茶多酚微胶囊对腊肉理化性质及挥发性风味物质的影响

刘芝君,黄业传,卿 兰,王 洋,张云齐

(西南科技大学生命科学与工程学院,四川绵阳 621000)

腊肉在我国具有悠久历史,是传统干腌肉制品之一,它是用食盐、硝酸盐、糖和调味香料等对原料肉进行腌制后,再通过晾晒、烘烤或烟熏处理等工艺加工得到的生肉制品;其主要特点是成品色泽美观,具有浓郁的风味、较好的贮藏性,而且食用方便[1]。

脂肪氧化与酸败是影响腊肉品质的重要因素之一,主要涉及产生异味,颜色、质地变差,降低营养价值和可接受性[2-3]。抑制腊肉脂肪氧化及延长其保质期已有较多研究,如改善包装、添加一些具有抗氧化作用的香辛料、添加合成抗氧化剂等。合成抗氧化剂,包括BHA、BHT和TBHQ等,因具有潜在的毒性和副作用而受到质疑[4],因而开发使用无毒副作用的天然抗氧化剂便具有了重大意义。已有较多研究发现一些植物酚类物质能有效抑制肉类脂质和蛋白质氧化[5-6]。天然抗氧化剂茶多酚除具有抗菌和抗氧化活性以延长产品货架期外,还具有降血脂、降血压、抗衰老、抗菌等多种生物活性功能,无毒无害,受到人们普遍欢迎。Chen等[7]研究发现茶多酚在食品工业中用作防腐剂和抗氧化剂显示出良好前景,特别是在肉制品保存领域。Mustafa[8]研究了绿茶提取物对碎牛肉颜色及脂肪氧化的影响,表明在碎牛肉中添加1%～2%的绿茶提取物足以减少其脂肪氧化并稳定牛肉颜色变化。Wójciak等[9]研究发现添加绿茶提取物有助于预防高铁肌红蛋白的形成,从而在冷藏过程中稳定产品的颜色。

茶多酚因具有活泼的酚羟基结构,极易被氧化破坏[10]。因此将茶多酚微胶囊化处理来保护茶多酚生理活性,并掩盖茶多酚本身异味,减小对产品的影响。茶多酚微胶囊在腊肉中的应用还未见报道。本研究拟在腊肉加工过程中添加茶多酚微胶囊,以得到高质量腊肉,为茶多酚微胶囊在腊肉中的应用提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜猪背肉 购于超市;茶多酚、壳聚糖 食品级,郑州康本生物科技有限公司;茶多酚微胶囊 实验室自制;冰乙酸、硫代硫酸钠、碘化钾、可溶性淀粉、三氯甲烷、三氯乙酸、2-硫代巴比妥酸、EDTA-2Na、硼砂、亚铁氰化钾、亚硝酸钠、乙酸锌、对氨基苯磺酸、盐酸萘乙二胺、盐酸 均为分析纯,成都科龙试剂厂。

PHS-2F型pH计 上海仪电科学仪器股份有限公司;UV 1000单光束紫外可见分光光度计 上海天美科学仪器有限公司;HH-8数显恒温水浴锅 常州市金坛华特实验仪器有限公司;OPTO-LAB胴体肉质颜色测定仪 德国MATTHAUS;PEN3电子鼻 德国Airsense公司;GCMS-QP2020型GC-MS联用仪 日本岛津公司;75 μm碳分子筛/聚二甲基硅氧烷(carboxen/polydimethylsiloxane,CAR/PDMS)萃取头 美国Supelco公司;手动SPME进样器 上海安谱科学仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 茶多酚微胶囊制备方法 根据Chen等[11]、张力[12]的方法,稍作修改,称取一定量的明胶和壳聚糖,分别溶解在0.2 mol/L的醋酸-醋酸钠缓冲液(pH=5.4)中,配制成0.2%的明胶溶液和0.2%的壳聚糖溶液。称取一定量的茶多酚溶解在一定量的0.2%的壳聚糖溶液中,室温下缓慢滴入装有一定量的0.2%明胶溶液的100 mL小烧杯中,放入转子,置于恒温磁力搅拌器上,转速为300 r/min,搅拌30 min,搅拌结束后在60 ℃恒温水浴加热20 min,即得到茶多酚-明胶-壳聚糖纳米粒悬浮液。将制备得到的茶多酚-明胶-壳聚糖纳米悬浮液在17000×g的条件下离心30 min,沉淀冷冻干燥即为茶多酚微胶囊。

1.2.2 腊肉制作方法 采用传统四川腊肉制作工艺[13],以肥瘦比例在3∶7～4∶6之间的猪背肉,修刮净皮层上的残毛及污垢,清洗干净,沿边修割整齐,切成长15～20 cm、宽3 cm的肉坯,顶端切一孔,于30 ℃的温水中漂洗2 min,除去肉条表面的浮油、污物,取出后沥干水分。腌制采用注射腌制法,配制浓度为15%的盐水(含0.04%的亚硝酸钠),按每块肉重10%的量进行注射后在表面涂抹1%的干盐于4 ℃腌制24 h,腌制结束后于45 ℃(湿度为49%)预热1 h,之后继续在60 ℃(湿度为62%)烘烤12 h,烘烤结束后用柏木屑烟熏8 h即为成品,将腊肉置于20 ℃悬挂储藏7 d后测定其理化指标。

根据前期试验结果确定茶多酚的用量,按表1在腌制时添加不同茶多酚进行处理,腊肉制作工艺同上,以A、B两组为对照组,取腊肉成品测定其色差、pH、过氧化值、TBARs值等理化指标,同时请本专业10名同学对腊肉成品进行感官评价,并采用电子鼻和GC-MS测定其风味差异,考察茶多酚微胶囊对腊肉理化性质及风味的影响。

表1 腊肉不同处理方法Table 1 Different treatment methods of bacon

1.2.3 理化指标测定

1.2.3.1 色差的测定 采用胴体肉质颜色测定仪测定各处理组的肉样颜色,使样品与测试端口无缝隙,在肉样上随机采点3次进行测定,记录样品的L*(亮度)值、a*(红度)值、b*(黄度)值,计算三次测量平均值。

1.2.3.2 过氧化值的测定 采用GB 5009.227-2016《食品安全国家标准食品中过氧化值的测定》[14]的直接滴定法进行测定,结果换算为毫克当量过氧化物/kg脂肪,即meq/kg。

1.2.3.3 TBARs值的测定 采用GB 5009.181-2016《食品安全标准食品中丙二醛的测定》[15]的分光光度法进行测定。

1.2.3.4 亚硝酸盐含量的测定 采用GB 5009.33-2016《食品安全标准食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》[16]的分光光度法进行测定。

1.2.4 感官评价 根据GB 2730-2015《食品国家安全标准腌腊肉制品》[17]中感官要求,运用模糊数学感官评价法。由10名评价员组成的评价小组,分别对3种成品腊肉的色泽、气味、状态3个指标进行感官评价,并从差、一般、良、优4个等级进行评分。

1.2.4.1 因素集、评语集和加权重集的建立 本文以腊肉色泽(U1)、气味(U2)、状态(U3)为因素,则腊肉的因素集U={U1,U2,U3}。如表2所示,腊肉的评价等级为优(V1)、良(V2)、一般(V3)、差(V4),则腊肉的评语集V={V1,V2,V3,V4}。各指标得分8～10分为优,得分5～7分为良,得分2～4分为一般,得分0～1分为差。

表2 腊肉感官评分标准Table 2 Criteria for sensory evaluation of bacon

采用组合赋权法[18]确定权重,在对各样品进行感官评价之前先请8位用户对腊肉样品的色泽、气味、状态进行评分,然后对每个用户的评分值进行归一化处理,归一化的公式为:

式中:Mi为样品的归一化值;ωi为用户对样品某项指标评分值。

此时所有用户对每个样品的归一化数值的均值即为腊肉三个指标的主观权重(结果见表4)。

求出8位用户对腊肉样品不同指标评分值的变异系数C(标准差除以均值),做归一化处理便可得到腊肉样品每个指标的客观权重Zi(结果见表4),即

根据各用户对腊肉样品三项指标的均值得出腊肉的色泽、风味、状态的客观权重。

设指标ωi的主观赋权结果是αi,客观赋权结果是βi,那么主客观赋权结果即是αiβi,将它们归一化处理得到组合权重为:

得到质量因素权重集X={X1,X2,X3}。

1.2.4.2 模糊矩阵的确立和模糊转换 根据潘志民等[19]、高瑞鹤等[20]的方法,先通过10名评价员(5男5女)对3组腊肉各指标的分数进行统计,然后将各评价等级的总票数除以10,得到模糊关系矩阵R。模糊关系评价集Y=X×R,从而得到第i个腊肉样品的评价结果为Yi=X×Ri(i为1～3)。最后引进综合评分矩阵T处理模糊关系评价集Y,根据感官评价的特殊性,设评价等级集K={K1,K2,K3,K4},试验中优、良、一般和差4个等级评分分别对应其中间值为9、6、3、1,因此评价等级集K={K1,K2,K3,K4}={9,6,3,1},最终腊肉模糊综合评价总分T=Y×K。

1.2.5 电子鼻分析 将样品剁碎,取均匀的1.0 g样品于15 mL顶空进样瓶中,双层保鲜膜封口,在常温下放置30 min后采用顶空吸气法进行电子鼻检测分析,每个样品重复3次。电子鼻的采样参数设置为:样品测定间隔时间1 s,传感器自动清洗时间60 s,传感器归零时间10 s,进样准备时间5 s,分析采样时间70 s,进样流量400 mL/min。随后提取电子鼻各传感器特征值,利用PEN3传感器配套的Winmuster软件对数据进行主成分分析(PCA)和线性判别分析(LDA)。为保证实验数据的稳定性和精确度,选取测定过程中的50～52 s的数据用于后续分析。

1.2.6 GC-MS分析

1.2.6.1 挥发性风味物质的萃取 取均匀的样品3.0 g于15 mL顶空瓶中,以聚四氟乙烯隔垫密封,将固相微萃取器插入样品瓶中并推出萃取头,使其暴露在样品瓶的上部,于60 ℃萃取40 min[21]。萃取结束后,将萃取头插入气相色谱进样口于250 ℃解吸6 min,同时启动仪器采集数据。

1.2.6.2 GC-MS检测条件及数据处理 GC条件:柱子型号SH-Rxi-5Sil MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm),载气为氦气,流速1.19 mL/min,进样口温度为250 ℃,不分流,起始温度为35 ℃,保持3 min,以4 ℃/min升到130 ℃并保持2 min,最后以8 ℃/min升至230 ℃并保持3 min。

MS条件:电离方式为EI;电离能量70 eV,接口温度250 ℃;离子源温度200 ℃,质量扫描范围(m/z)35～450。

定量与定性分析:分离的挥发性风味成分经过计算机检索系统自带的数据库相匹配,仅报道正反匹配度均大于80%的结果;利用峰面积百分比进行定量。

1.3 数据分析

理化指标和电子鼻测定每次试验重复三次,利用Excel、SPSS软件对实验数据进行处理并加以分析。不同平均值之间采用邓肯多重比较进行差异显著性检验,P<0.05为差异显著。

2 结果与分析

2.1 茶多酚微胶囊对腊肉理化性质的影响

从表3可知,B、C组L*、a*值显著高于A组(P<0.05),由于肉样色泽变化不仅与肌红蛋白的化学状态相关,与肉中脂肪的氧化也有很大的关系,可能是添加茶多酚较好地抑制了腊肉中脂肪的氧化,从而使B、C两组表现出较好的护色效果[22];C组L*值与a*值仍显著高于B组(P<0.05),说明茶多酚微胶囊护色效果更好;而B、C组b*值与A组无显著差异。A组POV值显著高于B、C两组(P<0.05),C组TBARs值显著低于A、B两组(P<0.05),说明添加茶多酚能显著抑制腊肉的脂肪氧化,且茶多酚微胶囊能更好地达到脂肪氧化抑制效果,实验结果与前面色差测定结果保持一致。张健凯等[23]研究结果表明茶多酚和维生素C能在一定程度上降低亚硝酸钠的残留量,本试验中B、C组亚硝酸盐残留量显著低于A组(P<0.05),说明添加茶多酚与茶多酚微胶囊均能较好的起到亚硝酸盐清除作用,与其研究结果一致。

表3 不同组别腊肉理化性质的差异Table 3 Differences in physical and chemical properties of different groups of bacon

2.2 感官评价

2.2.1 权重的确定 8位用户对腊肉样品的色泽、气味、状态的评分值和归一化结果见表4,根据1.2.4.1计算得到质量因素权重集为:X={0.31,0.32,0.37}。

表4 各指标重要性程度分析Table 4 Weight distribution and statistics of each factor

2.2.2 模糊感官评价结果 通过10名感官评价员对3个腊肉样品进行的3项指标的评价,将评价结果收集汇总并进行统计分析,得出腊肉感官评价结果,评价结果见表5。

表5 不同组别腊肉感官评价结果Table 5 Sensory evaluation results of different groups of bacon

由表5可得样品A的模糊关系矩:

根据模糊综合评判数学模型原理Y=X×R得到样品A的评价结果为:

Y1=X×R1=|0.31 0.32 0.37|

得出Y1={0.55,0.41,0.03,0},模糊综合评价总分T=Y×K,由样品A的Y1和评价等级集K={9,6,3,1}计算得到样品A的综合评分为:

同理可得样品B、C的模糊关系矩分别为:

计算得到B、C的评价结果及模糊综合评价总分分别为:Y2={0.57，0.40，0.03，0},T2=7.62;Y3={0.56，0.41，0.03,0},T3=7.60。根据最大隶属原则可知,样品A、B、C三个样品均属于优水平,且根据最后综合评价总分可知B>C>A,B、C两组评分差异较小。

2.3 电子鼻分析

电子鼻可以实现不同风味物质的识别分析[14],图1中每个椭圆代表同批次腊肉风味的数据采集点,PCA分析中第一主成分的方差贡献率为86.66%,第二主成分的方差贡献率为12.19%,贡献率总和达到98.85%,说明PC1和PC2能解释原始变量98.85%的信息,可以代表样品挥发性风味的主要特征。因PC1贡献率远大于PC2的贡献率,表明样品间的差异主要在PC1上,样品在横坐标上距离越大,其差异也越大。A组与B、C两组风味数据采集点均有交叉重叠,说明对照组风味与添加茶多酚的样品无显著差异;B、C两组在PC2轴上稍有差别。由图2可知LDA分析中添加不同茶多酚的腊肉气味值分布于图中的不同位置,且各组之间无重叠,且LDA分析中第一主成分的方差贡献率为57.89%,第二主成分的方差贡献率为29.15%,LD1和LD2的总贡献率为87.04%,即在本试验中添加不同茶多酚的腊肉其气味值存在差异,电子鼻LDA分析能够有效区分A、B、C三组腊肉的气味,与2.2中感官评价测定结果基本一致。

图1 不同组别腊肉风味PCA分析Fig.1 PCA analysis of different groups of bacon flavor

图2 不同组别腊肉风味LDA分析Fig.2 LDA analysis of different groups of bacon flavor

在3组样品中共鉴定出挥发性风味物质127种,如表6所示。A、B、C分别鉴定出81、81、75种,只有41种物质在这三组品中均被检出,分别为醛类8种(糠醛、5-甲基呋喃醛、正辛醛、壬醛、反式-2-壬烯醛、正癸醛、胡椒醛、十六醛);酮类6种(3-甲基-2(5H)-呋喃酮、4-甲基-2(H)-呋喃酮、4,4-二甲基-2-环己基-1-酮、2-乙酰基环戊酮、1-茚酮、4-甲氧基-3-羟基苯乙酮);酯类2种(乙酸丁香酚酯、2,2,4-三甲基戊二醇异丁酯);醇类5种(3-呋喃甲醇、芳樟醇、α-松油醇、十二醇、柏木脑);酚类10种(苯酚、2-甲酚、对甲酚、愈创木酚、4-甲基愈创木酚、2-甲氧基-5-甲基苯酚、4-乙基-2-甲氧基苯酚、2,6-二甲氧基苯酚、丁香酚、二氢丁香酚);碳氢化合物7种(正十二烷、十三烷、α-柏木烯、B-柏木烯、Alpha-姜黄烯、Α-二去氢菖蒲烯、1,6-二甲基-4-(1-甲基乙基)萘);醚类3种(2,3-二甲氧基甲苯、2,5-二甲氧基甲苯、1,2,3-三甲氧基苯);说明挥发性物质的种类在添加不同茶多酚腊肉中有明显差异,与电子鼻分析结果相同。

表6 不同组别腊肉挥发性物质分析Table 6 Analysis of volatile flavor substance in different groups of bacon

续表

续表

续表

表7为不同腊肉样品中各类挥发性物质的种类、百分比。从表7可知,从种类上看B、C组除醛类、酯类、酚类、醚类物质种类稍高于A组外,其余挥发性物质种类均较A组低。A、B、C三组样品含量较高的风味物质为醛类、酮类、醇类和酚类,这四种风味物质总量分别达到总挥发性物质含量的89.431%、89.978%和95.520%;各样品含有的碳氢化合物种类较多,但相对含量较低。

表7 不同腊肉样品中各类挥发性物质的种类、百分比Table 7 Types and percentages of various volatilesubstances in different bacon samples

酚类化合物是烟熏腊肉的重要风味成分,A、B、C三种样品酚类物质含量占总体风味物质含量的百分数最高,分别占29.619%、54.794%和61.361%,与尚永彪等[25]研究农家腊肉冷熏加工过程中挥发性风味物质的变化结果一致。其中含量最高的为愈创木酚,赋予了腊肉药香、木香及烟熏味[26]。

醛类化合物多来源于脂肪的氧化或降解,具有较强的挥发性和脂肪香味[27]。从表6可以看出,添加茶多酚微胶囊的腊肉(C)其醛类化合物相对含量明显低于添加茶多酚的腊肉(B)和对照组(A),说明茶多酚微胶囊能更好保持茶多酚的抗氧化作用,更好地抑制了脂肪的氧化作用,使醛类化合物相对含量较低,与2.1中TBARs值的测定结果一致。同时添加茶多酚处理的腊肉醛类物质种类明显高于对照组,说明有更多的不饱和脂肪酸形成了醛类物质[28],使腊肉口感更加丰富。在三种样品中含量较高的为糠醛和5-甲基呋喃醛,糠醛的产生可能与苯丙氨酸的Strecker降解有关,Strecker降解一直是被认为风味产生的重要途径[29]。

酮类化合物一般来自于不饱和脂肪氧化和氨基酸的降解产生,对风味的贡献小于醛类化合物,但其对肉类风味的增强有一定的作用[30]。B、C两组酮类物质种类及相对含量均较A组低,说明A组脂肪氧化程度较B、C两组高。C组酮类物质相对含量(4.588%)较B组(3.643%)稍高,说明添加茶多酚微胶囊能得到具有较好风味的腊肉产品。A组酮类物质含量最高的为1,3-环戊二酮,B、C两组含量最高的为2-羟基-3-甲基-2-环戊烯酮。

腊肉中的醇类化合物主要由脂肪氧化产生,其阈值一般较高,而不饱和醇的阈值则相对较低[31]。B、C组醇类物质种类及相对含量也相对于A组处于较低水平,说明添加茶多酚处理能使腊肉脂肪氧化水平得到明显降低。在三个样品中均含有的芳樟醇、α-松油醇主要来自于烟熏材料中,含量最高的醇类物质为3-呋喃甲醇。

综上所述,在腊肉中加入了茶多酚特别是茶多酚微胶囊后,能明显减少脂肪氧化产物,降低腊肉脂肪氧化水平,从而减少了脂肪氧化异味的产生,保证了产品质量,还能使酚类的相对含量增加,更好地突出了腊肉的特征风味。

3 结论

添加茶多酚和茶多酚微胶囊均能有效抑制腊肉脂肪氧化,同时保持较好的颜色和较低水平的亚硝酸盐残留;GC-MS分析结果表明,在不同组别样品中共检测出127种挥发性风味物质,只有41种物质在这三组品中均被检出。茶多酚微胶囊处理后的腊肉其醛类、酮类、醇类等与脂肪氧化相关的挥发性物质相对含量较空白组低,说明其能较好地起到脂肪氧化抑制作用,与脂肪氧化测定结果保持一致;且添加茶多酚微胶囊处理后的腊肉特征风味物质酚类等相对含量(61.361%)较添加茶多酚处理组(54.794%)高,能使腊肉具有更丰富的风味,这与电子鼻LDA分析和模糊数学感官评价结果较为一致。由此可知,添加相同量的茶多酚微胶囊与直接添加茶多酚均能改善腊肉质量,且添加茶多酚微胶囊具有更好的效果。可通过在腊肉生产中添加茶多酚微胶囊在一定程度上达到降低茶多酚用量的目的,以得到风味更好的腊肉,为茶多酚微胶囊后续在腊肉实际生产中的应用奠定了理论基础。