曲 超，張順亮，王守偉，趙 冰，潘曉倩，喬曉玲，陳文華，李家鵬，許 典

（中國(guó)肉類食品綜合研究中心，國(guó)家肉類加工工程技術(shù)研究中心，肉類加工技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100068）

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吹掃/捕集-熱脫附-氣質(zhì)聯(lián)用儀分析新鮮羊肉在冷藏過程中揮發(fā)性物質(zhì)的變化

曲 超，張順亮，王守偉*，趙 冰，潘曉倩，喬曉玲，陳文華，李家鵬，許 典

（中國(guó)肉類食品綜合研究中心，國(guó)家肉類加工工程技術(shù)研究中心，肉類加工技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100068）

摘 要：為研發(fā)依據(jù)揮發(fā)性化合物快速測(cè)定羊肉新鮮度的智能探頭，采用吹掃/捕集-熱脫附-氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)分析羊肉在4 ℃貯藏條件下?lián)]發(fā)性化合物的變化情況，確定各類化合物的變化趨勢(shì)。結(jié)果表明：在0～8 d的貯藏期內(nèi)，酸類、醇類和酮類物質(zhì)的含量呈逐漸增加的趨勢(shì)，醛類、烯烴類物質(zhì)呈先減少后增加的趨勢(shì)，酚類物質(zhì)呈先增加后減少的趨勢(shì)。L-乳酸、2,3-丁二醇、壬醛、3-羥基-2-丁酮、鄰苯二甲酸二甲酯、苯乙烯和萘等化合物的含量變化顯著。

關(guān)鍵詞：羊肉；吹掃/捕集-熱脫附-氣質(zhì)聯(lián)用儀；揮發(fā)性物質(zhì)；變化趨勢(shì)

曲超, 張順亮, 王守偉, 等. 吹掃/捕集-熱脫附-氣質(zhì)聯(lián)用儀分析新鮮羊肉在冷藏過程中揮發(fā)性物質(zhì)的變化[J]. 肉類研究,

QU Chao, ZHANG Shunliang, WANG Shouwei, et al. Changes in volatile components of mutton during cold storage analyzed by purge and trap thermal desorption combined with gas chromatography-mass spectrometry[J]. Meat Research, 2016, 30(1): 25-29. (in Chinese with English abstract) DOI:10.15922/j.cnki.rlyj.2016.01.006. http://rlyj.cbpt.cnki.net

新鮮肉在屠宰分割、流通、貯存過程中易受內(nèi)源酶、熱、微生物等作用而發(fā)生腐敗變質(zhì)，因此，肉類新鮮度的快速準(zhǔn)確評(píng)定可為肉品的質(zhì)量安全控制提供可靠的依據(jù)[1]。同時(shí)，隨著人們對(duì)食品安全意識(shí)的不斷提高和對(duì)高品質(zhì)肉類的需求，預(yù)測(cè)和延長(zhǎng)肉類尤其是鮮肉的貨架期具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

食品中的揮發(fā)性物質(zhì)含量一般極微，要對(duì)它們進(jìn)行分析測(cè)定，預(yù)處理方法非常重要[2]。目前，主要的前處理方法有固相微萃取法[3-5]、同時(shí)蒸餾萃取法[6-9]、超聲輔助溶劑萃取法[10]和超臨界流體萃取萃取技術(shù)[11-12]等，這些分析方法在一定程度上均可解決基質(zhì)的復(fù)雜性問題，但具有處理步驟繁瑣、低沸點(diǎn)揮發(fā)性組分損失、可重復(fù)性差等問題。吹掃/捕集-熱脫附法（purge/trap-thermal desorption system，P&T-TDS）是一種基于動(dòng)態(tài)頂空原理的揮發(fā)性成分的分析前處理手段，該法操作簡(jiǎn)便，不需要有機(jī)溶劑，靈敏度高，對(duì)痕量物質(zhì)的檢測(cè)具有較好的優(yōu)勢(shì)，檢測(cè)限可達(dá)到10－9級(jí)，能夠比較真實(shí)地反映樣品中揮發(fā)性成分的組成[13]。目前，熱脫附法已用于空氣、水、香煙和花香等的測(cè)定中[14-16]，而在食品揮發(fā)性物質(zhì)的研究中應(yīng)用較少，至今尚未有熱脫附法分析羊肉揮發(fā)性物質(zhì)的報(bào)道。

本研究采用P & T- T D S結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用（g a s chromatography-mass spectrometry，GC-MS）法對(duì)新鮮羊肉在4 ℃冷藏下?lián)]發(fā)性成分進(jìn)行分析，以期為羊肉新鮮度快速測(cè)定探頭的開發(fā)和羊肉品質(zhì)的保持提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

羊肉（后腿肉） 穆森偉業(yè)清真食品有限公司；2-甲基-3-庚酮 美國(guó)Sigma-Aldrich公司。

1.2儀器與設(shè)備

Gerstel TDS半自動(dòng)熱脫附進(jìn)樣器、Tenax TA石英玻璃吸附管、TC-20型Tenax-TA吸附管自動(dòng)凈化儀 德國(guó)Gerstel公司；吹掃捕集器 自制；GC-MS聯(lián)用儀、TGWax MS氣相色譜毛細(xì)管柱 美國(guó)賽默飛世爾科技（中國(guó)）有限公司。

1.3方法

1.3.1 羊肉樣品處理

取修去皮、脂肪、骨、筋腱的后腿羊肉1 kg，平均分為10 等份，分裝于食品袋中，于4 ℃冰箱中貯藏至腐敗。每隔1 d測(cè)定羊肉樣品的揮發(fā)性成分，分析羊肉由新鮮變?yōu)楦瘮∵^程揮發(fā)性化合物的變化情況。

1.3.2 羊肉樣品中揮發(fā)性化合物的吹掃/捕集-熱脫附處理

按照GB/T 9695.19—2008《肉與肉制品取樣方法》[8]對(duì)4 ℃貯藏條件下的羊肉進(jìn)行取樣，切碎并混勻，準(zhǔn)確稱取3.00 g置于P&T樣品瓶中，并加入1 μL的2-甲基-3庚酮（0.816 μg/μL）作為內(nèi)標(biāo)化合物，樣品瓶一端通氮?dú)?，氮?dú)獯祾吡魉贋?0 mL/min，另一端接裝有Tenax TA吸附劑的吸附管（事先老化至無色譜雜峰），60 ℃保溫，吸附40 min，然后將吸附管取出插入TDS進(jìn)樣口進(jìn)樣。

T D S條件：采用標(biāo)準(zhǔn)加熱模式；氦氣流速：20 mL/min；不分流；初始溫度40 ℃，延遲0.5 min，保持1 min，然后以60 ℃/min上升到215 ℃，保持10 min；傳輸線溫度為220 ℃。

冷進(jìn)樣（cold injection system，CIS）條件：采用標(biāo)準(zhǔn)加熱模式；液氮冷卻，初始溫度－100 ℃，平衡1 min，然后以10 ℃/min上升到225 ℃，保持5 min，分流比為50∶1。

1.3.3 GC-MS測(cè)定羊肉樣品中揮發(fā)性化合物

GC條件：TG-Wax MS極性柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）進(jìn)行GC分析；高純氦氣（純度＞99.99%）作為載氣；流速1.0 mL/min；不分流模式。程序升溫為：進(jìn)樣口溫度250 ℃，柱溫起始40 ℃保持3 min，以5 ℃/min升溫到200 ℃，保持0 min，再以10 ℃/min升到230 ℃保持3 min。

MS條件：傳輸線溫度240 ℃，電子電離源，電子能量70 eV，離子源溫度260 ℃，質(zhì)量掃描范圍設(shè)定為40～600 u；全掃描模式。

1.3.4 風(fēng)味化合物定性定量鑒定

定性：通過美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（National Institute of Standards and Technology，NIST）和Willey譜庫檢索，化合物的確定以SI和RSI均大于800為準(zhǔn)。

定量：按面積歸一化法計(jì)算各組分相對(duì)含量，以2-甲基-3庚酮為標(biāo)樣，采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行絕對(duì)含量的定量分析。在每個(gè)測(cè)定的羊肉樣品分析中添加0.816 μg/μL的2-甲基-3庚酮，依據(jù)化合物的峰面積比值與質(zhì)量濃度成正比的原理，計(jì)算出每一種風(fēng)味化合物相對(duì)于內(nèi)標(biāo)化合物的質(zhì)量濃度，計(jì)算公式如下：

式中：CX為未知揮發(fā)性化合物含量/（μg/kg）；C0為內(nèi)標(biāo)化合物含量/（μg/kg）；SX為未知揮發(fā)性化合物的峰面積/（AU·min）；S0為添加的內(nèi)標(biāo)化合物峰面積/ （AU·min）。

2　結(jié)果與分析

2.1羊肉貯藏過程中揮發(fā)性物質(zhì)的變化情況分析

借助P&T-TDS-GC-MS檢測(cè)，羊肉樣品在貯藏0、2、4、6、8 d時(shí)揮發(fā)性化合物定性定量分析結(jié)果如表1所示。在測(cè)定的羊肉樣品貯藏過程中，揮發(fā)性物質(zhì)的種類主要為酸類、醇類、醛類、酯類、酮類、芳香烴類和烷烴類等，樣品在貯藏0、2、4、6、8 d的揮發(fā)性物質(zhì)的種類分別為60、62、64、66、71種，且第8天時(shí)已有腐敗氣味。

表1　羊肉冷藏過程中揮發(fā)性物質(zhì)成分及相對(duì)含量Table 1 Volatile compounds and relative content of mutton during cold storage　μg/kg

續(xù)表1　μg/kg

2.2不同種類揮發(fā)性化合物的變化分析

2.2.1 酸類和醇類物質(zhì)的變化分析

由表1可知，從5 個(gè)樣品中共鑒定出12 種酸類物質(zhì)，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)酸類物質(zhì)種類和總含量均呈逐漸增加的趨勢(shì)。壬酸可能是來源于具強(qiáng)烈脂肪味的壬醛的氧化[17]，同樣辛酸可能是由辛醛的氧化產(chǎn)生，兩者的含量均隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。異丁酸、2-乙基丁酸、2-甲基丁酸和己酸均在第8天時(shí)出現(xiàn)，這些物質(zhì)可能來源于脂肪的氧化。L-乳酸可能是羊肉中感染了乳酸菌所產(chǎn)生的，其含量在貯藏4 d時(shí)已達(dá)到200.71 μg/kg，是貯藏2 d時(shí)含量的3.28 倍，變化顯著。丁酸在貯藏4 d時(shí)開始產(chǎn)生，含量較少。乙酸、苯甲酸和13-二十二碳烯酸含量的變化不顯著。

由表1可知，從5 個(gè)樣品中共鑒定出7 種醇類物質(zhì)，與酸類物質(zhì)的變化趨勢(shì)類似，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)醇類物質(zhì)種類和總含量也均呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)。變化最顯著的醇類物質(zhì)為2,3-丁二醇，貯藏8 d時(shí)含量為512.75 μg/kg，比剛貯藏時(shí)增加了4.67 倍。1-辛烯-3-醇在貯藏4 d時(shí)開始產(chǎn)生，異戊醇和庚醇僅在第8天時(shí)產(chǎn)生，三者含量均較低。2-乙基己醇和2-苯基-2-丙醇的含量隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增加。

2.2.2 醛類和酮類物質(zhì)的變化分析

醛類物質(zhì)的產(chǎn)生主要來源于脂肪的氧化，是構(gòu)成羊肉特征風(fēng)味的主要組分[18]。由表1可知，在貯藏期間，共鑒定出11 種醛類物質(zhì)，醛類物質(zhì)的總含量呈先減少后增加的趨勢(shì)。己醛、糠醛、庚醛、辛醛、壬醛和癸醛的含量均逐漸減少，是由于這些物質(zhì)可能在外界環(huán)境和內(nèi)源酶的作用下發(fā)生了氧化反應(yīng)，生成了酸類物質(zhì)。苯乙醛在貯藏6 d后開始產(chǎn)生，到第10天時(shí)含量增加到59.55 μg/kg。2-甲基-2-戊烯醛、4-壬烯醛、十一醛和間苯二甲醛的變化趨勢(shì)不明顯，同時(shí)含量較低。

酮類物質(zhì)主要是由不飽和脂肪氧化和氨基酸的降解產(chǎn)生，同時(shí)也對(duì)羊肉特征性風(fēng)味的形成具有重要作用[19]。由表1可知，在5 個(gè)樣品中，僅檢測(cè)到3 種酮類，其種類遠(yuǎn)低于酸類、醇類和醛類等化合物。3-羥基-2-丁酮的變化顯著，隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)，其含量呈倍數(shù)增長(zhǎng)，在第8天時(shí)含量達(dá)到了1 679.31 μg/kg，為檢測(cè)到的所有揮發(fā)性物質(zhì)中含量最高的組分，該物質(zhì)的產(chǎn)生可能來源于2,3-丁二醇的氧化。苯乙酮的變化不顯著，1,7,7-三甲基二環(huán)（2.2.1）庚烷-2-酮含量逐漸減少，到第8天時(shí)未檢測(cè)到該化合物。

2.2.3 酯類和烯烴類物質(zhì)的變化分析

羊肉中的酯類化合物主要是由脂肪氧化產(chǎn)生的醇類和游離的脂肪酸發(fā)生酯化反應(yīng)形成的[20]。由表1可知，在5 個(gè)樣品中，共檢測(cè)到6 種酯類物質(zhì)，且總含量變化不顯著，貯藏8 d僅比貯藏開始增加了55.92 μg/kg。在所有酯類物質(zhì)中，鄰苯二甲酸二甲酯的含量變化較顯著，呈逐漸增加的趨勢(shì)。戊二酸二異丁基乙酯含量較高，呈先減少后增加的趨勢(shì)，第8天時(shí)含量為116.93 μg/kg。2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇雙異丁酸酯在酯類化合物中含量最高，但變化不顯著。乙酸丁酯、1,4-丁內(nèi)酯和丁二酸二異丁酯含量低，同時(shí)含量變化也不顯著。

由表1可知，共檢測(cè)到5 種烯烴類物質(zhì)，其總含量呈先減少后增加的趨勢(shì)。3-蒈烯含量較低，但隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)呈逐漸增加的趨勢(shì)。苯乙烯和苊烯在樣品中的含量較高，其含量隨著時(shí)間延長(zhǎng)逐漸減少。檸檬烯和1-甲基-4-異丙基-1,4-環(huán)己二烯含量變化不明顯。

2.2.4 酚類和芳香烴類物質(zhì)的變化分析

由表1可知，酚類物質(zhì)在樣品中僅含有2 種，為苯酚和間甲酚。貯藏0～6 d苯酚含量逐漸增加，到第8天時(shí)其含量驟減為52.17 μg/kg；間甲酚的含量逐漸減少，第8天時(shí)未檢測(cè)到該物質(zhì)。樣品中共檢測(cè)出16 種芳香烴類物質(zhì)，單個(gè)樣品中該類物質(zhì)的總含量均高于3 700 μg/kg羊肉，但沒有明顯的變化趨勢(shì)。萘在該類物質(zhì)中含量最高，但呈逐漸減少的趨勢(shì)。聯(lián)苯、α-甲基萘、β-甲基萘、苊、芴、菲含量也呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢(shì)。

2.2.5 烷烴類和其他物質(zhì)的變化分析

由表1可知，樣品中共檢測(cè)到10 種烴類化合物，這些物質(zhì)主要來源于脂肪酸烷氧自由基的均裂[20]。正壬烷、十四烷和十七烷在烷烴中的含量較高，但其變化不顯著，同時(shí)，其他含量較低的化合物含量變化也不顯著。其他物質(zhì)檢測(cè)到3 種，2,5-二氫噻吩在貯藏4 d時(shí)開始出現(xiàn)，其含量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，到第8天時(shí)含量為125.67 μg/kg，其他兩種物質(zhì)的變化無規(guī)律。

3　結(jié) 論

3

羊肉樣品在4 ℃冷藏條件下，貯藏0、2、4、6、8 d所測(cè)得揮發(fā)性物質(zhì)的種類分別為60、62、64、66、71 種。隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)，酸類、醇類和酮類物質(zhì)的含量呈逐漸增加的趨勢(shì)，醛類、烯烴類物質(zhì)呈先減少后增加的趨勢(shì)，酚類物質(zhì)呈先增加后減少的趨勢(shì)，酯類、芳香烴類和烷烴類物質(zhì)沒有明顯的變化趨勢(shì)。從單一物質(zhì)的變化來看，L-乳酸、2,3-丁二醇、壬醛、3-羥基-2-丁酮、鄰苯二甲酸二甲酯、苯乙烯和萘等化合物的含量變化顯著。

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Changes in Volatile Components of Mutton during Cold Storage Analyzed by Purge and Trap Thermal Desorption Combined with Gas Chromatography-Mass Spectrometry

QU Chao, ZHANG Shunliang, WANG Shouwei*, ZHAO Bing, PAN Xiaoqian, QIAO Xiaoling, CHEN Wenhua, LI Jiapeng, XU Dian
(1. Beijing Key Laboratory of Meat Processing Technology, China Meat Processing and Engineering Center, China Meat Research Center, Beijing 100068, China)

Abstract:In order to develop an intelligent probe for evaluating the freshness of mutton on the basis of its volatile compounds, changes in volatile compounds of mutton stored at 4 ℃ were analyzed using a purge and trap thermal desorption system coupled to gas chromatography-mass spectrometry. The results showed that the contends of acids, alcohols and ketones showed an increasing trend during storage for 8 days, and the contents of aldehydes and olefi ns increased fi rstly and then decreased, while phenols increased after an initial decrease. The contents of L-lactic acid, 2,3-butanediol, nonaldehyde, 3-hydroxy-2-butanone, dimethyl phthalate, styrene, and naphthalene also changed signifi cantly.

Key words:mutton; purge and trap thermal desorption system (P&T-TDS) coupled to gas chromatography- mass spectrometry (GC-MS); volatile components; changing trend

DOI:10.15922/j.cnki.rlyj.2016.01.006 2016, 30(1): 25-29. 10.15922/j.cnki.rlyj.2016.01.006. http://rlyj.cbpt.cnki.net

中圖分類號(hào)：TS251.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-8123（2016）01-0025-05

*通信作者：王守偉（1961—），男，教授級(jí)高級(jí)工程師，碩士，研究方向?yàn)樾螽a(chǎn)品加工及食品安全。E-mail：cmrcwsw@126.com

作者簡(jiǎn)介：曲超（1984—），女，工程師，碩士，研究方向?yàn)槿庵破芳庸ぜ百|(zhì)量安全控制。E-mail：cmrcqc@126.com

基金項(xiàng)目：國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）項(xiàng)目（2013AA030901）

收稿日期：2015-07-27

引文格式：