脂质水解对肉品品质及风味影响的研究进展

吕经秀，刘 裕，王灵娟，姜 涛，李鹏鹏,2,*，王道营,2,*

（1.江苏大学食品与生物工程学院，江苏 镇江 212013；2.江苏省农业科学院农产品加工研究所，江苏 南京 210014）

脂质被认为是人体正常功能和生长所需的主要食物成分之一，甘油三酯是食物中主要的脂质亚类。脂质的成分和含量会在很大程度上对肉品的质量造成影响，当脂质发生水解和氧化后，肉品的风味将会发生改变[1-2]。肉品在贮藏过程中，肉品中的脂质发生水解，导致饱和游离脂肪酸增加，同时产生醛类、酮类、小分子化合物等，这些物质与肉品中的蛋白反应，导致肉品质量进一步下降。过量摄入脂质并不利于人体健康，会导致心血管疾病、肥胖、癌症等健康问题[3]。脂质水解对肉品风味的影响较大，在水解酶的作用下脂质发生水解，随着水解产物的增加，肉品中的脂质种类和含量逐渐改变，肉品的风味也随之改变，适当的水解会提高肉品的风味，但是过度水解会导致肉品的风味变差，质量下降，不利于人体健康的物质增加。

1 肉及肉制品中脂质水解及其发生机制

脂质水解主要是在脂肪酶的催化作用下进行的，内源性脂肪酶主要作用于甘油三酯和磷脂，将其水解，形成游离脂肪酸和其他水解产物[4]。游离脂肪酸被氧化形成氢过氧化物，然后进一步被氧化形成醛类、酮类、酯类等挥发性化合物，这些挥发性风味物质是肉品风味的主要来源，尤其在长时间放置的肉品、发酵肉类和腌制肉类中的作用较为明显[5-6]。脂肪酶所导致的脂质降解也会在一定程度上抑制脂质氧化，这一发现也为改善肉类品质提供了新的研究方向[7-8]。

1.1 脂质水解机理

脂质水解是肉制品在贮藏和加工过程中发生的重要反应之一，这一过程将会在较大程度上影响肉品的品质和风味。在肉品中，磷脂和甘油三酯的占比较高，神经酰胺、胆固醇等其他脂质组分的占比较低[9]。肌肉中的脂肪酶主要负责肉类和肉制品中的脂肪分解[10]，除了内源性脂肪酶外，微生物脂肪酶也有助于脂肪分解，特别是在干化和发酵肉制品中[8,11]。脂肪酶和磷脂酶分别作用于甘油三酯和磷脂，释放出脂肪氧化的前体物质游离脂肪酸[12]。在新鲜肌肉和加工肉类中，内源性和外源性脂肪酶仍然保持活性，即使在冷藏或冻藏期间也会对脂质进行水解，导致磷脂、甘油酯等物质减少，而水解产物逐渐增加[13]，水解产物被氧化后会赋予肉制品特殊的风味。Liu Yanxia等[1]对烟熏培根的研究发现，脂质水解优先作用于磷脂中的多不饱和脂肪酸以及甘油三酯中的亚油酸和棕榈酸，且甘油酯和磷脂的水解互不干扰，分别由酸性脂肪酶和磷脂酶催化。如图1所示，不同水解酶作用于不同的位点。

图1 脂质水解机理示意图Fig.1 Schematic diagram of lipid hydrolysis mechanism

1.2 脂质酶在水解过程中的作用

脂质水解释放出游离脂肪酸的过程是一组重要的酶促反应，由特定的脂肪酶和磷脂酶催化。磷脂首先在PLA和PLB的作用下分解产生脂肪酸和α-甘油磷酸胆碱，α-甘油磷酸胆碱在PLC和PLD的催化作用下继续产生甘油、磷酸和胆碱或胆胺[14]。磷脂酶A2（phospholipase A2，PLA2）是主要作用于甘油磷脂的sn-2位置水解脂肪酸的酶。鉴于脂肪酸在磷脂内的不对称分布，其中饱和脂肪酸往往存在于sn-1位置，而多不饱和脂肪酸大部分位于sn-2位置，PLA2是促进脂肪酸水解的关键因素，同时也是参与花生四烯酸合成的重要部分。由于PLA2具有选择性，对不同脂质所表现出的活性不同，例如，对二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）表现出的活性较为显著，对二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）的活性很少或没有[15]。

由于脂肪酶在水解过程中具有专一性，酸性脂肪酶主要作用于中性脂肪，如胆固醇酯，一般条件下，这类酶在pH 4～5内活性最高。碱性脂肪酶能够水解甘油二酯，其最适pH值为8～9。中性脂肪的最适pH值为7，它能水解甘油三酯、甘油二酯和甘油单酯[16]。溶酶体酸性脂肪酶和中性脂肪酶优先水解甘油三酯的sn-1和sn-3位，酸性脂肪酶以较低的速率水解甘油二酯和甘油单酯，而酸性磷脂酶主要作用于水-油表面磷脂的sn-1位[12]。分泌型PLA2-X是作用于磷脂活性最高的酶[17]，能够释放各种脂肪酸[18]。过度的水解也会导致肉品质量下降，姚宏亮等[19]研究发现，乳鸽胸脯肉在酶解液的作用下发生水解。

2 肉品中脂质水解所导致的化学变化

脂质在加工、运输、贮藏过程中会发生降解。脂质水解后，肉品中脂质亚类的含量将会发生不同程度的改变，同时也会产生挥发性风味物质。脂质水解产物在一定程度上会影响蛋白质的结构和化学成分，导致蛋白质发生水解，进而使得肉制品的风味下降。

2.1 水解过程中脂质亚类发生改变

肉品在发生水解后，其脂质亚类的含量会发生一定程度的改变。Chao等[20]对猪肉成熟过程进行研究，结果表明，磷脂在成熟过程中经历酶水解，磷脂酰肌醇和磷脂酰丝氨酸含量分别增加30%和73%，造成这一现象的主要原因是肌醇的降解。韦友兵等[21]研究发现，萨拉米香肠在成熟过程中中性脂质及游离脂肪酸相对含量显著增加，而磷脂相对含量不断降低，除油酸和亚油酸外的不饱和脂肪酸含量在发酵成熟过程中均呈现先升高后降低的变化趋势，并且该变化与脂质氧化的变化趋势相同[22]。崔莹莹[23]研究发现，宣恩火腿加工过程中，脂类物质不断发生水解，火腿纵切片、皮下脂肪、肌内脂肪中分别有60.41%、35.69%和41.75%的磷脂发生水解，磷脂是脂类物质中重要的风味前体物质，游离脂肪酸中油酸、亚油酸等组分含量较高，在整个加工阶段变化较明显，它们是形成风味化合物的重要脂类成分。

2.2 脂质水解与脂质氧化间的关系

脂解产物将会对脂质氧化造成一定的影响，其中游离脂肪酸受到最多关注，部分研究集中在溶血性磷脂上。一般来说，释放的脂肪酸，特别是高度不饱和脂肪酸，比酯化的脂肪酸更容易被氧化。在临界胶束浓度下，游离脂肪酸可能扩散到水介质中以形成自发聚集体，称为胶束，增加表面积，这可能导致不饱和脂质双键更多地暴露于氧气。此外，游离脂肪酸是脂氧合酶的底物，脂氧合酶是一组含铁氧化还原酶，其催化脂肪酸的双氧合具有区域特异性，这种酶在动物死后的肌肉中和加工肉类中起到促氧化的作用[24]。肌肉中的脂质水解与脂质氧化有关，游离脂肪酸会加剧氧合肌红蛋白氧化成甲基肌红蛋白，甲基肌红蛋白是一种具有过氧化物酶活性的肌红蛋白，可以促进过氧化物的分解并加强脂质氧化[25]。血红素蛋白是肉类中主要的促氧化剂，游离脂肪酸可以通过中和血红素蛋白来发挥抗氧化作用。半色素是促氧化剂的一种[26]，当前已经证明了游离脂肪酸具有结合并诱导血红素蛋白（肌红蛋白、血红蛋白）的结构变为半色素的能力。金华火腿的加工时间比较长，这为脂肪中的不饱和脂肪酸氧化和分解提供了充足的时间，脂肪酸被氧化生成氢过氧化物，再经过一定途径生成醛类、酮类、醇类、酸类和酯类等挥发性物质[27]。脂肪氧化存在两面性，一方面，脂肪氧化可以赋予金华火腿特征风味、色泽和质构等；另一方面，脂肪过度氧化会引起火腿产生哈喇味并伴随火腿的酸败、变质等现象的发生，从而使火腿产品的保质期缩短和安全性降低[28]。

2.3 脂质水解过程中挥发性风味物质的变化

不同的水解酶在加工过程中的作用不同，脂质在发生水解后，生成醛类、酮类、烃类等小分子物质，是主要的风味前体，对于肉品的风味形成有重要影响。Zhao Tengfei等[29]通过采用顶空气相色谱-离子迁移谱和主成分分析等多变量分析方法对大黄鱼肉不同贮藏期风味变化进行研究，结果表明，随着贮藏时间的延长，酮类（2-丁酮）、醇类（1-丙硫醇）和醛类（正壬醛）含量显著下降，3-甲基丁醇和3-戊酮含量增加。朱联旭等[30]对镇巴腊肉贮藏过程中的挥发性风味成分进行分析，结果表明，腊肉样品含有43 种共有挥发性物质，主要为酯类、酮类、醛类化合物，且每个贮藏阶段都有特征标记物产生。强宇等[31]对牛肉挥发性风味物质进行分析，冷藏过程中氮氧类化合物、醇类、醛酮类化合物是导致差异的主要风味物质，冷藏52 h后，挥发性物质总含量下降44.5%，乙酸异丁酯、庚酸乙酯在贮藏6 h后全部丢失；茴香脑、丁香酚、草蒿脑和芳樟醇逸散严重。Zhang Yu等[32]通过气相色谱-质谱、感官评价和偏最小二乘回归分析熟羊肉丸贮藏过程中的风味变化，随着贮藏时间的延长，熟羊肉丸中各种挥发性化合物的含量在贮藏后期出现不同程度下降，表明香气逐渐减弱。不同烹饪方法熟鸡肉中产生各种风味化合物，Bi Jicai等[33]采用气相色谱-离子迁移谱和主成分分析检测鸡胸肉炖煮后的挥发性风味成分，结果发现，共鉴定出43 种挥发性物质。3-(甲硫基)丙醛和苯乙醛可用作炸鸡胸肉中的特征风味标记物，乙酸乙酯、(E)-2-辛烯醛和2-乙基-1-己醇可用作炖鸡胸肉中的特征风味标记物。林恒宗等[34]采用固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术对太平洋牡蛎挥发性风味物质种类及含量变化进行分析，结果表明，己醛、庚醛、十一醛、(E)-2-壬烯醛、4-乙基苯甲醛、壬醛、(E)-2-癸烯醛、(E,E)-2,4-壬二烯醛、癸醛、(E)-2-辛烯醛、2-戊基呋喃、3-辛酮和2-壬酮是太平洋牡蛎运输过程中的关键风味物质，可以作为反映活体牡蛎生理状态的参考。

3 脂质水解对肉及肉制品品质和风味的影响

甘油三酯和磷脂是脂肪分解形成的游离脂肪酸的重要来源，脂肪分解导致游离脂肪酸的形成，这一过程需要不同的酶协同作用。在这种情况下，脂肪细胞和肌肉纤维的内源性酶和细菌酶在脂肪分解中均起重要作用，同时肉制品的加工过程也会影响脂肪分解。例如，肉制品的特性和加工条件，如腌制方式和成熟时间因产品而异。在肉制品冷藏成熟过程中能够观察到脂质发生明显的水解和氧化，通过这一现象说明肉制品的品质变化，也有利于探索更加有利于肉制品贮藏的条件。

3.1 水解对肉品品质的影响

在肉类，特别是鱼类的冷藏和冻藏过程中，内源性脂肪酶会降解甘油三酯和磷脂，导致游离脂肪酸和其他水解产物的增加[8]。低温能够抑制脂质水解速率，但是不能完全抑制，一些磷脂酶在低温下依旧具有活性。在低温条件下，肉制品中的水分形成冰晶，在一定程度上会破坏细胞的结构，释放水解酶、游离铁等物质，导致肉制品品质下降和营养损失。由于肉种类、加工工艺及加工时间的不同，肉及肉制品所产生的挥发性化合物含量有很大差异。徐斯婕等[35]通过采用气相色谱法和气相色谱-质谱法，对鳙鱼、鲫鱼、鳊鱼、黄鱼、三文鱼和鳕鱼6 种鱼类中鱼肉脂肪酸组成与鱼汤中的挥发性风味物质进行测定与对比，在6 种鱼肉中共检测出20 种脂肪酸，鳙鱼、鲫鱼、鳊鱼与三文鱼中主要含有棕榈酸、油酸和亚油酸，相比于这4 种鱼，鳕鱼和黄鱼中的n-3多不饱和脂肪酸含量较高，而亚油酸含量较少。Toldrá[36]报道，磷脂酶在干腌火腿中非常重要，因为形成的游离脂肪酸中有很大一部分是由磷脂水解引起的。PLA1和PLA2分别选择性地从sn-1和sn-2位置脱酯并释放脂肪酸。另一方面，PLC和PLD在磷脂分子的sn-3位置对磷酸二酯键表现出催化作用[37]。Carrera等[38]对欧洲鳕鱼的质量损失进行研究，结果发现，鳕鱼经过150 MPa高压处理并在-18、-10 ℃冻藏过程中，可抑制游离脂肪酸等降解分子的形成，结果表明，降低贮存温度比目前的高压长时间处理（150 MPa持续2 min）更有效。

3.2 脂质水解产物对风味的影响

醛类有很强烈的刺鼻气味，但是随着分子质量增加刺激性减弱，并且逐渐呈现偷快的香气。醛类是肉制品挥发性化合物中含量最高的化合物，主要包括直链醛、支链醛、烯醛、二醛和芳香醛，己醛、庚醛和辛醛主要由油酸、亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸等不饱和脂肪酸的氧化生成，苯乙醛则是氨基酸反应的产物[39]。醛类物质风味阈值较低，对火腿风味形成非常重要。醇类风味物质在不同肉类中含量差别较大，这些醇类物质包括直链醇、支链醇、芳香醇和二醇等，苯甲醇由苯丙氨酸的代谢产生[40]。还有一部分醇类物质是在微生物作用下生成的。醇类物质的风味阈值高于醛类，因此醇类对肉制品风味的贡献小于醛类[41]。但一些不饱和醇类可能对风味物质有重要作用。酮类挥发性风味物质在肉制品中起重要作用[42]。酮类物质赋予肉制品奶油味或果香味，C1～C10的酯类物质赋予猪肉水果甜味，而长链脂肪酸生成的酯则呈现油脂味。酯类物质的生成一般与微生物有关[29]，肉类中还含有一些含硫化合物、吡嗪类、呋喃类和吡咯类物质，这些物质含量虽然较少，但它们有不同的风味，含硫化合物表现为不愉快的风味，吡嗪类物质呈现坚果味和烘烤味，呋喃类物质赋予肉类硫磺味，吡咯类物质呈现肉香味[43]。这些特有的气味对肉制品风味影响较大。王瑶等[44]研究发现，辣子鸡丁在贮藏过程中共检测出183 种挥发性风味物质，其中气味活性值分析共得16 种主体风味物质，以醇类、醛类、酯类、酮类和杂环类物质为主。Fazriaty等[45]使用固相微萃取方法对蒸大理石虾虎鱼中的挥发性风味化合物进行提取，并使用气相色谱-质谱进行鉴定，结果发现，共有27 种挥发性风味物质，主要为萘。Asri等[46]通过气相色谱-质谱法检测亚洲红尾鲶鱼挥发性风味化合物，结果发现，共鉴定出23 种挥发性风味化合物，其中大多数为碳氢化合物、醛类、醇类、酮类、酯类等，其中含量最高的是己醛。

3.3 不同加工方式对肉品中脂质水解的影响

脂质对肉品的风味和食用品质有重要影响，肉制品中的脂质在温度、贮藏条件、加工条件、内源酶等因素的影响下，将会发生氧化反应、水解反应、酶促反应，进而生成醛、醇、酮、小分子烃类等挥发性风味物质，形成肉制品中独有的风味，但是脂质的水解也会导致肉制品酸败，过度的水解和氧化会产生不愉快的风味并降低脂质的营养价值。盐对脂肪水解的影响十分显著，Mariutti等[47]研究发现，干腌火腿成熟期间观察到的游离脂肪酸的增加与由于脱水和盐扩散引起的水分活度降低而导致的脂肪酶活性增加具有相关性。Liu Shixin等[48]发现，用含有L-赖氨酸和L-组氨酸的盐替代品处理后，干腌牛肉中的磷脂酶活性增加。在发酵肉制品中，微生物衍生的脂解酶对脂质水解有积极影响，从各种加工肉制品中分离出的培养物，部分菌株表现出高脂解活性，并且这些菌株显著促进发酵和成熟过程中的脂质水解[10,49]。Casaburi等[50]报道，可以选择具有高脂解活性的微生物作为发酵剂，以促进短熟肉制品的风味形成。微生物脂肪酶在脂肪分解上的差异可能与不同产品、不同工艺条件和所使用的发酵剂差异有关。在肉制品生产过程中，时间和温度等参数是影响脂肪分解的其他因素。在甘油三酯含量较高的肌肉中也会出现游离脂肪酸含量明显增加的情况，普遍增加30%～50%[51]。Chen Qian等[12]研究哈尔滨干制香肠中脂质水解、氧化及风味形成的关系，研究发现，相比于未接种发酵剂的对照组，接种混合发酵剂香肠中的游离脂肪酸含量明显升高，过氧化值和硫代巴比妥酸反应物值均明显下降，与脂质氧化相关的风味物质（醛类、酮类和烃类）含量也呈下降趋势。Rao Jiawei等[42]研究发现，不同加工方式熟肉的理化特性差异显著，压力蒸煮熟肉中检测到的挥发性风味物质多于烘烤熟肉。Zhang Longteng等[52]开发了一种使用鲢鱼鳍水解物的策略，该水解物可以部分延缓经过6 个冻融循环鳙鱼片的游离脂肪酸释放和脂质氧化。Huang Yechuan等[53]通过高压联合热处理对猪肉脂质水解进行研究发现，400 MPa或更高的压力下处理样品显著增强磷脂的不均匀水解，导致降解磷脂或产生游离脂肪酸中的多不饱和脂肪酸，处理温度对磷脂水解有协同作用。Zhao Bing等[54]主要就NaCl含量对香肠中蛋白质氧化和脂质水解的影响进行研究，结果发现，4% NaCl可促进香肠的蛋白质氧化、脂质水解和氧化，且蛋白质氧化与脂质氧化和脂解有较强的相关性。

4 结 语

甘油三酯和磷脂是肉制品中的主要脂质，在风味和颜色的形成过程中，这2 种脂质发挥重要作用，同时这2 种脂质中含有较多不饱和脂肪酸，能够有效促进脂质水解，在脂肪酶和磷脂酶的作用下，脂质发生不同程度的水解。适当的水解能够有效增加肉制品的风味，酮类物质赋予火腿奶油味或果香味，醛类是影响最大的挥发性风味物质，吡嗪类物质呈现坚果味和烘烤味，不同挥发性风味物质的作用不同，对肉制品的影响也具有较大差异。加工方式是影响脂质水解的因素之一，在不同加工条件下，肉制品所呈现出的风味具有较大差异。