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(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,內(nèi)蒙古呼和浩特 010018;2.內(nèi)蒙古烏拉特中旗家畜改良站,內(nèi)蒙古烏拉特中旗 015300)

蘇尼特羊、巴美肉羊和二狼山白絨山羊(烏拉特山羊)均屬于內(nèi)蒙古優(yōu)良的肉羊品種。蘇尼特羊體格大、低脂肪,富含氨基酸和脂肪酸,具有較高的營養(yǎng)價值[1]。巴美肉羊是內(nèi)蒙古地區(qū)培育的新品種,具有早熟、耐粗飼料等特點[2]。烏拉特山羊以細嫩鮮美,不膻不膩而著稱[3]。羊肉的品質(zhì)主要包括色澤、pH和風(fēng)味等,色澤可從感官上反映羊肉的新鮮程度,pH則影響肉的嫩度、系水力及肉色等[4]。風(fēng)味是加熱過程中不同的前體物質(zhì)相互作用的結(jié)果,其中脂質(zhì)降解和美拉德反應(yīng)是風(fēng)味物質(zhì)形成的重要反應(yīng),主要包括烷、烯、醇、醛、酮、酯等化合物。這些都是影響消費者接受程度的重要指標。

近年來,學(xué)者針對不同品種的羊肉展開較多研究。張宏博等[5]對比了巴美肉羊、小尾寒羊與蘇尼特羊的肉品質(zhì),并確定了最佳屠宰月齡。王貴印等[3]對烏拉特山羊的肉品質(zhì)、脂肪酸及營養(yǎng)特性進行了分析,發(fā)現(xiàn)烏拉特山羊肉色良好,具有較高的營養(yǎng)價值和保健功能,但未對其風(fēng)味物質(zhì)進行研究。羅玉龍等[6]比較了蘇尼特羊和小尾寒羊的揮發(fā)性成分,其中主要風(fēng)味化合物為己醛、辛醛、壬醛、1-辛烯-3-醇和2,3-辛二酮,且蘇尼特羊肉中的醛類和酮類含量高于小尾寒羊,而醇類化合物含量低于小尾寒羊。國外學(xué)者Vasiliki等[7]在探究品種對羊肉風(fēng)味和脂肪酸的影響時發(fā)現(xiàn)蘇格蘭黑臉羊比特塞爾羊的風(fēng)味更好,得出品種差異可能是由于遺傳因素影響了氨基酸組成的結(jié)論。Monaco等[8]對6個品種的羊肉進行比較,發(fā)現(xiàn)其嫩度、系水力以及風(fēng)味存在顯著差異。然而目前尚未有對蘇尼特羊、巴美肉羊和烏拉特山羊肉品質(zhì)和揮發(fā)性風(fēng)味成分系統(tǒng)全面的研究。因此,本試驗通過測定三個品種羊的肉品質(zhì)以及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),旨在客觀評價其肉品質(zhì),為促進肉類資源的開發(fā),實現(xiàn)肉羊的改良育種提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

從烏拉特中旗畜牧業(yè)育種園區(qū)內(nèi)選取相同舍飼條件下的蘇尼特羊、巴美肉羊和二狼山白絨山羊(烏拉特山羊)各12 只,公母各半,飼料以玉米秸稈、葵盤粉(市售)為主,并補充育肥飼料,宰前禁食24 h,停水2 h,現(xiàn)場屠宰。屠宰后分別從羊的股二頭肌部位各取約150 g肌肉,其中100 g用于測定屠宰性能和肉品質(zhì)等相關(guān)指標,另外50 g置于PE自封袋,在冷藏條件下運回實驗室后于-20 ℃保藏,用于進行后續(xù)試驗。

pH-10型pH計 北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司;TCP2型全自動測色色差計 北京奧依克光電儀器有限公司;HWS-24型電熱恒溫水浴鍋 上海一恒科學(xué)儀器有限公司;Trace 1300、ISQ型GC-MS聯(lián)用儀 美國賽默飛世爾科技公司;SPME裝置 上海安譜實驗科技股份有限公司;SPME萃取頭 美國Supelco公司;PEN3電子鼻 德國Airsense公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 屠宰性能測定 按照GB/T 9961-2008《鮮、凍胴體羊肉》逐羊測定胴體質(zhì)量,按照參考文獻[9-10]的方法,進行胴體高、胴體深、背膘厚等指標的測定。其中:胴體質(zhì)量為肉羊放血后除去頭、蹄、皮、尾、內(nèi)臟以及淋巴結(jié)后的質(zhì)量;胴體高為胴體第一肋前緣至恥骨連和縫之間的直線長度;胴體深為胴體胸椎垂直于脊椎的最大距離;背膘厚為肉羊右半邊胴體肩部最厚處、最后肋、腰薦結(jié)合處3點的平均皮下脂肪厚度。

1.2.2 肉品質(zhì)測定

1.2.2.1 pH的測定 羊屠宰45 min后,用pH-STAR 型胴體直測式pH計測定股二頭肌的pH,每個部位測三次,取平均值[2]。

1.2.2.2 色澤的測定 取1.5 cm2的測定面積,使用TCP2全自動測色色差儀對羊肉的亮度值(L*值)、紅度值(a*值)和黃度值(b*值)進行測定,每個部位測三次后取平均值[11]。

1.2.3 電子鼻測定 將羊肉在4 ℃下解凍,去除筋膜,將羊肉切成肉糜狀,使樣品溫度與室溫保持一致,稱取5 g樣品放入15 mL的進樣瓶內(nèi),用雙層保鮮膜密封,于60 ℃水浴鍋加熱40 min,在室溫條件下平衡1 h,進行電子鼻檢測。清洗時間:90 s,檢測時間:120 s,內(nèi)部流速:400 mL/min,進樣流速:400 mL/min,將樣品命名后保存。選擇響應(yīng)值平穩(wěn)的3個時間點對應(yīng)的數(shù)值,然后取平均值。電子鼻性能和參數(shù)見表1。

表1 電子鼻傳感器性能描述Table 1 Sensor properties of electronic nose

1.2.4 揮發(fā)性成分提取 在20 mL樣品瓶中加入5 g肉糜,GC-MS條件:TR-5毛細色譜柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);載氣He;載氣流速1.0 mL/min;傳輸線溫度250 ℃;不分流進樣;進樣時間1 min;升溫程序:40 ℃保持3 min,以4 ℃/min升溫到150 ℃,保持1 min,再以5 ℃/min升溫到200 ℃,最后以20 ℃/min升至230 ℃,保持5 min進樣口溫度250 ℃;質(zhì)量掃描范圍m/z 30～400;溶劑延遲時間1.0 min[6]。

表2 三個品種羊的品質(zhì)比較(n=12)Table 2 Quality comparison of three breeds of sheep(n=12)

1.2.5 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)定性與定量 質(zhì)譜數(shù)據(jù)經(jīng)與Meanlib、NISTDemo和Wiley Library檢索定性,將匹配度大于800作為鑒定依據(jù),采用面積歸一化法計算各物質(zhì)峰面積百分含量。

關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)確定:采用ROAV法分析各揮發(fā)性物質(zhì)對羊肉風(fēng)味的貢獻[12]。定義對樣品風(fēng)味貢獻最大的風(fēng)味物質(zhì) ROAVstan=100,對其他風(fēng)味物質(zhì)有:

式中:Ci和Ti分別為各揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的相對含量和感覺閾值;Cstan和Tstan分別為對樣品風(fēng)味貢獻最大的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的相對含量和感覺閾值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 屠宰性能及肉品質(zhì)分析

肉羊的胴體質(zhì)量能直接反映產(chǎn)肉性能。由表2可知,巴美肉羊的胴體質(zhì)量和背膘厚顯著高于蘇尼特羊和烏拉特山羊(P<0.05),烏拉特山羊的胴體質(zhì)量顯著高于蘇尼特羊(P<0.05),而背膘厚顯著低于蘇尼特羊(P<0.05)。不同品種含有的控制肉品性狀的基因不同,因此所表達的肉品質(zhì)的物理形態(tài)和化學(xué)成分就會不同。巴美肉羊是典型的肉羊品種,烏拉特山羊在羔羊時就已經(jīng)有接近成年羊的屠宰率,陶曉成[13]和高愛琴等[14]的研究說明巴美肉羊和烏拉特山羊都具有較高的產(chǎn)肉潛力,本實驗的結(jié)果表明二者的產(chǎn)肉性能均高于蘇尼特羊。胴體pH可反映宰后肌肉的糖酵解速率,能夠影響肉的食用品質(zhì)[15],其中蘇尼特羊顯著高于烏拉特山羊(P<0.05),而巴美肉羊與二者無顯著差異(P>0.05)。研究表明不同品種羊的應(yīng)激水平有較大差異[16],山羊易于緊張,這可能是pH存在差異的原因[14]。Lee等[17-18]對山羊宰前肌肉和血液中糖原分解代謝物的試驗?zāi)軌蜃C明此觀點。肉色是判斷肉品質(zhì)的一項重要指標,可衡量肉品品質(zhì)和新鮮度。蘇尼特羊和巴美肉羊的L*值、b*值均顯著高于烏拉特山羊(P<0.05),a*值的大小順序為巴美肉羊>蘇尼特羊>烏拉特山羊,說明巴美肉羊的肉色較紅,這可能與肉的抗氧化能力有關(guān)[19]。

2.2 不同品種羊肉風(fēng)味強度的差異分析

2.2.1 不同品種羊肉氣味響應(yīng)值比較 電子鼻能通過傳感器獲取揮發(fā)性成分的微小變化,使試驗結(jié)果更客觀、準確、穩(wěn)定,能較好地反映出肉中整體揮發(fā)物[20]。三種羊肉的氣味響應(yīng)值如表3所示,其中W5S、W6S、W1S、W2S和W3S傳感器的響應(yīng)值均在1以上,可作為評判氣味特征的主要指標。除W6S傳感器的響應(yīng)值無顯著差異外(P>0.05),其余4個傳感器都呈現(xiàn)蘇尼特羊顯著高于巴美肉羊和烏拉特山羊的趨勢(P<0.05)。W5S傳感器對氮氧化合物敏感,W1S傳感器對甲烷敏感,W2S傳感器對醛類、醇類和酮類物質(zhì)敏感,而W3S傳感器主要對烷烴類敏感,說明蘇尼特羊肉中烷類、醛類、醇類和酮類物質(zhì)比較豐富,需要進一步對羊肉中的揮發(fā)性成分進行具體分析。

表3 三個品種羊肉的氣味響應(yīng)值(n=12)Table 3 Odor response values ofthree varieties of sheep(n=12)

2.2.2 不同品種羊肉的電子鼻PCA結(jié)果 利用SIMCA-P軟件對不同品種羊肉的電子鼻響應(yīng)值進行主成分分析,結(jié)果如圖1所示,第1主成分和第2主成分的貢獻率分別為51.7%和33.9%,兩者貢獻率之和達到85%以上。巴美肉羊和烏拉特山羊的樣品區(qū)域有部分重疊,這說明兩種羊肉的揮發(fā)性成分相類似,而蘇尼特羊與其他兩種羊的數(shù)據(jù)區(qū)域間基本無重疊,說明蘇尼特羊肉的揮發(fā)性成分與其他兩種羊肉差異較大,通過PCA能進行有效區(qū)分。羊肉中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)主要包括醛類、醇類、酮類、烴類及其他化合物[6],在圖1中,代表醇類、醛酮的傳感器W2S與蘇尼特羊距離較近,說明蘇尼特羊肉中醇、醛、酮類化合物含量較高。

圖1 不同品種羊肉電子鼻主成分分析圖Fig.1 Electronic nose principal componentanalysis of different breed of mutton注:內(nèi)圓:r=0.5,外圓:r=1。

表4 三個品種羊肉中的揮發(fā)性成分(n=12)Table 4 Volatile components in three varieties of sheep(n=12)

續(xù)表

表5 三個品種羊肉中揮發(fā)性物質(zhì)的 ROAV值(n=12)Table 5 ROAV value of volatile substances in three varieties of mutton sheep(n=12)

2.3 不同品種羊肉揮發(fā)性成分比較

羊肉中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)是肉品質(zhì)的重要指標之一,它是前體物經(jīng)脂質(zhì)氧化和美拉德反應(yīng)等產(chǎn)生的多種化合物共同作用形成的[21]。由表4可知,羊肉中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)主要包括醛類、醇類、酮類、烴類及其他化合物。三種羊肉中共檢測到36種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),其中蘇尼特羊肉中共檢測出28種風(fēng)味物質(zhì)(醛類13種,醇類10種,酮類、烴類、酸類各為1種,其他風(fēng)味化合物為2種),巴美肉羊為25種(醛類10種,醇類6種,酮類2種,烴類4種,酸類和其他化合物分別為1種和2種),烏拉特山羊共有34種物質(zhì)(醛類13種,醇類11種,酮類3種,烴類4種,酸類和其他化合物分別為1種和2種)。因此烏拉特山羊肉中風(fēng)味物質(zhì)種類較其他兩個品種豐富。當(dāng)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量較為豐富且種類也較多時,其風(fēng)味更加飽滿[22],蘇尼特羊肉中的醛、醇以及酮類化合物的總相對含量高于其他兩種羊,其種類也較為豐富,這與電子鼻的檢測結(jié)果一致。

2.4 羊肉中關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)的確定

閾值的高低決定了香味的濃郁程度,只有氣味閾值低的揮發(fā)性成分才能對風(fēng)味做出直接貢獻[23]。通過揮發(fā)性成分的相對含量及閾值判斷,壬醛在蘇尼特羊肉中相對含量較高,且閾值為1 μg/kg,對蘇尼特羊肉的風(fēng)味貢獻最大,因此定義壬醛為蘇尼特羊肉中的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)(ROAVstan=100);同理,定義1-辛烯-3-醇為巴美肉羊和烏拉特山羊肉中風(fēng)味貢獻最大的物質(zhì)(ROAVstan=100)。當(dāng)ROAV≥1 時,此揮發(fā)性成分為羊肉的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì);當(dāng)0.1≤ROAV<1時,則對羊肉總體風(fēng)味有重要修飾作用[24]。根據(jù)揮發(fā)性物質(zhì)的ROAV值共篩選出18種關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì),其中,庚醛、辛醛、壬醛、反-2-壬烯醛、1-辛烯-3-醇、反-2-癸烯醛和十二醛可作為三種羊肉共有的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)。

醛類物質(zhì)主要來源于脂肪酸的氧化降解,閾值較低,對風(fēng)味形成具有重要作用。由表5可知,庚醛、辛醛、壬醛、反-2-壬烯醛、癸醛、反-2-癸烯醛和十二醛在三種羊肉的香氣中起重要作用(ROAV≥1)。己醛(青草味)來源于亞油酸和花生四烯酸的氧化,可作為巴美羊肉和蘇尼特羊的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)(ROAV≥1),但對烏拉特山羊的風(fēng)味只起修飾作用(0.1≤ROAV<1)。李大彪[25]的研究表明山羊全天用于反芻的時間比綿羊短,且瘤胃固相食糜滯留時間顯著低于綿羊,這將使得食糜受微生物侵蝕、發(fā)酵的時間減少,消化率下降,可能導(dǎo)致烏拉特山羊肉的青草味不及巴美羊肉和蘇尼特羊。庚醛和辛醛是三種羊肉中的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)(ROAV≥1),能賦予羊肉油脂風(fēng)味。蘇尼特羊和巴美羊肉中庚醛含量顯著高于烏拉特山羊(P<0.05),且蘇尼特羊肉中的辛醛含量顯著高于其他兩種羊(P<0.05),使得蘇尼特羊和巴美肉羊比烏拉特山羊有更濃的油脂味。山羊的采食習(xí)性使得其運動量高于綿羊[25],可增強其機體的抗氧化能力,從而降低了不飽和脂肪酸的氧化程度,這可能是庚醛含量較低的原因。壬醛來源于油酸的氧化,呈清香氣味[26]。蘇尼特羊肉中壬醛為風(fēng)味貢獻最大的物質(zhì)(ROAV=100),而巴美肉羊和烏拉特山羊中壬醛的ROAV也均大于1,表明壬醛是三種羊肉中的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)。由表4可知,蘇尼特羊肉中的壬醛含量顯著高于其他兩種羊(P<0.05),這表明壬醛可賦予蘇尼特羊肉更強的清香氣味。反-2-壬烯醛是一種由酶促和非酶促反應(yīng)產(chǎn)生的具有脂肪香的脂質(zhì)氧化產(chǎn)物,巴美肉羊中反-2-壬烯醛的ROAV值僅次于貢獻最大的1-辛烯-3-醇,在烏拉特山羊和蘇尼特羊中也對風(fēng)味形成具有重要作用。癸醛閾值較低,具有脂香味,蘇尼特羊和烏拉特山羊中癸醛的ROAV值都相對較高,對羊肉的風(fēng)味貢獻較大。十一醛在巴美羊肉中的相對含量顯著高于烏拉特山羊(P<0.05),其在蘇尼特羊和巴美羊肉中起到修飾作用。反-2-癸烯醛和十二醛在三種羊肉中也可作為關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)(ROAV≥1)。

醇類主要由肌肉中的共軛亞油酸被脂肪氧合酶和氫過氧化酶降解產(chǎn)生[27]。醇類閾值較高,對肉香的形成不如醛類,但對風(fēng)味的形成也起到關(guān)鍵作用。由表4可知,羊肉中檢出了11種醇類化合物,其中1-辛烯-3-醇、戊醇、己醇、辛醇的相對含量較高。1-辛烯-3-醇是亞油酸酯或亞麻酸酯的氫過氧化合物的降解產(chǎn)物[28],具有蘑菇香和柑橘氣味,是巴美肉羊和烏拉特山羊肉中對風(fēng)味貢獻最大的物質(zhì)(ROAV=100),對蘇尼特羊肉風(fēng)味形成也具有重要作用。1-庚醇是蘇尼特羊和烏拉特山羊中的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)(ROAV≥1),賦予羊肉脂肪氣味,但未在巴美羊肉中檢測出此物質(zhì)。戊醇具有面包香、果香,對風(fēng)味的貢獻不大。辛醇有脂肪、堅果氣味,能對蘇尼特羊和烏拉特山羊的風(fēng)味起到修飾作用(ROAV>0.1)。

酮類化合物是脂肪氧化的另一種產(chǎn)物,由不飽和脂肪酸氧化產(chǎn)生[29]。酮類對風(fēng)味的貢獻要小于醛類和醇類,但對羊肉的風(fēng)味形成不可替代。2,3-辛二酮呈現(xiàn)甜的奶油香,是脂類在氧化過程中烷氧基被另一個烷游離基氧化產(chǎn)生的[30]。結(jié)合表4可知,巴美肉羊和烏拉特山羊中的2,3-辛二酮差異不顯著(P>0.05)。二酮類化合物是美拉德反應(yīng)最初階段的產(chǎn)物,能為肉制品提供肉香和黃油香;如3-羥基-2-丁酮在稀釋后有令人愉快的奶香氣,烏拉特山羊肉中的3-羥基-2-丁酮相對含量顯著高于巴美肉羊(P<0.05)。

酸類化合物在羊肉中的閾值較高,且含量較低,對羊肉的風(fēng)味貢獻不大。烴類可分為烷烴和芳香烴,對肉的風(fēng)味貢獻較小,但對肉的香味起到加和作用,其中有香味的烴為脂質(zhì)熱降解產(chǎn)生,也可在烷基自由基的脂質(zhì)氧化或類胡蘿卜素的分解中生成[31]。苯酚呈現(xiàn)甜香氣味,可作為巴美肉羊和烏拉特山羊的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)(ROAV≥1),但在蘇尼特羊中未檢測出此物質(zhì)。

總體上看,品種對風(fēng)味的種類及相對含量影響較大。蘇尼特羊肉中辛醛、壬醛的相對含量和ROAV值都高于其他兩種羊,有更豐富的柑橘和花香氣味。巴美肉羊和烏拉特山羊肉中反-2-癸烯醛和1-辛烯-3-醇的相對含量都高于蘇尼特羊,且烏拉特山羊的ROAV值高于巴美肉羊,因此脂肪、蘑菇香以及玫瑰氣味較濃郁。

3 結(jié)論

巴美肉羊在屠宰性能上有一定優(yōu)勢,其胴體質(zhì)量、背膘厚均顯著高于蘇尼特羊和烏拉特山羊(P<0.05),烏拉特山羊的胴體質(zhì)量顯著高于蘇尼特羊,而背膘厚顯著低于蘇尼特羊(P<0.05);巴美肉羊的a*值顯著高于其他兩種羊(P<0.05),說明其肉色較紅;蘇尼特羊的pH顯著高于烏拉特山羊(P<0.05),而巴美肉羊與二者之間無明顯差別(P>0.05)。

不同品種羊肉的氣味響應(yīng)值存在差異,利用電子鼻響應(yīng)值進行主成分分析可有效區(qū)分三種羊。品種對羊肉揮發(fā)性成分的構(gòu)成影響較大?？傮w上,蘇尼特羊肉中醛,醇以及酮類化合物總的種類和相對含量較多。實驗共篩選出庚醛、辛醛、壬醛、反-2-壬烯醛、1-辛烯-3-醇、反-2-癸烯醛和十二醛等關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì),其中壬醛對蘇尼特羊肉風(fēng)味貢獻最大,而巴美肉羊和烏拉特山羊肉中貢獻最大的風(fēng)味物質(zhì)為1-辛烯-3-醇。

整體上,品種對肉羊的屠宰性能、肉品質(zhì)以及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)影響較大,明確不同品種羊肉的品質(zhì)以及風(fēng)味物質(zhì)的差異,旨在客觀評價肉類資源,為實現(xiàn)肉羊的改良育種以及產(chǎn)品的開發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)。