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GC-MS结合电子鼻分析复热对亚油酸-木糖-半胱氨酸体系挥发性风味物质的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-08-04
核心提示:由于猪肉在加工、储存、复热过程中风味的变化规律、影响因素以及具体的反应机理、机制尚未完全阐明,猪制品中存在的“蒸煮味”、“过热味”等不良风味无法得到有效控制,降低了消费者对产品的接受度,影响了产品的进一步推广。
   由于猪肉在加工、储存、复热过程中风味的变化规律、影响因素以及具体的反应机理、机制尚未完全阐明,猪制品中存在的“蒸煮味”、“过热味”等不良风味无法得到有效控制,降低了消费者对产品的接受度,影响了产品的进一步推广。现有研究表明,猪肉中风味物质的生成途径主要为脂质降解、美拉德反应、硫氨酸的降解以及脂肪氧化-美拉德反应之间的相互作用。脂类降解是肉风味形成的重要途径,但是不同的脂肪对风味的贡献影响差异极大。
 
  脂肪氧化降解与美拉德体系的相互作用由于反应复杂程度较高,影响因素较多,是近年来风味研究的一个重点。目前国内有对脂肪氧化产物脂肪醛对美拉德反应体系影响的研究,如己醛、庚醛、(E)-2-庚烯醛和(E,E)-2,4-癸二烯醛等典型脂肪醛。结果显示不同醛类对美拉德反应的促进作用差异较大,如己醛会抑制美拉德中、末期反应,而烯醛则对其有促进作用。总体上脂肪醛的添加会降低含硫化合物的生成,但会促进新的含硫化合物以及呋喃类化合物的产生。但是目前脂肪醛前体物如磷脂、不饱和脂肪酸等与美拉德体系的相互作用以及复热对其风味影响的研究较少。
 
  亚油酸是猪肉中最丰富的不饱和脂肪酸,目前已知其是己醛、(E)-2-壬烯醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛的主要前体物质,对于猪肉风味的贡献较大。所以北京食品科学研究院的张哲奇、臧明伍*和张凯华等人采用气相色谱-质谱(GC-MS)联用、电子鼻等分析手段,考察亚油酸对美拉德产物的影响以及复热前后亚油酸-美拉德体系的挥发性物质变化,以期为进一步研究脂肪氧化-降解体系与美拉德体系的相互作用以及过熟味的生成机制提供研究基础及参考。
 
  1 不同处理组挥发性物质及其含量
 
  结果显示,在3 个处理组中,共检测到53 种挥发性物质,其中烃类14 种,酮类8 种,醇类4 种,醛类4 种,酸类5 种,酯类2 种,氮氧杂环化合物7 种,含硫化合物9 种,各组共有化合物13种。13 种共有物质中除壬醛外,其余均为含硫化合物如噻吩、硫醇类物质以及含氮或者含氧的杂环类物质如呋喃、吡咯、吡嗪等,均为常见的美拉德反应产物。3 个处理组挥发性物质种类数依次增高,分别为16、38、51 种,但亚油酸组中挥发性物质含量最高为2 330.71 μg/kg,高于对照组的1 598.61 μg/kg和亚油酸复热组的1 675.09 μg/kg。
 
  2 亚油酸对美拉德反应体系挥发性物质的影响
 
  亚油酸作为猪肉中主要的不饱和脂肪酸,对于猪肉风味的贡献极大。加入亚油酸后模拟体系中检出了大量的烃类、酮类、醛类物质。其中烷烃类物质主要为芳香烃、烯烃(如二甲苯、苯乙烯)等,但是烃类物质普遍嗅觉阈值较高,对风味的贡献较小;醛类物质主要为(E,E)-2,4-癸二烯醛,这是一种典型的亚油酸降解产物,具有典型脂肪、油炸香气,是猪肉中重要的风味物质,此外己醛、辛醛等也有检出;酮类物质最主要为异佛尔酮,具有樟脑和薄荷香气。对比对照组和亚油酸组可知,木糖-半光氨酸体系中加入亚油酸后主要美拉德反应产物如呋喃甲醛、3-甲基-2-呋喃硫醇、2-甲基-3-戊硫醇、糠基硫醇等的含量显着降低。
 
  3 复热对亚油酸-美拉德模拟体系挥发性物质的影响
 
  对比复热前后的亚油酸-美拉德反应体系,可见挥发性物质的种类增加而总含量降低。除了酸、醇类物质外,复热组其余物质含量均低于未复热组。生成的酸类物质中主要为辛酸,是亚油酸二次氧化的典型产物,生成路径是亚油酸在氧化过程中活性双烯丙基C11上的氢脱除生成的戊二烯基,戊二烯基被氧化产生共轭的C9-氢过氧化物,最终氢过氧化物裂解产生辛酸。戊醇、己醛主要源于与C9-氢过氧化物同时生成的C13-氢过氧化物裂解,复热后这2 种物质含量均有增加,说明C13-氢过氧化物裂解途径受美拉德反应产物影响不大。值得注意的是1-辛烯-3-醇在亚油酸自然氧化过程中随氧化时间延长含量呈下降趋势,但是在本研究中仅在复热组中出现,说明其产生可能需要相对温和的反应环境,该物质嗅觉阈值较低,具有典型的蘑菇、泥土香气,可能与复热后的不良风味具有相关性。
 
  复热组美拉德反应产物的下降除受到亚油酸降解产物的影响外,也与反应时间延长,美拉德反应中期阶段产生的糠醛及其衍生物、二羰基化合物、醛类物质,经过进一步缩合聚合形成复杂的、不易挥发的高分子色素类黑精所致。
 
  4 OAV分析
 
  结果显示,在对照组中,对风味贡献较大的主要是含硫化合物,这类物质具有极低的嗅觉阈值,具有典型的肉香味。亚油酸组中,对风味贡献较大的除含硫化合物之外还有醛类物质,整体风味中肉香味降低,油脂香味增加。亚油酸复热组中醛类、含硫化合物对风味的贡献均低于亚油酸组,其中含硫化合物为3 组最低,但醇类物质(主要是1-辛烯-3-醇)的贡献有所提升,表明复热对风味的不良影响可能是由于肉香味物质含量的降低以及不饱和醇含量的增加。
 
  5 电子鼻分析
 
  由于TA吸附管对不同类型的挥发性物质吸附能力存在差异,为更加全面地评价不同组之前的风味变化,采用电子鼻对各处理组挥发性成分进行分析。结果显示,木糖-半胱氨酸体系中,响应最高的物质主要为氮氧化物、无机硫化物、有机硫化物,且与其他2 组差异显着(P<0.05),与GC-MS测定结果相同。但是与GC-MS检测结果相异的是,亚油酸组与亚油酸复热组各传感器响应值差异极小,即使统计学分析显示差异具有显着性(P<0.05)。与第1组相比,后两组主要为芳香族、烷烃类、醛、酮、醇类物质响应值高(P<0.05),总体上与GC-MS检测结果一致,但响应值增加幅度不大。
 
  上述差异可能是由于电子鼻中检测含硫化合物的传感器响应灵敏度更高。值得注意的是,氮氧化合物电子鼻检测器响应值较高,但检测出的氮氧化合物其OAV并不高,表明可能存在某些小分子挥发性化合物对反应体系风味具有贡献。类似的还有无机硫化物,尤其是复热后其响应值相比复热前增加,表明无机硫化物也可能对复热产生的不良风味有一定贡献。
 
  采用电子鼻配套软件对不同处理组进行PCA和LDA,PC1、PC2的方差贡献率分别为83.61%和13.39%,总贡献率为97.00%,说明2 个主成分能够较好反映各组样本。由图1A可知,不同处理组组内一致性较好且各处理组之间具有较好区分度,3 个处理组在主成分空间中呈线性排列,亚油酸组在PC1和PC2上贡献率均最低,而亚油酸复热组贡献率均最高,说明添加亚油酸与美拉德反应的相互作用降低了其在主成分空间的贡献率,而复热处理则能极大提高其贡献率。
 
  LDA和PCA均基于数据降维的统计学处理方法,但是与PCA相比LDA更侧重反映各组间的差异。处理中LD1、LD2的方差贡献率分别为87.66%和6.75%,LD1、LD2的总贡献率为94.41%,说明该处理能够较好反映样本信息。如图1B所示,3 个处理组组内一致性和组间区分度较好,亚油酸组与对照组的差异表明亚油酸产物含量增加的同时会抑制美拉德反应产物的生成,其中亚油酸复热组在LD1和LD2上贡献均最小,与亚油酸组相比在LD1上贡献变化较大,说明在复热处理会导致体系挥发性物质含量尤其是亚油酸氧化产物含量的降低。
 
  结    论
 
  本实验采用动态顶空-GC-MS和电子鼻分析了亚油酸对美拉德体系的作用以及复热对亚油酸-木糖-半胱氨酸的影响。测定出了53 种挥发性物质,其中共有物质13 种。添加亚油酸后,美拉德反应产物含量下降并且对其中含硫化合物对风味的贡献也相应降低,说明亚油酸对于美拉德反应的进行具有一定的抑制作用。未复热前亚油酸降解产物中对风味具有较大贡献的是(E,E)-2,4-癸二烯醛,其他检测到的大多数挥发性物质对风味贡献较低。复热处理后,模拟体系中除酸、醇类物质外,其他类物质含量均呈降低趋势,其中1-辛烯-3-醇在复热组中对风味的贡献相对较为明显提示其在真实体系中可能是热异味的来源之一。电子鼻分析显示3 个组之间挥发性物质构成差异区分明显,无机硫化物可能是复热导致热异味的一个重要因素。
 
 
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