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标题

冷水浸泡和沸水漂烫预处理对牛肉挥发性成分的影响

范文

黄名正李鑫

摘要：采用电子鼻技术、同时蒸馏萃取和气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）法研究2 种预处理方式（冷水浸泡2 h和沸水漂烫40 s）对牛肉挥发性风味成分的影响。电子鼻分析结果表明，2 种预处理方式牛肉的气味有明显差异。GC-MS测定结果表明：冷水浸泡2 h和沸水漂烫40 s的牛肉中分别鉴定出35、39 种挥发性成分，2 种预处理方式牛肉中共鉴定出48 种挥发性成分，其中共有成分26 种，且2 种预处理方式牛肉中的挥发性成分种类和含量有较大差异。冷水浸泡能更多地保留牛肉风味物质中的醛类物质，使牛肉的脂香味浓郁，香味成分更丰富，因此预处理温度是造成牛肉风味差异的主要因素。

关键词：牛肉；冷水浸泡；沸水漂烫；电子鼻；同时蒸馏萃取；气相色谱-质谱；挥发性风味成分

Effect of Pretreatment of cold water immersion and boiled water blanching on Volatile Compounds of Beef

HUANG Mingzheng， LI Xin

（College of Food and Drug Manufacturing Engineering， Guizhou Institute of Technology， Guiyang 550000， China）

Abstract： An electronic nose and simultaneous distillation extraction （SDE） coupled with gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS） were employed to evaluate the volatile flavor compounds of beef samples with two pretreatment methods （immersion in cold water for 2 h and blanching in boiling water for 40 s）. The results of electronic nose showed significant differences in the odors of the treated samples. GC-MS analysis identified 35 and 39 volatile components in the immersed and blanched beef， respectively. Twenty-six volatile compounds were common to both samples， but they were quite difference in the types and contents of volatile compounds. The immersed beef remained more aldehydes and had a rich fatty aroma. This study led us to conclude that pretreatment temperature was the major factor causing beef flavor differences.

Keywords： beef； cold water soaking； boiling water blanching； electronic nose； simultaneous distillation-extraction （SDE）； gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）； volatile flavor compounds

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201801008

中图分类号：TS251.5 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2018）01-0046-06

引文格式：

黄名正，李鑫. 冷水浸泡和沸水漂烫预处理对牛肉挥发性成分的影响[J]. 肉类研究， 2018， 32（1）： 46-51. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201801008. http：//www.rlyj.pub

HUANG Mingzheng， LI Xin. Effect of pretreatment of cold water immersion and boiled water blanching on volatile compounds of beef[J]. Meat Research， 2018， 32（1）： 46-51. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201801008. http：//www.rlyj.pub

牛肉是一種深受欢迎的餐桌肉类，肉类常见的烹饪方式有卤制、油煎和炖煮[1-3]，不同的烹饪方式赋予肉类独特的风味。肉类卤制过程中，香辛料的加入能够赋予肉类丰富的萜类物质[4]，使肉类除了具有本身的肉香味，还具有令人愉悦的香辛味；油煎是启动脂肪氧化形成风味化合物的重要条件[5]，能够使肉的脂香味被充分激发出来；炖煮是最能还原肉类本味的一种加工方式，较为温和的加工温度使牛肉中的脂质发生缓慢氧化，各种风味得到均衡和综合[6-8]。Zhang Jiaying等[9]比较了2 种不同来源的牛骨汤的风味差异，Ma等[10]优化了获得熟牛肉最佳挥发浓度的条件，Gong Hui等[11]用电子鼻和气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）分析了辣牛肉的挥发性成分。我国对牛肉风味的研究主要集中在对卤制牛肉风味的研究，例如，贡慧等[4]研究熬煮时间对北京酱牛肉挥发性风味成分的影响；段艳等[12]用微波辅助萃取的方法分析酱牛肉的挥发性成分。关于烹饪条件对牛肉风味影响的研究较少，如罗章等[13]比较不同加热条件对牛肉风味的影响。牛肉烹饪过程中存在的突出问题是如何去除牛肉的肉腥味，冷水长时间浸泡和沸水短时间漂烫是炖煮牛肉前最传统的2 种预处理方法，其目的在于去除肉中多余的血水和异味，使牛肉口感纯正。

电子鼻技术是20世纪90年代发展起来的一种新颖的分析、识别和检测复杂嗅味和挥发性成分的人工嗅觉装置，其采用气敏型传感器阵列模拟人的嗅觉器官采集样品的气味指纹信息，再利用模拟识别系统模拟人脑对传感器数据进行分析、处理和模式识别，得出有关样品气味的综合判断，具有类似人类鼻子的功能[14-17]。张迪雅等[18]应用电子鼻检测牛肉气味，发现电子鼻能够区分不同部位牛肉的气味；张淼等[19]用电子鼻对牛肉的新鲜度进行识别。同时蒸馏萃取（simultaneous distillation-extraction，SDE）是通过同时加热样品水相和有机相溶剂至沸腾状态来实现的，样品蒸汽和有机溶剂蒸汽在仪器上端混合，遇到外接的冷凝水后，混合蒸汽冷凝，并在U形管中分开，分别流向两侧的烧瓶中[20-24]。该装置的优点在于蒸馏和萃取同时进行，只需少量溶剂就可以提取大量样品，使其香气成分得到浓缩。GC-MS广泛用于复杂组分的分离与鉴定，具有GC的高分辨率和MS的高灵敏度，是应用最广泛的挥发性成分鉴定方法[25-26]。本研究以牛肉为研究对象，比较冷水长时间浸泡和沸水短时间漂烫2 种预处理方式对炖煮牛肉风味成分的影响，为牛肉烹饪过程中风味的化学变化提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

牛后腿肉贵阳蔡家关农贸市场；二氯甲烷（色谱纯）天津大茂化学试剂厂；无水硫酸钠（分析纯）广东西陇化工股份有限公司；1，2-二氯苯标准品（质量浓度5 000 μg/mL）美国Sigma公司。

1.2 仪器与设备

PEN3便携式电子鼻德国Airsense公司；TRACE1310/ISQ GC-MS仪美国赛默飞世尔公司；SDE装置、400/24*2韦氏分馏装置郑州赛克斯玻璃仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 牛肉预处理

牛肉购买后立即处理，在20 ℃室温下切成约3 cm见方的小块，备用。实验组A：冷水浸泡。取100 g牛肉，放入2 000 mL 15 ℃冷水中，浸泡2 h。实验组B：沸水漂烫。取100 g牛肉，放入2 000 mL沸水中，迅速漂烫40 s。

1.3.2 电子鼻分析

电子鼻装置具有由10 个不同特征的传感器组成的传感器阵列，每个传感器实质上是一个化学阻抗器，对气味的反应不同，各个传感器的性能描述如表1所示[27]。

将预处理后的牛肉样品分别放入500 mL烧杯中，用保鲜膜封口，于25 ℃培养箱中放置20 min后进行电子鼻检测分析。采用顶空吸气法直接将进样针头插入烧杯，测定条件为：传感器清洗时间220 s，自动调零时间10 s，样品准备时间5 s，样品测试时间50 s，样品测定间隔时间1 s，内部流量300 mL/min，进样流量

300 mL/min。为保证实验数据的稳定性和精确度，选取测定过程中44～46 s的数据用于后续分析。A组和B组样品均平行测定6 次[28-30]。

1.3.3 挥发性成分的萃取

参照付湘晋[23]、郭贝贝[31]等的方法。以二氯甲烷作为萃取剂，采用SDE装置进行风味物质萃取，装置一侧取100 g牛肉放入1 000 mL圆底烧瓶中，并加入500 mL H2O，另一侧取200 mL二氯甲烷置于500 mL圆底烧瓶中，接入SDE装置，其中水相（含样品的圆底烧瓶）接入高端，有机相接入低端，水相采用可控温电炉加热，使水相保持微沸状态，有机相采用水浴锅加热，温度维持在58 ℃，萃取时间为2 h，收集有机相，加入25 g无水硫酸钠，置于冰箱，4 ℃冷藏过夜，备用。

1.3.4 风味萃取液的浓缩

采用韦氏分馏柱对1.3.3节得到的萃取液进行分馏，初始温度30 ℃，逐步提高温度，使溶剂蒸发速率控制在2～3 滴/s，浓缩至接近2 mL，用注射器转移至样品瓶，并定容至2 mL。

定容后，将样品瓶经封口膜密封，置于-20 ℃冰箱冷冻4 h以上，备用。进行定量分析时，将萃取液与

1，2-二氯苯标准品（内标）混合，使1，2-二氯苯的质量浓度为0.005 μg/μL，然后進行GC-MS分析。

1.3.5 GC-MS条件

GC条件：HP-5 GC毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 ?m）；进样口温度250 ℃；载气He，流速

1.0 mL/min；不分流模式进样；升温程序：起始温度50 ℃，保持2 min，以3 ℃/min升至160 ℃，再以5 ℃/min升至220 ℃；分流比10∶1。

MS条件：电子电离源，电子能量70 eV，离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃，扫描范围35～400 u[5]。

1.4 数据处理

将电子鼻分析得到的数据利用电子鼻自带的WinMuster软件进行统计分析，通过主成分分析（principal component analysis，PCA）结合传感器灵敏程度（Loading）分析来区分不同预处理方式的牛肉气味。对于GC-MS测定所得数据，利用NIST 08谱库检索对各气味成分进行对照，以正向和反向均大于800的物质为最终确定物质。以一定浓度的1，2-二氯苯为内标，通过计算目标物和内标物峰面积的比值，得到目标物的浓度[5，17]。

2 结果与分析

2.1 2 种预处理方式牛肉挥发性成分的PCA

由图1可知，在相关性矩阵模式下，样品的第一主成分区分贡献率为99.76%，第二主成分区分贡献率为0.23%，2 个主成分区分贡献率之和为99.99%，大于95%，因此这2 个主成分基本代表了样品的主要特征信息。2 组样品数据采集点所在的椭圆区域在PCA图中有特定的分布且互不重叠，表明不同预处理方式对牛肉气味的影响显著[18]。

2.2 2 种预处理方式牛肉挥发性成分的Loading分析

若单个传感器在模式识别中负载参数接近0（横、纵坐标对应值接近0），说明该传感器在模式识别中发挥的作用较小，因而把该传感器忽略不算；单个传感器的响应值越偏离于0，说明该传感器在识别中发挥的作用较大，因而将其确认为识别传感器。通过Loading分析，可以分别得出电子鼻的10 个传感器对样品中挥发性成分的PCA贡献率。由图2可知，2号传感器和7号传感器对第一主成分和第二主成分的区分贡献率均较大，而1、3、4、5、6、8、9、10号传感器响应较小，对样品中挥发性成分的区分所起的作用不明显。因此，可以通过Loading分析来辅助区分不同预处理方式的牛肉气味[18]。

2.3 2 种预处理方式牛肉中挥发性成分的鉴定

2 种预处理方式牛肉中的挥发性成分经SDE后，进行GC-MS分析，A组（冷水浸泡2 h）、B组（沸水漂烫40 s）牛肉中挥发性成分的GC-MS总离子流色谱图如图3～4所示。

由表1可知：A组预处理牛肉中共鉴定出挥发性成分35 种，其中烷烃类6 种、烯烃类8 种、醇类4种、醛类6 种、酸类4 种、酯类5 种、芳香族1 种、酚类1 种；B组预处理牛肉中共鉴定出挥发性成分39 种，其中烷烃类8 种、烯烃类8 种、醇类3 种、醛类9 种、酸类4 种、酯类5 种、芳香族1 种、酚类1 种。

2.4 预处理方式对牛肉挥发性成分的影响

由图5～6可知，A组牛肉中挥发性化合物数量最多的分别为醛类、烷烃类、烯烃类和酯类，其他挥发性成分依次为醇类、酸类、芳香族和酚类。其中，醇类物质的含量占总含量的35.72%，酸类占总含量的31.52%，酯类占总含量的15.03%，醇类、酸类及酯类3 种挥发性物质的含量占总含量的82.27%。在A组牛肉中检测到，而在B组牛肉中未检测到的物质为十一烷、十六烷、

（Z）-7-甲基-十一碳-5-烯、十四烯、（E）-3-十八烯、十五醇、十九醇、十二醛和硬脂醇乙酸酯，说明这些物质受牛肉预处理温度的影響显著。

B组牛肉中挥发性化合物数量最多的分别为醛类、烷烃类和烯烃类，其他挥发性成分依次为酯类、酸类、醇类、芳香族和酚类。其中，醛类物质的含量占总含量的26.33%，酸类占总含量的25.83%，醇类占总含量的18.68%，酯类占总含量的15.25%，醛类、酸类、醇类及酯类4 种挥发性物质的含量占总含量的86.09%。在B组牛肉中检测到，而在A组牛肉中未检测到的物质为4，7-二甲基十一烷、2，6，10-三甲基十二烷、1-甲氧基-13-甲基十五烷、2，6，10-三甲基十五烷、5-甲基十一碳-4-烯、5-甲基十一碳-5-烯、二十六烯、十三醇、十五醛、十八醛、（E）-15-十七烯醛、（Z）-9-十八烯醛和二十一碳醇甲酸酯，说明这些物质受牛肉预处理时浸泡时间的影响显著。

值得注意的是，在2 种预处理方式牛肉中均检测到了十六醛，但A组牛肉中的含量为3 313.59 μg/kg，B组牛肉中的含量为12 375.42 μg/kg，后者是前者的3.7 倍，说明十六醛受预处理温度的影响较小，而在浸泡过程中损失较大。在2 种预处理方式牛肉中检测到的48 种挥发性成分中，相同成分只有26 种，这是预处理时间和温度共同作用的结果。

牛肉中含量较高的挥发性物质主要为醇类、酸类和酯类，这些物质对牛肉的风味影响不大；醛类物质的含量相对较低，但醛类物质通常具有独特的气味，醛类物质的种类和含量差异是影响牛肉风味的主要原因。通过内标法对化合物进行定量分析，可以比较2 种预处理方式牛肉中26 种共有成分的含量变化。结果表明，与A组牛肉相比，B组牛肉有19 种成分的含量下降，下降总量为8 369 μg/kg，有7 种成分的含量上升，上升总量为10 651 μg/kg。在含量下降的成分中，十六醇具有蜡香、花香味，壬醛具有脂肪味、柑橘味和青草味，（E）-2-癸烯醛具有牛脂味，2-十一烯醛具有甜味、芳草味，这几种成分能使牛肉的脂香味更浓郁，香味成分更丰富；在含量上升的成分中，十四醛具有蜡香和花香味。由此可知，冷水浸泡和沸水漂烫对牛肉风味成分有不同程度的影响，冷水浸泡牛肉风味成分的轮廓更为丰富，沸水漂烫牛肉的风味轮廓相对单一，同时也证明了牛肉的预处理温度对其风味成分有很大影响。

3 结论

冷水浸泡和沸水漂烫2 种预处理方式能在一定程度上改善牛肉的风味。电子鼻分析结果表明，2 种预处理方式对牛肉气味的影响较大，电子鼻能将这2 种预处理方式的牛肉区分开来。通过GC-MS对牛肉挥发性成分进行鉴定，结果表明，2 种预处理方式牛肉中共检测到48 种挥发性成分，其中26 种为共有成分，2 组牛肉中挥发性成分的含量和种类均有差异，醛类是影响牛肉风味的主要物质，容易受到高温的影响而被破坏，冷水浸泡的方法能保留更多醛类物质，使牛肉的脂香味更浓郁，口感层次更丰富。

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