苏尼特羊、巴美肉羊和乌拉特山羊的肉品质和挥发性风味物质比较

,*

(1.内蒙古农业大学食品科学与工程学院,内蒙古呼和浩特 010018;2.内蒙古乌拉特中旗家畜改良站,内蒙古乌拉特中旗 015300)

苏尼特羊、巴美肉羊和二狼山白绒山羊(乌拉特山羊)均属于内蒙古优良的肉羊品种。苏尼特羊体格大、低脂肪,富含氨基酸和脂肪酸,具有较高的营养价值[1]。巴美肉羊是内蒙古地区培育的新品种,具有早熟、耐粗饲料等特点[2]。乌拉特山羊以细嫩鲜美,不膻不腻而著称[3]。羊肉的品质主要包括色泽、pH和风味等,色泽可从感官上反映羊肉的新鲜程度,pH则影响肉的嫩度、系水力及肉色等[4]。风味是加热过程中不同的前体物质相互作用的结果,其中脂质降解和美拉德反应是风味物质形成的重要反应,主要包括烷、烯、醇、醛、酮、酯等化合物。这些都是影响消费者接受程度的重要指标。

近年来,学者针对不同品种的羊肉展开较多研究。张宏博等[5]对比了巴美肉羊、小尾寒羊与苏尼特羊的肉品质,并确定了最佳屠宰月龄。王贵印等[3]对乌拉特山羊的肉品质、脂肪酸及营养特性进行了分析,发现乌拉特山羊肉色良好,具有较高的营养价值和保健功能,但未对其风味物质进行研究。罗玉龙等[6]比较了苏尼特羊和小尾寒羊的挥发性成分,其中主要风味化合物为己醛、辛醛、壬醛、1-辛烯-3-醇和2,3-辛二酮,且苏尼特羊肉中的醛类和酮类含量高于小尾寒羊,而醇类化合物含量低于小尾寒羊。国外学者Vasiliki等[7]在探究品种对羊肉风味和脂肪酸的影响时发现苏格兰黑脸羊比特塞尔羊的风味更好,得出品种差异可能是由于遗传因素影响了氨基酸组成的结论。Monaco等[8]对6个品种的羊肉进行比较,发现其嫩度、系水力以及风味存在显著差异。然而目前尚未有对苏尼特羊、巴美肉羊和乌拉特山羊肉品质和挥发性风味成分系统全面的研究。因此,本试验通过测定三个品种羊的肉品质以及挥发性风味物质,旨在客观评价其肉品质,为促进肉类资源的开发,实现肉羊的改良育种提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

从乌拉特中旗畜牧业育种园区内选取相同舍饲条件下的苏尼特羊、巴美肉羊和二狼山白绒山羊(乌拉特山羊)各12 只,公母各半,饲料以玉米秸秆、葵盘粉(市售)为主,并补充育肥饲料,宰前禁食24 h,停水2 h,现场屠宰。屠宰后分别从羊的股二头肌部位各取约150 g肌肉,其中100 g用于测定屠宰性能和肉品质等相关指标,另外50 g置于PE自封袋,在冷藏条件下运回实验室后于-20 ℃保藏,用于进行后续试验。

pH-10型pH计 北京赛多利斯科学仪器有限公司;TCP2型全自动测色色差计 北京奥依克光电仪器有限公司;HWS-24型电热恒温水浴锅 上海一恒科学仪器有限公司;Trace 1300、ISQ型GC-MS联用仪 美国赛默飞世尔科技公司;SPME装置 上海安谱实验科技股份有限公司;SPME萃取头 美国Supelco公司;PEN3电子鼻 德国Airsense公司。

1.2 实验方法

1.2.1 屠宰性能测定 按照GB/T 9961-2008《鲜、冻胴体羊肉》逐羊测定胴体质量,按照参考文献[9-10]的方法,进行胴体高、胴体深、背膘厚等指标的测定。其中:胴体质量为肉羊放血后除去头、蹄、皮、尾、内脏以及淋巴结后的质量;胴体高为胴体第一肋前缘至耻骨连和缝之间的直线长度;胴体深为胴体胸椎垂直于脊椎的最大距离;背膘厚为肉羊右半边胴体肩部最厚处、最后肋、腰荐结合处3点的平均皮下脂肪厚度。

1.2.2 肉品质测定

1.2.2.1 pH的测定 羊屠宰45 min后,用pH-STAR 型胴体直测式pH计测定股二头肌的pH,每个部位测三次,取平均值[2]。

1.2.2.2 色泽的测定 取1.5 cm2的测定面积,使用TCP2全自动测色色差仪对羊肉的亮度值(L*值)、红度值(a*值)和黄度值(b*值)进行测定,每个部位测三次后取平均值[11]。

1.2.3 电子鼻测定 将羊肉在4 ℃下解冻,去除筋膜,将羊肉切成肉糜状,使样品温度与室温保持一致,称取5 g样品放入15 mL的进样瓶内,用双层保鲜膜密封,于60 ℃水浴锅加热40 min,在室温条件下平衡1 h,进行电子鼻检测。清洗时间:90 s,检测时间:120 s,内部流速:400 mL/min,进样流速:400 mL/min,将样品命名后保存。选择响应值平稳的3个时间点对应的数值,然后取平均值。电子鼻性能和参数见表1。

表1 电子鼻传感器性能描述Table 1 Sensor properties of electronic nose

1.2.4 挥发性成分提取 在20 mL样品瓶中加入5 g肉糜,GC-MS条件:TR-5毛细色谱柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);载气He;载气流速1.0 mL/min;传输线温度250 ℃;不分流进样;进样时间1 min;升温程序:40 ℃保持3 min,以4 ℃/min升温到150 ℃,保持1 min,再以5 ℃/min升温到200 ℃,最后以20 ℃/min升至230 ℃,保持5 min进样口温度250 ℃;质量扫描范围m/z 30～400;溶剂延迟时间1.0 min[6]。

表2 三个品种羊的品质比较(n=12)Table 2 Quality comparison of three breeds of sheep(n=12)

1.2.5 挥发性风味物质定性与定量 质谱数据经与Meanlib、NISTDemo和Wiley Library检索定性,将匹配度大于800作为鉴定依据,采用面积归一化法计算各物质峰面积百分含量。

关键风味物质确定:采用ROAV法分析各挥发性物质对羊肉风味的贡献[12]。定义对样品风味贡献最大的风味物质 ROAVstan=100,对其他风味物质有:

式中:Ci和Ti分别为各挥发性风味物质的相对含量和感觉阈值;Cstan和Tstan分别为对样品风味贡献最大的挥发性风味物质的相对含量和感觉阈值。

1.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 屠宰性能及肉品质分析

肉羊的胴体质量能直接反映产肉性能。由表2可知,巴美肉羊的胴体质量和背膘厚显著高于苏尼特羊和乌拉特山羊(P<0.05),乌拉特山羊的胴体质量显著高于苏尼特羊(P<0.05),而背膘厚显著低于苏尼特羊(P<0.05)。不同品种含有的控制肉品性状的基因不同,因此所表达的肉品质的物理形态和化学成分就会不同。巴美肉羊是典型的肉羊品种,乌拉特山羊在羔羊时就已经有接近成年羊的屠宰率,陶晓成[13]和高爱琴等[14]的研究说明巴美肉羊和乌拉特山羊都具有较高的产肉潜力,本实验的结果表明二者的产肉性能均高于苏尼特羊。胴体pH可反映宰后肌肉的糖酵解速率,能够影响肉的食用品质[15],其中苏尼特羊显著高于乌拉特山羊(P<0.05),而巴美肉羊与二者无显著差异(P>0.05)。研究表明不同品种羊的应激水平有较大差异[16],山羊易于紧张,这可能是pH存在差异的原因[14]。Lee等[17-18]对山羊宰前肌肉和血液中糖原分解代谢物的试验能够证明此观点。肉色是判断肉品质的一项重要指标,可衡量肉品品质和新鲜度。苏尼特羊和巴美肉羊的L*值、b*值均显著高于乌拉特山羊(P<0.05),a*值的大小顺序为巴美肉羊>苏尼特羊>乌拉特山羊,说明巴美肉羊的肉色较红,这可能与肉的抗氧化能力有关[19]。

2.2 不同品种羊肉风味强度的差异分析

2.2.1 不同品种羊肉气味响应值比较 电子鼻能通过传感器获取挥发性成分的微小变化,使试验结果更客观、准确、稳定,能较好地反映出肉中整体挥发物[20]。三种羊肉的气味响应值如表3所示,其中W5S、W6S、W1S、W2S和W3S传感器的响应值均在1以上,可作为评判气味特征的主要指标。除W6S传感器的响应值无显著差异外(P>0.05),其余4个传感器都呈现苏尼特羊显著高于巴美肉羊和乌拉特山羊的趋势(P<0.05)。W5S传感器对氮氧化合物敏感,W1S传感器对甲烷敏感,W2S传感器对醛类、醇类和酮类物质敏感,而W3S传感器主要对烷烃类敏感,说明苏尼特羊肉中烷类、醛类、醇类和酮类物质比较丰富,需要进一步对羊肉中的挥发性成分进行具体分析。

表3 三个品种羊肉的气味响应值(n=12)Table 3 Odor response values ofthree varieties of sheep(n=12)

2.2.2 不同品种羊肉的电子鼻PCA结果 利用SIMCA-P软件对不同品种羊肉的电子鼻响应值进行主成分分析,结果如图1所示,第1主成分和第2主成分的贡献率分别为51.7%和33.9%,两者贡献率之和达到85%以上。巴美肉羊和乌拉特山羊的样品区域有部分重叠,这说明两种羊肉的挥发性成分相类似,而苏尼特羊与其他两种羊的数据区域间基本无重叠,说明苏尼特羊肉的挥发性成分与其他两种羊肉差异较大,通过PCA能进行有效区分。羊肉中的挥发性风味物质主要包括醛类、醇类、酮类、烃类及其他化合物[6],在图1中,代表醇类、醛酮的传感器W2S与苏尼特羊距离较近,说明苏尼特羊肉中醇、醛、酮类化合物含量较高。

图1 不同品种羊肉电子鼻主成分分析图Fig.1 Electronic nose principal componentanalysis of different breed of mutton注:内圆:r=0.5,外圆:r=1。

表4 三个品种羊肉中的挥发性成分(n=12)Table 4 Volatile components in three varieties of sheep(n=12)

续表

表5 三个品种羊肉中挥发性物质的 ROAV值(n=12)Table 5 ROAV value of volatile substances in three varieties of mutton sheep(n=12)

2.3 不同品种羊肉挥发性成分比较

羊肉中的挥发性风味物质是肉品质的重要指标之一,它是前体物经脂质氧化和美拉德反应等产生的多种化合物共同作用形成的[21]。由表4可知,羊肉中的挥发性风味物质主要包括醛类、醇类、酮类、烃类及其他化合物。三种羊肉中共检测到36种挥发性风味物质,其中苏尼特羊肉中共检测出28种风味物质(醛类13种,醇类10种,酮类、烃类、酸类各为1种,其他风味化合物为2种),巴美肉羊为25种(醛类10种,醇类6种,酮类2种,烃类4种,酸类和其他化合物分别为1种和2种),乌拉特山羊共有34种物质(醛类13种,醇类11种,酮类3种,烃类4种,酸类和其他化合物分别为1种和2种)。因此乌拉特山羊肉中风味物质种类较其他两个品种丰富。当挥发性风味物质含量较为丰富且种类也较多时,其风味更加饱满[22],苏尼特羊肉中的醛、醇以及酮类化合物的总相对含量高于其他两种羊,其种类也较为丰富,这与电子鼻的检测结果一致。

2.4 羊肉中关键风味物质的确定

阈值的高低决定了香味的浓郁程度,只有气味阈值低的挥发性成分才能对风味做出直接贡献[23]。通过挥发性成分的相对含量及阈值判断,壬醛在苏尼特羊肉中相对含量较高,且阈值为1 μg/kg,对苏尼特羊肉的风味贡献最大,因此定义壬醛为苏尼特羊肉中的关键风味物质(ROAVstan=100);同理,定义1-辛烯-3-醇为巴美肉羊和乌拉特山羊肉中风味贡献最大的物质(ROAVstan=100)。当ROAV≥1 时,此挥发性成分为羊肉的关键风味物质;当0.1≤ROAV<1时,则对羊肉总体风味有重要修饰作用[24]。根据挥发性物质的ROAV值共筛选出18种关键风味物质,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为三种羊肉共有的关键风味物质。

醛类物质主要来源于脂肪酸的氧化降解,阈值较低,对风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种羊肉的香气中起重要作用(ROAV≥1)。己醛(青草味)来源于亚油酸和花生四烯酸的氧化,可作为巴美羊肉和苏尼特羊的关键风味物质(ROAV≥1),但对乌拉特山羊的风味只起修饰作用(0.1≤ROAV<1)。李大彪[25]的研究表明山羊全天用于反刍的时间比绵羊短,且瘤胃固相食糜滞留时间显著低于绵羊,这将使得食糜受微生物侵蚀、发酵的时间减少,消化率下降,可能导致乌拉特山羊肉的青草味不及巴美羊肉和苏尼特羊。庚醛和辛醛是三种羊肉中的关键风味物质(ROAV≥1),能赋予羊肉油脂风味。苏尼特羊和巴美羊肉中庚醛含量显著高于乌拉特山羊(P<0.05),且苏尼特羊肉中的辛醛含量显著高于其他两种羊(P<0.05),使得苏尼特羊和巴美肉羊比乌拉特山羊有更浓的油脂味。山羊的采食习性使得其运动量高于绵羊[25],可增强其机体的抗氧化能力,从而降低了不饱和脂肪酸的氧化程度,这可能是庚醛含量较低的原因。壬醛来源于油酸的氧化,呈清香气味[26]。苏尼特羊肉中壬醛为风味贡献最大的物质(ROAV=100),而巴美肉羊和乌拉特山羊中壬醛的ROAV也均大于1,表明壬醛是三种羊肉中的关键风味物质。由表4可知,苏尼特羊肉中的壬醛含量显著高于其他两种羊(P<0.05),这表明壬醛可赋予苏尼特羊肉更强的清香气味。反-2-壬烯醛是一种由酶促和非酶促反应产生的具有脂肪香的脂质氧化产物,巴美肉羊中反-2-壬烯醛的ROAV值仅次于贡献最大的1-辛烯-3-醇,在乌拉特山羊和苏尼特羊中也对风味形成具有重要作用。癸醛阈值较低,具有脂香味,苏尼特羊和乌拉特山羊中癸醛的ROAV值都相对较高,对羊肉的风味贡献较大。十一醛在巴美羊肉中的相对含量显著高于乌拉特山羊(P<0.05),其在苏尼特羊和巴美羊肉中起到修饰作用。反-2-癸烯醛和十二醛在三种羊肉中也可作为关键风味物质(ROAV≥1)。

醇类主要由肌肉中的共轭亚油酸被脂肪氧合酶和氢过氧化酶降解产生[27]。醇类阈值较高,对肉香的形成不如醛类,但对风味的形成也起到关键作用。由表4可知,羊肉中检出了11种醇类化合物,其中1-辛烯-3-醇、戊醇、己醇、辛醇的相对含量较高。1-辛烯-3-醇是亚油酸酯或亚麻酸酯的氢过氧化合物的降解产物[28],具有蘑菇香和柑橘气味,是巴美肉羊和乌拉特山羊肉中对风味贡献最大的物质(ROAV=100),对苏尼特羊肉风味形成也具有重要作用。1-庚醇是苏尼特羊和乌拉特山羊中的关键风味物质(ROAV≥1),赋予羊肉脂肪气味,但未在巴美羊肉中检测出此物质。戊醇具有面包香、果香,对风味的贡献不大。辛醇有脂肪、坚果气味,能对苏尼特羊和乌拉特山羊的风味起到修饰作用(ROAV>0.1)。

酮类化合物是脂肪氧化的另一种产物,由不饱和脂肪酸氧化产生[29]。酮类对风味的贡献要小于醛类和醇类,但对羊肉的风味形成不可替代。2,3-辛二酮呈现甜的奶油香,是脂类在氧化过程中烷氧基被另一个烷游离基氧化产生的[30]。结合表4可知,巴美肉羊和乌拉特山羊中的2,3-辛二酮差异不显著(P>0.05)。二酮类化合物是美拉德反应最初阶段的产物,能为肉制品提供肉香和黄油香;如3-羟基-2-丁酮在稀释后有令人愉快的奶香气,乌拉特山羊肉中的3-羟基-2-丁酮相对含量显著高于巴美肉羊(P<0.05)。

酸类化合物在羊肉中的阈值较高,且含量较低,对羊肉的风味贡献不大。烃类可分为烷烃和芳香烃,对肉的风味贡献较小,但对肉的香味起到加和作用,其中有香味的烃为脂质热降解产生,也可在烷基自由基的脂质氧化或类胡萝卜素的分解中生成[31]。苯酚呈现甜香气味,可作为巴美肉羊和乌拉特山羊的关键风味物质(ROAV≥1),但在苏尼特羊中未检测出此物质。

总体上看,品种对风味的种类及相对含量影响较大。苏尼特羊肉中辛醛、壬醛的相对含量和ROAV值都高于其他两种羊,有更丰富的柑橘和花香气味。巴美肉羊和乌拉特山羊肉中反-2-癸烯醛和1-辛烯-3-醇的相对含量都高于苏尼特羊,且乌拉特山羊的ROAV值高于巴美肉羊,因此脂肪、蘑菇香以及玫瑰气味较浓郁。

3 结论

巴美肉羊在屠宰性能上有一定优势,其胴体质量、背膘厚均显著高于苏尼特羊和乌拉特山羊(P<0.05),乌拉特山羊的胴体质量显著高于苏尼特羊,而背膘厚显著低于苏尼特羊(P<0.05);巴美肉羊的a*值显著高于其他两种羊(P<0.05),说明其肉色较红;苏尼特羊的pH显著高于乌拉特山羊(P<0.05),而巴美肉羊与二者之间无明显差别(P>0.05)。

不同品种羊肉的气味响应值存在差异,利用电子鼻响应值进行主成分分析可有效区分三种羊。品种对羊肉挥发性成分的构成影响较大。总体上,苏尼特羊肉中醛,醇以及酮类化合物总的种类和相对含量较多。实验共筛选出庚醛、辛醛、壬醛、反-2-壬烯醛、1-辛烯-3-醇、反-2-癸烯醛和十二醛等关键风味物质,其中壬醛对苏尼特羊肉风味贡献最大,而巴美肉羊和乌拉特山羊肉中贡献最大的风味物质为1-辛烯-3-醇。

整体上,品种对肉羊的屠宰性能、肉品质以及挥发性风味物质影响较大,明确不同品种羊肉的品质以及风味物质的差异,旨在客观评价肉类资源,为实现肉羊的改良育种以及产品的开发利用提供理论基础。