基于固相微萃取-气相色谱-质谱联用分析3 种不同植物蛋白对植物基肉糜风味的影响

田 星1,2,3,刘 浪1,丁云龙1,肖和为1,3,李 杰1,李宗军2,*

(1.湖南中医药大学药学院,湖南 长沙 410208;2.湖南农业大学食品科学技术学院,湖南 长沙 410128;3.湖南中医药大学药食同源创新实验室,湖南 长沙 410208)

摘 要:为进一步优化植物基肉糜配方,探讨不同植物蛋白加工而成的植物肉挥发性成分的差异性,以大豆组织蛋白(textured soybean protein,TSP)为主要原料,选取3 种不同植物蛋白,即大豆分离蛋白、豌豆蛋白、花生蛋白进行乳化,制成植物基肉糜,并以猪肉肉糜和TSP肉糜和为对照进行对比研究。采用固相微萃取技术与气相色谱-质谱联用仪相结合提取并分析挥发性成分,通过主成分分析法和相对气味活度值(relative odor activity value,ROAV)来确定对植物基肉糜风味有贡献的主要成分,将呈味游离氨基酸的种类和含量与挥发性风味成分数据进行相关性分析。结果表明:植物基肉糜的挥发性成分种类多于猪肉肉糜,尤其是醛类和烷烃类,但是猪肉肉糜的芳香类物质含量明显高于植物基肉糜;根据ROAV,可确定壬醛、苯乙醛、2-庚酮、正己醇、己醛、1-辛烯-3-醇、间二甲苯、萘、反-2,4-庚二烯醛、3-乙基苯甲醛、庚醛、2-正戊基呋喃、癸醛、(E)-2-庚烯醛对植物基肉糜特征风味有重要贡献;猪肉肉糜的游离氨基酸含量高于植物基肉糜,尤其体现在呈甜味氨基酸方面,并且呈甜味氨基酸与芳香类物质有显著相关性。

关键词:植物基肉糜;植物蛋白;游离氨基酸;挥发性风味物质;气相色谱-质谱联用

近年来,在肉制品消费方面,越来越多的消费者会综合考虑健康、安全、环境污染及资源供给等诸多问题。而以植物蛋白为主要蛋白来源的植物基肉制品,因其在食品安全、营养健康及生态环境方面都起到积极作用而广受关注。此外,肉类食品虽然营养价值较高且含有丰富的优质蛋白质,但是以植物蛋白为原料的模拟肉制品则很大程度上对“肉”的组分进行健康倾向的调整,既满足了人们对于美味的追求,又为消费者提供了健康保障[1]。植物蛋白经过物理化学变化后,能够聚集成颗粒,从而赋予真实肉的质感和口感[2]。目前,国内市面上的植物基肉制品的原料以大豆及其植物蛋白制品为主,品种较单一,特别是在风味方面有所缺陷,如产品香味寡淡并且有特殊的豆腥味等,无法满足消费者的口腔愉悦感,导致其市场认可度偏低。事实上,采用其他植物、豆类及菌类作为模拟肉的原料,可使得模拟肉的品种及风味更加丰富,营养更加均衡。从食品原料学来说,豌豆蛋白和大豆蛋白是目前植物肉制品生产中的主要蛋白来源,花生蛋白也是国内研究比较深入且具有商业化产品的原料[3];其中豌豆蛋白的添加能够增加肉制品的硬度、咀嚼性并赋予相关的风味[4];大豆蛋白在加工中易发生美拉德反应[5],会产生肉类香气的前体物质,也可能产生烘烤香气。因此,关于不同植物蛋白对植物基肉糜的风味影响研究对植物基肉制品的工艺开发有着十分重要的意义。

本研究以植物基肉糜为载体,研究3 种植物蛋白对植物基肉糜挥发性成分和呈味游离氨基酸的影响,为改善植物肉风味、口感及其研发与工艺提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜猪肉 湖南省长沙市沃尔玛超市。

食用花生油、淀粉、谷朊粉、魔芋胶、食盐、酱油、红曲 湖南省长沙市嘉而惠超市;大豆组织蛋白(textured soybean protein,TSP)、大豆分离蛋白(soy protein isolate,SPI)、豌豆蛋白(pea protein,PP)、花生蛋白(peanut protein,PNP) 旺旺生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

50/30 μm DVB/PDMS萃取头、固相微萃取(solidphase microextraction,SPME)手动进样手柄 美国Supelco公司;气相色谱-质谱联用(gas chromatographymass spectrometry,GC-MS)仪 美国Agilent公司;E02140电子分析天平 瑞士梅特勒-托利多仪器有限公司;B60L-04多功能打蛋机 上海弘惜机械制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 植物基肉糜的制备

先将TSP在40 ℃条件下复水、甩干至水分含量为65%的湿基,之后辅料添加量均以该TSP湿基质量计,再分别添加7%不同植物蛋白(SPI、PNP和PP)与25%水和15%食用油乳化,并与其他辅料(8%淀粉、5%谷朊粉、1.5%魔芋胶、5%食盐、5%酱油)和适量红曲混合后即可成型,分别制得SPI组、PNP组和PP组肉糜[6],对照组1(C1)为猪肉肉糜(真实肉),即加入相同量的辅料且不添加任何植物蛋白,对照组2(C2)为没有加入SPI、PP、PNP进行乳化而只加入TSP和相同量辅料的植物基肉糜。制备工艺流程如图1所示。分别收集各组肉糜样品,(10.0±1.0) g/块,真空包装后于-40 ℃冷冻保存,每次测定随机取3 块。

图1 植物基肉糜制备工艺流程图
Fig.1 Process flow chart for plant-based mince preparation

1.3.2 游离氨基酸的测定

参照GB/T 30987—2020《植物中游离氨基酸的测定》[7]中的液相色谱-串联质谱法。

1.3.3 挥发性物质提取及测定

1.3.3.1 SPME

将肉糜于室温下切碎混匀,称取(3.0±0.2) g装入萃取瓶中,旋紧瓶盖。插入PDMS/DVB萃取头,70 ℃预热5 min,然后将纤维头处于顶空状态吸附挥发性风味化合物40 min后取出[8],插入GC进样口中,240 ℃热解吸5 min。各样品平行进样3 次。

1.3.3.2 GC-MS仪测定

GC条件:HP-5MS毛细管气相色谱柱(30 m×0.25 μm,0.25 mm);载气为He,流速1.0 mL/min;初始温度50 ℃,保持1 min,8 ℃/min升至130 ℃,保持1 min,最后以15 ℃/min升至280 ℃,保持2 min,后运行至280 ℃,保持3 min。

MS条件:离子源温度200 ℃,电离方式:电子电离,电子能量70 eV,扫描质量范围35~400 u;进样方式为直接将SPME手持器插入GC仪进样口,推出纤维头,于240 ℃解吸5 min[9-10]

定性定量分析:扫描结果与NIST 17.L谱库对照进行成分鉴定,只分析匹配度80%以上的物质;采用归一化法进行定量分析,计算各组分的相对含量。

1.3.4 风味成分评价方法

采用相对气味活度值(relative odor activity value,ROAV)评价各化合物对样品总体风味的贡献[11-12]。OAV和ROAV分别按式(1)~(2)计算。

式中:C为挥发性风味物质含量/(μg/kg);T为感觉阈值/(μg/kg),通过查阅文献[13]所得。

式中:OAVmax表示OAV最高化合物的OAV;OAVi表示第i种化合物的OAV。

按上述分析得ROAV必然均为正数,其值越大对样本总体风味成分贡献越大,一般认为,ROAV≥0.1对样本总体风味有贡献,ROAV≥1为样本的主要风味成分。

1.4 数据处理

每个样本平行测定3 次,通过Excel 2016软件对数据进行统计分析;利用SPSS 22.0软件计算标准差,并进行单因素分析和相关性分析,P<0.05表示差异显著,反之则不显著;采用SIMCA 14.1软件进行主成分分析(principal component analysis,PCA);使用Prism 8.0软件(GraphPad,美国)绘图。

2 结果与分析

2.1 不同植物基肉糜挥发性成分分析

5 种肉糜样本共检测到390 种化合物,其中共有成分17 种。这些化合物包括醇类、醛类、烷烃类、烯烃类、酯类、酮类、呋喃类、含氮类、芳香类和其他类(包含酸类、噻吩类、酚类等含量甚微的化合物)。

2.1.1 挥发性物质种类

图2 5 种肉糜中挥发性物质种类
Fig.2 Types of volatile substances in plant-based mince and pork mince

由图2可知,在SPI、PNP、PP、C1、C2 5 组肉糜中分别检测出75、76、74、52、73 种挥发性风味物质。与C1组猪肉肉糜相比,植物基肉糜的挥发性物质明显更多,可以说明植物基肉相比于真实肉风味物质更为丰富。烷烃类、醛类和醇类是植物基肉糜的主要呈味物质,3 种物质之和约占总体风味成分含量的50%。与C2组相比,添加SPI的植物基肉糜中醛类风味物质含量更为丰富,但烷烃类物质明显减少;而添加PP和PNP的植物基肉糜中醛类物质含量与C2组相当但稍有降低,烷烃类物质含量则有所提高;另外,PP组呋喃类挥发性物质含量显著降低。这说明为了能够使植物基肉制品风味更加接近真实肉,可以对SPI、PP和PNP 3 种不同植物蛋白的添加量进行合理配比,控制醛类和烷烃类等挥发性物质的释放,从而优化工艺。

2.1.2 挥发性物质相对含量

表1 5 种肉糜中挥发性物质相对含量
Table 1 Relative contents of volatile substances in plant-based mince and pork mince %

注:同行小写字母不同,表示差异显著(P<0.05)。

风味物质种类 SPI组 PNP组 PP组 C1组 C2组醇类 8.39±0.45a 25.65±4.28b 21.85±3.48b 35.01±4.98c 13.70±1.55a醛类 43.85±2.29bc 35.21±3.81b40.08±15.40bc10.90±2.37a 50.99±2.30c烷烃类 2.30±0.44a 8.29±4.69a 7.33±5.11a 7.61±3.82a 6.77±1.37a烯烃类 1.72±0.52ab 0.86±0.36a 13.83±1.49d 3.91±1.26c 3.25±0.60bc酯类 1.62±0.40a 0.98±0.46a 1.29±1.39a 2.03±1.87a 1.28±0.81a酮类 9.53±2.13b 1.88±0.30a 2.69±0.57a 10.83±2.52b 1.44±0.45a呋喃类 26.18±1.76c 18.69±2.01b 4.41±0.75a 1.63±2.15a 19.80±1.91b含氮类 1.41±0.33a 5.41±6.49a 5.37±6.34a 7.21±4.85a 0.82±0.17a芳香类 0.85±0.11a 1.67±0.22a 1.26±0.87a 14.09±5.79b 0.82±0.12a其他 1.50±0.77a 1.34±1.00a 1.60±1.75a 6.77±5.55b 1.13±1.22a

由表1可知,酯类、烷烃类与含氮类挥发性物质在5 组肉糜之间并无显著性差异。植物基肉糜的醛类物质相对含量约为40%,其主要是脂肪降解的产物,一般阈值较低,具有脂肪香味,构成植物肉的特征风味[13]。芳香类物质在4 种植物基肉糜中含量均较少,而猪肉肉糜(真实肉)中含量却十分丰富,说明在这方面植物基肉糜的工艺还有待改进,同时应该深入研究植物基肉制品中芳香烃类物质。

2.1.3 基于样本挥发性成分相对含量的PCA

不同肉糜的风味成分均由10 类物质组成,但是不同肉糜之间每种物质含量不同,为了选择有代表性的成分反映植物基肉糜的整体风味指标,采用IBM SPSS 22.0软件进行PCA。

表2 因子总方差分析结果
Table 2 Eigenvalues of principal components and their contribution to total variance

组件 特征值 方差百分比/% 累积特征值占比/%1 4.316 43.157 43.157 2 2.025 20.249 63.406 3 1.271 12.710 76.116 4 0.888 8.876 84.992 5 0.783 7.834 92.826 6 0.423 4.235 97.061 7 0.242 2.421 99.481 8 0.030 0.302 99.783 9 0.018 0.183 99.966 10 0.003 0.034 100.000

由表2可知,前3 个主成分累计特征值均在80%以下,特征值均大于1,可以用来分析代表样本的整体风味情况。

表3 各变量旋转后的成分矩阵
Table 3 Rotated component matrix

风味物质种类 主成分1 主成分2 主成分3醇类 0.960 0.118 0.072醛类 -0.795 -0.524 0.147烷烃类 0.615 -0.328 0.262烯烃类 0.147 0.106 0.861酯类 -0.078 0.851 0.013酮类 0.233 0.565 -0.614呋喃类 -0.805 -0.235 -0.414含氮类 0.292 0.679 0.323芳香类 0.799 0.226 -0.296其他类 0.393 0.619 -0.309

在旋转后的成分矩阵中,变量与某一主成分的数值绝对值越大,则说明该主成分与变量关系越近[14]。由表3可知,10 类物质可以提取出3 个主成分进行分析,其中第1类主成分代表醇类、醛类、烷烃类、呋喃类和芳香类,第2类主成分代表酯类、含氮类和其他类,第3类主成分代表烯烃类和酮类。第2类主成分的3 种成分在5 组肉糜之间相对含量没有显著性差异(表1),可以认为不是由本实验的变量所引起的,故不予分析。因此,对剩余7 类物质用SIMCA 14.1软件进行分析。

图3 不同组别样品第1、3主成分得分投影图
Fig.3 PCA score plot of PC1 versus PC3 for five mince samples

图4 7 种风味物质的第1、3主成分载荷投影图
Fig.4 PCA loading plot of PC1 versus PC3 for seven types of flavor substances

由图3~4可知,不同样本之间并没有明显重叠,表明其所含挥发性成分有一定差异[15],并可以看出4 种植物基肉糜与猪肉肉糜(真实肉)位于挥发性成分得分图的不同象限,存在明显差异。在得分图中C1组在主成分1上得分更高,则在载荷图中贡献率高的醇类、芳香类及烷烃类在C1组的含量也更高,而贡献率低的醛类和呋喃类在C1组的含量也较低,符合第1主成分的分析结果并可以认为第1主成分可用于植物基肉糜与猪肉肉糜(真实肉)的区分。第3主成分中的烯烃类与酮类2 种风味物质可以用来区分添加不同植物蛋白的植物基肉糜,例如,在得分图中PP组在主成分3上得分更高,且在载荷图中烯烃类的贡献率高,所以可以得出烯烃类在含PP的植物基肉糜中含量丰富,相反,在得分图中SPI组在主成分3上得分低,所以贡献率高的烯烃类含量反而低,与表1结果相同。酮类物质所分析出的结果类似。

2.2 不同植物基肉糜的挥发性风味成分ROAV分析

某一种类化合物相对含量的高低并不能够说明其对风味的贡献程度大小,还需要结合各挥发性物质的香味阈值进行ROAV分析。通过查阅只找到部分化合物在空气中的阈值[16],因此,本研究仅对已查阅到的化合物进行分析,并通过统计分析各样本中ROAV≥0.1的化合物。

表4 5 种肉糜中ROAV≥0.1的挥发性物质
Table 4 Volatile substances with ROAV≥0.1 identified in five mince samples

注:-.未检出。

挥发性物质 SPI组 PNP组 PP组 C1组 C2组壬醛 100.000 0 100.000 0 34.521 1 34.260 2 100.000 0反-2-壬烯醛 83.304 0 - 48.665 9 - -苯乙醛 29.720 1 97.167 2 34.683 1 100.000 0 47.670 2 2-庚酮 21.200 2 5.604 4 2.288 0 4.216 5 2.343 2癸醛 18.251 522.749 213.477 8 - 10.099 2正己醇 17.381 0 26.791 0 13.010 4 15.660 3 10.289 3 2-正丁基呋喃 16.358 5 - - - -己醛 13.753 0 13.915 1 8.223 3 0.909 9 5.350 7 2-正戊基呋喃 11.141 8 9.364 0 1.485 3 - 3.624 6 3-乙基-2,5-二甲基吡嗪 5.359 9 6.755 4 2.701 7 - -1-辛烯-3-醇 4.990 8 34.463 3 22.014 0 4.431 1 3.483 0 4-乙基苯酚 2.263 0 - - - -4-乙基苯甲醛 1.752 4 - - - -庚醛 1.380 30.591 50.743 2 - 0.461 2右旋萜二烯 1.191 8 0.520 2 - 1.354 8 0.534 2 2-壬酮 1.047 6 - - - -苯乙醇 0.861 0 - - - -2-甲基-3-羟基-4-吡喃酮 0.795 3 - 0.278 1 - -3-乙基苯甲醛 0.760 7 0.822 9 0.605 5 - 0.249 4 2-甲基萘 0.324 2 - 0.400 1 - -反-2-癸烯醛 0.296 4 - - - 0.562 4间二甲苯 0.260 2 0.868 5 0.417 1 1.745 4 0.103 5反-2-辛烯醛 0.257 3 - 0.803 4 - 0.259 5正戊醇 0.121 6 0.411 3 - 0.575 4 0.144 3萘0.060 9 0.103 2 0.048 5 0.065 0 0.029 2 1-辛醇 - 1.618 2 - 1.424 3 1.183 0 2,5-二甲基吡嗪 - 0.540 4 0.367 8 - -茴香醚 - 0.271 8 - - -十二烷 0.067 4 0.202 0 0.164 6 0.100 6 0.083 3反,反-2,4-壬二烯醛 - - 100.000 0 - -反-2,4-庚二烯醛 - 1.078 6 1.631 1 - 0.486 8顺-2-戊烯-1-醇 - - 0.510 0 - -乙基苯 - - 0.268 9 - -(E)-2-庚烯醛 0.031 0 0.041 6 0.117 7 - 0.041 2正癸醇 - - - 1.031 5 -2-辛酮 - - - 0.309 8 -甲苯 0.052 7 - - 0.286 60.014 8 1-庚醇 - - - 2.495 0 2.004 7

由表4可知,5 种肉糜中ROAV≥0.1的风味物质有38 种,可以认为这些物质为植物基肉糜的气味活性物质,对整体风味有直接影响,并且ROAV越大,对整体的香气贡献也越大。SPI、PNP、PP、C1、C2组样本中ROAV≥1的风味物质分别有16、11、12、10、10 种。5 组肉糜中共有化合物9 种,分别为壬醛、苯乙醛、2-庚酮、正己醇、己醛、1-辛烯-3-醇、间二甲苯、萘和十二烷。其中十二烷为饱和烷烃,研究表明,饱和烷烃并无明显香气特征[17-19];而2-庚酮具有果香味;正己醇是鲜叶和绿茶等中的香气成分,在本研究中可能是配料中的物质挥发导致的;1-辛烯-3-醇产生较强的清香味,由亚油酸或其他多不饱和脂肪酸自动氧化形成[20],是熟肉制品中的重要挥发成分,具有类似蘑菇和泥土的香味[21];醛类物质,如壬醛、苯乙醛和己醛具有较强的挥发性,含量高且阈值较低,是熟肉中重要的风味化合物,其中壬醛和己醛主要由油酸和亚油酸的氧化和美拉德反应中亮氨酸的Strecker降解所产生[22],具有柠檬风味和蔬菜、青草风味,苯乙醛具有花香和清新味。这些物质赋予肉制品清香味。

但是仅凭共有成分不能得出各样本之间的不同,尤其是与猪肉肉糜(真实肉)之间的不同,因此绘制热图进一步分析。

图5 样本中ROAV≥0.1的化合物热图分析
Fig.5 Heat map analysis of compounds with ROAV ≥ 0.1 in mince samples

由表4和图5可知,3-乙基苯甲醛、庚醛、2-正戊基呋喃、癸醛、(E)-2-庚烯醛5 种化合物只存在于植物基肉糜中,在猪肉肉糜(真实肉)中没有发现,因此可能是由TSP所引发的风味物质。其中,2-正戊基呋喃有洋葱味、咸味,另外4 种皆是醛类物质,由脂质氧化得来。此5 种物质和壬醛、苯乙醛、2-庚酮、正己醇、己醛、1-辛烯-3-醇、间二甲苯、萘8 种物质(表4共有物质)共同构成了植物基肉糜的主体风味物质。反-2,4-庚二烯醛在添加SPI的植物基肉糜中不是主要成分,而在其他植物基肉糜中均存在,由此确定SPI在一定程度上会抑制挥发性物质的产生。

2.3 不同植物基肉糜的游离氨基酸含量分析

表5 5 种肉糜中游离氨基酸的含量
Table 5 Contents of free amino acids in five minces g/100 g

游离氨基酸 SPI组 PNP组 PP组 C1组 C2组天冬氨酸(Asp) 0.009 0 0.007 9 0.008 9 0.003 3 0.007 4苏氨酸(Thr) 低于检出限 0.004 8 0.002 1 0.019 0 0.003 6丝氨酸(Ser) 0.002 4 0.003 8 0.003 8 0.008 0 0.003 3谷氨酸(Glu) 0.037 7 0.059 9 0.067 9 0.073 0 0.069 8甘氨酸(Gly) 0.001 3 0.002 4 0.002 2 0.007 5 0.002 3丙氨酸(Ala) 0.004 8 0.006 6 0.007 9 0.025 4 0.007 7胱氨酸(Cys) 0.001 7 0.001 7 0.001 7 0.001 2 0.001 6缬氨酸(Val) 0.001 8 0.003 4 0.003 3 0.006 4 0.003 1蛋氨酸(Met) 0.000 5 0.001 1 0.000 8 0.003 4 0.001 0异亮氨酸(Ile) 0.002 5 0.002 4 0.001 8 0.004 5 0.002 2亮氨酸(Leu) 0.004 9 0.003 6 0.002 0 0.006 7 0.003 9酪氨酸(Tyr) 0.007 1 0.002 4 0.000 9 0.003 6 0.002 5苯丙氨酸(Phe) 0.003 0 0.032 4 0.025 8 0.001 7 0.000 6赖氨酸(Lys) 0.002 0 0.004 9 0.004 6 0.013 6 0.004 8组氨酸(His) 0.002 3 0.002 2 0.002 7 0.003 2 0.001 9精氨酸(Arg) 0.008 5 0.008 6 0.008 7 0.003 0 0.005 9脯氨酸(Pro) 低于检出限 低于检出限 低于检出限 低于检出限 低于检出限游离氨基酸总量 0.089 6 0.148 2 0.145 2 0.183 5 0.121 6

由表5可知,制备的植物基肉糜中必需氨基酸相对齐全,蛋氨酸、酪氨酸、赖氨酸、精氨酸、谷氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸具有特殊的抗氧化活性[23-24],故具有一定的营养价值。

同时,氨基酸在肉制品的风味形成中起着至关重要的和用[25-26],5 种肉糜的呈味游离氨基酸总量由高到低依次为:C1组>PNP组>PP组>C2组>SPI组。猪肉肉糜(真实肉)的呈味氨基酸含量明显高于植物基肉糜,说明在一定程度上,植物基肉糜与猪肉肉糜(真实肉)的风味还有一定差距。添加SPI的植物基肉糜中游离氨基酸含量比只含有TSP的植物基肉糜更少,而添加PP和PNP的植物基肉糜中游离氨基酸含量略高,因此,SPI可以抑制游离氨基酸的出现。一般来说,若游离氨基酸含量小于检出限,则不是呈味物质[27],添加SPI的植物基肉糜虽然游离氨基酸种类多但其含量却很少。

17 种呈味游离氨基酸根据呈味特征的不同可分为鲜、甜、苦3 种类型[28],其中呈鲜味的氨基酸有2 种(谷氨酸、天冬氨酸),呈苦味的有10 种(苯丙氨酸、精氨酸、赖氨酸、亮氨酸、缬氨酸、酪氨酸、异亮氨酸、组氨酸、胱氨酸、蛋氨酸),呈甜味的有5 种(丙氨酸、苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸、脯氨酸)。5 组植物基肉糜中呈鲜味氨基酸含量最为丰富,约占游离氨基酸总量的40%~60%,尤其是PP组和C2组样本,与猪肉肉糜(真实肉)无显著差异。在呈甜味氨基酸方面,植物基肉糜之间无明显区别,但猪肉肉糜(真实肉)的甜味氨基酸含量明显高于其他4 组植物基肉糜,其中丙氨酸和甘氨酸含量颇高,能够缓和酸碱味,从而改善食品风味[29]。为了更进一步将植物肉风味向真实肉靠近,下一步的优化工艺可以从此方面入手。而在呈苦味氨基酸方面,5 组肉糜之间含量各有不同,以添加PNP的植物基肉糜最多,只含TSP的植物基肉糜最少,这也进一步证明了通过SPI、PP、PNP 3 种植物蛋白的乳化,可以改进植物肉的风味,其中组氨酸虽呈苦味但是可以增强风味效果,形成产品中的“肉香”[30]。而植物基肉糜的组氨酸含量均明显小于猪肉肉糜(真实肉)。

2.4 呈味氨基酸与主体风味物质的相关性分析

图6 游离氨基酸与主体风味化合物的相关性
Fig.6 Heat map showing correlation between free amino acids and main flavor compounds

将游离氨基酸数据与由ROAV得到的13 个主要成分用SPSS软件进行相关性分析,并用联川生物云平台制和热图。由图6可知,呈甜味氨基酸与间二甲苯呈显著正相关(P<0.05),这是因为该类物质在一定程度上赋予了植物基肉制品呈甜味的特性。己醛、癸醛、3-乙基苯甲醛、壬醛、2-庚酮、庚醛、2-正戊基呋喃与呈甜味和呈鲜味氨基酸呈负相关,即这些挥发性风味化合物含量越低,呈鲜、甜味氨基酸的含量则越高。另外,猪肉肉糜(真实肉)中富含丰富的芳香类成分,而植物基肉糜中无明显芳香类成分,导致产品无肉香味。因此,在未来的研发过程中,可以着重对芳香类物质进行探讨,对植物基肉制品增香进行深入研究。

3 结 论

植物基肉糜的挥发性成分多于猪肉肉糜(真实肉),尤其是醛类和烷烃类,但是芳香类含量明显低于猪肉肉糜(真实肉)。根据PCA得出3 种主成分:第1类主成分代表醇类、醛类、烷烃类、呋喃类和芳香类,可用于区分植物基肉糜和猪肉肉糜(真实肉);第2类主成分代表酯类、含氮类和其他类,是其他辅料所体现出的呈味特性;第3类主成分代表烯烃类和酮类,可用于区分不同的植物基肉糜。根据ROAV,可确定壬醛、苯乙醛、2-庚酮、正己醇、己醛、1-辛烯-3-醇、间二甲苯、萘、3-乙基苯甲醛、庚醛、2-正戊基呋喃、癸醛、(E)-2-庚烯醛对植物基肉糜特征风味有重要贡献。猪肉肉糜(真实肉)的游离氨基酸含量高于植物基肉糜,尤其体现在呈甜味氨基酸方面,并且与芳香类物质有显著的相关性。因此,从食品风味学的角度来看,为使植物基肉制品风味更趋近于动物性肉制品,解决消费者对品尝动物性肉制品独特的风味满足感与健康饮食之间的矛盾,可以将不同的植物蛋白进行合理配比,并应用于同一种植物基肉制品中,并且对植物基肉制品与动物性肉制品中芳香烃类物质差异性进行深层次研究,为新型植物基肉制品的创制提供理论指导和新思路。

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Effects of Three Different Plant Proteins on Flavor Components of Plant-Based Mince Analyzed by Solid Phase Microextraction-Gas Chromatography-Mass Spectrometry

TIAN Xing1,2,3, LIU Lang1, DING Yunlong1, XIAO Zuowei1,3, LI Jie1, LI Zongjun2,*

(1.College of Pharmacy, Hunan University of Chinese Medicine, Changsha 410208, China;2.College of Food Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China;3.Innovation Laboratory of Medicine and Food Homology, Hunan University of Chinese Medicine, Changsha 410208, China)

Abstract: Plant-based mince was prepared from textured soybean protein (TSP) with soybean protein isolate (SPI), pea protein isolate (PPI) or peanut protein isolate (PNPI) as an emulsifier, and pork mince and TSP-based mince without emulsifier were used as controls for comparison.The volatile components of all samples were analyzed by solid phase microextraction (SPME)combined with gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS).Principal component analysis (PCA) was used to determine the major flavor components of plant-based mince based on relative odor activity value (ROAV).Meanwhile, correlation analysis was conducted between the types and contents of flavor free amino acids and the volatile flavor components.The results showed that the plant-based mince contained more types of volatile components than pork mince, especially aldehydes and alkanes,while the content of aromatic substances in pork mince was obviously higher than that in the plant-based mince.According to their ROAVs, nonanal, phenylacetaldehyde, 2-heptanone, n-hexanol, hexanal, 1-octene-3-ol, m-xylene, naphthalene and trans-2,4-heptenal, 3-ethylbenzaldehyde, heptanal, 2-n-pentylfuran, decaldehyde and (E)-2-heptenal principally contributed to the characteristic flavor of the plant-based mince.The content of free amino acids especially sweet amino acids in pork mince was higher than that in the plant-based mince, and the sweet amino acids were significantly correlated with the aromatic substances.

Keywords: plant-based mince; plant protein; free amino acids; volatile flavor compounds; gas chromatography-mass spectrometry

收稿日期:2021-04-01

基金项目:2019年湖南省自然科学基金青年科学基金项目(2019JJ50450);2019年湖南省农业产业技术体系项目(湘农发2019-105);2019年国家级大学生创业训练项目(201910541011X);湖南中医药大学食品科学一级学科项目(4901-020000200902);湖南省科技厅重点项目(2016SK2052)

第一作者简介:田星(1986—)(ORCID: 0000-0002-1110-656X),女,讲师,博士,研究方向为动物源食品风味释放及食品生物技术。E-mail: acctianxing@hotmail.com

简介:李宗军(1967—)(ORCID: 0000-0001-7495-3822),男,教授,博士,研究方向为食品生物技术。E-mail: hnlizongjun@163.com

DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20210401-088

中图分类号:TS251.1

文献标志码:A

文章编号:1001-8123(2021)04-0037-07

引文格式:

田星, 刘浪, 丁云龙, 等.基于固相微萃取-气相色谱-质谱联用分析3 种不同植物蛋白对植物基肉糜风味的影响[J].肉类研究, 2021, 35(4): 37-43.DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20210401-088.http://www.rlyj.net.cn

TIAN Xing, LIU Lang, DING Yunlong, et al.Effects of three different plant proteins on flavor components of plant-based mince analyzed by solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry[J].Meat Research, 2021, 35(4):37-43.DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20210401-088.http://www.rlyj.net.cn