賽麥提·艾則孜,馬依努爾·米吉提,巴吐爾·阿不力克木

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，烏魯木齊 830052)

風(fēng)干肉由于攜帶方便、保質(zhì)期長、制作簡單、口感獨(dú)特、營養(yǎng)豐富而深受消費(fèi)者喜愛[1-2]。但因風(fēng)干肉加工和貯藏周期較長,常規(guī)包裝很容易造成蛋白質(zhì)和脂肪過度氧化。風(fēng)味是消費(fèi)者選購肉制品的決定性因素之一[3],適量的蛋白氧化有助于提高肉制品的風(fēng)味和成熟度,但脂肪和蛋白質(zhì)過度氧化會降低肉制品營養(yǎng)物質(zhì)含量，引起肉制品腐敗并產(chǎn)生一些不良異味,肉制品在貯藏加工過程中易發(fā)生脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化。脂質(zhì)氧化會產(chǎn)生醛、酮、低級脂肪酸等肉制品特征風(fēng)味物質(zhì)，導(dǎo)致肉制品風(fēng)味劣變[4]。

目前研究表明,真空包裝和冷凍貯藏等方式可有效抑制脂肪和蛋白質(zhì)的氧化，此外,煙熏也能有效地抑制肉制品貯藏期間脂肪和蛋白質(zhì)的氧化。陳康等[5]研究煙熏對臘肉的貨架期,結(jié)果顯示煙熏處理后的臘肉能夠有效地抑制產(chǎn)品微生物和脂肪氧化。但因上述方法需要特殊設(shè)備,且能耗較高,甚至產(chǎn)生一些致癌物質(zhì),在生產(chǎn)中受到了一定限制。另外,添加抗氧化劑是最有效的控制食品氧化的方法之一,常用的抗氧化劑有丁基羥基茴香醚(butylated hydroxy anisole,BHA)、二丁基羥基甲苯(butylated hydroxy toluene,BHT)、亞硝酸鈉等。雖然這些抗氧化劑能有效地抑制食品氧化,但長期被人體吸收后有致癌的可能[6],因此近年來從植物中提取的天然抗氧化劑由于其低副作用、功能性多、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)。

本研究以風(fēng)干羊肉為原料,用葡萄籽和石榴皮提取物浸泡處理后的風(fēng)干肉并進(jìn)行貯藏試驗(yàn)。通過檢測酸價、過氧化值、TBA 值、巰基含量、羰基含量等氧化指標(biāo)及揮發(fā)性化合物變化,研究植物提取物對風(fēng)干羊肉抗氧化及風(fēng)味的影響。其目的是研究植物提取物對風(fēng)干羊肉貯藏期間品質(zhì)的影響,并為葡萄籽提取物和石榴皮提取物在肉制品中的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)和實(shí)踐依據(jù),旨在實(shí)現(xiàn)風(fēng)干肉產(chǎn)業(yè)的提質(zhì)增效。

1 材料、儀器與方法

1.1 材料與試劑

材料:新鮮羊肉,烏魯木齊北園春農(nóng)貿(mào)市場;葡萄籽提取物(原花青素>95%),陜西中鑫生物科技有限公司;石榴皮提取物,陜西嘉禾生物科技有限公司。

藥品試劑:濃鹽酸、KCl、Na2HPO4、NaH2PO4、MgCl、NaCl、疊氮化鈉、三氯乙酸、二硝基苯阱、乙醇(60%～90%)、DTNB、冰乙酸、異丙醇、乙醚、乙酸乙酯,均為分析純。

1.2 儀器設(shè)備

JA2003max200分析天平 上海上天精密儀器有限公司;GL-20G-Ⅱ高速離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠;HH-S4恒溫水浴鍋 金壇市醫(yī)療儀器廠;JZ-350便攜式色彩色差儀 蘇州艾森儀器設(shè)備有限公司;721可見分光光度計(jì) 上海菁華科技儀器有限公司;電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司;Flavour Spec氣相離子遷移譜聯(lián)用儀 德國G.A.S公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品制作

原料處理:選用新鮮羊肉,按部位切割處理,大約為5 cm×3 cm×15 cm;以羊肉質(zhì)量計(jì)，食鹽2.7%、蔗糖2.5%、白胡椒5 g/kg,按比例混合后,采用干鹽法在室溫條件下腌制24 h。

低溫風(fēng)干:將腌制后的羊肉,在風(fēng)干箱中進(jìn)行吊掛風(fēng)干。風(fēng)干條件為風(fēng)速3 m/s、相對濕度55%～70%、溫度4 ℃、時間16 d。

1.3.2 抗氧化處理試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將風(fēng)干羊肉樣品隨機(jī)分為對照組和試驗(yàn)組,將試驗(yàn)組按照肉品質(zhì)量分別用0.15%的葡萄籽和石榴皮提取物浸泡處理10 min,晾干20 min后進(jìn)行風(fēng)干,將風(fēng)干后樣品切分后真空包裝,置于恒溫25 ℃、恒濕70%的培養(yǎng)箱內(nèi)貯藏15 d,并分別于第0,3,6,9,12,15天取樣測定相關(guān)指標(biāo)。

1.3.3 測定指標(biāo)與方法

肌原纖維蛋白的提取:參考孫雷[7]的方法并稍作修改。稱取5 g肉樣剪碎后加入4倍體積的磷酸鹽緩沖液(0.02 mol/L，pH 6.5),于4 ℃下勻漿后離心(12 000×g,20 min);加入4倍體積含有0.1%(體積比)Triton X-100的磷酸鹽緩沖液(0.03 mol/L，pH 6.5),于4 ℃下高速勻漿后離心(12 000 ×g,20 min),重復(fù)3次;再取沉淀加入4倍體積含有0.7 mol/L KI和0.02%(體積比)NaN3的磷酸鹽緩沖液(0.1 mol/L，pH 6.5),并劇烈振蕩,4 000 r/min離心5 min,取沉淀,重復(fù)2次;沉淀即為肌原纖維蛋白。

巰基含量的測定:通過DTNB顯色反應(yīng)參考Benjakul等[8]的方法并稍作修改,取肌原纖維蛋白溶液采用含0.6 mol/L NaCl的磷酸鹽緩沖溶液,將肌原纖維蛋白溶液稀釋至2 mg/mL。空白組為磷酸緩沖溶液,代替肌原纖維蛋白溶液。試驗(yàn)組取1 mL肌原纖維蛋白溶液在60 ℃水浴鍋中加熱5 min,然后加入pH 6.8緩沖溶液9 mL,再加入10% DTNB 1 mol后攪拌,在40 ℃水浴鍋中加熱25 min,于412 nm 波長處測定吸光值。計(jì)算總巰基含量時,摩爾吸光系數(shù)取13 600 mol/(L·cm)， 每個樣品測3個平行組,結(jié)果取平均值。

羰基含量的測定:參考魏超昆等[9]、Koutina等[10]的方法并適當(dāng)修改,蛋白質(zhì)溶液稀釋至2 mg/mL,取1 mL稀釋液加入1 mL DNPH溶液,空白組加入1 mL 2 mol/L鹽酸,在37 ℃ 水浴鍋中加熱1 h 后加入1 mL 20% TCA,水浴鍋中加熱10 min,4 500 r/min離心15 min取沉淀,沉淀物加6 mol/L鹽酸胍溶解,在37 ℃加熱1 h,離心10 min,取上清液,于370 nm 波長處測吸光值。

酸價的測定:按照GB/T 5009.37—2003測定。

過氧化值的測定:按照GB/T 5009.37—2003測定。

TBA的測定:參考張濤等的方法并修改,取5 g樣品用勻漿機(jī)搗碎均質(zhì),向搗碎的樣品中加入25 mL 7.5%三氯乙酸充分?jǐn)嚢韬笥秒p層過濾紙過濾,取5 mL上清液于比色管中再加入5 mL 0.02 mol/L TBA 溶液,85 ℃加熱40 min,冷卻到室溫,1 600 r/min離心5 min,取上清液加入5 mL氯仿,靜置分層后取上清液,分別在532 nm和 600 nm波長處測定吸光值并按下式計(jì)算TBA值:

揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的測定:GC-IMS分析條件：色譜柱類型FS-SE-54-CB石英毛細(xì)管柱(0.5 μm×15 m×0.53 mm);頂空孵化溫度80 ℃;孵化時間 10 min;孵化轉(zhuǎn)速500 r/min;進(jìn)樣針溫度 85 ℃;進(jìn)樣體積1 mL,不分流模式;清洗時間0.50 min;載氣為高純氮?dú)?≥99.999%);色譜柱溫度 60 ℃。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用分析軟件Microsoft Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,Origin 2018進(jìn)行繪圖;Reporter插件:直接對比樣品的二維圖和三維圖譜圖差異;GalleryPlot插件:指紋圖譜直觀且定量比較不同樣品之間的揮發(fā)性有機(jī)物差異;Dynamic PCA 插件:動態(tài)主成分分析,用于將樣品聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同植物提取物處理對脂肪氧化的影響

2.1.1 不同植物提取物對風(fēng)干羊肉酸價的影響

在貯藏期間,肉制品由于水分、光線、微生物、解脂酶和溫度等因素的作用分解產(chǎn)生游離脂肪酸,從而使肉制品緩慢水解和酸敗,提高酸價,降低肉品貯藏過程中穩(wěn)定性的同時也產(chǎn)生令人不悅的味道。

圖1 貯藏過程中風(fēng)干羊肉酸價的變化(n=3)Fig.1 Change of acid value of air-dried mutton during storage (n=3)注:大寫字母表示不同貯藏時間,不同小寫字母表示有顯著性差異,下圖同。

由圖1可知,風(fēng)干羊肉在貯藏過程中酸價呈上升趨勢,這與趙嬌[11]的研究結(jié)果一致。葡萄籽和石榴皮提取物處理風(fēng)干羊肉酸價明顯低于對照組,說明兩種提取物能有效地抑制風(fēng)干羊肉的脂質(zhì)氧化。貯藏期第15天風(fēng)干羊肉對照組、石榴皮提取物處理組、葡萄籽提取物處理組酸價含量分別為4.43,3.98,3.52 mg/g,各組之間有顯著性差異(P<0.05),其中葡萄籽提取物的酸價最低,是對照組的0.79倍。對照組酸價超過了肉制品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB 2708-1994中酸價(小于4.0 mg/g)的規(guī)定。這表明葡萄籽和石榴皮提取物在風(fēng)干肉貯藏過程中有一定的抑制脂肪氧化的作用，而葡萄籽提取物的抑制氧化效果高于石榴皮提取物。

2.1.2 不同植物提取物對風(fēng)干羊肉過氧化值的影響

脂肪氧化是肉制品品質(zhì)劣變的重要原因之一。過氧化物是脂質(zhì)氧化初級產(chǎn)物,其本身不穩(wěn)定,然而隨著貯藏時間延長,這些過氧化物進(jìn)一步分解成小分子的醛、酮、酸等次級產(chǎn)物[12]。

圖2 貯藏過程中風(fēng)干羊肉過氧化值的變化(n=3)Fig.2 Change of peroxide value of air-dried mutton during storage (n=3)

由圖2可知,貯藏期間風(fēng)干羊肉的過氧化值均呈上升趨勢,這與廖嬋等[13]的研究結(jié)果一致。貯藏第0天到第9天各組過氧化值上升速率較快,分別從1.48,1.84,2.30 g/100 g上升到4.79,5.01,6.28 g/100 g,而第9天到第15天上升速率緩慢。過氧化物進(jìn)一步分解,到第15天過氧化值上升至5.14,5.34,7.04 g/100 g,對照組和處理組之間有顯著性差異(P<0.05),但葡萄籽和石榴皮提取物處理組之間沒有顯著性差異(P>0.05)。

2.1.3 不同植物提取物對風(fēng)干羊肉TBA 值的影響

TBA值是肉類產(chǎn)品不飽和脂肪酸氧化所產(chǎn)生的醛類物質(zhì)的積累程度,醛類物質(zhì)與硫代巴比妥酸(TBA)反應(yīng)后產(chǎn)生有色化合物,這表明TBA 值直接反映肉制品脂肪氧化程度。

圖3 貯藏過程中風(fēng)干羊肉TBA的變化(n=3)Fig.3 Change of TBA value of air-dried mutton during storage (n=3)

由圖3可知,隨著貯藏時間的延長,TBA 值逐漸上升,其中對照組上升速度明顯高于葡萄籽和石榴皮提取物處理組,這與李玉邯等[14]和Brewer[15]的研究結(jié)果基本一致。貯藏到第15天時,對照組的TBA值為2.85 mg/kg,葡萄籽和石榴皮提取物處理組分別為1.00,1.34 mg/kg,處理組分別是對照組的0.35倍和0.47倍,而各組之間有顯著性差異(P<0.05)。這表明兩種植物提取物對風(fēng)干羊肉貯藏期間有一定抑制脂肪氧化的作用。

2.2 不同植物提取物處理對蛋白質(zhì)氧化的影響

2.2.1 不同植物提取物對風(fēng)干羊肉巰基含量的影響

巰基含量的損失是評判蛋白質(zhì)氧化的主要指標(biāo)之一。肉制品氧化過程中巰基容易氧化成二硫鍵。有報道顯示,肌原纖維蛋白中55%是肌動球蛋白,每個肌動球蛋白分子大概有40個巰基[16]。

圖4 貯藏過程中風(fēng)干羊肉巰基值的變化(n=3)Fig.4 Change of sulfhydryl value of air-dried mutton during storage (n=3)

由圖4可知,隨著貯藏時間的延長,各組巰基含量逐漸呈減少趨勢,這與Hamre等[17]在凍藏魚肉過程中蛋白質(zhì)氧化研究結(jié)果一致。貯藏期第15天，風(fēng)干羊肉對照組、葡萄籽和石榴皮提取物處理組巰基含量分別為24.5，41.43,33.26 nmol/mg,其中葡萄籽提取物處理組的巰基含量是對照組的1.69倍,石榴皮提取物處理組是對照組的1.36倍。這表明植物提取物處理組與對照組差異顯著(P<0.05),而葡萄籽提取物的抑制氧化效果高于石榴皮提取物。

2.2.2 不同提取物處理對風(fēng)干羊肉羰基含量的影響

圖5 貯藏過程中風(fēng)干羊肉羰基值的變化(n=3)Fig.5 Change of carbonyl value of air-dried mutton during storage (n=3)

羰基是肌肉蛋白質(zhì)氧化的重要指標(biāo)之一。由圖5可知,在貯藏期間各試驗(yàn)組羰基逐漸呈上升趨勢,這可能是風(fēng)干羊肉貯藏過程中蛋白質(zhì)基團(tuán)上的NH-以及NH2-的氨基酸側(cè)鏈和肽鍵被氧化而形成了羰基化合物[18],從而導(dǎo)致產(chǎn)品中羰基含量增加,這與勵建榮等[19]的研究結(jié)果一致。風(fēng)干羊肉在貯藏過程中,從第0天～第6天抗氧化處理組與對照組羰基含量差異顯著(P<0.05),而葡萄籽和石榴皮提取物處理組羰基含量值較接近且變化趨勢一致,而第15天各組羰基含量值分別為4.47,3.23,3.61 meq/kg,這表示葡萄籽和石榴皮提取物處理組分別是對照組的0.72倍和0.81倍,表明葡萄籽提取物處理組抗氧化能力高于石榴皮提取物。

2.3 不同植物提取物對風(fēng)干羊肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響

2.3.1 不同植物提取物對風(fēng)干羊肉風(fēng)味離子遷移色譜 GC-IMS 譜圖對比分析

采用LAV(Laboratory Analytical Viewer)軟件中的Reporter插件程序制作不同植物提取物對風(fēng)干肉三維和二維對比圖,見圖6和圖7。圖6、圖7可直接比較不同植物提取物處理的風(fēng)干羊肉風(fēng)味物質(zhì)差異。其中Y軸表示氣相色譜儀的保留時間,X軸表示用于識別的離子遷移時間,Z軸表示峰高通,RIP峰兩側(cè)的每一個點(diǎn)代表一種揮發(fā)性有機(jī)物，顏色越深表示該揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的濃度越大。結(jié)合圖6和圖7可知,不同植物提取物對風(fēng)干羊肉不同階段檢測到的揮發(fā)性化合物種類基本相似,但是信號強(qiáng)度有一定區(qū)別,如圓圈所示。這可能是由于風(fēng)干羊肉隨著貯藏時間的延長,脂肪和蛋白質(zhì)逐漸氧化,脂肪氧化顯著增加了醛類、醇類和酮類等揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類和濃度差異[20]。

圖6 不同植物提取物處理風(fēng)干羊肉揮發(fā)性風(fēng)味成分的GC-IMS 譜圖(三維)Fig.6 GC-IMS spectra (3D) of volatile flavor components in air-dried mutton treated with different plant extracts注:三維譜圖(保留時間、遷移時間和峰強(qiáng)度)中RIP峰兩側(cè)的每一個點(diǎn)代表一種揮發(fā)性有機(jī)物。CK代表對照，PT代表葡萄籽提取物處理組，SL代表石榴皮提取物處理組。

2.3.2 不同植物提取物對風(fēng)干羊肉揮發(fā)性有機(jī)物成分的GC-IMS指紋圖譜的差異

a

圖8 不同植物提取物處理風(fēng)干羊肉揮發(fā)性風(fēng)味成分的GC-IMS指紋譜圖Fig.8 GC-IMS fingerprints of volatile flavor components in air-dried mutton treated with different plant extracts注:xr代表新鮮肉，PT代表葡萄籽提取物處理組，SL代表石榴皮提取物處理組，CK代表對照組。

表1 不同植物提取物處理風(fēng)干羊肉風(fēng)味物質(zhì)定性分析信息Table 1 Qualitative analysis information of flavor substances in air-dried mutton treated with different plant extracts

續(xù) 表

GC-IMS技術(shù)軟件LAV中的插件程序Gallery Plot 指紋譜圖更加明顯地顯示了不同植物提取物處理組風(fēng)干羊肉樣本的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)信息以及樣本之間揮發(fā)性有機(jī)物的差異。圖8代表一個樣品中選取的全部信號峰,其中列代表同一揮發(fā)性有機(jī)物在不同樣品中的信號峰,M 和D 分別代表該物質(zhì)的單體和二聚體。由圖8和表1可知,風(fēng)干羊肉中揮發(fā)性物質(zhì)總共35種,其中醛類6種、醇類5種、烴類5種、酮類5種、酯類6種、其他8種。

醛類肉品脂肪氧化產(chǎn)物也具有特別的嗅感,正己醛、庚醛、苯甲醛具有令人愉悅的清香味,而己醛、戊醛和2,4-癸二烯醛等具有油膩的腐敗味[21]。由試驗(yàn)結(jié)果可知,對照組己醛、庚醛(單體)含量明顯高于植物提取物處理組。這可能是由于風(fēng)干羊肉在貯藏過程中脂肪不斷氧化，醛類含量不斷增加,而植物提取物有效地抑制了風(fēng)干羊肉氧化,從而降低了醛類含量。

酮類主要是由肉制品不飽和脂肪酸氧化和氨基酸降解而生成的，對風(fēng)味的貢獻(xiàn)小于醛類化合物,但是會一定程度上影響肉制品風(fēng)味[22]。葡萄籽和石榴皮提取物處理組2-庚酮、1-羥基-2-丙酮相對含量分別為1.00%、3.54%和0.69%、2.65%,相比于對照組1.91%、3.74%相對較低。

醇類化合物中飽和醇類的閾值較高,對氣味貢獻(xiàn)較小,但不飽和醇類閾值較低,對氣味貢獻(xiàn)較大[23]。在風(fēng)干肉貯藏過程中正己醇主要由亞油酸氧化和降解而成,對風(fēng)味貢獻(xiàn)有限。本文研究的醇類總共5種,其中在貯藏第15天與對照組相比,1-戊醇、1-庚醇相對含量分別為1.26%、2.37%,而葡萄籽和石榴皮提取物處理組分別為0.93%、0.62%和1.20%、1.70%。因此,葡萄籽和石榴皮提取物能有效地抑制脂肪酸氧化和降解,從而降低醇類物質(zhì)生成。

綜上所述,葡萄籽提取物和石榴皮提取物處理能明顯減少風(fēng)干羊肉貯藏過程中脂肪氧化所產(chǎn)生的異味并保證產(chǎn)品質(zhì)量。魏玲等[24]對不同程度氧化的鴨肉進(jìn)行風(fēng)味物質(zhì)測定,結(jié)果發(fā)現(xiàn)脂肪氧化程度過高或過低都會對產(chǎn)品風(fēng)味產(chǎn)生一定影響,當(dāng)氧化程度保持在一個合適范圍內(nèi)時,既可保證產(chǎn)生充足的肉香味,又能防止脂肪過度氧化所導(dǎo)致的肉制品酸敗。趙冰等[25]的研究結(jié)論也證實(shí)了這一觀點(diǎn),發(fā)現(xiàn)醛類物質(zhì)含量隨著肉制品脂肪氧化不斷增加,醛類既是其他風(fēng)味物質(zhì)的前體物質(zhì),同時也可能形成異常的酸敗氣味,所以控制脂肪氧化程度對肉制品形成優(yōu)質(zhì)香味、防止氧化酸敗具有重要意義。

2.3.3 不同植物提取物處理風(fēng)干羊肉揮發(fā)性物質(zhì)主成分特征分析

圖9 不同植物提取物處理風(fēng)干羊肉揮發(fā)性風(fēng)味主成分的PCA分析圖Fig.9 PCA analysis of principal components of volatile flavor in air-dried mutton treated with different plant extracts注:A代表新鮮肉，B代表第0 天葡萄籽提取物處理組，C代表第0 天葡萄籽提取物處理組，D 代表第0 天對照組，E代表第15 天葡萄籽提取物處理組，F(xiàn)代表第15 天石榴皮提取物處理組，G代表第15 天對照組。

依據(jù)圖9構(gòu)建的不同植物提取物處理風(fēng)干羊肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)動態(tài)變化的離子遷移色譜指紋圖譜，采用 dynamic PCA plug-ins 插件程序進(jìn)行PCA處理，觀察不同植物提取物處理風(fēng)干羊肉貯藏期間的風(fēng)味動態(tài)變化特征，更直觀地分析不同植物提取物處理風(fēng)干羊肉貯藏期間的風(fēng)味物質(zhì)差異。

由圖9可知,主成分1 和主成分2 的貢獻(xiàn)率之和達(dá)到了69%,風(fēng)干羊肉的各組平行樣品分離良好,說明不同處理組的樣品揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)之間存在顯著性的差異，這與圖8指紋圖譜所得到的結(jié)論一致。

3 結(jié)論

葡萄籽和石榴皮提取物處理組可有效抑制風(fēng)干羊肉貯藏期間酸價、過氧化值、TBA 值和羰基含量的升高,并有效延緩巰基含量的下降。此外,GC-IMS分析結(jié)果表明,不同組樣品中總共檢測出35種揮發(fā)性物質(zhì),而兩種植物提取物可有效降低風(fēng)干羊肉中2-庚酮、2-戊基呋喃、庚醛、1-羥基-2-丙酮、1-戊醇、1-庚醇含量。葡萄籽提取物和石榴皮提取物處理能明顯減少風(fēng)干羊肉貯藏過程中脂肪和蛋白質(zhì)氧化所產(chǎn)生的異味并保證產(chǎn)品質(zhì)量。整體來看，葡萄籽提取物抑制風(fēng)干羊肉脂肪和蛋白質(zhì)氧化能力高于石榴皮提取物。