肉粉和肉骨粉氧化变质规律及抗氧化剂的抗氧化作用研究

杨卫兵 吴大伟 唐志刚 温 超 周岩民

（南京农业大学，南京 210095）

随着养殖业的发展及其对饲料需求量的增长，我国蛋白质饲料资源严重不足，充分利用各种资源开发蛋白饲料原料具有重要意义。饲用肉粉和肉骨粉是利用屠宰厂、肉品加工厂除去可食部分后的残骨、内脏、碎肉等原料经高温高压蒸煮、灭菌、脱脂、干燥、粉碎制成的产品，粗蛋白质量分数一般在50%～65%，脂肪10%～16%。我国规定，肉粉中含骨量超过10%即为肉骨粉，其蛋白质质量分数为40%～55%，脂肪质量分数12%左右。然而，由于肉粉和肉骨粉中含有较高的脂肪，极易氧化变质分解为低级脂肪酸、醛类、酮类等有毒有害物质［1～2］；此外，脂肪氧化产生的自由基中间产物能引 起蛋白质氧化变质，破坏蛋白质结构的完整性，不仅降低其营养价值，还会产生一些有毒有害的次级氧化产物，动物采食后存在一定毒害作用，严重影响动物健康和食品安全［3－7］。因此，必须采取有效的技术措施控制肉粉和肉骨粉在贮存期间的氧化劣变。抗氧化剂能够与自由基反应，终止氧化反应过程，具有延滞因氧化所引起的劣变、酸败或变色等作用［8－9］；抗氧化剂一般具有较强的供氢能力，其所提供的氢可以和脂自由基和蛋白氧化自由基结合，生成稳定的化合物以延缓氧化进程，发挥抗氧化作用［10］。有关肉粉和肉骨粉在储存期间的氧化变质规律鲜见报道，为此，本试验通过在肉粉和肉骨粉中添加不同水平抗氧化剂及储存不同时间，测定酸价酸价（AV）、过氧化值（POV）、羰基值（CGV）和挥发性盐基氮（TVB－N）指标，探讨肉粉和肉骨粉中脂肪和蛋白质随储存时间的氧化变质规律及不同水平抗氧化剂的抗氧化效果，以期为生产中提高肉粉和肉骨粉品质提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验用肉粉和肉骨粉由河南省商丘市应天饲料科技有限公司提供，主要营养成分测定值见表1，抗氧化剂（饲料级，粉剂）由南京恩特精细化工厂提供，主要含乙氧基喹啉、BHT、BHA及柠檬酸等。

表1 试验用肉粉和肉骨粉常规营养成分测定值／%

1.2 试验设计

肉粉、肉骨粉样品各分为5组，即对照组（不添加抗氧化剂）和分别添加0.1%、0.2%、0.3%和0.4%的抗氧化剂添加组（Ⅰ组、Ⅱ组、Ⅲ组和Ⅳ组），每组4平行，每平行1 kg；样品盛放于表面有圆孔的自封袋中，平放，保持自然的通风、避日光直射、较为阴凉处，温度为（28±3）℃；分别于试验第1、10、20、30、60和90 d采集样品置于－20℃保存，用于测定酸价、过氧化值、羰基值和挥发性盐基氮指标。

1.3 指标测定及方法

1.3.1 酸价

肉粉和肉骨粉中 AV测定按照 GB／T 19164—2003中附录B执行。

1.3.2 过氧化值

将肉粉和肉骨粉样品混匀，肉粉取样品10 g，肉骨粉取样12 g，置于250 mL锥形瓶中，加入100 mL石油醚（沸程30～60℃），用封口膜封口，摇床中120 r／min摇动30 min，使脂肪充分溶解于石油醚，静置过夜；用快速滤纸过滤，收集滤液于锥形瓶，通风橱中强风快速挥发掉石油醚，残留油脂按GB／T 5009.37—2003方法测定过氧化值。

1.3.3 羰基值

肉粉和肉骨粉样品先经粉碎机粉碎，全部通过40目筛，准确称取肉粉2.0 g或肉骨粉2.5 g置于25 mL容量瓶中，以精制苯定容至刻度，放置2 h，每隔5 min混匀1次，取部分悬浊液12 000 r／min离心5 min，吸取上清5 mL，然后按照 GB／T 5009.37—2003规定方法测定。

1.3.4 挥发性盐基氮

称取肉粉和肉骨粉样品10 g于250 mL锥形瓶中，添加100 mL去离子水，磁力搅拌器混匀30 min，用快速滤纸过滤，取滤液按照半微量定氮法（GB／T 5009.44—2003）测定。

1.4 数据统计分析

试验数据采用Excel进行初步处理，再用SPSS（16.0）软件进行统计分析，再进行GLM双因素方差分析，选择Duncan多重比较，结果以方差分析主效应表示；另外，各指标间进行 Bivariate correlations（Kendall’s taub）二元线性相关性分析。

2 结果与分析

2.1肉粉和肉骨粉随储存时间的氧化变质规律及不同水平抗氧化剂效果

2.1.1 肉粉和肉骨粉随储存时间的氧化变质规律

如表2所示，肉粉中AV随着存储时间不断升高，90 d时达到最大值；POV除在30 d略低于20 d外，总体呈随时间增加而不断升高的趋势；CGV先上升后下降，储存30 d后达到最大值；TVB－N含量亦在30 d达到最大。

肉骨粉中AV亦随储存时间而增加（表3），储存90 d达最大值；POV除在30 d略有降低，整体则呈增加趋势；整个试验期，CGV先上升后下降，储存20 d时达到最大值；TVB－N随着时间先升高后下降，在30 d时达到最大值。

表2 肉粉随储存时间的氧化变质规律及不同水平抗氧化剂效果

2.1.2 不同水平抗氧化剂对肉粉和肉骨粉抗氧化作用

由表2可见，肉粉中添加抗氧化剂均能降低AV和POV（P＜0.01）；抗氧化剂添加组CGV有所降低，但无显著差异（P＞0.05）；Ⅱ组和Ⅳ组即0.2%和0.4%抗氧化剂添加量组TVB－N含量分别降低2.26%（P＜0.05）和7.23%（P＜0.01）。抗氧化剂和储存时间对肉粉中POV有显著互作影响（P＜0.01）。

肉骨粉中添加抗氧化剂能够有效降低AV含量（表3），其中Ⅲ组达到显著降低（P＜0.05），而其余各组含量则极显著降低（P＜0.01），且能够降低肉骨粉中 POV（P＜0.01）；另外，Ⅳ组 CGV最小（P＜0.01），且显著低于Ⅰ和Ⅲ组（P＜0.05）；抗氧化剂分别显著（P＜0.05）和极显著（P＜0.01）降低Ⅱ与Ⅳ组的TVB－N含量，且Ⅳ组低于其余各抗氧化剂组（P＜0.01）。抗氧化剂与储存时间对肉骨粉中POV和TVB－N有极显著的互作影响（P＜0.01）。

表3 肉骨粉随储存时间的氧化变质规律及不同水平抗氧化剂总抗氧化作用

续表

2.2 肉粉和肉骨粉指标间线性相关性分析

2.2.1 肉粉指标间线性相关性分析

如表4所示，肉粉中AV与POV、CGV与TVBN间高度正相关（P＜0.01），AV与CGV以及AV与TVB－N虽同样呈正相关，但相关系数不高（P＞0.05）。

表4 肉粉中AV、POV、CGV和TVB－N相关性（r）

2.2.2 肉骨粉指标间线性相关性分析

由表 5可知，肉骨粉中 AV与 POV、POV与CGV、POV与TVB－N及CGV与TVB－N间高度正相关（P＜0.01），AV与CGV间有正相关且达到显著水平（P＜0.05），AV与TVB－N有一定相关性（P＞0.05）。

表5 肉骨粉中AV、POV、CGV和TVB－N相关性（r）

3 讨论

3.1 肉粉和肉骨粉的变质规律及抗氧化剂总抗氧化作用

3.1.1 肉粉和肉骨粉随储存时间的氧化变质规律

在肉粉和肉骨粉加工过程中的高温处理可使脂肪酶失去活性，但由于肉粉和肉骨粉含有一定水分，常规储存过程中极易引起微生物的附着增殖，在其相关酶作用下，三酰甘油水解为甘油、单或双甘油脂和游离脂肪酸，且随水解的不断进行，AV增加［11］。另外，游离不饱和脂肪酸易发生自动氧化形成脂过氧化物，再经有氧及无氧裂解或聚合反应，形成醛、酮、酸及小分子酸性物质，亦为导致AV升高原因之一［12］。POV是衡量脂肪酸过氧化物含量的指标，表明脂肪酸初级氧化酸败程度［13－16］。本试验中肉粉和肉骨粉在脂肪氧化的同时，蛋白质受到不饱和脂肪酸氧化产生的自由基作用，发生氧化劣变，此过程中能产生氢过氧化物，因此肉粉和肉骨粉中POV为脂肪和蛋白质氢过氧化物的总含量［17］。肉粉和肉骨粉中羰基化合物除来源于脂肪氧化变质外，蛋白质氧化变质过程中其肽链断裂、侧链基团氧化以及脂肪族氨基酸侧链烷氧自由基直接分解作用都可导致CGV增加；另外，肽链氧化裂解经过分子重排可直接形成羰基化合物［18－19］；羰基化合物进一步形成多种形式的有毒聚合物，导致蛋白质营养损失、风味恶化，当畜禽体内存在较多该类聚合物，就会出现生长缓慢，发育障碍，肝肿大等症状［20－24］。肉粉和肉骨粉中蛋白质由于脂类自由基中间产物以及环境影响产生的自由基作用，肽链经α－酰胺途径裂解或酪氨酸、苏氨酸、谷氨酰胺残基氧化裂解产生酰胺化合物，再经降解，会形成NH3及其他含氮分解物，可以在碱性溶液中以气体形式蒸出，即TVB－N。TVBN的形成不仅降低肉粉和肉骨粉的营养价值，还带有恶臭味道影响风味［18］。

肉粉和肉骨粉中脂肪自动氧化连锁反应会产生大量的自由基，导致脂肪酸不饱和链断裂形成脂过氧化物，而氧化反应一旦开始，其速度不断加快，本试验结果表明AV和POV含量随储存时间呈不断增加趋势且随储存时间其生成速率增加，符合脂肪氧化变质规律；肉粉和肉骨粉中CGV达到最大值后，随之下降，可能是挥发性羰基化合物挥发而导致总羰基化合物减少；而TVB－N含量下降，则与含氮物质进一步降解成为NH3等易挥发性含氮物质有关。

3.1.2 不同水平抗氧化剂对肉粉和肉骨粉抗氧化作用

抗氧化剂虽不能阻止三酰甘油水解作用导致的AV增加，但通过延缓不饱和脂肪酸氧化进程，减少次级酸败产物含量，因而具有一定的降低AV效果。肉粉和肉骨粉中添加抗氧化剂能够降低CGV，其机理与清除自由基有关，减少了一级氧化产物的生成（过氧化物），进而减少二级氧化产物醛、酮的含量。本试验中，肉粉和肉骨粉抗氧化剂添加组均降低了TVB－N含量，说明抗氧化剂对能够通过消除自由基与蛋白质的反应，进而减少TVB－N的含量。

3.2 各指标间的相关性

试验结果表明，肉粉和肉骨粉中AV与POV高度正相关（P＜0.01），则二者均可作为反映脂肪氧化酸败程度的良好指标，与范柳萍等［16］的研究结果一致。TVB－N是反映蛋白质变质的指标，而CGV可反映油脂和蛋白质氧化生成的羰基化合物水平，本试验中肉粉和肉骨粉中TVB－N与CGV呈高度正相关（P＜0.01），说明CGV主要是来源于蛋白质的氧化产物，少量来自于脂肪氧化作用，因此，CGV和TVB－N均可以用来反映肉粉和肉骨粉中蛋白质变质情况。此外，肉粉中反映脂肪氧化的指标（AV和POV）以及反映蛋白质变化的指标（CGV和TVBN）间相关水平较低（P＞0.05），而对于肉骨粉中AV与 CGV（P＜0.05）、POV与 CGV（P＜0.01）、POV与TVN－N（P＜0.01）均高度正相关，可能是由于肉粉与肉骨粉营养成分的差异，导致营养成分变质表现不尽一致的规律，这与Barbara等［18］研究结果一致。

4 结论

4.1 肉粉和肉骨粉中AV和POV随储存时间延长呈上升趋势，而CGV和TVB－N先上升，后下降。

4.2 本研究所加抗氧化剂能够有效防止肉粉和肉骨粉的脂肪和蛋白质氧化，且随抗氧化剂添加量提高而效果增强。

4.3 肉骨粉和肉骨粉中CGV主要由蛋白质氧化产生，CGV有可能作为评价蛋白质变质的指标之一。

［1］穆同娜，张惠，景全荣.油脂的氧化机理及天然抗氧化物的简介［J］.食品科学，2004（1）：243－246

［2］邓鹏，程永强，薛文通.油脂氧化及其氧化稳定性测定方法［J］.食品科学，2005，26：196－199

［3］Berna K，Sucran C.Chemical，microbiological and sensory changes in thawed frozen fillets of sardine（Sardina pilchardus）during marination［J］.Food Chemistry，2004，88：275－280

［4］章银良，安巧云.脂肪氧化诱导蛋白质变性的模拟体系研究［J］.食品与发酵工业，2010（9）：11－14

［5］Gardner H W.Lipid hydroperoxide reactivity with proteins and amino acids：A review［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，1979（27）：220－229

［6］Saeed S，Fawthrop SA，Howell N K.Electron spin resonance（ESR）study on free－radical transfer in fish lipid－protein interactions［J］.Journal of the Science of Food and Agriculture，1999，79：1809－1816

［7］Zirlin A，Karel M.Oxidation effects in a freeze－dried gelatin－methyl linoleate system［J］.Journal of Food Science，1969，34（2）：160－165

［8］李文林，黄风洪.天然抗氧化剂研究现状［J］.粮食与油脂，2003，2（10）：10－13

［9］周丽凤.油脂氧化与抗氧化技术［J］.粮食与食品工业，2008（5）：24－26

［10］王莉娟.大豆肽的制备及其体内外抗氧化活性研究［D］.无锡：江南大学，2008

［11］叶健，刘长风.用石油醚－乙醇混合液作溶剂测定油脂的酸价［J］.广西轻工业，2011（9）：49－57

［12］孙丽琴，孙立君，郑刚.不同的存放条件对油脂AV和过氧化值的影响［J］.粮油仓储科技通讯，2007（2）：45－46

［13］王珺.乙氧基喹啉、氧化鱼油和烟酸铬对大黄鱼与鲈鱼生产性能影响及其（或代谢物）在鱼体组织中残留的影响［D］.青岛：中国海洋大学，2010：3－9

［14］叶蔚云，吴赤蓬，刘冬英，等.油炸食品及其煎炸油卫生质量检测与关系探讨［J.实用预防医学，2006（4）：848－850

［15］周拥军，郝海燕，陈杭君，等.贮藏温度对栝楼籽油脂酸败的影响［J］.食品科学，2010（2）：237－240

［16］范柳萍，李进伟，李风云，等.真空低温煎炸对油稳定性影响的研究［J］.中国油脂，2004（1）：47－49

［17］周雅琳.煎炸油的品质评价及其极性化合物的快速检测技术研究［D］.重庆：西南大学，2009

［18］Barbara S Berlett，Earl R，Stadtman.Protein Oxidation in Aging，Disease and Oxidative Stress［J］.The Journal of BiologicalChemistry，1997，272（33）：20313－20316

［19］Toren Finkel，Nikki J，Holbrook.Oxidants，oxidative stress and the biology of ageing［J］.Nature，2000，408（9）：239－247

［20］Blumenthal M M.A new look at the chemistry and physics of deep－fat frying［J］.FoodTechnology，1991，45（2）：68－72

［21］Jerey P Rabek，William H Boylston，John Papaconstantinou.Carbonylation of ER chaperone proteins in aged mouse liver［J］.Biochemical and Biophysical Research Communications，2003（305）：566－572

［22］Shyi L S，Lung B H.Effect of vacuum frying on the oxidative stability of oils［J］.Journal of the American Oil Chemists’Society.1996，73：1194－1198

［23］Sahina N，Rahmanullah S.Deterioration of olive，corn and soybean oils due to air，light，heat and deep－frying［J］.Food Research Intemational，2005，38：127－134

［24］Felix A A，Roman P.Degradation and nutritional quality changes of oil during frying［J］.Journal of the American Oil Chemists’Society，2009，86：149－156.