茶多酚微膠囊對臘肉理化性質及揮發性風味物質的影響

劉芝君,黃業傳,卿 蘭,王 洋,張云齊

(西南科技大學生命科學與工程學院,四川綿陽 621000)

臘肉在我國具有悠久歷史,是傳統干腌肉制品之一,它是用食鹽、硝酸鹽、糖和調味香料等對原料肉進行腌制后,再通過晾曬、烘烤或煙熏處理等工藝加工得到的生肉制品;其主要特點是成品色澤美觀,具有濃郁的風味、較好的貯藏性,而且食用方便[1]。

脂肪氧化與酸敗是影響臘肉品質的重要因素之一,主要涉及產生異味,顏色、質地變差,降低營養價值和可接受性[2-3]。抑制臘肉脂肪氧化及延長其保質期已有較多研究,如改善包裝、添加一些具有抗氧化作用的香辛料、添加合成抗氧化劑等。合成抗氧化劑,包括BHA、BHT和TBHQ等,因具有潛在的毒性和副作用而受到質疑[4],因而開發使用無毒副作用的天然抗氧化劑便具有了重大意義。已有較多研究發現一些植物酚類物質能有效抑制肉類脂質和蛋白質氧化[5-6]。天然抗氧化劑茶多酚除具有抗菌和抗氧化活性以延長產品貨架期外,還具有降血脂、降血壓、抗衰老、抗菌等多種生物活性功能,無毒無害,受到人們普遍歡迎。Chen等[7]研究發現茶多酚在食品工業中用作防腐劑和抗氧化劑顯示出良好前景,特別是在肉制品保存領域。Mustafa[8]研究了綠茶提取物對碎牛肉顏色及脂肪氧化的影響,表明在碎牛肉中添加1%～2%的綠茶提取物足以減少其脂肪氧化并穩定牛肉顏色變化。Wójciak等[9]研究發現添加綠茶提取物有助于預防高鐵肌紅蛋白的形成,從而在冷藏過程中穩定產品的顏色。

茶多酚因具有活潑的酚羥基結構,極易被氧化破壞[10]。因此將茶多酚微膠囊化處理來保護茶多酚生理活性,并掩蓋茶多酚本身異味,減小對產品的影響。茶多酚微膠囊在臘肉中的應用還未見報道。本研究擬在臘肉加工過程中添加茶多酚微膠囊,以得到高質量臘肉,為茶多酚微膠囊在臘肉中的應用提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮豬背肉 購于超市;茶多酚、殼聚糖 食品級,鄭州康本生物科技有限公司;茶多酚微膠囊 實驗室自制;冰乙酸、硫代硫酸鈉、碘化鉀、可溶性淀粉、三氯甲烷、三氯乙酸、2-硫代巴比妥酸、EDTA-2Na、硼砂、亞鐵氰化鉀、亞硝酸鈉、乙酸鋅、對氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺、鹽酸 均為分析純,成都科龍試劑廠。

PHS-2F型pH計 上海儀電科學儀器股份有限公司;UV 1000單光束紫外可見分光光度計 上海天美科學儀器有限公司;HH-8數顯恒溫水浴鍋 常州市金壇華特實驗儀器有限公司;OPTO-LAB胴體肉質顏色測定儀 德國MATTHAUS;PEN3電子鼻 德國Airsense公司;GCMS-QP2020型GC-MS聯用儀 日本島津公司;75 μm碳分子篩/聚二甲基硅氧烷(carboxen/polydimethylsiloxane,CAR/PDMS)萃取頭 美國Supelco公司;手動SPME進樣器 上海安譜科學儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 茶多酚微膠囊制備方法 根據Chen等[11]、張力[12]的方法,稍作修改,稱取一定量的明膠和殼聚糖,分別溶解在0.2 mol/L的醋酸-醋酸鈉緩沖液(pH=5.4)中,配制成0.2%的明膠溶液和0.2%的殼聚糖溶液。稱取一定量的茶多酚溶解在一定量的0.2%的殼聚糖溶液中,室溫下緩慢滴入裝有一定量的0.2%明膠溶液的100 mL小燒杯中,放入轉子,置于恒溫磁力攪拌器上,轉速為300 r/min,攪拌30 min,攪拌結束后在60 ℃恒溫水浴加熱20 min,即得到茶多酚-明膠-殼聚糖納米粒懸浮液。將制備得到的茶多酚-明膠-殼聚糖納米懸浮液在17000×g的條件下離心30 min,沉淀冷凍干燥即為茶多酚微膠囊。

1.2.2 臘肉制作方法 采用傳統四川臘肉制作工藝[13],以肥瘦比例在3∶7～4∶6之間的豬背肉,修刮凈皮層上的殘毛及污垢,清洗干凈,沿邊修割整齊,切成長15～20 cm、寬3 cm的肉坯,頂端切一孔,于30 ℃的溫水中漂洗2 min,除去肉條表面的浮油、污物,取出后瀝干水分。腌制采用注射腌制法,配制濃度為15%的鹽水(含0.04%的亞硝酸鈉),按每塊肉重10%的量進行注射后在表面涂抹1%的干鹽于4 ℃腌制24 h,腌制結束后于45 ℃(濕度為49%)預熱1 h,之后繼續在60 ℃(濕度為62%)烘烤12 h,烘烤結束后用柏木屑煙熏8 h即為成品,將臘肉置于20 ℃懸掛儲藏7 d后測定其理化指標。

根據前期試驗結果確定茶多酚的用量,按表1在腌制時添加不同茶多酚進行處理,臘肉制作工藝同上,以A、B兩組為對照組,取臘肉成品測定其色差、pH、過氧化值、TBARs值等理化指標,同時請本專業10名同學對臘肉成品進行感官評價,并采用電子鼻和GC-MS測定其風味差異,考察茶多酚微膠囊對臘肉理化性質及風味的影響。

表1 臘肉不同處理方法Table 1 Different treatment methods of bacon

1.2.3 理化指標測定

1.2.3.1 色差的測定 采用胴體肉質顏色測定儀測定各處理組的肉樣顏色,使樣品與測試端口無縫隙,在肉樣上隨機采點3次進行測定,記錄樣品的L*(亮度)值、a*(紅度)值、b*(黃度)值,計算三次測量平均值。

1.2.3.2 過氧化值的測定 采用GB 5009.227-2016《食品安全國家標準食品中過氧化值的測定》[14]的直接滴定法進行測定,結果換算為毫克當量過氧化物/kg脂肪,即meq/kg。

1.2.3.3 TBARs值的測定 采用GB 5009.181-2016《食品安全標準食品中丙二醛的測定》[15]的分光光度法進行測定。

1.2.3.4 亞硝酸鹽含量的測定 采用GB 5009.33-2016《食品安全標準食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》[16]的分光光度法進行測定。

1.2.4 感官評價 根據GB 2730-2015《食品國家安全標準腌臘肉制品》[17]中感官要求,運用模糊數學感官評價法。由10名評價員組成的評價小組,分別對3種成品臘肉的色澤、氣味、狀態3個指標進行感官評價,并從差、一般、良、優4個等級進行評分。

1.2.4.1 因素集、評語集和加權重集的建立 本文以臘肉色澤(U1)、氣味(U2)、狀態(U3)為因素,則臘肉的因素集U={U1,U2,U3}。如表2所示,臘肉的評價等級為優(V1)、良(V2)、一般(V3)、差(V4),則臘肉的評語集V={V1,V2,V3,V4}。各指標得分8～10分為優,得分5～7分為良,得分2～4分為一般,得分0～1分為差。

表2 臘肉感官評分標準Table 2 Criteria for sensory evaluation of bacon

采用組合賦權法[18]確定權重,在對各樣品進行感官評價之前先請8位用戶對臘肉樣品的色澤、氣味、狀態進行評分,然后對每個用戶的評分值進行歸一化處理,歸一化的公式為:

式中:Mi為樣品的歸一化值;ωi為用戶對樣品某項指標評分值。

此時所有用戶對每個樣品的歸一化數值的均值即為臘肉三個指標的主觀權重(結果見表4)。

求出8位用戶對臘肉樣品不同指標評分值的變異系數C(標準差除以均值),做歸一化處理便可得到臘肉樣品每個指標的客觀權重Zi(結果見表4),即

根據各用戶對臘肉樣品三項指標的均值得出臘肉的色澤、風味、狀態的客觀權重。

設指標ωi的主觀賦權結果是αi,客觀賦權結果是βi,那么主客觀賦權結果即是αiβi,將它們歸一化處理得到組合權重為:

得到質量因素權重集X={X1,X2,X3}。

1.2.4.2 模糊矩陣的確立和模糊轉換 根據潘志民等[19]、高瑞鶴等[20]的方法,先通過10名評價員(5男5女)對3組臘肉各指標的分數進行統計,然后將各評價等級的總票數除以10,得到模糊關系矩陣R。模糊關系評價集Y=X×R,從而得到第i個臘肉樣品的評價結果為Yi=X×Ri(i為1～3)。最后引進綜合評分矩陣T處理模糊關系評價集Y,根據感官評價的特殊性,設評價等級集K={K1,K2,K3,K4},試驗中優、良、一般和差4個等級評分分別對應其中間值為9、6、3、1,因此評價等級集K={K1,K2,K3,K4}={9,6,3,1},最終臘肉模糊綜合評價總分T=Y×K。

1.2.5 電子鼻分析 將樣品剁碎,取均勻的1.0 g樣品于15 mL頂空進樣瓶中,雙層保鮮膜封口,在常溫下放置30 min后采用頂空吸氣法進行電子鼻檢測分析,每個樣品重復3次。電子鼻的采樣參數設置為:樣品測定間隔時間1 s,傳感器自動清洗時間60 s,傳感器歸零時間10 s,進樣準備時間5 s,分析采樣時間70 s,進樣流量400 mL/min。隨后提取電子鼻各傳感器特征值,利用PEN3傳感器配套的Winmuster軟件對數據進行主成分分析(PCA)和線性判別分析(LDA)。為保證實驗數據的穩定性和精確度,選取測定過程中的50～52 s的數據用于后續分析。

1.2.6 GC-MS分析

1.2.6.1 揮發性風味物質的萃取 取均勻的樣品3.0 g于15 mL頂空瓶中,以聚四氟乙烯隔墊密封,將固相微萃取器插入樣品瓶中并推出萃取頭,使其暴露在樣品瓶的上部,于60 ℃萃取40 min[21]。萃取結束后,將萃取頭插入氣相色譜進樣口于250 ℃解吸6 min,同時啟動儀器采集數據。

1.2.6.2 GC-MS檢測條件及數據處理 GC條件:柱子型號SH-Rxi-5Sil MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm),載氣為氦氣,流速1.19 mL/min,進樣口溫度為250 ℃,不分流,起始溫度為35 ℃,保持3 min,以4 ℃/min升到130 ℃并保持2 min,最后以8 ℃/min升至230 ℃并保持3 min。

MS條件:電離方式為EI;電離能量70 eV,接口溫度250 ℃;離子源溫度200 ℃,質量掃描范圍(m/z)35～450。

定量與定性分析:分離的揮發性風味成分經過計算機檢索系統自帶的數據庫相匹配,僅報道正反匹配度均大于80%的結果;利用峰面積百分比進行定量。

1.3 數據分析

理化指標和電子鼻測定每次試驗重復三次,利用Excel、SPSS軟件對實驗數據進行處理并加以分析。不同平均值之間采用鄧肯多重比較進行差異顯著性檢驗,P<0.05為差異顯著。

2 結果與分析

2.1 茶多酚微膠囊對臘肉理化性質的影響

從表3可知,B、C組L*、a*值顯著高于A組(P<0.05),由于肉樣色澤變化不僅與肌紅蛋白的化學狀態相關,與肉中脂肪的氧化也有很大的關系,可能是添加茶多酚較好地抑制了臘肉中脂肪的氧化,從而使B、C兩組表現出較好的護色效果[22];C組L*值與a*值仍顯著高于B組(P<0.05),說明茶多酚微膠囊護色效果更好;而B、C組b*值與A組無顯著差異。A組POV值顯著高于B、C兩組(P<0.05),C組TBARs值顯著低于A、B兩組(P<0.05),說明添加茶多酚能顯著抑制臘肉的脂肪氧化,且茶多酚微膠囊能更好地達到脂肪氧化抑制效果,實驗結果與前面色差測定結果保持一致。張健凱等[23]研究結果表明茶多酚和維生素C能在一定程度上降低亞硝酸鈉的殘留量,本試驗中B、C組亞硝酸鹽殘留量顯著低于A組(P<0.05),說明添加茶多酚與茶多酚微膠囊均能較好的起到亞硝酸鹽清除作用,與其研究結果一致。

表3 不同組別臘肉理化性質的差異Table 3 Differences in physical and chemical properties of different groups of bacon

2.2 感官評價

2.2.1 權重的確定 8位用戶對臘肉樣品的色澤、氣味、狀態的評分值和歸一化結果見表4,根據1.2.4.1計算得到質量因素權重集為:X={0.31,0.32,0.37}。

表4 各指標重要性程度分析Table 4 Weight distribution and statistics of each factor

2.2.2 模糊感官評價結果 通過10名感官評價員對3個臘肉樣品進行的3項指標的評價,將評價結果收集匯總并進行統計分析,得出臘肉感官評價結果,評價結果見表5。

表5 不同組別臘肉感官評價結果Table 5 Sensory evaluation results of different groups of bacon

由表5可得樣品A的模糊關系矩:

根據模糊綜合評判數學模型原理Y=X×R得到樣品A的評價結果為:

Y1=X×R1=|0.31 0.32 0.37|

得出Y1={0.55,0.41,0.03,0},模糊綜合評價總分T=Y×K,由樣品A的Y1和評價等級集K={9,6,3,1}計算得到樣品A的綜合評分為:

同理可得樣品B、C的模糊關系矩分別為:

計算得到B、C的評價結果及模糊綜合評價總分分別為:Y2={0.57，0.40，0.03，0},T2=7.62;Y3={0.56，0.41，0.03,0},T3=7.60。根據最大隸屬原則可知,樣品A、B、C三個樣品均屬于優水平,且根據最后綜合評價總分可知B>C>A,B、C兩組評分差異較小。

2.3 電子鼻分析

電子鼻可以實現不同風味物質的識別分析[14],圖1中每個橢圓代表同批次臘肉風味的數據采集點,PCA分析中第一主成分的方差貢獻率為86.66%,第二主成分的方差貢獻率為12.19%,貢獻率總和達到98.85%,說明PC1和PC2能解釋原始變量98.85%的信息,可以代表樣品揮發性風味的主要特征。因PC1貢獻率遠大于PC2的貢獻率,表明樣品間的差異主要在PC1上,樣品在橫坐標上距離越大,其差異也越大。A組與B、C兩組風味數據采集點均有交叉重疊,說明對照組風味與添加茶多酚的樣品無顯著差異;B、C兩組在PC2軸上稍有差別。由圖2可知LDA分析中添加不同茶多酚的臘肉氣味值分布于圖中的不同位置,且各組之間無重疊,且LDA分析中第一主成分的方差貢獻率為57.89%,第二主成分的方差貢獻率為29.15%,LD1和LD2的總貢獻率為87.04%,即在本試驗中添加不同茶多酚的臘肉其氣味值存在差異,電子鼻LDA分析能夠有效區分A、B、C三組臘肉的氣味,與2.2中感官評價測定結果基本一致。

圖1 不同組別臘肉風味PCA分析Fig.1 PCA analysis of different groups of bacon flavor

圖2 不同組別臘肉風味LDA分析Fig.2 LDA analysis of different groups of bacon flavor

在3組樣品中共鑒定出揮發性風味物質127種,如表6所示。A、B、C分別鑒定出81、81、75種,只有41種物質在這三組品中均被檢出,分別為醛類8種(糠醛、5-甲基呋喃醛、正辛醛、壬醛、反式-2-壬烯醛、正癸醛、胡椒醛、十六醛);酮類6種(3-甲基-2(5H)-呋喃酮、4-甲基-2(H)-呋喃酮、4,4-二甲基-2-環己基-1-酮、2-乙酰基環戊酮、1-茚酮、4-甲氧基-3-羥基苯乙酮);酯類2種(乙酸丁香酚酯、2,2,4-三甲基戊二醇異丁酯);醇類5種(3-呋喃甲醇、芳樟醇、α-松油醇、十二醇、柏木腦);酚類10種(苯酚、2-甲酚、對甲酚、愈創木酚、4-甲基愈創木酚、2-甲氧基-5-甲基苯酚、4-乙基-2-甲氧基苯酚、2,6-二甲氧基苯酚、丁香酚、二氫丁香酚);碳氫化合物7種(正十二烷、十三烷、α-柏木烯、B-柏木烯、Alpha-姜黃烯、Α-二去氫菖蒲烯、1,6-二甲基-4-(1-甲基乙基)萘);醚類3種(2,3-二甲氧基甲苯、2,5-二甲氧基甲苯、1,2,3-三甲氧基苯);說明揮發性物質的種類在添加不同茶多酚臘肉中有明顯差異,與電子鼻分析結果相同。

表6 不同組別臘肉揮發性物質分析Table 6 Analysis of volatile flavor substance in different groups of bacon

續表

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表7為不同臘肉樣品中各類揮發性物質的種類、百分比。從表7可知,從種類上看B、C組除醛類、酯類、酚類、醚類物質種類稍高于A組外,其余揮發性物質種類均較A組低。A、B、C三組樣品含量較高的風味物質為醛類、酮類、醇類和酚類,這四種風味物質總量分別達到總揮發性物質含量的89.431%、89.978%和95.520%;各樣品含有的碳氫化合物種類較多,但相對含量較低。

表7 不同臘肉樣品中各類揮發性物質的種類、百分比Table 7 Types and percentages of various volatilesubstances in different bacon samples

酚類化合物是煙熏臘肉的重要風味成分,A、B、C三種樣品酚類物質含量占總體風味物質含量的百分數最高,分別占29.619%、54.794%和61.361%,與尚永彪等[25]研究農家臘肉冷熏加工過程中揮發性風味物質的變化結果一致。其中含量最高的為愈創木酚,賦予了臘肉藥香、木香及煙熏味[26]。

醛類化合物多來源于脂肪的氧化或降解,具有較強的揮發性和脂肪香味[27]。從表6可以看出,添加茶多酚微膠囊的臘肉(C)其醛類化合物相對含量明顯低于添加茶多酚的臘肉(B)和對照組(A),說明茶多酚微膠囊能更好保持茶多酚的抗氧化作用,更好地抑制了脂肪的氧化作用,使醛類化合物相對含量較低,與2.1中TBARs值的測定結果一致。同時添加茶多酚處理的臘肉醛類物質種類明顯高于對照組,說明有更多的不飽和脂肪酸形成了醛類物質[28],使臘肉口感更加豐富。在三種樣品中含量較高的為糠醛和5-甲基呋喃醛,糠醛的產生可能與苯丙氨酸的Strecker降解有關,Strecker降解一直是被認為風味產生的重要途徑[29]。

酮類化合物一般來自于不飽和脂肪氧化和氨基酸的降解產生,對風味的貢獻小于醛類化合物,但其對肉類風味的增強有一定的作用[30]。B、C兩組酮類物質種類及相對含量均較A組低,說明A組脂肪氧化程度較B、C兩組高。C組酮類物質相對含量(4.588%)較B組(3.643%)稍高,說明添加茶多酚微膠囊能得到具有較好風味的臘肉產品。A組酮類物質含量最高的為1,3-環戊二酮,B、C兩組含量最高的為2-羥基-3-甲基-2-環戊烯酮。

臘肉中的醇類化合物主要由脂肪氧化產生,其閾值一般較高,而不飽和醇的閾值則相對較低[31]。B、C組醇類物質種類及相對含量也相對于A組處于較低水平,說明添加茶多酚處理能使臘肉脂肪氧化水平得到明顯降低。在三個樣品中均含有的芳樟醇、α-松油醇主要來自于煙熏材料中,含量最高的醇類物質為3-呋喃甲醇。

綜上所述,在臘肉中加入了茶多酚特別是茶多酚微膠囊后,能明顯減少脂肪氧化產物,降低臘肉脂肪氧化水平,從而減少了脂肪氧化異味的產生,保證了產品質量,還能使酚類的相對含量增加,更好地突出了臘肉的特征風味。

3 結論

添加茶多酚和茶多酚微膠囊均能有效抑制臘肉脂肪氧化,同時保持較好的顏色和較低水平的亞硝酸鹽殘留;GC-MS分析結果表明,在不同組別樣品中共檢測出127種揮發性風味物質,只有41種物質在這三組品中均被檢出。茶多酚微膠囊處理后的臘肉其醛類、酮類、醇類等與脂肪氧化相關的揮發性物質相對含量較空白組低,說明其能較好地起到脂肪氧化抑制作用,與脂肪氧化測定結果保持一致;且添加茶多酚微膠囊處理后的臘肉特征風味物質酚類等相對含量(61.361%)較添加茶多酚處理組(54.794%)高,能使臘肉具有更豐富的風味,這與電子鼻LDA分析和模糊數學感官評價結果較為一致。由此可知,添加相同量的茶多酚微膠囊與直接添加茶多酚均能改善臘肉質量,且添加茶多酚微膠囊具有更好的效果。可通過在臘肉生產中添加茶多酚微膠囊在一定程度上達到降低茶多酚用量的目的,以得到風味更好的臘肉,為茶多酚微膠囊后續在臘肉實際生產中的應用奠定了理論基礎。