八角茴香提取物对牛肉丸脂肪氧化和品质特性的影响

李亚婷,李 玲,周 怡,郭燕云,董 婕

(临沂大学生命科学学院,山东临沂 276000)

在当今社会快节奏的生活方式下,人们对生活品质的要求也日渐提高,在喜欢方便、快捷饮食方式的同时,更加注重食品的安全与健康,使得调理肉制品得到了极大的发展,其中肉丸制品是极具代表性和最为常见的一类。此类产品味道鲜美、营养丰富且方便食用,但在储运和销售过程中极易受到微生物污染,经常会因为温度波动而加速脂肪的氧化,造成营养损失以及不良风味的出现,大大缩短了产品的保质期和货架期[1-2]。目前,能够最直接有效改善这些问题的方法就是加入抗氧化剂。没食子酸丙酯(PG)、二丁基羟基基本(BHT)和丁基羟基茴香醚(BHA)等这些合成抗氧化剂在过去的几十年里占据着主导地位。但随着人们对食品安全的要求日益提高,对天然抗氧化剂的研究成为新的热点[3]。

八角茴香又名大茴香,属木兰科八角属。外观有八个角,深棕色。八角茴香果实和叶均含挥发油,并带甜味。油中主要成分为大茴香脑、黄樟油素、大茴香醛、茴香酮。其中的蒎烯、茴香酮、水芹烯、茴香脑、二戊烯等均具有抗氧化作用,它们具有相当于合成抗氧化剂效果的抗亚油酸氧化能力、还原能力以及DPPH自由基清除能力,可作为良好的天然抗氧化剂加入食品中[4-5]。

关于香辛料在肉类工业中的应用历史悠久,但对其作用机理有待进一步阐明。近年来研究较多的抗氧化物质是天然中草药提取物以及蔬菜水果中的多酚黄酮类物质,这类天然物质具有提高肉类制品安全性的作用[6-7]。八角茴香作为香辛料的典型代表,含有丰富酚类和黄酮类化合物,其对肉制品的抗氧化作用机制有必要进一步研究。本研究以牛肉丸为载体,以探究不同浓度的八角茴香提取物对牛肉丸在冷藏过程中的品质变化,以期为八角茴香的合理应用提供一定理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

牛肉后腿 临沂东方购物中心;八角茴香提取物(棕褐色粉末,10∶1高纯度) 临沂鑫正实验器材有限公司;食盐、白胡椒粉、淀粉、鸡蛋、生抽 均购自临沂东方购物中心;亚铁氰化钾、乙酸锌、硼砂、对氨基苯磺酸、盐酸萘乙二胺、亚硝酸钠、十二烷基硫酸钠(SDS)、醋酸、硫代巴比妥酸(TBA)、丁基羟基茴香醚(BHA)、吡啶、正丁醇、1,1,3,3-四乙氧基丙烷 国药集团化学试剂有限公司。

Spectrum型紫外可见分光光度计 上海光谱仪器有限公司;BS223S型电子太平 北京塞多利斯仪器;Allegra 25R型高速冷冻离心机 美国Beckman公司;Ultra Turrax T25 BASIS高速匀浆器 德国IKA公司;HH-S4型数显恒温水浴锅 金坛市医疗仪器厂;优普UPW系列超纯水器 成都超纯科技有限公司;SANYO SIM-F124型制冰机 日本三洋公司。

1.2 实验方法

1.2.1 牛肉丸基本配方 牛肉500 g,盐12 g,白胡椒粉0.75 g,淀粉50 g,鸡蛋1个,生抽2 g,亚硝酸钠0.05 g,姜汁2 g(10 g生姜片加10 mL蒸馏水制成匀浆,离心(5000 r/min,5 min),取上清液备用),冰水50 g。空白对照组为基本配方,处理组分别添加0.01%、0.03%、0.05%八角茴香提取物和0.02% BHA。

1.2.2 牛肉丸制作工艺 原料肉处理(绞肉、分组)→加入配料→加入不同浓度的八角茴香提取物及BHA→搅拌→覆保鲜膜4 ℃冷藏3～4 h→制作成型(圆形每个约20 g)。将肉丸放入聚丙烯托盘中,用聚乙烯保鲜膜覆盖,包装好后4 ℃冷藏以备检测。于冷藏开始的0、1、3、5、7 d取样测定肉丸的pH、脂肪氧化TBARS值、亚硝酸钠残留量和肉丸的色泽,0和7 d评价肉丸的出品率和感官评定。

1.2.3 各指标测定方法

1.2.3.1 pH测定 称取5 g肉丸于小烧杯中,加入4倍体积的蒸馏水,匀浆30 s(9500 r/min,2次，每次15 s)。用pH计测定pH。

1.2.3.2 TBARS值测定 参照文献[8-9]的方法并稍作修改。准确称取5 g肉样切碎，加10 mL蒸馏水匀浆两次(9500 r/min，每次15 s),依次加入2 mL SDS溶液(0.1 mol/L)和3 mL TBA溶液(0.02 mol/L),摇匀，95 ℃水浴中加热1 h，待溶液变成粉红色后,冷却,加5 mL吡啶和正丁醇的混合物(体积比为1∶15),剧烈摇晃混匀后,离心(3000 r/min,5 min)取上清液,在532 nm处测吸光值。用1,1,3,3-四乙氧基丙烷做标准曲线,y=0.53x+0.15,R2=0.99,以每1 kg肉样中所含的丙二醛的质量(mg)来表示TBARS值。

1.2.3.3 亚硝酸盐残留量的测定 亚硝酸盐含量测定采用盐酸萘乙二胺法[10],准确称取5 g样品，加10 mL蒸馏水均质(9500 r/min，2次，每次15 s)，加10 mL饱和硼砂溶液(50 g/L)，搅拌均匀，转移入500 mL的容量瓶中，沸水浴加热15 min，冷却至室温。加入5 mL亚铁氰化钾溶液(106 g/L)，摇匀，再加入5 mL乙酸锌溶液(220 g/L)以沉淀蛋白，定容到500 mL。除去上层脂肪后，上清液过滤并弃去初滤液，滤液备用。取40 mL滤液置于50 mL比色管中，加入2 mL对氨基苯磺酸溶液(4 g/L)、混匀，静置5 min，加入1 mL盐酸萘乙二胺溶液(2 g/L)，加水至刻度，混匀，静置15 min，于波长538 nm处测定吸光度。

1.2.3.4 色泽的测定 用标准板校正色差仪后,测定牛肉丸表面的L*、a*、b*值。

1.2.3.5 出品率的测定 将牛肉丸放入篦子上,隔水蒸,水开后继续加热20 min。蒸熟后冷却至室温,轻轻吸干牛肉丸表面可见汁液,称出质量。

1.2.3.6 感官指标的测定 牛肉丸的感官评定由本实验室的10名研究生和老师共同完成。评价标准依据表1。

表1 牛肉丸感官评定指标Table 1 Sensory evaluation index of beef meatballs

1.3 统计分析

2 结果与分析

2.1 八角茴香提取物对牛肉丸pH的影响

八角茴香提取物对牛肉丸pH的影响见图1,随着冷藏时间的延长,空白对照组和各处理组牛肉丸的pH均有所下降,可能是某些微生物繁殖产生的酸类物质,导致pH的下降[11]。0 d时,添加八角茴香提取物各处理组的pH无显著差异(p>0.05)。冷藏1 d时,添加0.05%的八角茴香提取物与空白对照组和添加0.01%的八角茴香提取物组差异显著(p<0.05)。冷藏3～7 d,八角茴香提取物也能降低牛肉丸的pH,但与空白对照组差异不显著(p>0.05)。冷藏7 d时,各组的pH较第5 d略有升高。在冷藏过程中,0.02%的BHA组与空白对照组没有显著差异(p>0.05)。在冷藏猪肉饼的研究中,添加八角茴香提取物对其pH变化不产生明显影响[4],也有报道发现迷迭香提取物具有降低肉饼pH的作用[12]。低pH使香辛料对金黄色葡萄球菌的抑菌能力减弱[13],而八角茴香提取物中的酚类和黄酮类化合物具有清除自由基和强大的金属离子螯合能力,又能干扰细菌细胞膜的通透性,起到抑菌作用[5]。

图1 八角茴香提取物对牛肉丸冷藏过程中pH的影响Fig.1 Effect of star anise extracts on pH in beef meatballs during chilled storage注:在同一天,字母不同表示差异显著(p<0.05);图2～图6同。

2.2 八角茴香提取物对牛肉丸脂肪氧化TBARS值的影响

肉类食品在贮藏加工过程中,脂肪极易发生氧化,从而导致食品变色、变味,严重降低食品的食用品质。本研究中,八角茴香提取物对牛肉丸脂肪氧化的影响见图2。0 d时,各处理组与空白对照组的TBARS值无显著差异(p>0.05)。在冷藏过程中,随着时间的增加,各组牛肉丸的TBARS值均呈现上升趋势,说明脂肪氧化程度在不断地加剧。这与其他研究肉类贮藏的结果一致,随着冷藏时间的延长,脂肪氧化TBARS值增加[14]。

图2 八角茴香提取物对牛肉丸冷藏过程中脂肪氧化TBARS的影响Fig.2 Effect of star anise extracts on TBARS in beef meatballs during chilled storage

在冷藏1～7 d,添加0.05%八角茴香提取物TBARS值均显著小于空白对照组(p<0.05),0.05%八角茴香提取物效果优于0.03%和0.01%组,说明八角茴香提取物表现出较好的抗氧化效果。在冷藏1～7 d,合成抗氧化剂0.02%BHA组TBARS值显著低于空白对照组(p<0.05),与0.05%八角茴香组效果相当。在冷藏5 d,0.02%BHA组TBARS值显著低于0.05%八角茴香组(p<0.05),说明BHA在抑制脂肪氧化方便效果要强于八角茴香提取物,今后可以考虑联合应用,适当降低合成抗氧化剂的使用量。殷燕等[4]在对八角茴香提取物在冷藏调理猪肉饼的研究中发现,添加0.06%和0.09%的八角茴香具有很好的抗脂肪和蛋白氧化效果,与本研究一致。八角茴香的抗氧化功能与其含有丰富的多酚和黄酮类物质有密切的关系[15],不同的植物提取物被应用于肉类食品中,能有效延缓肉的脂肪和蛋白质氧化,改善产品品质,提高产品的货架期[16]。

2.3 八角茴香提取物对牛肉丸亚硝酸钠残留量的影响

在肉制品的生产中,亚硝酸盐有广泛的应用,它能够赋予肉制品特有的风味、质地和颜色,而且能够抑制肉制品产生的肉毒毒素以及在储藏过程中产生的腐败味和过热味。但其具有一定的毒性,而且亚硝酸盐能与蛋白质分解产生的胺类物质结合产生毒性更强的亚硝胺类,因此要合理使用和控制产品的亚硝酸盐含量。

牛肉丸冷藏期间亚硝酸钠的变化规律见图3。将原料混合后立即测定牛肉丸中的亚硝酸盐残留量,对照组及各处理组牛肉丸中亚硝酸盐残留量约30～35 mg/kg,而添加量为50 mg/kg,下降了15～20 mg/kg,可能是由于亚硝酸盐混合到原料肉中转化为了NO,分别与蛋白质的巯基基团、肌红蛋白、肌原纤维蛋白和脂肪相结合[17]。从第0 d来看,八角茴香提取物添加量为0.03%和0.05%组,以及0.02%BHA组,亚硝酸盐残留量较空白对照组显著降低(p<0.05)。随着冷藏时间的增加,空白对照组和处理组牛肉丸中的亚硝酸盐残留量均呈现出明显的下降趋势。在冷藏第1 d时,当八角茴香提取物浓度增加到0.03%时,其亚硝酸盐残留量开始显著低于空白对照组(p<0.05);冷藏第3 d时,0.03%八角茴香处理组的亚硝酸盐残留量显著低于空白对照组(p<0.05),且0.05%八角茴香处理组残留量显著低于0.03%八角茴香处理组;当冷藏至第5 d时,0.01%八角茴香处理组的残留量已显著低于空白对照组(p<0.05)。0.05%八角茴香处理组在整个冷藏过程中,其降低亚硝酸盐残留量的效果最好。由此推断,八角茴香提取物能够有效降低调理牛肉丸中亚硝酸盐残留量,可能是由于其中的茴香酮等黄酮类物质能够作为还原剂与亚硝酸盐发生反应,清除亚硝酸根离子或阻断亚硝胺的合成[18],使得亚硝酸盐残留量降低。本研究中,3 d时各组亚硝酸盐的残留量均低于30 mg/kg,7 d时各组的残留量在20 mg/kg以下。食品安全国家标准GB2760-2014中规定,肉类食品中亚硝酸钠的残留量不高于30 mg/kg[19],本研究中亚硝酸盐的残留量符合国家标准。

图3 八角茴香提取物对牛肉丸冷藏过程中亚硝酸盐残留量的影响Fig.3 Effect of star anise extracts on nitrite residue in beef meatballs during chilled storage

2.4 八角茴香提取物对牛肉丸颜色的影响

八角茴香提取物对牛肉丸冷藏期间色泽的影响见图4～图6。从图4冷藏期间L*值的变化可见,在贮藏期内,添加八角茴香降低了牛肉丸的亮度值,其中，1～7 d,0.05%八角茴香组与空白对照组差异显著(p<0.05),说明八角茴香提取物的加入影响了牛肉丸的色泽,亮度值下降。添加0.02%的BHA在冷藏期内也降低了牛肉丸的亮度值。八角茴香提取物具有一定的棕褐色,添加到肉制品中,降低了肉的亮度,这类含有大量花青素的植物提取物对肉品色泽都会产生影响[4,14]。

图4 八角茴香提取物对牛肉丸冷藏过程中L*的影响Fig.4 Effect of star anise extracts on L*in beef meatballs during chilled storage

图5显示牛肉丸冷藏期内a*值的变化,冷藏期内,红度值略有下降,可能是在冷藏期间发生了蛋白质脂肪氧化,肉中的氧合肌红蛋白与产生的过氧化物反应形成高铁肌红蛋白,导致肉色变深[3]。冷藏0～3 d时,与其它组相比,添加0.03%的八角茴香组显著增加了牛肉丸的红度值(p<0.05),而添加到0.05%的八角茴香时,红度值较0.03%的八角茴香组降低,说明添加适量的八角茴香提取物能够改善牛肉丸的a*值。冷藏5～7 d时,添加0.01%的八角茴香提取物组红度值最高。这可能是由于八角茴香提取物本身呈棕褐色,影响了牛肉丸的红度值,植物提取物对肉制品的色泽都会产生影响[14]。

图5 八角茴香提取物对牛肉丸冷藏过程中a*的影响Fig.5 Effect of star anise extracts on a*in beef meatballs during chilled storage

图6显示牛肉丸冷藏期内b*值的变化,随冷藏时间的增加,b*值呈现下降趋势。冷藏0～3 d时各八角茴香组与空白对照组差异不显著(p>0.05),八角茴香对牛肉丸的黄度值影响不大。冷藏5～7 d时,与空白对照组相比,添加0.05%的八角茴香组黄度值显著降低(p<0.05);b*值下降的原因可能是由于八角茴香中含有丰富的花青素[14]有关。随冷藏时间增加,0.02% BHA的牛肉丸的L*值、a*值和b*值下降更为显著(p<0.05)。

图6 八角茴香提取物对牛肉丸冷藏过程中b*的影响Fig.6 Effect of star anise extracts on b*in beef meatballs during chilled storage

由此可见,添加适量的八角茴香提取物对牛肉丸能起到一定的护色作用,并且作用好于BHA,其原因可能是八角茴香提取物具有抗氧化活性,能够抑制脂肪氧化，从而阻碍高铁肌红蛋白和非酶促褐变的形成,以此达到护色的效果。另有研究表明,初级和次级脂肪氧化产物的形成与高铁肌红蛋白的积累有关,因此八角茴香能通过抑制脂肪氧化延缓高铁肌红蛋白的形成,达到护色效果[20]。

2.5 八角茴香提取物对牛肉丸出品率的影响

八角茴香提取物对牛肉丸出品率的影响见表2。从0 d看,添加不同浓度的八角茴香提取物都使牛肉丸的出品率较对照组有显著升高(p<0.05),且随着八角茴香提取物添加量的增加,牛肉丸的出品率也随之提高。而0.02%BHA处理组牛肉丸的出品率与空白对照组差异不显著(p>0.05)。

表2 八角茴香提取物对牛肉丸出品率的影响Table 2 Effect of star anise extracts on the yield of beef meatballs

冷藏7 d后,八角茴香处理组的牛肉丸出品率显著高于对照组(p<0.05),其中0.03%八角茴香处理组与0.05%处理组对提高牛肉出品率有等同的效果。由此推断,八角茴香提取物能够增强牛肉丸的保水性,减小牛肉丸的蒸煮损失,提高牛肉丸的出品率,且效果要好于0.02% BHA。其原因可能是冷藏的低温条件提高了牛肉丸的保水性,同时,在蒸煮过程中尽量控制其温度不要过高，也减缓了蛋白质的收缩失水[21]。

2.6 八角茴香提取物对牛肉丸感官指标的影响

对肉及肉制品的品质最重要和最直接的衡量指标就是感官评定。表3是冷藏期间的感官评价结果。0 d时,各处理之间组织状态和酸败味评分均无显著差异(p>0.05),0.02% BHA处理组的总体接受程度较显著低于0.03%和0.05%八角茴香处理组(p<0.05),说明八角茴香提取物的加入对牛肉丸的滋气味、组织状态和酸败味均无不良影响且其对改善牛肉丸感官指标的效果好于BHA。八角茴香具有此效果的原因可能是八角茴香提取物中的茴香脑、黄樟油素、茴香醛和茴香酮等物质能够起到改善牛肉丸的滋气味的作用。有研究发现八角茴香有去除牛肉糜不良气味的作用,能够提高其食用品质[22]。

表3 八角茴香提取物对牛肉丸感官指标的影响Table 3 Effect of star anise extracts on sensory index of beef meatballs

随着冷藏时间的增加,7 d时,各组的各项感官指标均有所下降,添加不同浓度的八角茴香提取物的各处理组感官指标仍好于空白对照组及0.02% BHA处理组。0.03%八角茴香处理组和0.05%八角茴香处理组牛肉丸的滋气味均显著好于空白对照组和0.01%八角茴香处理组(p<0.05);0.03%、0.05%八角茴香处理组的组织状态显著好于0.02% BHA处理组(p<0.05);0.03%八角茴香和0.05%八角茴香处理组的总体接受程度也显著优于其他八角茴香处理组和0.02% BHA处理组(p<0.05)。0.02% BHA处理组的滋气味、组织状态和总体可接受程度低于空白对照组和八角茴香处理组。由此可以看出,添加0.03%～0.05%的八角茴香提取物能够延缓脂肪的氧化，从而减少不良的滋气味、酸败味等产生,以此提高牛肉丸的感官指标,并能在一定程度上延长产品的贮藏期,且八角茴香提取物对改善牛肉丸感官指标的效果明显好于合成抗氧化剂BHA。

3 结论

在冷藏牛肉丸中添加八角茴香提取物,降低了脂肪氧化和亚硝酸钠的残留量,提高了产品的色泽、出品率和感官性能,其效果优于合成抗氧化剂。因此,将八角茴香提取物作为天然抗氧化剂添加到调理肉制品中能够发挥较好的作用,并具有延长调理肉制品贮藏期的潜力,可以考虑替代或部分替代BHA等合成抗氧化剂。