韩飞,汪峰,李平,周辉*,李聪,徐宝才
(1.合肥工业大学 食品与生物工程学院,安徽 合肥 230009;2.农产品生物化工教育部工程研究中心,安徽 合肥 230009;3.安徽省万乘食品有限公司,安徽 六安 237000)
肉类是人类饮食的基本成分,也是蛋白质和脂肪的重要来源[1]。鹅肉营养丰富、蛋白质含量高,含有丰富的人体必需脂肪酸,被联合国粮农组织列为21 世纪重点发展的绿色食品之一。我国鹅肉产业稳步发展,鹅肉产量占据全球90%以上[2-3],但鹅肉加工业起步晚,基础研究落后,尤其是皖西白鹅等优质地方鹅种的开发程度低。
目前,有关鹅育种与鹅肉加工的报道已有很多,但对不同品种鹅肉品质评价与分析的系统研究相对较少,汤青萍等[4]对5 个地方鹅品种肉品质进行了测定与分析,各个品种鹅肉品质在肌肉化学成分、常规肌肉品质、肌肉物理组织学特性上有一定差异,皖西白鹅整体较优。Okruszek 等[5]比较来自2 个品种波兰鹅的胸肉和腿肉的化学与氨基酸组成,认为两种鹅胸肉与腿肉都具有较高营养价值,胸肌蛋白质的必需氨基酸指数值相似。Wołoszyn 等[6]评估了3 种波兰本地鹅品种和商业杂交鹅鹅胸肉的脂肪酸概况和健康脂质指数。Haraf 等[7]评估了4 种波兰鹅腿肉的营养价值,认为4 种鹅肉都具有高营养价值,动脉粥样硬化指数符合人类饮食推荐值,而血栓形成指数略高于推荐值。本文选取朗德鹅、扬州鹅、浙东白鹅以及皖西白鹅,比较4 个品种鹅肉在食用品质、营养品质和挥发性风味物质上的差异,结合主成分分析的方法,对不同品种鹅肉的综合品质进行分析,以期为鹅肉深加工提供理论参考。
朗德鹅、浙东白鹅、扬州鹅、皖西白鹅:皖西白鹅资源保种场饲养。选同一天出壳的雏鹅,每个品种各60 只,同等条件下饲养。240 日龄4 个品种各选取接近平均体重的12 只公鹅,宰杀后立即用手术刀取鹅胸肉,一部分去除筋膜进行食用品质的测定,另一部分去除筋膜后切丁,再用液氮速冻,倒入粉碎机中进行粉碎,收集粉碎肉样真空包装并储存在-80 ℃直至测定营养品质与挥发性风味成分。
39 种脂肪酸甲酯标准品:上海安普实验科技股份有限公司;17 种氨基酸标准品(色谱纯):德国Sykam Gmbh 公司;环己酮标准品(≥99.5%):美国Sigma-Aldrich 公司。以上试剂均为分析纯。
气相色谱仪(Agilent 7693)、气相色谱三重四极杆质谱联用仪(GCMS-QP 2010):美国Agilent 公司;氨基酸全自动分析仪(L-8900):日本日立公司;萃取头和配套固相微萃取手动进样手柄(75 μm/CAR/PDMS):美国Supelco 公司;高速离心机(CT14RD):上海天美生化仪器设备工程有限公司;高速均质机(T10):德国IKA 公司;色差仪(CR400):日本美能达公司;全自动定氮仪(KjelFlex K-360):丹麦FOSS 分析仪器公司;便携式pH 计(FG2):梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;肉品保水性测定仪(MAEC-18):南京铭奥仪器设备有限公司;物性仪(TA-XTPLUS):英国Stable 公司。
1.3.1 食用品质的测定
1.3.1.1 色泽的测定
测定方法参考曹锦轩[8]的方法,采用手持式色差仪测定鹅胸肉表面的L*、a*、b* 值,光源为D65。
1.3.1.2 pH 值的测定
参考GB 5009.237—2016《食品安全国家标准食品pH 值的测定》[9]的方法测定样品pH 值。
1.3.1.3 失水率的测定
将鹅肉修剪为直径5 cm、厚度1 cm 的肉块,称其质量(m1),然后在样品上下各垫16 层左右的中性滤纸,放置在肉品保水性测定仪上,在35 kg 的压力下保持5 min,取下肉样,立即称取质量(m2),设置3 个平行。失水率(S,%)计算公式如下。
1.3.1.4 熟肉率的测定
鹅肉修剪为2 cm×2 cm×3 cm 的肉块,称重(M1),经90 ℃恒温水浴加热至中心温度为80 ℃,吸干表面水分,称重(M2),熟肉率(R,%)计算公式如下。
1.3.1.5 剪切力的测定
参考刘磊等[2]的方法,将测完熟肉率的样品,顺肌纤维方向,切成1 cm×1 cm×3 cm 的块状,采用物性仪测定其剪切力。
1.3.2 营养品质的测定
粗脂肪含量的测定参考GB 5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》中的索氏抽提法[10]。
粗蛋白的测定参考GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》中的凯式定氮法[11]。
水分含量的测定参考GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》中的直接干燥法[12]。
灰分含量的测定参考GB 5009.4—2016《食品安全国家标准食品中灰分的测定》[13]的方法。
氨基酸分析参考GB 5009.124—2016《食品安全国家标准食品中氨基酸酸的测定》[14]的方法。
脂肪酸分析参考GB 5009.168—2016《食品安全国家标准食品中脂肪酸的测定》中的内标法[15]。
1.3.3 挥发性风味物质的测定
固相微萃取及气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)条件:参考浦馨源等[16]的研究方法并略有修改。顶空玻璃采样瓶称取5 g 粉碎肉样。萃取头提前老化,60 ℃恒温水浴萃取30 min后插入GC-MS 进样口,解吸时间5 min。GC 系统采用DB-WAX 毛细管柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm),起始温度40 ℃,恒定温度保持2 min,以6 ℃/min 恒速升温至100 ℃,然后以8 ℃/min 恒速升温至240 ℃,保持5 min;载气为He,流速为1.0 mL/min,不分流进样。离子源温度为200 ℃,接口温度为250 ℃,离子源电子能量70 eV,质量扫描范围m/z 30~550。
定性方法:利用GC-MS 系统自带的NIST 和WILEY 谱库进行检索,筛选相似度≥80%的挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs),通过内标环己酮对VOCs 进行相对定量。物质浓度(W)计算公式如下。
式中:Area样品为样品的气质图谱的峰面积;Area内标为内标物质在气质图谱中所占的面积。
试验均为3 次重复,数据通过SPSS 17.0 软件中的ANOVA 方差分析和Duncan's 多重检验(P<0.05)进行比较分析,P<0.05 表示差异显著。数据结果以平均值±标准差表示。采用OriginPro 9.0 软件作图。通过SIMCA 14.1 软件进行主成分分析。
不同品种鹅肉食用品质分析结果见表1。
表1 不同品种鹅肉食用品质分析Table 1 Edible quality characteristics of meat from different goose breeds
动物肌肉pH 值与宰后肌糖原的酵解速率有关,是判断肉品质的重要指标之一。由表1 可知,不同品种鹅肉pH 值存在显著差异(P<0.05),由高到低依次是扬州鹅、皖西白鹅、朗德鹅、浙东白鹅。动物的肌肉组织pH值一般在7 左右,而经过屠宰后,鹅肌肉肌糖原在糖酵解酶的作用下进行无氧酵解反应,生成的乳酸等物质使得肌肉组织pH 值下降。有研究表明肌肉组织的pH值与其对水的束缚力相关,且pH 值在6 左右有助于维持系水力,本试验中扬州鹅和皖西白鹅pH 值更接近该水平,因此可以推测该品种鹅肉保水性能更优。
肉色是评判肉品质最直观的指标,也是消费者判断肉品质优劣最便捷的方法[17-18]。L* 表示肉的亮度值,a* 表示肉的红度值,b* 表示肉的黄度值。由表1 可知,皖西白鹅L* 最高,扬州鹅a* 最高,朗德鹅b* 最高,表明不同品种鹅肉色泽有显著差异(P<0.05)。
熟肉率表示蒸煮损失的大小,是反映肌肉加热过程中肉品质量减少的重要指标。表1 显示皖西白鹅的熟肉率最高,且显著高于朗德鹅(P<0.05)。
失水率是反映肉品质的重要指标,反映了肌肉的物理形态、风味、肉色等[2,19]。研究表明,肉样失水率越低,肉的保水性越好,肉质更柔软,品质更佳,本试验中4 种鹅肉失水率无显著差异(P>0.05)。
剪切力代表的是肉的嫩度[2,19],剪切力越小肉越嫩,由表1 可知,皖西白鹅的剪切力显著低于其他3 种鹅肉(P<0.05),表明皖西白鹅肉质嫩度最佳,这可能与其肉中较高的水分含量有关。
粗蛋白质、粗脂肪、水分和灰分共同构成了鹅肉的基本营养成分。不同品种鹅肉基本营养成分含量见表2。
表2 不同品种鹅肉基本营养成分含量Table 2 Content of basic nutrients in meat of different goose breeds %
由表2 可知,粗蛋白质含量在品种间无显著差异(P>0.05)。皖西白鹅鹅肉粗脂肪含量高于其他品种,且显著高于朗德鹅(P<0.05);4 种鹅肉水分含量有所不同,朗德鹅鹅肉的水分含量显著低于其他3 种鹅肉(P<0.05);不同品种鹅肉灰分含量差异不显著(P>0.05)。结果表明,4 个品种鹅肉基本营养成分含量差异较小。
不同品种鹅肉脂肪酸组成及含量见表3。
表3 不同品种鹅肉脂肪酸组成及含量Table 3 Composition and content of fatty acids in meat of different goose breeds %
如表3 所示,在4 种鹅肉中共分离出32 种脂肪酸,其中16 种饱和脂肪酸、6 种MUFA、10 种PUFA,4种鹅肉总脂肪酸含量由高到低分别为皖西白鹅、朗德鹅、扬州鹅和浙东白鹅,且皖西白鹅的SFA、MUFA 和PUFA 含量均最高,表明皖西白鹅作为地方鹅种具有非常高的开发潜力,朗德鹅的脂肪酸组成比例与皖西白鹅最接近,其次是扬州鹅和浙东白鹅。在皖西白鹅的脂肪酸组成中,SFA、MUFA 和PUFA 分别占比27.30%、3.88%和68.82%。研究表明,膳食中SFA 含量与心脑血管疾病有关,膳食中摄入SFA 越高,总胆固醇含量越高,心脑血管疾病的发病率也越高[20]。相反,摄入MUFA 或PUFA 则能够降低总胆固醇含量,有利于人体健康。PUFA 在皖西白鹅总脂肪酸的占比约为SFA 的2.5 倍,因此可以认为鹅肉的脂肪酸组成对于人类健康更加有利。同时,多不饱和脂肪酸占饱和脂肪酸的比值(PUFA/SFA)是反应肉类健康程度的量化指标[21-22],本研究4 种鹅肉的PUFA/SFA 比值均高于英国卫生部规定的标准(该标准为0.4),其中皖西白鹅的比值达到了2.52,表明该种鹅肉优于该健康膳食标准。
从各类脂肪酸组成的优势脂肪酸来分析,表3 结果表明,棕榈酸(C16∶0)是皖西白鹅中占比最高的SFA,占比总脂肪酸的18.06%,其次是硬脂酸(C18∶0)和山嵛酸(C22∶0),油酸(C18∶1n9c)是占比最高的MUFA,达到总脂肪酸的62.1%,在PUFA 中顺式-5,8,11,14,17-二十碳五烯酸(C20∶5n3)含量最高,占比总脂肪酸的1.67%。油酸是一种单不饱和ω-9 脂肪酸,可以调节血脂和减轻危重症病人的氧化应激、过度炎症反应等作用[23],根据油酸含量排序,皖西白鹅最高,其次是朗德鹅。亚油酸和亚麻酸均是人体健康营养中必需的单不饱和脂肪酸,可以调节动脉硬化或者针对血脂过高的患者进行治疗[23-24]。有研究表明,亚麻酸和亚油酸含量比例应该接近1∶4,过多或者过少的亚油酸比例对于人体健康有害,朗德鹅、扬州鹅、浙东白鹅和皖西白鹅中该比例分别约为1∶14.82、1∶4.96、1∶1.77 和1∶6.09,其中扬州鹅和皖西白鹅最符合健康的推荐比例。顺式-5,8,11,14,17-二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid,EPA),属于ω-3 系列多不饱和脂肪酸,EPA 具有帮助降低胆固醇和甘油三酯的含量,促进体内饱和脂肪酸代谢的作用,从而降低血液黏稠度,增进血液循环,提高组织供氧而消除疲劳[23],本试验中含量最高的是朗德鹅,其次是浙东白鹅和皖西白鹅。
从肉的食用风险来分析,动脉粥样硬化指数(atherogenic index,AI) 越小表明该种畜禽肉的健康风险越低[24]。有研究表明,羊肉、牛肉和猪肉的AI 依次为1.0、0.7 和0.6[24],本试验中朗德鹅、浙东白鹅和皖西白鹅的AI 均低于上述畜肉,其中朗德鹅肉AI 最低,皖西白鹅略高于朗德鹅,表明相比较于畜肉和其他鹅种,朗德鹅和皖西白鹅的食用风险低。
综上所述,本部分研究对4 种鹅肉的脂肪酸基本组成进行分析,表明皖西白鹅具有高PUFA 含量和PUFA/SFA 比例、较优的亚麻酸和亚油酸比例以及低AI 值,皖西白鹅作为地方鹅种在禽肉加工业中具有较好的发展潜力和应用前景。
不同品种鹅肉氨基酸组成及含量见表4。
表4 不同品种鹅肉氨基酸组成及含量Table 4 Composition and content of amino acids in meat of different goose breeds mg/100 g
如表4 所示,通过氨基酸自动分析仪在4 个品种鹅肉中共分离鉴定出17 种氨基酸,其中7 种必需氨基酸、10 种非必需氨基酸。4 种鹅肉总氨基酸含量由高到低分别为皖西白鹅、浙东白鹅、扬州鹅和朗德鹅,其中皖西白鹅的必需氨基酸和鲜味氨基酸含量最高,表明皖西白鹅鹅肉能够提供高含量且丰富的氨基酸营养。在皖西白鹅和朗德鹅的氨基酸组成中,组氨酸(His)和苯丙氨酸(Phe)是含量最高的氨基酸,而扬州鹅和浙东白鹅中含量最高的是His 和丙氨酸(Ala)。必需氨基酸占总氨基酸的比例(essential amino acid/amino acids,EAA/TAA)可以用来评价肉类中蛋白质的营养价值[25-26]。在本试验中,皖西白鹅肉中EAA/TAA 达到33.12%,其次是朗德鹅(31.70%)、扬州鹅(19.51%) 和浙东白鹅(13.30%),表明不同品种鹅肉蛋白质中氨基酸组成存在较大差异,且皖西白鹅在4 种鹅类中氨基酸组成更优,因此该蛋白质品质更好。皖西白鹅的鲜味氨基酸含量达到0.962 7 mg/100 g,高于其他鹅种,表明该品种鹅肉鲜味更足。同时,作为蛋白质降解的最终产物,氨基酸可以通过Strecker 反应和美拉德反应参与鹅肉制品风味的形成[27-30],因此具备高含量氨基酸的皖西白鹅将在鹅肉深加工中拥有更多优势。
为了更全面评价不同品种鹅肉的品质差异,通过固相微萃取方式对鹅肉中挥发性的风味物质进行提取,结合质谱手段对物质进行定性和定量,结果如表5所示。
表5 不同品种鹅肉挥发性风味物质的组成及含量Table 5 Composition and content of volatile flavor components in meat of different goose breeds μg/100 g
由表5 可知,在4 个品种鹅肉中共分离鉴定出17种挥发性风味物质,包括2 种醛、3 种酮、2 种酚、4 种酸以及6 类其他物质。不同品种鹅肉的挥发性风味物质种类存在较大差异,其中皖西白鹅和扬州鹅中风味物质种类最丰富,均发现9 种风味物质,朗德鹅和浙东白鹅分别发现7 种和5 种物质。在皖西白鹅中,3-羟基-2-丁酮和丙酮含量最高,分别达到1.69 μg/100 g和1.83 μg/100 g,3-羟基-2-丁酮具有令人愉快的黄油味或草莓味,其阈值低至0.014 mg/kg(水中),可作为一种食用香料广泛应用在食品生产中,如用于奶油、咖啡的香味增强剂及配制乳品、草莓型香精[28-30];丙酮具有微香味且常用于香精制备,这两类化合物可以作为皖西白鹅的主要风味物质。朗德鹅中丙酮和苯甲醛含量最高,其中苯甲醛具有杏仁味,阈值为0.75 mg/kg(水中),是工业中使用最广泛的芳香醛[28-30],扬州鹅中丙酮、对二甲氨乙基苯酚和3-羟基-2-丁酮含量最高,浙东白鹅中丙酮和3-羟基-2-丁酮含量最高。
皖西白鹅中酸类物质种类更加丰富,包括乙酸、丁酸、辛酸和戊酸,酸类物质阈值低,其中乙酸、丁酸和戊酸在水中的阈值分别为99、2.4、11 mg/kg,丁酸具有奶酪味,戊酸具有肉味[29-30],它们在鹅肉风味轮廓中也具有重要作用。
综上所述,不同品种鹅肉风味物质存在较大差异,且醛、酮和酸是形成鹅生肉风味的主要物质类别;皖西白鹅具有最丰富的挥发性风味物质种类,其中3-羟基-2-丁酮、丙酮以及4 种酸类物质共同构成了皖西白鹅的风味主体。
不同品种鹅肉主成分分析见图1。
图1 不同品种鹅肉主成分分析Fig.1 Principal component analysis of meat samples from different goose breeds
采用主成分分析(principal component analysis,PCA)方法对不同品种鹅肉中脂肪酸(fatty acid,FA)、氨基酸(amino acid,AA)和挥发性有机化合物(VOC)进行分析判别,PC1 和PC2 分别解释了该模型39.1%和24.5% 的总变异,表明该分析比较合理和有效。如图1A 所示,皖西白鹅和朗德鹅在PC1 负轴上聚集,浙东白鹅和扬州鹅在PC1 正轴上排列,同时通过在PC2也较清晰地区分出4 种鹅,表明不同品种鹅肉的营养成分及挥发性风味特征存在显著差异,品种能够一定程度上影响鹅肉品质。结合载荷散点在图1a 中的分布,发现大部分FA 与皖西白鹅样品散点靠近,且多为长链不饱和脂肪酸,表明相比较于其他鹅种,皖西白鹅在脂肪酸组成上尤其是长链不饱和脂肪酸具有特殊优势,该发现与本研究2.2 的研究结果相符;部分AA 分布于扬州鹅散点附近,因此部分氨基酸的种类可以作为扬州鹅区别于其他鹅种的特点,包括缬氨酸(Val)、亮氨酸(Leu)、赖氨酸(Lys)、络氨酸(Tyr)和精氨酸(Arg);大部分VOC 聚集于扬州鹅附近,这些VOC 大多数仅在扬州鹅中分离得到,表明扬州鹅挥发性风味轮廓较为复杂且风味较为浓郁。值得关注的是,扬州鹅和浙东白鹅在图中的位置接近,表明该两类鹅种在营养成分和挥发性风味特征上存在较强的相似性。综上所述,通过PCA 分析对不同品种的鹅进行了有效区分,分析结果印证了本研究的试验结果,并进一步阐明品种对于鹅肉品质尤其是氨基酸、脂肪酸和挥发性风味物质组成的影响。
皖西白鹅含水量最高且嫩度最低,表现出该品种鹅肉的鲜嫩多汁性;皖西白鹅的总脂肪酸和氨基酸含量最高,同时在脂肪酸组成中皖西白鹅具有高PUFA含量和PUFA/SFA、较优的亚麻酸和亚油酸比例以及低AI 值,在氨基酸组成中EAA/TAA 最高,表明皖西白鹅营养价值高且在鹅肉深加工中拥有较大优势;挥发性风味分析中皖西白鹅拥有丰富的化合物种类,醛、酮以及酸类物质是其主要风味主体;主成分分析发现皖西白鹅、朗德鹅分别与其他鹅种区分度高,而扬州鹅与浙东白鹅较为“相似”,该发现为我国地域鹅种的有效识别和区分提供了理论分析借鉴。不同品种鹅肉的食用品质、营养品质以及挥发性化合物特征具有显著差异,尤其在脂肪酸、氨基酸和挥发性物质组成上区分明显,在主成分分析中展现出清晰的聚类结果。