提高豬肉風味的營養調控策略

吳 婷，何 健，2

（1.四川鐵騎力士集團馮光德實驗室，四川 綿陽 621006；2.西南科技大學生命科學與工程學院，四川 綿陽 621010）

肉風味是除了肉色、保水性、酸堿度、剪切力、大理石花紋、嫩度和熟肉率等肉品質評價指標以外的另一重要指標，是生肉中風味前體物質在加工過程中發生美拉德反應和脂肪水解氧化等一系列化學變化產生揮發性物質而形成的肉的獨特香味和滋味[1]。隨著肉類產品的豐富和現代社會生活水平的不斷提高，人們對肉類的要求不再局限于基本的營養價值和能量，而是增加了對肉類風味的追求[2]。肉類風味的追求促進了風味研究的不斷進步與加深，繼而促進了營養調控提高豬肉風味相關研究的開展。本文圍繞肉類風味物質、分析方法和風味形成機制及影響因素，給出提高豬肉風味的營養調控理論方案和實踐策略，推介調控豬肉風味的功能性物質。

1 肉類風味物質及其分析方法

影響肉類風味的物質包括新鮮生肉中存在的肉類風味前體物和加工過程中由風味前體物發生化學反應產生的風味物質。肉類風味前體物可分為水溶性成分和脂質。水溶性前體物包括游離氨基酸、肽、核苷酸、核糖、游離糖及含氮化合物等，其中氨基酸、肽、半胱氨酸、木糖這些加熱后相對分子質量小于200的可溶性小分子化合物是重要的肉類風味前體物質[3]。在生肉制熟過程中，風味前體物被分解、氧化、還原，產生烯、醇、醛、酮、醚、羧酸、含氮及含硫化合物等多種揮發性風味物質，這些物質相互協同形成肉的特殊風味。例如無機鹽、游離氨基酸、小肽和核酸代謝產物等共同決定著肉的滋味；而不飽和醛酮、含硫化合物以及一些雜環化合物等共同影響著肉的香味[4]。豬肉風味評價中肌苷酸是主要的評價指標，其分解產物積累越多，豬肉鮮味越好[5]。除此之外，氨基酸也是評價豬肉營養與風味的重要指標，亮氨酸、脯氨酸均為鮮味氨基酸，能夠影響肌肉的風味[6]。

早期的肉類風味評價主要依靠人的嗅覺和味覺，這種方法雖然比較直觀，但是具有強烈的主觀性。為了使肉類風味的評價變得客觀和準確，引入科學分析技術對肉類風味物質進行定性和定量分析。常見的風味物質分析方法主要有電子鼻、電子舌、核磁共振技術、氣味掃描儀和復合聯用技術等。電子鼻又稱氣味掃描儀，是由選擇性電化學傳感器陣列和適當的識別方法組成的一種智能仿生傳感器系統，能夠識別簡單和復雜的氣味，并與人體的感官評價一致[7]，在肉類風味檢測中的應用主要是利用其鑒別和測量揮發性有機物如醇類、胺類、醚類等的能力，檢測風味物質，實現對肉類氣味的客觀評價[8]。Iwona等（2016）[9]在研究飼糧中添加維生素E和硒的豬背最長肌揮發性成分和脂肪酸組成的變化時，利用電子鼻鑒定出豬肉中17種特征性揮發性成分，證明了豬飼糧中添加抗氧化劑能夠改變揮發性化合物的分布，特殊抗氧化劑能防止生肉中不受歡迎的硫化合物的形成。Grassi等（2019）[10]通過電子鼻檢測牛肉和家禽肉切片、鰈魚片和鮭魚魚片，用K-最近鄰算法建立分類模型評估肉類和魚類的新鮮度；王炳蔚等（2016）[11]發現電子鼻檢測數據與豬肉揮發性風味物質間展現了較為一致的聚類結果，能夠利用電子鼻識別不同豬肉間的差異；Boothe等（2002）[12]在研究生禽肉微生物質量與儲存時間和溫度關系時發現，電子鼻可以檢測出雞肉中揮發性成分在不同儲存時間和溫度下的變化；李秀等（2019）[13]利用氣相電子鼻發現驢腿部與其他部位的驢肉風味物質存在顯著差異。電子舌則是用類脂膜作為味覺物質換能器，模擬人的味覺感受方式識別檢測液體中的各種味覺物質，實現對肉類滋味的客觀評價。Lee等（2019）[14]通過電子舌分析水分含量、味覺活性化合物以及味覺屬性，發現干熟牛肉和濕陳牛肉在第14天出現不同口味屬性，水分含量在第28天出現顯著差異；宋澤等（2019）[15]利用電子舌發現不同部位牛肉以相同方式燉煮后的滋味存在明顯差異。電子鼻與電子舌作為一種檢測物品性質的電子器械，能替代人的感官分析，相對于人力有著速度快、檢測產品結果穩定等優點，可以輕松完成原本需要大量試驗才能完成的檢測，但是也存在著呆板、針對面小、對環境要求高與需要調整等缺點[8]。核磁共振（NMR）技術在肉風味方面的應用主要是利用其原理測定肉中風味物質化合物[3]。如Graham等（2010）[16]利用NMR技術測定牛背最長肌宰后不同時間段內代謝產物的變化情況，發現肉宰后成熟過程中代謝產物變化明顯，特別是肉中游離氨基酸的含量受到蛋白質分解的影響而顯著增加；Wang等（2016）[17]利用600 MHz核磁共振波譜（NMR）對兩個品種的肉質代謝產物組成進行研究，結果發現與42日齡北京鴨肉相比，72日齡臨武鴨胸脯中的鵝肌肽、肌肽、高肌肽、煙酰胺含量較高，而琥珀酸、肌酸和肌醇含量顯著偏低。Xiao等（2018）[18]運用NMR技術分析武定雞肌肉在煮制過程中水溶性化合物的變化情況；Xiao等（2019）[19]采用核磁共振氫譜（1H-NMR）研究雞齡對雞肉代謝的影響，評價雞肉品質，結果發現230日齡雞肉中乳酸、肌酸、肌苷、葡萄糖、肌肽、鵝肌肽、牛磺酸、谷氨酰胺等前體物質含量與另外4個日齡雞有顯著差異；Liu等（2013）[20]運用NMR技術研究日齡對鴨肉代謝物質的影響時發現，乳酸、鵝肌肽隨著日齡的增加而增加，而延胡索酸、甜菜堿、氨基乙磺酸、肌苷和擁有烷基支鏈的游離氨基酸隨著日齡的增加而顯著降低。但是在肉類的風味體系中存在大量的風味物質，單一的檢測手段難以全面反映肉類風味，因而發展出復合聯用技術。復合聯用技術包括氣相色譜-質譜聯用技術（GC-MS）、氣相色譜-嗅聞-質譜聯用技術（GC-O-MS）、全二維氣相色譜/飛行時間質譜聯用技術（GC-GC/TOFMS）、高效液相色譜-質譜聯用技術（HPLC-MS）。Zhao等（2017）[21]利用GC-O-MS技術分析黑豬肉湯中的揮發性風味成分，鑒定出104種揮發性化合物，其中2-甲基-3-呋喃硫醇、3-甲硫基丙醛、糠（基）硫醇和γ-葵內酯等27種化合物通過嗅聞確定了氣味活性值。麥雅彥等[22]對南美白對蝦做蒸餾前處理，并利用氣相色譜-質譜聯用技術分析其香氣成分，確定了南美白對蝦中的主要風味物質為酮類和酯類。但是基于風味特征成分的微量性與復雜性，需要采用較完善的綜合分析方法才能達到分析研究的目的和要求。

2 肉類風味的形成機制及影響因素

肉類風味形成的主要途徑有美拉德反應、脂質降解、硫胺素降解以及美拉德反應產物與脂質氧化產物相互作用。其中肉類的美拉德反應是制熟時生肉中羰基和氨基化合物經脫水縮合、裂解、聚合等系列反應，生成噻吩、吡咯、吡啶和呋喃酮等風味物質的化學反應[23]。豬肉的揮發性物質中許多雜環、芳香化合物和一些醛、酮類物質一般都是由還原性糖和氨基酸之間的美拉德反應生成的，例如半胱氨酸和糖反應會產生豬肉特征風味。肉類的美拉德反應受pH、溫度、水分活度、反應時間等因素影響[24]。當pH>3時，隨著pH的升高，美拉德反應程度越劇烈；溫度升高時，有利于進行美拉德反應，產生低分子量雜環化合物；水分活度處于0.3～0.7時，有利于產生美拉德反應，過高或過低的水分活度都會抑制美拉德反應的產生[25]。硫胺素是提供廣泛含硫化合物的重要前體物質，硫胺素降解可產生60多種物質，其中50%以上為含硫化合物，包括硫化氫、脂肪鏈硫醇、含硫羰基化合物、噻吩、噻唑、硫代呋喃、雙環化合物和脂環化合物等自身具有肉香味的物質[26]。硫胺素的熱降解速率和機制受pH和反應介質影響較大。當pH<6時，硫胺素熱降解速度緩慢，亞甲基斷裂釋放出較完整的嘧啶和噻唑組分；pH在6～7之間硫胺素的降解速度加快，噻唑環碎裂程度增加；當pH≥8時，降解產物中幾乎沒有完整的噻唑環，而是許多種含硫化合物[27]。美拉德反應和硫胺素降解產生的風味化合物約占風味物質的10%，剩余90%左右的熟肉風味物質則是通過脂質降解產生的[28]。豬肉中的碳氫化合物、醛、酮、酯和雜環化合物是通過脂質降解、氧化作用或進一步反應產生的。在烹飪條件下，豬肉肌內或肌間脂肪中的甘油三酯和磷脂可發生熱降解和氧化降解，形成各種醛類芳香物質。脂肪酸的熱降解和氧化是肉烹調過程中形成揮發性香味化合物的主要反應之一，同時不飽和脂肪酸的自氧化作用會產生與酸敗相關的物質。脂質熱降解受烹調溫度和烹調時間的影響，豬肉在80 ℃煮制5 h可產生最多的揮發性化合物，而煮制12 h產生的揮發性物質最少[29-30]。因此，豬肉風味受肉中風味前體物質種類、含量和烹飪條件的影響。

3 提高豬肉風味的營養調控策略

隨著市場需求量的增加，畜禽的養殖方式由傳統的養殖模式發展成為規模化、工廠化的養殖方式，提高了養殖效率，但是由于豬生長周期縮短，肉品質較差，甚至喪失了原有的肉風味，因此，生產安全、高品質的畜禽產品，解決豬肉品質風味與養殖效率之間的矛盾，改善、調節肉的風味，滿足市場需求，成為了當前養殖行業急需解決的問題。已有研究表明，營養因素對豬肉的影響極大，飼糧中能量、蛋白質水平能夠對肉的風味、嫩度、多汁性等特性產生影響[31]。長期飼喂高能量低蛋白質飼糧，豬肉脂肪含量較高，肉質較肥較軟；飼喂高蛋白質低能量飼糧，肉質較緊較瘦、脂肪少；飼糧能量水平還與胴體肌內脂肪直接相關，高能飼糧有利于脂肪沉積和提高脂肪酶活性，從而影響豬肉的口感和滋味[32]。除此之外，飼糧中的脂肪、維生素、礦物元素等也或多或少影響著豬肉的風味，由此可見營養調控是重要的肉風味調節手段。通過調整能量飼料、蛋白質飼料、礦物質飼料、維生素、氨基酸及微量元素添加劑的使用來全面平衡飼糧營養以實現提高豬肉風味目的營養調控理論被推進，但由于實際生產成本的控制需要，并不能做到理論與實踐并行，因此越來越多的研究者開始了對特種功能性物質的研究，例如飼喂乳酸菌液能夠明顯提高豬肉中鮮味氨基酸含量[33]；飼喂枯草芽孢桿菌納豆可降低脂肪中糞臭素的含量[34]。結合國家實施的“禁抗”令，本文推介2種有飼用抗生素部分藥性作用、安全又能改善豬肉風味的功能性物質—低聚木糖（Xylooligosaccharides,XOS）和枸芪多糖（Gou-Qi Polysaccharides）。XOS是由2～7個木糖以β-1，4-糖苷鍵鏈接而成的一種功能性低聚糖，具有耐酸、耐熱、不易被機體消化酶消化等優勢，可促進雙歧桿菌和乳酸菌等有益菌的增殖，是目前所有低聚糖中活性最穩定的益菌因子[35]。研究表明，XOS可被雙歧桿菌等益生菌酵解為乙酸、丙酸和丁酸等短鏈脂肪酸[36]，這些代謝產物能酸化腸道環境、抑制有害菌生長，起到飼用抗生素的效果[37]；陳倩妮[38]研究低劑量XOS對肉仔雞肉品質影響時發現，0.3%的XOS能夠顯著提高肌肉中粗蛋白質和粗脂肪含量；韓麗等（2017）[39]在XOS對生長肥育豬肌肉脂肪酸組成影響的研究中發現，飼糧中添加一定量的XOS可增加肌肉中單不飽和脂肪酸（MUFA）和飽和脂肪酸（SFA）+MUFA含量，已知MUFA和SFA+MUFA含量與肉的香味和可接受度呈正相關[40]，說明XOS是一種具有改善豬肉風味功能的物質。黃芪多糖是從藥用植物黃芪中提取出來的糖類混合物，其對大腸桿菌、沙門氏菌和金黃色葡萄球菌均有抑制作用。枸杞多糖是枸杞的重要提取物，有較強的抑菌能力和抗氧化能力，有提高仔豬免疫力的作用。枸芪多糖是將枸杞和黃芪按照一定比例混合提取出來的復方植物提取物，兼備黃芪多糖和枸杞多糖的功能作用。郝壯等（2020）[41]在研究飼糧中添加枸芪多糖對肥育豬的影響及替代抗生素的效果時發現，飼喂枸芪多糖90 d后肥育豬肌肉中風味物質不飽和脂肪酸和鮮味氨基酸含量增多；同時對肥育豬平均日增重、肌肉中營養成分含量和肝臟抗氧化能力的提高都有積極作用，所以枸芪多糖是能夠改善豬肉風味，同時可以提高肥育豬生長性能、肝臟抗氧化能力，并可代替抗生素的功能性物質。

4 結論與展望

由于肉類具有極高的營養價值和獨特的感官性質，它一直以來都是膳食結構的重要部分。隨著消費者對食品要求的不斷增高，有必要對食品風味作出不斷的改進。風味前體物質的種類與含量是影響豬肉香味與滋味的重要因素，因此，確定引發風味前體物質發生變化的關鍵物質，尋找能夠調控這些關鍵物質的方法和技術，將是今后豬肉風味物質研究的重點。

目前雖然借助先進的分析手段與設備，已發現很多肉風味前體物質和肉風味中的揮發性物質，但是肉的風味是由各種風味物質的協同作用而形成的，微量、痕量物質都有可能對風味物質產生決定性的作用。精進分析方法、改良分析技術降低風味活性化合物的鑒定閾值，發現新風味物質，獲取更多有用數據，加深對風味感覺的理解并加以利用，將使開發改善豬肉中風味物質組成結構的功能物質的工作得到進一步發展。