畢永昭，單啟梅，羅瑞明，柏 霜，姬 琛，王永瑞

（寧夏大學(xué)食品與葡萄酒學(xué)院，寧夏 銀川 750021）

寧夏手抓羊肉是中國(guó)西北地區(qū)著名的傳統(tǒng)煮制類肉制品，以灘羊肉為原料制作的手抓羊肉具有香氣濃郁、肉質(zhì)細(xì)嫩的特色，長(zhǎng)期以來(lái)因其獨(dú)特的風(fēng)味與口感深受消費(fèi)者喜愛(ài)[1-2]。隨著“鹽池灘羊”品牌效應(yīng)的擴(kuò)大及全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，手抓羊肉逐漸走向全國(guó)[3]。目前市售的手抓羊肉商品多以熱殺菌技術(shù)或添加食品防腐劑延長(zhǎng)貨架期，但熱殺菌導(dǎo)致的肉制品不良品質(zhì)變化和外源添加引起的消費(fèi)者擔(dān)憂仍然嚴(yán)重阻礙著灘羊肉制品加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[4-5]。

冷凍是長(zhǎng)時(shí)間保存食品時(shí)保持食品質(zhì)量的重要技術(shù)[6]，目前公認(rèn)的商業(yè)長(zhǎng)期冷凍溫度為-18 ℃。冷凍對(duì)食品品質(zhì)的影響與凍結(jié)速率密切相關(guān)，劉燕[7]研究結(jié)果表明高凍結(jié)速率下的魚丸具有更高的品質(zhì)，李冬妮[8]研究結(jié)果表明凍結(jié)速率越高的鳙魚片樣品組織結(jié)構(gòu)破壞越小，劉萌等[9]研究發(fā)現(xiàn)隨著凍結(jié)速率升高，凍結(jié)牛肉的解凍汁液流失、a*值和剪切力值均降低，張艷[10]研究發(fā)現(xiàn)高凍結(jié)速率更有利于保持雞湯風(fēng)味。近年來(lái)，隨著冷鏈產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與成熟，許多企業(yè)引進(jìn)螺旋速凍裝置（工作溫度一般低于-30 ℃）使產(chǎn)品以高凍結(jié)速率在極短時(shí)間內(nèi)迅速降溫至-18 ℃以下，直接進(jìn)行預(yù)包裝后運(yùn)入-18 ℃速凍庫(kù)，提高品質(zhì)的同時(shí)減少產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本[11-12]。目前，有關(guān)凍結(jié)速率對(duì)手抓羊肉品質(zhì)特性影響的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。

風(fēng)味是影響肉制品食用品質(zhì)的感官屬性中最重要的因素，包括揮發(fā)性化合物和非揮發(fā)性化合物[13]。手抓羊肉中的揮發(fā)性化合物主要有醛類、醇類、酮類、烴類、酯類、醚類、酸類、雜環(huán)類化合物等，由許多化學(xué)反應(yīng)（如脂質(zhì)氧化、美拉德反應(yīng)和脂-美拉德相互作用）生成[1,5,14]。近年來(lái)，許多學(xué)者致力于中式肉制品風(fēng)味的研究，頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）法和電子鼻（electronic nose，E-nose）常結(jié)合使用鑒定肉制品中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。共晶點(diǎn)溫度常用于食品冷凍干燥過(guò)程中，是物料內(nèi)全部的游離水從液態(tài)轉(zhuǎn)換為固態(tài)時(shí)的溫度，位于物料最大冰晶生成帶之后，當(dāng)物料溫度低于共晶點(diǎn)溫度時(shí)，物料幾乎完全凍結(jié)，沒(méi)有液態(tài)游離水存在[15]。

因此，本實(shí)驗(yàn)引入共晶點(diǎn)作為凍結(jié)終點(diǎn)，研究-18、-40、-80 ℃條件下3 種凍結(jié)速率對(duì)手抓羊肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)差異的影響，以期縮短凍結(jié)時(shí)間，避免由維持高凍結(jié)速率所導(dǎo)致的成本過(guò)高問(wèn)題，為“無(wú)化學(xué)”肉制品冷加工過(guò)程提供現(xiàn)實(shí)性指導(dǎo)，為民族特色肉制品低溫風(fēng)味保真提供條件參考，為突破肉制品品質(zhì)穩(wěn)定性控制技術(shù)瓶頸提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮灘羊肋排購(gòu)于寧夏鹽池縣大夏牧場(chǎng)食品有限公司。隨機(jī)選取飼養(yǎng)條件一致的6 月齡閹割公羊，經(jīng)屠宰、放血、去內(nèi)臟、清洗，在屠宰放血后約2.5 h沿脊柱垂直于肋排方向取左側(cè)第4～10根肋排并切割成單排，以泡沫箱冰袋形式在采后3 h內(nèi)運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室，去凈表面污物，切成10 cm左右羊排備用。

1,2-二氯苯、正構(gòu)烷烴（C6～C26） 美國(guó)Sigma-Aldrich公司；甲醇（色譜級(jí)） 賽默飛世爾科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Qp2010ultra型GC-MS聯(lián)用儀 日本Shimadzu公司；PK157330-U型手動(dòng)SPME進(jìn)樣器、50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭 美國(guó)Supelco公司；DB-WAX型毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm） 美國(guó)Agilent公司；PEN 3.5電子鼻 德國(guó)Airsence公司；WNB22型精密數(shù)顯恒溫水浴槽 上海樹(shù)立儀器儀表有限公司；LT202E型電子天平 常熟市天量?jī)x器有限責(zé)任公司；XW-80A旋渦混合儀 上海嘉鵬科技有限公司；DW-8L398S超低溫保存箱 無(wú)錫冠亞恒溫制冷技術(shù)有限公司；MDF-40V328醫(yī)用低溫保存箱 安徽中科都菱商用電器股份有限公司；BCD-536WKN食品專用冰箱 合肥美的電冰箱有限公司；MAL20-B05電磁爐 中山市麥勒電器有限公司；G1224不銹鋼湯鍋 廣東海龍不銹鋼器皿有限公司；TC-08熱電偶數(shù)據(jù)記錄儀 英國(guó)Pico公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

單次稱?。?00±10）g肋排，浸泡30 min，撈出瀝干水分放入鍋中，倒入2 L純凈水（肉水比1∶4），用大火（2200 W）煮制30 min至沸騰（寧夏銀川海拔1500 m，水沸點(diǎn)95.6 ℃），撇凈浮沫，調(diào)至小火（800 W）繼續(xù)煮制70 min，煮制完成撈出瀝干水分裝入240 mm×350 mm×0.12 mm規(guī)格的聚乙烯自封袋中，自然晾涼至室溫，立即進(jìn)行不同條件的冷凍處理[2]。

本實(shí)驗(yàn)前期預(yù)實(shí)驗(yàn)通過(guò)差示掃描量熱法（differential scanning calorimetry，DSC）測(cè)得熟制灘羊肉共晶點(diǎn)溫度為（-9.66±0.24）℃，將此溫度引入手抓羊肉凍結(jié)條件，作為凍結(jié)終點(diǎn)溫度。將樣品隨機(jī)分成4 組，分別挑選8 塊肋排（60～80 g），將熱電偶溫度探頭插入樣品幾何中心，每隔1 min記錄一次，測(cè)定冷凍過(guò)程溫度變化并繪制凍結(jié)溫度曲線，凍結(jié)速率按照國(guó)際制冷協(xié)會(huì)提出的方法計(jì)算[16]。對(duì)照組為未經(jīng)冷凍的樣品，處理組分別在-18、-40、-80 ℃條件下凍結(jié)至共晶點(diǎn)溫度，達(dá)到凍結(jié)終點(diǎn)后立即取出置于4 ℃冰箱冷藏解凍24 h，完成解凍后剔除骨、皮、筋膜等其他部分，取肌肉與脂肪（質(zhì)量比2∶1）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定。

1.3.2 解凍損失率測(cè)定

參照劉萌等[9]的方法。

1.3.3 電子鼻測(cè)定

參考相關(guān)文獻(xiàn)[17-20]的方法并稍作修改，每個(gè)凍結(jié)條件取3 個(gè)樣，每個(gè)樣平行測(cè)定5 次。每次稱取3.00 g切碎樣品于50 mL進(jìn)樣瓶?jī)?nèi)，用聚四氟乙烯隔膜密封瓶口后置于25 ℃水浴鍋內(nèi)平衡40 min。設(shè)置電子鼻實(shí)驗(yàn)參數(shù)為：樣品準(zhǔn)備5 s；檢測(cè)時(shí)間100 s；測(cè)量計(jì)數(shù)1 s；自動(dòng)調(diào)零時(shí)間10 s；清洗時(shí)間300 s；內(nèi)部流量400 mL/min；進(jìn)樣流量400 mL/min。

1.3.4 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)測(cè)定

參考相關(guān)文獻(xiàn)[17-20]的方法并稍作修改，每個(gè)凍結(jié)條件平行測(cè)定3 次，實(shí)驗(yàn)前對(duì)萃取頭進(jìn)行老化處理。準(zhǔn)確稱取3.00 g切碎樣本于15 mL頂空進(jìn)樣瓶中，加入內(nèi)標(biāo)物1,2-二氯苯（4 μL，64.2 μg/mL），使用聚四氟乙烯隔膜將瓶口密封，渦旋混合儀混勻后于60 ℃的水浴中平衡20 min，然后將老化后的萃取頭插入瓶中進(jìn)行吸附，保持20 min，立即將其轉(zhuǎn)移到GC進(jìn)樣口250 ℃條件下解吸5 min。

GC條件：DB-WAX毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；起始溫度40 ℃，保持3 min，然后以5 ℃/min升到200 ℃，再以10 ℃/min升到230 ℃，保持3 min。載氣為He，恒定流速為2 mL/min，進(jìn)樣口溫度250 ℃，壓力112.0 kPa，不分流。MS條件：電子電離源；電子能量70 eV，傳輸線溫度280 ℃，離子源溫度230 ℃，接口溫度250 ℃，溶劑延遲2.5 min，質(zhì)量掃描范圍m/z50～350。

定性：取正構(gòu)烷烴混標(biāo)（C6～C26）按照與樣品相同條件進(jìn)行GC-MS分析，記錄每個(gè)正構(gòu)烷烴的保留時(shí)間，根據(jù)正構(gòu)烷烴混標(biāo)出峰時(shí)間計(jì)算揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的保留指數(shù)，并采用NIST 14質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比鑒定。

定量：采用內(nèi)標(biāo)半定量法，根據(jù)已知質(zhì)量濃度的1,2-二氯苯峰面積計(jì)算出各組樣本中各揮發(fā)性物質(zhì)含量。如式（1）所示：

式中：Mx為目標(biāo)化合物的含量/（μg/kg）；Ai和Ax分別為目標(biāo)化合物的峰面積和內(nèi)標(biāo)化合物的峰面積；Ci為內(nèi)標(biāo)化合物的質(zhì)量濃度/（μg/mL）；4為加入標(biāo)品的體積（μL）；2為加入樣品的質(zhì)量（g）。

1.3.5 關(guān)鍵風(fēng)味化合物的確定

相對(duì)氣味活度值（relative odor activity value，ROAV）常用來(lái)表示各香氣成分對(duì)樣本整體氣味的貢獻(xiàn)值，按式（2）計(jì)算[20-21]：

式中：Ci為揮發(fā)性物質(zhì)的相對(duì)含量/%；Ti為揮發(fā)性物質(zhì)的感覺(jué)閾值/（μg/L）；Cmax對(duì)樣品總體風(fēng)味貢獻(xiàn)最大組分的相對(duì)含量/%；Tmax相對(duì)應(yīng)樣品的感覺(jué)閾值/（μg/L）。

1.3.6 感官評(píng)價(jià)

感官評(píng)價(jià)按照美國(guó)測(cè)試與材料協(xié)會(huì)規(guī)定進(jìn)行[22]，選定10 名感官評(píng)定員（20～30 歲，5 男5 女），經(jīng)短期的感官評(píng)定培訓(xùn)后進(jìn)行感官評(píng)價(jià)?？偡譃?0 分，根據(jù)手抓羊肉香氣濃郁度將香氣等級(jí)分為三等（肉香味較濃郁7～10 分，肉香味較弱4～6 分，肉香味弱0～3分），對(duì)手抓羊肉的肉香味進(jìn)行分段式打分。對(duì)照組樣品冷卻至室溫25 ℃，處理組樣品4 ℃冷藏解凍后25 ℃水浴加熱20 min，將樣品以隨機(jī)順序編號(hào)交給評(píng)定人員，每個(gè)樣品聞3 次以判斷樣品氣味，最終根據(jù)編號(hào)匯總評(píng)分情況[23]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用IBM SPSS Statistics 26（SPSS Corp,Chicago,USA）軟件進(jìn)行顯著性分析（P＜0.05），使用Microsoft Excel 2019軟件計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，數(shù)值以表示，采用Origin 2021繪制電子鼻雷達(dá)圖和主成分分析（principal component analysis，PCA）圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 凍結(jié)速率對(duì)凍結(jié)曲線與解凍損失率的影響

如圖1所示，不同溫度凍結(jié)的手抓羊肉中心溫度隨時(shí)間變化符合一般食品凍結(jié)曲線的趨勢(shì)，兩端下降較快，中間較為平坦。目前在進(jìn)行冷凍操作時(shí)，力求盡快通過(guò)最大冰晶生成帶，以減少產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、風(fēng)味以及結(jié)構(gòu)受到的損失。凍結(jié)曲線中較為平坦的階段為最大冰晶生成帶，圖中可見(jiàn)共晶點(diǎn)溫度位于最大冰晶生成帶之后。

圖1 不同凍結(jié)溫度的凍結(jié)曲線Fig.1 Freezing curves of hand-grab mutton at different freezing temperatures

由表1可知，凍結(jié)速率隨凍結(jié)溫度的降低而逐漸增大，-18 ℃凍結(jié)速率為0.26 cm/h，-40 ℃凍結(jié)速率為0.56 cm/h，-80 ℃凍結(jié)速率為2.00 cm/h。-40 ℃和-80 ℃由室溫達(dá)到共晶點(diǎn)的時(shí)間遠(yuǎn)短于-18 ℃，-80 ℃條件下達(dá)到共晶點(diǎn)的時(shí)間僅為50 min。-18、-40 ℃和-80 ℃的解凍損失率分別為1.02%、0.67%、0.22%，-80 ℃的解凍損失率最低。

表1 不同凍結(jié)溫度下的凍結(jié)特性Table 1 Freezing features of hand-grab mutton at different freezing temperatures

2.2 電子鼻響應(yīng)分析

2.2.1 電子鼻雷達(dá)指紋圖譜

電子鼻可用于獲取與樣品中揮發(fā)性化合物相關(guān)的完整信息，是分析食物中氣味的常用方法[24]。如圖2所示，不同凍結(jié)速率手抓羊肉的電子鼻雷達(dá)圖氣味輪廓曲線差異明顯，尤其是對(duì)照組與各凍藏處理組之間。傳感器W3S、W1C、W3C、W6S、W5C對(duì)所有樣品信號(hào)強(qiáng)度均較低，且不同凍結(jié)速率間無(wú)明顯變化，說(shuō)明手抓羊肉中部分芳香族化合物、氨類、烯烴類、烷烴類物質(zhì)含量低且凍結(jié)速率對(duì)其影響小。其中W6S氣味輪廓曲線無(wú)差異是因?yàn)橛芍愌趸a(chǎn)生的氫過(guò)氧化物沒(méi)有任何氣味[15]。W5S、W1S、W1W、W2S、W2W對(duì)各組樣品響應(yīng)敏感，與對(duì)照組相比，以上傳感器的響應(yīng)值在各凍結(jié)處理組中均降低，說(shuō)明凍結(jié)處理使手抓羊肉中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總體大幅減少。電子鼻W1S和W2S傳感器的變化說(shuō)明凍結(jié)處理使手抓羊肉中醇類化合物減少但不同凍結(jié)速率其信號(hào)強(qiáng)度變化不大。傳感器W5S對(duì)氮氧化合物敏感，在-80 ℃組對(duì)手抓羊肉中氮氧化合物的保留程度高于-40 ℃組和-18 ℃組，-18 ℃組對(duì)氮氧化合物的保留程度最低。傳感器W1W、W2W均對(duì)含硫化合物敏感，其表現(xiàn)出的對(duì)含硫化合物的保留規(guī)律與W5S對(duì)氮氧化合物的趨勢(shì)基本一致。

圖2 不同凍結(jié)速率手抓羊肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)電子鼻雷達(dá)圖Fig.2 E-nose radar map of volatile flavor compounds in hand-grab mutton frozen at different freezing rates

2.2.2 電子鼻PCA結(jié)果

PCA中貢獻(xiàn)率越高代表PC對(duì)原始多指標(biāo)信息的反映越好[16]。如圖3所示，PC1的貢獻(xiàn)率為79.76%，PC2的貢獻(xiàn)率為12.41%。前2 個(gè)PC的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為92.17%（＞90%），說(shuō)明前2 個(gè)PC覆蓋了樣品絕大多數(shù)氣味信息。圖中可以很容易地將所有樣品分為4 組，當(dāng)樣品產(chǎn)生重疊或者接近的情況時(shí)，則表明它們產(chǎn)生的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相似[21]。雙標(biāo)圖中W2S、W6S、W1W、W2W與對(duì)照組的樣本相關(guān)，W5C與-40 ℃組相關(guān)，W1C、W3C、W1S、W3S、W5S與-80 ℃組相關(guān)，-18 ℃組在PC1和PC2上均為負(fù)值，且無(wú)傳感器與其相關(guān)聯(lián)。通過(guò)與電子鼻雷達(dá)指紋圖譜相結(jié)合分析表明，手抓羊肉中的氮氧化物、芳香族化合物和烷烴、醇類硫成分受到凍結(jié)速率影響從而使各組產(chǎn)生差異，烷烴、氫化物和氨類化合物等受凍結(jié)速率的影響不大。綜合判斷，電子鼻可以有效區(qū)分不同凍結(jié)速率的手抓羊肉，但電子鼻不能表征其中具體物質(zhì)的變化規(guī)律。

圖3 不同凍結(jié)速率手抓羊肉的電子鼻PC雙標(biāo)圖Fig.3 PCA biplot of E-nose data for hand-grab mutton frozen at different freezing rates

2.3 HS-SPME-GC-MS檢測(cè)結(jié)果分析

2.3.1 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類與含量分析

由表2可知，在4 組樣品中共檢測(cè)出70 種揮發(fā)性成分，各組樣品分別檢測(cè)出44（對(duì)照組）、40（-18 ℃）、49（-40 ℃）、53 種（-80 ℃）揮發(fā)性物質(zhì)，凍結(jié)速率對(duì)手抓羊肉揮發(fā)性化合物種類的影響無(wú)明顯規(guī)律。3 種凍結(jié)速率手抓羊肉的揮發(fā)性物質(zhì)總含量分別為對(duì)照組的30.78%、40.79%、70.75%，其中醛類、醇類、酮類、酸類、酯類以及其他類物質(zhì)的總含量均低于對(duì)照組。張艷[10]研究了不同凍結(jié)速率對(duì)雞湯揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成的影響，結(jié)果表明-80 ℃凍結(jié)處理組揮發(fā)性物質(zhì)種類和含量均未發(fā)生較大改變，-20、-40 ℃凍結(jié)處理組，揮發(fā)性物質(zhì)種類和總量與新鮮雞湯相比均顯著減少，本研究在揮發(fā)性物質(zhì)總量方面與其研究結(jié)果具有相似性。

表2 不同凍結(jié)速率手抓羊肉中的揮發(fā)性風(fēng)味化合物Table 2 Volatile flavor compounds in hand-grab mutton frozen at different freezing rates

續(xù)表2

如圖4所示，醛類、醇類、酮類物質(zhì)含量占各組樣品揮發(fā)性成分總量的60%以上，是手抓羊肉主要的揮發(fā)性成分。在本研究檢測(cè)到的醛類物質(zhì)中，己醛、庚醛、辛醛、壬醛、苯甲醛、(Z)-2-庚烯醛、(E)-2-辛烯醛、2,4-癸二烯醛、十四醛是手抓羊肉中主要的醛類物質(zhì)。煮制過(guò)程中脂肪的氧化、降解以及氨基酸Strecker熱降解反應(yīng)是這些醛類物質(zhì)的主要來(lái)源，醛類物質(zhì)的閾值普遍較低，對(duì)總體氣味特征具有重要貢獻(xiàn)[25]。與對(duì)照組相比，-18、-40、-80 ℃組醛類物質(zhì)分別減少了70.80%、49.59%、29.01%。樣品中檢測(cè)到的醇類物質(zhì)大多為飽和醇，主要來(lái)源于脂肪氧化[20]。飽和醇閾值通常較高，對(duì)手抓羊肉的整體風(fēng)味貢獻(xiàn)偏小[26]。1-辛烯-3-醇屬于不飽和醇類，是檢測(cè)到的含量最高的醇類物質(zhì)，且閾值較低，是羊肉香氣的重要組成成分，可通過(guò)15-脂氧合酶催化二十碳五烯酸和12-脂氧合酶催化花生四烯酸形成[27-28]。與對(duì)照組相比，-18、-40、-80 ℃組醇類物質(zhì)分別減少了63.91%、51.08%、30.41%。酮類化合物不僅是美拉德反應(yīng)的產(chǎn)物，也可能是脂肪氧化的結(jié)果，賴氨酸、精氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸與葡萄糖或者果糖的反應(yīng)是酮類化合物生成的主要途徑[17]。對(duì)照組中檢測(cè)到含量最高的酮類風(fēng)味物質(zhì)為2,3-辛二酮，其次為3-羥基-2-丁酮。3-羥基-2-丁酮、2,3-辛二酮是肉中常見(jiàn)的甲基酮，甲基酮與脂質(zhì)氧化程度有關(guān)，可以由氨基酸分解產(chǎn)生，也可由熱處理甘油三酯后產(chǎn)生的脂肪酸經(jīng)β-氧化產(chǎn)生[29-30]。其他酮類物質(zhì)如3-辛酮、2,3-戊二酮、2-十三烷酮、2-十一酮、(Z)-6,10-二甲基-5,9-十一二烯-2-酮、壬-3,5-二烯-2-酮等含量較低或僅在部分處理組樣品中檢測(cè)到，原因可能為原料肉肉質(zhì)差異或在后續(xù)的凍結(jié)-解凍過(guò)程中脂肪裂解產(chǎn)物發(fā)生聚合反應(yīng)產(chǎn)生。酮類物質(zhì)閾值較高，對(duì)手抓羊肉的風(fēng)味貢獻(xiàn)相對(duì)較小。與對(duì)照組相比，-18、-40、-80 ℃組酮類物質(zhì)分別減少了72.25%、61.50%、32.48%。張馨月等[31]研究了不同速凍方式對(duì)白切雞揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)凍結(jié)-解凍后白切雞醛類、酮類物質(zhì)總含量均顯著下降，高速率凍結(jié)方式的揮發(fā)性物質(zhì)保留程度更高，與本研究結(jié)果一致。

圖4 不同凍結(jié)速率手抓羊肉各類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總含量Fig.4 Total contents of volatile flavor substances in hand-grab mutton frozen at different freezing rates

酸類物質(zhì)是脂肪氧化裂解或脂肪水解過(guò)程中變?yōu)榈图?jí)脂肪酸而產(chǎn)生的，酸類物質(zhì)由于含量較低，感覺(jué)閾值相對(duì)較高，對(duì)手抓羊肉整體風(fēng)味貢獻(xiàn)值較小[32]。對(duì)照組中酯類物質(zhì)僅檢測(cè)到2-丙烯酸丁酯、鄰苯二甲酸二乙酯、正己酸乙烯酯3 種，蛋白質(zhì)水解、糖酵解、脂肪氧化內(nèi)源酶作用是酯類化合物形成的重要途徑[33]。對(duì)照組中的雜環(huán)類化合物只檢測(cè)出2-戊基呋喃，為氧雜環(huán)類化合物。2-戊基呋喃作為肉制品中脂質(zhì)氧化的指標(biāo)，在所有樣品中均檢測(cè)到，呋喃類化合物大都具有很強(qiáng)的肉香味，主要由硫胺素降解、焦糖化和碳水化合物降解產(chǎn)生，而2-戊基呋喃呈現(xiàn)水果香氣[34-35]。酸類和酯類物質(zhì)種類、含量相對(duì)較少，但均呈現(xiàn)出與醛類、醇類、酮類相似的差異趨勢(shì)。

表2所示的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中，己醛、庚醛、辛醛、壬醛、苯甲醛、2,4-癸二烯醛、戊醇、己醇、苯甲醇、1-辛烯-3醇、(Z)-2-辛-1-醇、2,3-辛二酮、十一烷含量均呈現(xiàn)對(duì)照組＞-80 ℃＞-40 ℃＞-18 ℃（P＜0.05）的規(guī)律；隨著凍結(jié)速率增加，(Z)-2-庚烯醛、(E)-2-辛烯醛、十四醛、丁醇、辛醇、壬酸、苯乙烯、鄰苯二甲酸二乙酯、甲苯保留程度顯著升高（P＜0.05）；十二醛、庚醇、2-乙基-1-己醇、十四烷含量在凍結(jié)后顯著降低（P＜0.05）；此外，[R-(R*,R*)]-2,3-丁二醇、3-甲基-2-庚醇、4-甲氧基-4-甲基-2-戊醇、(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇、十六醇、2-(十二烷氧基)-乙醇、3-羥基-2-丁酮、十二酸、十五酸、2-丙烯酸丁酯僅存在于對(duì)照組，凍結(jié)-解凍后均未檢測(cè)到。

造成上述結(jié)果的部分原因是凍結(jié)過(guò)程中肉內(nèi)部水分凝結(jié)成冰晶，解凍后水分流失，從而帶走部分揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)[36-37]。大多數(shù)香氣物質(zhì)在液相體系中具有很高的活性，因此具有較高的相對(duì)揮發(fā)性，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)于水的相對(duì)揮發(fā)性決定了揮發(fā)性成分和水的相對(duì)比例[38]。冷凍速率不同，肉中水分凍結(jié)后形成的冰晶大小不同[39]。冷凍速率越高，肉中形成冰晶會(huì)更加細(xì)小、均勻、致密，冷凍形成的冰晶越大對(duì)肉的微觀結(jié)構(gòu)破壞程度越大，導(dǎo)致肉失水嚴(yán)重，這也是造成肉類解凍后失水程度不同的重要原因，解凍損失率的變化規(guī)律與其相符。冷凍失水增加，使更多揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)流失，從而導(dǎo)致保留程度下降。因此，手抓羊肉中的水分的截留與逃逸與其揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的包埋與釋放密切相關(guān)，當(dāng)手抓羊肉以較高的速率凍結(jié)到共晶點(diǎn)所在溫度后，能夠有效遏制其揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)流失。

此外，肉中大分子物質(zhì)（蛋白質(zhì)、脂肪）的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)改變也可能影響揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的保留程度[39-40]。不同的蛋白質(zhì)組分已被證明對(duì)風(fēng)味物質(zhì)有不同的結(jié)合親和力，賴氨酸、精氨酸和半胱氨酸含量較高的蛋白質(zhì)可能表現(xiàn)出更高的風(fēng)味結(jié)合能力，因?yàn)槠渖婕案嗟墓矁r(jià)鍵[41]。由于風(fēng)味物質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)的差異以及冷凍過(guò)程導(dǎo)致的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)變化，如蛋白質(zhì)疏水基團(tuán)的暴露，在凍結(jié)后蛋白質(zhì)對(duì)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的吸附能力和結(jié)合能力有所不同[41]。此外，凍結(jié)還可能破壞蛋白質(zhì)分子與水分子和脂分子的相互作用。在肉類煮制過(guò)程中，大分子的物理交聯(lián)形成了高密度的網(wǎng)絡(luò)，從而抑制了水分子和大分子物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，使整個(gè)體系保持穩(wěn)定，而凍結(jié)過(guò)程冰晶的形成破環(huán)了這個(gè)穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最終引起的水分流失、大分子物質(zhì)理化性質(zhì)改變等加劇了揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)衰減。

2.3.2 不同凍結(jié)速率手抓羊肉關(guān)鍵揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

采用ROAV法對(duì)不同凍結(jié)速率手抓羊肉的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析，ROAV越大其對(duì)肉品風(fēng)味的貢獻(xiàn)度越大，其中ROAV＞1，組分為關(guān)鍵氣味化合物，0.1＜ROAV＜1，組分為修飾風(fēng)味化合物，ROAV＜0.1，組分為潛在風(fēng)味化合物[20]，分析結(jié)果如表3所示。

由表3可以得出，在所有樣本產(chǎn)生的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中共有10 種ROAV大于1的關(guān)鍵氣味化合物，包括9 種醛類物質(zhì)和1 種醇類物質(zhì)，說(shuō)明醛類物質(zhì)在手抓羊肉的整體風(fēng)味種起主導(dǎo)作用。其中7 種物質(zhì)在4 組樣品中均檢出，分別為己醛、庚醛、辛醛、壬醛、(E)-2-辛烯醛、2,4-癸二烯醛、1-辛烯-3-醇，對(duì)手抓羊肉風(fēng)味形成有重要貢獻(xiàn)，這與其他關(guān)于羊肉制品的研究結(jié)果一致[21,26,43]。這些共同關(guān)鍵氣味化合物的ROAV在對(duì)照組中最高，除2,4-癸二烯醛外均在凍結(jié)后顯著降低（P＜0.05），說(shuō)明手抓羊肉經(jīng)過(guò)凍結(jié)后香氣損失嚴(yán)重。處理組樣品中，-80 ℃組中7 種共同關(guān)鍵氣味化合物的ROAV均顯著高于（P＜0.05）其他組，-18 ℃組這些物質(zhì)的ROAV均顯著低于（P＜0.05）其他組。因此，凍結(jié)速率越高，手抓羊肉中關(guān)鍵氣味化合物的ROAV越大。

表3 不同凍結(jié)速率手抓羊肉中的特征揮發(fā)性物質(zhì)信息Table 3 Information on characteristic volatile compounds of handgrab mutton frozen at different freezing rates

2.4 不同凍結(jié)速率手抓羊肉香氣感官評(píng)價(jià)結(jié)果

由表4可知，4 組手抓羊肉香氣得分具有一定差異性，對(duì)照組手抓羊肉香氣感官評(píng)分最高，各處理組香氣感官評(píng)分從高到低依次為-80、-40、-18 ℃（P＜0.05）。手抓羊肉凍結(jié)后肉香味評(píng)分普遍降低，并隨著凍結(jié)速率上升，肉香味評(píng)分增加。感官評(píng)分的變化與揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的分析結(jié)果一致。

表4 不同凍結(jié)速率手抓羊肉香氣感官評(píng)分Table 4 Sensory scores of aroma of hand-grab mutton frozen at different freezing rates

3 結(jié)論

凍結(jié)速率對(duì)手抓羊肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)具有顯著影響。3 種凍結(jié)速率中，-80 ℃凍結(jié)能使手抓羊肉最快達(dá)到共晶點(diǎn)，可最大程度保有新鮮手抓羊肉原有的品質(zhì)，-18 ℃凍結(jié)樣品與對(duì)照組揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)差異最大，風(fēng)味衰減程度最高。電子鼻技術(shù)可有效區(qū)分不同凍結(jié)速率的手抓羊肉，GC-MS結(jié)果結(jié)合電子鼻香氣指紋圖譜表明，凍結(jié)處理后手抓羊肉中各類揮發(fā)性成分及具體物質(zhì)的相對(duì)含量均顯著降低，而高凍結(jié)速率更有利于手抓羊肉香氣物質(zhì)的截留。利用ROAV法在所有樣本中確定了己醛、庚醛、辛醛、壬醛、(E)-2-辛烯醛、2,4-癸二烯醛、1-辛烯-3-醇7 種共同關(guān)鍵香氣成分，發(fā)現(xiàn)其中醛類占據(jù)主導(dǎo)地位，對(duì)手抓羊肉的風(fēng)味貢獻(xiàn)最大，且隨著凍結(jié)速率增加而增加。感官評(píng)價(jià)結(jié)果顯示-80 ℃凍結(jié)手抓羊肉香氣最為濃郁，-40 ℃組次之，-18 ℃最差。