孟祥忍 高子武 王恒鵬 屠明亮 吳丹璇 高蘇敏 劉宗振

醬鹵牛肉是中國傳統(tǒng)肉制品的重要代表，深受人們的喜愛，而“老鹵”的使用是其風(fēng)味獨(dú)特的重要原因之一。一般來說，至少循環(huán)煮制20次的鹵湯稱“老鹵”[1]，含有豐富的游離氨基酸、核苷酸等滋味物質(zhì)[2]，賦予了牛肉醇厚的滋味，進(jìn)而形成獨(dú)特的風(fēng)味。老鹵中風(fēng)味物質(zhì)種類繁多且復(fù)雜，對(duì)其綜合分析較為困難。臧明伍等[3]利用SPME-GC-O-MS技術(shù)分別對(duì)清真醬牛肉在預(yù)煮、煮制1 h、煮制完成及浸泡冷卻4個(gè)加工階段的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行測定，認(rèn)為以醚、醛類為主體風(fēng)味物質(zhì)。李素等[4]使用吹掃捕集—熱脫附—?dú)庀嗌V—質(zhì)譜聯(lián)用法探究了鹵湯牛肉在貯藏期內(nèi)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的變化規(guī)律，并確定了壬醛、對(duì)茴香醛和辛酸為鹵湯牛肉的主體風(fēng)味物質(zhì)。李娟等[5]采用氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用法探究了北京老字號(hào)醬牛肉風(fēng)味物質(zhì)的組成與貢獻(xiàn)，確定了桉葉油醇、芳樟醇、草蒿腦、壬醛、茴香腦5種特征性風(fēng)味物質(zhì)。

目前，醬鹵肉制品風(fēng)味強(qiáng)度的評(píng)判多根據(jù)感官指標(biāo)，但感官評(píng)定具有較強(qiáng)的主觀性。主成分分析法可以根據(jù)各指標(biāo)的相關(guān)性和變異程度來確定權(quán)重[6]，可以減少主觀確定各指標(biāo)權(quán)重的弊端，是一種客觀的評(píng)價(jià)方法，被廣泛應(yīng)用于鹽水鵝[7]、羊肉[8]、茶葉[9]等食品的風(fēng)味評(píng)價(jià)中。國內(nèi)外有關(guān)鹵牛肉的研究多集中于單次鹵煮過程中品質(zhì)變化和不同階段工藝的優(yōu)化，而關(guān)于循環(huán)鹵煮牛肉特征性風(fēng)味物質(zhì)的研究尚未見報(bào)道。研究擬采用固相微萃取結(jié)合氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)定性定量分析循環(huán)鹵煮牛肉的風(fēng)味物質(zhì)，結(jié)合相對(duì)氣味活度值(ROAV)篩選其關(guān)鍵性風(fēng)味物質(zhì)，并采用主成分分析法建立循環(huán)鹵煮牛肉特征性風(fēng)味強(qiáng)度的評(píng)價(jià)模型，旨在為后期更客觀評(píng)價(jià)其特征性風(fēng)味提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

魯西黃牛金錢腱：飼養(yǎng)條件一致，12月齡，宰后成熟72 h，平均體重(500±10) kg，山東華勝清真肉類有限公司；

食用鹽、香辛料、黃酒等：食品級(jí)，市售。

1.2 儀器與設(shè)備

電子天平：FA2104型，萬特衡器電器有限公司；

電磁爐：GC-20XCAa型，廣東格力電器股份有限公司；

氣相色譜儀：TraceISQII型，賽默飛世爾科技(中國)有限公司；

石英毛細(xì)管柱：DB-Wax型，賽默飛世爾科技(中國)有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 循環(huán)鹵煮工藝流程 參照唐春紅等[2]的方法適當(dāng)修改。

(1) 鹵湯：相對(duì)于肉重計(jì)算，350.00%的純凈水中加入1.00%鹽、1.50%生抽、1.00%老抽、4.00%料酒、1.00%蔥、1.00%姜、0.15%八角、0.07%山奈、0.03%小茴香、0.07% 香葉、0.06%草果、0.03%甘草、0.15%桂皮、0.01%丁香，煮沸保持10 min后將香料撈出，即配成鹵湯。

(2) 循環(huán)鹵制：將牛腱肉修整后去除表面筋膜與脂肪，重量控制在(400±5) g，按牛肉質(zhì)量計(jì)算，3.00%鹽均勻涂抹于牛腱肉表面，0～4 ℃靜置腌制24 h，冷水入鍋進(jìn)行焯水，沸騰保持5 min后撈出清洗冷卻，加入煮沸的鹵湯中，并在微沸狀態(tài)下(電磁爐加熱功率500 W)鹵制60 min，取出牛腱肉。每次鹵煮結(jié)束后將鹵湯冷卻過篩，去除表面油脂及碎渣，稱重后按比例補(bǔ)充水分以及調(diào)味料再次煮沸，按m牛腱肉∶m水為1.0∶3.5加入新牛腱肉，重復(fù)操作完成不同鹵煮次數(shù)的鹵牛肉。

1.3.2 樣品處理 每次鹵煮結(jié)束后，鹵牛肉冷卻至室溫。每個(gè)鹵煮循環(huán)取樣1次，選取5個(gè)具有代表性的取樣點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，取樣點(diǎn)分別為第1，5，10，15，20次，依次標(biāo)記為L1、L5、L10、L15、L20。

1.3.3 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)測定 參照Zhou等[10]的方法并適當(dāng)修改。萃取頭老化溫度250 ℃；老化時(shí)間1 h。稱取3 g鹵牛肉樣品切碎后放入頂空萃取瓶(20 mL)，置于恒溫水浴鍋中，將萃取頭插入至萃取瓶中，55 ℃水浴40 min。色譜條件：色譜柱為DB-Wax(30 mm×0.25 mm×0.25 μm)，檢測器溫度250 ℃，載氣為氦氣，流速1.5 mL/min。起始柱溫40 ℃保持3 min，以5 ℃/min升溫至150 ℃，保持1 min，以15 ℃/min升溫至180 ℃，以10 ℃/min升溫至250 ℃，保持5 min。質(zhì)譜條件：離子源溫度230 ℃，電離方式EI+，電子能量70 eV，掃描質(zhì)量范圍30～550 (m/z)。采用保留指數(shù)定性，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量通過面積歸一法以峰面積百分含量表示。

1.3.4 風(fēng)味評(píng)價(jià) 參照劉登勇等[11]的方法，按式(1)計(jì)算相對(duì)氣味活度值(ROAV)。

(1)

式中：

ROAVi——相對(duì)氣味活度值；

Ci——揮發(fā)性物質(zhì)的相對(duì)百分比含量，%；

Ti——揮發(fā)性物質(zhì)的感覺閾值，μg/kg；

CMAX——所有風(fēng)味物質(zhì)中最大的相對(duì)百分比含量，%；

TMAX——所有風(fēng)味物質(zhì)中最大的感覺閾值，μg/kg。

1.3.5 感官評(píng)定 確定12名感官評(píng)價(jià)員(6男6女)，均為食品學(xué)院師生。分別稱取鹵肉樣品5 g，隨機(jī)放在已編號(hào)的感官杯中，將樣品水浴加熱至(45±2) ℃。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：90～100分為強(qiáng)烈鹵牛肉風(fēng)味；80～89分為鹵牛肉風(fēng)味明顯；70～79分為中等強(qiáng)度鹵牛肉風(fēng)味；60～69分為輕微鹵牛肉風(fēng)味；0～59分為幾乎無鹵牛肉香味。

1.3.6 數(shù)據(jù)處理 利用SPSS 22.0及SIMCA 14.1進(jìn)行主成分分析及繪制載荷圖，α為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 循環(huán)鹵煮牛肉中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

由表1可知，鹵牛肉中共檢出64種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，其中醛類5種、醇類25種、酮類7種、酸類4種、烴類4種、酯類9種、其他類10種，且醛、醇類物質(zhì)占比較大。第1，5，10，15，20次鹵湯制作的鹵牛肉分別檢出33，28，31，24，30種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，峰面積占比分別為85.98%，87.72%，94.75%，95.04%，96.37%。隨著鹵煮次數(shù)的增加，鹵牛肉的揮發(fā)性風(fēng)味含量逐漸增加，主要是因?yàn)辂u煮過程中牛肉蛋白水解和脂肪氧化[12]，導(dǎo)致游離脂肪酸和游離氨基酸等部分風(fēng)味前體物增加，從而轉(zhuǎn)化為風(fēng)味物質(zhì)，賦予了牛肉更加豐富的風(fēng)味。

醛類物質(zhì)閾值較低，具有脂肪香氣，主要來源于脂肪氧化和氨基酸Strecke反應(yīng)[13]，對(duì)鹵牛肉風(fēng)味的貢獻(xiàn)較大。循環(huán)鹵煮牛肉中醛類物質(zhì)相對(duì)含量最高，第1～20次鹵湯制作的鹵牛肉中其相對(duì)含量從43.29%增加至63.63%。這可能是由于肉中的不飽和脂肪酸和脂肪發(fā)生氧化降解并融入了鹵湯中[14]。循環(huán)鹵煮牛肉中壬醛和正己醛的產(chǎn)生主要源于油酸、亞麻酸等不飽和脂肪酸的氧化[15]，其中正己醛所占峰面積最大，呈青草和清新味，能增加味感[16]，在循環(huán)鹵煮次數(shù)增加的過程中，其含量呈先下降后上升的趨勢，在鹵煮第10次時(shí)趨于平緩。壬醛在各鹵牛肉中均有檢出，呈玫瑰香、柑橘香等香型[17]。醇類物質(zhì)主要來源于不飽和脂肪酸氧化和醛類的還原[17]。在鹵湯循環(huán)鹵制過程中，峰面積占比第二的物質(zhì)是醇類物質(zhì)。鹵煮第20次鹵湯制作的鹵牛肉中的醇類含量低于鹵煮第1次的。其中芳樟醇主要來源于鹵水中添加的香辛料，乙醇主要來源于料酒，循環(huán)鹵煮過程中這兩種醇含量降低，可能是發(fā)生了揮發(fā)、氧化和脂化反應(yīng)。酮類物質(zhì)閾值較高，主要來自于美拉德反應(yīng)和不飽和脂肪酸熱氧化，對(duì)鹵牛肉風(fēng)味貢獻(xiàn)較小[17-18]。循環(huán)鹵煮過程中，峰面積占比最少的為酮類物質(zhì)，僅為2.21%。酯類化合物閾值較低，主要由醇類與酸類的酯化反應(yīng)產(chǎn)生，可賦予肉制品酯香味、甜味和果味[18]。第1～20次鹵湯制作的鹵牛肉中酯類物質(zhì)相對(duì)含量從2.18%降低至0.86%，主要是在循環(huán)鹵煮過程中，酯類物質(zhì)發(fā)生降解，而降解產(chǎn)生的化合物與美拉德中間產(chǎn)物等反應(yīng)，進(jìn)而生成其他類化合物所致[19]。烴類物質(zhì)閾值較高，其形成主要來源于脂肪氧化[20]。在反復(fù)鹵煮過程中烴類物質(zhì)含量逐漸升高，是因?yàn)辂u牛肉中的脂肪酸發(fā)生氧化，鹵牛肉中的烴類物質(zhì)逐漸被鹵湯吸收，而后隨著循環(huán)鹵煮次數(shù)的增加鹵湯中的烴類物質(zhì)逐漸浸入到牛肉中，進(jìn)而使鹵牛肉中的烴類含量逐漸上升。

表1 牛肉循環(huán)鹵煮過程中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的相對(duì)含量和ROAV值?Table 1 Analysis results of volatile flavor compounds and corresponding ROAV in the process of cyclic stewed beef

續(xù)表1

由表1可知，5組鹵牛肉中有5種風(fēng)味物質(zhì)均被檢出，分別為正己醛、十一醛、壬醛、正己醇和3-甲基戊烷。其中正己醛在鹵牛肉中檢出含量較高且ROAV值均大于1.00，為鹵牛肉的關(guān)鍵揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，與邵俊鋒等[21]、謝偉等[22]的結(jié)論一致。十一醛、壬醛、正己醇和3-甲基戊烷的ROAV值為0.10～1.00，表明其對(duì)鹵牛肉的整體風(fēng)味具有修飾作用。桉葉油醇的ROAV值分別在L5、L10、L15和L20中最大，茴香腦ROAV值在L1中最大，這兩類物質(zhì)可能與鹵水中添加的香辛料有關(guān)[22-23]，能促進(jìn)鹵牛肉風(fēng)味的形成。

2.2 循環(huán)鹵煮牛肉特征性風(fēng)味的主成分分析

將5組鹵牛肉樣品中檢出的27種特征風(fēng)味物質(zhì)(ROAV≥0.10)構(gòu)成5×27的矩陣，進(jìn)行主成分分析，得到相關(guān)矩陣的特征值及累計(jì)貢獻(xiàn)率。根據(jù)特征值大于1和累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到85.00%以上的原則確定主成分個(gè)數(shù)[23]。由圖1和表2可知，前3個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率分別為52.40%，25.64%，12.95%，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為90.98%，且特征值均大于1，表明前3個(gè)主成分能解釋循環(huán)鹵煮牛肉中特征風(fēng)味的大部分信息，能夠代表循環(huán)鹵煮牛肉特征性風(fēng)味物質(zhì)的基本信息。

由表3和圖1可知，第1主成分的貢獻(xiàn)率最大的是X2(十一醛)，其對(duì)應(yīng)的特征值為0.96，第1主成分與X1、X2、X6、X9、X13、X15、X32、X41、X48、X52、X53、X59、X60呈正相關(guān)，與X3、X18、X19、X20、X21、X33、X34、X54、X63呈負(fù)相關(guān)。芳樟醇、異松油烯、茴香腦、4-丙烯基-2-甲氧基苯酚等來源于香料，正己醛、十一醛、反式-2-已烯-1-醇、正辛醇、反式2-己烯基己酸等來源于酯類物質(zhì)的分解。第2主成分的貢獻(xiàn)率最大的是X14(4-萜烯醇)，其對(duì)應(yīng)的特征值為0.94，主要反映X6、X9、X14、X15、X18、X53、X60的變異信息。4-萜烯醇存在于豆蔻中，4-丙烯基-2-甲氧基苯酚存在于丁香中，其余大部分物質(zhì)也來源于香辛料，表明第2主成分代表了牛肉中香料的風(fēng)味。第3主成分的貢獻(xiàn)率最大的是X8(正己醇)，其對(duì)應(yīng)的特征值為0.89，主要反映X8、X16、X24、X32的變異信息，這些醇酮類物質(zhì)主要由酯類物質(zhì)降解、氧化而來[18]。各主成分的方程式分別為：

圖1 主成分分析碎石圖和散點(diǎn)圖Figure 1 Principal component analysis macadam and scatter

表2 相關(guān)矩陣的特征值和累計(jì)貢獻(xiàn)率Table 2 Eigenvalues and cumulative contribution rate of correlation matrix

表3 主成分的特征向量Table 3 Eigenvectors of principal components

F1=0.85X1+0.96X2-0.78X3+…+0.72X59+0.71X60-0.85X63，

(2)

F2=-0.14X1+0.05X2+0.59X3+…+0.70X59+0.70X60+0.49X63，

(3)

F3=-0.19X1-0.13X2+0.190X3+…-0.04X59-0.00X60+0.19X63。

(4)

由于前3個(gè)主成分反映了原來指標(biāo)信息的90.98%，且原來多個(gè)指標(biāo)較為復(fù)雜，故可用這3個(gè)新綜合指標(biāo)進(jìn)行分析。選擇不同特征的方差貢獻(xiàn)率βi(i=1，2，…，k)為加權(quán)系數(shù)[23]，利用綜合評(píng)價(jià)函數(shù)F=(β1F1+β2F2+…+βkFk)/0.91建立鹵牛肉特征性風(fēng)味評(píng)價(jià)模型：

F=(0.52F1+0.26F2+0.13F3)/0.91。

(5)

根據(jù)式(5)計(jì)算不同循環(huán)鹵煮牛肉樣品特征性風(fēng)味評(píng)價(jià)得分，并依據(jù)評(píng)分大小對(duì)循環(huán)鹵煮牛肉樣品特征性風(fēng)味強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)定，結(jié)果見表4。由表4可知，L1的F值最小為-0.79，L20的F值最高為0.48。

由圖2可知，各樣品組的第1主成分得分相差較小，L5和L10位置靠近，說明其揮發(fā)性風(fēng)味成分相似，第5次和第10次鹵湯制作的鹵牛肉中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)變化緩慢，香味成分逐漸趨于穩(wěn)定。L1、L5、L10位于主成分2的負(fù)值區(qū)域，L15、L20 位于正值區(qū)域，5組循環(huán)鹵煮牛肉被主成分2明顯區(qū)分開來，表明鹵湯的鹵煮次數(shù)對(duì)鹵牛肉風(fēng)味的影響較大。

2.3 循環(huán)鹵煮牛肉特征性風(fēng)味強(qiáng)度感官評(píng)分

由表5可知，鹵湯循環(huán)鹵煮的次數(shù)對(duì)牛肉的特征風(fēng)味強(qiáng)度有較大影響，隨著循環(huán)鹵煮次數(shù)的增加，牛肉的特征風(fēng)味強(qiáng)度評(píng)分上升。其中，循環(huán)鹵煮第20次的牛肉特征風(fēng)味最強(qiáng)，但其評(píng)分與循環(huán)鹵煮第15次的較為接近，因此可以推斷鹵湯循環(huán)鹵煮次數(shù)達(dá)到第15次時(shí)，鹵牛肉特征風(fēng)味已趨于穩(wěn)定，后續(xù)試驗(yàn)可在循環(huán)第15次的條件下繼續(xù)改進(jìn)。在循環(huán)鹵煮牛肉特征性風(fēng)味強(qiáng)度感官評(píng)分中，特征風(fēng)味最強(qiáng)的為L20，最低的為L1，與模型評(píng)價(jià)的結(jié)果相似。

表4 循環(huán)鹵煮牛肉特征性風(fēng)味強(qiáng)度評(píng)分Table 4 Characteristic cycle spiced boiled beef flavor intensity grading

2.4 牛肉循環(huán)鹵煮過程中特征性風(fēng)味主成分評(píng)分與感官評(píng)分的相關(guān)性分析

由表6可知，感官評(píng)分與F值之間的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.90，具有顯著相關(guān)性(P<0.05)，且二者排序均與模型相等，表明特征風(fēng)味強(qiáng)度模型與感官評(píng)價(jià)法具有良好的一致性，表明采用主成分分析法初步構(gòu)建牛肉特征性風(fēng)味強(qiáng)度評(píng)價(jià)模型較為可靠和適用。

圖2 循環(huán)鹵煮牛肉特征性風(fēng)味主成分得分圖Figure 2 Principal component score map of characteristic Flavor of circulating boiled Beef

表5 循環(huán)鹵煮牛肉特征性風(fēng)味強(qiáng)度感官評(píng)價(jià)?Table 5 Cycle characteristic spiced boiled beef flavor intensity sensory evaluation results

表6 循環(huán)鹵煮牛肉感官評(píng)分與F值的Pearson相關(guān)性分析?

3 結(jié)論

為構(gòu)建循環(huán)鹵煮牛肉的風(fēng)味強(qiáng)度模型，對(duì)不同鹵煮次數(shù)鹵湯制作的鹵牛肉中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行了測定，共檢測出64種風(fēng)味物質(zhì)，其中醛類物質(zhì)相對(duì)含量最高，醇、酯、酮、酸、烴類物質(zhì)次之。根據(jù)風(fēng)味物質(zhì)的相對(duì)氣味活度值所處范圍分析循環(huán)鹵煮牛肉的關(guān)鍵性風(fēng)味物質(zhì)，其中正己醛、十一醛、壬醛、正己醇、3-甲基戊烷、桉葉油醇、茴香腦等為循環(huán)鹵煮牛肉的關(guān)鍵性風(fēng)味物質(zhì)。同時(shí)采用主成分分析法對(duì)具有一定貢獻(xiàn)的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析，構(gòu)建了循環(huán)鹵煮牛肉特征性風(fēng)味強(qiáng)度評(píng)價(jià)模型為F=(0.52F1+0.26F2+0.13F3)/0.91，且與傳統(tǒng)感官評(píng)價(jià)結(jié)果具有顯著相關(guān)性，說明利用主成分分析法構(gòu)建的循環(huán)鹵煮牛肉評(píng)價(jià)模型適用性較強(qiáng)，對(duì)后續(xù)感官評(píng)價(jià)結(jié)合儀器指標(biāo)評(píng)價(jià)風(fēng)味強(qiáng)度具有一定的參考價(jià)值。但由于影響牛肉特征性風(fēng)味的因素較多，如牛肉的新鮮程度、牛肉鹵煮次數(shù)的梯度設(shè)置、鹵湯的品質(zhì)問題等，后續(xù)可進(jìn)一步細(xì)分梯度來提高循環(huán)鹵煮牛肉風(fēng)味評(píng)價(jià)模型的精確性。