不同加熱方法對牦牛肉中礦物質和 維生素含量的影響

鄭渝川,唐善虎,王 柳,李翠麗,巴琳惠,羅夢幽

(西南民族大學生命科學與技術學院,四川成都 610041)

每100 g牛肉能提供人每日膳食推薦攝入量約100%的維生素B12,約50%的煙酸、維生素B6和鋅,提供超過10%的核黃素、α-生育酚和鉀[1]。然而,人類很少食用生肉,但加熱是食品營養損失的重要因素,如維生素對光熱敏感,血紅素鐵加熱后會被轉化為非血紅素鐵,利用率降低[2]。同時,不同的加工程序(加熱原理、傳熱介質、最終加熱溫度、加熱時間)對營養物質的保留并不一致[3-4]。Gerber[3]將牛眼肉經烘烤和水煮處理,發現不同的加熱方法對牛肉礦物質有較大的損失。Ortigues-Marty[5]研究表明加熱會對牛肉維生素B12造成顯著的損失。

為盡可能從加工食物中攝取更多的營養物質,早在1975年,Murphy[6]提倡使用真實保留(True retentions)來評價加熱方法對食物營養的損失和變化的影響。近年來相關文獻都是評價不同加熱方法對肉營養成分的影響[7-8],探究加熱過程中營養物質真實保留的報道較少。隨著生活水平的提高,居民消費不再局限于傳統肉類,很多新型肉類消費也日益增長,但加熱對其營養物質的影響卻未見報道,如中國牦牛。牦牛是青藏高原地區的象征性動物[9],是唯一能適應高原環境的牛種。牦牛的飲食和生存環境與其它牛種有極大差異。維生素和礦物質作為維持生命不可缺少的營養素,牦牛肉維生素與礦物質比黃牛更豐富。但目前,牦牛肉維生素和礦物質含量報道較少[10-11],加熱后其維生素和礦物質變化和保留未見報道。

本文為研究不同部位的牦牛肉(背最長肌和后小腿肉)經不同加熱方法處理(水煮、微波、烘烤和油炸)后其礦物質和維生素含量的變化與保留,以期為牦牛肉商業加工和家庭烹飪提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

牦牛 中國阿壩藏族羌族自治州紅原縣國中食品有限公司屠宰場;甲醇(色譜純)、硝酸(優級純) 成都科龍試劑有限公司;高峰淀粉酶(4000 U/g)、胃蛋白酶(2000 U/g) 美侖生物技術有限公司;鹽酸硫胺素、核黃素、視黃醇乙酸酯、α-生育酚 美國Supelco公司;33種礦物質混標 美國SPEX Certiprep公司;VitaFastP?Vitamin B12商業試劑盒 德國R-Biopharm公司。

1100高效液相色譜儀 美國Agilent公司;Symmetry?C18柱(4.6 mm×250 mm) 美國Waters 公司;ELx808酶標儀 美國Biotek公司;iCAPTM7400電感耦合等離子體發射光譜儀(ICP-OES) 美國Thermo 公司;970CRT熒光計 上海儀電有限公司;JYL-C012家用攪拌機 九陽股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品及處理 使用清真屠宰法宰殺4頭3歲雄性牦牛,取牦牛胴體上背最長肌(LM，longissimus muscle)和后小腿肉(SH，Shank hind)樣品。將樣品去除筋膜,清水洗凈,切成9 cm×4 cm×0.3 cm的肉片。將切好的肉片隨機分為1個對照組和4個處理組,每組3個重復。水煮、微波、烘烤和油炸的加熱時間和溫度通過預實驗確定,加熱時間的依據是肉中心溫度達到80 ℃[12]。對照組為生牦牛肉片;第一處理組水煮加熱,將肉片放入沸水里,改用文火微沸10 min;第二處理組微波加熱,將肉片放在耐熱玻璃盤內,放入微波爐,頻率2450 MHz,中火力P-40處理5 min;第三處理組烘烤加熱,將盛有肉片的烤盤放入烤箱,在150 ℃下烘烤4 min,翻一面再烘烤4 min;第四處理組油炸處理,將油溫升至150 ℃,放入肉片油炸3 min取出,每完成一次油炸重復需更換新的調和油。油炸樣品需用餐巾紙擦凈表面油脂。熟牦牛肉用攪拌機攪碎,在-20 ℃凍藏,用于分析維生素和礦物質含量。

1.2.2 維生素測定 所有維生素的測定在暗室內操作。維生素A和維生素E采用AOAC的方法[13]。樣品皂化后轉移至分液漏斗,使用30～60 ℃石油醚萃取不少于3次,收集醚層洗至中性,轉移至真空渦旋蒸發儀蒸發僅剩1～2 mL,用氮氣吹干,準確加入2 mL甲醇復溶,供液相色譜分析。色譜條件為:維生素A紫外檢測波長326 nm,維生素E檢測波長292 nm。流動相為甲醇;進樣量為10 μL,流速為1 mL/min。

硫胺素和核黃素在Barna和Tang的方法上略作修改[14-15]如下:樣品加入0.1 mol/L的鹽酸100 ℃酸解1 h,冷卻后使用2.5 mol/L乙酸鈉溶液將試液pH調至4.5,加入0.8 g高峰淀粉酶和0.4 g胃蛋白酶,在37 ℃孵育18 h。孵育完畢立即加入2 mL 50%三氯乙酸溶液,搖勻后沸水浴10 min,冷卻后轉移至100 mL容量瓶,定容至刻度,用慢速濾紙過濾,用熒光計測定核黃素[13]和高效液相色譜測定硫胺素。熒光計測定條件為激發波長440 nm,發射波長565 nm;高效液相色譜條件為:紫外檢測器波長為256 nm,進樣量為30 μL,流速為1 mL/min,流動相為磷酸鹽緩沖溶液(pH3.0)和甲醇(63∶37 v/v),包含了5 mmol/L的庚烷磺酸鈉。

混合式教學的一大優勢就是對學生的考核是過程性的全方位的。本課程對學生的考核包括線上線下兩部分，線上主要包括在線作業、在線測試和在線學習行為；線下主要包括學生的出勤、學生課堂表現和小組匯報成績。其中，學生的在線學習行為主要包括在線時長、課程論壇、學習材料學習、學習筆記等等。線上的成績可以通過系統設定，自動生成。線下成績可以導入平臺，通過平臺實現對學生高效的綜合管理與評價，進而激勵學生持續認真的學習。

維生素B12根據AOAC微生物法[13],使用VitaFastP?Vitamin B12商業試劑盒測定。稱取1 g樣品,加入20 mL醋酸鹽緩沖液(pH4.5),混勻;緊接著加入1%氰化鉀溶液250 μL和300 mg淀粉酶,振蕩混勻;37 ℃孵育2 h,間歇性振蕩。用無菌水定容至40 mL,立即用95 ℃水浴加熱30 min,間歇性振蕩,加熱完成后快速冷卻至20 ℃;8000 r/min離心5 min。以下操作在無菌工作臺進行。將樣液稀釋30倍備用,吸取150 μL培養基加入接種有德氏乳桿菌的微孔板中;再加入150 μL稀釋樣液混勻,同時作標準曲線。用粘合箔密封微孔,在37 ℃培養箱中孵育48 h,取出后振蕩混勻;用針破壞微孔中的泡沫后,用酶標儀在630 nm下測定濁度。

1.2.3 礦物質測定 采用DB53/T 288-2009標準方法[16],儀器參數略作修改,所接觸的器皿均使用35%硝酸浸泡24 h,用去離子水洗滌。稱取1 g樣品至錐形瓶中,加入消化液(硝酸和高氯酸4∶1 v/v)10 mL,然后置于可控溫電熱板,100 ℃加熱1 h,逐漸升溫至150 ℃,出現黑色顆粒時,立即冷卻后補加適量硝酸,消化液體呈淡黃色并蒸發至0.5 mL。冷卻后定容至50 mL并過濾。將處理好的樣液用于ICP-OES儀器分析。ICP-OES工作條件為RF功率1150 W,霧化器流量0.6 L/min,輔助器流量0.5 L/min,觀察峰高12 mm。

1.3 數據處理

所測數據用以下公式計算維生素和礦物質的真實保留率:真實保留率=(肉加熱后的營養成分含量×加熱后的重量)/(肉加熱前的營養成分含量×加熱前的重量)×100[6];所有對照組和處理組重復三次,數據以平均值±標準差的形式表達;數據采用SPSS 19進行單因素方差分析和Duncan差異顯著性分析，差異顯著水平為p<0.05,極顯著水平為p<0.01。

2 結果與分析

2.1 不同加熱方法對牦牛肉維生素和礦物質的影響

2.1.1 維生素的含量 牦牛肉維生素測定結果見表1。處理組的脂溶性維生素(維生素A、維生素E)均高于對照組。

表1 牦牛生肉和熟肉的維生素含量Table 1 Vitamins composition of raw and cooked yak meat

背最長肌(LM)和后小腿肉(SH)對照組的維生素A含量分別為2.71和2.54 μg/100 g。水煮、微波、烘烤和油炸LM維生素A含量顯著高于對照組(p<0.05),烘烤和油炸維生素A含量顯著高于微波(p<0.05);烘烤SH維生素A含量顯著高于對照組(p<0.05),而其它處理組雖有上升趨勢,但是差異不顯著(p>0.05)。LM和SH對照組維生素E含量分別為0.57和0.61 mg/100 g,水煮、微波、烘烤、油炸LM和SH維生素E含量均顯著高于對照組(p<0.05)。

脂溶性維生素對熱不敏感,熟肉脂溶性維生素高于對照組是因為加熱導致水分損失。油炸處理組維生素E含量最高,可能是油中含有較豐富的維生素E,油炸時肉吸入外源性維生素E。Purchas[17]測定生牛肉的維生素A含量為9.38 μg/100 g,熟牛肉為12.18 μg/100 g,差異極顯著(p<0.0001)。Ersoy[18]測定了烘烤、燒烤、微波、油炸的非洲鯰魚肉維生素E含量顯著高于對照組(p<0.05),其中烘烤含量最高;Purchas[17]測定生牛肉的維生素E含量為0.415 mg/100 g,熟牛肉為0.708 mg/100 g,差異極顯著(p<0.0001)。

LM和SH對照組中硫胺素含量為0.58和0.56 mg/100 g。水煮LM硫胺素含量顯著低于對照組和其它加工組(p<0.05),而油炸顯著高于對照組(p<0.05);水煮SH硫胺素顯著低于對照組(p<0.05),而烘烤顯著高于對照組(p<0.05)。LM和SH對照組中核黃素含量為0.36和0.44 mg/100 g,經過加熱后,LM烘烤處理組和SH微波處理組核黃素顯著高于對照組(p<0.05),其它處理組雖然含量升高,但沒有統計學意義(p>0.05)。牦牛LM和SH對照組維生素B12含量分別為2.19和2.13 μg/100 g,水煮LM顯著低于對照組(p<0.05),油炸SH維生素B12含量顯著高于對照組(p<0.05),其它處理組差異不顯著(p>0.05)。

水溶性維生素除了受加熱水分損失的影響,同時硫胺素很容易受熱降解,核黃素對普通加熱相對穩定,在有光和堿性的環境不穩定[19]。Ono[20]和Cooksey[21]測定了烘烤、燒烤、水浴、熏制牛肉的硫胺素含量,與對照組差異不顯著(p>0.05);Lombardi-Boccia[22]測定了生和熟牛肉硫胺素的含量,熟牛肉中沒有檢測出硫胺素。AI-Khalifa研究結果與本研究相似,雞肉通過燒烤核黃素含量最高,其次是微波[23]。Bennink[24]報道牛肉經燒烤、烘烤和水煮加熱處理后其維生素B12含量相對對照組差異不顯著(p>0.05),和本研究結果相似。

表2 牦牛生肉和熟肉的礦物質含量Table 2 Mineral composition of raw and cooked yak meat

LM和SH對照組的鎂含量分別為23.13和21.46 mg/100 g。兩種肌肉的微波、烘烤和油炸處理組的鎂含量均顯著高于對照組(p<0.05),而水煮LM鎂含量顯著低于對照組(p<0.05)。Ersoy[18]報道了非洲鯰魚通過燒烤、烘烤、微波和油炸處理,鎂的含量顯著高于對照組(p<0.05),與本研究結果相似。

LM和SH對照組的磷含量分別為223.39和194.25 mg/100 g,微波、烘烤、油炸處理組磷含量顯著高于對照組(p<0.05),同時,水煮牦牛肉磷含量顯著低于對照組(p<0.05)，與Hosseini和Marimuthu研究結果相似[25-26]。

LM和SH對照組的硫含量分別為202.06和202.35 mg/100 g。LM和SH各處理組的硫含量顯著高于對照組(p<0.05),硫是含硫氨基酸的主要成分,在加熱中幾乎不損失。

LM和SH對照組的鉀含量分別為414.45和369.46 mg/100 g,有較大差異。LM水煮、微波、油炸和SH水煮處理組鉀含量顯著低于對照組(p<0.05)。微波、烘烤和油炸SH鉀含量有上升趨勢,與Hosseini[25]的報道相似。

LM和SH對照組的鈣含量分別為5.88和6.66 mg/100 g,油炸LM含鈣量顯著高于對照組(p<0.05),其余處理組的鈣含量與對照組的差異不顯著(p>0.05)。Hosseini[25]報道結果與本研究一致,油炸庫圖擬鯉鈣含量顯著高于對照組(p<0.05),而烘烤、微波和水煮差異不限制(p>0.05)。

LM和SH對照組的鐵含量分別為1.89和2.47 mg/100 g,SH的鐵含量高于LM。Cabrera[27]測定了海福特牛和布雷德牛7個不同部位肌肉的鐵含量分別為1.64～4.82和1.42～4.79 mg/100 g,不同肌肉之間的鐵含量有較大的差異。牦牛LM加熱后鐵含量顯著高于對照組(p<0.05),這與Lombardi-Boccia和Farfán對牛肉的研究結果一致[22,28]。SH水煮、微波和油炸熟肉鐵含量顯著高于對照組(p<0.05),這與Campo[8]研究羔羊肉的結果一致。烘烤水分損失最小可能是熟肉鐵含量上升不顯著的原因。

牦牛肉LM和SH的鋅含量分別為3.63和6.53 mg/100 g,不同肌肉的鋅含量差異較大,Cabrera[27]測定海福特牛肉和布萊福特牛肉7個不同部位的肌肉鋅含量分別為:2.3～7.27和2.3～6.39 mg/100 g。LM熟肉相對對照組鋅含量顯著上升(p<0.05),與Campo[8]的報道一致。SH熟肉水煮和油炸顯著高于對照組(p<0.05)。

銅、錳含量與Marchello和Lombardi-Boccia的報道一致[22,29],目前沒有發現牛肉中鈷含量的報道。牦牛肉加熱后,銅[22]、錳[26]、鈷含量雖上升,但差異不顯著(p>0.05)。

2.2 維生素和礦物質的保留率

2.2.1 維生素的保留率 四種加熱方法對牦牛肉維生素A和E的保留率見圖1。結果表明,烘烤LM維生素A為101.08%,顯著高于水煮和微波(p<0.05);烘烤SH維生素A保留率最高(102.39%),但與其他處理組差異不顯著(p>0.05)。維生素E保留最高的加熱方法是油炸,因為加熱過程中肌肉吸收了油中的維生素E。油炸LM的維生素E保留率顯著高于水煮和烘烤(p<0.05),但各加熱方法對SH維生素E的保留率影響差異不顯著(p>0.05)。

圖1 四種加熱方法處理牦牛熟肉維生素的保留率Fig.1 Percent true retention of vita mins of yak meat cooked by four cooking method注:a為背最長肌,b為腿肌。

兩種脂溶性維生素受加熱影響較小,因為不溶于水,所以不同于B族維生素會隨水分流失而造成嚴重損失。維生素A在高溫中極易受到光和氧氣的破壞[30],兩種肌肉烘烤處理組的維生素A保留率最高,因為烘烤處理幾乎不被光源照射。Bennink[24]報道了燒烤、煨烤和燉牛肉的維生素E保留率為56%～67%,與本研究結果有較大差異;Piironen[31]測定燉牛肉維生素E的損失率為3%,與本研究結果相似。

四種加熱方法對牦牛肉硫胺素、核黃素和維生素B12的保留率見圖1。結果表明:水煮LM和SH硫胺素的保留率顯著低于微波、烘烤和油炸(p<0.05);烘烤SH硫胺素保留率為91.36%,顯著高于水煮、微波和油炸(p<0.05)。四種加熱方法處理LM核黃素保留率為63.75%～85.51%,烘烤加熱保留率最高,水煮加熱保留率最低;SH核黃素保留率為63.72%～79.55%,微波和烘烤保留率顯著高于水煮(p<0.05)。水煮加熱LM維生素B12保留率為44.88%,顯著低于其他處理組(p<0.05);SH油炸維生素B12保留率最高,為77.68%,但各處理組之間差異不顯著(p>0.05)。B族維生素的保留率為37.27%～91.36%。

Ono[20]測定脂肪含量為18.4%燒烤牛肉餅硫胺素保留率為73.2%,與本研究烘烤LM結果一致;Cooksey[21]測定了牛肉烘烤、水浴、煙熏后硫胺素保留率分別為79.41%、66.91%和68.65%;加熱時減少肌肉與水分的接觸,降低肉中心溫度,能減少硫胺素的損失。核黃素對氧化和熱穩定,但對光線敏感[30],AI-Khalifa[23]在有光的條件下油炸、燉和烘烤雞肉,測得核黃素的保留率為70.1%～94.1%,而在黑暗中使用相同加熱方法處理雞肉,測得保留率為94.1%～126.2%。Bennink將牛肉燒烤、烘烤和燉處理后,測定維生素B12保留率為67%～73%[24],Shee[32]測得炒碎牛肉維生素B12的保留率為76.2%,Ono[20]測定脂肪含量為18.4%燒烤牛肉餅維生素B12保留率為77.5%;在大多數食物加熱過程中,維生素B12通常被認為是穩定的,但所有的水溶性維生素都會隨食物水分流失或浸出到加熱的水中,受到很大的損失[30]。

2.2.2 礦物質的保留率 鈉、鎂、磷、硫、鉀、鈣是人體必需的常量元素,四種加熱方法對牦牛肉常量元素的保留率見表3。結果表明,水煮LM的鈉、鎂、磷、鉀的保留率顯著低于其他處理組(p<0.05),烘烤LM的鈉、鎂、磷、鉀保留率顯著高于其他處理組(p<0.05);水煮SH的鈉、鎂、磷、硫、鉀的保留率顯著低于其他處理組(p<0.05),烘烤SH對礦物質的保留率相比其他處理組更高;LM和SH硫元素的保留率受加熱影響較小,分別為92.28%～101.81%和91.26%～106.45%;四種加熱方法對兩種肌肉的鈣保留率差異不顯著(p>0.05)。

表3 四種加熱方法對牦牛熟肉礦物質的保留率(%)Table 3 Percent true retention of minerals of yak meat cooked by four cooking method(%)

鈉、鎂、磷、鉀、鈣的保留率在不同的加熱方法下表現出了較大的差異。本研究結果與Gerber[3]測定烘烤牛肉鈉(74.6%)、鎂(85.3%)、磷(80.9%)、鉀(75.4%)、鈣(71.8%)和Farfán[28]測定水煮克里奧爾牛臀肌磷(49.6%)的保留率相似。礦物質的損失與溶解度有關,鈣、鉀、鈉、鎂大部分以離子形式存在于體液中,磷以可溶性磷酸鹽的形式存在[33],隨著肉中水分的流失而損失。Berenguer[34]提出,適當的縮短加熱時間,加熱過程中不接觸水分,可有效降低礦物質的流失,因此烘烤加熱時肉的表面不接觸液體介質,并能產生硬殼,對常量元素的損失最小。硫元素是含硫氨基酸的主要成分,加熱后蛋白質變性失去了溶解性,因此損失很低。

鐵、鋅、錳、鈷、銅是人體必需的微量元素。四種加熱方法對牦牛肉微量元素的保留率見表3。結果表明:水煮、微波、烘烤、油炸SH的微量元素保留率差異不顯著(p>0.05);四種加熱方法對LM的鐵、錳、鈷的保留率差異不顯著(p>0.05),油炸LM的鋅保留率顯著高于微波加熱(p<0.05),烘烤LM的銅保留率顯著高于其他處理組(p<0.05)。

不同的加熱方法對肌肉中微量元素的保留影響較小。Farfán[28]的報道水煮克里奧爾牛臀肌和烘烤雜交牛(克里奧爾牛與瘤牛)的鐵保留率分別為90.2%和95.5%,Ono[20]測定脂肪含量為18.4%燒烤牛肉餅鐵、銅、鋅保留率為88.9%、74.0%和96.5%,與本研究結果相似。鐵是肌紅蛋白的重要成分,銅、鋅和錳是組成蛋白質和酶的元素,鈷與蛋白質結合,同時也是維生素B12的重要成分[33],因為它們在肉中的存在方式是與蛋白質、酶等生物大分子結合,并非存在于體液,因此它們受傳熱介質、加熱原理的影響小于常量元素。金屬元素在食物中的保留還應考慮金屬蛋白、金屬酶的變性和沉淀,以及金屬生物分子的分解[34-35]。

3 結論

牦牛肉B族維生素和礦物質含量豐富,不同加熱方法對牦牛肉維生素和礦物質的含量有較大影響。肉在加熱過程中因水分的損失,熟肉的維生素A、維生素E、硫、鐵和鋅顯著高于對照組(p<0.05)。加熱使肉中B族維生素損失較大,保留率為37.27%～91.36%;脂溶性維生素損失較小,保留率為84.65%～122.99%。加熱對人體必需常量元素的保留影響較大,但對微量元素的保留影響很小:鉀的保留率最低,為31.61%～70.25%;硫的保留率最高,為91.26%～106.45%。水煮加熱對維生素和礦物質的保留率最低,不建議經常采用。烘烤加熱對維生素和礦物質的保留率最高,平均保留率為83.31%和83.01%;其次是油炸加熱,平均保留率為80.25%和77.30%。

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