经兽医检验的健康牛在屠宰后取其新鲜、洁净和完好的脂肪组织，在炼制、精炼等加工后制得牛油，因其特殊香味和口腔加工特性，牛油被广泛应用于食品及食品加工过程中[1]。同时，作为麻辣火锅底料的重要原料及载体，牛油的品质对麻辣火锅产品的品质有着决定作用，因此对牛油的风味等性质研究已成为火锅产品研究的热点[2]。
不同来源的牛脂肪所炼制得到牛油具有不同的风味，而脂肪酸组成的差异是其产生不同风味的主要原因[3]。近年来，一系列牛脂肪的脂肪酸组成研究已被报道，郑娅等[4]利用气相色谱（gas chromatography，GC）分析了河西肉牛、西门塔尔和安格斯牛品种间牛肉脂肪酸组成和特征差异，发现安格斯牛肉中不饱和脂肪酸（unsaturated fatty acid，UFA）含量高出西门塔尔牛7.10%。余磊等[5]研究了夏南牛不同饲养月龄对其背肌肉品质、肌内脂肪含量以及长链脂肪酸含量的影响，认为24月龄夏南牛脂肪更符合人体的健康标准。张娅俐等[6]发现肃南牦牛不同部位脂肪酸含量有着显著性差异，主成分分析（principal component analysis，PCA）很好地实现了牦牛5个不同部位脂肪的区分。然而，现有研究多以牛品种、月龄或产地为因素探究牛油脂肪酸。牛脂肪供应商通常不以牛的品种、月龄、性别为牛脂肪的分类依据，而是按脂肪在机体的部位进行分类。因此，在生产中牛油也依据部位被分为：肾周脂熔炼出的腰油、腹脂熔炼得到的肚油、以皮下脂肪组织为主的分割脂得到的分割油。从生产应用看，不同部位牛油具有不同的感官特性，例如腰油色白、硬度较高，脂肪味、膻香味；分割油熔点较低、香气丰富。
获得不同部位来源牛油的脂肪酸组成、挥发性风味成分对牛油的品质控制、产品风味调控开发等工作有着现实意义。为了降低牛个体差异对实验结果的影响，本研究以1 000 kg为单个样本的质量对不同部位牛脂肪进行炼制，得到牛油。通过GC检测不同部位牛油中脂肪酸组成，气相色谱-嗅闻-质谱联用（gas chromatography-olfactometry-mass spectrometry, GC-O-MS）检测不同部位牛油的挥发性风味成分，为牛脂肪的综合利用提供数据支撑。
1 材料与方法
1.1 原料与试剂
不同部位牛脂肪：肾周脂、腹脂、分割脂；氢氧化钾（分析纯）、硫酸氢钠（分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；甲醇（色谱纯）、异辛烷（色谱纯）：美国Fisher公司；2,4,5-三甲基噻唑（标准品级）、正构烷烃（C7-C30，标准品级）、正己烷（色谱纯）：美国Sigma公司。
1.2 主要仪器设备
Agilent 8860气相色谱仪、8890-5977B气相色谱-质谱联用仪、配置PAL3自动进样器系统：美国安捷伦科技有限公司；DVB/CAR/PDMS三相萃取头：美国Supelco公司；DB-WAX（30 m×0.25 mm×0.25 μm）色谱柱：美国J&W公司；ODP3嗅闻仪：德国Gerstel公司；FA2004B电子天平（0.000 1g）：上海佑科仪器仪表有限公司。
1.3 牛脂肪的处理
牛脂肪经破碎机破碎后连续投入熔炼锅，搅拌并加热使牛脂肪在投料过程中受热均匀成固液状态，当投入量达到设定值（1 000 kg）时停止投料。持续加热并搅拌，当油温到达140 ℃时停止加热，搅拌焖制20 min。焖制完毕后（油温150 ℃）将油渣混合物从熔炼锅中排出，经捞渣机、离心机分离出油渣，得到毛油；油渣经压榨机压榨，得到压榨油。牛脂肪的出油率按公式（1）计算。
1.4 脂肪酸检测
取毛油进行脂肪酸检测。脂肪酸参照GB 5009.168—2016《食品中脂肪酸的测定》进行测定，以色谱峰峰面积定量。
1.5 挥发性风味物质检测
取毛油进行挥发性风味物质检测。牛油挥发性风味物质的GC-O-MS检测与定量分析参考鲍薪羽等[7]提出的方法进行。
1.6 数据分析
采用Excel 2016进行平均值和标准偏差分析，用SPSS 19.0统计分析软件进行方差分析，数据结果均以“平均值±标准差”表示。
2 结果与讨论
2.1 不同部位牛脂肪出油率
对不同部位牛脂肪的出油率目前还少见报道，一般由于组织结构和脂肪细胞的差异，不同部位牛脂肪在炼制后有不同的出油率。本研究中各部位牛脂肪的油出率如表1所示。
表1 各部位牛脂肪出油率
Table 1 The oil yield of different parts of beef fat %
牛脂肪部位 出油率 牛油俗称肾周脂 78.31±2.43 腰油腹脂 76.62±3.51 肚油分割脂 53.88±3.27 分割油
牛脂肪出油率在53%～79%之间。肾周脂的出油率最高，达到了78.31%，腹脂的出油率也在76.62%左右。分割脂出油率较低，这是由于分割脂中夹杂有较多的肌肉、结缔和血液等非脂肪组织。
2.2 不同部位牛油的脂肪酸组成
对不同部位牛脂肪得到的毛油样品中13种脂肪酸的相对含量进行测定，其结果见表2。
表2 不同部位来源牛油的脂肪酸组成
Table 2 Fatty acid composition of beef tallow from different parts %
脂肪酸相对含量脂肪酸 肚油 分割油 腰油月桂酸（C12:0） 0.01±0.04a 0.02±0.03a —肉豆蔻酸（C14:0） 2.95±0.23a 3.03±0.08a 2.94±0.19a棕榈酸（C16:0） 24.61±1.14a 23.6±2.61a 25.29±1.07a十七烷酸（C17:0） 1.48±0.25a 1.54±0.27ab 1.29±0.17ac饱和脂肪酸硬脂酸（C18:0） 26.31±2.03Aa 24.67±2.15B 27.05±1.54Aa豆蔻油酸（C14:1） 0.14±0.17a 0.17±0.13a 0.20±0.17a棕榈油酸（C16:1） 1.40±0.25ac 1.86±0.58bc 1.51±0.34c油酸（C18:1） 30.24±1.58Aa 33.18±1.73B 29.67±1.31Aa单不饱和脂肪酸反式油酸（C18:1t） 4.46±1.15a 4.11±1.75ab 3.71±0.70ac亚油酸（C18:2） 1.58±0.04a 2.13±0.51b 1.21±0.14a反式亚油酸（C18:2t） 0.37±0.45a 0.25±0.44a 0.41±0.42a γ-亚麻酸（C18:3n3） 0.64±1.31a 1.44±1.76a 0.90±1.31a 多不饱和脂肪酸α-亚麻酸（C18:3n6） 0.03±0.12a 0.08±0.15a 0.03±0.09a
续表2
注: -表示未检出。同行数据大写字母完全不同表示差异极显著(P＜0.01)，含相同大写字母、而小写字母完全不同表示差异显著(P＜0.05)，含相同小写字母表示差异不显著(P＞0.05)。下同。
Note: “—” means not detected.In peer data, completely different uppercase letters means very significant difference (P ＜ 0.01),containing the same uppercase letters but completely different lowercase letters means significant difference (P ＜ 0.05), and containing the same lowercase letters means no significant difference (P ＞ 0.05).The same as below.
脂肪酸相对含量脂肪酸 肚油 分割油 腰油SFA（饱和脂肪酸） 55.36 52.86 56.57 MUFA（单不饱和脂肪酸） 36.24 39.32 35.09 PUFA（多饱和脂肪酸） 2.64 3.90 2.55
牛油中含有的脂肪酸种类众多，但大部分脂肪酸的含量是很少或者是微量的。由于反刍动物瘤胃中微生物对UFA的氢化作用[8]，棕榈酸、硬脂酸和油酸含量占到了牛油脂肪酸总量的80%以上，是牛油的主要脂肪酸。在饱和脂肪酸（saturated fatty acid，SFA）中，3种牛油的月桂酸、豆蔻酸、棕榈酸含量无显著性差异（P＞0.05）。牛油中含有十七烷酸，其中在分割油含量最高为1.54%，与腰油中十七烷酸含量具有显著性差异（P＜0.05），而肚油的十七烷酸含量与分割油、腰油均无显著性差异（P＞0.05）。硬脂酸具有高的熔点，硬脂酸含量最高的为腰油，达到了27.05%。腰油与肚油的硬脂酸含量无显著差异（P＞0.05），而与分割油中硬脂酸含量有极显著性差异（P＜0.01）。
UFA易于氧化，是重要的风味前体物。3种牛油单不饱和脂肪酸（monounsaturated fatty acids，MUFA）之间的含量差异主要体现在油酸、反式油酸上。分割油中油酸含量最高，达到了33.18%，与肚油及腰油都具有极显著差异（P＜0.01）。在牛的消化过程中，食料的UFA被牛瘤胃微生物丁酸弧菌群氢化产生反式脂肪酸[9]，致使牛油中有着一定的天然反式脂肪酸。检测显示，牛油中反式脂肪酸含量为4%～5%，其中腰油中反式脂肪酸相对含量较低。分割油与腰油的SFA和MUFA组成差异相对较大，特别是硬脂酸和油酸含量有着极显著性差异，而肚油的各脂肪酸含量常介于两者之间。从机体内外体温差异来看，更靠近体表的分割脂需要更低的熔点来满足机体对其的利用，因此，分割油有着较低的硬脂酸含量和较高的油酸含量。这也与牛脂肪从表皮、肌肉间到肌肉内部、深腹和肾周脂肪的硬度逐步增加[10]的研究结果相对应。
多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFA）是重要的必需脂肪酸，在牛油中总体占比较低。表2中牛油的ω-3 PUFA主要为α-亚麻酸，ω-6 PUFA主要为亚油酸和γ-亚麻酸。虽然α-亚麻酸、γ-亚麻酸含量在3种牛油中无显著性差异，但这两种亚麻酸在分割油中都有着较丰富的相对含量。在3种牛油中，分割油的亚油酸相对含量最高，并与腰油、肚油中亚油酸相对含量有着显著性差异（P＜0.05）。
2.3 不同部位牛油挥发性风味成分及含量
在牛油的熔炼、油渣分离过程中，脂质、蛋白等风味前体物经氧化、美拉德反应和焦糖化等反应所产生的挥发性风味成分，这些成分发挥协同作用构成了牛油的香气[11]。对3种毛油的挥发性风味物质检测结果如表3所示。
表3 牛油样品的GC-O-MS分析
Table 3 The GC-O-MS result of beef tallow samples ng/g
不同部位牛油的挥发性风味成分相对含量类别 挥发性风味成分 气味描述[12] 肚油 腰油 分割油戊醛 杏仁味 57.97±14.67a己醛 青草味 66.96±6.07Aa庚醛 脂肪味 122.14±10.39Aa辛醛 脂肪味 149.55±11.94Aa壬醛 清新味 360.63±37.20a苯甲醛 坚果味 63.03±11.96A癸醛 橙皮味 51.99±7.39a十一醛 肥皂味 17.23±4.81a(E)-2-戊烯醛 果香味 25.14±3.57a(E)-2-己烯醛 清新味 46.99±3.17a(E)-2-庚烯醛 脂肪味 83.04±4.67A(E)-2-辛烯醛 黄瓜味 111.75±12.83Aa(E)-2-壬烯醛 脂肪味 203.56±15.52Aa(E)-2-癸烯醛 牛脂味 350.89±21.37Aa 2-十一烯醛 橘皮味 299.42±13.81A α-戊基肉桂醛 花香 —(E,E)-2,4-庚二烯醛 脂肪味 30.67±6.68a醛类(E,E)-2,4-癸二烯醛 脂肪味 11.50±2.54 a 2-辛酮 汗味 7.43±2.00A 2-壬酮 牛奶味 14.58±2.86a 2-十五烷酮 茉莉味 40.34±2.89Aa酮类2(5H)-呋喃酮 黄油味 —戊醇 香料味 40.77±3.43ABa己醇 清新味 20.60±2.34a庚醇 霉味 9.01±1.73Aa辛醇 玫瑰味 73.63±4.28A糠醇 焦糖味 —2,3-丁二醇 黄油味 8.01±1.58A醇类1-辛烯-3-醇 蘑菇味 33.49±1.40Aa乙酸 酸味 399.81±29.95Aa丙酸 奶酪味 —丁酸 奶酪味 18.84±2.88a戊酸 香料味 —己酸 汗酸味 97.32±5.27Aa庚酸 汗臭味 26.21±6.85a辛酸 腐败味 86.61±7.78Aa壬酸 奶酪味 170.36±6.37Aa酸类癸酸 腐臭味 140.12±8.00a甲酸庚酯 黄瓜味 44.58±6.07A γ-丁内酯 桃子味 —γ-辛内酯 奶油味 29.86±2.46a酯类γ-十一内酯 果味 49.89±4.42a 2-甲基吡嗪 爆米花味 —2-戊基吡啶 脂肪味 25.96±2.30a 2-戊基呋喃 山楂味 36.49±7.16 Aa杂环类2-乙基-6-甲基吡嗪 烤土豆味 —94.57±8.89ab 29.54±7.66ac 86.87±14.32ABa 79.95±10.63Ab 101.74±6.70Ab 181.23±20.71b 154.60±10.20Bb 25.11±5.02b 11.93±3.15a 57.61±4.28b 46.50±9.05a 24.07±3.67Bb 98.79±8.71B 51.51±8.06B 71.87±50.00B 126.22±8.60Bb 88.71±5.92 28.84±6.94a 14.12±3.77a—22.58±4.86b 15.16±4.49B 49.71±7.77 14.17±9.22Ba 20.29±3.61a 34.63±8.63Aa 28.39±7.11B 79.10±7.01a—68.52±3.90Aa 339.55±21.45Aa—16.65±4.83a 40.87±8.31a 46.57±7.95B 20.45±7.17a 127.45±2.91B 181.96±6.28Aa 110.49±10.32a 122.88±11.15Bb 99.24±9.14B 30.31±5.48a—53.53±5.19 38.12±8.14a 67.94±23.45 ABa 66.83±13.86 136.51±36.41Bb 240.02±38.98B 249.16±28.67B 360.58±69.26a 148.22±21.29Ba 55.03±10.39a 51.26±9.41b 26.18±5.18a 39.21±12.99a 8.69±2.06Ba 168.26±15.14Ab 194.35±16.31Aa 245.35±14.65Ab 120.26±8.66Bb—38.48±4.55a 16.96±10.35a 43.30±3.64B 27.87±10.49b 41.09±3.69Aa—99.71±13.9Ab 64.06±13.1a 84.48±9.42B—67.86±3.99a 59.52±9.63B 144.65±11.32B 595.65±22.61B 126.31±20.51 20.83±9.86a 32.13±5.51a 99.91±19.77Aa 57.10±6.54b 74.63±5.92Ab 259.90±13.81 B 185.88±11.82b 142.67±9.66Ba 13.17±7.21A—45.40±7.50a—34.99±4.24a 117.49±12.02 Bb—
3个不同部位牛油的挥发性风味成分共测出46种，物质种类量依次为分割油（42种）、腰油（40种）、肚油（38种）。如表4所示，牛油中挥发性风味成分有醛、酮、醇、酸、酯、杂环6类。分割油、腰油、肚油中醛类挥发性风味成分的含量占比最多，分别为43.00%、47.35%和59.90%；酸类成分次之，分别为29.72%、31.36%和27.41%。醛、酸类占牛油挥发性风味成分总量的70%以上，是牛油特征香味的主要来源。醛类和酸类挥发性化合物主要由脂质的氧化产生[13]，其中醛类能为牛油提供脂香味、油香味及清香味，而酸类物质对牛油的膻味和香味的醇厚感有贡献[14]。
表4 牛油中挥发性风味成分种类及占比
Table 4 The types and proportion of volatile flavor components in butter
肚油 腰油 分割油种类相对含量/(ng/g) 占比/% 相对含量/(ng/g) 占比/% 相对含量/(ng/g) 占比/%醛类 2 052.46 59.90 2 193.09 47.35 1 279.19 43.00酮类 62.35 1.82 112.26 2.42 87.45 2.94醇类 185.51 5.41 520.23 11.23 245.10 8.24酸类 939.18 27.41 1 452.34 31.36 883.94 29.72酯类 124.33 3.63 201.17 4.34 252.43 8.49杂环类 62.45 1.82 152.39 3.29 226.42 7.61合计 3 426.28 100 4 631.48 100 2 974.53 100
在挥发性风味成分总量上，腰油共检出4 631.48 ng/g，在三者中最高。己醛、庚醛、辛醛、壬醛、(E)-2-辛烯醛是不饱和脂肪酸的衍生物，在腰油中有更高的含量，其中庚醛、辛醛显示了极显著的差异（P＜0.01）。同时，腰油中酸类挥发性风味成分占比达到了31.36%，其乙酸、丙酸、壬酸含量极显著地高于肚油和分割油（P＜0.01）。根据秦雅丽的研究，(E)-2-辛烯醛、乙酸和辛醛在牛油特征风味中有着重要贡献[15]。因此，更多的醛类和酸类挥发性风味成分总量使得腰油呈现出醇厚的脂香味。肚油的醛类挥发性风味成分占比达到59.90%，其香型比较突出和集中，表明腹脂的脂肪氧化程度最高。肚油中含有的中链长不饱和醛较为丰富，其中黄瓜味的(E)-2-壬烯醛、油脂味的(E)-2-癸烯醛和橘子皮味的2-十一烯醛含量显著高于腰油和分割油。醇类来自于UFA的氧化和醛的还原。1-辛烯-3-醇具有蘑菇味，对牛肉香味的形成有重要贡献[16]，该物质在分割油中含量最高，与其余2种油中1-辛烯-3-醇含量有极显著的差异（P＜0.01）。此外，相对于腰油与肚油，分割油中酯类和杂环类占比分别达到8.49%和7.61%，为其明显的组成特征。分割油中酯类含量较高的为具有黄瓜味的甲酸庚酯和奶油味的γ-丁内酯。杂环类物质来源于美拉德反应、氨基酸分解以及醛类化合物的羰氨反应，赋予牛油焦香、甜香、以及烤肉香，其中2-戊基吡啶和2-戊基呋喃是牛油风味主要的修饰物质[15]。同时分割油中特有2-甲基吡嗪和2-乙基-6-甲基吡嗪。因此，较高的酯类和杂环类挥发性风味成分占比可能是分割脂油具有丰富层次风味的原因。
3 结论
牛油的风味与其脂肪的脂肪酸组成具有相关性，本研究以1 000 kg为单个样品质量提炼不同部位牛脂肪，得到牛油，对其出油率、脂肪酸组成和牛油挥发性风味成分差异进行分析。牛脂肪的出油率在53%～79%之间，依次为肾周脂＞腹脂＞分割脂。脂肪酸的组成及含量在不同部位上有着显著性差异。棕榈酸、硬脂酸和油酸含量占牛油脂肪酸总量的80%以上，是牛油的主要脂肪酸。3种牛油SFA含量均在50%以上，其中腰油SFA含量最高，为56.57%，分割油SFA含量最低，为52.86%，腰油与分割油的硬脂酸与油酸含量都具有极显著性差异（P＜0.01）。
脂肪酸组成及含量的差异对不同部位牛油中挥发性风味成分产生了影响。牛油挥发性风味成以醛类、酸类为主，分割油较高的UFA占比使其产生的挥发性风味成分丰富并具有较高的酯类、杂环类占比，具有多层次的风味表现；腰油中挥发性风味成分总量最高，其高含量的醛类、酸类为其带来膻味和脂肪味；肚油中醛类含量占比显著，达到59.90%，表明其脂质氧化裂解程度高，香型更突出和集中。
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