紅燒肉制備過程中關鍵環節的風味化合物分析

姚 敏 謝國芳 楊 蓉 周 迪 龍清孟 張春江

(1. 貴州省種畜禽種質測定中心，貴州 貴陽 550018；2. 貴州大學，貴州 貴陽 550025；3. 貴陽學院，貴州 貴陽 550005；4. 中國農業科學院農產品加工研究所，北京 100193)

紅燒肉具有瘦而不柴，肥而不膩，香氣濃郁，風味獨特的特點。其風味與脂質有關，如豬脂肪組織中含脂肪(86.07%)、蛋白質(3.27%)、水(10.35%)和微量糖等，并且水溶性成分(氨基酸及肽類、維生素如硫胺素等)及其脂質成分決定了產品的特征性風味，對五花肉的風味有重要影響[1]。加工過程中紅燒肉的水分、蛋白質、脂肪和總糖等發生了顯著變化[2]。潘見等[3]采用不同涂層SPME與GC-MS聯用比較分析了定遠黑豬肉與瘦肉型豬肉兩種豬肉的揮發性風味成分；劉莉丹等[4]對比了蘇式、毛式、東坡肉3種紅燒肉的揮發性風味成分；朱文政等[5]采用SPME-氣質聯用分析了不同烹制時間紅燒肉的揮發性風味成分；王瑞花等[6]對紅燒豬肉工藝進行了優化，并分離鑒定了其揮發性風味成分；史笑娜等[7-8]重點分析了紅燒肉加工過程中脂肪酸變化以及由此引起的揮發性風味物的變化；范麗等[9]研究了自制調味汁烹飪紅燒肉中的關鍵香氣活性化合物；薛雁等[10]分析了毛氏紅燒肉的特征風味；趙越等[11]研究了紅燒肉在加工和貯藏過程中的品質變化。文章擬通過電子鼻和氣相質譜聯用技術對紅燒肉制備過程中漂燙、油炸、燉煮與添加調味料燉煮等關鍵環節的揮發物及其變化進行研究，進一步探討紅燒肉風味物質形成機理，以期為紅燒肉風味理論研究提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮五花肉：白條豬，市售；

電子鼻：PEN3.5型，德國Airsense公司；

GC-MS聯用儀：QP2010型，日本島津公司；

SPME自動進樣器、萃取頭(50/30 μm DVB/CAR/PDMS)：上海安譜實驗公司；

電子分析天平：BS110s型，德國Sartorius公司；

電磁爐：WT2218T01型，中國美的公司。

1.2 方法

1.2.1 原料處理 參照文獻[12]。

紅燒肉的制備流程：

1.2.2 揮發性物質測定

(1) 取樣：A、B、C、D、E、F經切碎并混合均勻制得樣品，取1.0 g放入10 mL密閉取樣瓶中，采用頂空抽樣測定。

(2) 電子鼻檢測：電子鼻探頭共10個，其中W1C對(甲苯類)芳香成分靈敏，W5S對氮氧類化合物靈敏，W3C對(苯類)芳香性成分靈敏，W6S具有氫氣選擇性，W5C對(烷烴類)芳香成分靈敏，W1S具有甲烷選擇性，W1W對硫化物靈敏，W2S對醇類靈敏，W2W對(有機硫化物)芳香成分靈敏，W3S對烷烴靈敏。檢測條件：載氣采用干燥空氣(流速 300 mL/min)；探頭經過濾空氣清洗180 s，并在10 s內進樣，檢測時間60 s(取48～52 s的結果)；每個樣品重復 3 次取平均值。

(3) GC-MS聯用儀檢測：采用50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭，270 ℃老化1 h。樣品A、B、C、D、E、F分別放入SPME裝置，60 ℃平衡15 min后進行萃??；萃取溫度60 ℃，萃取時間30 min，其后立即進行GC-MS聯用儀分析；解析溫度260 ℃，解析時間5 min。

(4) 氣相色譜：采用HP-5MS毛細管柱(60 m×0.32 mm×1.8 μm)色譜柱；先升至40 ℃，保持10 min，5 ℃/min 升溫至200 ℃，20 ℃/min升溫至250 ℃，保持5 min；載氣為氦氣，流速1.0 mL/min，不分流進樣。

(5) 質譜條件：采用電子轟擊(EI)源的電離方式，電子能量70 eV，電子倍增電壓1 753 V；質量掃描范圍30～550 amu。

(6) 化合物定性及定量：色譜檢測結果經質譜計算機數據庫系統檢索并在Wiley710 和 NISTDEMO 標準譜庫中匹配確定(相似度>80)；采用峰面積歸一法進行定量計算。

2 結果與分析

2.1 電子鼻分析紅燒肉制備關鍵節點的揮發物質

由圖1可知，各樣品中醛酮、呋喃、吡喃等氮氧類化合物含量最高且差別明顯，其次是醇類物質。由圖2可知，A、F樣品的揮發物最多，B、C、D、E樣品的揮發物含量接近且F>A>E>D>B>C。這可能是在熱加工條件下，A、F樣品的風味物質容易轉化或者散失，而C樣品由于在高溫條件下揮發性小分子散失量大，而D樣品在燉煮過程中生成了部分風味物，說明燉煮條件與紅燒肉風味形成有著更為密切的關系，E樣品比D樣品的含量又增多，說明添加調味汁對紅燒肉風味具有重要影響。在烴類方面(W1S)，各樣品間差別不大；在硫化物上(W1W和W2W)，E>D>C，說明添加調味汁燉煮肉階段有利于硫化物類風味物的生成，此外醇類化合物(W2S)的變化與硫化物相似。

圖1 紅燒肉制備過程中的揮發性風味物質

圖2 紅燒肉制備過程中的化合物變化

2.2 氣相質譜聯用儀分析結果

2.2.1 GC-MS分析揮發性物質種類與含量 由表1可知，A樣品共檢出39種化合物，酮類物質含量最高為37.39%，其次雜環、酯類分別為19.96%，16.10%，醇類和酯類的種類豐富，分別為16，8種。B樣品共檢出32種化合物，其中酮類含量最高為33.28%，雜環和醇類含量增加為32.36%，16.21%，種類均減少，此時酸類含量增加且種類較A樣品豐富得多，但醇類和酸類的閾值相對較高[3]。C樣品共檢出23種化合物，種類少于A、B樣品，但3種酮類含量達43.64%，其次醇類20.81%，種類和B樣品的變化不大，雜環類油炸過程減少為20.22%，而醛類含量進一步增加。醛類在D樣品中達最大值52.05%，是肉加熱過程中主要的風味物質，主要來源于脂肪降解等[13]，其閾值低，是影響肉風味的重要化合物[14]；酮類在D樣品中大部分轉化為醛類，含量僅1.4%，大大低于C樣品，酮類物質對肉的整體風味有一定影響[5]；醇類和酸類生成酯類，雜環如呋喃、吡喃類等有一定減少。酯類閾值相對高，對風味影響不大，而雜環如呋喃等閾值低，對風味影響大[5]。五花肉制備過程中，醛酮類是主要的風味物質，酯類在燉煮條件下生成，雜環類在漂燙、油炸過程中增加，燉煮過程中減少，而烷類與烯類及其衍生化合物在熱加工過程中不斷損失，特別到了D階段均未檢出。在肉的熱加工關鍵環節漂燙、油炸和燉煮環節檢出的化合物種類分別是32，23，20種，種類不增卻形成了獨特的肉類風味，是因為生成了具有特征風味的化合物。

表1 紅燒肉制備關鍵環節不同揮發性物質的種類數和含量

F樣品中，烯類及其衍生物和醇類含量分別為53.27% 和27.78%，占總體風味物的81.05%，但在E樣品中含量不高，說明易損失。此外E樣品在調味汁的作用下醛類比D樣品的相對少，但種類豐富。雜環化合物在紅燒肉中含量遠高于調味汁與燉煮肉，是因為紅燒肉的調味汁添加了焦糖等，焦糖反應能產生大量呋喃類化合物[14]，以及吡嗪、吡咯、呋喃酮等風味物質[15]，添加調味汁F使雜環類種類與含量都更豐富，賦予了紅燒肉獨特的風味。醇類和酯類在E樣品中種類、含量均低于D和F樣品，而酸類增加，可能是D和F樣品中的醇類和酯類在加熱條件下易揮發散失，而酸類經裂解氧化轉換等反應生成。F樣品中的烷類化學性質穩定，在熱加工過程中損失小。F、E和D樣品的揮發性風味物種類分別為64，38，20種，說明紅燒肉調味汁的添加大大豐富了紅燒肉的風味物質，改變了產品風味。

2.2.2 紅燒肉制備關鍵環節的風味物質

(1) 醛類風味物質：由表2可知，從A到E過程中，C6～C10的揮發性醛類化合物主要由脂肪氧化降解生成，含量較高，有較強揮發性且閾值低，是熟肉的重要風味物質[16-17]，主要有己醛、苯甲醛、苯乙醛、羥基香茅醛、2-甲基丁醛、2-乙基丁醛、壬醛等，提供了熟肉的脂肪味，高濃度時呈青草、油脂味道。己醛在E樣品中含量3.28%，具有青草香，是油酸、亞油酸和花生四烯酸等的氧化產物[18]，在各階段不斷生成，燉煮階段由乙偶姻轉化成己醛。乙偶姻是重要的中間物質。苯甲醛在E樣品中含量8.98%，具苦杏仁的堅果香，是亞油酸或苯丙氨酸的降解產物[6]，在燉煮階段后才出現，是重要的風味物質。苯乙醛、2-甲基丁醛、2-乙基丁醛和羥基香茅醛來自調味汁或經轉化反應后生成，由纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸等氨基酸的Strecker降解產生[9]。其中苯乙醛具水果甜香，羥基香茅醛具青草香。壬醛和反-2壬烯醛是過程產物，被轉化為2-戊基呋喃等，壬醛主要由油酸氧化產生[19]?？傮w來說，醛類主要在紅燒肉加工后期產生，集中在調味汁和燉煮階段，對紅燒肉的風味產生了重要影響。

表2 紅燒肉制備過程中的揮發性風味物質

續表2

續表2

續表2

(2) 酮類風味物質：酮類由不飽和脂肪酸氧化降解、美拉德反應、氨基酸降解等產生[20]，主要有乙偶姻(又名3-羥基-2-丁酮)、羥基丙酮、2-庚酮、2-甲基-3-辛酮、5-羥基-2，7-二甲基-4-辛酮、2-十五酮等，其閾值不高，清香，影響紅燒肉的整體風味。乙偶姻是一種令人愉快的風味物，有強烈奶油、脂肪等香氣。除了乙偶姻，E樣品中主要成分羥基丙酮和2-庚酮是由己醛等轉化生成，2-庚酮有類似梨的水果香味。2-甲基-3-辛酮和5-羥基-2，7-二甲基-4-辛酮僅在漂燙和油炸階段檢出，甲基酮類是脂肪降解產生的游離酮酸自氧化形成，是酮類中對肉類風味有貢獻的主要物質[19]，2-十五酮僅在A樣品中檢出，醛酮在加工過程中可相互轉化，部分酮類化合物也是雜環化合物的前體物質，對風味的形成有重要作用。

(3) 醇類風味物質：醇類主要來自脂質氧化和Strecker降解反應[11]，是醇還原酶將醛或酮還原為相應的醇[21]，常有蘑菇味和金屬味，對肉制品風味有一定的影響作用。紅燒肉加工過程中醇類物質含量豐富，漂燙、油炸使其含量不斷增加達20.81%，但種類減少，燉煮過程略微下降，加入調味汁后可能揮發性風味物質增多，相對含量減少。F樣品由于有料酒等成分，醇類總量27.78%，其中乙醇26.39%，對酯類形成有重要作用。E樣品中僅檢出己醇、戊醇、苯甲醇和苯乙醇，而己醇、2-甲基-2-戊烯-1-醇、戊醇、1-辛烯-3-醇(蘑菇醇)在各階段均有檢出，其中1-辛烯-3-醇是熟肉重要的風味特征化合物，具較強蘑菇香氣，可能是二十四碳烯酸的氫過氧化物的降解物[7]，在燉煮后增加。A樣品檢出的壬醇、2，3-丁二醇、二甘醇等10余種化合物在后期加工中不再檢出，可能是通過酯化反應等生成了其他物質。

(4) 酸、酯類風味物質： E樣品中酯類僅有4-羥基丁酸乙酰酯和鄰苯二甲酸二甲酯且含量少，可能來自調味汁或豬肉加工過程。甲酸異戊酯、乙酸乙酯、3-甲硫基-s-丁酸丙酯等僅在生肉A樣品中，加工后未檢出，2，4二甲基戊酸乙酯僅在B樣品中檢出，而鄰苯二甲酸二異丁酯和甲酸辛酯僅在C樣品中檢出，D樣品中主要是己酸己烯酯。F樣品中檢出多種相對含量不高的酯類，但大多并不在紅燒肉中出現。

(5) 烷烴類及芳香族風味物質：紅燒肉中烷烴類主要來自烷氧自由基斷裂[22]，閾值高，但部分烴類是形成雜環化合物的前體，且多種烴對紅燒肉的風味有整體提升作用[23-24]。紅燒肉中芳香族化合物大多來自調味汁，共檢出27種，總量達53.27%，如桂皮醛具有強烈的桂皮油和肉桂油的香氣。豬肉在加工過程中主要檢出茴香腦、甘菊藍，且含量較少。說明調味汁的芳香化合物對紅燒肉風味有較為重要的作用。

(6) 雜環風味物質：共檢出10余種雜環化合物，含量42.45%，其中呋喃環類如2-戊基呋喃源于油酸氧化的辛醛、壬醛[9]，具有甜香，賦予肉制品良好風味。5-羥甲基糠醛，又名5-羥基甲基呋喃甲醛，由葡萄糖或果糖脫水生成，呈甘菊味。3-呋喃甲醇由糠醛經加氫還原，有苦辣氣味，對人體有害。吡喃環類如2H-皮蘭-2-甲醇，2，3-二氫-3，5-二羥基-6-甲基-4氫-吡喃-4-酮，后者是美拉德反應或糖裂解產物，具有甜潤香氣。含氮雜環化合物主要有甲氧基苯肟、4,6-二甲基嘧啶、2-乙?；量?、2，6-二乙基-吡嗪，其中2-乙?；量┦潜容^重要的風味物質，香氣宜人，來自美拉德反應，多產生于高溫低水分烹飪條件[10]。其他物質如4,5-二甲基-1,3-二氧雜環戊烯-2-酮和對甲氧基苯基丙酮，后者由茴香腦反應而來。甲氧基苯肟和2H-皮蘭-2-甲醇在加工過程中均有檢出，燉煮階段檢出的2,3-二甲基-5-乙基吡嗪屬于吡嗪類化合物，由氨基酸Strecker降解生成，所有的吡嗪類化合物都可以提供烘烤香[25]，僅生肉中檢出5-庚基-2-呋喃酮和5苯基-2-呋喃酮，是香味增效劑類。在調味汁中亦檢出10余種，但含量不高。同時由于調味汁中焦糖、料酒、醬油以及其他物質相互作用，經熱降解、焦糖化、美拉德反應等[26]生成了獨特的紅燒肉風味。

3 結論

試驗表明，電子鼻測定與氣質聯用分析的結果一致：① 五花肉和調味汁中含有大量風味物質，在熱加工條件下的漂燙、油炸、燉煮環節損失了一部分，但特征風味物質不斷形成。主要的風味物質是氮氧類化合物，如醛酮、呋喃和吡喃類等含量高且變化大，其次醇類和硫化物。烴類變化不大，基本不參與反應。② 紅燒肉制備過程中共檢出148種物質，主要來源于兩個方面：五花肉本身的風味前體物質在熱加工條件下產生，以及調味汁中存在大量風味物與五花豬肉中的風味物融合、反應，其中不飽和脂肪酸氧化降解生成的醛類、呋喃類等是紅燒肉烹制過程中的主要風味物質。調味汁對紅燒肉風味的貢獻主要是芳香烴類化合物，焦糖化反應產生的呋喃以及類吡嗪、吡咯、呋喃酮等雜環化合物。但是調味汁風味的大部分物質未在紅燒肉中得以保留。③ 紅燒肉的主要風味物質有己醛、苯甲醛、1-辛烯-3-醇、桂皮醛、2-戊基呋喃、2-乙?；量┖?,3-二甲基-5-乙基吡嗪等。紅燒肉加工過程中甲氧基苯肟含量較高，而乙偶姻在加工前期含量高。后續擬采用電子舌、氨基酸分析儀和高效液相色譜等分析紅燒肉的滋味特征及其滋味物質如氨基酸、脂肪酸、肌苷酸等，探討紅燒肉的滋味形成理論。