复合发酵剂和黑胡椒对羊肉发酵干香肠挥发性风味成分的影响

赵丽华，靳 烨，马长伟，张美枝，李艳梅

(1.内蒙古农业大学职业技术学院食品系，内蒙古土右旗014109; 2.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京100083; 3.内蒙古农业大学食品科学与工程学院，内蒙古呼和浩特010018)

复合发酵剂和黑胡椒对羊肉发酵干香肠挥发性风味成分的影响

赵丽华1，2，靳 烨3，*，马长伟2，*，张美枝1，李艳梅1

(1.内蒙古农业大学职业技术学院食品系，内蒙古土右旗014109; 2.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京100083; 3.内蒙古农业大学食品科学与工程学院，内蒙古呼和浩特010018)

以内蒙古羊肉和羊尾脂肪为原料，接种复合发酵剂和黑胡椒生产羊肉发酵干香肠，利用动态顶空制样(DHS)/吹扫捕集(P＆T)技术结合气-质联机(GC-MS)，分析鉴定了羊肉发酵干香肠在成熟后挥发性风味成分的变化情况，结果检出了52种挥发性风味成分，主要由醛类、酮类、酸类、醇类、萜类、烷烃类、酯类、芳烃类、呋喃类和含氮化合物等十类化合物组成，种类数最多的是烷烃类(10种)，占总种类数的19.23%，其次是萜类(9种)。同时检出了来源于脂肪水解氧化和氨基酸的Strecker降解以及碳水化合物代谢产生的戊醛、3-甲基丁醛、3-羟基-2-丁酮等关键芳香化合物以及来源于黑胡椒的3-蒈烯和D-柠檬精油等，这些成分对羊肉发酵干香肠的风味有重要贡献。

羊肉发酵干香肠，复合发酵剂，黑胡椒，挥发性风味成分

1 材料与方法

1.1 材料与设备

天然羊肠衣 购于河北润泰肠衣有限公司;复合发酵剂 戊糖乳杆菌(Lb.pentosus)、戊糖片球菌(P.pentosaceus)和产香葡萄球菌(St.carnosus)，由中国农业大学食品科学与营养工程学院肉品实验室提供;内标化合物2-甲基-3-庚酮、15种标准香味化合物(2-甲基丁醛、2-甲基-3戊酮、己醛、呋喃、3-甲硫基丙醛、2，3，5-三甲基吡嗪、2，3-二甲基吡嗪、苯乙醛、2-壬烯醛、1-辛烯-3-醇、壬醛、γ-辛内酯、2，4-壬二烯醛、反-2-反-4-癸二烯醛、和δ-癸内酯)购于美国SIGMA公司;甲醇、正戊烷、无水乙醚均为分析纯;高纯氮气 纯度＞99.999%;高纯氦气纯度＞99.999%;羊后腿肉，羊尾肥膘，黑胡椒粉，孜然粉，蔗糖，葡萄糖，食盐，硝酸钠，亚硝酸钠。

6890N/5975C气相色谱-质谱联机，HP-5型毛细管色谱柱，7683B自动进样器，ODP2嗅觉检测口ODP，TDS3热脱附系统TDS，WY-4611稳压阀，DKB -501A恒温水浴锅，吹扫捕集玻璃容器。

1.2 发酵香肠工艺配方

羊后腿肉78%，羊尾肥膘22%，蔗糖0.5%，葡萄糖0.5%，食盐 2.5%，硝酸钠 100ppm，亚硝酸钠70ppm，黑胡椒粉0.5%。

1.3 发酵香肠的生产

首先将瘦肉绞碎，肥肉切丁，混合搅拌制成肉馅，加入腌制剂，置于(0～4℃)冰箱真空腌制12～15h，然后真空充填到羊肠衣内，置于恒温恒湿培养箱内发酵，发酵温度为24～25℃，湿度为95%～96%，发酵36h后将温度调至14～15℃，湿度分别降至85%～90%、75%～80%和65%～70%进行干燥，干燥132h后即为成品，真空包装后贮藏于室温。

1.4 样品采集

采集成熟后的羊肉发酵香肠2根，搅碎后将其保存在-80℃，以备风味测定。

1.5 实验方法

1.5.1 挥发性风味成分的提取 采用动态顶空制样(DHS)。准确称取10.0g羊肉发酵香肠小丁，绞碎，放入吹扫捕集玻璃容器(260mL)中，加入1μL浓度为1.68μg/μL甲醇的2-甲基-3-庚酮溶液作为内标，扭紧玻璃容器上的旋帽使容器达到密封状态。将吹扫捕集玻璃容器放在水浴锅中于60℃平衡1h，平衡后玻璃容器上插入Tenax TA吸附管，用N2吹扫1h，N2流速为100mL/min。吹扫完毕取出Tenax TA吸附管放入除水分仪器中，用N2吹干其中的水分。将吸附管放入热脱附系统 TDS(Thermo desorption system)，准备TDS自动进样。

1.5.2 挥发性风味成分的分离鉴定 气谱(GC)条件:毛细管柱采用HP-5ms(30.0m×250μm×0.25μm，Agilent)柱，以He为载气，恒定流速为1.2mL/min，进样口温度为250℃，FID检测器温度为250℃，柱箱采用程序升温，初始温度35℃，保持2min，以5℃/min升温到200℃，再以10℃/min升温到250℃，保持5min。流出物在毛细管末端以1∶1∶1的分流比分别流入FID、MS和ODP。

质谱(MS)条件:色谱、质谱的接口温度为280℃，质谱电子方式为EI，电子能量70eV，离子源温度230℃，四级杆温度150℃，溶剂延迟2min，谱库NIST05a.L。

采用内标法定量，测定内标物和各成分的峰面积和相对响应值，计算出各组分在样品中的含量。

2 结果与分析

2.1 羊肉发酵干香肠在成熟后挥发性风味成分种类的变化

由表1可知，羊肉发酵香肠在成熟后鉴定出的挥发性风味成分共有52种，总含量为3538.8μg/100g，主要分为醛类、酮类、酸类、醇类、萜类、烷烃类、酯类、芳烃类和其他类(呋喃类和含氮化合物)。其中种类最多的是烷烃类(10种)，占总种类数的19.23%，其含量为222.42μg/100g，检出大量的4-甲基庚烷、3-甲基壬烷和4-甲基癸烷等支链烷烃，支链烷烃、醇和酮等可能来自于动物体内的辛酸、壬酸、癸酸等低碳链支链脂肪酸的氧化分解［8］，而支链脂肪酸是引起羊肉膻味的主要脂肪酸;其次是萜类(9种)占第二位，占总种类数的17.5%，其含量为97.3μg/100g，主要是由黑胡椒产生的［9］;醇类的种类数为8种，占总种类数的15.38%，其含量最高(561.05μg/100g)，主要是产生了大量的3-甲基-2-戊醇和2-庚醇;酮类的含量居第二位，为446.6μg/100g，占总含量的12.62%。就挥发性风味成分个体而言，含量最多的前五种分别是3 -甲基-2-戊醇、3-羟基-2丁酮、氯仿、2-氯-4-(4-甲氧苯基)-6-(4-硝基苯)嘧啶和甲氧基乙酸乙酯。

表1 羊肉发酵香肠成熟后挥发性风味成分

2.2 羊肉发酵干香肠在成熟后关键芳香化合物的形成途径

2.2.1 碳水化合物代谢形成的风味成分 2，3-丁二酮、2，3-丁二醇、3-羟基-2-丁酮、乙酸乙酯和乳酸是乳酸菌发酵糖类的主体产物，是在微生物作用下产生的α-乙酰乳酸分解而来的［10-11］。表1中羊肉发酵香肠经发酵成熟，检出了大量的2，3-丁二酮、2，3-丁二醇、3-羟基-2-丁酮等，2，3-丁二酮有奶油香味，3-羟基-2-丁酮有黄油味。其中2，3-丁二酮的积累较少，而3-羟基-2-丁酮和2，3-丁二醇的积累增加，尤其是3-羟基-2-丁酮达到335μg/100g，这可能是与添加硝酸盐有关。Olesen［12］等人研究认为在添加产香肉葡萄球菌(St.carnosus)的发酵香肠中，添加硝酸盐降低了2，3-丁二酮的积累，却形成大量的3-羟基-2-丁酮和2，3-丁二醇，然而Søndergaard等人［13］却认为是由于接种产香肉葡萄球菌(St.carnosus)产生较多的双乙酰所致。因此接种产香肉葡萄球菌，可以有效地调控发酵香肠风味成分的形成。

2.2.2 脂肪水解氧化形成的风味成分 本实验中检出的直链醛有戊醛和庚醛(见表1)，己醛和戊醛是不饱和脂肪酸的主要降解产物［14-15］，它可能来源于游离的亚油酸，也可能来自于酯化的亚油酸［16］。醛类的风味阈值很低，对风味有重要的贡献，戊醛、己醛、庚醛和壬醛等是香气强度较强的香味活性化合物，这些香味活性化合物在金华火腿［17］、伊比利亚火腿［18］、宣威火腿［19］中也曾被鉴定出。

羊肉发酵香肠在成熟后检出了2-庚醇等甲基酮物质，它们主要来源于微生物对饱和脂肪酸的不完全β-氧化，由β-酮酸脱羧产生［12］，这些物质会增加发酵香肠的芳香味、水果味和脂肪味等，如2-庚酮是蓝奶酪味［20］。

2.2.3 蛋白质降解形成的风味成分 本实验在成熟后检出了3-甲基丁醛(见表1)，它是亮氨酸的主要降解产物［12，21］。3-甲基丁醛有黑巧克力的气味［22］，是发酵肉制品典型干腌风味的重要组成。在发酵成熟过程中，氨基酸降解形成醛类，糖和氨基酸发生美拉德反应形成含氮杂环化合物，如呋喃、吡咯、吡啶、吡嗪、恶唑、噻唑和喹啉。本实验检出了2-甲基哌嗪、四氢-2-甲基-呋喃等含氮化合物，它们具有坚果烤香味，是典型的美拉德反应产物。

2.2.4 来源于香辛料的风味成分 本实验在成熟后，检出的萜类物质主要是1R-α-蒎烯、β-蒎烯、β-水芹烯、3-蒈烯、D-柠檬油精和石竹烯，它们大多是单萜化合物(见表1)。D-柠檬油精有一种鲜味，是许多香料中最基本的一种挥发性物质，在黑胡椒中的含量很高［23］;石竹烯具有较强辛辣气味，β-水芹烯具有胡椒气味，3-蒈烯也具有一定的辛辣味，这些萜类物质都是黑胡椒特殊辛辣风味最主要的来源［9］。萜类物质有抗氧化和抑菌的作用，可以抑制发酵香肠生产过程中脂肪的氧化和微生物的生长，保证产品的质量和安全。

3 结论

3.1 羊肉发酵香肠在成熟后共检出52种挥发性风味成分，主要有醛类、萜类、烷烃类、醇类、酮类、酸类、芳烃类、酯类、含氮化合物和呋喃类化合物等十类化合物。烷烃类最多，占总种类数的19.23%，萜类居第二位，占总种类数的17.5%。

3.2 羊肉发酵香肠在成熟后形成较多的戊醛、庚醛、3-甲基丁醛、2，3-丁二酮、3-羟基-2-丁酮和甲氧基乙酸乙酯等关键芳香化合物，它们主要形成于成熟过程中的脂肪水解氧化和氨基酸的Strecker降解以及碳水化合物的代谢，对羊肉发酵香肠风味有重要贡献。

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Effect of combinations of starter cultures and black pepper on the volatile flavor compounds of dry fermented mutton sausages

ZHAO Li-hua1，2，JIN Ye3，*，MA Chang-wei2，*，ZHANG Mei-zhi1，LI Yan-mei1
(1.Department of Food Science and Engineering，Vocational Technical College，Inner Mongolia Agricultural University，Tuyouqi 014109，China;2.College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083，China; 3.College of Food Science and Engineering，Inner Mongolia Agricultural University，Huhhot 010018，China)

The dry fermented mutton sausages were manufactured with mutton and tail fat，and with various combinations of starter cultures and black pepper.The volatile flavor compounds were extracted and identified by dynamic headspace sampling(DHS)and purge-trap(P＆T)methods and GC/MS system during ripening.52 volatile flavor compounds were detected with capillary column HP-5，which could be clustered in the following chemical families:alkanes，alcohols，aldehydes，ketones，aromatic hydrocarbons，acids，esters，nitrogen-containing compounds，furans compounds and terpenoids.These showed different changing rules，especially alkanes(10) were the most in all kinds，whose proportions were 19.23%，and terpenoids took second place.At the same time，pentanal，3-methyl-butanal，3-hydroxy-2-butanone and 3-Carene，D-Limonene and so on were detected，which were originated from lipid degradation and oxidation，amino acid Strecker reaction，the carbohydrate catabolism and black pepper，which contributed to dry fermented mutton sausages odor together.

dry fermented mutton sausage;starter cultures;black pepper;volatile flavor compounds

TS251.5+3

A

1002-0306(2011)08-0086-04

挥发性风味物质是评价发酵肉制品质量好坏的一个重要指标，是吸引消费者再次购买食品的重要因素［1］。在现代发酵肉制品尤其是发酵香肠的生产中，快速酸化和缩短成熟时间可以减少库存，降低成本，已成为大势所趋。但是生产时间变短也导致了其他一些缺陷的产生，尤其是风味方面存在的不足首当其冲，发酵香肠风味物质的形成与生产所用的原辅料、发酵剂、生产工艺、生产参数等条件密切相关。因此，如何在较短的生产周期下保证发酵肉制品的风味品质以及筛选具有优良产香能力的发酵剂是现代发酵肉制品生产的关键。近年来，有大量关于发酵香肠中风味成分的研究报道，这些研究者分别利用同时蒸馏提取(SDE)、动态顶空制样(DHS)/吹扫捕集(P＆T)、固相微萃取(SPME)、超临界流体萃取(SFE)、静态顶空技术(SHS)、溶剂萃取(SE)、溶剂辅助风味蒸发(SAFE)等技术从发酵香肠中分离提取出挥发性风味成分，结合气-质联机(GCMS)进行定性和定量分析。Marco等［2］用同时蒸馏萃取法研究了发酵干香肠的挥发性成分，共鉴定出102种风味成分，包括18种醇、19种醛、12种酮、10种酸、12种酯、4种含硫化合物、2种呋喃、22种烃和氯仿;Berdague等［3］采用动态顶空/气质联机，鉴定出80种物质，包括烃、醛、酮、醇、羧酸、含氯化合物、呋喃、吡嗪及挥发性氨等物质。Meynier［4］研究鉴定发酵香肠中80种挥发性物质，认为60.5%的挥发物质来自于添加的香料，18.9%来自于脂肪氧化，11.8%来自于氨基酸的代谢，4.9%来自于发酵产物，而后三种来源(脂肪氧化、氨基酸代谢、发酵)都不同程度与微生物代谢有关。片球菌在发酵过程中的代谢产物能使肉蛋白质发生特异变化，使肉制品具有独特的风味，这种风味是不能用化学试剂调配出来的［5］。发酵剂中的小球菌和葡萄球菌能将硝酸盐还原成亚硝酸盐以促进产品颜色的形成，且它们具有分解脂肪和蛋白质以及产生过氧化氢酶的活性，这对产品的风味起重要作用，但其机制尚未完全揭示［6］。发酵肉制品的风味是由各种香味活性化合物共同作用形成的，其中3-甲基丁酸、酸类对酸味有贡献;含硫化合物、3-甲基丁醛对腌肉香有贡献;含硫化合物、呋喃类对肉香有贡献;醛类、酮类、醇类、酸类、酯类主要对油脂香、清香有贡献;吡嗪类化合物对烤香有贡献。目前国内对于羊肉发酵香肠风味物质的研究较少，马俪珍［7］等研究了外源酶对发酵羊肉香肠挥发性风味物质的影响，共检出17种物质。本研究分析了复合发酵剂和香辛料对羊肉发酵香肠在成熟后风味成分的影响情况，并分析其主要成分的形成途径，为认识发酵香肠风味形成机理以及为工业化生产具有良好风味的羊肉发酵香肠提供理论依据。

2010-08-11 *通讯联系人

赵丽华(1971-)，女，副教授，博士，主要从事肉品加工与质量控制研究。

中国农业大学与内蒙古农业大学科研合作基金;国家自然基金(30960300)。