劉顏 張興國 謝飛 李景軍 熊國遠

摘要： 選取3種天然香辛料和羊肉煮制，采取單因素試驗和正交試驗，通過感官評價、電子鼻以及頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用（HS-SPME-GC-MS），評價3種天然香辛料添加量對羊肉（湯）鹵煮風味的改善效果以及對羊肉（湯）風味物質組成的影響，并對最佳香辛料配方鹵煮前后羊肉（湯）中風味物質進行分析。結果表明，香汁中大茴香、月桂、丁香的最佳添加量分別為0.15%、0.20%、0.07%（質量分數）。鹵煮過后的羊肉和羊肉湯相比于純羊肉與純羊肉湯的茴香腦、乙酸松油酯、丁香酚等揮發(fā)性風味物質含量顯著增加，其中改變最為顯著的是丁香酚（P<0.05）。感官評價結果顯示，香辛料的添加顯著改善了羊肉的風味，提高了羊肉風味的可接受度。

關鍵詞： 羊肉;天然香辛料;揮發(fā)性風味物質;電子鼻;氣相色譜-質譜聯用

中圖分類號： TS251.5+3?? 文獻標識碼： A?? 文章編號： 1000-4440（2021）04-1016-09

Effect of natural spices on the volatile flavor of stewed mutton

LIU Yan1， ZHANG Xing-guo2， XIE Fei2， LI Jing-jun1， XIONG Guo-yuan2

（1.College of Food Engineering， Anhui Science and Technology University， Fengyang 233100，China;2.School of Tea and Food Science & Technology/Anhui Engineering Laboratory for Agro-products Processing， Anhui Agricultural University， Hefei 230036，China）

Abstract： Three kinds of natural spices were selected and added to the mutton during cooking process. Single factor test and orthogonal test were designed to evaluate the effect of additive amount of three natural spices on the improvement of stewed mutton （mutton soup） flavor and its flavor substances by sensory evaluation， electronic nose and headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry （HS-SPME-GC-MS）. Then flavor substances in the mutton before and after stewed with the best formula were also analyzed. The results showed that the optimal additive amount of the mixed spices was 0.15% anise， 0.20% laurel and 0.07% clove（spices weight∶water volume）.Contents of volatile flavor substances such as anethole， terpinyl acetate and eugenol in the stewed mutton and mutton soup increased significantly compared with pure mutton and mutton soup， among which eugenol changed the most significantly （P<0.05）. According to sensory evaluation results， the added spices significantly improved the flavor and the overall acceptability of mutton.

Key words： mutton;natural spices;volatile flavor substance;electronic nose;gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）

羊肉肉質細嫩，味道鮮美，但羊肉特有的膻味影響了消費者對它的接受度。羊肉的膻味主要來源于脂肪組織的脂溶性物質，其中游離脂肪酸是膻味物質的主要成分[1]。應鐵進[2]研究發(fā)現中草藥（白芷、砂仁、綠豆等）可暫時遮掩羊肉的膻味，王振東[3]研究指出胡蘿卜、白蘿卜、綠豆和板栗打成汁后添加到羊肉中進行腌制、煮制處理，再測定羊肉的游離脂肪酸含量，發(fā)現食材汁對羊肉膻味的去除有明顯效果。劉彩鳳等[4]、羅燕[5]用百里香和中草藥方劑對羊進行飼喂，發(fā)現百里香可以降低灘羊肌肉中烷類、烴類、醇類、醛類化合物的百分含量，進而改善羊肉風味，方劑Ⅲ（含蒼術、肉桂、茴香、陳皮、山楂等成分）可以改善羊肉的膻味。

香辛料是具有特殊香味的植物制品，有強烈的呈味和呈香功能，能在一定程度上改善食品的風味，同時還具有抗氧化和殺菌防腐等功能[6]。在肉制品加工中，用香辛料改善肉品的風味是最常用的方法[7]。目前的研究主要集中在天然香辛料的抗菌防腐功能，但香辛料對肉品風味改善機理的研究較少。Qin等[8]在八角對肉湯風味影響的研究中發(fā)現，重復使用1次和3次的肉湯在香氣方面存在顯著差異，而在肉湯中添加八角有助于確保燉肉制品風味的一致性。Olmedo等[9]研究發(fā)現，月桂、牛至和迷迭香精油調味的烤花生可以抑制脂質氧化，并且可以改變消費者的味覺和感官感受。Harlina等[10]在研究中發(fā)現，在腌制鴨蛋的過程中改變丁香提取物添加量和腌制時間對脂肪酸的含量有顯著影響，并且經過電子鼻的測定發(fā)現，丁香提取物使腌制鴨蛋的風味成分發(fā)生顯著變化。袁軍等[11]研究發(fā)現，大蔥、生姜、八角可顯著提升牛肉特征風味。張同剛等[12]采用頂空固相微萃取與氣質聯用（HS-SPME-GC-MS）測定香辛料對手抓羊肉揮發(fā)性成分的影響，發(fā)現添加天然香辛料對手抓羊肉的揮發(fā)性成分有顯著影響。目前關于天然香辛料對肉品影響的研究主要集中在香辛料的抗氧化活性和抗菌活性[13]，關于大茴香、月桂、丁香3種香辛料復配對肉風味影響的研究還未見報道。

本研究以羊肉為原料，研究大茴香、月桂、丁香對羊肉與羊肉湯中揮發(fā)性風味組分的影響，采用電子鼻和頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用（HS-SPME-GC-MS）結合感官評價對羊肉和羊肉湯中的揮發(fā)性風味物質進行分析，并對風味物質進行主成分分析，對大茴香、月桂、丁香添加量配比進行優(yōu)化，確定最佳配方，評估配方中對羊肉和羊肉湯中揮發(fā)性成分影響較大的組分，從而優(yōu)化羊肉調味基料，以期為鹵制羊肉調味基料風味的改進和工業(yè)化生產提供理論依據和技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

食用鹽（氯化鈉含量大于99%）。安徽白山羊后腿肉（4～5 kg），由安徽至誠和信食品科技有限公司提供。大茴香、月桂、丁香均購自合肥周谷堆農貿市場。

1.2 試驗儀器

MS1160 真空包裝機，義馬市樂億佳商貿有限公司產品;WT2121 電磁爐，廣東美的環(huán)境電器制造有限公司產品;HH09 型數顯恒溫水浴鍋，江蘇金壇市金城國勝實驗儀器廠產品;JA503 分析電子天平，常州幸運電子設備有限公司產品;DHG-9140A 電熱恒溫鼓風干燥箱，上海一恒科學儀器有限公司產品;PEN3 電子鼻，德國AIRSENSE公司產品;7890B-7000B 三重四極桿氣質聯用儀，美國安捷倫科技有限公司產品;50 μm CAR/PDMS 黑色萃取頭，美國安捷倫科技有限公司產品。

1.3 試驗設計

1.3.1 工藝流程 香辛料→預處理→加水浸泡1 h→熬制香汁1 h→鹵湯→加入新鮮羊肉→大火燒開10 min→小火熬制1 h→制得鹵羊肉湯和鹵羊肉→冷卻→真空包裝。

操作要點：將香辛料去除雜質并破碎，用紗布包裹，在400 g純凈水中浸泡1 h，煮沸1 h，熬制成香汁。將羊肉去除筋膜后切成2 cm×2 cm×2 cm方塊，清洗后撈起，瀝干水，按照肉∶香汁=1∶2（質量比）加入羊肉和香汁鹵湯，再按照香汁鹵湯的2%準確稱取食鹽加入;100 ℃下燒開10 min后，調整溫度，控制中心溫度在85 ℃煮制60 min。成品冷卻后，真空包裝。

1.3.2 單因素試驗

1.3.2.1 大茴香添加量對羊肉鹵煮風味的影響 羊肉200.0 g和食用鹽8.0 g固定不變，分別加入大茴香添加量為0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%（質量分數）制作的大茴香香汁，按方法1.3.1的工藝鹵煮。

1.3.2.2 月桂添加量對羊肉鹵煮風味的影響 羊肉200.0 g和食用鹽8.0 g固定不變，分別加入月桂添加量為0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%（質量分數）制作的月桂香汁，按方法1.3.1的工藝鹵煮。

1.3.2.3 丁香添加量對羊肉鹵煮風味的影響 羊肉200.0 g和食用鹽8.0 g固定不變，分別加入丁香添加量為0.01%、0.03%、0.05%、0.07%、0.09%（質量分數）制作的丁香香汁，按方法1.3.1的工藝鹵煮。

1.3.3 正交試驗 根據1.3.2單因素試驗結果，進行正交試驗，鹵煮過程中的溫度和時間不變，通過對添加不同配比的大茴香、月桂、丁香香汁鹵湯制備的鹵制羊肉進行感官評價，對感官評價結果進行回歸分析，確定大茴香、月桂、丁香最佳配比。按照單因素試驗中確定的配方，對大茴香、月桂、丁香添加量進行正交試驗，優(yōu)化添加量。

1.4 試驗方法

1.4.1 感官評價 感官評價參考顧賽麒等[14]的方法，并略作修改，感官評價標準見表1。評定小組由本專業(yè)訓練有素的10名食品系同學（5男5女）組成。評價員分別從氣味、口感、質地狀態(tài)、顏色及總體可接受度5個方面對羊肉進行感官評定。本次感官評定采取的方法是評分法（10分制），規(guī)定1分為食品風味完全不能接受，喜好度低;10分為風味完全可以接受，喜好度高[15]，最終結果取所有評分的平均值。

1.4.2 電子鼻 參考Yang等[16]的方法，利用電子鼻對樣品的加樣量和進樣氣體體積進行優(yōu)化，每次測定前30 min打開電子鼻儀器，連接好裝置與電腦預熱。取準備好的羊肉塊，切碎，準確稱取（5.00±0.05） g于電子鼻專用玻璃瓶中，在85 ℃的水浴鍋中加熱15 min，電子鼻采用頂空進樣方式，載氣為潔凈空氣。進樣速度為300 ml/min，采樣間隔為1 s，清洗時間為120 s，歸零時間為5 s，預進樣時間為5 s，測量時間為120 s，每個樣品平行6次。羊肉湯也以同樣的方式進行檢測。并通過作主成分分析（PCA）圖將所提取的傳感器多指標的信息進行數據轉換和降維，并對降維后的特征向量進行線性分類，最后在PCA的散點圖上顯示主要的兩維散點圖。PC1和PC2包含了在PCA轉換中得到的第一主成分和第二主成分的貢獻率，貢獻率越大，說明主要成分可以較好地反映原來多指標的信息。

1.4.3 頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用 準確稱取羊肉（3.00±0.05） g放入15 ml樣品瓶中，羊肉湯則準確吸取4 ml，采用頂空固相微萃取的方法對揮發(fā)性物質進行萃取，蓋上蓋子，采用裝有50 μm CAR/PDMS萃取頭的進樣器插入頂空瓶中，同時開啟儀器采集數據，推出纖維頭，在70 ℃水浴鍋水浴加熱下準確吸附1 h，吸附完成后快速取出萃取頭并立即插入HS-SPME-GC-MS進樣口[17]。在250 ℃下解析5 min后抽出纖維頭，拔出萃取頭。

HS-SPME-GC-MS測定參數條件：色譜柱為 HP-INNOWax 60 m×0.25 mm×0.25 μm彈性石英毛細管柱，載氣為高純氦氣（99.999%），載氣流量為1.0 ml/min，不分流模式，恒壓35 kPa，起始柱溫為60 ℃，按照3 ℃/min上升至230 ℃，保留10 min。進樣口與接口溫度均設為250 ℃，檢測溫度為240 ℃，離子源溫度為230 ℃，四極桿溫度為150 ℃[18]。檢測時間為71.67 min。三重四極桿氣質聯用儀得到的數據經計算機檢測，得出化合物的同時與NIST library相匹配，并參照文獻[19]，采用匹配度和純度大于800的鑒定結果。

1.5 數據處理與分析

電子鼻的數據利用Statistica 7軟件以及Origin進行分析和作圖。每組試驗均采取3次重復。采用軟件SPSS 24.0進行統(tǒng)計分析，方差分析采用ANOVA，多重比較采用Duncans法，P<0.05表示差異顯著，試驗數據以“平均值±標準差（Mean±SD）”表示。

2 結果與分析

2.1 香辛料單因素試驗結果

由圖1可知，隨著大茴香、月桂添加量的增加，羊肉感官品質評分升高，但當大茴香添加量大于0.20%、月桂添加量大于0.15%時評分下降，即羊肉鹵煮風味品質下降。根據魯松濤等[20]的研究，大茴香中主要風味物質是茴香腦與反式茴香腦以及茴香醛，這些物質具微甜味，或茴香特殊氣味。在香辛料添加量為0.20%時羊肉氣味有所改善，可能是因為茴香腦與反式茴香腦、茴香醛充當了矯味劑與矯氣味劑的角色，使得羊肉氣味更加緩和。評分下降可能是因為過量添加茴香造成的藥味過重。月桂中主要成分是芳樟醇、丁香酚等[21]，香氣濃郁，具有花香氣味，能夠遮蓋羊肉膻味，過量易產生苦味，導致感官評分下降。

由圖2可知，丁香對羊肉鹵煮風味的影響整體上處在一個隨添加量增大，感官評分呈上下波動狀態(tài)，當丁香添加量為0.03%時達到最大值。這是因為不同香辛料中主要風味物質不同，閾值也有所不同。

2.2 香辛料添加量正交試驗結果

按照單因素試驗中確定的配方，對大茴香、月桂、丁香添加量進行正交試驗，優(yōu)化添加量。三因素三水平正交試驗設計見表2。

正交試驗結果如表3所示。對表3數據進行分析，從極差（R）大小可以看出，影響羊肉鹵煮風味的主次因素為C、A、B，丁香添加量>大茴香添加量>月桂添加量。正交試驗得出的K—值顯示，A2B1C2組是最優(yōu)組，但A1B2C2組得分最高，所以需要進行驗證試驗。

2.3 驗證試驗結果

為了得出香辛料最佳復配配方，將得到的上述組合與空白組進行驗證試驗（表4）。

2.3.1 驗證試驗感官分析

由圖3可以看出，添加不同香辛料鹵煮后的鹵羊肉1和鹵羊肉2的氣味與純羊肉有顯著差異（P<0.05），鹵羊肉2與純羊肉在總體可接受度上差異顯著（P<0.05），純羊肉與鹵羊肉1、鹵羊肉2之間在顏色、口感和質地上的差異均不顯著。鄒強等[22]研究指出，每種香辛料都有自己特殊的香味，當多種香辛料在一起鹵煮時，羊肉的香辛料風味逐漸增加，這在一定程度上可增加羊肉的總體可接受度。鹵羊肉2總體可接受度優(yōu)于純羊肉和鹵羊肉1，可能是因為減少了味辛甘的大茴香添加量。由此可以得出，大茴香、月桂、丁香的最佳添加量分別為0.15%、0.20%、0.07%。為進一步分析各處理組風味物質的差異，對各樣品組樣品進行電子鼻分析。

2.3.2 電子鼻 由圖4可知，主成分1和主成分2方差貢獻率之和為99.29%（主成分1方差貢獻率為92.78%，主成分2方差的貢獻率為6.51%），圖5中，主成分1和主成分2的方差貢獻率之和為99.39%（主成分1方差貢獻率為72.10%，主成分2方差的貢獻率為27.29%），所提取的主成分信息能夠完全反映樣品的主要特征信息。王瓊等[23]、Forleo等[24]研究指出，第1主成分和第2主成分方差貢獻率之和超過85%即可反映樣品的主要特征。這2個主成分能較好地反映原始高維矩陣的信息，可以反映不同處理過程中樣品揮發(fā)性成分的差異。羊肉湯和鹵羊肉樣品沒有交叉與重合，說明羊肉湯與鹵羊肉兩者揮發(fā)性成分種類和相對含量存在差異，可能是煮制時間過長，導致鹵羊肉中部分風味物質降解。為了進一步了解不同香辛料對羊肉和羊肉湯揮發(fā)性成分的影響，下一步采用GC-MS進行相對定量分析。

2.3.3 HS-SPME-GC-MS結果分析 用頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用儀分別對純羊肉、純羊肉湯（煮制純羊肉得到的湯汁）、鹵羊肉和鹵羊肉湯（煮制羊肉得到的香汁鹵湯）等6個樣品進行分析，結果如圖6、表5所示：共有51種化合物從6種樣品中被檢測出來，其中包括醛類（20種）、烷烴類（10種）、酮類（5種）、醇類（4種）、酚類（4種）、酯類（3種）和其他類（5種）。

純羊肉湯和鹵羊肉湯中揮發(fā)性成分不僅在種類上有差異，在含量上也有顯著差異，純羊肉和鹵羊肉中的揮發(fā)性物質也存在顯著差異。結合圖6與表5可以看出，鹵羊肉1和鹵羊肉2中的揮發(fā)性物質均比純羊肉增加了3-亞甲基十三烷、十七烷、3-十一酮、乙酸松油酯、茴香腦幾種成分，但少了十一醛、十二醛、反式-2-癸烯醛、2-十一烯醛、5-甲基-2-噻吩甲醛幾種成分。相比于純羊肉湯，鹵羊肉湯1和鹵羊肉湯2多了壬醛、對甲氧基苯基丙酮、對異丙基苯甲醇、（-）-4-萜品醇、α-松油醇、 2，6-二叔丁基對甲酚、（E）-2-甲氧基-4-（1-丙烯基苯酚）、丁香酚、甲基丁香酚、乙酸乙酯、乙酸松油酯、欖香素，同時少了十一醛、十二醛、3-甲硫基丙醛、反，順-2，6-壬二烯醛。而純肉湯中原本不存在的丁香酚在2種鹵羊肉湯中的含量分別達到了53.35%和36.39%，說明影響鹵羊肉風味的主要揮發(fā)性物質為丁香酚。李儒仁等[25]研究扒雞加工過程中揮發(fā)性物質變化規(guī)律時，發(fā)現丁香酚、D-檸檬烯與2-戊基呋喃等成分對扒雞風味形成影響較大，并且鹵制是扒雞風味物質形成的關鍵加工階段。

羊肉中的膻味物質主要有短鏈脂肪酸、硬脂酸、酚類、吲哚類、含硫化合物、羰基化合物，除此之外，與羊肉膻味有關的物質還包括一些醛類、吡啶、吡嗪、內酯、萜類等化合物[26]，如表5中檢測到的庚醛、正辛醛、3-甲硫基丙醛、2，6-二叔丁基對甲酚、（E）-2-甲氧基-4-（1-丙烯基苯酚）等。在典型的美拉德反應中，苯乙醛可以通過Strecker反應降解氨基酸與氧化脂質結合而產生。其他具有直鏈的脂肪醛如己醛、庚醛、壬醛、2-十一烯醛等由脂肪氧化形成[27]。由于不同化合物具有不同的氣味閾值或不同的檢測靈敏度，化合物的濃度不一定反映其在樣品中的感知氣味強度[28]。鹵羊肉1和鹵羊肉2中未檢出的揮發(fā)性物質大多具有油脂氣味或家禽等動物的氣味，這一現象與感官評價中鹵羊肉1、鹵羊肉2與純羊肉氣味評價分數存在顯著差異有一定的聯系。鹵羊肉湯中的揮發(fā)性物質來源為純羊肉湯、純羊肉中本身存在的以及添加的天然香辛料經鹵煮后產生的，因此，結合圖6和表5分析可知，庚醛、正辛醛、反-2-辛烯醛、反式肉桂醛、十六烷、乙酸乙酯、乙酸松油酯、3-壬酮、對甲氧基苯基丙酮、3-十一酮、芳樟醇、（-）-4-萜品醇、α-松油醇、對異丙基苯甲醇、甲基丁香酚、（E）-2-甲氧基-4-（1-丙烯基苯酚）、2，6-二叔丁基對甲酚、丁香酚、欖香素這些揮發(fā)性物質應為天然香辛料鹵煮后所得。而鹵羊肉中的揮發(fā)性成分則可分為羊肉本身就存在的以及部分從香辛料中得到的，即反式-2-壬烯醛、己醛、2，2，4，6，6-五甲基庚烷、3-異丙基苯甲醛、茴香腦、十五烷、十六烷、 3-亞甲基十三烷、十七烷、乙酸松油酯、鄰苯二甲酸二丁酯、3-十一酮、香葉基丙酮、3-十三酮、芳樟醇、丁香酚、甲基丁香酚、 2，6-二叔丁基對甲酚、 萜品烯、1-十二烯為香辛料中產生的揮發(fā)性物質。這與張同剛等[12]的研究結果有部分相似，都存在加入香辛料后，風味物質中的醛類、酯類有所增加的現象。上述增加的揮發(fā)性物質差異最為顯著的是丁香酚（主要存在于丁香油和月桂葉油中），這說明香辛料復配配方中雖然丁香加入的量較少，但它對去除膻味有較大作用，對鹵羊肉的風味影響較大。

3 結論

本研究通過單因素試驗和正交試驗，結合感官評價確定香汁中大茴香、月桂、丁香3種天然香辛料最佳添加量為0.15%、0.20%、0.07%，通過頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用儀對驗證試驗組樣品進行檢測，共檢測出51種化合物。揮發(fā)性成分較少的是純羊肉和純羊肉湯，分別含有17種和12種揮發(fā)性物質。羊肉中原本存在的主要揮發(fā)性物質為壬醛，含量為17.41%，加入香辛料鹵煮后，含量顯著降低。丁香酚是揮發(fā)性成分中變化最顯著的物質，該物質一般來源于丁香和月桂。說明3種香辛料中對鹵羊肉風味影響最大的是丁香，本研究結果為羊肉的鹵煮加工和香辛料在羊肉中的應用提供了理論指導和參考。感官評定分析得出，加入天然香辛料鹵煮后的羊肉風味有顯著提升。采用電子鼻對羊肉和羊肉湯樣品進行揮發(fā)性物質檢測發(fā)現，添加香辛料組及未添加香辛料組的揮發(fā)性物質成分具有較好的區(qū)分度，添加香辛料前后羊肉風味有明顯的改變。

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（責任編輯：陳海霞）

收稿日期：2020-12-08

基金項目：安徽省科技重大專項（18030701212、17030701021、17030701036）;2020年度烹飪科學四川省高等學校重點實驗室開放基金項目（PRKX2020Z25）

作者簡介：劉 顏（1987-），女，江西萍鄉(xiāng)人，碩士，講師，主要從事肉品加工與質量安全控制研究。（E-mail） 04pengben@163.com

通訊作者：熊國遠，（E-mail）guoyuanx@ahau.edu.cn