蘇尼特羊、巴美肉羊和烏拉特山羊的肉品質和揮發性風味物質比較

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(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.內蒙古烏拉特中旗家畜改良站,內蒙古烏拉特中旗 015300)

蘇尼特羊、巴美肉羊和二狼山白絨山羊(烏拉特山羊)均屬于內蒙古優良的肉羊品種。蘇尼特羊體格大、低脂肪,富含氨基酸和脂肪酸,具有較高的營養價值[1]。巴美肉羊是內蒙古地區培育的新品種,具有早熟、耐粗飼料等特點[2]。烏拉特山羊以細嫩鮮美,不膻不膩而著稱[3]。羊肉的品質主要包括色澤、pH和風味等,色澤可從感官上反映羊肉的新鮮程度,pH則影響肉的嫩度、系水力及肉色等[4]。風味是加熱過程中不同的前體物質相互作用的結果,其中脂質降解和美拉德反應是風味物質形成的重要反應,主要包括烷、烯、醇、醛、酮、酯等化合物。這些都是影響消費者接受程度的重要指標。

近年來,學者針對不同品種的羊肉展開較多研究。張宏博等[5]對比了巴美肉羊、小尾寒羊與蘇尼特羊的肉品質,并確定了最佳屠宰月齡。王貴印等[3]對烏拉特山羊的肉品質、脂肪酸及營養特性進行了分析,發現烏拉特山羊肉色良好,具有較高的營養價值和保健功能,但未對其風味物質進行研究。羅玉龍等[6]比較了蘇尼特羊和小尾寒羊的揮發性成分,其中主要風味化合物為己醛、辛醛、壬醛、1-辛烯-3-醇和2,3-辛二酮,且蘇尼特羊肉中的醛類和酮類含量高于小尾寒羊,而醇類化合物含量低于小尾寒羊。國外學者Vasiliki等[7]在探究品種對羊肉風味和脂肪酸的影響時發現蘇格蘭黑臉羊比特塞爾羊的風味更好,得出品種差異可能是由于遺傳因素影響了氨基酸組成的結論。Monaco等[8]對6個品種的羊肉進行比較,發現其嫩度、系水力以及風味存在顯著差異。然而目前尚未有對蘇尼特羊、巴美肉羊和烏拉特山羊肉品質和揮發性風味成分系統全面的研究。因此,本試驗通過測定三個品種羊的肉品質以及揮發性風味物質,旨在客觀評價其肉品質,為促進肉類資源的開發,實現肉羊的改良育種提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

從烏拉特中旗畜牧業育種園區內選取相同舍飼條件下的蘇尼特羊、巴美肉羊和二狼山白絨山羊(烏拉特山羊)各12 只,公母各半,飼料以玉米秸稈、葵盤粉(市售)為主,并補充育肥飼料,宰前禁食24 h,停水2 h,現場屠宰。屠宰后分別從羊的股二頭肌部位各取約150 g肌肉,其中100 g用于測定屠宰性能和肉品質等相關指標,另外50 g置于PE自封袋,在冷藏條件下運回實驗室后于-20 ℃保藏,用于進行后續試驗。

pH-10型pH計 北京賽多利斯科學儀器有限公司;TCP2型全自動測色色差計 北京奧依克光電儀器有限公司;HWS-24型電熱恒溫水浴鍋 上海一恒科學儀器有限公司;Trace 1300、ISQ型GC-MS聯用儀 美國賽默飛世爾科技公司;SPME裝置 上海安譜實驗科技股份有限公司;SPME萃取頭 美國Supelco公司;PEN3電子鼻 德國Airsense公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 屠宰性能測定 按照GB/T 9961-2008《鮮、凍胴體羊肉》逐羊測定胴體質量,按照參考文獻[9-10]的方法,進行胴體高、胴體深、背膘厚等指標的測定。其中:胴體質量為肉羊放血后除去頭、蹄、皮、尾、內臟以及淋巴結后的質量;胴體高為胴體第一肋前緣至恥骨連和縫之間的直線長度;胴體深為胴體胸椎垂直于脊椎的最大距離;背膘厚為肉羊右半邊胴體肩部最厚處、最后肋、腰薦結合處3點的平均皮下脂肪厚度。

1.2.2 肉品質測定

1.2.2.1 pH的測定 羊屠宰45 min后,用pH-STAR 型胴體直測式pH計測定股二頭肌的pH,每個部位測三次,取平均值[2]。

1.2.2.2 色澤的測定 取1.5 cm2的測定面積,使用TCP2全自動測色色差儀對羊肉的亮度值(L*值)、紅度值(a*值)和黃度值(b*值)進行測定,每個部位測三次后取平均值[11]。

1.2.3 電子鼻測定 將羊肉在4 ℃下解凍,去除筋膜,將羊肉切成肉糜狀,使樣品溫度與室溫保持一致,稱取5 g樣品放入15 mL的進樣瓶內,用雙層保鮮膜密封,于60 ℃水浴鍋加熱40 min,在室溫條件下平衡1 h,進行電子鼻檢測。清洗時間:90 s,檢測時間:120 s,內部流速:400 mL/min,進樣流速:400 mL/min,將樣品命名后保存。選擇響應值平穩的3個時間點對應的數值,然后取平均值。電子鼻性能和參數見表1。

表1 電子鼻傳感器性能描述Table 1 Sensor properties of electronic nose

1.2.4 揮發性成分提取 在20 mL樣品瓶中加入5 g肉糜,GC-MS條件:TR-5毛細色譜柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);載氣He;載氣流速1.0 mL/min;傳輸線溫度250 ℃;不分流進樣;進樣時間1 min;升溫程序:40 ℃保持3 min,以4 ℃/min升溫到150 ℃,保持1 min,再以5 ℃/min升溫到200 ℃,最后以20 ℃/min升至230 ℃,保持5 min進樣口溫度250 ℃;質量掃描范圍m/z 30～400;溶劑延遲時間1.0 min[6]。

表2 三個品種羊的品質比較(n=12)Table 2 Quality comparison of three breeds of sheep(n=12)

1.2.5 揮發性風味物質定性與定量 質譜數據經與Meanlib、NISTDemo和Wiley Library檢索定性,將匹配度大于800作為鑒定依據,采用面積歸一化法計算各物質峰面積百分含量。

關鍵風味物質確定:采用ROAV法分析各揮發性物質對羊肉風味的貢獻[12]。定義對樣品風味貢獻最大的風味物質 ROAVstan=100,對其他風味物質有:

式中:Ci和Ti分別為各揮發性風味物質的相對含量和感覺閾值;Cstan和Tstan分別為對樣品風味貢獻最大的揮發性風味物質的相對含量和感覺閾值。

1.3 數據處理

2 結果與分析

2.1 屠宰性能及肉品質分析

肉羊的胴體質量能直接反映產肉性能。由表2可知,巴美肉羊的胴體質量和背膘厚顯著高于蘇尼特羊和烏拉特山羊(P<0.05),烏拉特山羊的胴體質量顯著高于蘇尼特羊(P<0.05),而背膘厚顯著低于蘇尼特羊(P<0.05)。不同品種含有的控制肉品性狀的基因不同,因此所表達的肉品質的物理形態和化學成分就會不同。巴美肉羊是典型的肉羊品種,烏拉特山羊在羔羊時就已經有接近成年羊的屠宰率,陶曉成[13]和高愛琴等[14]的研究說明巴美肉羊和烏拉特山羊都具有較高的產肉潛力,本實驗的結果表明二者的產肉性能均高于蘇尼特羊。胴體pH可反映宰后肌肉的糖酵解速率,能夠影響肉的食用品質[15],其中蘇尼特羊顯著高于烏拉特山羊(P<0.05),而巴美肉羊與二者無顯著差異(P>0.05)。研究表明不同品種羊的應激水平有較大差異[16],山羊易于緊張,這可能是pH存在差異的原因[14]。Lee等[17-18]對山羊宰前肌肉和血液中糖原分解代謝物的試驗能夠證明此觀點。肉色是判斷肉品質的一項重要指標,可衡量肉品品質和新鮮度。蘇尼特羊和巴美肉羊的L*值、b*值均顯著高于烏拉特山羊(P<0.05),a*值的大小順序為巴美肉羊>蘇尼特羊>烏拉特山羊,說明巴美肉羊的肉色較紅,這可能與肉的抗氧化能力有關[19]。

2.2 不同品種羊肉風味強度的差異分析

2.2.1 不同品種羊肉氣味響應值比較 電子鼻能通過傳感器獲取揮發性成分的微小變化,使試驗結果更客觀、準確、穩定,能較好地反映出肉中整體揮發物[20]。三種羊肉的氣味響應值如表3所示,其中W5S、W6S、W1S、W2S和W3S傳感器的響應值均在1以上,可作為評判氣味特征的主要指標。除W6S傳感器的響應值無顯著差異外(P>0.05),其余4個傳感器都呈現蘇尼特羊顯著高于巴美肉羊和烏拉特山羊的趨勢(P<0.05)。W5S傳感器對氮氧化合物敏感,W1S傳感器對甲烷敏感,W2S傳感器對醛類、醇類和酮類物質敏感,而W3S傳感器主要對烷烴類敏感,說明蘇尼特羊肉中烷類、醛類、醇類和酮類物質比較豐富,需要進一步對羊肉中的揮發性成分進行具體分析。

表3 三個品種羊肉的氣味響應值(n=12)Table 3 Odor response values ofthree varieties of sheep(n=12)

2.2.2 不同品種羊肉的電子鼻PCA結果 利用SIMCA-P軟件對不同品種羊肉的電子鼻響應值進行主成分分析,結果如圖1所示,第1主成分和第2主成分的貢獻率分別為51.7%和33.9%,兩者貢獻率之和達到85%以上。巴美肉羊和烏拉特山羊的樣品區域有部分重疊,這說明兩種羊肉的揮發性成分相類似,而蘇尼特羊與其他兩種羊的數據區域間基本無重疊,說明蘇尼特羊肉的揮發性成分與其他兩種羊肉差異較大,通過PCA能進行有效區分。羊肉中的揮發性風味物質主要包括醛類、醇類、酮類、烴類及其他化合物[6],在圖1中,代表醇類、醛酮的傳感器W2S與蘇尼特羊距離較近,說明蘇尼特羊肉中醇、醛、酮類化合物含量較高。

圖1 不同品種羊肉電子鼻主成分分析圖Fig.1 Electronic nose principal componentanalysis of different breed of mutton注:內圓:r=0.5,外圓:r=1。

表4 三個品種羊肉中的揮發性成分(n=12)Table 4 Volatile components in three varieties of sheep(n=12)

續表

表5 三個品種羊肉中揮發性物質的 ROAV值(n=12)Table 5 ROAV value of volatile substances in three varieties of mutton sheep(n=12)

2.3 不同品種羊肉揮發性成分比較

羊肉中的揮發性風味物質是肉品質的重要指標之一,它是前體物經脂質氧化和美拉德反應等產生的多種化合物共同作用形成的[21]。由表4可知,羊肉中的揮發性風味物質主要包括醛類、醇類、酮類、烴類及其他化合物。三種羊肉中共檢測到36種揮發性風味物質,其中蘇尼特羊肉中共檢測出28種風味物質(醛類13種,醇類10種,酮類、烴類、酸類各為1種,其他風味化合物為2種),巴美肉羊為25種(醛類10種,醇類6種,酮類2種,烴類4種,酸類和其他化合物分別為1種和2種),烏拉特山羊共有34種物質(醛類13種,醇類11種,酮類3種,烴類4種,酸類和其他化合物分別為1種和2種)。因此烏拉特山羊肉中風味物質種類較其他兩個品種豐富。當揮發性風味物質含量較為豐富且種類也較多時,其風味更加飽滿[22],蘇尼特羊肉中的醛、醇以及酮類化合物的總相對含量高于其他兩種羊,其種類也較為豐富,這與電子鼻的檢測結果一致。

2.4 羊肉中關鍵風味物質的確定

閾值的高低決定了香味的濃郁程度,只有氣味閾值低的揮發性成分才能對風味做出直接貢獻[23]。通過揮發性成分的相對含量及閾值判斷,壬醛在蘇尼特羊肉中相對含量較高,且閾值為1 μg/kg,對蘇尼特羊肉的風味貢獻最大,因此定義壬醛為蘇尼特羊肉中的關鍵風味物質(ROAVstan=100);同理,定義1-辛烯-3-醇為巴美肉羊和烏拉特山羊肉中風味貢獻最大的物質(ROAVstan=100)。當ROAV≥1 時,此揮發性成分為羊肉的關鍵風味物質;當0.1≤ROAV<1時,則對羊肉總體風味有重要修飾作用[24]。根據揮發性物質的ROAV值共篩選出18種關鍵風味物質,其中,庚醛、辛醛、壬醛、反-2-壬烯醛、1-辛烯-3-醇、反-2-癸烯醛和十二醛可作為三種羊肉共有的關鍵風味物質。

醛類物質主要來源于脂肪酸的氧化降解,閾值較低,對風味形成具有重要作用。由表5可知,庚醛、辛醛、壬醛、反-2-壬烯醛、癸醛、反-2-癸烯醛和十二醛在三種羊肉的香氣中起重要作用(ROAV≥1)。己醛(青草味)來源于亞油酸和花生四烯酸的氧化,可作為巴美羊肉和蘇尼特羊的關鍵風味物質(ROAV≥1),但對烏拉特山羊的風味只起修飾作用(0.1≤ROAV<1)。李大彪[25]的研究表明山羊全天用于反芻的時間比綿羊短,且瘤胃固相食糜滯留時間顯著低于綿羊,這將使得食糜受微生物侵蝕、發酵的時間減少,消化率下降,可能導致烏拉特山羊肉的青草味不及巴美羊肉和蘇尼特羊。庚醛和辛醛是三種羊肉中的關鍵風味物質(ROAV≥1),能賦予羊肉油脂風味。蘇尼特羊和巴美羊肉中庚醛含量顯著高于烏拉特山羊(P<0.05),且蘇尼特羊肉中的辛醛含量顯著高于其他兩種羊(P<0.05),使得蘇尼特羊和巴美肉羊比烏拉特山羊有更濃的油脂味。山羊的采食習性使得其運動量高于綿羊[25],可增強其機體的抗氧化能力,從而降低了不飽和脂肪酸的氧化程度,這可能是庚醛含量較低的原因。壬醛來源于油酸的氧化,呈清香氣味[26]。蘇尼特羊肉中壬醛為風味貢獻最大的物質(ROAV=100),而巴美肉羊和烏拉特山羊中壬醛的ROAV也均大于1,表明壬醛是三種羊肉中的關鍵風味物質。由表4可知,蘇尼特羊肉中的壬醛含量顯著高于其他兩種羊(P<0.05),這表明壬醛可賦予蘇尼特羊肉更強的清香氣味。反-2-壬烯醛是一種由酶促和非酶促反應產生的具有脂肪香的脂質氧化產物,巴美肉羊中反-2-壬烯醛的ROAV值僅次于貢獻最大的1-辛烯-3-醇,在烏拉特山羊和蘇尼特羊中也對風味形成具有重要作用。癸醛閾值較低,具有脂香味,蘇尼特羊和烏拉特山羊中癸醛的ROAV值都相對較高,對羊肉的風味貢獻較大。十一醛在巴美羊肉中的相對含量顯著高于烏拉特山羊(P<0.05),其在蘇尼特羊和巴美羊肉中起到修飾作用。反-2-癸烯醛和十二醛在三種羊肉中也可作為關鍵風味物質(ROAV≥1)。

醇類主要由肌肉中的共軛亞油酸被脂肪氧合酶和氫過氧化酶降解產生[27]。醇類閾值較高,對肉香的形成不如醛類,但對風味的形成也起到關鍵作用。由表4可知,羊肉中檢出了11種醇類化合物,其中1-辛烯-3-醇、戊醇、己醇、辛醇的相對含量較高。1-辛烯-3-醇是亞油酸酯或亞麻酸酯的氫過氧化合物的降解產物[28],具有蘑菇香和柑橘氣味,是巴美肉羊和烏拉特山羊肉中對風味貢獻最大的物質(ROAV=100),對蘇尼特羊肉風味形成也具有重要作用。1-庚醇是蘇尼特羊和烏拉特山羊中的關鍵風味物質(ROAV≥1),賦予羊肉脂肪氣味,但未在巴美羊肉中檢測出此物質。戊醇具有面包香、果香,對風味的貢獻不大。辛醇有脂肪、堅果氣味,能對蘇尼特羊和烏拉特山羊的風味起到修飾作用(ROAV>0.1)。

酮類化合物是脂肪氧化的另一種產物,由不飽和脂肪酸氧化產生[29]。酮類對風味的貢獻要小于醛類和醇類,但對羊肉的風味形成不可替代。2,3-辛二酮呈現甜的奶油香,是脂類在氧化過程中烷氧基被另一個烷游離基氧化產生的[30]。結合表4可知,巴美肉羊和烏拉特山羊中的2,3-辛二酮差異不顯著(P>0.05)。二酮類化合物是美拉德反應最初階段的產物,能為肉制品提供肉香和黃油香;如3-羥基-2-丁酮在稀釋后有令人愉快的奶香氣,烏拉特山羊肉中的3-羥基-2-丁酮相對含量顯著高于巴美肉羊(P<0.05)。

酸類化合物在羊肉中的閾值較高,且含量較低,對羊肉的風味貢獻不大。烴類可分為烷烴和芳香烴,對肉的風味貢獻較小,但對肉的香味起到加和作用,其中有香味的烴為脂質熱降解產生,也可在烷基自由基的脂質氧化或類胡蘿卜素的分解中生成[31]。苯酚呈現甜香氣味,可作為巴美肉羊和烏拉特山羊的關鍵風味物質(ROAV≥1),但在蘇尼特羊中未檢測出此物質。

總體上看,品種對風味的種類及相對含量影響較大。蘇尼特羊肉中辛醛、壬醛的相對含量和ROAV值都高于其他兩種羊,有更豐富的柑橘和花香氣味。巴美肉羊和烏拉特山羊肉中反-2-癸烯醛和1-辛烯-3-醇的相對含量都高于蘇尼特羊,且烏拉特山羊的ROAV值高于巴美肉羊,因此脂肪、蘑菇香以及玫瑰氣味較濃郁。

3 結論

巴美肉羊在屠宰性能上有一定優勢,其胴體質量、背膘厚均顯著高于蘇尼特羊和烏拉特山羊(P<0.05),烏拉特山羊的胴體質量顯著高于蘇尼特羊,而背膘厚顯著低于蘇尼特羊(P<0.05);巴美肉羊的a*值顯著高于其他兩種羊(P<0.05),說明其肉色較紅;蘇尼特羊的pH顯著高于烏拉特山羊(P<0.05),而巴美肉羊與二者之間無明顯差別(P>0.05)。

不同品種羊肉的氣味響應值存在差異,利用電子鼻響應值進行主成分分析可有效區分三種羊。品種對羊肉揮發性成分的構成影響較大。總體上,蘇尼特羊肉中醛,醇以及酮類化合物總的種類和相對含量較多。實驗共篩選出庚醛、辛醛、壬醛、反-2-壬烯醛、1-辛烯-3-醇、反-2-癸烯醛和十二醛等關鍵風味物質,其中壬醛對蘇尼特羊肉風味貢獻最大,而巴美肉羊和烏拉特山羊肉中貢獻最大的風味物質為1-辛烯-3-醇。

整體上,品種對肉羊的屠宰性能、肉品質以及揮發性風味物質影響較大,明確不同品種羊肉的品質以及風味物質的差異,旨在客觀評價肉類資源,為實現肉羊的改良育種以及產品的開發利用提供理論基礎。