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)對牛肉香精的香氣成分進行分析，并運用動態(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種對牛肉香氣具有重要作用的化合物在牛肉香精中均被檢測到。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、含硫化合物對牛肉香味的貢獻最大。Grosch W 等人通過氣相色譜－嗅聞技術(shù)(GC－O)、芳香萃取物稀釋分析(AEDA)、模型省略實驗(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種化合物對牛肉香氣的形成具有重要貢獻［1－3］?？蒲腥藛T通過模型體系研究發(fā)現(xiàn)，硫胺素(VB1)、含硫氨基酸及某些還原糖通過熱反應(yīng)可產(chǎn)生上述10種對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?、雙(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)階段我國的熱反應(yīng)牛肉香精多是添加大量氨基酸、還原糖、水解動植物蛋白等進行熱反應(yīng)得到，這種方法添加成分復(fù)雜、成本高。本實驗室在前人模型體系研究結(jié)果及本實驗室一系列預(yù)實驗的基礎(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種對牛肉香氣形成具有重要作用化合物)選擇性配比后進行熱反應(yīng)(設(shè)計多組正交實驗進行篩選)，對反應(yīng)產(chǎn)品進行感官評價，最終得到一個整體肉香味濃郁、協(xié)調(diào)，牛肉特征味明顯的牛肉香精，此香精配方簡單、成本低廉，獲得評香人員的廣泛好評。本文主要是采用動態(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)合動態(tài)頂空稀釋分析(DHDA)對所得香精的香味成分進行分析，鑒定香精中是否含有多種對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，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、無水乙醚 購于北京匯?？苾x化學(xué)試劑公司;系列烷烴(C6－C20，色譜純) 購于北京化學(xué)試劑公司;食用色拉油、食鹽 購于美廉美超市。

6890N－5975C氣質(zhì)聯(lián)機 美國Agilent公司;嗅聞裝置ODP2，熱脫附自動進樣系統(tǒng)TDSA2 德國Gerstel公司;樣品吹掃裝置 北京Bomex玻璃儀器公司;DKB－501A超級恒溫水槽 上海精宏實驗設(shè)備有限公司;PHS－3D功能型pH計 上海三信儀表廠;毛細管柱 兩種柱子規(guī)格均是30m×0.25mm× 0.25μm，美國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 實驗方法

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、時間、反應(yīng)初始pH及所添加的緩沖液體積等因素，每個因素選用三個不同水平，先后選用L27(313)正交表、L9(34)設(shè)計正交實驗進行熱反應(yīng)，對反應(yīng)樣品通過評分的方式進行感官評價，評分結(jié)果通過DPS軟件進行處理，最終得到一個整體肉香味濃郁、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 動態(tài)頂空制樣(DHS) 將牛肉香精30mL加入動態(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)備進樣。

1.2.3 動態(tài)頂空稀釋分析(DHDA) 將牛肉香精30mL加入動態(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時分別吹掃1h、12min、2.4min、30s、6s，然后將N2流速調(diào)為20 mL/min時吹掃6s，像這樣按1∶5的梯度依次遞減吸附時間的稀釋方式即為動態(tài)頂空稀釋分析，直到嗅聞不再聞到氣味時停止稀釋。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 動態(tài)頂空所制樣品通過熱脫附進樣系統(tǒng)進樣，采用氣相色譜－嗅聞－質(zhì)譜(GC－O－MS)相結(jié)合的方法對牛肉香精進行分析。

樣品進樣后，通過氣相色譜毛細管柱進行分離，然后按1∶1∶1的比例分流，分流后的樣品分別進入氣相色譜FID檢測器、質(zhì)譜檢測器(MSD)及嗅聞口(ODP)。

本實驗采用非極性柱DB－5MS和極性柱DBWax兩種毛細管柱來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℃，四級桿溫度150℃。溶劑延遲3min。質(zhì)譜質(zhì)量掃描范圍40～600amu。化合物的質(zhì)譜鑒定在譜庫NIST 05a中進行。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℃。

動態(tài)頂空所制得的樣品采用熱脫附自動進樣系統(tǒng)(TDSA2)進樣(熱脫附系統(tǒng)里含有冷進樣系統(tǒng))。Tenax吸附管放入 TDSA2自動進樣。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個方法共同確定的。RI值是通過化合物與相同條件下系列正構(gòu)烷烴的保留時間換算得到的，RI值的計算公式為:RI=100N+100n(tRa－tRN)/ (tR(N+n)－tRN)，其中:N是烷烴的碳原子數(shù)，而n是兩個烷烴碳原子數(shù)的差值;tRa、tRN和 tR(N+n)分別是待測化合物的保留時間，低碳原子數(shù)烷烴的保留時間和高碳原子數(shù)烷烴的保留時間。根據(jù)待測化合物RI值及氣味特性可通過http://www.odour.org.uk查詢相對應(yīng)的化合物或者通過相關(guān)報道的文獻進行查詢。

2 結(jié)果與分析

通過動態(tài)頂空制樣(DHS)，GC－O－MS結(jié)合DHDA對牛肉香精進行分析，結(jié)果如表1所示。

通過動態(tài)頂空制樣(DHS)，GC－O－MS結(jié)合DB－Wax和DB－5兩種柱子對牛肉香精進行分析，共檢測出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極性柱檢測出32種，DB－5非極性柱檢測出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。通過動態(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，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)，這些化合物對牛肉香氣的形成有重大貢獻。當(dāng)化合物的FD=1時，該化合物被認(rèn)為對香精的整體風(fēng)味貢獻不大。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種對牛肉香氣形成具有重要作用的化合物［1－3］，在本實驗所得牛肉香精中檢測到了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，對牛肉香精風(fēng)味的形成也具有重大貢獻;而對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到。通過 GC－O－MS結(jié)合DHDA對牛肉香精進行分析，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教計劃(PHR200906110)。