絨山羊宰后成熟過程中羊肉品質和風味的變化分析

王柏輝,韓利偉,王德寶,杜 瑞,劉 暢,要 鐸,任 軍,靳 燁,*

(1.內蒙古農業大學食品科學與工程學院,內蒙古呼和浩特 010018;2.鄂爾多斯市食品檢驗檢測中心,內蒙古鄂爾多斯 017000;3.烏拉特中旗草原恒通食品有限公司,內蒙古巴彥淖爾 015300)

宰后成熟肉又稱排酸肉、冷卻肉,是目前市場上較常見的一種鮮肉,其通過過低溫排酸降低了羊肉的膻味,進而改善了羊肉風味和營養品質。排酸是指動物被屠宰后,機體內部進行無氧呼吸,通過糖原降解產生大量乳酸。在排酸成熟過程中,肉能夠充分完成解僵成熟,質地變得柔軟有彈性,肉質鮮美,有利于人體消化吸收。排酸是改善羊肉生產品質和風味品質的重要工藝,排酸過程主要涉及細胞凋亡與內源性蛋白酶對結構蛋白的降解,對肉類風味前體物產生一定的影響[1-2]。因此,適宜的排酸時間除了能使羊肉具有較好的嫩度外,還能提高羊肉的風味品質。

二狼山白絨山羊是一種絨肉兼用的山羊品種,肉質細嫩,脂肪分布均勻,無臊味。國內外學者關于冷卻成熟過程中肉品質和風味變化的研究較多。Cho等[3]研究表明隨著冷卻過程的延長,牛肉的紅度值、持水能力和嫩度都增加。陳檳穎[4]研究表明不同冷卻時間下呼倫貝爾羊肉的pH、蒸煮損失率、剪切力值具有顯著差異。Bruce等[5]研究發現與未經宰后成熟的牛肉相比,宰后成熟的牛肉具備特殊的咸味或燒烤香味。目前,較多研究集中對宰后成熟過程中牛肉和綿羊肉品質的變化分析,而對成年絨山羊這方面研究較少,缺乏對絨山羊羊肉加工的科學指導依據。

本論文主要通過研究宰后成熟過程中絨山羊羊肉品質和風味品質的變化規律,獲得絨山羊羊肉的最佳宰后成熟時間,旨在為內蒙古絨山羊羊肉加工行業的科學化與規范化生產提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

二狼山絨山羊 6只3歲健康無病的內蒙古烏拉特中旗放牧條件下飼養;硫酸(分析純)、氫氧化鉀(分析純)、甲醇(色譜純)、正己烷(色譜純)、37種脂肪酸甲酯的混合標準品 美國Sigma公司。

Trace1300-ISQ氣相色譜-質譜聯用儀 美國賽默飛世爾科技公司;HH-4水浴鍋 上海福瑪實驗設備有限公司;GRX-9053A型熱空氣干燥箱 上海一恒科技有限公司;TC-P2A全自動測色色差計 上海生物化學實驗儀器公司;pH-STAR型胴體pH計 德國MATTHAUS公司;C-LM3B型數顯式肌肉嫩度儀 秦皇島市謝利科技開發有限公司;L-8800氨基酸全自動分析儀 日本日立公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品采集 屠宰后,胴體在排酸間(室內溫度4 ℃,濕度40%,風速3 m/s)吊掛成熟4 d。分別測定成熟0、1、2、3、4 d的肉品質指標,并采集背最長肌樣品貯存于冷庫(-20 ℃),試驗結束后,統一帶回實驗室用于營養物質和風味分析。

1.2.2 肉色的測定 使用TC-P2A全自動色差計測定肌肉色差,記錄宰后成熟期間每天的色差變化。L*值表示肌肉的亮度;a*值表示肌肉的紅度;b*表示肌肉的黃度值。

1.2.3 肉pH的測定 使用胴體直插式pH計直接測定肌肉的pH,記錄宰后成熟期間每天的pH的變化。

1.2.4 剪切力的測定 取沿著肌纖維方向肉樣,密封蒸煮(中心溫度為75 ℃)45 min,冷卻至室溫,吸取表面水分后沿肌纖維方向切成3 cm×1 cm×1 cm的肉條,用嫩度儀測定其剪切力,記錄宰后成熟期間的剪切力值(N)。

1.2.5 蒸煮損失率的測定 取背最長肌約 50 g肉樣并記錄其煮前質量(m1),然后75 ℃水浴煮制 45 min,晾至室溫后,擦干表面水分,記錄其煮后質量(m2)。按照下式計算蒸煮損失率:

1.2.6 脂肪酸的測定

1.2.6.1 脂肪酸提取 稱取0.5 g均質的肌肉組織于15 mL的離心管中,加入0.7 mL 10 mol/L氫氧化鉀和5.3 mL甲醇混合液,并在55 ℃下水浴1.5 h,且每10 min劇烈搖晃一次,水浴結束后,冷卻至室溫。然后再加0.58 mL 12 mol/L硫酸,混勻,并在55 ℃下水浴1.5 h,每15 min劇烈搖晃一次。然后再加入3 mL正己烷,1500 r/min離心5 min,吸取出1 mL正己烷層于進樣瓶中,用0.22 μm有機濾膜過濾后,進行氣相色譜分析。

1.2.6.2 色譜條件 氣相色譜條件:色譜柱:反式色譜柱(100 m×0.25 mm,0.20 μm),載氣為氦氣,載氣流速為1 mL/min;進樣口溫度:240 ℃,進樣量為1 μL,分流比為100∶1。采用程序升溫,初始溫度為60 ℃,保持1 min,然后以20 ℃/min的速率升至120 ℃,保持1 min;然后以5 ℃/min的速率升至240 ℃,保持15 min。

質譜條件:離子源溫度為300 ℃,傳輸線溫度240 ℃,質量掃描范圍50～500(m/z),溶劑延遲時間:4 min。

1.2.7 風味物質的測定

1.2.7.1 風味物質的提取 在20 mL樣品瓶中加入5 g粉碎肉樣,置于水浴鍋中,將老化的萃取頭插入樣品瓶使石英纖維頭暴露于樣品上部空間,在60 ℃條件下吸附45 min后拔出,萃取頭在氣相色譜進樣口(250 ℃)下解吸附3 min。

1.2.7.2 色譜條件 氣相色譜條件:色譜柱:TR-5毛細色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm),載氣為氦氣,載氣流速為1 mL/min,傳輸線溫度250 ℃,不分流進樣,進樣時間1 min。采用程序升溫:初始溫度為40 ℃,保持3 min,然后以4 ℃/min的速度升至150 ℃,保持1 min;再以5 ℃/min的速度升至200 ℃,最后以20 ℃/min升至230 ℃,保持5 min。

MS條件:離子源溫度為250 ℃,進樣口溫度250 ℃,質量掃描范圍30～400(m/z),溶劑延遲時間:1 min。

1.3 數據處理

羊肉中脂肪酸數據通過37種脂肪酸甲酯的混合標準品來定性,面積歸一化法來定量;風味物質通過NIST數據庫來定性,用峰面積來定量。試驗數據用SPSS 19.0統計軟件進行單因素方差分析,并用Origin Pro 8.5軟件進行作圖。

2 結果與分析

2.1 宰后成熟時間對絨山羊羊肉pH的影響

由圖1可知,宰后成熟過程中羊肉pH的變化規律呈現先降低后趨于平衡的過程。成熟前(0 d)羊肉pH顯著高于宰后成熟后(P<0.05),且宰后成熟第2 d羊肉pH達到最低點。這可能是因為宰后動物肌肉主要通過糖酵解利用糖原來維持能量代謝,其終產物為乳酸,隨著成熟時間的增加,肌肉中乳酸沉積也會增加[6]。隨著僵直的解除,pH在5.8～6.0時趨于平穩,此時肌肉完成了整個成熟過程[6-7]。本研究宰后成熟過程中pH變化與陳檳穎[4]的研究結果不一致,分析其原因可能是品種和月齡導致宰后成熟的進度不同。

圖1 宰后成熟時間對絨山羊羊肉pH的影響(n=6)

2.2 宰后成熟時間對絨山羊羊肉色差的影響

由表1可知,在宰后成熟過程羊肉的亮度值基本保持不變(P>0.05),紅度值呈現逐漸增加趨勢(P<0.05)。分析其原因主要是肌肉中水的位置逐漸被氧氣替代,肌紅蛋白與氧氣結合形成氧合肌紅蛋白,呈現出鮮紅的顏色[8]。同時發現,宰后成熟前羊肉的黃度值顯著低于宰后成熟后(P<0.05)。黃度值高的原因可能是由于肌紅蛋白和氧合肌紅蛋白含量在宰后初期相對較高,氧合肌紅蛋白與肌紅蛋白的比值較高,高的比值就會有高的黃度值[9]。

表1 宰后成熟時間對絨山羊羊肉色澤的影響(n=6)

2.3 宰后成熟時間對絨山羊羊肉嫩度和蒸煮損失率的影響

由圖2可知,宰后成熟過程中羊肉蒸煮損失率呈現先升高再降低再升高,逐漸趨于平衡,這與Mungure[10]對牛肉宰后成熟過程中蒸煮損失的變化趨勢一致。第1 d羊肉的蒸煮損失率顯著高于第2 d(P<0.05),且宰后成熟過程中第1 d蒸煮損失率最大,第2 d羊肉的蒸煮損失率最小,猜測其原因可能與成熟過程中肉的保水性能的變化密切相關。

圖2 宰后成熟時間對絨山羊羊肉蒸煮損失率的影響(n=6)

肉的嫩度是由結締組織的數量、溶解性和成熟過程中肌節縮短和肌纖維蛋白的水解程度等不同因素作用的結果[11]。肉的嫩度由剪切力值來表示,剪切力值越小,肉越嫩;反之亦然。由圖3可知,宰后成熟過程中羊肉的剪切力值呈現先增加后降低的趨勢,第2 d羊肉的剪切力值顯著高于第3 d(P<0.05),且成熟第3 d的剪切力值最小,嫩度最好,這與Karami等[12]的研究結果類似。Kannan等[13]指出山羊肉的最大嫩化發生在宰后成熟第4 d,但即使在成熟8 d后,由于肌纖維自身結構的降解,肌原纖維小片化程度也在逐漸增加。

圖3 宰后成熟時間對絨山羊羊肉嫩度的影響(n=6)

2.5 宰后成熟時間對絨山羊羊肉中脂肪酸的影響

由表2所知,絨山羊肉中脂肪酸主要以棕櫚酸、硬脂酸和油酸為主,約占總脂肪酸的60%～78%。在宰后成熟過程中,MUFA和PUFA的相對含量變化呈現相同的規律。同時發現,成熟1 d后羊肉中SFA、MUFA和PUFA的相對含量顯著高于成熟前(P<0.05),這與王旭東的研究結果一致[14]。

表2 宰后成熟時間對宰后絨山羊羊肉中脂肪酸的影響(n=6,%)

宰后成熟過程中絨山羊肉中飽和脂肪酸主要以棕櫚酸和硬脂酸為主。隨著宰后成熟時間的延長,棕櫚酸的相對含量呈現先升高后降低的趨勢(P<0.05),成熟第2 d含量最低;在成熟0 d至3 d間,硬脂酸的相對含量呈現逐漸增加(P<0.05),這與牛珺等[15]的研究結果一致。宰后成熟第1 d開始,油酸的相對含量逐漸降低,且差異顯著(P<0.05)。

PUFA是羊肉風味形成的重要前體物質,成熟過程中PUFA的氧化有利于提高絨山羊肉風味品質[16]。亞油酸和花生四烯酸是醛類和酮類形成的重要風味前體物。宰后成熟過程(1～3 d)中亞油酸的比例逐漸增加,而花生四烯酸的比例逐漸降低,且發現成熟第1 d其比例要高于成熟前0 d(P<0.05)。α-亞麻酸和共軛亞油酸是功能性長鏈脂肪酸,具有抗腫瘤、抗衰老和抗動脈粥樣硬化等重要的生理功能[17]。在宰后成熟過程中,其比例變化不大(P>0.05),在成熟第3 d其相對含量達到最大。另外,在宰后成熟過程中,n-6/n-3比例接近歐美等國家推薦的4∶1,營養專家認為合理的 n-6/n-3 比例有利于降低血壓、抑制不規律心臟跳動、維持能量平衡和糖代謝,抑制其他慢性疾病的發生以及促進正常的生長發育[18]。

2.6 宰后成熟時間對宰后絨山羊羊肉中風味物質的影響

羊肉中風味物質是前體物(如脂肪酸、氨基酸等)經過一系列變化(脂肪酸氧化、Maillard反應和Strecker降解反應),產生的多種化合物共同作用組成的[19-20]。由脂肪酸氧化與Strecker降解產生的化合物主要包括醛類、醇類、酮類和烴類化合物,而由 Maillard反應所產生的化合物主要包括含硫、含氮及雜環化合物[5]。由表4可知,在宰后成熟過程中,絨山羊背最長肌中共檢測到23 種揮發性風味物質,主要包括醛類、醇類和酮類等化合物。

絨山羊肉中檢出醛類化合物共有7種(表4)。決定羊肉風味濃郁的因素包括香氣物質的閾值和含量,本研究中檢出的醛類物質閾值較低,同時發現絨山羊肉中己醛、壬醛、庚醛和辛醛的含量較高,是絨山羊羊肉中主要的揮發性風味化合物。己醛有青草味和刺激的辛辣味,而庚醛、辛醛具有油脂氧化味[21-22]。壬醛具有柑橘、玫瑰等香氣,油脂氣味濃厚,可賦予羊肉濃郁的肉香味[23]。成熟1 d后羊肉中己醛和壬醛的含量顯著高于成熟前0 d和成熟2～4 d(P<0.05),這與王恒鵬等[24]的研究結果一致。宰后成熟過程中己醛含量增加的原因主要是由于肌肉中亞油酸和花生四烯酸的氧化所產生,而辛醛、壬醛的含量高也可能與絨山羊羊肉中油酸含量高有關,油酸的氧化可產生辛醛、壬醛等[25-26]。

表4 宰后成熟時間對宰后絨山羊羊肉中揮發性風味物質的影響(n=6,106 AU/g)

醇類物質主要由脂肪氧化產生,其閾值較高,對肉品風味貢獻度較低,對風味起協同作用[27]。由表4可知,絨山羊肉中檢出9種醇類,辛醇、戊醇和1-辛烯-3-醇的含量較高,這與羅玉龍等[16]對綿羊羊肉中風味物質的測定結果類似。同時,也有研究發現戊醇具有油脂氣味,而辛醇具有柑橘、玫瑰氣味[28]。本研究中成熟1 d后戊醇和辛醇的含量顯著大于成熟前0 d(P<0.05)。1-辛烯-3-醇是花生四烯酸經脂肪氧化酶作用形成的,具有蘑菇香味,對羊肉風味的貢獻度較高[29-30]。在宰后成熟過程中1-辛烯-3-醇的含量呈現先增加后降低的趨勢,且發現成熟1 d其含量顯著大于0 d。另外,在宰后成熟過程中,苯甲醇的含量呈現先增加后降低的趨勢,且第3 d達到最大。

酮類物質是脂質氧化的重要產物,也是絨山羊肉風味形成的重要組成。本研究中共檢測到兩種酮類,分別為2,3-辛二酮和環己酮。同時發現,成熟1 d后羊肉中2,3-辛二酮的含量要高于成熟2、3和4 d,而環己酮的含量要低于成熟2 d和成熟3 d。酯類物質也是重要的風味物質,其主要因游離脂肪酸與脂肪氧化產生的醇酯化反應形成,短鏈脂肪酸酯化產生的酯具有果香味,而長鏈脂肪酸酯化生成酯呈油脂味[31]。另外,本研究中絨山羊肉中油酸甲酯的含量隨宰后成熟時間的增加而降低。

3 結論

宰后成熟過程中絨山羊羊肉的pH呈現先降低后升高,羊肉的剪切力值呈現先升高后降低的趨勢,且pH和嫩度值在第3 d后趨于穩定。隨著宰后成熟時間的延長,羊肉色澤越亮越鮮紅,且持水能力越強。宰后成熟3 d,絨山羊羊肉中有益脂肪酸(亞麻酸和共軛亞油酸)的相對含量最大,且發現特征性揮發性風味物質主要包括了己醛、壬醛、戊醇、辛醇和1-辛烯-3-醇。綜上所述,對于3歲絨山羊羊肉來說,宰后成熟3 d是其最佳成熟時間,此時對絨山羊羊肉進行產品的加工,更有利于保持羊肉的品質和風味。