兴安多羔羊肉营养成分与风味物质研究

孙瑞璐 刘天月 罗海玲 刘学文 何小龙 张 昊,6

(1.中国农业大学食品科学与营养工程学院， 北京 100083； 2.中国农业大学动物科学技术学院， 北京 100193；3.中国农业大学动物营养学国家重点实验室， 北京 100193； 4.内蒙古杜美牧业生物科技有限公司， 扎赉特旗 1376005.内蒙古自治区农牧业科学院， 呼和浩特 010031； 6.中国农业大学北京食品营养与人类健康高精尖创新中心， 北京 100083)

0 引言

羊肉因其具有高蛋白、低脂肪、低胆固醇的特点而颇受消费者欢迎[1]。羊肉风味物质的前体主要包括一些水溶性成分(氨基酸、还原糖、核糖、硫胺素等)以及各种脂类物质。经过一系列涉及美拉德反应及脂肪氧化、硫胺素降解及其交互的复杂反应，产生杂环化合物、醛、酮、酯和酸等挥发性风味物质[2]。羊肉特征风味成分主要是支链挥发性脂肪酸和短链脂肪醛[3-4]。现有研究表明，羊肉的营养成分和风味物质受到品种、性别、部位等因素的影响[5-10]。目前，我国羊肉的出栏量和肉产量都处于世界领先地位，但供求关系依然紧张，需要进一步加强对优良品种的开发[11-13]。

兴安多羔羊是经杂交选育的新品种，其初产和经产母羊群体的平均繁殖率分别为191.94%和225.07%。兴安多羔羊平均初生质量、断奶质量和50日龄的平均日增质量分别为3.98 kg、14.32 kg和229.78 g，每只母羊年提供断奶羔羊数为3.26只。由此可见，兴安多羔羊具有产羔多、生产性能好、养殖效益高的特点，且适合舍饲，是当地畜牧种业重点推广的羊肉品种[14]。但目前缺少对兴安多羔羊肉的营养成分及风味物质研究，故本文首先测定羊肉的营养成分[15]，之后对肉样的挥发性风味物质进行采集和定性定量测定，来比较不同部位和性别的羊肉风味物质和营养组成的区别。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

分析纯的氯化钠、邻二氯苯、甲醇、无水乙醚、硫酸、硫酸钾、石油醚、盐酸、氢氧化钠，天津市永大化学试剂有限公司；甲基红、溴甲酚绿、硫酸铜、无水乙酸锌，北京奥博星生物技术有限责任公司。

1.2 样品采集

本研究所用实验动物均饲养于内蒙古自治区兴安盟扎赉特旗某肉羊养殖场，选择健康无病、全舍饲养殖(其日粮组成青贮玉米秸秆、玉米、麸皮、大豆粉、棉籽饼、碳酸钙、食盐、沸石粉、小苏打、微量元素和维生素预混料、有机物、粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、钙、磷含量(质量比)分别为500、246、60、40、110、13、5、20、5、1.0、939.8、156.3、358.0、233.3、5.7、3.4 g/kg)的6月龄兴安多羔羊(东×寒×湖横交一代)20只(10公10母)。

本实验的羊只屠宰地点为内蒙古自治区兴安盟乌兰浩特市某屠宰场，实验前对待宰羊只禁食24 h， 禁水 2 h。 屠宰方式采用颈部放血屠宰，随后剥皮去除羊头、蹄及内脏(保留肾脏及肾脂)。每只羊分别采集背最长肌、股四头肌各500 g，用一次性塑封袋标记-20℃冷冻保存。

1.3 仪器与设备

AR1140型电子天平，托利多仪器上海有限公司；HH-S1型数显恒温油浴锅，坛区西城新瑞仪器厂；DK-88型电热恒温水槽、DHG-9076A型电热恒温鼓风干燥箱、RE-52A型旋转蒸发仪，上海精宏实验设备有限公司；7890B-5977B型气质联用仪、DB-WAX UI型色谱柱，美国安捷伦科技有限公司；CAR/PDMS型固相微萃取萃取头、1EA型手动SPME(固相微萃取)进样器，美国西格玛公司；BCD-254型冰箱，博西华家用电器有限公司；835-50型氨基酸自动分析仪，日本日立公司；LGJ-10D型真空冷冻干燥机，北京四环科学仪器厂有限公司。

1.4 方法

1.4.1营养成分测定

1.4.1.1含水率

参考文献[16]的方法测定兴安多羔羊肉的含水率。使用真空冷冻干燥法制备冻干肉样，将剔除筋膜和脂肪的肉样剁碎后于-20℃预冷24 h，放入冻干机冻干72 h。将干燥结束后的物料进行密封保存，避免接触外界空气。

1.4.1.2粗蛋白和氨基酸含量

参考文献[17]的规定，用凯氏定氮法测定兴安多羔羊肉的粗蛋白含量；参考文献[18]的方法用氨基酸自动分析仪对氨基酸含量进行检测。

1.4.1.3粗脂肪和脂肪酸含量

参考文献[18]用索氏提取法测定兴安多羔羊肉的粗脂肪含量；参考文献[19]的规定，用气相色谱的方法测定兴安多羔羊肉的脂肪酸含量。

1.4.1.4灰分含量

参考文献[20]规定，用灼烧法测定兴安多羔羊肉的灰分含量。

1.4.2风味测定条件优化

对风味检测条件进行单因素优化，因素为萃取头、萃取温度、萃取时间以及煮肉条件。结果显示，最优萃取条件是选择85 μm CAR/PDMS型萃取头，在60℃下煮肉60 min，萃取温度70℃，萃取时间30 min。

1.4.3挥发性风味物质含量测定

1.4.3.1样品前处理

内标溶液制备：在2 mL离心管中，加入1 μL 1,2-二氯苯和0.999 mL甲醇混合均匀，标记为溶液A；在5 mL离心管中，加入1 μL溶液A和2.611 mL甲醇，混合均匀。由此配得5×10-7g/mL邻二氯苯溶液，标记为内标溶液。

样品预处理：取出分装成每袋5.0 g的兴安多羔羊肉样品，室温(20℃)解冻30 min。称取1.0 g氯化钠，量取25 μL内标溶液于20 mL顶空瓶中。将解冻后的肉样去除筋膜，搅碎后加5.0 g于顶空瓶中，封口，做好标记。将标记封口的羊肉样品用铁夹固定在电热恒温水槽内，使瓶身完全没入水中。根据煮肉条件的优化选择60℃恒温水浴60 min，对肉样进行煮制。

1.4.3.2样品中挥发性成分萃取

取出煮制完成的样品，将组装好并活化完成的萃取头沿顶空瓶盖上预先扎好的小孔插入。缓慢推出萃取头内的黑色纤维涂层，暴露于样品上部空间，开始吸附。根据优化后的萃取条件，在70℃电热恒温水槽中萃取风味物质30 min。萃取完成之后，推动手柄使纤维头缩回针头内，并拔出针头，取出SPME针管后将其插入GC-MS(气相色谱质谱联用仪)进样口，缓慢推动手柄，伸出纤维头，热脱附5 min后缩回萃取头，并将SPME针管退出进样口，同时启动仪器开始采集数据。

1.4.3.3气相质谱联用仪检测条件

GC-MS条件[21]：DB-WAX UI型色谱柱(30 m×0.25 mm)，萃取头解析5 min，进样口温度250℃，不分流模式，载气为氦气，流速0.8 mL/min。色谱柱采用程序升温[21]：起始柱温40℃，保持3 min，以6℃/min升至230℃，保留3 min。

MS条件[21]：电离方式EI(70 EV)，离子源温度230℃，灯丝电流200 μA，检测电压350 V，接口温度240℃，扫描速度1 562 u/s，扫描质量(质荷比)范围为45～350。

1.4.3.4定性与定量分析

定性方法：根据NIST Library质谱库对风味物质进行定性，匹配度大于800作为鉴定依据。

定量方法：用内标法计算风味物质的相对含量，根据内标邻二氯苯的峰面积与各风味物质的峰面积之比计算相对含量。

1.4.4数据分析

采用SPSS 19.0统计软件和Excel软件进行方差分析和数据分析。SPSS 19.0中的独立样本t检验显著性检验水平为0.05。实验数据表示为：平均值±标准差。

2 结果与分析

2.1 兴安多羔羊肉营养成分研究

2.1.1兴安多羔羊肉营养成分分析

参考文献[16-17,19-20]的方法对兴安多羔羊肉的含水率以及粗蛋白、粗脂肪和粗灰分含量进行测定。表1显示了不同性别和部位的兴安多羔羊肉常规营养成分含量。

表1 兴安多羔羊不同性别不同部位肉常规成分分析Tab.1 Analysis of routine components of meat in different parts of Xing’an lambs of different genders %

含水率决定了肉质的多汁性，含水率越高口感越好。兴安多羔羊肉含水率为75.32%。不同部位和性别的肉样之间没有显著性差异。研究发现，乌珠穆沁羊和湖羊的平均含水率分别为76.42%和74.55%[22]，兴安多羔羊与其含量相近。粗蛋白含量是评估羊肉营养价值的重要指标，在兴安多羔羊肉中检测到粗蛋白质量分数为19.81%，不同部位和性别的肉样之间没有显著性差异(p>0.05)。乌珠穆沁羊和湖羊的平均粗蛋白质量分数分别为18.72%和19.12%[22]，而兴安多羔羊与其含量相近。粗脂肪质量分数为2.41%，母羔肌肉中粗脂肪含量有高于公羔的趋势，不同部位之间的脂肪含量没有显著性差异。肌肉中的粗脂肪含量可能与羊的运动情况有关，频繁运动的骨骼肌粗脂肪含量会相对较低，母羊的运动量小于公羊，因此累积更多脂肪。乌珠穆沁羊和湖羊的平均粗脂肪质量分数分别为3.28%和3.85%[22]，而兴安多羔羊的脂肪含量更低，肉质精瘦。粗灰分含量是评定食品中矿物质含量的基础，灰分含量对肉品的营养价值有很大的影响[22]。兴安多羔羊肉粗灰分质量分数在1.11%左右，不同部位和性别的肉样之间没有显著性差异，说明不同部位和性别对羊肉中矿物质含量影响不大。

综上所述，兴安多羔羊肉具有低脂肪含量且蛋白含量、含水率适中的特点，是优质的动物性产品。

2.1.2不同性别对羊肉营养组成的影响

由表2可知，兴安多羔羊肉中共检出28种脂肪酸，其中单不饱和脂肪酸(Monounsaturated fatty acid,MUFA)的含量大于多不饱和脂肪酸(Polyunsaturated fatty acid, PUFA)。MUFA对降低胆固醇、预防冠心病、促进生长发育以及调节免疫功能具有重要意义，且在肉的嫩度和抗氧化能力及其颜色、多汁性和口感方面起着重要的作用[22]。乙酸(C6:0)和癸酸(C10:0)与羊肉的膻味有很大关系，在兴安多羔羊肉中未检测出乙酸，癸酸相对含量极低，因此可以判断兴安多羔羊膻味较小。

表2 兴安多羔羊不同性别肉中脂肪酸相对含量比较Tab.2 Comparison of fatty acid content in different kinds of meat of Xing’an lambs %

对不同性别肉样的脂肪酸进行具体分析，公羔的肉豆蔻油酸(C14:1)、十五烷酸(C15:0)、顺式棕榈油酸(C16:1)和α-亚麻酸(C18:3n3)含量显著高于母羔(p<0.05)。α-亚麻酸作为人体必需脂肪酸的一种，参与磷脂的合成及胆固醇代谢，在人体内可进一步合成为二十二碳六烯酸(C22:6n3)、花生四烯酸(C20:4n6)等功能成分。

根据表3可知，兴安多羔羊共检出18种氨基酸，其中有7种人体必需氨基酸，对不同性别肉样氨基酸进行具体分析，公羔肌肉中脯氨酸和甘氨酸的含量显著高于母羔。

表3 兴安多羔羊不同性别肉中氨基酸质量分数比较Tab.3 Comparison of amino acid content in different kinds of meat of Xing’an lambs %

2.1.3不同部位对羊肉营养组成的影响

表4对不同部位肉样的脂肪酸进行具体分析，股四头肌中肉豆蔻油酸(C14:1)、十七烷酸(C17:0)、二十二碳烯酸(C22:1n9)和二十二碳二烯酸(C22:2)含量显著高于背最长肌(p>0.05)，含有更多的不饱和脂肪酸。但背最长肌中硬脂酸(C18:0)的含量显著大于股四头肌(p>0.05)。硬脂酸(C18:0)作为特殊的饱和脂肪酸，有提高血液中胆固醇水平的生理作用，也是造成羊肉膻味的主要因素[23]。

兴安多羔羊一共检测出18种氨基酸，7种必需氨基酸。表5对兴安多羔羊不同部位的氨基酸含量进行了比较，背最长肌和股四头肌之间没有显著性差异，背最长肌的赖氨酸和苯丙氨酸含量有高于股四头肌的趋势。非必需氨基酸在两种部位的含量都十分丰富，谷氨酸含量最高。

表4 兴安多羔羊不同部位肉中脂肪酸相对含量比较Tab.4 Comparison of fatty acid content in different parts of meat of Xing’an lambs %

表5 兴安多羔羊不同部位肉中氨基酸质量分数比较Tab.5 Comparison of amino acid content in different parts of meat of Xing’an lambs %

2.2 兴安多羔羊肉挥发性风味物质研究

2.2.1兴安多羔羊肉挥发性风味物质

兴安多羔羊肉中共检测到挥发性风味物质共72种，其中醛类12种，醇类12种，酮类3种，酚类3种，酯类10种，烃类11种，杂环类4种，醚类2种，酸类4种，其他类11种。从风味物质种类所占百分比上看，占比较大的是醛类和醇类风味物质，均为17%。其次是烃类，占比15%。酯类占比14%。酸类、杂环类、醚类分别占比6%、5%和3%。酮类和酚类均占比4%。其他物质占比15%。

对不同种类的挥发性风味物质分析：醛类化合物主要来源于脂肪的氧化[24]，其中多数是不饱和脂肪酸氧化生成的。它的气味阈值低，可能构成肉的特征性风味[25]。其中己醛是质量分数最高的挥发性成分，占总量的12.54%，同时它也是肉中脂肪氧化分解最重要的产物，易产生刺激性的、不愉快的、腐败和辛辣的味道[24]。辛醛和壬醛质量分别占总量的8.93%和1.99%，提供果香味和油脂味；醇类化合物大多气味阈值较高，对于食品而言风味贡献较小[26]。本实验检测到兴安多羔羊肉中的醇类化合物包括乙醇、异丙醇、戊醇、己醇、2,3-丁二醇、1-辛烯-3-醇等。其中乙醇、异丙醇含量最高，但对兴安多羔羊肉的风味贡献不大，而贡献最大的是1-辛烯-3-醇，它具有典型的蘑菇味，是亚油酸在脂肪氧合酶和氢过氧化物裂合酶共同作用形成的酶解产物[27]；烃类化合物主要来源于脂肪酸烷氧自由基的均裂。本实验检测到兴安多羔羊肉中的正构烷烃可能来自支链脂肪酸的氧化，通常认为其香味阈值较高，对肉风味的直接贡献不大，但它们可能有助于提高肉品的整体风味[28]；酯类化合物来源于脂质氧化所产生的醇和游离脂肪酸之间的相互作用[24]。兴安多羔羊肉中的酯类化合物主要包括甲酸庚酯、甲酸辛酯、己酸甲酯、癸酸甲酯、月桂酸甲酯、棕榈酸甲酯等，它们都具有一定的花果香气，但由于气味阈值较高，对风味的贡献较低；酸类化合物是造成羊肉膻味的主要因素之一，研究表明引起膻味的主要物质是4-甲基辛酸和4-甲基壬酸[21]。本实验在兴安多羔羊肉的挥发性风味组成中没有检测到这两种物质，说明兴安多羔羊肉的膻味较轻；杂环类化合物是羊肉重要的风味物质之一，其中烷基衍生物大多是脂肪的降解产物，如本实验检测到的2-正戊基呋喃是亚油酸的氧化分解产物[29]；酮类、酚类和醚类化合物含量较少。酮类化合物包括3-羟基-2-丁酮、2-甲基庚烯酮和2(5H)-呋喃酮，也是脂肪氧化的主要产物，提供了奶油和蘑菇气味。酚类化合物含量可以反映动物放养的程度[27]。本实验检测到的2,6-二叔丁基对甲酚和苯酚具有特殊臭味。醚类化合物包括丙二醇甲醚和二甲醚。最后，本实验还检测到15种较为复杂的挥发性风味物质，未能归于上述分类。

2.2.2不同性别对羊肉挥发性风味物质的影响

对兴安多羔羊不同性别肉样的挥发性风味物质种类进行分析，公羔和母羔在风味物质的种类上存在显著性差异(p<0.05)。图1(*表示母羔与公羔相比差异显著，p<0.05)展示了性别对挥发性风味物质种类的影响。从图1中可以看出，在公羔的挥发性风味组成中，酸类、酮类、醛类、醇类、杂环类物质种类均显著高于母羔(p<0.05)。母羔中未检测到致膻类物质壬酸和具有汗味的丁酸，公羔含有更多提供汗味和膻味的物质。母羔所有的样品中都未检测到酮类物质。而文献[30]研究表明，酮类物质也是脂肪氧化和机体代谢的产物，对羊肉的特征风味形成起重要作用。由此可以推断，兴安多羔羊公羔肉的膻味和油脂气息比母羔更强烈，可接受度更低。

图1 不同性别的羊肉挥发性风味物质相对含量Fig.1 Relative contents of volatile flavor compounds in mutton of different genders

对不同性别羔羊的挥发性风味物质进行定量分析，表6具体比较了不同性别的兴安多羔羊肉的挥发性风味物质含量。公羔中含量最多的物质分别为己醛、异丙醇、乙醇、壬醛和1-辛烯-3-醇，母羔中含量最多的物质分别为壬醛、己醛、双戊烯、1-辛烯-3-醇。母羔中有7种挥发性风味物质含量显著大于公羔(p<0.05)，包括(E)-2-辛烯醛、十二醇、2,6-二叔丁基对甲酚、癸酸甲酯、环十二烷、十九烷、13-十八碳烯酸甲酯等。公羔的异丙醇含量显著大于母羔(p<0.05)。

表6 不同性别的兴安多羔羊肉挥发性风味物质组成Tab.6 Volatile flavor composition of Xing’an lambs of different genders

续表6

2.2.3不同部位对羊肉挥发性风味物质的影响

对兴安多羔羊不同部位肉样的挥发性风味物质种类进行分析，背最长肌和股四头肌样品在风味物质的种类上不存在显著性差异(p>0.05)。图2(*表示股四头肌与背最长肌相比差异显著，p<0.05)展示了不同部位对挥发性风味物质种类的影响。从图2中可以看出，兴安多羔羊股四头肌的酯类物质显著多于背最长肌(p<0.05)。酯类化合物来源于脂质氧化所产生的醇和游离脂肪酸之间的相互作用[24]。由此可以推测，股四头肌风味物质中，脂肪氧化的产物多于背最长肌。

对不同部位羔羊的挥发性风味物质进行定量分析，见表7，背最长肌中含量最多的物质分别为己醛、异丙醇、壬醛、1-辛烯-3-醇，股四头肌中含量最多的物质分别为乙醇、壬醛、双戊烯、己醛。背最长肌中2(5H)-呋喃酮和己醇的相对含量显著大于股四头肌(p<0.05)。股四头肌的十三醛含量显著大于背最长肌(p<0.05)。

图2 不同部位的羊肉挥发性风味物质种类相对含量Fig.2 Relative contents of volatile flavor compounds in different parts of mutton

3 结束语

兴安多羔羊具有低脂肪、蛋白含量适中的特点；公羔肌肉中脯氨酸和甘氨酸的含量显著高于母羔，说明性别对羔羊肉营养组成有显著影响。此外，兴安多羔羊肉中共检出72种挥发性风味物质，醇类物质和醛类物质占主导，含量最多的己醛、壬醛、1-辛烯-3-醇、双戊烯等物质提供了药草味、蘑菇味、柠檬味等特征风味；母羔中有7种挥发性风味物质含量显著大于公羔，但酸类、酮类、杂环类物质种类显著低于公羔，说明母羔羊肉膻味和油脂气息较小，因此与公羔相比可接受度更高；背最长肌中2(5H)-呋喃酮和己醇的含量显著高于股四头肌，但十三醛含量显著低于股四头肌，说明兴安多羔羊的股四头肌含有更多不饱和脂肪酸和脂肪氧化产物。综上所述，性别和部位对兴安多羔羊肉营养和风味物质组成影响显著。

表7 不同部位的兴安多羔羊肉挥发性风味物质组成Tab.7 Volatile flavor composition of Xing’an lambs in different parts

续表7