興安多羔羊肉營養成分與風味物質研究

孫瑞璐 劉天月 羅海玲 劉學文 何小龍 張 昊,6

(1.中國農業大學食品科學與營養工程學院， 北京 100083； 2.中國農業大學動物科學技術學院， 北京 100193；3.中國農業大學動物營養學國家重點實驗室， 北京 100193； 4.內蒙古杜美牧業生物科技有限公司， 扎賚特旗 1376005.內蒙古自治區農牧業科學院， 呼和浩特 010031； 6.中國農業大學北京食品營養與人類健康高精尖創新中心， 北京 100083)

0 引言

羊肉因其具有高蛋白、低脂肪、低膽固醇的特點而頗受消費者歡迎[1]。羊肉風味物質的前體主要包括一些水溶性成分(氨基酸、還原糖、核糖、硫胺素等)以及各種脂類物質。經過一系列涉及美拉德反應及脂肪氧化、硫胺素降解及其交互的復雜反應，產生雜環化合物、醛、酮、酯和酸等揮發性風味物質[2]。羊肉特征風味成分主要是支鏈揮發性脂肪酸和短鏈脂肪醛[3-4]。現有研究表明，羊肉的營養成分和風味物質受到品種、性別、部位等因素的影響[5-10]。目前，我國羊肉的出欄量和肉產量都處于世界領先地位，但供求關系依然緊張，需要進一步加強對優良品種的開發[11-13]。

興安多羔羊是經雜交選育的新品種，其初產和經產母羊群體的平均繁殖率分別為191.94%和225.07%。興安多羔羊平均初生質量、斷奶質量和50日齡的平均日增質量分別為3.98 kg、14.32 kg和229.78 g，每只母羊年提供斷奶羔羊數為3.26只。由此可見，興安多羔羊具有產羔多、生產性能好、養殖效益高的特點，且適合舍飼，是當地畜牧種業重點推廣的羊肉品種[14]。但目前缺少對興安多羔羊肉的營養成分及風味物質研究，故本文首先測定羊肉的營養成分[15]，之后對肉樣的揮發性風味物質進行采集和定性定量測定，來比較不同部位和性別的羊肉風味物質和營養組成的區別。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

分析純的氯化鈉、鄰二氯苯、甲醇、無水乙醚、硫酸、硫酸鉀、石油醚、鹽酸、氫氧化鈉，天津市永大化學試劑有限公司；甲基紅、溴甲酚綠、硫酸銅、無水乙酸鋅，北京奧博星生物技術有限責任公司。

1.2 樣品采集

本研究所用實驗動物均飼養于內蒙古自治區興安盟扎賚特旗某肉羊養殖場，選擇健康無病、全舍飼養殖(其日糧組成青貯玉米秸稈、玉米、麩皮、大豆粉、棉籽餅、碳酸鈣、食鹽、沸石粉、小蘇打、微量元素和維生素預混料、有機物、粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、鈣、磷含量(質量比)分別為500、246、60、40、110、13、5、20、5、1.0、939.8、156.3、358.0、233.3、5.7、3.4 g/kg)的6月齡興安多羔羊(東×寒×湖橫交一代)20只(10公10母)。

本實驗的羊只屠宰地點為內蒙古自治區興安盟烏蘭浩特市某屠宰場，實驗前對待宰羊只禁食24 h， 禁水 2 h。 屠宰方式采用頸部放血屠宰，隨后剝皮去除羊頭、蹄及內臟(保留腎臟及腎脂)。每只羊分別采集背最長肌、股四頭肌各500 g，用一次性塑封袋標記-20℃冷凍保存。

1.3 儀器與設備

AR1140型電子天平，托利多儀器上海有限公司；HH-S1型數顯恒溫油浴鍋，壇區西城新瑞儀器廠；DK-88型電熱恒溫水槽、DHG-9076A型電熱恒溫鼓風干燥箱、RE-52A型旋轉蒸發儀，上海精宏實驗設備有限公司；7890B-5977B型氣質聯用儀、DB-WAX UI型色譜柱，美國安捷倫科技有限公司；CAR/PDMS型固相微萃取萃取頭、1EA型手動SPME(固相微萃取)進樣器，美國西格瑪公司；BCD-254型冰箱，博西華家用電器有限公司；835-50型氨基酸自動分析儀，日本日立公司；LGJ-10D型真空冷凍干燥機，北京四環科學儀器廠有限公司。

1.4 方法

1.4.1營養成分測定

1.4.1.1含水率

參考文獻[16]的方法測定興安多羔羊肉的含水率。使用真空冷凍干燥法制備凍干肉樣，將剔除筋膜和脂肪的肉樣剁碎后于-20℃預冷24 h，放入凍干機凍干72 h。將干燥結束后的物料進行密封保存，避免接觸外界空氣。

1.4.1.2粗蛋白和氨基酸含量

參考文獻[17]的規定，用凱氏定氮法測定興安多羔羊肉的粗蛋白含量；參考文獻[18]的方法用氨基酸自動分析儀對氨基酸含量進行檢測。

1.4.1.3粗脂肪和脂肪酸含量

參考文獻[18]用索氏提取法測定興安多羔羊肉的粗脂肪含量；參考文獻[19]的規定，用氣相色譜的方法測定興安多羔羊肉的脂肪酸含量。

1.4.1.4灰分含量

參考文獻[20]規定，用灼燒法測定興安多羔羊肉的灰分含量。

1.4.2風味測定條件優化

對風味檢測條件進行單因素優化，因素為萃取頭、萃取溫度、萃取時間以及煮肉條件。結果顯示，最優萃取條件是選擇85 μm CAR/PDMS型萃取頭，在60℃下煮肉60 min，萃取溫度70℃，萃取時間30 min。

1.4.3揮發性風味物質含量測定

1.4.3.1樣品前處理

內標溶液制備：在2 mL離心管中，加入1 μL 1,2-二氯苯和0.999 mL甲醇混合均勻，標記為溶液A；在5 mL離心管中，加入1 μL溶液A和2.611 mL甲醇，混合均勻。由此配得5×10-7g/mL鄰二氯苯溶液，標記為內標溶液。

樣品預處理：取出分裝成每袋5.0 g的興安多羔羊肉樣品，室溫(20℃)解凍30 min。稱取1.0 g氯化鈉，量取25 μL內標溶液于20 mL頂空瓶中。將解凍后的肉樣去除筋膜，攪碎后加5.0 g于頂空瓶中，封口，做好標記。將標記封口的羊肉樣品用鐵夾固定在電熱恒溫水槽內，使瓶身完全沒入水中。根據煮肉條件的優化選擇60℃恒溫水浴60 min，對肉樣進行煮制。

1.4.3.2樣品中揮發性成分萃取

取出煮制完成的樣品，將組裝好并活化完成的萃取頭沿頂空瓶蓋上預先扎好的小孔插入。緩慢推出萃取頭內的黑色纖維涂層，暴露于樣品上部空間，開始吸附。根據優化后的萃取條件，在70℃電熱恒溫水槽中萃取風味物質30 min。萃取完成之后，推動手柄使纖維頭縮回針頭內，并拔出針頭，取出SPME針管后將其插入GC-MS(氣相色譜質譜聯用儀)進樣口，緩慢推動手柄，伸出纖維頭，熱脫附5 min后縮回萃取頭，并將SPME針管退出進樣口，同時啟動儀器開始采集數據。

1.4.3.3氣相質譜聯用儀檢測條件

GC-MS條件[21]：DB-WAX UI型色譜柱(30 m×0.25 mm)，萃取頭解析5 min，進樣口溫度250℃，不分流模式，載氣為氦氣，流速0.8 mL/min。色譜柱采用程序升溫[21]：起始柱溫40℃，保持3 min，以6℃/min升至230℃，保留3 min。

MS條件[21]：電離方式EI(70 EV)，離子源溫度230℃，燈絲電流200 μA，檢測電壓350 V，接口溫度240℃，掃描速度1 562 u/s，掃描質量(質荷比)范圍為45～350。

1.4.3.4定性與定量分析

定性方法：根據NIST Library質譜庫對風味物質進行定性，匹配度大于800作為鑒定依據。

定量方法：用內標法計算風味物質的相對含量，根據內標鄰二氯苯的峰面積與各風味物質的峰面積之比計算相對含量。

1.4.4數據分析

采用SPSS 19.0統計軟件和Excel軟件進行方差分析和數據分析。SPSS 19.0中的獨立樣本t檢驗顯著性檢驗水平為0.05。實驗數據表示為：平均值±標準差。

2 結果與分析

2.1 興安多羔羊肉營養成分研究

2.1.1興安多羔羊肉營養成分分析

參考文獻[16-17,19-20]的方法對興安多羔羊肉的含水率以及粗蛋白、粗脂肪和粗灰分含量進行測定。表1顯示了不同性別和部位的興安多羔羊肉常規營養成分含量。

表1 興安多羔羊不同性別不同部位肉常規成分分析Tab.1 Analysis of routine components of meat in different parts of Xing’an lambs of different genders %

含水率決定了肉質的多汁性，含水率越高口感越好。興安多羔羊肉含水率為75.32%。不同部位和性別的肉樣之間沒有顯著性差異。研究發現，烏珠穆沁羊和湖羊的平均含水率分別為76.42%和74.55%[22]，興安多羔羊與其含量相近。粗蛋白含量是評估羊肉營養價值的重要指標，在興安多羔羊肉中檢測到粗蛋白質量分數為19.81%，不同部位和性別的肉樣之間沒有顯著性差異(p>0.05)。烏珠穆沁羊和湖羊的平均粗蛋白質量分數分別為18.72%和19.12%[22]，而興安多羔羊與其含量相近。粗脂肪質量分數為2.41%，母羔肌肉中粗脂肪含量有高于公羔的趨勢，不同部位之間的脂肪含量沒有顯著性差異。肌肉中的粗脂肪含量可能與羊的運動情況有關，頻繁運動的骨骼肌粗脂肪含量會相對較低，母羊的運動量小于公羊，因此累積更多脂肪。烏珠穆沁羊和湖羊的平均粗脂肪質量分數分別為3.28%和3.85%[22]，而興安多羔羊的脂肪含量更低，肉質精瘦。粗灰分含量是評定食品中礦物質含量的基礎，灰分含量對肉品的營養價值有很大的影響[22]。興安多羔羊肉粗灰分質量分數在1.11%左右，不同部位和性別的肉樣之間沒有顯著性差異，說明不同部位和性別對羊肉中礦物質含量影響不大。

綜上所述，興安多羔羊肉具有低脂肪含量且蛋白含量、含水率適中的特點，是優質的動物性產品。

2.1.2不同性別對羊肉營養組成的影響

由表2可知，興安多羔羊肉中共檢出28種脂肪酸，其中單不飽和脂肪酸(Monounsaturated fatty acid,MUFA)的含量大于多不飽和脂肪酸(Polyunsaturated fatty acid, PUFA)。MUFA對降低膽固醇、預防冠心病、促進生長發育以及調節免疫功能具有重要意義，且在肉的嫩度和抗氧化能力及其顏色、多汁性和口感方面起著重要的作用[22]。乙酸(C6:0)和癸酸(C10:0)與羊肉的膻味有很大關系，在興安多羔羊肉中未檢測出乙酸，癸酸相對含量極低，因此可以判斷興安多羔羊膻味較小。

表2 興安多羔羊不同性別肉中脂肪酸相對含量比較Tab.2 Comparison of fatty acid content in different kinds of meat of Xing’an lambs %

對不同性別肉樣的脂肪酸進行具體分析，公羔的肉豆蔻油酸(C14:1)、十五烷酸(C15:0)、順式棕櫚油酸(C16:1)和α-亞麻酸(C18:3n3)含量顯著高于母羔(p<0.05)。α-亞麻酸作為人體必需脂肪酸的一種，參與磷脂的合成及膽固醇代謝，在人體內可進一步合成為二十二碳六烯酸(C22:6n3)、花生四烯酸(C20:4n6)等功能成分。

根據表3可知，興安多羔羊共檢出18種氨基酸，其中有7種人體必需氨基酸，對不同性別肉樣氨基酸進行具體分析，公羔肌肉中脯氨酸和甘氨酸的含量顯著高于母羔。

表3 興安多羔羊不同性別肉中氨基酸質量分數比較Tab.3 Comparison of amino acid content in different kinds of meat of Xing’an lambs %

2.1.3不同部位對羊肉營養組成的影響

表4對不同部位肉樣的脂肪酸進行具體分析，股四頭肌中肉豆蔻油酸(C14:1)、十七烷酸(C17:0)、二十二碳烯酸(C22:1n9)和二十二碳二烯酸(C22:2)含量顯著高于背最長肌(p>0.05)，含有更多的不飽和脂肪酸。但背最長肌中硬脂酸(C18:0)的含量顯著大于股四頭肌(p>0.05)。硬脂酸(C18:0)作為特殊的飽和脂肪酸，有提高血液中膽固醇水平的生理作用，也是造成羊肉膻味的主要因素[23]。

興安多羔羊一共檢測出18種氨基酸，7種必需氨基酸。表5對興安多羔羊不同部位的氨基酸含量進行了比較，背最長肌和股四頭肌之間沒有顯著性差異，背最長肌的賴氨酸和苯丙氨酸含量有高于股四頭肌的趨勢。非必需氨基酸在兩種部位的含量都十分豐富，谷氨酸含量最高。

表4 興安多羔羊不同部位肉中脂肪酸相對含量比較Tab.4 Comparison of fatty acid content in different parts of meat of Xing’an lambs %

表5 興安多羔羊不同部位肉中氨基酸質量分數比較Tab.5 Comparison of amino acid content in different parts of meat of Xing’an lambs %

2.2 興安多羔羊肉揮發性風味物質研究

2.2.1興安多羔羊肉揮發性風味物質

興安多羔羊肉中共檢測到揮發性風味物質共72種，其中醛類12種，醇類12種，酮類3種，酚類3種，酯類10種，烴類11種，雜環類4種，醚類2種，酸類4種，其他類11種。從風味物質種類所占百分比上看，占比較大的是醛類和醇類風味物質，均為17%。其次是烴類，占比15%。酯類占比14%。酸類、雜環類、醚類分別占比6%、5%和3%。酮類和酚類均占比4%。其他物質占比15%。

對不同種類的揮發性風味物質分析：醛類化合物主要來源于脂肪的氧化[24]，其中多數是不飽和脂肪酸氧化生成的。它的氣味閾值低，可能構成肉的特征性風味[25]。其中己醛是質量分數最高的揮發性成分，占總量的12.54%，同時它也是肉中脂肪氧化分解最重要的產物，易產生刺激性的、不愉快的、腐敗和辛辣的味道[24]。辛醛和壬醛質量分別占總量的8.93%和1.99%，提供果香味和油脂味；醇類化合物大多氣味閾值較高，對于食品而言風味貢獻較小[26]。本實驗檢測到興安多羔羊肉中的醇類化合物包括乙醇、異丙醇、戊醇、己醇、2,3-丁二醇、1-辛烯-3-醇等。其中乙醇、異丙醇含量最高，但對興安多羔羊肉的風味貢獻不大，而貢獻最大的是1-辛烯-3-醇，它具有典型的蘑菇味，是亞油酸在脂肪氧合酶和氫過氧化物裂合酶共同作用形成的酶解產物[27]；烴類化合物主要來源于脂肪酸烷氧自由基的均裂。本實驗檢測到興安多羔羊肉中的正構烷烴可能來自支鏈脂肪酸的氧化，通常認為其香味閾值較高，對肉風味的直接貢獻不大，但它們可能有助于提高肉品的整體風味[28]；酯類化合物來源于脂質氧化所產生的醇和游離脂肪酸之間的相互作用[24]。興安多羔羊肉中的酯類化合物主要包括甲酸庚酯、甲酸辛酯、己酸甲酯、癸酸甲酯、月桂酸甲酯、棕櫚酸甲酯等，它們都具有一定的花果香氣，但由于氣味閾值較高，對風味的貢獻較低；酸類化合物是造成羊肉膻味的主要因素之一，研究表明引起膻味的主要物質是4-甲基辛酸和4-甲基壬酸[21]。本實驗在興安多羔羊肉的揮發性風味組成中沒有檢測到這兩種物質，說明興安多羔羊肉的膻味較輕；雜環類化合物是羊肉重要的風味物質之一，其中烷基衍生物大多是脂肪的降解產物，如本實驗檢測到的2-正戊基呋喃是亞油酸的氧化分解產物[29]；酮類、酚類和醚類化合物含量較少。酮類化合物包括3-羥基-2-丁酮、2-甲基庚烯酮和2(5H)-呋喃酮，也是脂肪氧化的主要產物，提供了奶油和蘑菇氣味。酚類化合物含量可以反映動物放養的程度[27]。本實驗檢測到的2,6-二叔丁基對甲酚和苯酚具有特殊臭味。醚類化合物包括丙二醇甲醚和二甲醚。最后，本實驗還檢測到15種較為復雜的揮發性風味物質，未能歸于上述分類。

2.2.2不同性別對羊肉揮發性風味物質的影響

對興安多羔羊不同性別肉樣的揮發性風味物質種類進行分析，公羔和母羔在風味物質的種類上存在顯著性差異(p<0.05)。圖1(*表示母羔與公羔相比差異顯著，p<0.05)展示了性別對揮發性風味物質種類的影響。從圖1中可以看出，在公羔的揮發性風味組成中，酸類、酮類、醛類、醇類、雜環類物質種類均顯著高于母羔(p<0.05)。母羔中未檢測到致膻類物質壬酸和具有汗味的丁酸，公羔含有更多提供汗味和膻味的物質。母羔所有的樣品中都未檢測到酮類物質。而文獻[30]研究表明，酮類物質也是脂肪氧化和機體代謝的產物，對羊肉的特征風味形成起重要作用。由此可以推斷，興安多羔羊公羔肉的膻味和油脂氣息比母羔更強烈，可接受度更低。

圖1 不同性別的羊肉揮發性風味物質相對含量Fig.1 Relative contents of volatile flavor compounds in mutton of different genders

對不同性別羔羊的揮發性風味物質進行定量分析，表6具體比較了不同性別的興安多羔羊肉的揮發性風味物質含量。公羔中含量最多的物質分別為己醛、異丙醇、乙醇、壬醛和1-辛烯-3-醇，母羔中含量最多的物質分別為壬醛、己醛、雙戊烯、1-辛烯-3-醇。母羔中有7種揮發性風味物質含量顯著大于公羔(p<0.05)，包括(E)-2-辛烯醛、十二醇、2,6-二叔丁基對甲酚、癸酸甲酯、環十二烷、十九烷、13-十八碳烯酸甲酯等。公羔的異丙醇含量顯著大于母羔(p<0.05)。

表6 不同性別的興安多羔羊肉揮發性風味物質組成Tab.6 Volatile flavor composition of Xing’an lambs of different genders

續表6

2.2.3不同部位對羊肉揮發性風味物質的影響

對興安多羔羊不同部位肉樣的揮發性風味物質種類進行分析，背最長肌和股四頭肌樣品在風味物質的種類上不存在顯著性差異(p>0.05)。圖2(*表示股四頭肌與背最長肌相比差異顯著，p<0.05)展示了不同部位對揮發性風味物質種類的影響。從圖2中可以看出，興安多羔羊股四頭肌的酯類物質顯著多于背最長肌(p<0.05)。酯類化合物來源于脂質氧化所產生的醇和游離脂肪酸之間的相互作用[24]。由此可以推測，股四頭肌風味物質中，脂肪氧化的產物多于背最長肌。

對不同部位羔羊的揮發性風味物質進行定量分析，見表7，背最長肌中含量最多的物質分別為己醛、異丙醇、壬醛、1-辛烯-3-醇，股四頭肌中含量最多的物質分別為乙醇、壬醛、雙戊烯、己醛。背最長肌中2(5H)-呋喃酮和己醇的相對含量顯著大于股四頭肌(p<0.05)。股四頭肌的十三醛含量顯著大于背最長肌(p<0.05)。

圖2 不同部位的羊肉揮發性風味物質種類相對含量Fig.2 Relative contents of volatile flavor compounds in different parts of mutton

3 結束語

興安多羔羊具有低脂肪、蛋白含量適中的特點；公羔肌肉中脯氨酸和甘氨酸的含量顯著高于母羔，說明性別對羔羊肉營養組成有顯著影響。此外，興安多羔羊肉中共檢出72種揮發性風味物質，醇類物質和醛類物質占主導，含量最多的己醛、壬醛、1-辛烯-3-醇、雙戊烯等物質提供了藥草味、蘑菇味、檸檬味等特征風味；母羔中有7種揮發性風味物質含量顯著大于公羔，但酸類、酮類、雜環類物質種類顯著低于公羔，說明母羔羊肉膻味和油脂氣息較小，因此與公羔相比可接受度更高；背最長肌中2(5H)-呋喃酮和己醇的含量顯著高于股四頭肌，但十三醛含量顯著低于股四頭肌，說明興安多羔羊的股四頭肌含有更多不飽和脂肪酸和脂肪氧化產物。綜上所述，性別和部位對興安多羔羊肉營養和風味物質組成影響顯著。

表7 不同部位的興安多羔羊肉揮發性風味物質組成Tab.7 Volatile flavor composition of Xing’an lambs in different parts

續表7