摘要：为研究真空冷却对酱排骨风味的影响，采用顶空固相微萃取-色谱-质谱联用技术和气相色谱-离子迁移谱测定自然冷却和真空冷却的酱排骨中的挥发性成分，再结合快速气相色谱电子鼻进行主成分分析。在2种不同冷却方式处理的酱排骨中共检测到83种挥发性化合物，包括酯类5种、醇类17种、醚类4种、酮类8种、烃类17种、醛类19种、酸类8种、酚类2种及杂环类化合物3种，2种酱排骨中各种挥发性成分的种类及相对百分含量有明显差异。快速气相色谱电子鼻检测结果显示2种酱排骨容易根据气味差异被区分开来，试验结果可以为酱排骨在真空冷却中的应用提供理论依据。
关键词：酱排骨；真空冷却；顶空固相微萃取-色谱-质谱联用；气相色谱-离子迁移谱；电子鼻；挥发性化合物
引言
酱排骨含有丰富的营养物质，为人体提供优质蛋白质、必需脂肪酸，具有滋养脾胃、补血养气等功效。酱排骨风味浓郁，色泽酱红，汤汁鲜美，原料选择考究，因其独特的风味和较高的营养价值深受消费者喜爱。肉制品在制作好后进行冷却，达到预设温度后再进行包装和销售。传统的冷却技术所需时间较长，效率较低，一些挥发性化合物在此过程中极易损失。真空冷却技术近年来发展迅速，冷却时间短，抑菌效果好，同时能最大程度保持食品原有的风味特性，发展前景广阔。目前对酱排骨的研究多集中于对风味测定方法的探索，真空冷却技术对其风味的影响研究甚少。本文采用顶空固相微萃取结合气相色谱、质谱联用（solid-phase-gas-chromatography mass-spectrometry，HS-SPME-GC-MS）和快速气相电子鼻技术对自然冷却和真空冷却的酱排骨的挥发性成分进行测定，为真空冷却在酱肉制品中的应用提供一定的理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
真空冷却酱排骨、自然冷却酱排骨（产自江苏省无锡市，于 0～4℃保存）
1.2 仪器
HATTIECS型绞肉机；20mL顶空瓶，50/30mDVB/CARSPME型萃取头；7890A/5975C型气相色谱质谱联用仪；HeraclesII型快速气相色谱电子鼻。
1.3 试验方法
1.3.1 样品制备
酱排骨去除肋骨及表面冻卤后，用绞肉机搅碎至颗粒状，进行样品测定前称取5.0g样品于顶空进样瓶中。
1.3.2 气相离子迁移色谱仪分析
顶空进样条件：准确称取1.0g酱排骨，装入20mL顶空进样瓶中密封，在80℃条件下孵育15min，孵化转速为 500rad/min；进样温度85℃；进样体积为500L。
GC条件：色谱柱类型MXT-5（柱长15m，内径0.53mm，膜厚1.0m）；柱温60℃；分析时间20min；载气N2（纯度≥ 99.999%）；载气流速为2mL/min（0～2min），10mL/min（2～10min），100mL/min（10～20min）。
IMS条件：漂移管长度5cm；管内线性电压400V/cm；漂移气N2（纯度≥99.999%）；流速150mL/min；温度45℃。
1.3.3 气相色谱质谱检测条件
SPME条件：50/30DVB/CAR/PDMS萃取头在250℃老化0.5h，取3.0g酱排骨于20mL顶空进样瓶中，于60℃水浴中吸附40min，最后进行GC-MS分析。
GC条件：色谱柱为DB-WAX（UI）毛细管色谱柱，载气为 N2，流速为 1.0mL/min，进样口温度250℃，不分流。柱升温程序：起始温度40℃，保持4min；然后以4℃/min升至100℃，保持5min；最后以5℃/min升至220℃，保持2min。
MS条件：电子轰击离子源（electronimpactionsource，EI），电子能量70eV，离子源温度200℃，溶剂延迟时间5min，全扫描模式，扫描质量范围为35～500amu。
定性与定量方法：挥发性物质鉴定结果以NIST11谱库检索为准，保留匹配度大于60%的成分；按峰面积归一化法计算各挥发性成分相对百分含量。
1.3.4 气相电子鼻检测条件
使用全自动超快速气相色谱电子鼻对2种酱排骨进行检测，检测参数如表1所示。电子鼻的气相部分含有2根平行不同极性的色谱柱，其中，FID1是高极性色谱柱，FID2是中极性色谱柱。每个样品重复3次。
表1 气相电子鼻检测参数
| 序号 | 参数 | 条件 |
| 1 | 样品瓶/mL | 20 |
| 2 | 样品量/g | 3 |
| 3 | 孵化温度/℃ | 60 |
| 4 | 孵化时间/min | 20 |
| 5 | 孵化炉转速/（rad.min-1) | 500 |
| 6 | 进样体积/μL | 500 |
| 7 | 进样速度/（μL.s-1） | 125 |
| 8 | 进样口温度/℃ | 200 |
| 9 | 进样持续时间/s | 45 |
| 10 | 捕集阱初始温度/℃ | 50 |
| 11 | 捕集阱分流速率/（mL.min-1） | 10 |
| 12 | 捕集持续时间/s | 50 |
| 13 | 柱温的初始温度/℃ | 50 |
| 14 | 柱温的程序升温方式 | 1℃/s升至80℃，再以3℃/s升至250℃，保持21s |
| 15 | 采集时间/s | 110 |
| 16 | 检测器温度/℃ | 260 |
| 17 | EID增益 | 12 |
1.3.5 数据处理
采用MicrosoftExcel2016对数据进行处理；利用仪器自带的LaboratoryAnalyticalViewer、 GalleryPlot和PCA等程序分析酱排骨的挥发性物质。
2 结果与讨论
2.1 挥发性物质GC-MS分析
由表2可知，通过HS-SPME-GC-MS从自然冷却和真空冷却酱排骨中共检测出 83种挥发性化合物，包括酯类5种、醇类17种、醚类4种、酮类8种、烃类17种、醛类19种、酸类8种、酚类2种及杂环类化合物3种。其中2种酱排骨共有的挥发性化合物有46种，其余为非共有挥发性化合物。
表2 HS-SPME-GC-MS 挥发性化合物
| 类别 | 中文名 | 自然冷却 | 真空冷却 |
| 酯类 | 乙酸乙酯 Γ-丁内酯 乙酸苄酯 水杨酸甲酯 丁酸丁酯 |
0.53 0.26 0.04 0.46 - |
0.37 0.28% - - 0.34 |
| 醇类 | 桉叶油醇 异戊醇 正己醇 庚醇 2-乙基己醇 正辛醇 4-萜烯醇 松油醇 alpha-松油醇 2-莰醇 3-甲硫基丙醇 苄醇 苯乙醇 乙醇 1-辛烯 -3-醇 芳樟醇 2，3-丁二醇 |
0.36 1.59 4.05 0.73 0.84 0.60 0.35 0.16 - 0.16 0.06 0.40 0.87 1.66 - - - |
0.57 - 2.82 0.58 0.60 0.49 0.65 - 0.48 - - 0.11 0.65 2.00 4.50 1.66 0.14 |
| 醚类 | 二丁醚 茴香脑 二乙二醇乙醚 4- 烯丙基苯甲醚 |
0.28 2.31 - - |
0.39 4.25 0.25 0.73 |
| 酮类 | 丙酮 2，3- 丁二酮 3- 己酮 仲辛酮 3- 羟基 -2- 丁酮 羟基丙酮 2- 壬酮 甲基庚烯酮 |
9.71 0.60 0.38 0.15 2.88 0.52 0.23 - |
- - - 0.06 - 0.31 0.15 0.38 |
| 烃类 | 正辛烷 蒎烯 甲苯 2，2- 二甲基 -3- 亚甲基二环 ［2.2.1］庚烷，（-）- 莰烯 十五烷 3- 蒈烯 十四烷 月桂烯 萜品烯 邻二甲苯 十二烷 右旋萜二烯 3- 亚甲基 -6-（1- 甲基乙基） 环己烯 苯乙烯 2- 蒎烯 （-）- 莰烯 间二甲苯 |
7.16 0.75 1.25 0.16 0.24 0.72 0.02 0.34 0.06 0.39 0.69 1.20 0.81 6.63 - 0.16 - |
5.83 - 0.85 0.23 - 0.62 0.40 0.39 - 0.76 - 1.12 0.44 3.17 0.49 0.23 0.65 |
| 醛类 | 异戊醛 己醛 反式 -2- 己烯醛 正辛醛 壬醛 反 -2- 辛烯醛 反 -2- 十二烯醛 反式 -2，4- 庚二烯醛 苯甲醛 反式 -2- 壬烯醛 反式 -2，4- 癸二烯醛 反式肉桂醛 对甲氧基苯甲醛 肉桂醛 戊醛 庚醛 （E）-2- 庚烯醛 2- 十三（碳）烯醛 （E）-3，7- 二甲基 -2， 6- 辛二烯醛 |
1.20 11.08 0.81 1.15 2.75 1.18 0.23 0.23 5.73 0.40 0.79 0.11 0.34 0.61 - - - - - |
- 24.72 0.50 1.93 3.92 1.33 - 0.33 9.72 - 0.67 0.13 0.54 1.50 2.16 3.56 1.68 0.39 0.13 |
| 酸类 | 乙酸 丙酸 丁酸 异戊酸 正戊酸 己酸 庚酸 辛酸 |
7.69 0.44 0.97 0.81 0.42 3.06 0.47 0.61 |
- 0.41 0.44 - 0.15 1.37 - - |
| 酚类 | 乙基麦芽酚 苯酚 |
1.69 - |
2.21 0.18 |
| 杂环类 | 2- 正丁基呋喃 2- 正戊基呋喃 2- 乙酰基吡咯 |
0.26 6.03 0.32 |
0.31 3.45 0.26 |
注：“-”表示该物质未被检测到。
在自然冷却的酱排骨中醛类化合物的相对百分含量最高，达26.62%；其次为烃类化合物，为20.59%。而在真空冷却的酱排骨中，相对百分含量最高的化合物是醛类，为53.20%；再次是15.25%的醇类化合物。
酯类化合物主要由有机酸和醇的酯化反应生成，具有令人愉悦的水果香气。在自然冷却的酱排骨中，相对百分含量最高的酯类化合物是己酸己酯，为0.53%。己酸己酯具有草药、水果香气。水杨酸甲酯具有强烈的冬青油香气，在自然冷却的酱排骨中为0.46%，而在真空冷却的酱排骨中未检测到，这可能是因为在样品处理或加工过程中风味的散失或因接触空气而氧化导致。丁酸丁酯具有水果香气，广泛用于食品香精配方中，在真空冷却的酱排骨中为0.34%，在自然冷却的样品中未被检测到，这可能是因为真空冷却过程中温度的快速下降，减少了酱排骨中风味的损失。
醇类化合物可能来源于亮氨酸、异亮氨酸和苯丙氨酸等，这些氨基酸通过Strecker反应生成醛，再被还原为相应的醇。在自然冷却的酱排骨中，相对百分含量最高的醇类化合物是4.05%的正己醇。正己醇属于脂肪伯醇，具有强烈蘑菇样甜的药草、干草样壤香。在真空冷却的酱排骨中最高的是1-辛烯-3-醇，为4.5%，其主要是由氢过氧化物经脱氢反应生成酮后被脂肪氧合酶转化而成，是赋予食品草香的关键挥发性化合物。在自然冷却的酱排骨中，该物质未被检测到。芳樟醇属于链状萜烯醇类，具有铃兰、玫瑰等花香，在真空冷却的酱排骨中为1.66%，而在自然冷却酱排骨中未被检测到，这可能是因为芳樟醇来源于酱排骨腌制过程中添加的香辛料，真空冷却技术能更好地保留香辛料的香气。
在自然冷却的酱排骨中，相对百分含量最高的酮类化合物是丙酮，为9.71%，具有特殊辛辣气味，而在真空冷却的酱排骨中未检测到。2，3-丁
二酮具有强烈的奶油气味，在自然冷却的酱排骨中为0.6%，而在真空冷却处理的样品中未被检测到。甲基庚烯酮是合成芳樟醇的中间体，具有水果香气和新鲜清香香气，在真空冷却的酱排骨中为0.38%，而在自然冷却的样品中未被检测到，这可能是因为自然冷却中较长的冷却时间，导致其风味的挥发。
烃类化合物主要由脂肪酸中烷氧自由基均裂产生。在自然冷却的酱排骨中最高的烃类化合物是正辛烷，为7.16%，具有汽油味，该物质在真空冷却的酱排骨中为5.83%。苯乙烯是一种具有轻微甜味的芳香单体，在自然冷却的酱排骨中为6.63%，在真空冷却的样品中为3.17%。
醛类化合物具有脂肪香味和坚果味，属氢过氧化物降解产物，阈值较低，对风味贡献比较大。己醛具有青草味和水果香味，在自然冷却的酱排骨中其相对百分含量为11.08%，在真空冷却样品中为24.72%。苯甲醛是苯丙氨酸的降解产物，燃烧时具有令人愉悦的味道，在自然冷却的酱排骨中为5.73%，而在真空冷却样品中为9.72%。与自然冷却相比，真空冷却处理的酱排骨中己醛和苯甲醛相对百分含量均较高。在真空冷却的酱排骨中还检测到一些不存在于自然冷却样品的挥发性化合物，如戊醛、庚醛、（E）- 2-庚烯醛、2-十三（碳）烯醛和（E）-3，7- 二甲基 -2，6- 辛二烯醛。
酸类化合物可能是甘油三酯和磷脂的水解产物，也可能由醇和醛氧化产生。乙酸属于低级饱和酸，具有强烈刺激性气味。在自然冷却的酱排骨中，乙酸的相对百分含量最高，为7.69%。而在真空冷却样品中没有检测到乙酸。己酸具有酸奶酪味，可能是酱排骨中蛋白质氧化时的副产物，在自然冷却的酱排骨中其为3.06%，而在真空冷却的酱排骨中为 1.37%，这可能是因为真空冷却一定程度上抑制了排骨中蛋白质的氧化。
在2种处理方式的酱排骨中共检测到醚类化合物4种、酚类化合物2种及杂环类化合物3种。二丁醚和茴香脑在2种酱排骨中均被检测到，且真空冷却处理的酱排骨中2种化合物的相对百分含量均高于自然冷却样品。4-烯丙基苯甲醚具有茴香、草药风味，在真空冷却样品中为0.73%，在自然冷却样品中未被检测到，这可能是加工过程中香辛料的风味在真空冷却过程中得以较好保留。乙基麦芽酚在自然冷却样品中为1.69%，在真空冷却样品中为2.21%。乙基麦芽酚具有焦糖果酱风味，该化合物的添加在改善食品风味的同时还可以延长保质期从而改善食品品质。杂环类化合物多是由糖类与氨基酸发生美拉德反应所致，这类反应对肉类风味的形成起着至关重要的作用。在2种酱排骨中检测到的3种杂环类化合物，2-乙酰基吡咯具有坚果核桃风味，在自然冷却样品中2-正丁基呋喃为0.26%，2-正戊基呋喃为6.03%，2-乙酰基吡咯为0.32%；而在真空冷却酱排骨中，2-正丁基呋喃为0.31%，2-正戊基呋喃为3.45%，2-乙酰基吡咯为0.26%。
2.2 气相-离子迁移谱分析
2.2.1 挥发性化合物指纹图谱分析
采用仪器配套的 GalleryPlo插件生成指纹图谱，可以直观呈现出真空冷却和自然冷却的酱排骨之间的挥发性化合物差异，如图1（略）。同一行指示不同冷却方式的酱排骨，每个处理方式有3个平行样品，从上到下分别是真空冷却酱排骨、自然冷却酱排骨。同一列表示同一挥发性有机物在不同样品中的信号峰，颜色越深挥发性有机物的含量越高。真空冷却的酱排骨中正己醇、丁醛和四氢呋喃等刺激性物质含量明显比自然冷却的酱排骨低，说明真空冷却可以减少刺激性味道的产生。这与表2的GC-MS结果大致对应。
2.2.2 挥发性有机物主成分分析
将2种酱排骨的GC-MS挥发性有机物数据进行主成分分析（PCA），如图2所示。根据PCA结果，2个主成分的贡献率（PC1为78%，PC2为11%）占方差的89%，能反映出样品的总体特征。真空冷却和自然冷却酱排骨在第一主成分上有明显的差异，表明真空冷却和自然冷却酱排骨风味差异较大，能被很好地区分出来。
图2 2种酱排骨中挥发性有机物的主成分分析图
2.3 挥发性物质的电子鼻分析
Heracles快速气相色谱电子鼻是在电子鼻基础上发展起来的一项新型检测技术，与传统电子鼻技术相比具有分析时间快、灵敏度高等特点，可以为成分进行定性分析。
2.3.1 雷达特征图谱分析
根据图3气相电子鼻雷达图谱中峰的数量和大小，可以看到不同冷却方式处理的酱排骨挥发性成分种类和含量分布情况。2种酱排骨的整体风味轮廓大致相同，一些未重合的峰可能是只在一种酱排骨中检测到的风味化合物。出峰面积不同可能是因为真空冷却处理增强了酱排骨中的某些特征风味物质或者降低了一些因氧化而产生的酸败刺激性气味。这与GC-MS挥发性化合物分析结果基本一致。
图3 气相电子鼻雷达特征图谱
2.3.2 电子鼻主成分分析
将电子鼻数据做主成分分析，结果如图4所示。第1主成分的方差贡献率为66.812%，第2主成分的方差贡献率为32.998%，2个主成分的贡献率之和达到99.810%，能够很好地反应样品实际情况。识别指数为98，说明得到的数据效果较好。自然冷却酱排骨3个平行试验横穿三、四象限，这可能是因为其中1组平行样品在前处理过程中产生风味损失或被其他物质的风味影响所致。在主成分分析中，样品之间相对距离越远，表明样品间气味差异越大，可以看出2种冷却方式处理的酱排骨气味差异较大，容易区分。
图4 电子鼻检测的主成分分析
3 结语
本文采用HS-SPME-GC-MS和气相电子鼻对自然冷却和真空冷却的酱排骨中挥发性化合物进行分析，共检测到 83种挥发性风味化合物，其中2种酱排骨共有的挥发性化合物有46种，其余为非共有挥发性化合物，包括酯类、醇类、醚类、酮类、醛类、烃类、酸类、酚类和杂环类化合物。真空冷却能够在一定程度上减少酱排骨在自然冷却过程中产生的一些刺激性气味化合物，同时有利于酱排骨中一些特征挥发性化合物的保留。2种不同冷却方式处理的酱排骨气味存在差别，可以通过气相色谱电子鼻快速鉴别。
