郝教敏,楊文平,靳明凱,趙芳芳,王 凱,楊珍平*,高志強(qiáng)
(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,山西 太谷 030801;2.華北理工大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,河北 唐山 063000;3.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,山西 太谷 030801)
食品質(zhì)量與安全是目前人們普遍關(guān)注的問(wèn)題。肉制品中脂肪和蛋白質(zhì)易發(fā)生氧化,嚴(yán)重降低了產(chǎn)品的品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,通常表現(xiàn)為使產(chǎn)品變色、風(fēng)味惡化、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)破壞和可能形成有毒化合物[1-2]。因此,為控制氧化損害,在肉制品加工中,合成抗氧化劑如丁基羥基茴香醚、二丁基羥基甲苯(butylated hydroxytoluene,BHT)、沒(méi)食子酸丙酯等被廣泛使用[3-4]。但是長(zhǎng)期使用合成抗氧化劑對(duì)人體有較大潛在的毒副作用,因此,天然抗氧化劑的開(kāi)發(fā)應(yīng)用已成研究熱點(diǎn)。天然抗氧化劑主要為多酚類化合物,廣泛存在于天然植物中,如常見(jiàn)的茶多酚、迷迭香提取物和一些水果多酚[4-8]。其酚羥基中的鄰位酚羥基極易被氧化,且對(duì)活性氧等自由基有較強(qiáng)的捕捉能力,所以具有較強(qiáng)的抗氧化性,其替代合成抗氧化劑是必然的趨勢(shì)[3-8]。
黑麥不但營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高,而且富含膳食纖維、多酚類化合物和β-葡聚糖等活性物質(zhì)[9-10]。目前已有不少關(guān)于黑麥中多酚類活性物質(zhì)的報(bào)道,但主要集中于多酚的提取及其體外抗氧化性能的評(píng)估,將黑麥多酚與肉制品聯(lián)系起來(lái)的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。研究表明,黑麥富含阿魏酸、植物甾醇類和木酚素等多酚類物質(zhì),具有較強(qiáng)的清除自由基、抗菌、抗氧化活性,可以保護(hù)機(jī)體免受過(guò)氧化物造成的氧化損傷,防止機(jī)體細(xì)胞衰老[11-13]。本研究以混合了黑麥多酚提取物的豬肉丸為研究對(duì)象,以目前生產(chǎn)中常用的合成抗氧化劑BHT為對(duì)照,通過(guò)測(cè)定豬肉丸中硫代巴比妥酸反應(yīng)產(chǎn)物(thiobarbituric acid reactive substances,TBARS)值、蛋白質(zhì)羰基含量、蛋白巰基含量和品質(zhì)變化,評(píng)價(jià)黑麥多酚對(duì)抑制豬肉丸經(jīng)4 ℃冷藏12 d后的脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化的效果,為黑麥多酚的開(kāi)發(fā)利用提供理論依據(jù)。
黑麥(Secale cerealL.)引自加拿大的‘黑引1號(hào)’品種,由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供。
新鮮豬肉購(gòu)自山西省太谷雙匯冷鮮肉店。
無(wú)水乙醇、沒(méi)食子酸、無(wú)水碳酸鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、三氯甲烷、乙二胺四乙酸鈉、BHT、三氯乙酸(trichloroacetic acid,TCA)、氯仿、過(guò)硫酸鉀、2,4-二硝基苯肼(dinitrophenylhydrazine,DNPH)、2-硫代巴比妥酸 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;福林-酚、2,2’-聯(lián)氮-雙(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸)(2,2-diazobis(3-ethylbenzothiazole-6-sulfonic acid),ABTS)、6-羥基-2,5,7,8-四甲基色烷-2-羧酸(Trolox)、5,5-二巰基-2-硝基苯甲酸(5,5-dimercapto-2-nitrobenzoic acid,DTNB) 上海Solarbio生物科技有限公司。
HC-3018R高速冷凍離心機(jī) 安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司;Ratavapor R-3旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 瑞士BUCHI公司;PL3000真空冷凍干燥機(jī) 北京水方儀濤貿(mào)易有限公司;WFJ2100可見(jiàn)分光光度計(jì) 尤尼柯(上海)儀器有限公司;TCP2型全自動(dòng)測(cè)色色差計(jì) 北京鑫奧依克光電技術(shù)有限公司;TMS-Pro質(zhì)構(gòu)儀 美國(guó)FTC公司。
1.3.1 黑麥多酚提取物的制備
將黑麥全粒谷物粉碎,除殼外的所有部位全部收集,得黑麥全粉,混合均勻。稱取一定量樣品,按料液比1∶11.8溶于體積分?jǐn)?shù)50%乙醇溶液中,封口,置于54 ℃恒溫水浴鍋,浸提48 min,過(guò)濾,得黑麥多酚粗提液。經(jīng)高速冷凍離心的上清液,以1 mL/min的流速通過(guò)AB-8型吸附樹(shù)脂,用體積分?jǐn)?shù)70%的乙醇溶液以1 mL/min的速率洗脫。收集的洗脫液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮,再經(jīng)冷凍干燥成粉得到黑麥多酚提取物(rye polyphenol extract,RPE)(參考文獻(xiàn)[14]檢測(cè)得到其總酚含量為54.6 mg/g,以每克干提取物的沒(méi)食子酸質(zhì)量計(jì)),保存?zhèn)溆谩?/p>
1.3.2 豬肉丸的制作
原料準(zhǔn)備:豬瘦肉10 kg、豬背膘3 kg、食鹽150 g、白砂糖100 g、白胡椒粉37 g、三聚磷酸鈉30 g、亞硝酸鈉0.8 g、淀粉500 g、味精100 g。將豬瘦肉和背膘經(jīng)4 mm孔板的絞肉機(jī)絞碎,加入配料和2.7 kg水,充分?jǐn)嚢杈鶆?,制成直徑? cm的肉丸,80 ℃煮制20 min,放入聚丙烯托盤中用聚氯乙烯薄膜包裹,置于4 ℃冰箱冷藏。
1.3.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
對(duì)于4 個(gè)實(shí)驗(yàn)組,在基礎(chǔ)配方中按豬肉質(zhì)量分別添加0.04% RPE、0.08% RPE、0.12% RPE和0.02% BHT,以基礎(chǔ)配方(不添加抗氧化劑)作為對(duì)照。指標(biāo)測(cè)定從冷藏當(dāng)天(0 d)開(kāi)始,每隔3 d測(cè)定一次,每次測(cè)定重復(fù)3 次。
1.3.4 指標(biāo)測(cè)定
1.3.4.1 抗氧化能力測(cè)定
按照文獻(xiàn)[15]測(cè)定抗氧化能力,并進(jìn)行少量修改。將38.41 mg ABTS與5 mL 0.1 mol/L pH 7.4磷酸鹽緩沖溶液(phosphate buffered saline,PBS)混合制備ABTS溶液,將5 mL PBS與6.615 mg過(guò)硫酸鉀混合制備過(guò)硫酸鉀溶液,再將上述兩種溶液混合反應(yīng)16 h共制得10 mL ABTS原液(含7 mmol/L ABTS和2.45 mmol/L過(guò)硫酸鉀)。用PBS稀釋所得的ABTS原液,獲得734 nm波長(zhǎng)處吸光度為0.70±0.04的工作液。將2 g肉糜與10 mL 0.1 mol/L PBS混合,勻漿2 min,4 ℃下3 000 r/min離心5 min。取10 mL勻漿,加入90 mL稀釋的ABTS工作液,室溫靜置6 min,734 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度。結(jié)果由Trolox的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得到,抗氧化能力以每克樣品的Trolox當(dāng)量表示,單位為mg/g。
1.3.4.2 TBARS值的測(cè)定
參照GB 5009.181—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中丙二醛的測(cè)定》[16]中的方法測(cè)定TBARS值。
1.3.4.3 蛋白質(zhì)氧化程度的測(cè)定
羰基含量的測(cè)定采用DNPH法,參照Lampila等[17]的方法并略加修改。將2 g肉樣在10 mL 0.1 mol/L PBS(pH 7.4)中均質(zhì),并取兩份2 mL的該溶液,分別與2 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)20% TCA混合,11 000×g離心3 min。第一份沉淀物用于蛋白質(zhì)量濃度的測(cè)定,第二份沉淀物加入濃度為10 mmol/L的DNPH 2 mL,4 ℃靜置1 h,然后11 000×g離心3 min,棄上清液,沉淀風(fēng)干后,再添加3 mL 6 mol/L鹽酸胍,50 ℃保溫45 min,在370 nm波長(zhǎng)處測(cè)吸光度。羰基含量(以蛋白質(zhì)量計(jì))由公式(1)計(jì)算得到。
式中:2.2×104為摩爾吸光系數(shù)/(L/(mol·cm));106為mmol/mg到nmol/mg的單位轉(zhuǎn)換系數(shù);ρ表示用鹽酸胍作空白在280 nm波長(zhǎng)處測(cè)得的蛋白質(zhì)量濃度/(mg/mL)。
巰基含量的測(cè)定采用DTNB法,具體參考Eymard等[18]的方法。巰基含量由公式(2)計(jì)算得到,結(jié)果以每毫克蛋白質(zhì)中所含的游離硫醇物質(zhì)的量表示,單位為nmol/mg。
式中:1.36×104表示摩爾吸光系數(shù)/(L/(mol·cm));106為mmol/mg到nmol/mg的單位轉(zhuǎn)換系數(shù);ρ表示采用考馬斯亮藍(lán)法[19]在595 nm波長(zhǎng)處所測(cè)得的肉樣蛋白質(zhì)量濃度/(mg/mL)。
1.3.4.4 色澤的測(cè)定
將不同冷藏期的豬肉丸樣品絞碎,碎肉填充于比色皿內(nèi),壓實(shí)、抹平,保證測(cè)定表面無(wú)氣泡,用色差計(jì)測(cè)定樣品的L*、a*、b*值。
1.3.4.5 質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定
將豬肉丸切成2 cm的正方體樣品,采用質(zhì)構(gòu)儀在TPA模式下測(cè)定樣品的硬度、彈性、回復(fù)性及咀嚼性,每個(gè)樣品做3 次平行測(cè)定。質(zhì)構(gòu)儀參數(shù):探頭型號(hào):P/50;測(cè)定前探頭速率:5.00 mm/s;測(cè)定時(shí)探頭速率:2.00 mm/s;測(cè)定后探頭速率:5.00 mm/s;壓縮比:50%;觸發(fā)類型:自動(dòng);觸發(fā)力:5.0 g;兩次測(cè)定間隔時(shí)間:5.00 s。
1.3.4.6 感官評(píng)價(jià)
各處理組不同冷藏期的豬肉丸都在100 ℃水中煮制10 min,冷卻后切成2 cm的正方體樣品,然后由8 名專業(yè)人員對(duì)其感官特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。所有樣本是隨機(jī)編碼的盲樣本,并按照隨機(jī)順序提供給每個(gè)評(píng)價(jià)員。每個(gè)評(píng)價(jià)員被要求評(píng)價(jià)樣品表面的顏色、多汁性和酸敗味。1 分代表極度不喜歡,5 分代表既不喜歡也不討厭,9 分代表極度喜歡。給評(píng)價(jià)小組成員提供礦泉水,以清洗樣品之間的味覺(jué),最后得分為所有成員所打的平均分。
實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3 次,結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用Statistix 8.1軟件進(jìn)行方差分析,采用Tukey HSD多重比較法進(jìn)行差異顯著性分析(P<0.05),采用SigmaPlot 14.0繪圖軟件作圖。
圖 1 豬肉丸冷藏過(guò)程中的抗氧化能力Fig. 1 Antioxidant capacity of pork meatballs during refrigerated storage
如圖1所示,添加RPE(0.04%、0.08%、0.12%)提高了豬肉丸的抗氧化能力,第0天0.12% RPE組抗氧化能力最高,與RPE(0.04%和0.08%)組和對(duì)照組有顯著差異(P<0.05),但與0.02% BHT組無(wú)顯著差異(P>0.05)。隨冷藏時(shí)間延長(zhǎng),各組抗氧化能力均顯著降低,但在所有時(shí)間點(diǎn)RPE(0.04%、0.08%、0.12%)組的抗氧化能力仍高于對(duì)照組,抗氧化能力由大到小依次為0.12% RPE組>0.08% RPE組>0.04% RPE組。第12天0.12% RPE組抗氧化能力最高,與0.04% RPE組和對(duì)照組有顯著差異(P<0.05),但與0.08% RPE組和0.02% BHT組無(wú)顯著差異(P>0.05)。冷藏期間(0~12 d)0.12% RPE組雖然抗氧化能力稍高于0.02% BHT組,但并無(wú)顯著差異(P>0.05),二者抗氧化能力相當(dāng)。
圖 2 豬肉丸冷藏過(guò)程中的TBARS值Fig. 2 TBARS value of pork meatballs during refrigerated storage
在食品科學(xué)研究及食品保鮮或加工生產(chǎn)中,TBARS值已被廣泛用以檢測(cè)貯藏過(guò)程中食品的脂質(zhì)過(guò)氧化程度[20]。如圖2所示,豬肉丸的脂質(zhì)氧化從第0天就已發(fā)生,RPE也在第0天立即表現(xiàn)出對(duì)脂質(zhì)氧化的抑制作用,且0.12% RPE作用顯著(P<0.05)。隨冷藏時(shí)間延長(zhǎng),所有處理組的TBARS值呈上升趨勢(shì),12 d后對(duì)照組的TBARS值最高。與對(duì)照組相比,0.12% RPE在第0天、0.08% RPE在第3天即開(kāi)始顯著抑制肉丸中TBARS值的增加(P<0.05),0.04% RPE抑制作用不明顯(P>0.05)。此外,添加0.12% RPE與0.02% BHT對(duì)豬肉丸冷藏12 d內(nèi)的脂質(zhì)氧化具有相同的保護(hù)作用。
蛋白質(zhì)氧化是影響肉制品品質(zhì)的另一個(gè)重要因素。脂質(zhì)氧化產(chǎn)物包括自由基、過(guò)氧化氫和次生化合物,易與硫醇、氨基酸等蛋白質(zhì)成分發(fā)生氧化反應(yīng),導(dǎo)致蛋白質(zhì)氧化并失去其功能[21]。蛋白質(zhì)氧化主要表現(xiàn)為肽鍵斷裂和氨基酸側(cè)鏈修飾,從而產(chǎn)生羰基化合物及其衍生物,而半胱氨酸殘基中的巰基(—SH)也極易在氧自由基攻擊下形成二硫鍵(—S—S—)[22-23]。羰基化合物的形成是氧化蛋白中最顯著的變化,其含量已被作為蛋白質(zhì)氧化的可靠指標(biāo)廣泛應(yīng)用于食品和生物系統(tǒng)中[24-25]。游離硫醇基是半胱氨酸殘基的巰基,其含量也是判斷組織中蛋白質(zhì)氧化程度的重要參數(shù)[26]。
2.3.1 豬肉丸羰基含量的變化
如圖3所示,第0天即存在蛋白質(zhì)氧化,且添加0.12% RPE的肉丸羰基含量顯著低于對(duì)照組(P<0.05)。與對(duì)照組相比,添加0.12% RPE從開(kāi)始就顯著抑制了豬肉丸的蛋白氧化(P<0.05),且冷藏12 d內(nèi)抑制作用均顯著(P<0.05),說(shuō)明經(jīng)0.12% RPE處理的豬肉丸蛋白氧化得到了有效抑制。隨冷藏時(shí)間延長(zhǎng),豬肉丸的羰基含量一直呈增加趨勢(shì)。添加0.08% RPE從第3天開(kāi)始顯著減緩了羰基含量的增加(P<0.05),而添加0.04% RPE從第9天開(kāi)始也顯著減緩了羰基含量的增加(P<0.05)。除第6、9天外,添加0.12% RPE組與0.02% BHT組的羰基含量均無(wú)顯著差異(P>0.05),說(shuō)明二者對(duì)保護(hù)豬肉丸蛋白質(zhì)氧化的作用基本相當(dāng)。
圖 3 豬肉丸冷藏過(guò)程中的羰基含量Fig. 3 Protein carbonyl content of pork meatballs during refrigerated storage
2.3.2 豬肉丸中巰基含量的變化
圖 4 豬肉丸冷藏過(guò)程中的巰基含量Fig. 4 Sulfydryl contents of pork balls during refrigerated storage
如圖4所示,各處理組的巰基含量一直呈下降趨勢(shì),對(duì)照組巰基含量降低速度最快。第0天,RPE(0.04%、0.08%、0.12%)組與對(duì)照組巰基含量無(wú)顯著差異(P>0.05)。0.12% RPE處理從第3天開(kāi)始,0.04%、0.08% RPE處理從第9天開(kāi)始顯著抑制巰基水平的降低(P<0.05),說(shuō)明RPE處理可以很好地保護(hù)巰基,降低蛋白質(zhì)氧化程度。冷藏9 d后,RPE(0.04%、0.08%、0.12%)組之間及與0.02% BHT組之間的巰基水平均無(wú)顯著差異(P>0.05)。
顏色是消費(fèi)者判斷肉制品質(zhì)量的直觀依據(jù)。表1結(jié)果表明,與對(duì)照組相比,添加RPE(0.08%和0.12%)顯著提高了豬肉丸第0天的L*值(亮度)和a*值(紅度)(P<0.05),但b*值(黃度)降低不顯著(P>0.05)。冷藏12 d內(nèi),添加RPE(0.04%、0.08%、0.12%)均不同程度抑制了豬肉丸L*、a*值的降低和b*值的增加,但只有添加0.12% RPE起到了顯著穩(wěn)定肉色的作用(P<0.05),且與0.02% BHT作用相當(dāng)(P>0.05)。
表 1 豬肉丸冷藏過(guò)程中的色澤Table 1 Color values of pork meatballs during refrigerated storage
肉類的顏色與肌肉組織中的肌紅蛋白直接相關(guān),氧合肌紅蛋白的存在是肉類呈鮮紅色的主要原因,當(dāng)氧合肌紅蛋白中血紅素所含的二價(jià)鐵被氧化為三價(jià)鐵時(shí),肉就會(huì)發(fā)生褐變。因此,二價(jià)鐵肌紅蛋白的保持程度直接決定肉類顏色的穩(wěn)定性。顏色變化是由氧化反應(yīng)引起的,添加具有抗氧化活性的物質(zhì)即可抑制顏色的變化[27]。脂肪氧化會(huì)促進(jìn)肌紅蛋白的氧化,因而多酚提取物還能通過(guò)抑制脂肪氧化達(dá)到穩(wěn)定肉色的目的[5]。
如表2所示,所有處理組硬度隨冷藏時(shí)間延長(zhǎng)均呈先升高后降低的趨勢(shì),12 d冷藏期內(nèi),添加RPE(0.04%和0.08%)的豬肉丸硬度與對(duì)照組相比沒(méi)有顯著差異,而添加0.12% RPE的肉丸硬度9 d后才顯著高于對(duì)照組(P<0.05),說(shuō)明RPE對(duì)豬肉丸的硬度影響不大。添加RPE(0.04%、0.08%、0.12%)對(duì)豬肉丸的彈性沒(méi)有顯著影響(P>0.05)。除第3天外,添加0.12% RPE的豬肉丸回復(fù)性均顯著高于對(duì)照組(P<0.05),而添加RPE(0.04%和0.08%)對(duì)肉丸回復(fù)性沒(méi)有顯著影響(P>0.05)。與對(duì)照組相比,添加RPE(0.04%、0.08%、0.12%)的豬肉丸咀嚼性從第6天開(kāi)始均顯著提高(P<0.05),添加0.12% RPE的豬肉丸咀嚼性在第0天即顯著提高(P<0.05)。
肉制品的質(zhì)構(gòu)特性與其本身所含的蛋白質(zhì)、脂肪和水分有著密切聯(lián)系。水分和脂肪的存在有利于維持肉制品質(zhì)構(gòu)的穩(wěn)定,而蛋白質(zhì)構(gòu)成的框架能夠鎖住水分和脂肪,蛋白質(zhì)氧化導(dǎo)致羰基含量增加、蛋白質(zhì)交聯(lián),脂肪氧化破壞肌纖維膜的完整性,兩者均會(huì)造成肉制品水分和脂肪流失,從而影響肉制品的質(zhì)構(gòu)特性[28-29]。研究表明,植物提取物可以通過(guò)抑制肉類脂肪和蛋白質(zhì)氧化來(lái)改善肉制品的質(zhì)構(gòu)特性[30]。
表 2 豬肉丸冷藏過(guò)程中的質(zhì)構(gòu)特性Table 2 Texture characteristics of pork meatballs during refrigerated storage
表 3 豬肉丸冷藏過(guò)程中的感官評(píng)分Table 3 Sensory scores of pork meatballs during refrigerated storage
如表3所示,第0天所有處理組的表面顏色、多汁性和酸敗味評(píng)分均無(wú)顯著差異(P>0.05)。與對(duì)照組相比,第9天,添加RPE(0.08%和0.12%)的豬肉丸顏色和酸敗味評(píng)分顯著提高(P<0.05),添加0.12% RPE的豬肉丸多汁性評(píng)分顯著提高(P<0.05)。冷藏12 d內(nèi),添加0.12% RPE與0.02% BHT的豬肉丸的所有感官品質(zhì)(表面顏色、多汁性和酸敗味)評(píng)分均無(wú)顯著差異(P>0.05)。
本實(shí)驗(yàn)將添加RPE(0.04%、0.08%、0.12%)的豬肉為原料制成肉丸,放入冰箱(4 ℃)冷藏12 d,以目前常用的合成抗氧化劑BHT作陽(yáng)性對(duì)照,以不添加抗氧化劑的產(chǎn)品作空白對(duì)照,研究了RPE對(duì)豬肉丸冷藏過(guò)程中脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化的抑制作用。結(jié)果表明,添加RPE的豬肉丸具有較高的抗氧化能力;添加RPE(0.08%和0.12%)可顯著降低TBARS值,顯著降低羰基含量和提高巰基含量;0.12% RPE和0.02% BHT在抑制豬肉丸脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化方面作用相當(dāng)。
此外,探討了RPE對(duì)豬肉丸在冷藏過(guò)程中品質(zhì)變化的影響。與對(duì)照組相比,添加0.12% RPE顯著提高了豬肉丸的L*值和a*值,降低了b*值;經(jīng)RPE(0.04%、0.08%、0.12%)處理的豬肉丸咀嚼性明顯改善,而對(duì)硬度和彈性影響不大,添加0.12% RPE明顯改善了豬肉丸的回復(fù)性和冷藏后期的感官品質(zhì);冷藏12 d內(nèi),0.12% RPE與0.02% BHT對(duì)豬肉丸品質(zhì)的影響無(wú)顯著差異。研究結(jié)果表明,RPE作為一種天然抗氧化劑,具有良好的抗氧化性能和替代合成抗氧化劑(0.02% BHT)的潛力,可在改善或不降低品質(zhì)的前提下延長(zhǎng)產(chǎn)品的貨架期,在生產(chǎn)功能改良的健康肉制品方面具有很大的應(yīng)用潛力。