呂 玉，宋煥祿

(北京工商大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京100048)

反應(yīng)型牛肉香精中香味化合物的鑒定

呂 玉，宋煥祿*

(北京工商大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京100048)

采用動(dòng)態(tài)頂空制樣(DHS)結(jié)合氣相色譜－嗅聞－質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC－O－MS)對(duì)牛肉香精的香氣成分進(jìn)行分析，并運(yùn)用動(dòng)態(tài)頂空稀釋分析(DHDA)確定其關(guān)鍵香味化合物。2－甲基－3－呋喃硫醇、2－糠硫醇、壬醛、辛醛、3－甲硫基丙醛、4－羥基－2，5－二甲基－3(2H)－呋喃酮、反，反－2，4－癸二烯醛這7種對(duì)牛肉香氣具有重要作用的化合物在牛肉香精中均被檢測(cè)到。1－辛烯－3－酮(蘑菇味)、2－甲基－3－呋喃硫醇(肉香、維生素)和2－糠硫醇(烤香、肉香)、糠醛(甜香、烤地瓜香)這四種化合物是牛肉香精中最關(guān)鍵的香味化合物，其在牛肉香氣的形成中也具有重要作用。

牛肉香精，氣相色譜－嗅聞－質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC－O－MS)，動(dòng)態(tài)頂空稀釋分析(DHDA)，關(guān)鍵香味化合物

肉類風(fēng)味研究一直是風(fēng)味研究領(lǐng)域的熱門話題，而由于飲食習(xí)慣的影響，目前關(guān)于各種牛肉的風(fēng)味研究仍占較大比例。牛肉香味的香氣成分中包括含硫化合物、酮類、醛類、醇類、酸類、酯類、吡嗪類、呋喃類、嘧啶類及其它一些含氮化合物，其中羰基化合物、雜環(huán)化合物、含硫化合物對(duì)牛肉香味的貢獻(xiàn)最大。Grosch W 等人通過(guò)氣相色譜－嗅聞技術(shù)(GC－O)、芳香萃取物稀釋分析(AEDA)、模型省略實(shí)驗(yàn)(Omission experiments)等方法確定2－糠硫醇、4－羥基－2，5－二甲基－3(2H)－呋喃酮、3－巰基－2－戊酮、甲硫醇、辛醛、2－甲基－3－呋喃硫醇、雙(2－甲基－3－呋喃基)二硫化物、壬醛、反，反－2，4－癸二烯醛、甲硫醛等10種化合物對(duì)牛肉香氣的形成具有重要貢獻(xiàn)［1－3］?？蒲腥藛T通過(guò)模型體系研究發(fā)現(xiàn)，硫胺素(VB1)、含硫氨基酸及某些還原糖通過(guò)熱反應(yīng)可產(chǎn)生上述10種對(duì)牛肉香氣形成有重要作用的化合物。前人研究表明，硫胺素?zé)峤到饪缮啥谆蚧铩㈦p(2－甲基－3－呋喃基)二硫化物、3－巰基－2－戊酮等含硫化合物［4］;半胱氨酸和核糖反應(yīng)可生成2－甲基－3－呋喃硫醇、2－甲基噻吩、2－呋喃甲硫醇等含硫化合物［5－6］。Blank I及Silke I等人通過(guò)模型體系研究發(fā)現(xiàn)，鼠李糖、賴氨酸、脯氨酸等反應(yīng)可以生成具有焦糖香味的4－羥基－2，5－二甲基－3(2H)－呋喃酮［7－8］?，F(xiàn)階段我國(guó)的熱反應(yīng)牛肉香精多是添加大量氨基酸、還原糖、水解動(dòng)植物蛋白等進(jìn)行熱反應(yīng)得到，這種方法添加成分復(fù)雜、成本高。本實(shí)驗(yàn)室在前人模型體系研究結(jié)果及本實(shí)驗(yàn)室一系列預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取幾種特定的前驅(qū)物(這些前驅(qū)物熱反應(yīng)可產(chǎn)生上述10種對(duì)牛肉香氣形成具有重要作用化合物)選擇性配比后進(jìn)行熱反應(yīng)(設(shè)計(jì)多組正交實(shí)驗(yàn)進(jìn)行篩選)，對(duì)反應(yīng)產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，最終得到一個(gè)整體肉香味濃郁、協(xié)調(diào)，牛肉特征味明顯的牛肉香精，此香精配方簡(jiǎn)單、成本低廉，獲得評(píng)香人員的廣泛好評(píng)。本文主要是采用動(dòng)態(tài)頂空制樣(DHS)、氣相色譜－嗅聞－質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC－O－MS)并結(jié)合動(dòng)態(tài)頂空稀釋分析(DHDA)對(duì)所得香精的香味成分進(jìn)行分析，鑒定香精中是否含有多種對(duì)牛肉香氣形成具有重要作用的化合物，并確定香精的關(guān)鍵性香味化合物。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

半胱氨酸鹽酸鹽、蛋氨酸、精氨酸、賴氨酸、維生素B1、木糖 為食品級(jí)，由北京圣倫食品有限公司提供;鼠李糖、果糖、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、無(wú)水乙醚 購(gòu)于北京匯?？苾x化學(xué)試劑公司;系列烷烴(C6－C20，色譜純) 購(gòu)于北京化學(xué)試劑公司;食用色拉油、食鹽 購(gòu)于美廉美超市。

6890N－5975C氣質(zhì)聯(lián)機(jī) 美國(guó)Agilent公司;嗅聞裝置ODP2，熱脫附自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)TDSA2 德國(guó)Gerstel公司;樣品吹掃裝置 北京Bomex玻璃儀器公司;DKB－501A超級(jí)恒溫水槽 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;PHS－3D功能型pH計(jì) 上海三信儀表廠;毛細(xì)管柱 兩種柱子規(guī)格均是30m×0.25mm× 0.25μm，美國(guó)J＆W Scientific公司;TB214型電子天平

北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;YX－280D型滅菌鍋 江陰濱江醫(yī)療設(shè)備有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 美拉德反應(yīng)制備牛肉香精 考慮半胱氨酸、賴氨酸、蛋氨酸、精氨酸、鼠李糖、木糖、果糖、VB1(硫胺素)、反應(yīng)的溫度、時(shí)間、反應(yīng)初始pH及所添加的緩沖液體積等因素，每個(gè)因素選用三個(gè)不同水平，先后選用L27(313)正交表、L9(34)設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)進(jìn)行熱反應(yīng)，對(duì)反應(yīng)樣品通過(guò)評(píng)分的方式進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，評(píng)分結(jié)果通過(guò)DPS軟件進(jìn)行處理，最終得到一個(gè)整體肉香味濃郁、協(xié)調(diào)，牛肉特征味明顯的牛肉香精。香精配方(g)為:鼠李糖0.5，果糖1.0，半胱氨酸0.5，賴氨酸0.6，蛋氨酸0.3，精氨酸0.8，木糖1.2，維生素B11.0，色拉油4，食鹽0.5;用pH=6.0的0.2mol/L的磷酸鹽緩沖液60mL溶解，在120℃下反應(yīng)60min。

1.2.2 動(dòng)態(tài)頂空制樣(DHS) 將牛肉香精30mL加入動(dòng)態(tài)頂空制樣瓶中，50℃水浴密封平衡30min，后用Tenax TA吸附管吹掃吸附1h，N2吹掃流速為100mL/min，吸附完成后用N2將吸附管中水汽吹干，準(zhǔn)備進(jìn)樣。

1.2.3 動(dòng)態(tài)頂空稀釋分析(DHDA) 將牛肉香精30mL加入動(dòng)態(tài)頂空制樣瓶中，50℃水浴密封平衡30min，然后用Tenax TA吸附管吹掃吸附，N2吹掃流速為100mL/min時(shí)分別吹掃1h、12min、2.4min、30s、6s，然后將N2流速調(diào)為20 mL/min時(shí)吹掃6s，像這樣按1∶5的梯度依次遞減吸附時(shí)間的稀釋方式即為動(dòng)態(tài)頂空稀釋分析，直到嗅聞不再聞到氣味時(shí)停止稀釋。稀釋的倍數(shù)我們稱為FD因子，相應(yīng)的FD因子為1、5、25、125、625、3125。

1.2.4 氣相色譜－嗅聞－質(zhì)譜(GC－O－MS)結(jié)合分析香精 動(dòng)態(tài)頂空所制樣品通過(guò)熱脫附進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)樣，采用氣相色譜－嗅聞－質(zhì)譜(GC－O－MS)相結(jié)合的方法對(duì)牛肉香精進(jìn)行分析。

樣品進(jìn)樣后，通過(guò)氣相色譜毛細(xì)管柱進(jìn)行分離，然后按1∶1∶1的比例分流，分流后的樣品分別進(jìn)入氣相色譜FID檢測(cè)器、質(zhì)譜檢測(cè)器(MSD)及嗅聞口(ODP)。

本實(shí)驗(yàn)采用非極性柱DB－5MS和極性柱DBWax兩種毛細(xì)管柱來(lái)分離牛肉香精香味成分，采用高純氦氣作載氣(恒流模式，1.2mL/min)。氣相色譜程序升溫為:起始40℃，保持3min，以5℃/min升到200℃，保持0min，再以 10℃/min升到 230℃保持5min(此為DB－Wax使用);或35℃平衡3min，然后以 5℃/min升到 200℃，最后以 10℃/min升至250℃，維持5min(DB－5MS使用)。

質(zhì)譜電子方式為EI，電子能量70eV，離子源溫度230℃，四級(jí)桿溫度150℃。溶劑延遲3min。質(zhì)譜質(zhì)量掃描范圍40～600amu?；衔锏馁|(zhì)譜鑒定在譜庫(kù)NIST 05a中進(jìn)行。氣相色譜和質(zhì)譜接口處的溫度為240℃(DB－Wax)和280℃(DB－5MS)，GC－O轉(zhuǎn)換線的溫度為200℃。

動(dòng)態(tài)頂空所制得的樣品采用熱脫附自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)(TDSA2)進(jìn)樣(熱脫附系統(tǒng)里含有冷進(jìn)樣系統(tǒng))。Tenax吸附管放入 TDSA2自動(dòng)進(jìn)樣。熱脫附系統(tǒng)(TDS3)條件為:初始溫度35℃，保持0.5min，延遲2min，再以60℃/min升溫到230℃，保持1min，傳輸線溫度300℃。冷進(jìn)樣系統(tǒng) CIS4(Cooled injection system)條件為:初始溫度為－100℃，平衡0.2min，以10℃/min升溫到300℃，保持0.5min。

1.2.5 香味活性化合物的鑒定方法 香味化合物是由質(zhì)譜(MS)結(jié)果、化合物保留指數(shù)(RI值)和化合物氣味描述3個(gè)方法共同確定的。RI值是通過(guò)化合物與相同條件下系列正構(gòu)烷烴的保留時(shí)間換算得到的，RI值的計(jì)算公式為:RI=100N+100n(tRa－tRN)/ (tR(N+n)－tRN)，其中:N是烷烴的碳原子數(shù)，而n是兩個(gè)烷烴碳原子數(shù)的差值;tRa、tRN和 tR(N+n)分別是待測(cè)化合物的保留時(shí)間，低碳原子數(shù)烷烴的保留時(shí)間和高碳原子數(shù)烷烴的保留時(shí)間。根據(jù)待測(cè)化合物RI值及氣味特性可通過(guò)http://www.odour.org.uk查詢相對(duì)應(yīng)的化合物或者通過(guò)相關(guān)報(bào)道的文獻(xiàn)進(jìn)行查詢。

2 結(jié)果與分析

通過(guò)動(dòng)態(tài)頂空制樣(DHS)，GC－O－MS結(jié)合DHDA對(duì)牛肉香精進(jìn)行分析，結(jié)果如表1所示。

通過(guò)動(dòng)態(tài)頂空制樣(DHS)，GC－O－MS結(jié)合DB－Wax和DB－5兩種柱子對(duì)牛肉香精進(jìn)行分析，共檢測(cè)出45種化合物(表1所示)，其中有33種化合物具有香味活性，香味化合物由DB－Wax極性柱檢測(cè)出32種，DB－5非極性柱檢測(cè)出28種，有23種香味化合物在兩種柱子上都被檢出。香味化合物中包括醛類9種，酮類3種，醇類2種，酸類1種，含硫化合物5種，呋喃類4種，吡嗪類2種，噻吩類3種，噻唑類3種，吡咯1種。通過(guò)動(dòng)態(tài)頂空稀釋發(fā)現(xiàn)，共有29種香味化合物FD≥5。當(dāng)化合物的FD因子值≥125時(shí)，被認(rèn)定為關(guān)鍵香味活性化合物，它們分別是: 2，3－丁二酮、己醛、1－戊烯－3－醇、二氫－2－甲基－3 (2H)－呋喃酮、1－辛烯－3－酮、2－甲基－3－呋喃硫醇、(E)－2－庚烯醛、二甲基三硫化物、壬醛、2－糠硫醇、醋酸、3－甲硫基丙醛、糠醛、吡咯、(E，E)－2，4－癸二烯醛和4－羥基－2，5－二甲基－3(2H)－呋喃酮。其中FD因子最高的為FD=3125，具體化合物為1－辛烯－3－酮(蘑菇味)、2－甲基－3－呋喃硫醇(肉香、維生素)、2－糠硫醇(烤香、肉香)、糠醛(甜香、烤地瓜香)，這些化合物對(duì)牛肉香氣的形成有重大貢獻(xiàn)。當(dāng)化合物的FD=1時(shí)，該化合物被認(rèn)為對(duì)香精的整體風(fēng)味貢獻(xiàn)不大。1－辛烯－3酮(蘑菇味)、壬醛(甜香)、辛醛(油炸)三種化合物具有較高的FD因子，可能是由于它們濃度較低，并沒有被質(zhì)譜檢測(cè)到。

表1 GC－O－MS結(jié)合DHDA分析的牛肉香精中的香味化合物

Grosch W等人研究得到的2－糠硫醇、4－羥基－2，5－二甲基－3(2H)－呋喃酮、3－巰基－2－戊酮、甲硫醇、辛醛、2－甲基－3－呋喃硫醇、雙(2－甲基－3－呋喃基)二硫化物、壬醛、反，反－2，4－癸二烯醛、甲硫醛等10種對(duì)牛肉香氣形成具有重要作用的化合物［1－3］，在本實(shí)驗(yàn)所得牛肉香精中檢測(cè)到了2－甲基－3－呋喃硫醇、2－糠硫醇、壬醛、辛醛、3－甲硫基丙醛、4－羥基－2，5－二甲基－3(2H)－呋喃酮、反，反－2，4－癸二烯醛，這些化合物具有較高的FD因子，對(duì)牛肉香精風(fēng)味的形成也具有重大貢獻(xiàn);而對(duì)牛肉香氣形成具有重要作用的雙(2－甲基－3－呋喃基)二硫化物、3－巰基－2－戊酮、甲硫醇則在香精中未被檢測(cè)到。

3 結(jié)論

2－糠硫醇、4－羥基－2，5－二甲基－3(2H)－呋喃酮、3－巰基－2－戊酮、甲硫醇、辛醛、2－甲基－3－呋喃硫醇、雙(2－甲基－3－呋喃基)二硫化物、壬醛、反，反－2，4－癸二烯醛、甲硫醛等10種對(duì)牛肉香氣形成具有重要作用的化合物，在牛肉香精中僅有雙(2－甲基－3－呋喃基)二硫化物、3－巰基－2－戊酮、甲硫醇這三種化合物未被檢測(cè)到。通過(guò) GC－O－MS結(jié)合DHDA對(duì)牛肉香精進(jìn)行分析，確定了16種關(guān)鍵香味化合物，其中1－辛烯－3－酮、2－甲基－3－呋喃硫醇、2－糠硫醇、糠醛是牛肉香精中最關(guān)鍵性的香味化合物，對(duì)香精香氣形成具有重要作用。

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Analysis of the aroma－active compounds in the reactive beef flavoring

LV Yu，SONG Huan－lu*
(College of Chemical and Environmental Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China)

The volatiles of beef flavoring were analysed by using dynamic headspace sampling(DHS)and gas chromatography－olfactometry－mass spectrometry(GC－O－MS).Dynamic headspace dilution analysis(DHDA) was also applied for the determination of the key aroma－active compounds of the flavoring.2－methyl－3－furanthiol，2－furfurylthiol，nonanal，octanal，3－methylthiopropanal，4－h(huán)ydroxy－2，5－dimethyl－3(2H)－furanone and(E，E)－2，4－decadienal were determined in the beef flavoring，which were important in the formation of the aroma of beef. 1－octen－3－one(mushroom)，2－methyl－3－furanthiol(meat，vitamins)，2－furfurylthiol(roasted，meat)and furfural (sweet，baked sweet potato)were the key aroma－active compounds of beef flavoring，which also had an important role of beef’s aroma.

beef flavoring;GC－O－MS;DHDA;key aroma－active components

TS264.3

A

1002－0306(2011)12－0106－04

2010－10－25 *通訊聯(lián)系人

呂玉(1985－)，女，在讀碩士研究生，研究方向:食品化學(xué)。

北京市屬高校人才強(qiáng)教計(jì)劃(PHR200906110)。