復合香辛料提取物對冷藏豬肉糜氧化及品質特性的影響

鄒欣洋，計 瑤，張 晶，陳 鈺，孫 晶

（錦州醫科大學食品與健康學院，遼寧 錦州121001）

肉糜制品因其營養豐富和食用方便深受消費者的喜愛[1]，但在加工儲藏過程中易發生氧化，不僅影響其食用品質，還會縮短貨架期[2-3]。脂肪氧化會嚴重影響肉制品風味，蛋白質氧化則會導致其保水性和嫩度下降[4]，降低其凝膠乳化性能，從而最終影響加工制品品質[5-6]。為了減緩氧化對其品質的影響，可向肉制品中添加人工合成抗氧化劑或天然抗氧化劑。目前肉制品生產中常用的人工合成抗氧化劑有二丁基羥基甲苯（Butylated hydroxytoluene,BHT）和丁基羥基茴香醚（Butyl hydroxyanisole,BHA）等。此類抗氧化劑雖然有較好的抗氧化性，但也存在一定的毒副作用，長期攝入會對人體健康帶來潛在危害[7]。近年來，香辛料等天然植物抗氧化劑逐漸替代化學合成抗氧化劑被應用到食品中，具有成分安全、價格低廉、綠色天然等優點。

天然香辛料中的抗氧化成分主要為多酚類化合物及其衍生物、黃酮類、萜稀類化合物等[8]。添加香辛料不僅能起到抗氧化的效果，還可賦予肉制品特定的風味，抑制其微生物生長。桂皮（Cinnamomum tamala(Ham.)Nees et Eberm.），又稱官桂或香桂，樟樹科樟屬植物[9]，作為烹飪調料和中藥材使用已有幾千年的歷史，其抗氧化成分主要有桂皮酚、桂皮醛、查爾酮和肉桂醇等[10-11]。生姜（Zingiber officinale Rosc.），姜科植物的根莖，為常見的藥食同源香辛料。生姜中的化學成分復雜，其中姜辣素、姜酚、姜酮和活性多糖等成分抗氧化效果顯著[12-13]。八角茴香（Illicium verum）為木蘭科八角屬的干果，又稱大茴香、大料。有研究證實八角茴香的體外抗氧化能力與BHA等抗氧化劑相當，可顯著抑制食品中常見污染菌如蠟樣芽孢桿菌和金黃色葡萄球菌的生長[14]，是一種兼具抑菌和抗氧化作用的天然香辛料[15]。本研究將桂皮、生姜、八角茴香提取物按照一定比例復配后添加至冷藏豬肉糜中，測定其硫代巴比妥酸值（TBARS）、總巰基、羰基、pH、蒸煮損失、色差、質構特性等指標，并觀察其微觀結構的變化，探究復合香辛料提取物對冷藏豬肉糜脂肪和蛋白氧化的抑制效果及對品質的影響，以期為復合香辛料提取物在肉制品加工中的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

豬背最長肌、肥膘及食鹽購于錦州市大潤發超市；生姜、桂皮、八角茴香提取物，購于西安百川生物科技有限公司；纖維素酶（30 000 U/g）、沒食子酸標準品，購于上海惠世生化試劑有限公司；丁基羥基茴香醚（BHA）、焦磷酸鈉（食品級）、乙二胺四乙酸二鈉、2-硫代巴比妥酸（TBA)、三氯乙酸（TCA），均購于上海阿拉丁試劑有限公司；氯化鈉、氯化鎂、尿素、十二烷基硫酸鈉（SDS）、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、氫氧化鈉、鹽酸、牛血清蛋白、5,5’-二硫雙(2-硝基苯甲酸）（DTNB）、2,4-二硝基苯肼（DNPH）、乙酸乙酯、無水乙醇、鹽酸胍、戊二醛，均購于國藥集團化學試劑有限公司。

1.1.2 儀器與設備

FZ102型微型植物粉碎機，天津市泰斯特儀器有限公司；KH-500V型超聲波清洗器，昆山禾創超聲儀器有限公司；S18-LA170碎肉機，山東九陽小家電有限公司；BCD-180LLC2E0C9海爾冰箱，青島海爾有限公司；SHA-B水浴恒溫振蕩器，金壇市科系儀器有限公司；UV-5100B紫外分光光度儀，上海元析儀器有限公司；TENLIN-C均質器，江蘇天翎儀器有限公司；GL-21M高速冷凍離心機，湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司；FA1004電子分析天平，浙江天晟電子有限公司；PHS-25數顯pH計，上海越平科學儀器制造有限公司；CR-400便攜式色差儀，日本Konica Minolta公司；TMS-PRO質構儀，北京盈盛恒泰科技有限責任公司；FreeZone真空冷凍干燥機，美國LABCONCO公司；SIGMA500掃描電鏡，德國蔡司公司。

1.2 方法

1.2.1 香辛料提取物比例的篩選

參照杜方麗等[16]的方法并作修改，基本配方為：豬背最長肌70%，肥膘10%，NaCl 2%，0.25%焦磷酸鈉（Sodium pyrophosphate，TSPP），去離子水7.75%，不同濃度香辛料提取物溶液10%（空白對照組用去離子水代替香辛料提取物，陽性對照用0.02%BHA代替香辛料提取物）。

將豬肉絞成肉糜后，按比例分為6個處理組：第1組為空白對照組；第2組添加0.02%BHA作陽性對照；第3～6組固定香辛料提取物溶液濃度為0.5%，分別按照桂皮∶生姜∶八角茴香（質量比）為1∶1∶1、2∶1∶1、2∶2∶1、1∶2∶1的比例添加香辛料提取物。混勻后，將肉糜分別放入包裝盒中，用保鮮膜封好，置于4℃冰箱冷藏，分別在第1、3、5、7天測定其硫代巴比妥酸值，確定香辛料提取物比例。

1.2.2 豬肉糜的制備及預處理

基本配方同“1.2.1”。將豬肉絞成肉糜后，按比例分為5個處理組：空白對照為基礎物質（豬肉糜、2%NaCl、0.25%TSPP、去離子水7.75%）+去離子水10%；0.02%BHA組為基礎物質+0.02%BHA；處理1～3分別為基礎物質中加入0.3%（處理1）、0.7%（處理2）、1.1%（處理3）濃度的香辛料提取物溶液（桂皮∶生姜∶八角茴香質量比為2∶2∶1）。混勻后，將豬肉糜分別裝入包裝盒中，用保鮮膜密封后，置于4℃冰箱冷藏，分別在第1、3、5、7天測定各項指標。

1.2.3 測定項目與方法

1.2.3.1 脂肪氧化分析

TBARS值：參照GB 5009.181—2016[17]中的方法進行測定。

1.2.3.2 蛋白質氧化分析

肌原纖維蛋白（MP）的提取：參照Park等[18]的方法，稱取適量的肉糜樣品加入其4倍體積的4℃提取液，勻漿60 s，3 500 r/min條件下冷凍離心15 min。取沉淀重復勻漿離心兩次，去上清，所得沉淀用4倍體積4℃洗液重復清洗3次，4層紗布過濾，并用HCl調節pH值至6.0，將得到的沉淀置于密閉的瓶中在4℃下保存備用，需在24 h內使用。

總巰基含量的測定：參照Yang等[19]的方法。將提取的MP溶液用0.1 mol/L的磷酸緩沖液（pH 7.4）稀釋為質量濃度2 mg/mL。準確吸取0.5 mL的MP溶液于試管中，先后加入2.0 mL尿素-SDS溶液和0.5 mL DTNB溶液，混勻后，置于暗處反應30 min，于波長412 nm處測定吸光度值。計算公式為：

式中：巰基含量的單位用質量摩爾濃度（nmol/mg）表示；A表示412 nm波長處的吸光度值；C表示蛋白質質量濃度（mg/mL）；106為摩爾基礎單位；13 600 mol/（L·cm）為摩爾吸光系數。

羰基含量的測定：吸取1 mL質量濃度為2 mg/mL的MP溶液置于塑料離心管中，再加入1 mL濃度為0.01 mol/L的DNPH溶液，避光反應40 min，每隔10 min旋渦振蕩1次，加入1 mL TCA溶液，10 000 r/min離心6 min，棄上清，沉淀用1 mL乙醇-乙酸乙酯（1∶1）溶液清洗3次，除去未反應的DNPH試劑，加入6 mol/L的鹽酸胍溶液3 mL，于38℃水浴條件下反應15 min以溶解沉淀，在4℃、10 000 r/min再次離心3 min，于波長370 nm處測量吸光度值[20]。計算公式為：

式中：羰基含量的單位用質量摩爾濃度（nmol/mg）表示；A1為370 nm波長處的吸光度；C為蛋白質質量濃度（mg/mL）；106為摩爾基礎單位；22 000 mol/（L·cm）為摩爾吸光系數。

1.2.3.3 pH

參照Calderón-Oliver等[21]的方法，準確稱取2.0 g肉糜樣品與18 mL蒸餾水在50 mL燒杯中均質浸漬，靜置30 min后過濾。測量前校準pH計，用PHS-25數顯pH計測定各組樣品的pH值。

1.2.3.4 蒸煮損失率

參照賈娜等[22]的方法并稍作修改。取冷藏肉糜樣品M1（g）低速離心15 min，去除肉糜中氣泡后，75℃水浴煮制30 min，冷卻至室溫后將熟樣品表面的水分和油脂用濾紙吸掉，稱重M2（g）。計算公式為：

1.2.3.5 色差值

將肉樣置于面板上，用色差儀標準板校正后，垂直置于肉樣之上，使鏡面緊扣肉樣表面不漏光，隨機在各組樣品的不同位置測定3次，得到L*值和a*值[23]，結果取平均值作為色差讀數。

1.2.3.6 質構指標

參照熊杰等[24]的方法并稍作修改。將煮熟的肉糜樣品切成長寬為2 cm，高度為1 cm的立方體，質構儀參數：P50鋁合金探頭，測試前速度5.0 mm/s，測中速度3.0 mm/s，測試后速度6.0 mm/s，初始距離10 mm，下壓變形60%，時間5 s。

1.2.3.7 掃描電鏡觀察豬肉糜微觀結構

將樣品浸泡于2.5%戊二醛溶液（pH 7.3）中固定24 h。固定完成后將樣品用磷酸緩沖液（pH 7.3）清洗，然后分別用50%、70%、80%、90%的乙醇梯度脫水各15 min，再用100%乙醇脫水3次，每次8～10 min，最后冷凍干燥24 h。將凍干樣品切成2～3 mm薄片并進行噴金處理，然后置于掃描電鏡下觀察（×500）。

1.2.4數據處理

數據統計分析采用SPSS 22.0軟件中的ANOVA進行鄧肯（Duncan）檢驗，P＜0.05代表差異具有顯著性。采用Microsoft Excel和Origin 2019軟件處理試驗數據及制表繪圖，運用Winmuster軟件進行PCA分析。結果表示為±s。

2 結果與分析

2.1 香辛料提取物比例的篩選

TBARS值是動物性脂肪中不飽和脂肪酸氧化降解產生的衍生物與TBA反應的結果，與脂肪氧化程度呈正相關，是評價脂質氧化程度的重要指標之一[25]。由圖1可以看出，在冷藏期間，空白組TBARS值顯著高于復合香辛料提取物組（P＜0.05），說明復合香辛料提取物可有效抑制豬肉糜脂肪氧化。在4組復合香辛料提取物中，桂皮∶生姜∶八角茴香質量比2∶2∶1組TBARS值顯著低于其他3組（P＜0.05），說明添加桂皮∶生姜∶八角茴香提取物復配質量比為2∶2∶1時抑制冷藏豬肉糜氧化效果最佳。

圖1 不同配比的復合香辛料提取物對冷藏豬肉糜TBARS值的影響Fig.1 Effects of different proportions of compound spice extracts on TBARS value of refrigerated minced pork

2.2 復合香辛料提取物對冷藏豬肉糜脂肪氧化的影響

由圖2可以看出，冷藏過程中各處理組肉糜的TBARS值整體呈上升趨勢，其中空白組第7天的TBARS值約為第1天時的4倍，上升幅度最大。說明隨著冷藏時間的延長，豬肉糜中脂肪氧化程度日益嚴重，進一步分解成醛、醇、酮類等小分子氧化產物[26]。香辛料提取物處理組的TBARS值均顯著低于空白組（P＜0.05)，說明復合香辛料提取物能有效抑制豬肉糜中脂肪的氧化。在冷藏后期，添加0.7%和1.1%濃度組的香辛料提取物TBARS值顯著低于0.3%濃度組（P＜0.05），而0.7%和1.1%兩組之間差異不顯著。與該研究相似，孫欽秀等[27]將復合香辛料提取物添加至哈爾濱風干腸中，結果表明香辛料提取物可在一定程度上抑制風干腸的脂肪氧化。

圖2 復合香辛料提取物對冷藏豬肉糜TBARS值的影響Fig.2 Effect of compound spice extracts on TBARS value of refrigerated minced pork

綜上所述，復合香辛料提取物對肉糜的脂肪氧化有顯著的抑制效果，隨著添加量的增加，抑制效果越明顯，當提取物溶液濃度達到0.7%時其抑制效果與陽性對照組相近。因此，添加0.7%濃度的復合香辛料提取物即可有效抑制肉糜的脂肪氧化。

2.3 復合香辛料提取物對冷藏豬肉糜蛋白質氧化的影響

除脂質氧化外，蛋白質氧化是肉制品劣變的另一個主要原因。肌原纖維蛋白中富含巰基，因此常用巰基含量的變化來判定蛋白質的氧化程度[28]。如圖3所示，隨著冷藏時間的延長，各處理組巰基含量顯著下降（P＜0.05），這是由于巰基易被自由基攻擊，氧化形成分子間二硫鍵，直接影響蛋白質的結構，并進一步影響其功能特性[29]。在冷藏后期，空白組的巰基含量顯著低于其他4組（P＜0.05），說明復合香辛料提取物對肉糜蛋白的巰基具有保護作用，可減緩巰基的丟失；添加0.3%濃度組的巰基含量顯著低于0.7%和1.1%組（P＜0.05），而0.7%組、1.1%組與0.02%BHA組三者之間差異不顯著。

圖3 復合香辛料提取物對冷藏豬肉糜總巰基含量的影響Fig.3 Effect of compound spice extracts on total sulfhydryl content of refrigerated minced pork

蛋白質氧化的另一顯著變化是羰基化合物的形成，通過測定羰基含量可判定蛋白質氧化的程度[30]。當肌原纖維蛋白暴露于氧氣環境中時，活性氧攻擊肌肉蛋白質，導致許多氨基酸殘基的側鏈被氧化、肽鍵裂解，產生羰基化合物[31]。由圖4可見，隨著冷藏時間的延長，各處理組羰基含量呈不同程度增加，其中空白組羰基含量顯著高于其他4個處理組（P＜0.05），說明復合香辛料提取物可有效減少豬肉糜中蛋白質的氧化損傷。在冷藏后期，3個濃度的復合香辛料提取物組中，添加0.7%和1.1%濃度組的羰基含量顯著低于0.3%濃度組（P＜0.05），而0.7%組和1.1%組之間差異不顯著。

圖4 復合香辛料提取物對冷藏豬肉糜羰基含量的影響Fig.4 Effect of compound spice extracts on carbonyl content of refrigerated minced pork

綜上所述，添加0.7%濃度的復合香辛料提取物即可有效抑制冷藏過程中肉糜蛋白的氧化反應，減緩巰基的丟失和羰基含量的增加，其抑制效果與陽性對照組相當。

2.4 復合香辛料提取物對冷藏豬肉糜pH的影響

pH是反映肉品新鮮程度的重要指標。由圖5可以看出，各處理組豬肉糜的pH均隨著冷藏時間的延長呈先降低后升高的趨勢。這是由于冷藏初期肉糜中肌糖原發生無氧酵解產生乳酸，導致pH逐漸降低；隨著冷藏時間的延長，肉糜中蛋白質被微生物和酶分解產生一系列氨及胺類堿性化合物，從而導致pH升高[32]。空白組貯藏第7天時pH達到6.8，顯著高于各香辛料提取物組（P＜0.05），說明香辛料提取物起到了抑制pH升高的效果。陳璐[33]的研究也表明，香辛料提取物能抑制牛肉丸儲藏過程中腐敗菌的生長，延緩肉pH的升高。在儲藏后期，添加1.1%濃度組的pH顯著低于0.3%和0.7%組（P＜0.05），但與BHA組的pH差異不顯著，說明1.1%濃度的復合香辛料提取物可起到有效抑制pH升高的效果。

圖5 香辛料提取物對冷藏豬肉糜pH的影響Fig.5 Effect of compound spice extracts on pH of refrigerated minced pork

2.5 復合香辛料提取物對冷藏豬肉糜蒸煮損失的影響

肉的保水性直接影響其質地、風味和嫩度等食用品質，蒸煮損失越大，其保水性越差。由圖6可知，隨著儲藏時間的延長，各處理組肉糜的蒸煮損失率不斷上升，這可能是由于隨著儲藏時間的延長，肉糜的氧化程度加重，導致蛋白系水能力下降[34]。3組香辛料提取物組和BHA組豬肉糜的蒸煮損失率顯著低于空白組（P＜0.05），說明復合香辛料提取物和BHA的添加都可提高豬肉糜的保水性。有研究表明，香辛料中的酚類物質能與蛋白質的官能團相互作用，促使功能基團充分暴露，從而促進凝膠形成過程中分子間的相互作用，提高豬肉糜的保水性[35-36]。在儲藏后期，添加0.7%濃度組的蒸煮損失率顯著低于添加0.3%和1.1%濃度的復合香辛料提取物處理組（P＜0.05）。因此，添加0.7%濃度的復合香辛料提取物可有效抑制冷藏豬肉糜蒸煮損失率的升高。

圖6 香辛料提取物對冷藏豬肉糜蒸煮損失率的影響Fig.6 Effect of compound spice extracts on cooking loss rate of refrigerated minced pork

2.6 復合香辛料提取物對冷藏豬肉糜色差值的影響

肉及肉制品的顏色是消費者判斷肉新鮮度和品質的重要特征。如表1所示，隨著冷藏時間的延長，各處理組的L*值和a*值整體呈下降趨勢。在冷藏期間，空白組的L*值顯著高于各香辛料提取物組和BHA組（P＜0.05），這可能是由于香辛料提取物和BHA的添加提高了肉糜內部的保水性，降低了樣品表面水分的滲出程度，減弱了光對肉表面的反射程度，導致L*值下降[37]。在冷藏第7天，空白組的a*值顯著低于0.3%和0.7%濃度香辛料提取物和BHA組（P＜0.05），這可能是因為復合香辛料提取物和BHA在一定程度上抑制了肌紅蛋白的氧化，延緩了肉糜顏色加深。冷藏后期（5～7 d），添加1.1%濃度組的a*值顯著低于0.3%和0.7%濃度組（P＜0.05），這可能是由于復合香辛料提取物本身為棕褐色，添加濃度較高時會對肉色造成一定的負面影響。

表1 復合香辛料提取物對冷藏豬肉糜顏色的影響Table 1 Effect of composite spices extracts on color of refrigerated minced pork

2.7 復合香辛料提取物對冷藏豬肉糜質構特性的影響

表2為不同儲藏時間豬肉糜硬度、彈性、咀嚼性和回復性等質構指標的變化情況。由表2可見，隨著冷藏時間的延長，空白組肉糜的硬度和彈性均呈現下降趨勢，香辛料提取物組的硬度和彈性均呈先增加后降低的趨勢。冷藏5～7 d，香辛料提取物組的硬度、彈性、咀嚼性和回復性顯著高于空白組（P＜0.05），分析原因可能是復合香辛料提取物與蛋白質發生共價或非共價的結合，形成了穩定的網絡結構，抑制了蛋白的氧化變性，保持了肉糜的質構特性；從貯藏第3天起，添加0.7%濃度組和1.1%濃度組之間的硬度、彈性、回復性和咀嚼性均高于0.3%濃度組。與此研究結果類似，殷燕等[38]研究表明八角茴香提取物不僅能提高肉餅的硬度、回復性等質構特性，還能在一定程度上改善豬肉餅的色澤和風味。綜上所述，添加0.7%濃度的香辛料提取物即能較好地保持豬肉糜的質構特性，具有更加顯著的保鮮效果。

表2 復合香辛料提取物對冷藏豬肉糜質構特性的影響Table 2 Effect of compound spices extracts on texture characteristics of refrigerated minced pork

2.8 掃描電鏡對豬肉糜微觀結構的觀察

肌肉的組織結構能夠反映出其氧化程度，網狀結構越緊密，表明肉質越新鮮[39]。圖7為各處理組豬肉糜在冷藏第5天的掃描電鏡圖。由圖7可知，空白組由于脂肪流失，出現較大的孔洞，網狀組織結構疏松。與空白組相比，香辛料提取物組和BHA組肉糜組織結構較完整，孔洞較少，脂肪流失相對較少，說明添加香辛料提取物和BHA使肉糜網絡結構更加連續、緊湊，并且3組不同添加量的香辛料提取物處理組中，0.7%和1.1%濃度組樣品的組織結構較好，其結構與BHA組完整度相似。綜上所述，添加香辛料提取物能夠減緩氧化誘導引起的微觀結構改變，使肉糜組織結構較為均勻且光滑。

圖7 掃描電鏡下復合香辛料提取物對豬肉糜微觀結構的影響Fig.7 Effect of compound spice extracts on microstructure of refrigerated minced pork under scanning electron microscope

3 結論

本研究首先對復合香辛料提取物的復配比例進行了篩選，結果表明，當添加桂皮∶生姜∶八角茴香提取物復配質量比為2∶2∶1時，抑制冷藏豬肉糜氧化效果最佳。復合香辛料提取物對冷藏期間豬肉糜脂肪和蛋白質氧化影響的研究結果表明，在冷藏后期，添加復合香辛料提取物組的TBARS值、巰基丟失量、羰基含量均顯著低于空白組（P＜0.05），且添加0.7%濃度即可達到有效抑制豬肉糜脂肪和蛋白氧化的作用；復合香辛料提取物對冷藏豬肉糜品質影響的研究結果表明，在冷藏后期，3個不同濃度組豬肉糜的pH、蒸煮損失、顏色和質構特性較空白組均有顯著改善，并減少了氧化誘導引起的肉糜微觀結構的改變。但由于提取物本身顏色較深，添加1.1%濃度組a*值較低，對豬肉糜色澤有一定的負面影響。綜上所述，添加桂皮、生姜、八角茴香復合香辛料提取物抑制豬肉糜氧化效果顯著，并可減緩其pH、保水性、質構特性和微觀結構等品質的劣變。