復(fù)合發(fā)酵劑和黑胡椒對羊肉發(fā)酵干香腸揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響

趙麗華，靳 燁，馬長偉，張美枝，李艷梅

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品系，內(nèi)蒙古土右旗014109; 2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，北京100083; 3.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010018)

復(fù)合發(fā)酵劑和黑胡椒對羊肉發(fā)酵干香腸揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響

趙麗華1，2，靳 燁3，*，馬長偉2，*，張美枝1，李艷梅1

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品系，內(nèi)蒙古土右旗014109; 2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，北京100083; 3.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010018)

以內(nèi)蒙古羊肉和羊尾脂肪為原料，接種復(fù)合發(fā)酵劑和黑胡椒生產(chǎn)羊肉發(fā)酵干香腸，利用動(dòng)態(tài)頂空制樣(DHS)/吹掃捕集(P＆T)技術(shù)結(jié)合氣-質(zhì)聯(lián)機(jī)(GC-MS)，分析鑒定了羊肉發(fā)酵干香腸在成熟后揮發(fā)性風(fēng)味成分的變化情況，結(jié)果檢出了52種揮發(fā)性風(fēng)味成分，主要由醛類、酮類、酸類、醇類、萜類、烷烴類、酯類、芳烴類、呋喃類和含氮化合物等十類化合物組成，種類數(shù)最多的是烷烴類(10種)，占總種類數(shù)的19.23%，其次是萜類(9種)。同時(shí)檢出了來源于脂肪水解氧化和氨基酸的Strecker降解以及碳水化合物代謝產(chǎn)生的戊醛、3-甲基丁醛、3-羥基-2-丁酮等關(guān)鍵芳香化合物以及來源于黑胡椒的3-蒈烯和D-檸檬精油等，這些成分對羊肉發(fā)酵干香腸的風(fēng)味有重要貢獻(xiàn)。

羊肉發(fā)酵干香腸，復(fù)合發(fā)酵劑，黑胡椒，揮發(fā)性風(fēng)味成分

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

天然羊腸衣 購于河北潤泰腸衣有限公司;復(fù)合發(fā)酵劑 戊糖乳桿菌(Lb.pentosus)、戊糖片球菌(P.pentosaceus)和產(chǎn)香葡萄球菌(St.carnosus)，由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院肉品實(shí)驗(yàn)室提供;內(nèi)標(biāo)化合物2-甲基-3-庚酮、15種標(biāo)準(zhǔn)香味化合物(2-甲基丁醛、2-甲基-3戊酮、己醛、呋喃、3-甲硫基丙醛、2，3，5-三甲基吡嗪、2，3-二甲基吡嗪、苯乙醛、2-壬烯醛、1-辛烯-3-醇、壬醛、γ-辛內(nèi)酯、2，4-壬二烯醛、反-2-反-4-癸二烯醛、和δ-癸內(nèi)酯)購于美國SIGMA公司;甲醇、正戊烷、無水乙醚均為分析純;高純氮?dú)?純度＞99.999%;高純氦氣純度＞99.999%;羊后腿肉，羊尾肥膘，黑胡椒粉，孜然粉，蔗糖，葡萄糖，食鹽，硝酸鈉，亞硝酸鈉。

6890N/5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)機(jī)，HP-5型毛細(xì)管色譜柱，7683B自動(dòng)進(jìn)樣器，ODP2嗅覺檢測口ODP，TDS3熱脫附系統(tǒng)TDS，WY-4611穩(wěn)壓閥，DKB -501A恒溫水浴鍋，吹掃捕集玻璃容器。

1.2 發(fā)酵香腸工藝配方

羊后腿肉78%，羊尾肥膘22%，蔗糖0.5%，葡萄糖0.5%，食鹽 2.5%，硝酸鈉 100ppm，亞硝酸鈉70ppm，黑胡椒粉0.5%。

1.3 發(fā)酵香腸的生產(chǎn)

首先將瘦肉絞碎，肥肉切丁，混合攪拌制成肉餡，加入腌制劑，置于(0～4℃)冰箱真空腌制12～15h，然后真空充填到羊腸衣內(nèi)，置于恒溫恒濕培養(yǎng)箱內(nèi)發(fā)酵，發(fā)酵溫度為24～25℃，濕度為95%～96%，發(fā)酵36h后將溫度調(diào)至14～15℃，濕度分別降至85%～90%、75%～80%和65%～70%進(jìn)行干燥，干燥132h后即為成品，真空包裝后貯藏于室溫。

1.4 樣品采集

采集成熟后的羊肉發(fā)酵香腸2根，攪碎后將其保存在-80℃，以備風(fēng)味測定。

1.5 實(shí)驗(yàn)方法

1.5.1 揮發(fā)性風(fēng)味成分的提取 采用動(dòng)態(tài)頂空制樣(DHS)。準(zhǔn)確稱取10.0g羊肉發(fā)酵香腸小丁，絞碎，放入吹掃捕集玻璃容器(260mL)中，加入1μL濃度為1.68μg/μL甲醇的2-甲基-3-庚酮溶液作為內(nèi)標(biāo)，扭緊玻璃容器上的旋帽使容器達(dá)到密封狀態(tài)。將吹掃捕集玻璃容器放在水浴鍋中于60℃平衡1h，平衡后玻璃容器上插入Tenax TA吸附管，用N2吹掃1h，N2流速為100mL/min。吹掃完畢取出Tenax TA吸附管放入除水分儀器中，用N2吹干其中的水分。將吸附管放入熱脫附系統(tǒng) TDS(Thermo desorption system)，準(zhǔn)備TDS自動(dòng)進(jìn)樣。

1.5.2 揮發(fā)性風(fēng)味成分的分離鑒定 氣譜(GC)條件:毛細(xì)管柱采用HP-5ms(30.0m×250μm×0.25μm，Agilent)柱，以He為載氣，恒定流速為1.2mL/min，進(jìn)樣口溫度為250℃，F(xiàn)ID檢測器溫度為250℃，柱箱采用程序升溫，初始溫度35℃，保持2min，以5℃/min升溫到200℃，再以10℃/min升溫到250℃，保持5min。流出物在毛細(xì)管末端以1∶1∶1的分流比分別流入FID、MS和ODP。

質(zhì)譜(MS)條件:色譜、質(zhì)譜的接口溫度為280℃，質(zhì)譜電子方式為EI，電子能量70eV，離子源溫度230℃，四級桿溫度150℃，溶劑延遲2min，譜庫NIST05a.L。

采用內(nèi)標(biāo)法定量，測定內(nèi)標(biāo)物和各成分的峰面積和相對響應(yīng)值，計(jì)算出各組分在樣品中的含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 羊肉發(fā)酵干香腸在成熟后揮發(fā)性風(fēng)味成分種類的變化

由表1可知，羊肉發(fā)酵香腸在成熟后鑒定出的揮發(fā)性風(fēng)味成分共有52種，總含量為3538.8μg/100g，主要分為醛類、酮類、酸類、醇類、萜類、烷烴類、酯類、芳烴類和其他類(呋喃類和含氮化合物)。其中種類最多的是烷烴類(10種)，占總種類數(shù)的19.23%，其含量為222.42μg/100g，檢出大量的4-甲基庚烷、3-甲基壬烷和4-甲基癸烷等支鏈烷烴，支鏈烷烴、醇和酮等可能來自于動(dòng)物體內(nèi)的辛酸、壬酸、癸酸等低碳鏈支鏈脂肪酸的氧化分解［8］，而支鏈脂肪酸是引起羊肉膻味的主要脂肪酸;其次是萜類(9種)占第二位，占總種類數(shù)的17.5%，其含量為97.3μg/100g，主要是由黑胡椒產(chǎn)生的［9］;醇類的種類數(shù)為8種，占總種類數(shù)的15.38%，其含量最高(561.05μg/100g)，主要是產(chǎn)生了大量的3-甲基-2-戊醇和2-庚醇;酮類的含量居第二位，為446.6μg/100g，占總含量的12.62%。就揮發(fā)性風(fēng)味成分個(gè)體而言，含量最多的前五種分別是3 -甲基-2-戊醇、3-羥基-2丁酮、氯仿、2-氯-4-(4-甲氧苯基)-6-(4-硝基苯)嘧啶和甲氧基乙酸乙酯。

表1 羊肉發(fā)酵香腸成熟后揮發(fā)性風(fēng)味成分

2.2 羊肉發(fā)酵干香腸在成熟后關(guān)鍵芳香化合物的形成途徑

2.2.1 碳水化合物代謝形成的風(fēng)味成分 2，3-丁二酮、2，3-丁二醇、3-羥基-2-丁酮、乙酸乙酯和乳酸是乳酸菌發(fā)酵糖類的主體產(chǎn)物，是在微生物作用下產(chǎn)生的α-乙酰乳酸分解而來的［10-11］。表1中羊肉發(fā)酵香腸經(jīng)發(fā)酵成熟，檢出了大量的2，3-丁二酮、2，3-丁二醇、3-羥基-2-丁酮等，2，3-丁二酮有奶油香味，3-羥基-2-丁酮有黃油味。其中2，3-丁二酮的積累較少，而3-羥基-2-丁酮和2，3-丁二醇的積累增加，尤其是3-羥基-2-丁酮達(dá)到335μg/100g，這可能是與添加硝酸鹽有關(guān)。Olesen［12］等人研究認(rèn)為在添加產(chǎn)香肉葡萄球菌(St.carnosus)的發(fā)酵香腸中，添加硝酸鹽降低了2，3-丁二酮的積累，卻形成大量的3-羥基-2-丁酮和2，3-丁二醇，然而S?ndergaard等人［13］卻認(rèn)為是由于接種產(chǎn)香肉葡萄球菌(St.carnosus)產(chǎn)生較多的雙乙酰所致。因此接種產(chǎn)香肉葡萄球菌，可以有效地調(diào)控發(fā)酵香腸風(fēng)味成分的形成。

2.2.2 脂肪水解氧化形成的風(fēng)味成分 本實(shí)驗(yàn)中檢出的直鏈醛有戊醛和庚醛(見表1)，己醛和戊醛是不飽和脂肪酸的主要降解產(chǎn)物［14-15］，它可能來源于游離的亞油酸，也可能來自于酯化的亞油酸［16］。醛類的風(fēng)味閾值很低，對風(fēng)味有重要的貢獻(xiàn)，戊醛、己醛、庚醛和壬醛等是香氣強(qiáng)度較強(qiáng)的香味活性化合物，這些香味活性化合物在金華火腿［17］、伊比利亞火腿［18］、宣威火腿［19］中也曾被鑒定出。

羊肉發(fā)酵香腸在成熟后檢出了2-庚醇等甲基酮物質(zhì)，它們主要來源于微生物對飽和脂肪酸的不完全β-氧化，由β-酮酸脫羧產(chǎn)生［12］，這些物質(zhì)會(huì)增加發(fā)酵香腸的芳香味、水果味和脂肪味等，如2-庚酮是藍(lán)奶酪味［20］。

2.2.3 蛋白質(zhì)降解形成的風(fēng)味成分 本實(shí)驗(yàn)在成熟后檢出了3-甲基丁醛(見表1)，它是亮氨酸的主要降解產(chǎn)物［12，21］。3-甲基丁醛有黑巧克力的氣味［22］，是發(fā)酵肉制品典型干腌風(fēng)味的重要組成。在發(fā)酵成熟過程中，氨基酸降解形成醛類，糖和氨基酸發(fā)生美拉德反應(yīng)形成含氮雜環(huán)化合物，如呋喃、吡咯、吡啶、吡嗪、惡唑、噻唑和喹啉。本實(shí)驗(yàn)檢出了2-甲基哌嗪、四氫-2-甲基-呋喃等含氮化合物，它們具有堅(jiān)果烤香味，是典型的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物。

2.2.4 來源于香辛料的風(fēng)味成分 本實(shí)驗(yàn)在成熟后，檢出的萜類物質(zhì)主要是1R-α-蒎烯、β-蒎烯、β-水芹烯、3-蒈烯、D-檸檬油精和石竹烯，它們大多是單萜化合物(見表1)。D-檸檬油精有一種鮮味，是許多香料中最基本的一種揮發(fā)性物質(zhì)，在黑胡椒中的含量很高［23］;石竹烯具有較強(qiáng)辛辣氣味，β-水芹烯具有胡椒氣味，3-蒈烯也具有一定的辛辣味，這些萜類物質(zhì)都是黑胡椒特殊辛辣風(fēng)味最主要的來源［9］。萜類物質(zhì)有抗氧化和抑菌的作用，可以抑制發(fā)酵香腸生產(chǎn)過程中脂肪的氧化和微生物的生長，保證產(chǎn)品的質(zhì)量和安全。

3 結(jié)論

3.1 羊肉發(fā)酵香腸在成熟后共檢出52種揮發(fā)性風(fēng)味成分，主要有醛類、萜類、烷烴類、醇類、酮類、酸類、芳烴類、酯類、含氮化合物和呋喃類化合物等十類化合物。烷烴類最多，占總種類數(shù)的19.23%，萜類居第二位，占總種類數(shù)的17.5%。

3.2 羊肉發(fā)酵香腸在成熟后形成較多的戊醛、庚醛、3-甲基丁醛、2，3-丁二酮、3-羥基-2-丁酮和甲氧基乙酸乙酯等關(guān)鍵芳香化合物，它們主要形成于成熟過程中的脂肪水解氧化和氨基酸的Strecker降解以及碳水化合物的代謝，對羊肉發(fā)酵香腸風(fēng)味有重要貢獻(xiàn)。

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Effect of combinations of starter cultures and black pepper on the volatile flavor compounds of dry fermented mutton sausages

ZHAO Li-hua1，2，JIN Ye3，*，MA Chang-wei2，*，ZHANG Mei-zhi1，LI Yan-mei1
(1.Department of Food Science and Engineering，Vocational Technical College，Inner Mongolia Agricultural University，Tuyouqi 014109，China;2.College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083，China; 3.College of Food Science and Engineering，Inner Mongolia Agricultural University，Huhhot 010018，China)

The dry fermented mutton sausages were manufactured with mutton and tail fat，and with various combinations of starter cultures and black pepper.The volatile flavor compounds were extracted and identified by dynamic headspace sampling(DHS)and purge-trap(P＆T)methods and GC/MS system during ripening.52 volatile flavor compounds were detected with capillary column HP-5，which could be clustered in the following chemical families:alkanes，alcohols，aldehydes，ketones，aromatic hydrocarbons，acids，esters，nitrogen-containing compounds，furans compounds and terpenoids.These showed different changing rules，especially alkanes(10) were the most in all kinds，whose proportions were 19.23%，and terpenoids took second place.At the same time，pentanal，3-methyl-butanal，3-hydroxy-2-butanone and 3-Carene，D-Limonene and so on were detected，which were originated from lipid degradation and oxidation，amino acid Strecker reaction，the carbohydrate catabolism and black pepper，which contributed to dry fermented mutton sausages odor together.

dry fermented mutton sausage;starter cultures;black pepper;volatile flavor compounds

TS251.5+3

A

1002-0306(2011)08-0086-04

揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)是評價(jià)發(fā)酵肉制品質(zhì)量好壞的一個(gè)重要指標(biāo)，是吸引消費(fèi)者再次購買食品的重要因素［1］。在現(xiàn)代發(fā)酵肉制品尤其是發(fā)酵香腸的生產(chǎn)中，快速酸化和縮短成熟時(shí)間可以減少庫存，降低成本，已成為大勢所趨。但是生產(chǎn)時(shí)間變短也導(dǎo)致了其他一些缺陷的產(chǎn)生，尤其是風(fēng)味方面存在的不足首當(dāng)其沖，發(fā)酵香腸風(fēng)味物質(zhì)的形成與生產(chǎn)所用的原輔料、發(fā)酵劑、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)參數(shù)等條件密切相關(guān)。因此，如何在較短的生產(chǎn)周期下保證發(fā)酵肉制品的風(fēng)味品質(zhì)以及篩選具有優(yōu)良產(chǎn)香能力的發(fā)酵劑是現(xiàn)代發(fā)酵肉制品生產(chǎn)的關(guān)鍵。近年來，有大量關(guān)于發(fā)酵香腸中風(fēng)味成分的研究報(bào)道，這些研究者分別利用同時(shí)蒸餾提取(SDE)、動(dòng)態(tài)頂空制樣(DHS)/吹掃捕集(P＆T)、固相微萃取(SPME)、超臨界流體萃取(SFE)、靜態(tài)頂空技術(shù)(SHS)、溶劑萃取(SE)、溶劑輔助風(fēng)味蒸發(fā)(SAFE)等技術(shù)從發(fā)酵香腸中分離提取出揮發(fā)性風(fēng)味成分，結(jié)合氣-質(zhì)聯(lián)機(jī)(GCMS)進(jìn)行定性和定量分析。Marco等［2］用同時(shí)蒸餾萃取法研究了發(fā)酵干香腸的揮發(fā)性成分，共鑒定出102種風(fēng)味成分，包括18種醇、19種醛、12種酮、10種酸、12種酯、4種含硫化合物、2種呋喃、22種烴和氯仿;Berdague等［3］采用動(dòng)態(tài)頂空/氣質(zhì)聯(lián)機(jī)，鑒定出80種物質(zhì)，包括烴、醛、酮、醇、羧酸、含氯化合物、呋喃、吡嗪及揮發(fā)性氨等物質(zhì)。Meynier［4］研究鑒定發(fā)酵香腸中80種揮發(fā)性物質(zhì)，認(rèn)為60.5%的揮發(fā)物質(zhì)來自于添加的香料，18.9%來自于脂肪氧化，11.8%來自于氨基酸的代謝，4.9%來自于發(fā)酵產(chǎn)物，而后三種來源(脂肪氧化、氨基酸代謝、發(fā)酵)都不同程度與微生物代謝有關(guān)。片球菌在發(fā)酵過程中的代謝產(chǎn)物能使肉蛋白質(zhì)發(fā)生特異變化，使肉制品具有獨(dú)特的風(fēng)味，這種風(fēng)味是不能用化學(xué)試劑調(diào)配出來的［5］。發(fā)酵劑中的小球菌和葡萄球菌能將硝酸鹽還原成亞硝酸鹽以促進(jìn)產(chǎn)品顏色的形成，且它們具有分解脂肪和蛋白質(zhì)以及產(chǎn)生過氧化氫酶的活性，這對產(chǎn)品的風(fēng)味起重要作用，但其機(jī)制尚未完全揭示［6］。發(fā)酵肉制品的風(fēng)味是由各種香味活性化合物共同作用形成的，其中3-甲基丁酸、酸類對酸味有貢獻(xiàn);含硫化合物、3-甲基丁醛對腌肉香有貢獻(xiàn);含硫化合物、呋喃類對肉香有貢獻(xiàn);醛類、酮類、醇類、酸類、酯類主要對油脂香、清香有貢獻(xiàn);吡嗪類化合物對烤香有貢獻(xiàn)。目前國內(nèi)對于羊肉發(fā)酵香腸風(fēng)味物質(zhì)的研究較少，馬儷珍［7］等研究了外源酶對發(fā)酵羊肉香腸揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響，共檢出17種物質(zhì)。本研究分析了復(fù)合發(fā)酵劑和香辛料對羊肉發(fā)酵香腸在成熟后風(fēng)味成分的影響情況，并分析其主要成分的形成途徑，為認(rèn)識發(fā)酵香腸風(fēng)味形成機(jī)理以及為工業(yè)化生產(chǎn)具有良好風(fēng)味的羊肉發(fā)酵香腸提供理論依據(jù)。

2010-08-11 *通訊聯(lián)系人

趙麗華(1971-)，女，副教授，博士，主要從事肉品加工與質(zhì)量控制研究。

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)與內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)科研合作基金;國家自然基金(30960300)。