李俊丽,张同刚,张丽文,孔 丰,罗瑞明

(宁夏大学农学院,宁夏银川 750021)

不同解冻温度对滩羊肉熟制后风味的影响

李俊丽,张同刚,张丽文,孔 丰,罗瑞明*

(宁夏大学农学院,宁夏银川 750021)

将实验组新鲜滩羊羊腿肉先进行-60 ℃静止空气冻结,分别采取25、10、5 ℃静止空气解冻处理,对照组进行冷藏(3 ℃,24 h)处理,然后将样品熟制。利用固相微萃取-气相色谱-质谱法(SPME-GC-MS)测其挥发性风味物质,并使用主成分分析法对挥发性风味物质进行分析。结果表明,通过主成分分析可以从8类挥发性风味物提取2个主成分,其累积贡献率为97.362%,即将8种挥发性风味物质归为三大类:酸类、酯类、杂环类、醇类;醛类、醚类、酮类;烃类。且经过冻结、解冻处理的滩羊肉熟制后不会增加新的挥发性风味物质类型,随着解冻温度的降低,滩羊肉熟制后的风味物质种类逐渐增多,其中增加的挥发性风味物质:烃类5种、酯类3种、酸类1种、酮类2种。

滩羊肉,解冻温度,固相微萃取-气相色谱-质谱法,主成分分析法,挥发性风味物质

滩羊起源于蒙古羊,国家二级保护品种,是一种生长在特殊环境下的珍贵短脂尾绵羊,主要繁殖区域在我国的宁夏、陕西、甘肃以及与宁夏毗邻的相关地区[1]。滩羊肉的保健功能早在《本草纲目》等古代医学书籍中有所记载[2],其具有改善人体造血功能、提高食欲、增强体质的作用。

在肉品贮运中,冷冻保藏能有效降低细菌、真菌的繁殖,从而防止肉品的腐败变质。有研究表明,虎虾的蛋白热稳定性与冻结方式无关,只受解冻方式的影响[3],这便表明了解冻的关键性。从表象上看,解冻为冻结的逆过程,实质上冻结对肌肉组织的破坏是解冻过程无法复原的,但适宜的解冻方法可以减少肉品质量降低的程度。最常见的解冻方式有空气解冻法、水解冻法和微波解冻法,而空气解冻法中吹风解冻又居多,其条件是在风速2 m/s以下,湿度大于90%[4]。水解冻法,其中又包括静水解冻和高压静水解冻。高压静水解冻是通过压力的作用加快解冻速度,降低肉品中乳酸含量并提高终点pH,降低肉品的蒸煮损失和滴水损失,进而提高肉品的嫩度,降低解冻对肉品带来的伤害的一种解冻方式[5]。微波解冻法,它适合工业化的肉品加工企业,其可在生产线上连续、快速的对肉品解冻,并可保持肉品色泽与理化性质的稳定[6]。空气解冻法是生活中最常见、用途最广泛的解冻方式,无需任何特定设备,即冻结肉品放置于室温环境中,肉品与周围空气不断进行能量的热辐射传递,继而达到解冻的目的。操作简单,适用性广泛,所以本实验选择静止空气解冻法。

SPME-GC-MS具有较多优点,所以其在食品、生命科学、医药等领域得到了较为广泛的使用[7]。常见畜禽产品中有多达千种以上的挥发性风味成分[8],加热多种常见肉品的水溶性物质,产生类似的香气,这说明肌肉为整体肉品提供了普遍性的共同风味[9],脂肪组织是决定肉品特征风味的主要因素,其最明显的体现便在羊肉中[10]。

本研究以新鲜滩羊羊腿肉为原料,经-60 ℃静止空气冻结后,在不同解冻温度下进行解冻,再将解冻后的滩羊肉与对照组经冷鲜处理的滩羊肉进行煮制,使用固相微萃取-气相色谱-质谱法(SPME-GC-MS)测定挥发性风味物质并进行主成分分析。为滩羊肉解冻方案优化进行了前期理论性研究。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜滩羊羊腿肉 育龄6个月,大夏牧场清真食品有限公司;PA(聚酰胺)/PE(聚乙烯)/PP(聚丙烯)/PET(聚酯)/EVOH(聚乙烯醇)多层复合软塑袋包装 银川伟博鑫生物科技有限公司。

BCD-649WE冰箱 青岛海尔股份有限公司;MDF-382E(CN)超低温冰箱 大连松下冷链有限公司;57330-U手动SPME进样器、65 μmPDMS/DVB固相微萃取纤维头 美国色谱科公司;QP2010 plus气相色谱-质谱联用仪 日本岛津公司。

1.2 分组设置

按照表1对滩羊肉进行分组处理,同时以冷鲜滩羊肉为对照组。

表1 滩羊肉的不同处理方式Table 1 Different treatment conditions of Tan mutton

1.3 工艺流程

1.3.1 冻融工艺流程 新鲜滩羊羊腿肉→剔除筋腱→分割(200 g)→PA/PE/PP/PET/EVOH多层复合软塑袋包装→-60 ℃静止空气冻结24 h→解冻→待熟制滩羊肉。

1.3.2 煮制工艺流程 待熟制滩羊肉→55 ℃温水煮制20 min→沸腾煮制40 min→自然降温→熟制滩羊肉。

1.4 风味物质的提取与检测

1.4.1 固相微萃取 根据李伟[11]的方法,称3 g样品放于20 mL顶空瓶中,再加0.6 g NaCl,混匀,将其放入水浴锅中60 ℃恒温加热30 min,然后将已老化好的SPME针头插入顶空瓶中萃取。30 min后将萃取头拔出,再插入到GC/MS进样器中,解吸5 min,收回纤维头,拔出萃取头。

1.4.2 气相色谱条件 根据张同刚[12]的方法,毛细管柱DB-5MS,载气He,流速3.7 mL/min,未分流;柱体初温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 质谱条件 根据张同刚[12]的方法,离子源温度230 ℃;接口温度250 ℃;灯丝电流150 μA;检测电压为350 V;扫描速率最高达10000 amu/sec;质谱质量扫描范围为20～450 amu。

1.5 数据处理与统计分析

所有实验数据用Microsoft Excel 2010进行绘图,上述实验进行3次重复,结果采用平均值±标准差表示。SPSS 19.0(美国IBM公司)进行主成分分析。

2 结果与分析

2.1 挥发性风味物质测定结果

从图1分析可得,A组滩羊肉中共检出挥发性风味物质41种。烃类物质所包含的总类最多,多达12种,相对含量高达45.63%。种类较多的物质有:醛类占比5.56%共8种;醇类占比3.25%共8种。种类较少的物质有:杂环占比9.68%共4种;酯类占比4.28%共3种;醚类占比12.48%共3种;酸类占比13.26%共2种;酮类占比5.89%仅1种。

图1 A组滩羊肉中挥发性风味物质的总离子流图Fig.1 Total lion chromatogram of volatile flavor compounds in Tan mutton of group A

图2分析可得,B组滩羊肉中共检出挥发性风味物质44种。烃类物质所包含的总类最多,多达15种,相对含量高达40.48%。种类较多的物质有:醛类占比6.58%共8种;醇类占比4.26%共6种。种类较少的物质有:酯类占比8.86%共4种;酮类占比2.68%共4种;杂环占比9.43%共3种;酸类占比12.64%共3种;醚类占比5.07%仅1种。

图2 B组滩羊肉中挥发性风味物质的总离子流图Fig.2 Total lion chromatogram of volatile flavor compounds in Tan mutton of group B

图3分析可得,C组滩羊肉中共检出挥发性风味物质49种。烃类物质所包含的总类最多,多达17种,其相对含量也最高,高达38.05%。种类较多的物质有:醛类占比9.64%共8种;醇类占比3.86%共6种;酯类占比8.46%共6种。种类较少的物质有:杂环化占比6.63%共4种;酮类占比5.71%共3种;酸类占比12.86%共3种;醚类占比15.33%共2种。

图3 C组滩羊肉中挥发性风味物质的总离子流图Fig.3 Total lion chromatogram of volatile flavor compounds in Tan mutton of group C

图4分析可得,D组滩羊肉中共检出挥发性风味物质58种。烃类物质所包含的总类最多,多达18种,其相对含量高达37.43%。种类较多的物质有:醛类占比8.93%共9种;醇类占比3.29%共9种;酯类占比9.52%共6种。

表2 不同解冻条件下滩羊肉的挥发性风味物质鉴定结果Table 2 Analytical results of volatile compounds in different thaw conditions Tan mutton

种类较少的物质有:酸类占比14.27%共5种;酮类占比8.57%共4种;杂环占比4.73%共4种;醚类占比15.33%共3种。

图4 D组滩羊肉中挥发性风味物质的总离子流图Fig.4 Total lion chromatogram of volatile flavor compoun in Tan mutton of group D

在四组滩羊肉中,挥发性风味物质存在一定的差别。D组中挥发性风味物质的种类多于其他三组,随着解冻温度降低,风味物质种类增多。产生该变化的原因可能是A、B、C三组滩羊肉均经历了冻融处理,在解冻过程中,流失的不仅仅是水分,还可能有挥发性风味物质的前体物;由前面的研究可知低温解冻可以减少汁液流失,可能就减少了挥发性风味物质前体物的流失。蔡勇等[13]发现兰州大尾羊的肌肉中粗蛋白含量随冻融次数的增加而显著降低。夏杨毅等[14]研究了兔肉的反复冻融,发现随着冻融次数的不断增加,其氨基酸和脂肪酸的含量显著减少。这便进一步证实了冻融滩羊肉与冷鲜样品的风味差异,来源于冻融过程中氨基酸、核苷酸、多糖等挥发性风味物质前体物的流失。

续表

注:-代表未检出。

从表2中可以看出,四组滩羊肉中均未检出具有强烈膻味的酸类物质,这便解释了滩羊肉膻味淡薄的原因。经冻融处理的三组滩羊肉与冷鲜样品对照,均未产生新的风味成分,这便说明冻融处理不会新增滩羊肉的风味物质类型。

表2中种类最多的物质是烃类,由于其阈值偏大,所以对滩羊肉香气的影响极小。醇类物质对滩羊肉的风味有一定影响,其中1-壬醇、1-辛醇能够赋予滩羊肉果香香气,在冻融过程中可能有醇类前体物的流失。醛类物质中的三甲基丁醛一般带有肉品酸败的气味,但2-十一烯醛能给滩羊肉增添脂肪香气。酮类、酯类阈值偏大,对滩羊肉香气的影响极小。在杂环类物质中,呋喃类物质产生的肉香味,可使滩羊肉的风味更加浓厚,该类物质在冻融过程中变化不大。醚类物质能够协调滩羊肉的整体香气。酸类风味物质占比较高,可以看出冻融过程中,酸类物质的种类明显减少,这与前人的研究结果一致,羊肉的羧酸含量明显高于其他肉类[15]。

2.2 风味物质的主成分分析

表3 不同解冻条件下滩羊肉的风味物质Table 3 The change of flavor substances in different thaw conditions at Tan Boiled Mutton

由表3可知,四组滩羊肉熟制后的特征风味均由八类风味物质构成。为了更好的了解不同种类挥发性风味物质之间的关系,对表3中的数据矩阵进行主成分分析,从而将不同种类的挥发性风味物质进行统计学归类,结果见表4。

表4 因子总方差解析结果Table 4 Eigenvalues of principal components and their variance contributions

从表4可以看出,第一主成分的特征值为6.783,其累积贡献率为84.791%,第二主成分的特征值为1.006,其累积贡献率为97.362%,第一主成分与第二主成分的特征值均>1,且到第二主成分时累积贡献率已超过85%。说明第一主成分加第二主成分足以描述八类风味物质共同构成的滩羊肉特征风味,故提取这两个因子来进行下一步分析。

表5 各变量的旋转成分矩阵和公因子方差Table 5 Rotating component matrix and the common factor variance of each variable

表5是数据构成的新矩阵,公因子方差都大于0.95,便进一步证明了两个主成分能够良好的描述滩羊肉的整体香气特征。如:酸类风味物质和第一主成分之间的系数大于和第二主成分之间的系数,这便说明酸类风味物质与第一主成分联系密切,且系数越大酸类风味物质对主成分的作用越大。

在旋转前的矩阵中可以看出,八类挥发性风味物质都和主成分一联系密切,不存在和主成分二联系密切的挥发性风味物质。因此,主成分一代表八类挥发性风味物质对滩羊肉香气的影响,主成分二仅对滩羊肉的香气产生极少作用。在旋转后的矩阵中可以看出,主成分一代表醇类、酯类、杂环类、酸类,主成分二代表烃类、醛类、酮类、醚类。经过旋转之后,风味物质与主成分之间的系数没有再出现负值,且风味物质对主成分的归属关系发生了趋于合理的变化,因此旋转后的数据更加精准。主成分一所包含的四类挥发性风味物质按其作用由高到低排列是:酸类、酯类、杂环类、醇类,主成分二所包含的四类挥发性风味物质按其作用由高到低排列是:烃类、醛类、醚类、酮类。

图5 风味物质的主成分得分投影图Fig.5 Principal component scores of projection of flavor substance

由图5可得,主成分一包含的四类风味成分在图中为同一簇;主成分二包含的四类风味成分在图中分为两簇,烃类是一簇,醛类、醚类、酮类是一簇。由以上可知,赋予滩羊肉特征香气的八类挥发性风味物质能够归作三大类:酸类、酯类、杂环类、醇类;醛类、醚类、酮类;烃类。本实验对挥发性风味物质的归类结果与张同刚等[16]的研究结论有一定差异,其研究指出赋予手抓羊肉香气的八类挥发性风味物质能够归为五大类:醛类;酮类、醚类;杂环类、酯类;烃类、酸类;醇类。该结论与本文分析结果存在差别的原因可能是,实验材料的不同、处理方式的差异、GC-MS普库的更新。

3 结论

通过对比四组滩羊肉熟制后的风味成分发现,主成分分析可以将8类挥发性风味物提取2个主成分,其累积贡献率为97.362%,即将8种挥发性风味物质归为三大类:酸类、酯类、杂环类、醇类;醛类、醚类、酮类;烃类。且经过冻结、解冻处理的滩羊肉熟制后不会增加新的挥发性风味物质类型,随着解冻温度的降低,滩羊肉熟制后的风味物质种类逐渐增多,其中增加的挥发性风味物质:烃类5种、酯类3种、酸类1种、酮类2种。

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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

李俊丽(1990-)，女，硕士研究生，研究方向：畜产品贮藏与加工，E-mail:1192528503@qq.com。

*通讯作者:罗瑞明(1964-)，男，教授，研究方向：畜产品贮藏与加工，E-mail：ruimingluo.nx@163.com。

国家科技支撑计划课题(2015BAD29B05)。

TS251

A

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

10.13386/j.issn1002-0306.2017.04.018