傳統(tǒng)炭烤羊腿特征揮發(fā)性風味物質(zhì)分析

馬建榮，潘 騰，王振宇，劉 歡，張德權(quán),*，丁 武*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室，北京 100193；2.西北農(nóng)林科技大學食品科學與工程學院，陜西 楊凌 712100）

烤羊腿是我國傳統(tǒng)肉制品的典型代表之一，起源于蒙古族的游牧民時代，因具有風味獨特、美味可口等特點而流傳至今，深受消費者喜愛[1]。由燒烤店現(xiàn)烤、現(xiàn)售的傳統(tǒng)炭烤羊腿，其歷史沿襲的傳統(tǒng)工藝中產(chǎn)生的特征風味是吸引消費者的重要原因。揮發(fā)性風味物質(zhì)又可稱為香氣物質(zhì)，是肉制品感官品質(zhì)的重要指標之一。從羊肉制品中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的揮發(fā)性風味物質(zhì)有300余種，構(gòu)成羊肉香味的主要物質(zhì)包括酚類、醛類及吡嗪類化合物等[2]。謝建春等[3]運用同時蒸餾萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）法從市場上現(xiàn)有工業(yè)化生產(chǎn)烤羊腿中鑒定出33 種揮發(fā)性香氣物質(zhì)，其中含量最高的依次為糠醛、5-甲基糠醛、丁香酚和己醛等。但是，目前傳統(tǒng)炭烤羊腿的研究主要聚焦于色澤改善[4]、質(zhì)構(gòu)形成解析[5-6]及傳統(tǒng)工藝優(yōu)化[7]，缺乏對傳統(tǒng)炭烤羊腿的揮發(fā)性風味物質(zhì)組成研究。本研究運用固相微萃?。╯olid phase micro extraction，SPME）結(jié)合GC-MS對具有代表性的燒烤店加工的傳統(tǒng)炭烤羊腿的揮發(fā)性風味物質(zhì)進行檢測，采用內(nèi)標法定量，結(jié)合氣味活性值（odor activity value，OAV），找到關(guān)鍵揮發(fā)性風味物質(zhì)，明確傳統(tǒng)炭烤羊腿的特征揮發(fā)性風味物質(zhì)，對工業(yè)化生產(chǎn)風味穩(wěn)定的高品質(zhì)炭烤羊腿具有指導意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實驗用羊腿為新疆哈薩克羊腿（7 月齡，約1.5 kg）。選擇采用3 種典型傳統(tǒng)工藝的燒烤店進行羊腿烤制加工；烤制前用16%食鹽水在室溫條件下腌制，未添加其他香辛料。3 個燒烤店加工的炭烤羊腿均采用傳統(tǒng)炭火烤制，將熟制的炭烤羊腿冷卻至室溫，用錫箔紙包裹，放置于4 ℃保溫箱中運回實驗室，－20 ℃貯藏，待測。

2-甲基-3-庚酮標準品（分析純，純度＞95.0%）西格瑪奧德里奇（上海）貿(mào)易有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

ML204/02電子天平 梅特勒-托利多（上海）有限公司；20 mL頂空進樣瓶 寧波哈邁儀器科技有限公司；QP 2010 plus氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 日本島津公司；65 μm PDMS/DVB萃取頭 美國Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 3 種傳統(tǒng)炭烤羊腿烤制方式

炭烤方式1：傳統(tǒng)馕烤，即將羊腿置于馕坑中烤制。馕坑是一種圓錐形的中空土坑，土坑底部放置燃燒至無明火的木炭作為熱源，烤制過程中土坑口處于封閉狀態(tài)，烤制時間60 min，烤制溫度（265±15） ℃。

炭烤方式2：傳統(tǒng)炭烤，即將羊腿置于餐桌上安裝的小型烤爐上，并由顧客自主烤制。烤爐上設(shè)自動翻轉(zhuǎn)裝置，火候小，烤制時間較長，烤制時間85 min，烤制溫度（220±15） ℃。

炭烤方式3：傳統(tǒng)炭烤，即將羊腿置于大型烤爐上，可自動翻轉(zhuǎn)，并由專業(yè)的燒烤師傅統(tǒng)一烤制，火候大，烤制時間相對較短，烤制時間70 min，烤制溫度（220±15） ℃。

1.3.2 實驗條件

SPME條件：稱取2 g攪碎的樣品，置于20 mL頂空進樣瓶內(nèi)，采用65 μm PDMS/DVB萃取頭，將樣品于50 ℃條件下平衡20 min后，將萃取頭插入頂空瓶中萃取40 min，最后將萃取頭拔出并置于200 ℃的進樣口中解吸2 min。

GC條件：DP-5MS色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），不分流進樣；進樣口溫度200 ℃；載氣流速1 mL/min；柱溫箱初始溫度40 ℃，柱溫箱升溫程序為40 ℃保持3 min，5 ℃/min升至120 ℃，10 ℃/min升至200 ℃，保持13 min。

MS條件：離子源溫度200 ℃，傳輸線溫度250 ℃，采用全掃描（Scan）模式采集信號，掃描范圍35～500 m/z。

1.3.3 揮發(fā)性風味物質(zhì)的定性與定量

定性方法[8]：根據(jù)計算機譜庫（NIST11、NIST11s）進行化合物的MS鑒定，檢測出揮發(fā)性風味物質(zhì)匹配度大于80的化合物，最高匹配度為100。

定量方法[9]：在頂空SPME前加入1.5 μL 1.68 μg/mL的2-甲基-3-庚酮作為內(nèi)標。利用Excel數(shù)據(jù)處理軟件，扣除色譜圖中的硅氧烷類雜峰及其他嗅感物質(zhì)雜峰，計算揮發(fā)性風味物質(zhì)的總峰面積，采用面積歸一化法計算各類化合物的相對含量。

1.3.4 OAV法確定炭烤羊腿中特征揮發(fā)性風味物質(zhì)

參考Kesen[10]、孫圳[11]等的方法。在各種揮發(fā)性風味物質(zhì)定量的基礎(chǔ)上，根據(jù)各揮發(fā)性風味物質(zhì)在水中的嗅覺閾值，計算表征風味化合物貢獻大小的OAV。OAV按照下式計算。

式中：OAV為炭烤羊腿中風味物質(zhì)i的OAV；Ci為風味物質(zhì)i的含量/（μg/kg）；Ti為風味物質(zhì)i的嗅覺閾值/（μg/kg）。

0≤OAV＜1，說明該風味物質(zhì)對總體風味無實際作用，對炭烤羊腿風味具有一定的修飾作用；OAV≥1，說明該風味物質(zhì)可能對總體風味有直接影響，被確定為炭烤羊腿中的特征風味物質(zhì)；OAV越大，說明該組分對總體風味貢獻越大。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003軟件對GC-MS數(shù)據(jù)進行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 炭烤羊腿中揮發(fā)性風味物質(zhì)分析

表 1 炭烤羊腿中各揮發(fā)性風味物質(zhì)的相對含量Table 1 Concentrations of volatile flavor substances in charcoal roasted lamb legs

續(xù)表1

由表1可知，3 種不同炭烤方式烤羊腿中共鑒定出八大類69 種化合物，包括醛類20 種、醇類17 種、酮類8 種、酯類3 種、酸類4 種、酚類2 種、烴類9 種及其他化合物6 種。從化合物的種類來看，醛類和醇類化合物是炭烤羊腿中的主要揮發(fā)性風味物質(zhì)，對炭烤羊腿的風味起重要作用；3 種不同炭烤方式烤羊腿中分別檢測出43、46、45 種揮發(fā)性風味物質(zhì)，其中共有的揮發(fā)性風味物質(zhì)有正己醛、庚醛、正辛醛、壬醛、癸醛、反-2-壬烯醛、4-異丙基苯甲醛及反,反-2,4-癸二烯醛等23 種，這些物質(zhì)在烤山羊肉和烤牛排中均被確認和報道[12-14]。不同炭烤方式烤羊腿中的揮發(fā)性風味物質(zhì)主要包括醛類、醇類、酮類、酸類、酚類及其他化合物，其中相對含量較高的是醛類、醇類和酮類化合物；炭烤方式1中醛類、醇類、酮類、酯類、酸類、酚類、烴類和其他化合物的相對含量明顯高于炭烤方式2和炭烤方式3。炭烤方式1為馕烤，相對于其他2 種烤制方式溫度高，致使羊腿烤制過程中脂質(zhì)氧化生成揮發(fā)性風味物質(zhì)的反應(yīng)更充分；另外，馕烤環(huán)境封閉，生成的揮發(fā)性風味物質(zhì)未揮發(fā)，這可能也是導致炭烤方式1中揮發(fā)性風味物質(zhì)相對含量高的主要原因。

2.1.1 醛類和酮類化合物

醛類化合物是脂質(zhì)氧化過程中烷氧自由基分解的產(chǎn)物，醛類化合物的產(chǎn)生與羊腿中脂質(zhì)的構(gòu)成有關(guān)，閾值普遍較低，對肉制品總體風味有重要影響，具有油脂和水果香味[15]。在3 種炭烤方式烤羊腿中檢測出的醛類化合物中，相對含量最高的均為正己醛。據(jù)報道，烤乳豬中正己醛的含量亦最高[16]，在中式烤肉中1-辛烯-3-醇的含量最高[12]。正己醛是亞油酸氧化的基本產(chǎn)物，具有青草氣味。Roldan等[17]研究發(fā)現(xiàn)，真空蒸煮羊肉的揮發(fā)性化合物中正己醛含量最高。己醛、壬醛、庚醛、辛醛等醛類可能是脂質(zhì)中多不飽和脂肪酸在烤制過程中迅速氧化產(chǎn)生自由基，攻擊油酸等不易氧化的脂質(zhì)形成的，對風味具有重要貢獻[18]，說明羊腿在烤制過程中脂肪氧化產(chǎn)物較多。酮類化合物一般來自美拉德反應(yīng)，也可能通過脂肪氧化降解進一步生成[19]，其化學性質(zhì)穩(wěn)定，香氣持久，一般具有花香氣味[20]。炭烤羊腿中共鑒定出8 種酮類化合物，其中3 種炭烤方式烤羊腿中均鑒定出的酮類物質(zhì)有2,3-辛二酮和4-環(huán)戊二烯-2-丁酮，也是相對含量較高的化合物，但是它們的閾值一般遠高于其同分異構(gòu)體的醛類，因此對炭烤羊腿風味貢獻不突出。

2.1.2 醇類和酚類化合物

醇類化合物對肉制品風味的影響不如揮發(fā)性醛類化合物顯著，但對整體氣味有協(xié)同作用。在3 種炭烤方式烤羊腿中均鑒定出的醇類化合物有7 種，其中1-辛烯-3-醇為不飽和醇，是亞油酸自動氧化的產(chǎn)物，在廣式燒鴨和烤乳豬中均被鑒定出[16,21]，它閾值較低（1.00 μg/kg）[22]，具有蘑菇風味，并帶有金屬氣味[23]。3 種炭烤羊腿中均檢測到2-甲基苯酚，且在炭烤方式1中檢測到3-乙基苯酚。在燒烤肉制品中會有各種酚類物質(zhì)，具有煙熏味，它們是構(gòu)成熏燒烤肉制品煙熏香氣的特征風味物質(zhì)[24]。

2.1.3 酯類和酸類化合物

酯類化合物主要是酸類和醇類化合物的酯化反應(yīng)產(chǎn)物，它們賦予食品果味和甜味[25]。炭烤羊腿中共鑒定出3 種酯類化合物，分別為草酸丙二醇酯、乙酸乙酯和氨基甲酸苯酯。酸類化合物是脂肪氧化或脂肪水解過程中變?yōu)榈图壷舅岫a(chǎn)生的[26-27]。炭烤羊腿中共鑒定出4 種酸類化合物，均鑒定出的是正己酸。由于酸類化合物的閾值普遍較高，因此其對烤羊腿的整體風味貢獻并不大，但可以作為一些風味物質(zhì)，如醛類、醇類及酯類的前體物質(zhì)。

2.1.4 烷烴類化合物

烷烴類化合物主要由脂肪降解產(chǎn)生，一般閾值較高，大多數(shù)香氣較弱或無味，對食品風味沒有直接貢獻作用。烯烴類化合物具有較低的閾值，是酮類、醛類化合物的前體物質(zhì)，對風味具有潛在的貢獻作用[28]。

2.1.5 其他化合物

在3 種炭烤方式烤羊腿中鑒定出的其他化合物主要有呋喃等雜環(huán)化合物共計6 種，其中相同的化合物有甲氧基苯基肟和2-正戊基呋喃。對于呋喃類化合物，在烤山羊肉中除了檢測到2-正戊基呋喃，還檢測到2-硫代呋喃甲醇[13]。呋喃類化合物由焦糖化反應(yīng)和碳水化合物降解產(chǎn)生，2-正戊基呋喃常見于肉制品中，主要來源于硫胺素降解，具有很強的肉香味和烘烤味[29]。

2.2 炭烤羊腿特征揮發(fā)性風味物質(zhì)分析

揮發(fā)性風味物質(zhì)的濃度并不能直接反應(yīng)消費者對其的“感受強度”，必須考慮閾值的影響。OAV為揮發(fā)性風味物質(zhì)濃度與其閾值的比值，濃度一定時，閾值越低的物質(zhì)越容易被感知，閾值一定時，濃度越高的物質(zhì)越容易被感知[30-31]，OAV≥1的揮發(fā)性風味物質(zhì)活性較高，對產(chǎn)品整體風味具有顯著貢獻[32]。

表 2 炭烤羊腿中的特征揮發(fā)性風味物質(zhì)（OAV≥1）Table 2 Characteristic volatile flavor substances of charcoal roasted lamb legs (OAV ≥ 1)

由表2可知，3 種炭烤方式烤羊腿中共鑒定出關(guān)鍵揮發(fā)性風味物質(zhì)17 種，由于其均滿足OAV≥1，因此被認為是特征揮發(fā)性風味物質(zhì)。其中，3 種烤羊腿中相同的特征揮發(fā)性風味物質(zhì)有正己醛、庚醛、2-正戊基呋喃、正辛醛、壬醛、癸醛、反-2-壬烯醛、十二醛、反,反-2,4-癸二烯醛、十一醛、1-辛烯-3-醇、正庚醇、正辛醇、反-2-辛烯-1-醇和2-甲基苯酚，另外，（Z）-4-癸烯醛和反-2-癸烯醛也是炭烤方式1烤羊腿中的特征揮發(fā)性風味物質(zhì)，反-2-癸烯醛是炭烤方式2烤羊腿中的特征揮發(fā)性風味物質(zhì)。

對17 種特征揮發(fā)性風味物質(zhì)進行分析，正己醛、庚醛、正辛醛、壬醛、癸醛、反-2-壬烯醛、反-2-辛烯-1-醇、（Z）-4-癸烯醛和反-2-癸烯醛具有青草味、脂香味和油脂香味[33]，對形成烤羊腿的淡脂香和青草香具有重要貢獻；十二醛、反,反-2,4-癸二烯醛、十一醛、正庚醇和正辛醇具有柑橘味、烤肉味和玫瑰香味，其中十一醛在熟豬肉的香氣成分中亦被鑒定出來，具有肉類的風味特征[34]，對形成烤羊腿的烤肉味具有重要貢獻；1-辛烯-3-醇具有蘑菇風味和發(fā)酵香，對形成烤羊腿的發(fā)酵香具有重要貢獻；2-甲基苯酚具有煙熏香，是構(gòu)成烤羊腿煙熏香味的主要揮發(fā)性風味物質(zhì)。對17 種特征揮發(fā)性風味物質(zhì)的風味特性進行總結(jié)歸納，得到烤羊腿的風味特征為淡脂香、青草香味、烤肉味、發(fā)酵味和煙熏香味。

3 結(jié) 論

炭烤羊腿中共鑒定出69 種揮發(fā)性風味物質(zhì)，其中醛類20 種、醇類17 種、酮類8 種、酯類3 種、酸類4 種、酚類2 種、烴類9 種、其他化合物6 種。對炭烤羊腿風味貢獻顯著的特征揮發(fā)性風味物質(zhì)有17 種（OAV≥1），其中3 種炭烤方式烤羊腿中鑒定出的共有特征物質(zhì)有15 種，分別為正己醛、庚醛、2-正戊基呋喃、正辛醛、壬醛、癸醛、反-2-壬烯醛、十二醛、反,反-2,4-癸二烯醛、十一醛、1-辛烯-3-醇、正庚醇、正辛醇、反-2-辛烯-1-醇和2-甲基苯酚?；趯μ卣鲹]發(fā)性風味物質(zhì)風味特性的分析，明確傳統(tǒng)炭烤羊腿的風味特征為淡脂香味、青草香味、烤肉味、發(fā)酵味和煙熏香味。