《Journal of Agriculture and Food Research》:Evolution of aroma-active compounds and precursor-aroma relationships in spiced brine-stewed pork intestine during stewing
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原文未单列摘要,以下按亮点(Highlights)译出:
• 在香辛卤煮猪大肠(spiced brine-stewed pork intestine)中阐明了前体–反应–香气关系。
• 氨基酸(amino acids)变化与香气的关联比脂肪酸(fatty ac
原文未单列摘要,以下按亮点(Highlights)译出:
• 在香辛卤煮猪大肠(spiced brine-stewed pork intestine)中阐明了前体–反应–香气关系。
• 氨基酸(amino acids)变化与香气的关联比脂肪酸(fatty acids)更密切。
• 香辛料来源挥发性化合物(spice-derived volatiles)与内源性反应(endogenous reactions)共同塑造香气形成。
• 炖煮60–70 min可获得最佳香气品质与感官可接受性(sensory acceptability)。
研究背景方面,猪大肠(pork intestine)作为具有较长食用历史的食材,富含优质蛋白、维生素B
12和矿物质,并因独特质构和丰富风味而受到重视。香辛卤煮在家庭和工业中应用广泛,可促进香辛料渗透并形成复杂风味;热加工可驱动蛋白质构象变化、脂肪水解与氧化以及美拉德反应(Maillard reaction),使初始坚韧质构转向嫩弹,并产生炖煮香气。“越炖越香”的经验提示风味与质构之间存在协同演化机制,但其基础尚不清楚。现有研究多集中于预处理、烹饪方式和贮藏条件,脱脂、清洗和嫩化可改善异味和质构;风味组学研究表明脱脂可改变挥发性组成并与烹饪方式交互;有关烹饪时间的研究多采用自来水模型,难以反映实际卤煮中的香辛料–基质交互,或主要关注质构和异味控制,未系统涉及风味前体转化及挥发性化合物形成与质构演变的动态关系;工业产品研究虽关注香辛卤煮和复热对风味保持与嫩度的影响,但在复杂香辛卤煮体系中,内源性风味前体与外源性香辛料成分在长时间加热中并发变化,如何共同塑造香气、质构和整体感官品质仍不清楚,关键香气活性化合物(aroma-active compounds)演变及其与游离脂肪酸(free fatty acids, FFAs)和游离氨基酸(free amino acids, FAAs)的关系尚未充分阐明。因此,研究人员旨在表征香辛卤煮猪大肠炖煮过程中香气活性化合物的演变及其与风味前体变化的关系,并评估感官和质构品质;通过整合挥发性香气分析、前体谱、质构分析和感官评价,探索脂质氧化、氨基酸相关热反应包括美拉德/Strecker降解(Strecker degradation)途径以及香辛料来源挥发性化合物的释放与转化对香气形成的贡献,建立风味前体、香气活性化合物与产品品质之间的关联,为复杂香辛卤煮体系风味形成提供化学见解,并为优化炖煮条件以实现特征香气与质构平衡提供科学依据。
关键技术方法概括(不超过250字):样本为新鲜猪大肠(含盲肠和结肠),来源于山东得利斯集团(Shandong Delis Group, Shandong, China);设置0、20、30、40、50、60、70 min炖煮时间,每时间点三个独立批次。采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用(headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry, HS-SPME-GC-MS)、气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography-ion mobility spectrometry, GC-IMS)、气相色谱-嗅闻-质谱联用(gas chromatography-olfactometry-mass spectrometry, GC-O-MS)及估算气味活度值(estimated odor activity values, eOAVs)评价挥发性香气;采用气相色谱分析游离脂肪酸、超高效液相色谱-串联质谱(ultra-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry, UPLC-MS/MS)分析游离氨基酸;并进行质构剖面分析(texture profile analysis, TPA)、感官评价和统计分析。
研究结果如下。3.1 香辛卤煮过程中挥发性风味化合物的动态变化:通过GC-MS鉴定44种挥发性风味化合物,未炖煮样品含18种,炖煮样品含24–30种;总挥发性浓度在60 min达峰值,0 min最低;醛类和醇类在炖煮中显著增加,甲苯、1-hepten-3-one、indole、ethyl acetate和2-pentylfuran显著下降;indole在炖煮后消失,methylindole异构体在不同阶段出现;p-cresol呈“增–减–增”模式并于20 min达峰;乙基麦芽酚(ethyl maltol)在未炖样品中未检出,炖煮20 min后出现并于60 min达最大;丁香酚(eugenol)和茴香脑(anethole)在未炖样品中未检出,炖煮后出现,主要来自香辛料向组织迁移,并受释放、传质、脂质/蛋白分配、挥发损失及氧化或热转化影响。层次聚类显示生样与炖煮样分离,20–40 min样品接近,50和70 min形成另一亚组,60 min样品形成独立分支;聚类更多反映炖煮过程中的相似时间轨迹而非共同形成途径。GC-IMS二维图谱显示不同炖煮时间挥发性组成和信号强度差异,20 min时1-hydroxy-2-propanone、2-furaldehyde、benzaldehyde、ethanol等信号变化,30–40 min多数信号减弱而ethyl 2-hydroxypropanoate信号增强,50 min出现新信号,60 min为萜烯类、eugenol、1-octen-3-ol和benzaldehyde富集峰,与GC-MS一致,70 min多数区域信号显著减弱。eOAV和GC-O分析显示,eOAV>1的化合物有18种,数量随炖煮从6种增至13种;ethyl maltol和eugenol的eOAV显著升高并达数千,3-methylindole在30–50 min eOAV升高;GC-O确认11种香气活性化合物,其浓度在30 min达峰并于70 min显著下降,ethyl maltol全程香气强度较高;整合分析确定ethyl maltol和eugenol为全程主要香气活性化合物,香辛料来源挥发性化合物尤其eugenol贡献较大,脂质丰富基质可能影响疏水化合物的保留和释放。
3.2 风味前体动态变化:共鉴定12种游离脂肪酸,包括5种饱和脂肪酸(saturated fatty acids, SFAs)、3种单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acids, MUFAs)和4种多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids, PUFAs),主要为C4:0、C16:0、C18:0、C18:1n9c和C18:2n6c;总脂肪酸先升后降并于40 min达峰;C18:2n6c、C18:3n3和C20:2在前30 min显著升高后稳定,C17:0和C20:1在40 min达峰后于50 min显著下降并稳定,其余7种无显著变化;SFAs和MUFAs在40 min达峰,PUFAs在30 min达峰;SFAs比例下降而PUFAs比例增加,提示脂质氧化相关路径可能贡献挥发性风味形成,PUFAs尤其C18:2n6和C18:3n3为潜在前体。共鉴定16种游离氨基酸,谷氨酸(Glutamic_acid)含量最高,炖煮中显著积累并于60 min达峰后显著下降;按时间变化模式分为三组:Proline、Lysine、Tryptophan、Tyrosine和Arginine在50 min后稳定;Asparagine、Aspartic_acid、Glutamic_acid、Serine、Alanine、Threonine、Valine、Isoleucine、Leucine和Phenylalanine持续变化;Methionine在20–60 min无显著变化;鲜味氨基酸在各样品中占优,谷氨酸和丝氨酸最丰富;动态变化可能反映组织蛋白释放与热加工消耗或转化的平衡,支链和芳香族氨基酸动态可能与热反应形成挥发性化合物有关,Phenylalanine可经Strecker降解形成phenethylaldehyde并进一步氧化为benzaldehyde,Tryptophan和Tyrosine降解可生成3-methylindole和p-cresol。
3.3 前体与香气活性化合物相关分析:香气活性化合物与游离氨基酸的相关较广,与游离脂肪酸的显著相关相对有限;除C4:0外,不同游离脂肪酸之间显著正相关;不同香气活性化合物之间相关 generally较弱。Alanine、Lysine、Proline和C4:0与多数其他氨基酸、脂肪酸和香气活性化合物呈负相关;C4:0为唯一短链脂肪酸,其相关模式与C14–C20长链脂肪酸明显不同。Eugenol与Alanine和Lysine负相关,与Arginine、Asparagine、Aspartic acid、Glutamic acid、Isoleucine、Leucine、Methionine、Phenylalanine、Serine、Valine、C14:0和C16:1显著正相关;Ethyl maltol与Lysine显著负相关,与Arginine、Asparagine、Glutamic acid、Isoleucine、Leucine、Methionine、Phenylalanine和Valine显著正相关;Benzaldehyde与Alanine和Proline显著负相关,与Threonine显著正相关。由于eugenol主要来源于香辛料、ethyl maltol为卤汁中外源添加,其与游离氨基酸的相关更可能反映香辛料来源成分释放、基质分配和氨基酸变化的同时发生,而非直接前体–产物转化;benzaldehyde可能受氨基酸相关热反应包括美拉德/Strecker途径及香辛料来源芳香化合物热转化等多路径影响,但各路径相对贡献未定量分离。
3.4 质构剖面动态:TPA结果显示,未炖猪大肠硬度最低,20 min时硬度显著升至峰值,随后持续下降,50 min降至较低值,70 min略回升;早期硬度增加可能与蛋白质变性聚集和组织致密性暂时增加有关,延长炖煮后蛋白结构逐渐破坏、结缔组织软化和溶解,硬度下降并改善嫩度。胶黏性和咀嚼性与硬度趋势类似,先达峰后持续下降并于50 min最低,70 min略回升;弹性在未炖样品最高,20 min显著下降,30 min后低于1.0并保持较低;内聚性在20 min略升,30 min显著下降后稳定;回复性在20 min略升后逐渐下降。
3.5 感官品质变化:感官评价显示炖煮时间显著影响气味、色泽、滋味、咀嚼性和总体可接受性;生肠总体评分最低,20 min时总体评分显著升高,气味和滋味改善,咀嚼性达最高;30–50 min总体评分稳定且各属性较优,咀嚼性略降;60–70 min感官品质达峰,气味和总体可接受性明显提高,源于香气形成与质构变化的协同优化。感官结果与GC-O-MS和eOAV分析一致:ethyl maltol和eugenol的eOAV较高且GC-O响应较强,对理想香气有重要贡献;3-methylindole和p-cresol具有不良气味,在炖煮早期GC-O响应较强,与早期较低感官可接受性相符;随着炖煮进行,总体可接受性升高,提示其不良感官效应可能被愉悦香气活性化合物的积累及整体香气组成变化所掩盖或抑制,总体可接受性不仅取决于单个化合物的潜在气味活性,也取决于其相对比例和香气矩阵中的感知交互。
讨论部分总结:该研究讨论认为,香辛卤煮猪大肠香气形成涉及内源性热反应(包括氨基酸相关反应和脂质氧化)以及香辛料来源挥发性化合物释放与转化的共同贡献;相关分析显示游离氨基酸变化与香气活性化合物的关联比游离脂肪酸更广;质构表现为初期蛋白质网络增强、随后结构降解和结缔组织软化;60–70 min总体可接受性最高,体现香气形成与质构特性的较好平衡,并提供实用加工窗口;研究为优化传统卤煮猪大肠生产、平衡香气形成、香辛料利用和质构品质提供机制见解。局限在于各路径相对贡献尚不能定量分离,所提质构机制仍需微观结构表征验证,未来需结合分子水平结构分析和定量路径评价。
研究结论译文:该研究揭示了香辛卤煮猪大肠炖煮过程中香气化合物和风味前体的动态演变。结果表明,香气形成涉及内源性热反应(包括氨基酸相关反应和脂质氧化)以及香辛料来源挥发性化合物释放和转化的共同贡献。相关分析进一步表明,与游离脂肪酸相比,游离氨基酸变化与香气活性化合物具有更广泛的关联,突出了炖煮过程中前体演变与香气形成之间的密切关联。从品质角度看,延长炖煮引起猪大肠质构的渐进性变化,这些变化与初期蛋白质网络增强、随后结构降解和结缔组织软化相一致。感官评价显示,炖煮60–70 min获得最高总体可接受性,代表香气形成与质构特性之间的良好平衡。这些发现为在香辛卤煮猪大肠中获得理想感官品质提供了实用加工窗口。研究结果为优化传统卤煮猪大肠生产、在热加工过程中平衡香气形成、香辛料利用和质构品质提供了机制见解。然而,基于本研究数据,尚不能定量区分各单独路径(包括氨基酸相关热反应、脂质氧化和香辛料来源挥发物转化)的相对贡献。此外,所提出的质构机制需要通过微观结构表征进一步验证,未来需要结合分子水平结构分析和定量路径评价的研究。