不同區域水對寧夏手抓羊肉滋味特性的影響

趙 冰，張玉玉，王守偉，孫寶國,*

（1.北京工商大學輕工科學技術學院，北京 100048；2.中國肉類食品綜合研究中心，北京食品科學研究院，北京 100068）

羊肉是人類肉食消費的重要來源，在消費者日常生活中發揮著重要作用[1-3]。世界上約有70%的消費者將羊肉作為日常消費，甚至一些國家作為最主要的消費產品[4-5]。中國是肉類生產大國和消費大國，肉類產品已經成為日常生活中必不可少的食物，中國2020年羊肉產量達到492萬 t，接近世界總量的1/3，并且呈現逐年增加的趨勢[6]。

灘羊是我國寧夏地區特有的羊種，具有肉質鮮嫩、風味清新等特點，這與品種、飼養環境、飼料和水質密切相關。手抓羊肉是我國西北地區蒙古族、藏族、回族、哈薩克族、維吾爾族等民族地區的特色肉制品，已有近千年歷史，以手抓食用的方式聞名流傳于世，隨著科技的發展和加工技術水平的提升，手抓羊肉逐漸走入城市餐桌，但仍然集中在西北地區[7-8]。

為使更多的消費者享用手抓羊肉，添加保鮮劑、新型包裝方式和殺菌處理等技術用于有效延長產品的貨架期[9-11]。但是殺菌工藝嚴重破壞了產品品質，使產品因風味、質構等品質的變化而失去原有的風味和口感，嚴重降低了消費者的可接受度。隨著保鮮和物流技術的發展，人們嘗試將生鮮灘羊肉運送到大城市并于當地進行加工，消費者直接食用熟制加工的手抓羊肉產品，從而保留產品良好的品質[12]。雖然產品沒有經過殺菌處理，但是仍然難以達到西北地區當地制作手抓羊肉的品質，這嚴重困擾了灘羊和手抓羊肉市場的發展。

不同地區水的pH值、離子種類和含量具有顯著差異[13]，煮制用水的差異對手抓羊肉的品質具有重要影響。Na+、Mg2+、Ca2+、Zn2+等對肉制品品質都有重要影響[14-17]。研究發現，隨著Mg2+濃度的增加，肌原纖維蛋白溶液濁度逐漸減小，隨著Ca2+濃度的增加，蛋白質溶液的濁度增大；隨著Fe2+濃度增加，蛋白質溶液濁度呈先增大后減小的趨勢[18]。金屬離子還可以引起蛋白質分子構象變化，增加蛋白質分子間引力，減小分子間負電荷的排斥作用，促進蛋白質分子間的疏水性聚集[19-21]。羊肉中含有豐富的蛋白質、脂肪和維生素等物質，煮制過程中這些物質在離子作用下會發生氧化、降解、聚合等反應，生成肌苷酸、氨基酸、肽、脂肪酸等物質，從而賦予羊肉良好的風味[22-24]。手抓羊肉中的風味物質分為可揮發性的香氣物質和不可揮發性的滋味物質，這是手抓羊肉呈現良好風味的基礎。

本實驗以寧夏灘羊排為原料，采用寧夏鹽池縣生活用水、北京豐臺區生活用水和超純水3種水煮制加工，研究加工用水對手抓羊肉滋味特性的影響，以期為手抓羊肉品質調控提供理論支持，為民族特色肉制品加工提供支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

灘羊排購于寧夏鹽池縣鑫海食品有限公司；煮制用水分別取自寧夏鹽池縣和北京豐臺區的生活用水以及制備得到的超純水（電阻率18.2 MΩgcm）。

NaCl、三氯乙酸、K2HPO4國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

e2695高效液相色譜-2996二極管陣列檢測器 美國Waters公司；TRACE 1310氣相色譜儀-TSQ 8000質譜儀、電感耦合等離子體質譜（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS） 美國Thermo Fisher Scientific公司；TS-50000Z電子舌 日本Insent公司；L-8900氨基酸分析儀 日本日立公司。

1.3 方法

1.3.1 手抓羊肉的制作

將灘羊羊排切斷分成3 份，分別采用寧夏鹽池縣生活用水、北京豐臺區生活用水和超純水煮制，羊排和水質量比為1∶1.5。羊排冷水下鍋煮制（2 000 W），水沸騰后繼續煮制10 min（2 000 W），然后調至500 W煮制50 min，撈出后冷卻，-80 ℃貯藏備用[25]。采用寧夏鹽池縣生活用水、北京豐臺區生活用水和超純水煮制的3 組樣品分別命名為YC組、FT組和UP組。

1.3.2 煮制用水pH值的測定

按照GB 5009.237ü2016《食品pH值的測定》[26]進行測定。

1.3.3 手抓羊肉蛋白質降解分析

1.3.3.1 手抓羊肉總氮含量測定

按照GB 5009.5ü2016《食品中蛋白質的測定》[27]中的方法進行。

1.3.3.2 手抓羊肉非蛋白氮含量測定

將手抓羊肉剔骨、除去可見的脂肪和筋膜，絞碎后稱取5 g樣品精確到0.001 g，與20 mL檸檬酸緩沖溶液（0.05 mol/L、pH 6.0）混勻，冰浴中15 000 r/min高速勻漿3次，每次勻漿10 s，間隔10 s，然后4 ℃、12 000hg離心15 min，收集上清液采用101型快速濾紙過濾，將濾液與20 mL 20%三氯乙酸溶液混合均勻，4 ℃靜置過夜，然后4 ℃、5 000hg離心5 min，收集上清液，用檸檬酸緩沖溶液（0.05 mol/L、pH 6.0）定容至50 mL，采用凱氏定氮法測定氮含量，即為非蛋白氮含量（%）[28]。

1.3.3.3 手抓羊肉可溶性氮測定

將手抓羊肉剔骨、除去可見的脂肪和筋膜，絞碎后稱取5 g樣品精確到0.001 g，與30 mL檸檬酸緩沖溶液（0.05 mol/L、pH 6.0）混勻，冰浴中15 000 r/min高速勻漿3次，每次10 s，間隔10 s，4 ℃靜置2 h，4 ℃、12 000hg離心15 min，收集上清液，采用101型快速濾紙過濾，將濾液采用檸檬酸緩沖溶液（0.05 mol/L、pH 6.0）定容至50 mL，采用凱氏定氮法測定氮含量，即為可溶性氮含量（%）[29]。

1.3.3.4 手抓羊肉蛋白質降解指數測定

蛋白質降解指數按式（1）計算：

1.3.4 手抓羊肉游離氨基酸含量測定

將手抓羊肉剔骨、除去可見的脂肪和筋膜，稱取5 g樣品精確到0.001 g，與30 mL經過預冷的5%磺基水楊酸溶液混合均勻，冰浴條件下15 000 r/min高速勻漿3次，每次20 s，間隔10 s，4 ℃靜置過夜，然后4 ℃、12 000hg離心15 min，收集上清液采用102型中速濾紙過濾，調節pH值至6.0，用去離子水定容至50 mL，采用0.45 μm微孔濾膜過濾后，使用全自動氨基酸分析儀檢測氨基酸含量[30]。

1.3.5 手抓羊肉核苷酸含量測定

將手抓羊肉剔骨、除去可見的脂肪和筋膜，稱取10 g樣品精確到0.001 g，加入30 mL 5%高氯酸溶液，冰浴條件下15 000 r/min高速勻漿3次，每次20 s，間隔10 s，倒入離心管，再加入15 mL 5%高氯酸溶液清洗勻漿機，合并兩次勻漿液，4 ℃、12 000hg離心15 min，取上清液，沉淀部分再次用15 mL 5%高氯酸溶液洗滌，相同條件下離心，合并上清液，然后102型中速濾紙過濾，調節濾液pH值至5.4，定容至100 mL，采用0.45 μm微孔濾膜過濾后，采用高效液相色譜-二極管陣列檢測器進行檢測，色譜柱為C18色譜柱（4.6 mmh250mm，5 μm），采用磷酸氫二鉀-甲醇（95∶5，V/V）以1.0 mL/min流速在260 nm波長下進行等度洗脫[31]，測定5’-鳥苷酸（5’-guanylic acid，5’-GMP）、5’-肌苷酸（5’-inosinic acid，5’-IMP）、5’-腺苷酸（5’-adenylic acid，5’-AMP）、次黃嘌呤（hypoxanthine，Hx）和肌苷（inosine，I）含量。

1.3.6 手抓羊肉滋味活性值（taste activity value，TAV）分析

根據滋味物質的味覺閾值，計算TAV，以衡量特征滋味化合物的貢獻大小。當0≤TAV＜1時，表明該滋物質對整體滋味無實際貢獻，僅對手抓羊肉的滋味具有一定的修飾作用；當TAV≥1時，表明該滋味物質可能對整體滋味有直接影響，可被確定為手抓羊肉的特征風味物質；TAV越大，表明該物質對手抓羊肉整體滋味貢獻越大[32]。TAV按式（2）計算：

式中：Ci為滋味物質i的含量/（μg/kg）；Mi為該滋味物質i的嗅覺閾值/（μg/kg）。

1.3.7 手抓羊肉等鮮濃度（equivalent umami concentration，EUC）分析

采用EUC衡量呈現谷氨酸單鈉鹽（monosodium glutamate，MSG）滋味活性的氨基酸類（天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu））和5’-核苷酸（5’-GMP、5’-AMP、5’-IMP）協同作用對食品鮮味的貢獻[33]，EUC計算如式（3）所示：

式中：1 218為協同系數；ai為Asp或Glu含量/（g/100 g）；bi為Asp或Glu相當于MSG的相對鮮度系數（Asp為0.077、Glu為1）；aj為5’-GMP、5’-AMP或5’-IMP含量/（g/100 g）；bj為5’-GMP、5’-AMP或5’-IMP相對于5’-IMP的相對鮮度系數（5’-AMP為0.18、5’-IMP為1、5’-GMP為2.3）。

1.3.8 手抓羊肉電子舌分析

將手抓羊肉切碎后，精確稱取10.00 g樣品，加入70 mL蒸餾水充分均質混勻，4 ℃、5 000hg離心10 min，取上清液并用101型快速濾紙過濾，收集濾液于樣品杯中，采用電子舌進行分析[34]。

1.3.9 感官評價

根據GB/T 22210ü2008《肉與肉制品感官評定規范》[35]的要求制定手抓羊肉感官評價標準，比較不同水煮制手抓羊肉的風味、色澤和組織狀態。采用10 分制，根據每位評價員的喜好進行分段式打分。具體評分標準如表1所示。

表1 手抓羊肉感官評價評分標準Table 1 Criteria for sensory evaluation of hand-grasped mutton

1.4 數據處理

采用Excel軟件進行繪圖，采用SPSS 17.0軟件進行數據處理，采用單因素方差分析進行差異顯著性分析，P＜0.05，差異顯著。

2 結果與分析

2.1 煮制用水pH值

由表2可知，寧夏鹽池縣生活用水、北京豐臺區生活用水與超純水的pH值差異顯著（P＜0.05）。超純水由于經過嚴格處理，電阻率達到18.2 MΩgcm，總鹽類質量濃度在1 μg/L以下。前期研究結果[36]表明，在超純水中未檢出金屬元素，寧夏鹽池縣生活用水中Na、Mg、K和Sr含量顯著高于北京豐臺區生活用水，Na質量濃度達到50.60 mg/L，是北京豐臺區生活用水的5.86 倍，Sr質量濃度達到505.00 μg/L，是北京豐臺區生活用水的2.92 倍，這可能是寧夏鹽池地區煮制羊肉時僅添加少量食鹽就可以有良好咸度的重要原因。寧夏鹽池縣生活用水中未檢出Zn，而北京豐臺區生活用水中Zn質量濃度達到111.00 μg/L。Na、K、Mg、Zn、Ca等在水中以離子形態存在，且僅有一個價態。在食品加工中，Mg2+和K+是Na+的重要替代離子，可以有效降低鈉鹽過多攝入對人體潛在的風險[37]，但是Mg2+和K+分別具有苦味和金屬味，過量添加會影響食品風味，這也是多年研究仍沒有完全解決鈉鹽替代問題的根本原因[38]。游離氨基酸和核苷酸的存在可以有效降低金屬離子的不良風味，其中賴氨酸、次黃嘌呤核苷酸鹽和鳥苷酸鹽等物質可以顯著降低Mg2+和K+的不良風味[20]。Ca、Zn和Sr都是重要的微量金屬元素，不僅對水質具有重要影響，同時可以通過影響肉中蛋白質和脂肪的變化調控肉制品品質[39]。

表2 煮制用水的pH值Table 2 pH of cooking water

2.2 手抓羊肉蛋白質降解

蛋白質降解產生的肽類和氨基酸可以影響產品的滋味特性。手抓羊肉在制作過程中，經水煮制，在高溫作用下蛋白質發生降解，蛋白質結構和分子質量發生變化，肽和游離氨基酸含量增加，造成可溶性蛋白和非蛋白氮含量變化，導致蛋白質降解指數增加。由表3可知，不同組手抓羊肉產品的總氮、可溶性氮和非蛋白氮含量總體呈現一定差異，特別是非蛋白氮含量各組間均差異顯著（P＜0.05），生肉中的可溶性蛋白含量較高，而非蛋白氮含量較低，表明生肉的蛋白降解程度較低；經過加熱處理后，部分可溶性氮溶解到湯中，造成可溶性氮含量的降低。手抓羊肉中，UP組可溶性氮、非蛋白氮含量和蛋白質降解指數均顯著高于YC組和FT組，UP組蛋白質降解指數分別為YC組和FT組的1.75 倍和2.24 倍，這可能與水中金屬元素的種類與含量相關。超純水中未檢出相關的金屬元素，而羊肉原料中含有一定的金屬元素，這種煮制用水和原料肉中金屬元素含量差增加了肉和水中金屬元素的交換；由于原料肉中金屬元素含量顯著高于超純水，導致原料肉吸水膨脹，在高溫下加速了蛋白質的降解。寧夏鹽池縣生活用水中Na+含量顯著高于北京豐臺區生活用水和超純水，有助于提高產品的咸味和鮮味，同時由于Na+可能會減弱各種蛋白質對風味化合物的吸附，從而促進風味化合物的釋放。Na+的存在可以增加蛋白質的溶解度，促進肉中蛋白質的溶出和降解，導致肉中蛋白質結構發生變化，更易受到熱處理的作用發生降解。K+與Na+具有相似的物理化學性質，可以作為Na+替代品，但過量使用K+會產生苦味和金屬味道。Mg2+是生命活動中必需的宏觀元素，Mg2+和Na+具有相似的特性，可以促進蛋白質的凝膠化從而吸附風味物質；Ca2+也能促進蛋白質的凝膠化，并能結合揮發性風味物質，從而增強風味的保留，Ca2+還能促進蛋白質在一定濃度范圍內的聚合，形成蛋白質-金屬離子聚集體。這些離子的存在使YC組產品的蛋白質降解指數高于FT組。

表3 手抓羊肉蛋白質降解情況Table 3 Parameters indicative of protein degradation in hand-grasped mutton

2.3 手抓羊肉游離氨基酸含量

大部分氨基酸具有豐富的滋味特性，如酸、甜、鮮、咸、苦等，部分氨基酸可以呈現出兩種或者兩種以上的滋味特征，從而賦予產品良好的滋味品質[40]。由表4可知，不同地區水制作的手抓羊肉中游離氨基酸含量和TAV顯示出一定差異，特別是谷氨酸和甘氨酸，各組間均差異顯著（P＜0.05）。未加工的生羊肉中天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸等氨基酸的含量最高，谷氨酸、羥脯氨酸、脯氨酸的含量較低，這可能是由于在煮制加熱過程中蛋白質降解形成游離氨基酸，而部分游離氨基酸參與美拉德反應形成新的風味物質。谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸和天冬氨酸是重要的風味氨基酸，特別是谷氨酸和天冬氨酸，對產品的滋味具有重要價值[41]。谷氨酸和天冬氨酸作為重要的鮮味氨基酸，對手抓羊肉的風味具有顯著影響，超純水制作的手抓羊肉中谷氨酸含量顯著高于其他兩組產品，但是各組TAV均遠低于1，因此，谷氨酸和天冬氨酸對手抓羊肉滋味的直接貢獻并不顯著。

表4 手抓羊肉游離氨基酸含量與TAVTable 4 Free amino acid contents and TAV values in hand-grasped mutton

TAV大于1的游離氨基酸僅有丙氨酸和羥脯氨酸。丙氨酸可以用作增味劑和酸味矯正劑，增加調味效果，改善有機酸的酸味；羥脯氨酸是膠原組織的主要成分，是膠原中特有的氨基酸，呈苦味中的獨特甜味，可以作為增味劑和香味料。由于這兩種氨基酸并不是主要的鮮味氨基酸，因此，雖然其TAV大于1，對手抓羊肉的風味具有直接貢獻，但是對手抓羊肉整體風味貢獻有限。

不同水制作的手抓羊肉中游離氨基酸含量不同，原因主要是不同水中金屬元素離子濃度不同，導致不同水制作產品中蛋白質的溶解度和結構等發生變化，煮制過程中蛋白質受熱發生降解形成游離氨基酸，造成游離氨基酸含量不同。

2.4 手抓羊肉核苷酸含量

核苷酸可以賦予肉制品良好的鮮味特性。呈味核苷酸與L-谷氨酸具有良好的協同作用，可以顯著提升肉制品的鮮味特性，這也是肉制品加工過程中提升產品鮮味的重要途徑。5’-GMP和5’-IMP是重要的鮮味核苷酸，兩種物質一般按照質量比1∶1混合使用，當其添加量達到谷氨酸含量的5%以上時可以顯著提升食品的鮮味特性[42]。在肉制品加工中，在ATPase等作用下三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）形成二磷酸腺苷（adenosine diphosphate，ADP），在磷酸激酶的催化作用下，ADP降解形成AMP，進一步脫氫形成IMP，部分IMP在磷酸激酶作用下形成I，I進一步水解形成Hx。由表5可知，生肉組5’-GMP、5’-IMP和I的含量顯著高于產品組，這可能是由于生肉經過加工后，部分核苷酸流入肉湯中。手抓羊肉中，UP組5’-AMP、5’-IMP、I和Hx含量均顯著高于FT組和YC組（P＜0.05），其5’-IMP的TAV達2.08，是重要的滋味特征物質，這可能是由于水中離子抑制了ATPase、肌激酶、脫氨酶的活性，延緩了ATP的降解和IMP的生成，造成離子強度越高，IMP含量越低的現象。I和Hx對產品風味具有負面影響，可能會影響產品的整體滋味，手抓羊肉產品中I和Hx的總含量高于呈味核苷酸總含量，這可能是由于IMP在磷酸激酶作用下形成大量的I，再進一步水解形成Hx。

表5 手抓羊肉核苷酸含量與TAVTable 5 Nucleotide contents and TAV values in hand-grasped mutton

2.5 手抓羊肉滋味物質鮮味強度評價

如表6所示，4 組樣品的EUC值為1.68～3.26 g/100 g，遠高于谷氨酸單鈉鹽的鮮味閾值（30 mg/100 g）。加工后手抓羊肉產品的EUC值高于生肉樣品，超純水制作的手抓羊肉產品EUC最高，北京豐臺區生活用水制作的手抓羊肉EUC值最低，這主要是由產品中谷氨酸含量決定。由于呈味核苷酸在很低的含量就可以發揮協同增鮮的作用，經過加工后手抓羊肉中谷氨酸含量顯著增加，產品EUC值顯著增加，因此超純水制作的手抓羊肉EUC值顯著高于其他幾組。

表6 手抓羊肉滋味物質鮮味強度Table 6 Umami intensity of taste substances in hand-grasped mutton

2.6 手抓羊肉電子舌分析

由圖1可知，4 組樣品之間的檢測結果顯示出一定差異，生肉組樣品酸味和苦味回味高，北京豐臺區和寧夏鹽池縣生活用水制作的手抓羊肉樣品苦味和澀味值較高，這可能與水中的離子濃度有一定的相關性，Mg2+、K+等本身具有苦味、澀味和金屬味；此外，在加工過程中蛋白質受熱降解形成游離氨基酸和肽，特別是肽類成分，大部分也具有一定的苦味特性。

圖1 手抓羊肉電子舌分析Fig.1 Electronic tongue analysis of hand-grasped mutton

2.7 手抓羊肉感官分析

由表7可知，3 組樣品的色澤、組織狀態和風味具有一定差異性，YC組和UP組的手抓羊肉產品整體評分高于FT組，這也與上述滋味鮮味分析結果保持一致，UP組中Hx和I含量較高在一定程度上影響了產品的整體風味。金屬離子可以影響手抓羊肉的質構和風味特性，金屬離子與蛋白質和脂肪作用，改變了蛋白質和脂肪的結構和性質，在熱處理條件下，色澤、組織狀態和風味發生變化，造成樣品之間的差異。

表7 手抓羊肉感官評分Table 7 Sensory evaluation of hand-grasped mutton

3 討 論

以寧夏鹽池灘羊為對象，分別采用寧夏鹽池縣生活用水、北京豐臺區生活用水和超純水制作手抓羊肉，研究煮制用水對寧夏手抓羊肉滋味特性的影響。結果發現，不同水煮制的手抓羊肉產品呈現出不同的滋味特性，這可能與水中金屬元素的種類與含量不同有關，金屬元素在水中以離子的形態存在，可以與蛋白質發生作用，在熱處理作用下，產品滋味特性發生變化。寧夏鹽池縣水中Na、Mg、K和Sr顯著高于北京豐臺區生活用水和超純水，用超純水加工制作的手抓羊肉蛋白質降解指數、谷氨酸和5′-肌苷酸含量顯著高于其他兩組，用寧夏鹽池縣生活用水制作的手抓羊肉中丙氨酸和甘氨酸含量顯著高于其他兩組，超純水煮制手抓羊肉的滋味物質鮮味強度最高，而北京豐臺區生活用水煮制產品的滋味物質鮮味強度最低，結合電子舌和感官分析的結果可以發現，3種水煮制的手抓羊肉產品滋味特性具有顯著差異。通過研究結果可以推測水中的金屬離子對手抓羊肉產品的品質具有重要影響，后續將針對水中金屬離子對脂肪的影響開展研究，從而全面分析水中金屬離子的重要作用，進而為手抓羊肉產品的品質保真提供基礎支持，為民族特色肉制品的發展提供強有力的支撐。