茨城県工業技術センター研究報告第 44 号

常陸牛の香り 成分の研究（第２報 ）岩佐
１. はじめに茨城県は，常陸牛を年間9千頭近く出荷している (図1)。激しさを増す各県のブランドや産地間競争に打ち勝つため，常陸牛を核としたブランド力向上への取り組みが行われている。近年，消費者の嗜好は多様化しており，単なる霜降り肉というだけでなく，肉のおいしさを構成する要素である香りなどの新たな付加価値の創造が求められている。

悟*

飯尾

恒＊＊

吉浦

貴紀 *

分配率は高く，また分配平衡に達する速度も速くなると考えられる。そこで，既報 2)では，感度を高くするためにバイアル加熱温度を高く（70℃）した分析条件での検討を行ったが，加熱中に脂の酸化が起きることによる揮発成分の増加が起きてしまうことが分かった。
そこで，バイアル加熱温度 50℃でサンプル量，トラップ管へのサンプリング回数を上げることによる感度の向上について検討を行った。
3.1.1 サンプル量の検討
サンプルは常陸牛のロース芯を厚さ4㎜にカットしたものを使用した。ホットプレート上にテフロン加工したアルミホイルを敷いた状態で285℃に加熱し，表，裏を25秒ずつ焼いた後，再度，表を5秒焼いたものをすり鉢で粉砕した。
分析に用いるサンプルの量を1g，2g，3gにした場合のクロマトグラムのピーク面積値（以後，面積値とする）を比較した。その他の分析条件は表1の通り。
表1 HS-GC/MSの分析条件
装置

図1 常陸牛２．目的
呼気ガス測定装置，ヘッドスペースガスクロマトグ
ラフ質量分析計（以下，HS-GC/MS とする）による分析，官能評価結果を比較することで，肉の香りに影響を与える成分の解明と，評価手法の開発を行う。
本研究は「フレーバーリリースプロファイリングと遺伝子解析を活用した肉のおいしさ向上に関する試験研究事業」として，畜産センター肉用牛研究所，畜産センター養豚研究所が取り組んできた事業の一部であり，平成 26 度より当センターも HS-GC/MS を用いた分析について参画している。
最終年度である平成 27 年度は以下の研究を行った。
①HS-GC/MS の分析条件の決定②熟成前後で変化する香気成分の探索③主要香気成分の探索
３．研究内容3.1 HS-GC/MSの分析条件の決定
ヘッドスペース分析は，バイアル中で試料から気相（以後，HS とする）に揮発する成分を，HS ごと分析する手法である。ヒトが嗅ぐのに近い条件で香気成分を分析できる 1) が，HS ごと分析するため感度が低いという弱点がある。感度を向上させるには，揮発成分を含む HS を一度トラップ管等に吸着させて濃縮するか，サンプル加熱温度・時間を調整する方法がある。
サンプル加熱は，温度が高いほど揮発成分の HS への*

食品バイオ部門＊＊

茨城県畜産センター肉用牛研究所

S-trapHS 付き JMS-Q1050GC（日本電子㈱）バイアルサイズ

22ml

サンプル量

1g（すり鉢で粉砕）

サンプリング回数

10 回

トラップ管

GL Trap1(TENAX)

クライオ時間‐90℃ 3 分

カラム

InertCap Pure-WAX（60m×0.25mm（d.f.0.50μm））

昇温条件

40℃（3min）→10℃/min→250℃（10min）

カラム流量

2ml/min

イオン化エネルギー70eV

イオン源温度

200℃

SCAN 範囲

m/z29-350

3.1.2 サンプリング回数の検討
サンプリング回数を1回，3回，5回，10回にした場合の面積値を比較した。その他の分析条件は表1の通り。

茨城県工業技術センター研究報告第 44 号

3.2 熟成前後で変化する成分の探索
3.2.1 熟成条件
肉用牛研究所，及び国立研究開発法人 日本原子力研究開発機構が呼気ガス測定装置を用いて同一牛肉における熟成中の放出ガスを経時的に分析した結果，牛肉の総ガス放出量は直線的な変化ではなく，一度大きな総ガス放出量ピークを示した後，総ガス放出量が落ち着き，再度総ガス放出量が増加する可能性が示された(データ非掲載。茨城畜セ研報49号にて掲載予定)。
そこで，総ガス放出量が落ち着き始めた熟成8日目および再度総ガス放出量の増加が認められた熟成21日目に着目し，揮発成分の組成比にどのような変化があるか検討した。
茨城県中央食肉公社よりと畜後8日目の常陸牛リブロースを購入し，と畜後8日目の牛肉を熟成0日目と設定した。購入後，リブロースより胸最長筋を採取し，スライスまたはそのまま真空包装機（NPC，KN-3）
にて真空包装した。牛肉は設定した熟成日数の日にミートスライサー（KIPROSTAR，PRO-250ES-B）にて4mm厚にスライスした。スライス後，真空包装機にて真空包装した後，試験前日まで冷凍保存した。試験前日に冷蔵庫にて一晩解凍した後，縦5cm，横3cmに加工した(肉用牛研究所にて実施)。
3.2.2 調理・前処理条件
試験当日に市販ホットプレートおよびシリコン加工
アルミホイルを用いて，約285℃で両面30秒ずつ加熱したものをすり鉢で粉砕した。
3.2.3 分析条件
表1の条件で分析を行った。
3.3 主要香気成分の探索
HS-GC/MSの分析結果として得られる各成分の面積値
は，バイアル加温条件においてバイアルHSに揮発した成分の濃度に比例していると考えられる。しかし，香気成分はそれぞれ嗅覚閾値が異なるため，濃度が高いからと言って香りが強いとは限らない。そこで，各成分の面積値をそれぞれの嗅覚閾値(文献値3))で除するとにおいの感覚量の数値に近づくと考えられる4)。3.2における熟成21日目のサンプルにおける面積値/嗅覚
閾値を用いて，常陸牛の主要香気成分の探索を行った。
４．研究結果と考察
4.1 HS-GC/MSの分析条件の検討
4.1.1 サンプル量の検討
サンプリング量を増加させても面積値に大きな変化は見られなかった。サンプルは粉砕したものを使用しているが，赤身部分，脂部分を均等に分析にかけることが 1g 以下では難しくなるため，サンプル量は 1g が適切であると考えられた。

表 2 サンプル量による揮発成分面積値の変化
肉1ｇ
肉2g
肉3ｇ
推定成分 ※
ペンタン
3872334869255800954-メチルペンタン
257818263758276664ヘキサン
257818263758276664
ジエチルエーテル
211471218170200586メチルシクロペンタン
64642
65591
68579
アセトアルデヒド
78806799639857 10371188
二硫化炭素
1144932
10879571393352
ジメチルスルフィド
607372545580691469プロパナール
98689
93396
122890アセトン
18133117
18802128 18172842
メタノール
4993226829469641523-ブタノン
689727
811666743760
イソバレルアルデヒド
27555516671190152
イソプロピルアルコール
629939268175777063038
エタノール
72491460
75528980 84127728
ジアセチル
429935538796443707379
トリハロメタン
66853
59663
80230
トルエン
199190192667
194265ヘキサナール
266299222232
345982エチルベンゼン
42028
43891
56908
2-ブタノール
31185
34043
36822
p-キシレン
4231
4295
6797
アセトイン
15706921
14027690 12778909
酢酸
580206549129460304ベンズアルデヒド
36999
38661
35599
酪酸
30074
34258
36488
ブチルラクトン
11445310650397630※各ピークの質量数とNISTライブラリとの照合による

4.1.2 サンプリング回数の検討
サンプリング回数が多いほど面積値が増大した(表3)。トラップ 10 回でも各成分の分離ができており，一方でこれ以上のサンプリングはオートサンプラーの設定上困難なことから，サンプリング回数は 10 回とし，以後の分析を行った。
表 3 サンプリング回数による揮発成分面積値の変化
推定成分※
ペンタン
4-メチルペンタン
ヘキサン
ジエチルエーテル
メチルシクロペンタン
アセトアルデヒド
二硫化炭素
ジメチルスルフィド
プロパナール
アセトン
メタノール
3-ブタノン
イソバレルアルデヒド
イソプロピルアルコール
エタノール
ジアセチル
トリハロメタントルエン
ヘキサナールエチルベンゼン
2-ブタノール
p-キシレン
アセトイン
酢酸
ベンズアルデヒド
酪酸
ブチルラクトントラップ1回 トラップ3回 トラップ5回 トラップ10回
69554
22673538723335841755991
16829125781879895
55991
168291257818298426115941
193215211471250406
10688
41169
64642
82365
5545421 16918161
7880679
9013500
24827990956511449323055599104179389824607372747227
27834
65538
98689
94439
3940001 12387133 18133117 30027617
663285407996499322794056186463780945689727131917910055520316527555542936
88276525259430
6299392 13976300
22061770 62488501 72491460 93514119
19867783597140
4299355
5569859
18209
46600
66853
17440462310
136305
19919038627722369
71316
266299339603
9793
29098
42028
113794
10324
21809
31185
69946
446
2525
4231
16286
12947237743230 15706921 27968227
41135
261568580206918960
11949
30888
36999
75444
542
7212
30074
78775
17426
83004
114453228900※各ピークの質量数とNISTライブラリとの照合による茨城県工業技術センター研究報告第 44 号

4.2 熟成前後で変化する成分の探索入手できたサンプル量の都合により，熟成0日目と8日目，熟成0日目と21日目の比較は，異なるサンプルを使用した。熟成0日目と8日目(表4)では，面積値に明確（2倍以上）な変化の見られた成分はなかった。
表 4 熟成 0 日目と 8 日目の揮発成分面積値の変化

推定成分※
ペンタン
ヘキサン
メチルシクロペンタン
アセトアルデヒド
二硫化炭素
ジメチルスルフィド
プロパナール
アセトン
メタノール
イソバレルアルデヒド
イソプロピルアルコール
エタノール
ジアセチル
アセトニトリル
トリハロメタントルエン
ヘキサナール1-ブタノール
アセトイン
酢酸
ベンズアルデヒド
イソ酪酸
酪酸
ブチルラクトンカプロン酸

熟成0日目 熟成8日目
7623788233839447329459622937552775665875043
4099605
10481125855361803221217569627190026168220891457 20329821
40357064503739037240261026128753 30867400
178771770 181731802
96442737062798
320986275639334065378922464038333391
1574901
215091454603
61122
52907420 36764963
1422763
1853325
58298
54349
90734
139942150842
137830279929339349351800274721※各ピークの質量数とNISTライブラリとの照合による熟成0日目と21日目（表5）では，アルデヒド類のプロパナール，ヘキサナールが減少し（図2），低級脂肪酸の酪酸，カプロン酸が増加した（図3）。

図3 熟成0日目と21日目の低級脂肪酸の面積値の変化（熟成0日目を100とした相対値）
表 5 熟成 0 日目と 21 日目の揮発成分面積値の変化

推定成分※
ペンタン
ヘキサン
メチルシクロペンタン
アセトアルデヒド
二硫化炭素
ジメチルスルフィド
プロパナール
アセトン
メタノール
イソバレルアルデヒド
イソプロピルアルコール
エタノール
ジアセチル
アセトニトリル
トリハロメタントルエン
ヘキサナール1-ブタノール
アセトイン
酢酸
ベンズアルデヒド
イソ酪酸
酪酸
ブチルラクトンカプロン酸

熟成0日目 熟成21日目
39063339032039707738418310981692484
43440233064252
1469986126935910087501034805
25423283763
16929025
15707092
21530937438043660273235211684036
960962496054597
69710993
9781388
8866470303871246720412247435725227886131886113717230323357566
47628
64684090
72278429
23382304336147
44691
47056
81118
133194
190442758429363803507289168345634549※各ピークの質量数とNISTライブラリとの照合による

4.3 主要香気成分の探索
アセトイン，エタノール，アセトンは，面積値は大きかったが，嗅覚閾値が大きいため，面積値/嗅覚閾値
では小さくなっており，主要な香りにはなっていないと考えられた。一方，嗅覚閾値の小さいカプロン酸，酪酸，ヘキサナール，ジアセチル，アセトアルデヒド
は面積値/嗅覚閾値が大きく，主要な香気成分になっていると考えられた(表6)。
図2 熟成0日目と21日目のアルデヒド類の面積値の変化（熟成0日目を100とした相対値）

茨城県工業技術センター研究報告第 44 号

７．参考文献等表6 揮発成分面積値と面積値/嗅覚閾値※11)菅原悦子・保坂由貴子：日本家政学会誌，60，54（2009）
※2

面積値
推定成分
面積値/嗅覚閾値
ペンタン
390320279
ヘキサン
384183256
メチルシクロペンタン
92484
54
アセトアルデヒド
30642522042835
二硫化炭素
12693596045
ジメチルスルフィド
1034805
517402
プロパナール
83763
83763
アセトン
15707092
374
メタノール
37438011
イソバレルアルデヒド
732352732352イソプロピルアルコール
9609624370
エタノール69710993
134060ジアセチル
8866470
177329407
アセトニトリル
24672019
トリハロメタン
43572595
トルエン
131886400
ヘキサナール
3032331082976
1-ブタノール
47628
1253
アセトイン
72278429
144557
酢酸
4336147722691
ベンズアルデヒド
47056
9411
イソ酪酸
13319488796
酪酸
7584293991730
カプロン酸634549
1057581※1：各ピークの質量数とNISTライブラリとの照合による※2：嗅覚閾値は文献値3）による。アセトインに嗅覚閾値は参考成分（メチルイソプロピルケトン）の数値を使用4）

５．まとめ①HS-GC/MS の分析条件を決定した②熟成前に比べ，熟成21日目はアルデヒド類のプロパナール，ヘキサナールが減少し，低級脂肪酸の酪酸，カプロン酸が増加することが分かった。
③面積値/嗅覚閾値で比較をすることで主要香気成分を探索し，カプロン酸，酪酸，ヘキサナール，ジアセチル，アセトアルデヒドの寄与が大きいと考えられた。
６．今後の課題
肉用牛研究所において，今回分析した熟成 0 日目，8日目，及び 21 日目のサンプルの呼気ガス測定装置による分析，官能評価を実施している。本研究における結果も含め，肉の香りに影響を与える香り成分の解明と，評価手法の開発を今後も行う予定である。

2) 茨城県工業技術センター研究報告

vol43，29（2014）
3)永田 好男・竹内 教文：日環セ所報，No.17，77(1990)
4)西島 裕人，2014 年，自動濃縮装置を用いたにおい嗅ぎ‐GC/MS による乳製品の『におい』評価，SCAS NEWS，39 号，7(2014)