二次热杀菌对烧肉挥发性风味物质的影响

　　摘要：为探讨不同二次热杀菌方式对烧肉的挥发性风味物质的影响，采用顶空固相微萃取（HS-SPME）结合气相色谱质谱联用（GC-MS）对不同二次热杀菌的样品中挥发性成分进行检测分析，利用SPSS软件对不同杀菌方式处理的样品和其挥发性物质的种类进行主成分分析（PCA）及聚类分析（CA）。结果表明，从不同杀菌方式处理的烧肉样品中共检出60种挥发性物质，经过二次热杀菌之后挥发性物质的总峰面积与对照组相比都明显降低。主成分分析得出，未杀菌样品综合得分最高，酮类、杂环类、烃类对其贡献显著，110℃杀菌组综合得分最低。聚类分析可将5组不同杀菌方式处理的烧肉分为三类：85℃杀菌组和95℃杀菌组聚为一类，对照组和121℃杀菌组聚为一类，110℃杀菌组自为一类。可将8类挥发性风味物质分为两类：酮类、杂环类、烃类、酚类、醛类及醚类聚为一类，醇类、酯类聚为一类。

　　关键词：烧肉；挥发性成分；热杀菌；主成分分析（PCA）；聚类分析（CA）

　　烧肉是以猪头肉为原料，经煮制等工艺加工而成的肉制品，是中式传统酱卤肉制品中最具代表性的产品之一。烧肉风味独特，深受国内消费者的喜爱，产品的风味已经成为影响消费者购买意向的关键因素。目前，烧肉的流通方式主要以无包装或简易包装的“裸卖”型产品销售为主，由于产品货架期短而销售半径很小，严重制约产品的流通。为了延长产品的货架期，扩大销售范围，许多生产企业采用真空包装的销售方式，但是，真空包装的烧肉由于二次热杀菌过程对产品的口感和风味等食用品质造成很大的损害，表现为杀菌后有出油、出水的现象，且香气明显减弱，更有可能因为杀菌过度导致产品出现异味。

　　近年来，国内关于酱卤肉制品挥发性风味的研究多集中于酱牛肉类产品，主要研究了产品的风味物质构成以及加工过程中风味物质的变化。戴妍研究了二次杀菌对南京盐水鸭风味的影响，结果表明，高温杀菌对鸭肉的风味物质组成有显著影响，容易产生蒸煮味。国外对于肉制品风味的研究较早，固相微萃取技术（SPME）、气相色谱嗅闻分析技术（GC-O）、气质联用（GC-MS）技术已较为广泛地应用于肉制品的风味研究，由于饮食传统的问题，国外研究者对肉类风味的分析多集中于羔羊肉、发酵香肠、干腌火腿等。对于烧肉风味的相关研究尚未见报道。

　　本文以烧肉为材料，对生产企业常采用的几种热杀菌方式进行分析比较，探究不同的杀菌方式对产品挥发性香气物质的影响，以期在延长产品货架期的同时减少杀菌过程对产品风味的影响，为产品标准化生产提供理论参考。

　　从某食品公司生产车间取已熟制冷却但未杀菌处理的烧肉为试验材料。处理方法：A 对照组：样品直接真空包装，不经过二次杀菌；B 85℃杀菌组：样品经真空包装后，85℃杀菌60 min；C 95℃杀菌组：样品经真空包装后，95℃杀菌30min；D 110℃杀菌组：样品经真空包装后，110℃杀菌20 min；E 121℃杀菌组：样品经真空包装后，121℃杀菌10min。以上杀菌方式为生产企业常采用的方式。将处理好的样品于—20℃冷冻保藏。

　　氯化钠：分析纯，烟台三和试剂有限公司。

　　手动SPME 进样手柄、萃取头（75μm CAR/PDMS）；气相质谱仪GCMSQP2010型；高速组织捣碎机，DS-1型。

　　将烧肉样品用高速组织捣碎机捣碎，精确称取4g（精确至0.001 g）置于15 mL顶空萃取瓶中，加入6%（m/m）的氯化钠，搅拌均匀，密封。于60℃萃取50 min，之后进行GC-MS分析。

　　色谱柱为DB-Wax（30 m×0.25 mm×0.25μm），载气为氦气。流速为1.0 mL/min，不分流进样，进样口温度为250℃。起始温度为40℃，保持4 min，以3℃/min 升温至50℃，继续以6℃/min 升温至120℃，再以8℃/min 升温至240℃保持7min。

　　离子源温度200℃，电离方式EI，电子能量70 eV，灯丝电流150μA，扫描质谱范围33~450 m/z。

　　定性：化合物经计算机检索同时与NIST147和NIST27数据库相匹配，仅报道匹配度和纯度大于800（最大值1000）的物质，并对机检结果进行核对和确认。

　　定量：按峰面积对其进行定量。

　　采用SPSS 17.0软件对不同杀菌方式中各类物质进行主成分分析及聚类分析。具体步骤参照顾赛麒等人的方法。

　　烧肉不同杀菌方式处理的样品挥发性成分总离子流色谱图如图1 所示，不同样品的挥发性成分的变化，如表1 所示。

　　图1 不同杀菌方式处理的样品挥发性成分的总离子流色谱图

　　由表1可知，从不同杀菌方式的烧肉样品中共检出60种挥发性物质，其中包括醇类13种、醛类5种、酮类6种、烃类14种、酯类6种、杂环类10种、醚类5种及酚类1种。就挥发性物质的总峰面积而言，经过二次杀菌之后挥发性物质的总峰面积与对照组相比都明显降低，其中110℃杀菌组最低为1.413×108。经过二次杀菌之后，各个类别的挥发性物质的含量也有变化，如表2 所示。

　
表1 不同杀菌方式处理的样品中挥发性成分变化

　　注：“-”表示未检测到该物质。

　　

　　由表2 可知，对照组及110℃杀菌组的挥发性物质种类较多，均为32 种，其余各组均有所减少。不同杀菌方式各类挥发性成分的相对含量也发生明显的变化。

　　烧肉中所检测到的醇类大部分为饱和醇，由于其嗅觉阈值较高，对烧肉的整体风味贡献较小。在110℃杀菌组出现了不饱和醇为6，6-二甲基-1,3-庚二烯-5-醇，其可能来自于不饱和脂肪酸的氧化分解。

　　醛类是烧肉挥发性物质中较重要的一类物质，由于其嗅觉阈值相对较低，对烧肉风味的整体贡献较大。本次试验所测得对照组中的醛类占7.52%，经过二次杀菌后，醛类的相对含量明显提高，在95℃杀菌组为最高，达到22.89%，其次为85℃杀菌组，达到22.72%；烧肉中主要的醛为己醛、辛醛和苯甲醛，且经过杀菌之后，己醛的含量显著提高，导致这一现象的原因可能是由于二次杀菌的加热过程促进了脂肪的氧化，在之前的研究中也表明，高温煮制过程会导致醛类尤其是己醛含量的升高。苯甲醛主要来自于苯丙氨酸降解，本试验中的苯甲醛含量在经过二次杀菌之后有所升高，可能是由于杀菌高温促进氨基酸降解，已有研究表明，二次杀菌的过程会降低游离氨基酸的含量，导致氨基酸降解。

　　对照组烧肉中的烃类物质含量较高，为46.15%，经过二次杀菌之后烃类物质的相对含量均有所降低。在对照组中1,3-二甲基苯和苯的含量较高，可能来自于脂肪酸烷氧自由基的均裂[2]，有研究表明苯是煮熟的小牛排中重要的香气物质，呈现水果气味和甜味。

　　杂环类也是肉类主要的风味物质，通常具有较低的嗅觉阈值，对烧肉的整体风味贡献较大。实验中所测定的主要的杂环类是2-呋喃甲醇、2,6-二甲基吡嗪及呋喃甲醛，其中2,6-二甲基吡嗪主要呈现烤肉、坚果的香气，且经过热杀菌之后其含量明显降低。呋喃类化合物的形成过程主要在加热阶段，多数来自于美拉德反应，经过热杀菌之后，呋喃甲醛的含量显著上升。

　　对表2 中不同杀菌方式样品的各类挥发性物质进行主成分分析，结果如表3、表4 所示。
 

　　表3 主成分特征值及方差贡献率

　　从表3、表4可知，第一、第二及第三主成分的累计贡献率达到84.249%，基本可以解释原有8个变量的绝大部分信息。第一主成分贡献率占总变异信息的34.190%，主要反映醇类、醛类、酯类、醚类及酚类的变异信息，且与醇类、酯类呈负相关，与醛类、醚类、酚类呈正相关；第二主成分贡献率占总变异信息的30.888%，主要反映醛类、酮类、烃类及杂环类的变异信息，且与醛类呈负相关，与酮类、烃类、杂环类呈正相关；第三主成分贡献率占总变异信息的19.171%，主要反映酮类、烃类及酚类的变异信息，且与酮类呈负相关，与烃类、酚类呈正相关。
 

　　表4 主成分载荷矩阵及特征向量

　　前三个主成分的累计贡献率达到84.249%，建立前三个主成分PC1、PC2、PC3 的线性回归方程：

　　PC1=-0.4819X1+0.3114X2+0.0067X3+0.1862X4-0.5630X5+0.1844X6+0.3549X7+0.3985X8

　　PC2=-0.2157X1-0.4568X2+0.5350X3+0.3346X4-0.0827X5+0.5420X6-0.2131X7-0.0140X8

　　PC3=0.3108X1-0.2422X2-0.4344X3+0.5401X4+0.0428X5-0.0509X6-0.1865X7+0.5700X8

　　式中X1~X8 对应各类香气物质的峰面积经Z-Score 标准化后的数值。

　　将第一、第二、第三主成分的方差贡献率作为权重系数α1、α2、α3 建立烧肉综合评价模型S=α1×PC1+α2×PC2+α3×PC3 计算不同杀菌方式的烧肉综合得分，结果见表5，其中综合得分最高的为对照组，不同杀菌方式的烧肉样品综合得分排名为：对照组>85℃杀菌组>121℃杀菌组>95℃杀菌组>110℃杀菌组。
 

　　表5 不同杀菌方式处理的样品综合得分及排名

　　

　　图2 主成分载荷图

　　图2 为主成分1、主成分2的载荷图，由图2和表5 可知，评分最高的对照组位于图2中右上方的第一象限内，其中酮类、杂环类、烃类是与其最为相关的三类挥发性物质；排名最次的110℃杀菌组位于左下方的象限内，其中醇类是与其最为相关的一类挥发性物质。由此可得，二次热杀菌确实影响了烧肉的挥发性物质，因此，在选择杀菌方式的时候，可以考虑采用121℃的高温短时杀菌或者低温（85℃）杀菌，尽量减小杀菌过程对样品挥发性香气物质的影响。

　　利用SPSS17.0 软件，以最近邻元素法为聚类方法，以平方欧氏距离和夹角余弦值作为5组不同杀菌方式及8类挥发性成分变量的评价指标，对其进行聚类分析。结果如图3所示，当标度在5~10之间时，可将5组不同杀菌方式的烧肉分为三类：85℃杀菌组和95℃杀菌组聚为一类，对照组和121℃杀菌组聚为一类，110℃杀菌组自为一类。当标度为20时，可将8类挥发性物质分为两类，酮类、杂环类、烃类、酚类、醛类及醚类聚为一类，其均位于图2 中右半区域；醇类、酯类聚为一类，位于图2 左半区域。对照图2、图3可知，主成分分析及聚类分析的结果较为一致，二者可以互为补充。

　　

　　图3 不同杀菌方式处理的样品及挥发性成分聚类分析

　　3.1 采用顶空固相微萃取结合气质联用对不同杀菌方式的烧肉中挥发性物质进行了萃取及检测分析，共检出60 种挥发性物质，其中包括醇类13 种、醛类5种、酮类6 种、烃类14 种、酯类6 种、杂环类10 种、醚类5 种及酚类1 种。经过二次杀菌之后，样品中挥发性物质的总峰面积与对照组相比都明显降低，且挥发性物质的种类及比例也发生变化。

　　3.2 对不同杀菌方式处理的烧肉中挥发性物质种类进行主成分分析，可在主成分分析图上对不同杀菌方式的烧肉样品进行区分，其中对照组得分最高，位于图的右上方的区域内，酮类、杂环类、烃类是与其最为相关的三类挥发性物质；110℃杀菌组得分最低，位于图的左下方的区域，醇类是与其最为相关的一类挥发性物质。通过聚类分析可将8类挥发性物质分为两类，酮类、杂环类、烃类、酚类、醛类及醚类聚为一类，其均位于主成分分析图中右半区域；醇类、酯类聚为一类，位于主成分分析图中左半区域。可按照风味成分组成将5组不同杀菌方式处理的烧肉分为三类：85℃杀菌组和95 ℃杀菌组聚为一类，对照组和121℃杀菌组聚为一类，110℃杀菌组自为一类。因此，在实际生产过程中，建议采用121℃的高温短时杀菌或者低温（85℃）杀菌，在延长货架期的同时尽量减小杀菌过程对产品挥发性香气物质的影响，以保持产品较好的风味。