羊肉作为全世界主要的肉类来源之一,具有高蛋白质、低脂肪和低胆固醇等营养特性,深受消费者喜爱。我国作为世界养羊大国,肉羊产业不仅是我国畜牧业发展中重要的一环,其中羊肉更是我国“菜篮子”工程的重要组成部分,肉羊产业的高效发展对于保证羊肉供给、促进经济社会稳定发展具有重要意义。据调查,我国羊肉消费存在地区差异性,西北和华北地区羊肉消费总量约占全国总消费量的1/2[1]。羊肉的消费受民俗饮食习惯和宗教信仰等影响;除此之外,相比于猪、鸡等其他畜禽肉及其肉制产品,羊肉的特殊风味——膻味,成为影响消费者购买的一个重要因素[2-3]。
羊肉风味的形成过程复杂而深奥,研究人员一直致力于探究风味成因及其检测技术方法,以期为调控羊肉风味、提高羊肉品质以及评估其营养价值和感官性状提供指导,进而满足消费者食品安全和健康需求。羊肉中的脂肪、蛋白质和微量碳水化合物等不仅是重要的营养物质,与人类健康息息相关,而且还是肉质风味物质来源的主要成分。本文概述了羊肉风味形成的来源和基本形成机制,总结了风味物质的测定技术和方法,旨在为探究羊肉风味形成机制、开发风味物质检测方法、改善肉质风味和满足消费者市场需求提供参考。
1 羊肉风味相关代谢物质
羊肉的风味包括气味和滋味,二者共同作用形成羊肉特殊的感官性状。其中,羊肉的气味包括香味和膻味。羊肉香味主要来源于风味前体物质经脂质降解和氧化以及美拉德反应等过程,产生包括醛类、醇类、酸类、酮类、酯类、烷烃类、含硫化合物及杂环化合物等物质[3];而膻味是羊肉特有的,主要与4-烷基支链脂肪酸、硬脂酸、吲哚类化合物、酚类化合物和含硫化合物等有关[4-5]。羊肉的滋味通过无机盐、游离氨基酸、核糖、肌苷酸和小分子肽等非挥发水溶性呈味物质相互作用、共同贡献。畜禽鲜肉几乎没有风味,只有金属味和血腥味,但鲜肉中含有大量的风味前体物质,在加热、熟化过程中发生一系列复杂的化学反应,产生大量的挥发性风味物质。各种挥发性风味物质分子通过空气扩散到达鼻腔,通过嗅觉受体激活电信号传递到大脑皮层的多个感受区域,进而被识别成特定的气味[6]。
1.1 脂质
贡献羊肉风味的挥发性风味物质大部分来源于脂质。皮下脂肪和肌内脂肪是动物脂肪沉积的主要部位,主要成分是甘油三酯和脂肪酸。羊肉中的脂质主要以脂肪酸的形式存在,分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。其中,饱和脂肪酸中以C8~C10短链脂肪酸及其支链脂肪酸是羊肉膻味的主要贡献来源[7]。羊瘤胃发酵过程中可以产生大量的挥发性短链脂肪酸,如乙酸、丙酸和丁酸等,为机体供能,但羊肉中短链脂肪酸沉积较少。C8~C10短链脂肪酸是羊肉中重要的膻味物质来源,其中以支链脂肪酸对膻味贡献程度最大。支链脂肪酸广泛存在于各种生物机体内,随着研究的不断深入,在细胞和动物模型的结果中证实,支链脂肪酸具有强大的抗癌、降脂、抗炎和神经保护作用[8]。相反,反刍动物特殊的瘤胃发酵系统及微生物环境能够促进支链脂肪酸在反刍动物肌肉中沉积[9],从而使反刍动物肉产品呈现出不同于单胃动物的肉质风味。其中,4-甲基辛酸、4-乙基辛酸和4-甲基壬酸被认为是产生羊肉膻味的主要化合物[4,10-11]。支链和饱和性的独特化学结构,使4-甲基辛酸、4-乙基辛酸和4-甲基壬酸具有较低的风味阈值和较明显的气味感官特征。而其中的风味阈值是被定义为能够被人感知风味物质的最小含量[9]。这意味着上述支链脂肪酸即使在非常低的含量下也能被感知,进而成为影响羊肉风味的突出贡献物质。Watkins等[12]通过消费者评估4-甲基辛酸、4-乙基辛酸和4-甲基壬酸这3种支链脂肪酸对肉制品的感官影响,统计模型发现4-甲基辛酸和4-乙基辛酸会影响消费者对肉产品的感官评分,其含量越高,消费者对肉产品的接受度越低。羊肉支链脂肪酸受到品种、性别、组织部位和饲粮等因素的影响[13]。刘旺景等[14]通过在饲粮中添加沙葱及其提取物发现,其可以有效降低小尾寒羊胴体各部位脂肪中4-烷基支链脂肪酸的沉积,最终整体影响羊肉风味。欧慧敏等[15]通过探究不同生长阶段呼伦贝尔羊不同组织部位的上述3种支链脂肪酸含量发现,断奶期到育肥中期的支链脂肪酸沉积速度最快,且以背部皮下脂肪组织中含量最高。羊肉饱和脂肪酸中的硬脂酸是重要的风味前体物质之一,也是重要的呈膻物质。Sañudo等[16]在英国地区感官评价分析中发现,硬脂酸含量与山羊膻味强度呈正相关。
新鲜和加工肉类中的脂质氧化分解会引起肌肉中游离脂肪酸的释放,游离脂肪酸是脂肪组织分解中性脂肪供能后的产物。研究发现,游离脂肪酸的组成与肉质风味有显著相关性。Xia等[17]研究发现,不同品种来源生产的酱鸭会产生不同的游离脂肪酸和风味,并且分析得到的19种挥发性风味物质与游离脂肪酸有关。Xu等[18]在不同乳酸菌处理鸭肉中通过测定游离脂肪酸发现,其中亚油酸是影响肉质风味的关键物质。现阶段研究主要集中在游离脂肪酸对于脂质氧化的作用,有关羊肉游离脂肪酸对于风味作用的研究还较少,这可能是因为游离脂肪酸对于羊肉风味的贡献度相对较小。脂质在加热或脂肪酶的作用下会导致游离脂肪酸含量升高,其中不饱和脂肪酸会进一步氧化生成风味物质。Fisher等[19]发现,西班牙谷饲羊肉中的n-6多不饱和脂肪酸含量较高,而英国草饲羊肉的n-3多不饱和脂肪酸含量较高,并且经过品鉴小组评价,西班牙羊肉的风味强度低于英国羊肉,相关性分析表明羊肉风味强度与亚麻酸存在正相关而与亚油酸存在负相关。这可能是由于不同不饱和脂肪酸组成的羊肉在烹饪过程中经过脂质氧化而产生不同的挥发物风味物质有关。此外,研究发现,放牧模式下滩羊脂肪中沉积了更多亚麻酸,而亚麻酸经过氧化等反应生成了更多的风味物质,最终导致了放牧滩羊和舍饲滩羊肉质风味的差异[20]。
1.2 水溶性风味前体物质
肉中水溶性风味前体主要来源于机体内自身合成的游离氨基酸、还原糖和硫胺素等[21]。早在1993年研究人员就发现,氨基酸及游离氨基酸与食品的风味有很强的相关性,氨基酸分解能够产生芳香化合物[22],这也是肉中重要的呈味物质。因为氨基酸本身就具有芳香性,如L-氨基酸具有甜、苦、酸、鲜4种味道,而几乎所有的D-疏水性氨基酸均呈甜味,甘氨酸和丙氨酸具有甜味,谷氨酸和天冬氨酸主要呈鲜味[23-24]。挥发性风味物质也可来自氨基酸自身降解或美拉德反应。含硫氨基酸一般通过加热降解,除产生硫化氢、氨、乙醛和半胱胺等物质之外,还会生成噻唑类、噻吩类及许多含硫化合物,含硫化合物具有一定的味道,如蛋氨酸可生成具有大蒜味的甲硫醇以及具有洋葱味的二甲基二硫[25]。还原糖包括葡萄糖、核糖和果糖等物质,糖类物质加热发生脱水、降解、缩合和聚合等反应,生成褐色色素和风味物质(如呋喃衍生物、羰基化合物等)[26]。但还原糖的反应一般不是单独存在,而是与游离氨基酸等共同反应形成风味物质。硫胺素热降解过程中的产物包括挥发性风味前体物质,如脂肪族硫化物、噻吩、噻唑和脂环硫等[27]。
2 羊肉风味形成相关途径
2.1 脂质降解和氧化
脂质降解和氧化是指生物机体内的脂质分子通过各种酶促或水解反应分解成更小、更简单的化合物的过程。反刍动物摄食饲粮中的大部分脂类物质在瘤胃中经微生物脂肪酶的作用下发生水解产生游离脂肪酸,游离脂肪酸再经微生物发酵作用生成挥发性脂肪酸和游离的不饱和脂肪酸;由于瘤胃内环境的高度还原性,不饱和脂肪酸在瘤胃微生物的作用下氢化为饱和脂肪酸,主要是硬脂酸,之后通过消化吸收最终沉积到机体(如皮下脂肪和肌内脂肪),最终影响肉质的风味。动物被屠宰的那一刻,肉中脂质氧化便已经开始。脂质最初分解产生游离脂肪酸,其中不饱和脂肪酸中的双键结构更容易使烷基自由基与氧气作用产生过氧自由基,过氧自由基再从另一种不饱和脂肪酸中夺取一个氢原子,从而产生新的烷基自由基和脂质过氧化物[28]。在加热、光照或金属离子的作用下,脂质降解和氧化产生的中间物质会进一步发生一系列复杂的反应,通常会产生脂肪醛、酮、醇、烃和酯等,从而产生动物物种特有的肉香[29-30]。
2.2 美拉德反应
美拉德反应又称非酶褐变反应,主要涉及还原糖(如葡萄糖)和氨基化合物(如氨基酸和肽类)的反应过程[31],在肉质风味和色泽的形成过程中起着至关重要的作用。美拉德反应大致分为初期阶段、中期阶段和末期阶段[32]。在初期阶段,还原糖和氨基化合物发生羰氨缩合和分子重排,进而产生关键的中间产物——Amadori/Heyns重排产物,它们是风味物质的前体成分[33];在中间阶段,Amadori/Heyns重排产物会根据不同pH条件生成1,2-烯醇化(pH≤7)或2,3-烯醇化(pH>7),之后继续参与反应降解为活性很强的α-二羰基,并最终引发一系列连续或平行反应,形成挥发性风味化合物[34];在末期阶段,各种产物会发生脱水、环化和聚合等的反应,形成包括酮、醛、醇、呋喃及其衍生物,如吡咯、噻吩和硫化物等一系列芳香物质[32,35-36],并最终生成褐色含氮色素等高分子类黑色素物质。在美拉德反应过程中,反应时间、温度、pH和营养物质(包括氨基酸、还原糖和肽类)含量等都是影响美拉德反应的重要因素。羊肉风味物质来源及形成途径见图1。
3 羊肉风味物质测定技术
随着科学技术的发展,通过仿生学技术发明的电子舌、电子鼻成为识别单一和复杂气味的仪器。而气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)法、液相色谱-质谱(liquid chromatography-mass spectrometry,LC-MS)法、气相色谱-离子迁移图谱(gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS)法和全二维气相色谱-飞行时间质谱(comprehensive two-dimensional gas chromatography-time-of-flight mass spectrometry,GC×GC-TOFMS)法成为研究食品风味物质的定性和定量的主要技术和方法。更为重要的是,在对风味物质定性和定量后,通常会利用相对气味活度值(relative odor activity value,ROAV)来评估某一特定风味物质在食品风味中的贡献强度。ROAV的定义是化合物含量除以气味阈值的比率,一般认为当ROAV≥1时为关键风味物质。羊肉风味物质不同测定技术方法及其应用特点见表1。
表1 羊肉风味物质不同测定技术方法及其应用特点Table 1 Different determination techniques and application characteristics of flavor substances in mutton |
| 项目 Items | 优点 Advantages | 缺点 Disadvantages |
|---|---|---|
| 气相色谱-质谱 GC-MS | 分辨能力高、灵敏度高、定性能力强, 适用于肉中脂肪酸测定 | 适用范围有限、前处理较复杂 |
| 顶空-固相微萃取-气相色谱-质谱 HS-SPME-GC-MS | 灵敏度高、操作简单、分离效果好,适用于 肉中挥发性物质的测定 | 检测周期长、设备成本高、易受 仪器设备材料(如萃取头等)影响 |
| 液相色谱-质谱 LC-MS | 灵敏度高、特异性好、定性能力强, 适用于肉中氨基酸、脂肪酸的测定 | 适用范围有限(高沸点、热稳定性 有机化合物)、前处理较复杂 |
| 气相色谱-离子迁移图谱 GC-IMS | 响应快、灵敏度高、操作简单、 成本较低,针对挥发性物质进行非靶向分析 | 定性能力较差、鉴定物质相对 较少、依赖数据库 |
| 全二维气相色谱-飞行时间质谱 GC×GC-TOFMS | 灵敏度极高、分辨能力和定性能力 极强、鉴定物质数目极大增加,适用于 肉中挥发性物质的测定 | 设备成本高、检测分析 过程较复杂、周期长 |
3.1 GC-MS
气相色谱技术主要用于分离和分析在仪器操作环境温度下能够气化并且结构稳定的化学物质。在之前的研究中,一般采用气相色谱法测定肉质中的脂肪酸成分。通过不同填充物色谱柱的分离作用和不同脂肪酸在柱中的分离差异,将其分离、出峰,通过计算峰面积得到相关脂肪酸的含量。张丽娃等[37]在湖羊及其不同杂交组合羊肌肉中共鉴定出30种脂肪酸,并且发现在饱和脂肪酸中湖羊组硬脂酸和山嵛酸含量显著高于杂交后代羊(南丘羊×湖羊)组。硬脂酸和山嵛酸是影响羊肉风味的重要成分,其中硬脂酸更是致膻味的贡献来源,杂交后代羊相关脂肪酸的变化有利于改善其肉质风味。罗阳等[38]发现,饲粮添加30%发酵比例桑叶能够促进湘东黑山羊肌肉脂肪酸多不饱和脂肪酸的沉积,羊肉中多不饱和脂肪酸的沉积对人体有益,但不饱和脂肪酸极易被氧化,从而产生脂质氧化物,进而潜在影响湘东黑山羊的肉质风味。本团队研究发现,人工草场不同饲养模式下放牧羔羊n-3多不饱和脂肪酸含量提高,并且n-6多不饱和脂肪酸/n-3多不饱和脂肪酸值远低于舍饲组[39]。气相色谱拥有很强的分离能力,但对未知化合物的定性能力较差,而质谱仪对未知化合物具有高分辨能力,且灵敏度高。此外,只通过测定脂肪酸的含量并不能代表食品中风味物质的全貌,在脂质氧化的过程中,会以酮、醇、酸、酯等其他挥发性风味物质形式存在。因此顶空(head space,HS)技术和固相微萃取(solid-phase microextraction,SPME)技术搭配GC-MS成为了探究食品中挥发性风味物质的新技术。SPME是一种新兴的样品制备技术,通过SPME手柄和针头(图2),集取样、萃取、浓缩和样品导入于一体,并且可以用于分析非挥发性和热不稳定的化合物[40-41]。HS技术可以搭配萃取针头收集顶空瓶中气体层或样品上方顶空层的挥发性物质进行萃取吸附(图3)。张浩等[42]通过SPME-GC-MS方法共鉴定出牦牛不同部位60种风味化合物,并通过ROAV确定出2-乙基-1-己醇、2-乙酰吡咯和壬醛等重要风味贡献化合物。Song等[43]利用HS-SPME-GC-MS共检测和鉴定出猪肉中41种化合物,包括醇类、醛类、酮类和烃类,其中乙醇、2,3-丁二醇和2-乙基-1-己醇被认为是评估猪肉在变腐败过程中的潜在标志物。Yao等[44]通过HS-SPME-GC-MS在经盐、辣椒和孜然调味下苏尼特烤羊肉中共鉴定出67种挥发性化合物,并且成功发现并揭示了盐、辣椒和孜然调味料对烤羊肉风味的独特影响;而未经调味的苏尼特烤羊肉中(E)-2-十一烯醛、3-十一酮和(E)-2-壬烯醛等挥发性化合物含量较高。不过,HS-SPME-GC-MS法虽然具有操作简单、无需有机溶剂就尽可能保证采集到食品中挥发或易挥发风味物质的优势,但同时也存在检测周期长、对于低浓度的化合物灵敏度低以及定量定性结果容易受到萃取针头老旧程度的影响等缺点。
图2 固相微萃取手柄和针头SPME:固相微萃取 solid-phase microextraction。 Fig.2 Handle and needles of SPME[45] |
图3 顶空-固相微萃取-气相色谱联用示意图Extraction step for HS-SPME:顶空-固相微萃取提取步骤;SPME holder:固相微萃取支架;SPME fiber assembly:固相微萃取纤维组件;Sample:样品;Hot plate stirrer:热板搅拌器;Pierce sample septum:刺穿样品隔膜;Expose fiber/extract:暴露纤维/提取;Retract fiber/remove:缩回纤维/移除;Thermal desorption on GC injection port:气相色谱进样口的热解吸;Detector:检测器;GC column:气相色谱柱。 Fig.3 Schematic diagram of combination of HS-SPME-GC[46] |
3.2 LC-MS
LC-MS通常用于分析非挥发性的、低挥发性的小分子化合物[47]。不同于气相色谱,液相色谱以液体作为流动相,通过使固定相和流动相相互作用从而达到分离化合物的效果。Yu等[48]通过LC-MS在滩羊肉中共鉴定得到807种化合物,其中包括43种水溶性代谢物和23种脂质。尤丽琴等[49]利用LC-MS分析并鉴定出滩羊宰后0、4和8 d成熟期肌肉的差异代谢物,其中包括氨基酸及其衍生物、碳水化合物、有机酸类、脂质、核酸及其衍生物和辅因子,并发现随着宰后成熟时间延长风味特征物质相对含量显著提高。Fu等[50]通过LC-MS共鉴定出草鱼肌肉中252种差异代谢物,其中与对照组相比,蚕豆饲粮组草鱼肌肉中脂质和类脂质分子、核苷、核苷酸及其类似物以及有机酸及其衍生物发生了明显变化,这表明这些代谢物的变化对于草鱼肉的独特风味做出了重要贡献。LC-MS通常会对肉中所有代谢物进行一个非靶向的广泛定量和定性,能够对脂质、氨基酸和还原糖类等有机化合物有一个相对的定量分析。但相较于新鲜肉在熟化过程中产生的大量的挥发性风味物质,LC-GC分析和定性的结果也只是风味前体物质的一部分,而并非全部。
3.3 GC-IMS
GC-IMS提供了一种新的气相分离和检测技术,它首先利用气相色谱的高分离能力对待测样品进行预分离,然后通过离子迁移谱法的快速反应能力进行化合物组成结构的分析和鉴定[51],在药物检测和环境保护等方面发挥了巨大的作用,其原理示意如图4所示。GC-IMS具有响应快、灵敏度高、操作简便和成本低等优势,快速、无损、高通量检测和筛选挥发性物质的特点使其在食品风味分析中发挥着重要作用[52]。Chen等[53]通过GC-IMS共鉴定出罗非鱼中32种挥发性风味物质,包括醛、醇、酮、酯、烯和呋喃类物质,醛的含量最高,其次是醇和酮,其中10种化合物被确定为特征风味物质(ROAV≥1)。研究人员利用GC-IMS发现,不同地域、品种和年龄羊肉的肉质风味存在差异。Wang等[54]利用GC-IMS分析了不同年龄(2、6和12月龄)靖远羔羊背腰最长肌中挥发性风味物质成分,其中共鉴定出66种挥发性风味物质,醇类、酯类、呋喃类和噻唑类化合物含量最高,分析发现不同年龄靖远羔羊肉质风味物质存在差异,并且特定形成风味指纹图谱(图5)。张蓝月等[55]通过GC-IMS发现不同地区羊肉风味具有差异,例如苯甲醛、丁醇、丙酮等为青海茶卡羊肉的特征风味贡献物质;乙酸甲酯、2-戊酮和2-己醇等为四川羊肉的特征风味贡献物质;丙醛、丁醛和二丙硫醚等为内蒙古羊肉的特征风味贡献物质;乙偶姻和丁酸异戊酯等为宁夏羊肉的特征风味贡献物质。刘志红等[56]对内蒙古地区乌珠穆沁羊、苏尼特羊和阿尔巴斯白绒山羊背最长肌中的挥发性风味物质进行分析,采用GC-IMS在3种羊肉中共鉴定出52种挥发性风味物质,且不同品种羊之间肌肉风味代谢物存在差异,乌珠穆沁羊肉与阿尔巴斯白绒山羊肉有7种差异风味物质,分别为丙酮、乙酸乙酯、2-丁酮、乙醇、苯甲醛、2-戊酮和3-羟基-2-丁酮。GC-IMS虽然在挥发性成分的分析中大有优势,但因为其大多是低沸点的挥发性物质,在超出阈值时还存在定性能力较差的问题;另外,GC-IMS只能分离产物离子而无法通过像质谱仪一样捕捉到离子的同时得到离子的质量信息,因此不能准确鉴定离子;同时,GC-IMS定性分析还需要配备有全面强大的数据库,才能尽可能做到分离物质的全面覆盖,如果数据库中没有建立相关化合物的信息,那么也会出现无法识别的情况[57]。因此,未来GC-IMS可以通过与质谱联用来确保定性的准确性,同时建立更加全面的数据库用于提高识别未知化合物的能力。
图4 气相色谱-离子迁移图谱原理图drift gas:漂移气体;high voltage:高电压;detector:检测器;drift region:漂移区域;shutter grid:快门格栅;ionisation region:电离区域;data acquisition:数据采集;GC column:气相色谱柱;sample:样品;ionisation source:电离源;exit:出口。 Fig.4 Schematic diagram of GC-IMS[58] |
图5 不同年龄靖远羔羊肌肉风味指纹图1-propene-3-methylthio:1-丙烯-3-甲硫基;UC:不明化合物 unidentified compound;Ethyl acetate:乙酸乙酯;Amyl acetate:乙酸戊酯;1-octen-3-ol:1-辛烯-3-醇;Ethanol:乙醇;1-hexanol:1-己醇;2-pentylfuran:2-戊基呋喃;Heptanol:庚醇;2-pentanone:2-戊酮;Z 3-kexen-1-ol-acetate:Z 3-己烯-1-醇-乙酸酯;3-pentanone:3-戊酮;2-heptanone:2-庚酮;Methyl-2-butan-1-ol:甲基-2-丁醇-1;E 2-octenal:E 2-辛烯醛;1-octen-3-one:1-辛烯-3-酮;Bubyl butanoate:丁酸丁酯;E 2-nonenal:E 2-壬烯醛;n-nonanal:正壬醛。 Fig.5 Fingerprinting of muscle flavor of Jingyuan lambs of different ages[54] |
3.4 GC×GC-TOFMS
全二维气相色谱是把分离性质不同且互相独立的2根色谱柱以串联方式结合成二维气相色谱,中间设置1个调制器,通过使用系统分析处理得到的离子数据信号,能够建立离子三维色谱图或二维轮廓图(横坐标1为第1个色谱柱的保留时间,横坐标2为第2色谱柱的保留时间,纵坐标为离子信号强度)[59]。随着科学技术的进步,在1960年代就被广泛应用的飞行时间质谱仪攻克了其分辨率低、数据采集速率慢等的劣势,GC×GC-TOFMS为复杂物质的鉴定和分析提供了强有力的解决方案(图6)。基于全二维气相色谱和飞行时间质谱技术,GC×GC-TOFMS分析系统分离能力极强,并且具有高选择性、高分辨率和高灵敏度的优势[60-61]。现阶段,风味物质的研究还处在一个探索的阶段,肉中的脂质、蛋白质和还原糖等有机化合物在加热过程中发生脂质氧化、美拉德反应及其交互反应,从而产生大量的挥发性风味物质。对于已知挥发性风味物质可以通过现有的技术和仪器定性得到,但大都是建立在已知数据库的基础上,并且还有很多物质并没有捕捉鉴定到。对于未知挥发性风味物质的定性和定量通常存在离子捕捉灵敏度低、分离能力低和分辨力低等问题,基于GC×GC-TOFMS强大的能力,在食品风味物质研究过程中也得到越来越广泛的应用。Rodrigues等[62]通过HS-SPME-GC×GC-TOFMS联用,检测和鉴定了129个猪颈部脂肪样品中复杂的挥发性风味物质,并且除雄烯酮、鼬烯和吲哚常见风味物质外,还额外发现10个特征性风味化合物。Wang等[63]通过GC×GC-TOFMS技术探究3种品种猪(广东小耳花猪、约克白猪及其杂交后代)肌肉的风味差异,为鉴定到的风味物质提供了高分离、分辨率图谱(图7),共鉴定出143种挥风味物质,其中烷烃类、醛类、酮类和醚类物质是风味的主要贡献化合物;同时,不同品种猪肉质风味存在显著差异,广东小耳花猪和杂交后代猪中甲基异丁基酮、辛烷、3-乙基-2,2-二甲基戊烷、2,4-二甲基正庚烷、4-[2-(甲氨基)乙基]-苯酚和对甲酚等物质显著富集,这些化合物的气味贡献使广东猪肉中产生醚味、甜味和绿色气味。Li等[64]通过GC×GC-TOFMS和GC-IMS技术分别分析了中国6种干腌火腿的挥发性风味物质,结果发现与GC-IMS(共鉴定出45种挥发性风味物质)相比,GC×GC-TOFMS共检测鉴定出265种挥发性风味物质,数量是GC-IMS的5倍多;但在风味物质组成结构方面,二者结果相似。
上述结果表明,GC×GC-TOFMS与GC-IMS相比有更高的物质鉴定能力;但与气相色谱类似,GC×GC-TOFMS同样存在仪器复杂、成本高和数据分析难度大等缺点。现阶段对于GC×GC-TOFMS技术的使用大多在酿酒、食品发酵等工业方面,对于羊肉肉质风味的研究还较少。
4 小结与展望
羊肉风味主要源自脂质和水溶性代谢物质(如游离氨基酸、还原糖和硫胺素等)有机化合物,经过脂质降解和氧化、美拉德反应等过程产生大量的挥发性风味物质。而羊肉风味物质受到品种、生长阶段和饲粮营养等因素的影响。现阶段GC-IMS和GC×GC-TOFMS等技术手段成为测定羊肉风味物质的热门,但是在现有技术水平下单一的技术或方法完全测定出羊肉的挥发性风味物质也非常有限。通过溯源风味物质,开发和利用新型风味测定技术,互为补充,筛选其中关键风味特征贡献物质,基于肉质风味形成来源及产生途径选择性调控羊肉的风味,这对于提高消费者接受度和充分开发羊肉市场潜力具有重要意义,也是未来研究的方向和重点。