不同部位羊油的揮發性風味物質和理化性質比較

曾志龍,潘玥蒙,薛怡,管紅梅,黃大兵,覃小麗*,劉雄*

1(西南大學 食品科學學院,重慶,400715)2(重慶牧哥食品有限公司,重慶,401519)

我國羊資源豐富,是世界上羊存欄數、羊肉生產總量及羊肉消費總量最大的國家,2019年中國羊肉消費總量已達512.7萬t,約占世界羊肉消費總量1/3[1]。隨著我國經濟的快速發展和居民生活水平的提高,肉類消費觀念逐漸發生變化,羊肉具有低膽固醇、高蛋白、肉質細嫩、易消化吸收等優點,同時食用羊肉不受宗教文化的約束,因此對羊肉需求量逐年提升[2-3]。與此同時,羊油、羊骨、羊肚等副產物的加工利用問題日益受到人們關注。羊脂價格低于牛脂,易于收購,但目前羊脂應用集中在輕工業和動物飼料等方面。近年來,有研究者在羊油分提和肉味香精等方面[4-5]展開研究,相對來說羊脂在食品方面的開發與利用不足。因此,探究羊脂的品質對羊油在食品工業的應用具有重要意義。

羊脂多蓄積在內臟脂肪和皮下脂肪等結締組織中,熬制或精煉后可作為食用羊油。一般來說,來源于不同部位的脂肪,其理化性質、脂肪酸組成和風味成分存在較大差異。目前,用于羊油加工的羊脂肪原料往往是來自羊體不同部位的混合脂肪組織,這容易造成不同批次的產品品質不穩定,進而影響銷售和品質控制[6]。李濤等[7]研究哈薩克羊尾脂、腎周脂和網膜脂的組成成分(理化性質、脂肪酸等)差異,發現在食用健康性方面,哈薩克羊的尾脂優于腎周脂和網膜脂。然而,目前不同部位羊脂肪的風味成分差異程度尚不明確。風味是羊油等動物脂肪的一項重要感觀特征指標,直接影響消費者的接受程度和高品質食用羊油的開發。

因此,本文以不同部位羊油為對象,利用頂空固相微萃取結合GC-MS分析羊油的揮發性成分和關鍵性風味物質,并比較其理化性質和脂肪酸組成,揭示這些特征與生產應用的關系,為羊脂資源的精細化加工和不同風味復合專用油脂的開發提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 原料與試劑

羊腸脂肪、羊肚脂肪和羊腰脂肪各3個樣品,均來自內蒙古自治區,由重慶牧哥食品有限公司提供。

1,2-二氯苯,美國Sigma-Aldrich公司;37種脂肪酸甲酯混標,上海安譜實驗科技股份有限公司;所有用于色譜的有機溶劑均為色譜純;其余溶劑均為分析純。

1.1.2 儀器與設備

TA.XT Plus質構儀,英國Stable Micro System公司;GCMS-QP2020氣相色譜-質譜聯用儀,日本島津公司;50/30 μm PDMS/CAR萃取纖維頭、SPME手動進樣手柄,美國Supelco公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 羊油制備

將羊脂肪切成約1 cm×1 cm×1 cm的小塊,稱取200.0 g切碎的羊脂肪放置于500 mL圓底燒瓶中,150 ℃油浴加熱80 min至無明顯大顆粒油渣,結束后室溫冷卻至70 ℃左右,用紗布過濾,分別得到羊腸油(C1～C3)、羊肚油(D1～D3)、羊腰油(Y1～Y3),于-20 ℃冰箱冷凍備用。

1.2.2 揮發性化合物測定

固相微萃取條件:參照SONG等[8]的方法并稍作修改。準確稱取2.00 g羊油樣品,放入20 mL的頂空進樣瓶中,加入20 μL的1,2-二氯苯(0.05 μg/μL,溶劑為甲醇),擰緊瓶蓋,在60 ℃下水浴10 min。通過隔墊將已老化(溫度250 ℃、時間15 min)的75 μm PDMS/CAR 固相微萃取頭插入頂空瓶中,吸附30 min后插入GC-MS的進樣口,解吸5 min。

氣相條件:DB-5MS 毛細管色譜柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);進樣口溫度250 ℃,載氣He,流速1.0 mL/min,不分流進樣。升溫程序:初始溫度40 ℃,保持5 min,以5 ℃/min升溫至60 ℃,保持1 min,以2 ℃/min升溫至100 ℃,保持1 min,以4 ℃/min升溫至160 ℃,保持1 min,最后以20 ℃/min升溫至250 ℃,保持1 min。質譜條件:離子源EI;離子源溫度250 ℃;電子能量70 eV;接口溫度250 ℃;質量掃描范圍為45～550m/z。

數據處理:采用NIST17.LIB質譜數據庫對峰值成分進行檢索,僅保留匹配度>80的成分,并去除萃取纖維柱流失的硅烷化雜質和參考有關文獻確定化合物進行定性。以1,2-二氯苯為內標物對樣品的揮發性成分進行定量分析。

1.2.3 關鍵風味化合物確定

采用氣味活性值(odor activity value,OAV)分析各揮發性化合物對樣品風味的貢獻。計算如公式(1)所示:

(1)

式中:OAVx,揮發性化合物x的氣味活度值;Cx,揮發性化合物x的含量,μg/kg;OTx,揮發性化合物x的氣味閾值,μg/kg。

1.2.4 酸價測定

參照GB 5009.229—2016《食品安全國家標準 食品中酸價的測定》。

1.2.5 過氧化值測定

參照GB 5009.227—2016《食品安全國家標準 食品中過氧化值的測定》。

1.2.6 熔點測定

參照GB/T 12766—2008《動物油脂 熔點測定》。

1.2.7 硬度測定

參照曹晨等[9]的方法并稍作修改。將羊油樣品置于80 ℃水浴加熱,使其完全熔化后并保留10 min,分裝至圓形模具(樣品規格40.0 g,厚度2.5 cm),在25 ℃恒溫箱中放置24 h后測定硬度。測試參數:采用錐形探頭P45C,TPA模式,測前速度1.0 mm/s,測試速度1.0 mm/s,測后速度1.0 mm/s,測試形變30%,觸發值5.0 g。

1.2.8 脂肪酸組成測定

脂肪酸甲酯化:參照劉琳等[10]的方法。

色譜條件:DB-5MS毛細管色譜柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);進樣口溫度250 ℃,載氣He,流速1.0 mL/min,分流比100∶1。升溫程序:初始溫度45 ℃,保持1 min,以20 ℃/min升溫至140 ℃,保持2 min,以10 ℃/min升溫至180 ℃,保持2 min,以4 ℃/min升溫至210 ℃,保持2 min,最后以2 ℃/min升溫至230 ℃,保持2 min。質譜條件:離子源EI;離子源溫度230 ℃;電子能量70 eV;接口溫度280 ℃;質量掃描范圍為5～500m/z。

數據處理:采用NIST17.LIB質譜數據庫對峰值成分進行檢索,并結合37種脂肪酸甲酯混品色譜圖的出峰時間和含量,判斷脂肪酸種類,采用峰面積歸一化法計算脂肪酸的組成。

1.2.9 數據處理

測定結果表示為平均值±標準偏差,使用SPSS 26.0軟件進行單因素方差分析,并用Origin 2021軟件繪圖,SIMCA 14.1軟件進行正交偏最小二乘判別分析(orthogonal partial least squares discrimination analysis, OPLS-DA)。

2 結果與分析

2.1 揮發性風味物質組成分析

已有研究表明醛類、酸類、酯類、醇類和酮類物質是羊油的主要風味成分[11]。如表1所示,3種不同部位羊油中共鑒定出87種揮發性成分,包括23種醛類、8種酸類、8種醇類、13種酯類、9種酮類、9種烷烴類和17種其他類化合物。

表1 不同部位羊油的揮發性風味物質組成和含量 單位:μg/kgTable 1 Composition and content of volatile flavor compound of sheep oil in different parts

不同部位羊油C1～C3、D1～D3、Y1～Y3樣品分別檢測到48、51、50、52、55、53、51、56、49種揮發性化合物,其中3個羊腸油樣品共有成分有32種,3個羊肚油樣品共有成分有41種,3個羊腰油樣品共有成分有36種,總體來看羊腰油和羊肚油的揮發性化合物種類高于羊腸油。如圖1所示,3種不同部位羊油共有揮發性化合物有25種,主要是醛類和酸類化合物,構成羊油的基本風味輪廓,但不同部位羊油又具有各自不同的揮發性化合物,在3種羊腸油中均檢測到了4種獨有成分為十二烷、十五烷、月桂酸甲酯和二氫-5-辛基-2(3H)-呋喃酮;3種羊肚油中均檢測到了5種獨有成分為2-哌啶酮、1-辛醇、2,6-二甲基吡嗪、(E,E)-2,4-庚二烯醛和2-甲基環戊酮;3種羊腰油中均檢測到了2種獨有成分為2,3-二氫噻吩和(E,E)-2,4-十二烯醛。

圖1 羊腸油、羊肚油和羊腰油揮發性化合物種類Venn圖(n=3)Fig.1 Venn of sheep intestine fat, sheep tripe fat, and sheep loin fat volatile flavor compound(n=3)

不同部位羊油揮發性風味物質總含量和各組分占比存在一定程度差異。如圖2所示,羊腰油揮發性風味物質總含量(6 922.38 μg/kg)略高于羊肚油(6 536.72 μg/kg),兩者含量顯著高于羊腸油(4 046.92 μg/kg),說明羊腰油和羊肚油的風味強度大。羊油揮發性風味物質中醛類化合物含量最高,其中羊肚油和羊腰油醛類化合物相對占比在60%以上,羊腸油醛類化合物相對占比在40%以上。醛類化合物一般來源于脂肪酸的氧化降解,庚醛、辛醛、壬醛和癸醛等屬于脂肪醛,由油酸、亞油酸和花生四烯酸等氧化產生,具有果清香和脂肪香[12];苯甲醛和苯乙醛屬于芳香醛,由苯丙氨酸通過Strercker途徑降解產生,具有苦杏仁味和蜂蜜甜味[13]。(E)-2-壬烯醛、(E)-2-癸烯醛和(E,E)-2,4-癸二烯醛3種醛類已被證明是羊油的關鍵風味物質[14],同時是不同部位羊油的共有成分,(E)-2-壬烯醛貢獻清新的黃瓜味[15],(E)-2-癸烯醛和(E,E)-2,4-癸二烯醛貢獻脂肪味[16],對羊油脂香具有重要貢獻。

a-揮發性風味物質含量;b-揮發性風味物質占比圖2 羊腸油、羊肚油和羊腰油揮發性風味物質含量和揮發性風味物質占比(n=3)Fig.2 Volatile flavor content and proportion of volatile compound of sheep intestine fat, sheep tripe fat, and sheep loin fat (n=3)

羊油中酸類化合物含量僅次于醛類和酮類化合物,其中羊腸油酸類化合物高于羊肚油和羊腰油,主要有戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、正癸酸等飽和酸,庚酸、辛酸和壬酸是不同部位羊油共有的3種酸類化合物。酸類化合物與羊肉膻味的形成有很大的關系,尤其是C6、C8、C10等低級揮發性脂肪酸,其中以4-甲基辛酸、4-乙基辛酸和4-甲基壬酸為代表[17],但不同部位羊油中均沒有發現上述3種甲基支鏈脂肪酸,說明羊油膻味較羊肉輕。

酯類化合物由游離脂肪酸與醇相互作用產生,不同碳鏈長度的脂肪酸酯化產生的酯具有不同氣味,通常短鏈脂肪酸酯化產生的酯呈果香味,長鏈脂肪酸酯化產生的酯呈脂香味[18]。羊油中酯類化合物組成較為豐富,能夠提升其他化合物的氣味,有助于提高羊油的整體風味。醇類和酮類化合物是脂質氧化的重要產物,在羊油中種類較少,含量也較低,且大多數醇類和酮類化合物閾值較高,對羊油的風味影響較小。羊油酮類化合物中二氫-5-辛基-2(3H)-呋喃酮具有甜味,2-壬酮具有清新味[19],直鏈的低級醇(庚醇、辛醇、十三醇)總體是無風味或部分具有清新味[20],因此醇類和酮類化合物對羊油的風味起協同作用。

烷烴類化合物由脂肪酸的烷氧自由基均裂產生,一般具有較高的閾值,風味特征不明顯,但烷烴類化合物是形成雜環類物質的中間體[21],可能對羊油的“肉香”味起到修飾作用。羊脂組織中除了脂質,還含有少量的氨基酸、蛋白質和糖類,通過美拉德反應生成“肉香”味的含氮、含硫和雜環類物質等[22],2-甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、2,6-二甲基吡嗪等吡嗪類物質在烤羊肉中曾檢測到[23]。另外,3-甲基吲哚和對甲酚會加劇羊肉的“膻味”,并且3-甲基吲哚與代謝產物吲哚都會產生糞臭味,會帶來產生不良風味[24]。

2.2 基于GC-MS數據的OPLS-DA模型分析

對9個羊油樣品的GC-MS數據進行OPLS-DA,建立OPLS-DA模型進行區分,結果如圖3所示。不同部位羊油均分布在坐標軸的不同象限,風味差異顯著,羊腸油位于坐標右側的第1象限和第4象限,分布較為分散,與羊肚油和羊腰油區分明顯;羊肚油和羊腰油分別位于第2象限和第3象限,并且分布較為集中,這可能是由于羊腰脂肪和羊肚脂肪表面完整潔凈?；趽]發性風味物質含量的差異,OPLS-DA模型可較好區分3種不同部位的羊油。

圖3 基于不同部位羊油的GC-MS揮發性風味物質分析結果的OPLS-DAFig.3 OPLS-DA based on GC-MS volatile flavor compound analysis results of sheep fat in different parts

2.3 關鍵性風味物質分析

揮發性風味物質對羊油整體風味的貢獻可結合化合物的閾值進行評價,一般來說OAV越大對總體風味貢獻越大,OAV>1的揮發性風味物質對總體風味貢獻較大,OAV<1的揮發性風味物質對總體風味起修飾作用[25]?；诓煌课谎蛴偷?5種共有揮發性成分,結合報道中對應化合物的閾值[26],計算得到OAV見表2。3種不同部位羊油中鑒定出10種共有香氣化合物的OAV>1,是羊油的關鍵性風味物質,其中包含9種醛類和1種酮類化合物,分別為庚醛、辛醛、壬醛、癸醛、2-十一烯醛、(E)-2-辛烯醛、(E)-2-壬烯醛、(E)-2-癸烯醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛、2-十一酮。酸類化合物在羊油中含量僅次于醛類和酮類化合物,但酸類化合物具有較高的閾值,對羊油風味貢獻較小。另外,部分羊油樣品中2-壬酮和丙位壬內酯的OAV>1,可能會對羊油風味造成比較大的影響。9個羊油樣品中18個香氣化合物的OAV不同,其中羊腸油的辛酸和吲哚OAV高于羊腰油和羊肚油,且羊腸油酸價顯著高于羊腰油和羊肚油,可能會為羊腸油帶來不良風味影響?？傮w來說,羊腰油和羊肚油以脂香為主,羊腸油以脂香為主并輔以酸味和膻味。

表2 不同部位羊油主要揮發性風味物質OAVTable 2 OAV of the main volatile compound of sheep fat in different parts

2.4 理化性質分析

酸價和過氧化值是評價油脂品質的重要指標,通常將兩者作為油脂酸敗程度的參考依據。由表3可知,羊腸油酸價顯著高于羊肚油和羊腰油(P<0.05),且3種不同部位羊油的酸價和過氧化值遠低GB 10146—2015《食品安全國家標準 食用動物油脂》最高限(2.50 mg/g和0.20 g/100 g)。這說明3種不同部位羊油的新鮮度和品質較好。相較于植物油脂,動物油脂的熔點高,常溫下一般呈固態,導致其硬度也較高[27]。羊腰油熔點和硬度與羊腸油和羊肚油具有顯著性差異,總體來看,3種不同部位羊油熔點和硬度大小均呈現為羊腰油>羊肚油>羊腸油。

表3 不同部位羊油的理化性質Table 3 Physicochemical property of sheep fat in different parts

2.5 脂肪酸組成分析

一般來說,油脂的脂肪酸組成決定了油脂的理化性質、質構特性、穩定性以及營養價值。由表4可知,羊油中共檢測出17種脂肪酸,3種不同部位羊油的脂肪酸組成基本一致,主要有油酸(C18∶1n-9c)、硬脂酸(C18∶0)、棕櫚酸(C16∶0)、肉豆蔻酸(C14∶0)和亞油酸(C18∶2n-6c),5種脂肪酸的累計組成占總脂肪酸的92.22%～95.20%,其中含量最高的油酸占總脂肪酸的37.76%～43.00%,整體來看羊腸油中的油酸高于羊腰油和羊肚油,油酸具有軟化血管的作用,人體自身合成的油酸不能滿足人體需要,因此必須從食物中攝取獲得。由圖4可知,羊腰油飽和脂肪酸含量與羊腸油具有顯著差異,總體來看3種不同部位羊油飽和脂肪酸含量大小依次為羊腰油(54.29%)>羊肚油(52.41%)>羊腸油(50.56%),同時羊油中飽和脂肪酸含量與熔點和硬度的皮爾遜相關系數為0.82和0.85,說明羊油飽和脂肪酸含量與熔點和硬度呈顯著正相關(P<0.05)。結合表3和表4可知,羊腰油熔點高、硬度大、飽和脂肪酸含量高,不易軟化形變,意味著在夏季高溫條件下易貯藏和運輸,可操作性強。

a-脂肪酸組成;b-相關性分析圖4 不同部位羊油的脂肪酸組成及脂肪酸組成與理化性質的相關性分析Fig.4 The fatty acid composition of sheep fat in different parts and correlation analysis of the fatty acid composition and physicochemical property注:“SFA”表示飽和脂肪酸;“MUFA”表示單不飽和脂肪酸;“PUFA”表示多不飽和脂肪酸。

表4 不同部位羊油的脂肪酸組成Table 4 The fatty acid composition of sheep fat in different parts

3 結論

本研究比較和分析了不同部位羊油的揮發性風味物質、基本理化性質和脂肪酸組成。結果表明,頂空固相微萃取結合GC-MS共鑒定出87種揮發性成分,羊腰油和羊肚油揮發性風味物質總含量高于羊腸油,且羊腰油和羊肚油中主要貢獻脂香的醛類化合物含量高于羊腸油,根據OAV得到庚醛、辛醛、壬醛、癸醛、2-十一烯醛、(E)-2-辛烯醛、(E)-2-壬烯醛、(E)-2-癸烯醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛和2-十一酮這10種羊油中共有關鍵性風味化合物,對羊油風味具有關鍵作用。3種不同部位羊油的酸價和過氧化值較低,品質較好,羊腰油的熔點、硬度和飽和脂肪酸含量高于羊腸油。綜上,羊腰油和羊肚油在風味強度和硬度方面優于羊腸油,可為不同風味的油脂復配增香提供選擇,同時夏天更易貯藏運輸。本研究可為羊脂的合理利用和不同風味復合專用油脂的開發提供參考。