47%、2.12%和2.03%。酸類主要是在高溫烹飪過程中由相應醇和醛等氧化生成，相對含量及種類隨烹飪方法的不同而有所變化。經過三種不同烹飪方法（蒸制、炸制、煮制）烹制之后，生牛肉中的正十六酸、庚酸、油酸、苯甲酸、十二酸、十三酸在加工后的樣品中未檢出。蒸制后新檢出2,4-壬二酸和2-乙基己酸，煮制后新檢出2-乙基己酸。

2.4 醇類揮發性風味物質分析

醇主要來源于脂肪的氧化分解[18]。生牛肉、蒸牛肉、炸牛肉和煮牛肉中共檢測出24 種醇類物質，其中有14 種醇類物質是生牛肉中就含有。所有醇類物質中，共同含有的是：二甲基硅炔二醇、1-辛烯-3-醇和1-戊醇。研究顯示1-辛烯-3-醇具有較強的蘑菇香味[19]。從表1中可以看出，與生牛肉中含有的醇類物質相比，蒸制后，生牛肉中原有的醇類物質消失了一半，炸牛肉和煮牛肉分別剩余4 和6 種，其余醇類物質是新生成的。生牛肉、蒸牛肉、炸牛肉和煮牛肉中，醇類物質的相對總含量分別為：12.07%、8.46%、6.25%和12.05%。生牛肉的醇類物質中相對含量較高的是雪松醇，相對含量為4.12%，蒸牛肉、炸牛肉和煮牛肉中雪松醇的相對含量均為0。說明牛肉樣品經過不同的烹飪方法加工以后雪松醇不再存在。從相對含量上來看，煮制對醇類物質影響不大，影響最大的是炸制，黃群等[15]的研究也表明，油炸的臘肉中醇類化合物的含量明顯降低。

2.5 醛類揮發性風味物質分析

醛類物質主要也來源于脂肪氧化分解[20]。醛類物質具有較強的揮發性，濃度高，是熟肉中重要的風味化合物[21]。生牛肉、蒸牛肉、炸牛肉和煮牛肉中，醛類物質的種類分別為7、12、6、14；相對總含量分別為9.6%、63.91%、51.43%、41.92%。其中，共有的醛類物質有5 種：壬醛、癸醛、己醛、十四烷醛、辛醛，是所有揮發性風味物質中共有最多的類別；生牛肉的醛類物質中相對含量最高的是苯甲醛（3.11%），蒸制、炸制、煮制之后，相對含量分別為：4.58%、0%、6.5%。在所有醛類物質中，己醛的相對含量在蒸制樣品中高達44.89%；壬醛在炸制和煮制樣品中相對含量分別是17.66%和13.44%。在共有的醛類物質中，壬醛具有清香風味，主要是由油酸氧化產生[22]；己醛具有青草風味，主要由亞油酸和花生四烯酸氧化產生[23]。蒸牛肉和煮牛肉中共同含有苯甲醛、壬醛、癸醛、己醛、十四烷醛、辛醛、七烷醛、（E）-2-辛烯醛、糠醛、（E，E）-2,4-癸二烯醛、（E，Z）-2,4-癸二烯醛11 種醛類物質，說明牛肉在蒸制和煮制過程中產生的醛類物質的種類比較相似。（E）-2-辛烯醛具有清香、果香；而（E，E）-2,4-癸二烯醛具有脂肪味、油味。己醛具有一定的清香和果香。所以，經過不同烹飪方法（蒸制、炸制、煮制）處理之后，牛肉均具有清香、果香、脂肪味和油味，但是程度上有一定的差異。

2.6 酮類揮發性風味物質分析

酮類物質可以通過不飽和脂肪受熱氧化后降解[24]，也可以通過美拉德反應產生[25]，常有清香氣味，但是對風味的貢獻不明顯，然而有些酮類物質是形成雜環類化合物的重要中間體，對肉香味的形成有著難以忽視的作用[25]。由表1可知，生牛肉中含有5 種酮類物質，相對總含量為3.22%；蒸制、炸制和煮制之后，酮類物質的種類分別是6、4和9 種；相對總含量分別是9.01%、3.75%、13.83%。生牛肉中最主要的酮類物質是6,10-二甲基-5,9-十一烯-2-酮，相對含量為1.23%；蒸牛肉和煮牛肉中最主要的酮類物質是2,3-辛二酮，相對含量分別為7.55%和11.94%；炸牛肉中最主要的酮類物質是丙酮，相對含量為1.82%。由于酮類物質在所有揮發性風味物質中占比不大，因此對牛肉揮發性風味的貢獻并不突出。

2.7 烴類揮發性風味物質分析

烯烴類化合物主要來源于脂肪氧化或者氨基酸氧化[26]，對風味的貢獻較小[27]。在生牛肉、蒸牛肉、炸牛肉和煮牛肉中，共檢出11 種烴類物質，但是僅共有一種烴類：3,7,11,15-四甲基己二烯-2-烯。蒸制和煮制之后牛肉均含有7 種烴類物質，且種類差異不大，可能是因為蒸和煮這兩種烹飪方法較為相近，并且烹飪的時間都是30 min，但是與生牛肉（含有2種烴類物質）相比，差異明顯；炸牛肉是經過高溫炸制而成，所以與蒸牛肉、煮牛肉和生牛肉均有一定差異性。生牛肉、蒸牛肉、炸牛肉和煮牛肉中烴類的相對總含量分別為：0.55%、7.24%、4.59%、6.82%。生牛肉中相對含量最高的烴類物質是3,7,11,15-四甲基己二烯-2-烯，相對含量為0.29%，經過不同烹飪方法（蒸制、炸制、煮制）加工以后，相對含量分別為：0.21 %、0.56%、0.34%。

2.8 酚類揮發性風味物質分析

被檢出的酚類物質分別是：苯酚、對甲酚、（E）-2-壬基酚3 種。其中，生牛肉、蒸牛肉、煮牛肉三者共有的酚類物質是（E）-2-壬基酚，炸牛肉中未檢測出酚類物質。生牛肉、蒸牛肉、炸牛肉和煮牛肉中酚類物質的總相對含量分別為：0.42%、0.38%、0%、0.45%。樣品中檢出的酚類物質無論是在種類上還是相對含量上均較少。酚類閾值較低，對風味的形成有重要貢獻，其中苯酚具有酚香[28]和甜香[29]、對甲酚具有芳香味[28]和苯酚氣味[30]。

2.9 其他類揮發性風味物質分析

其他類物質主要是雜環類化合物，共檢出13種。生牛肉、蒸牛肉、炸牛肉和煮牛肉中檢出種類分別為5、3、7、3 種；相對總含量分別為5.54%、1.32%、7.34%、2.98%。其中共有的化合物是甲氧基苯基-肟。除共有化合物外，生牛肉中相對含量最高的化合物是1,2,4,5-四甲基-苯，相對含量為0.55%；蒸牛肉和煮牛肉中相對含量最高的均為2-戊基-呋喃，相對含量分別為0.61%和2.1%；炸牛肉中相對含量最高的是2,5-二甲基吡嗪，相對含量為2.2%。結合表1可知，蒸制和煮制之后，牛肉樣品中被檢出的其他類物質基本相同，但是和炸牛肉相比較差異性很大，四者相對比，差異更明顯。這可能與不同烹飪方法（蒸制、炸制、煮制）使用的溫度和時間有關。

2.10 樣品中揮發性風味物質的主成分分析

利用SPSS Statistics26對牛肉樣品的揮發性風味物質進行主成分分析，以烹飪方法為變量，所得散點圖如圖1和圖2。由圖1和圖2可知，PC1（54.94%）、PC2（25.33%）和PC3（13.08%）之和為93.35%，說明降維時有效信息得到了很好的保留。由圖1和圖2可知，生牛肉與其它樣品具有明顯差異，說明烹飪處理可明顯改變牛肉的揮發性風味物質。在圖1中，蒸牛肉和煮牛肉的分布較為相近，炸牛肉與蒸牛肉和煮牛肉區分度更大，說明不同烹飪方法對牛肉樣品的揮發性風味物質具有不同的影響，其中炸制對牛肉揮發性風味物質的影響比蒸制和煮制更大。

圖1 樣品中揮發性風味物質主成分分析圖Fig.1 Principal component analysis of volatile flavor compounds in samples

圖2 樣品中揮發性風味物質主成分分析三維圖Fig.2 Principal component analysis (3D) of volatile flavor compounds in samples

由表3可知，3個主成分的方差累計貢獻率達到100.00%，表示能夠解釋樣品中揮發性風味物質的信息，因此，選擇這3個主成分進行分析。

表3 樣品中8類揮發性風味物質主成分的方差貢獻值Table 3 Variance contribution value of the principal components of eight volatile flavor compounds in samples

在表4的主成分載荷矩陣中，各揮發性風味物質的絕對值反映了其對主成分貢獻率的大小，絕對值越大，則貢獻率也越大。根據表4，比較第一主成分中各揮發性風味物質的貢獻率，結果為酯類>烴類>酸類>醛類>酮類>其他類>醇類>酚類；而第二主成分中的8 種揮發性風味物質的貢獻率比較結果為酚類>醇類>其他類>酮類>醛類>酸類>烴類>酯類。

表4 樣品中8類揮發性風味物質主成分載荷矩陣Table 4 Principal component loading matrix of eight volatile flavor compounds in samples

由表3、表4結合圖3可知，第一主成分的方差貢獻率為59.21%，第二主成分的方差貢獻率35.62%，第三主成分的方差貢獻率為5.17%。由于第一主成分能夠概括大部分香氣成分信息，影響其化合物可作為主要風味化合物，所以推測酯類、烴類、酸類和醛類這4 類風味物質是導致不同烹飪方法處理后牛肉揮發性風味物質差異化的主要影響因素。

圖3 樣品中8類揮發性風味物質主成分載荷圖Fig.3 Principal component loading diagram of eight volatile flavor compounds in samples

3 結論

生牛肉中共檢出61 種揮發性風味物質，主要是酸類物質、酯類物質和醇類物質；煮牛肉中檢出60種揮發性風味物質，主要是醛類物質、酮類物質和醇類物質；蒸牛肉中檢出59 種揮發性風味物質，主要是醛類物質；但是炸牛肉中僅檢出33 種揮發性風味物質，主要是醛類物質。生牛肉經過蒸、炸和煮之后，其中的酯類物質和酸類物質相對含量均大幅減少；醛類物質和烴類物質相對含量均大幅增加。烹飪加工后的牛肉中最主要的揮發性風味物質是醛類。

生牛肉中的揮發性風味物質含量較高的是己酸乙酯和己酸；煮牛肉中是壬醛和2,3-辛二酮；蒸牛肉中是己醛；炸牛肉中是甲醛、壬醛和己醛。

主成分分析結果表明，生牛肉與其它樣品具有明顯差異，烹飪處理可明顯改變牛肉的揮發性風味物質。炸牛肉與蒸牛肉和煮牛肉區分度更大，炸制對牛肉揮發性風味物質的影響比蒸制和煮制更大。酯類、烴類、酸類和醛類這4 類揮發性風味物質可能是導致不同烹飪方法處理后牛肉揮發性風味物質差異化的主要影響因素。

本研究可為牛肉的烹飪加工和產品開發提供一定的參考，但牛肉揮發性風味物質在不同烹飪方法加工過程中的變化規律以及引起揮發性風味物質變化的內在機理有待進一步研究。