脂質水解對肉品品質及風味影響的研究進展

呂經秀，劉 裕，王靈娟，姜 濤，李鵬鵬,2,*，王道營,2,*

（1.江蘇大學食品與生物工程學院，江蘇 鎮江 212013；2.江蘇省農業科學院農產品加工研究所，江蘇 南京 210014）

脂質被認為是人體正常功能和生長所需的主要食物成分之一，甘油三酯是食物中主要的脂質亞類。脂質的成分和含量會在很大程度上對肉品的質量造成影響，當脂質發生水解和氧化后，肉品的風味將會發生改變[1-2]。肉品在貯藏過程中，肉品中的脂質發生水解，導致飽和游離脂肪酸增加，同時產生醛類、酮類、小分子化合物等，這些物質與肉品中的蛋白反應，導致肉品質量進一步下降。過量攝入脂質并不利于人體健康，會導致心血管疾病、肥胖、癌癥等健康問題[3]。脂質水解對肉品風味的影響較大，在水解酶的作用下脂質發生水解，隨著水解產物的增加，肉品中的脂質種類和含量逐漸改變，肉品的風味也隨之改變，適當的水解會提高肉品的風味，但是過度水解會導致肉品的風味變差，質量下降，不利于人體健康的物質增加。

1 肉及肉制品中脂質水解及其發生機制

脂質水解主要是在脂肪酶的催化作用下進行的，內源性脂肪酶主要作用于甘油三酯和磷脂，將其水解，形成游離脂肪酸和其他水解產物[4]。游離脂肪酸被氧化形成氫過氧化物，然后進一步被氧化形成醛類、酮類、酯類等揮發性化合物，這些揮發性風味物質是肉品風味的主要來源，尤其在長時間放置的肉品、發酵肉類和腌制肉類中的作用較為明顯[5-6]。脂肪酶所導致的脂質降解也會在一定程度上抑制脂質氧化，這一發現也為改善肉類品質提供了新的研究方向[7-8]。

1.1 脂質水解機理

脂質水解是肉制品在貯藏和加工過程中發生的重要反應之一，這一過程將會在較大程度上影響肉品的品質和風味。在肉品中，磷脂和甘油三酯的占比較高，神經酰胺、膽固醇等其他脂質組分的占比較低[9]。肌肉中的脂肪酶主要負責肉類和肉制品中的脂肪分解[10]，除了內源性脂肪酶外，微生物脂肪酶也有助于脂肪分解，特別是在干化和發酵肉制品中[8,11]。脂肪酶和磷脂酶分別作用于甘油三酯和磷脂，釋放出脂肪氧化的前體物質游離脂肪酸[12]。在新鮮肌肉和加工肉類中，內源性和外源性脂肪酶仍然保持活性，即使在冷藏或凍藏期間也會對脂質進行水解，導致磷脂、甘油酯等物質減少，而水解產物逐漸增加[13]，水解產物被氧化后會賦予肉制品特殊的風味。Liu Yanxia等[1]對煙熏培根的研究發現，脂質水解優先作用于磷脂中的多不飽和脂肪酸以及甘油三酯中的亞油酸和棕櫚酸，且甘油酯和磷脂的水解互不干擾，分別由酸性脂肪酶和磷脂酶催化。如圖1所示，不同水解酶作用于不同的位點。

圖1 脂質水解機理示意圖Fig.1 Schematic diagram of lipid hydrolysis mechanism

1.2 脂質酶在水解過程中的作用

脂質水解釋放出游離脂肪酸的過程是一組重要的酶促反應，由特定的脂肪酶和磷脂酶催化。磷脂首先在PLA和PLB的作用下分解產生脂肪酸和α-甘油磷酸膽堿，α-甘油磷酸膽堿在PLC和PLD的催化作用下繼續產生甘油、磷酸和膽堿或膽胺[14]。磷脂酶A2（phospholipase A2，PLA2）是主要作用于甘油磷脂的sn-2位置水解脂肪酸的酶。鑒于脂肪酸在磷脂內的不對稱分布，其中飽和脂肪酸往往存在于sn-1位置，而多不飽和脂肪酸大部分位于sn-2位置，PLA2是促進脂肪酸水解的關鍵因素，同時也是參與花生四烯酸合成的重要部分。由于PLA2具有選擇性，對不同脂質所表現出的活性不同，例如，對二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）表現出的活性較為顯著，對二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）的活性很少或沒有[15]。

由于脂肪酶在水解過程中具有專一性，酸性脂肪酶主要作用于中性脂肪，如膽固醇酯，一般條件下，這類酶在pH 4～5內活性最高。堿性脂肪酶能夠水解甘油二酯，其最適pH值為8～9。中性脂肪的最適pH值為7，它能水解甘油三酯、甘油二酯和甘油單酯[16]。溶酶體酸性脂肪酶和中性脂肪酶優先水解甘油三酯的sn-1和sn-3位，酸性脂肪酶以較低的速率水解甘油二酯和甘油單酯，而酸性磷脂酶主要作用于水-油表面磷脂的sn-1位[12]。分泌型PLA2-X是作用于磷脂活性最高的酶[17]，能夠釋放各種脂肪酸[18]。過度的水解也會導致肉品質量下降，姚宏亮等[19]研究發現，乳鴿胸脯肉在酶解液的作用下發生水解。

2 肉品中脂質水解所導致的化學變化

脂質在加工、運輸、貯藏過程中會發生降解。脂質水解后，肉品中脂質亞類的含量將會發生不同程度的改變，同時也會產生揮發性風味物質。脂質水解產物在一定程度上會影響蛋白質的結構和化學成分，導致蛋白質發生水解，進而使得肉制品的風味下降。

2.1 水解過程中脂質亞類發生改變

肉品在發生水解后，其脂質亞類的含量會發生一定程度的改變。Chao等[20]對豬肉成熟過程進行研究，結果表明，磷脂在成熟過程中經歷酶水解，磷脂酰肌醇和磷脂酰絲氨酸含量分別增加30%和73%，造成這一現象的主要原因是肌醇的降解。韋友兵等[21]研究發現，薩拉米香腸在成熟過程中中性脂質及游離脂肪酸相對含量顯著增加，而磷脂相對含量不斷降低，除油酸和亞油酸外的不飽和脂肪酸含量在發酵成熟過程中均呈現先升高后降低的變化趨勢，并且該變化與脂質氧化的變化趨勢相同[22]。崔瑩瑩[23]研究發現，宣恩火腿加工過程中，脂類物質不斷發生水解，火腿縱切片、皮下脂肪、肌內脂肪中分別有60.41%、35.69%和41.75%的磷脂發生水解，磷脂是脂類物質中重要的風味前體物質，游離脂肪酸中油酸、亞油酸等組分含量較高，在整個加工階段變化較明顯，它們是形成風味化合物的重要脂類成分。

2.2 脂質水解與脂質氧化間的關系

脂解產物將會對脂質氧化造成一定的影響，其中游離脂肪酸受到最多關注，部分研究集中在溶血性磷脂上。一般來說，釋放的脂肪酸，特別是高度不飽和脂肪酸，比酯化的脂肪酸更容易被氧化。在臨界膠束濃度下，游離脂肪酸可能擴散到水介質中以形成自發聚集體，稱為膠束，增加表面積，這可能導致不飽和脂質雙鍵更多地暴露于氧氣。此外，游離脂肪酸是脂氧合酶的底物，脂氧合酶是一組含鐵氧化還原酶，其催化脂肪酸的雙氧合具有區域特異性，這種酶在動物死后的肌肉中和加工肉類中起到促氧化的作用[24]。肌肉中的脂質水解與脂質氧化有關，游離脂肪酸會加劇氧合肌紅蛋白氧化成甲基肌紅蛋白，甲基肌紅蛋白是一種具有過氧化物酶活性的肌紅蛋白，可以促進過氧化物的分解并加強脂質氧化[25]。血紅素蛋白是肉類中主要的促氧化劑，游離脂肪酸可以通過中和血紅素蛋白來發揮抗氧化作用。半色素是促氧化劑的一種[26]，當前已經證明了游離脂肪酸具有結合并誘導血紅素蛋白（肌紅蛋白、血紅蛋白）的結構變為半色素的能力。金華火腿的加工時間比較長，這為脂肪中的不飽和脂肪酸氧化和分解提供了充足的時間，脂肪酸被氧化生成氫過氧化物，再經過一定途徑生成醛類、酮類、醇類、酸類和酯類等揮發性物質[27]。脂肪氧化存在兩面性，一方面，脂肪氧化可以賦予金華火腿特征風味、色澤和質構等；另一方面，脂肪過度氧化會引起火腿產生哈喇味并伴隨火腿的酸敗、變質等現象的發生，從而使火腿產品的保質期縮短和安全性降低[28]。

2.3 脂質水解過程中揮發性風味物質的變化

不同的水解酶在加工過程中的作用不同，脂質在發生水解后，生成醛類、酮類、烴類等小分子物質，是主要的風味前體，對于肉品的風味形成有重要影響。Zhao Tengfei等[29]通過采用頂空氣相色譜-離子遷移譜和主成分分析等多變量分析方法對大黃魚肉不同貯藏期風味變化進行研究，結果表明，隨著貯藏時間的延長，酮類（2-丁酮）、醇類（1-丙硫醇）和醛類（正壬醛）含量顯著下降，3-甲基丁醇和3-戊酮含量增加。朱聯旭等[30]對鎮巴臘肉貯藏過程中的揮發性風味成分進行分析，結果表明，臘肉樣品含有43 種共有揮發性物質，主要為酯類、酮類、醛類化合物，且每個貯藏階段都有特征標記物產生。強宇等[31]對牛肉揮發性風味物質進行分析，冷藏過程中氮氧類化合物、醇類、醛酮類化合物是導致差異的主要風味物質，冷藏52 h后，揮發性物質總含量下降44.5%，乙酸異丁酯、庚酸乙酯在貯藏6 h后全部丟失；茴香腦、丁香酚、草蒿腦和芳樟醇逸散嚴重。Zhang Yu等[32]通過氣相色譜-質譜、感官評價和偏最小二乘回歸分析熟羊肉丸貯藏過程中的風味變化，隨著貯藏時間的延長，熟羊肉丸中各種揮發性化合物的含量在貯藏后期出現不同程度下降，表明香氣逐漸減弱。不同烹飪方法熟雞肉中產生各種風味化合物，Bi Jicai等[33]采用氣相色譜-離子遷移譜和主成分分析檢測雞胸肉燉煮后的揮發性風味成分，結果發現，共鑒定出43 種揮發性物質。3-(甲硫基)丙醛和苯乙醛可用作炸雞胸肉中的特征風味標記物，乙酸乙酯、(E)-2-辛烯醛和2-乙基-1-己醇可用作燉雞胸肉中的特征風味標記物。林恒宗等[34]采用固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用技術對太平洋牡蠣揮發性風味物質種類及含量變化進行分析，結果表明，己醛、庚醛、十一醛、(E)-2-壬烯醛、4-乙基苯甲醛、壬醛、(E)-2-癸烯醛、(E,E)-2,4-壬二烯醛、癸醛、(E)-2-辛烯醛、2-戊基呋喃、3-辛酮和2-壬酮是太平洋牡蠣運輸過程中的關鍵風味物質，可以作為反映活體牡蠣生理狀態的參考。

3 脂質水解對肉及肉制品品質和風味的影響

甘油三酯和磷脂是脂肪分解形成的游離脂肪酸的重要來源，脂肪分解導致游離脂肪酸的形成，這一過程需要不同的酶協同作用。在這種情況下，脂肪細胞和肌肉纖維的內源性酶和細菌酶在脂肪分解中均起重要作用，同時肉制品的加工過程也會影響脂肪分解。例如，肉制品的特性和加工條件，如腌制方式和成熟時間因產品而異。在肉制品冷藏成熟過程中能夠觀察到脂質發生明顯的水解和氧化，通過這一現象說明肉制品的品質變化，也有利于探索更加有利于肉制品貯藏的條件。

3.1 水解對肉品品質的影響

在肉類，特別是魚類的冷藏和凍藏過程中，內源性脂肪酶會降解甘油三酯和磷脂，導致游離脂肪酸和其他水解產物的增加[8]。低溫能夠抑制脂質水解速率，但是不能完全抑制，一些磷脂酶在低溫下依舊具有活性。在低溫條件下，肉制品中的水分形成冰晶，在一定程度上會破壞細胞的結構，釋放水解酶、游離鐵等物質，導致肉制品品質下降和營養損失。由于肉種類、加工工藝及加工時間的不同，肉及肉制品所產生的揮發性化合物含量有很大差異。徐斯婕等[35]通過采用氣相色譜法和氣相色譜-質譜法，對鳙魚、鯽魚、鳊魚、黃魚、三文魚和鱈魚6 種魚類中魚肉脂肪酸組成與魚湯中的揮發性風味物質進行測定與對比，在6 種魚肉中共檢測出20 種脂肪酸，鳙魚、鯽魚、鳊魚與三文魚中主要含有棕櫚酸、油酸和亞油酸，相比于這4 種魚，鱈魚和黃魚中的n-3多不飽和脂肪酸含量較高，而亞油酸含量較少。Toldrá[36]報道，磷脂酶在干腌火腿中非常重要，因為形成的游離脂肪酸中有很大一部分是由磷脂水解引起的。PLA1和PLA2分別選擇性地從sn-1和sn-2位置脫酯并釋放脂肪酸。另一方面，PLC和PLD在磷脂分子的sn-3位置對磷酸二酯鍵表現出催化作用[37]。Carrera等[38]對歐洲鱈魚的質量損失進行研究，結果發現，鱈魚經過150 MPa高壓處理并在-18、-10 ℃凍藏過程中，可抑制游離脂肪酸等降解分子的形成，結果表明，降低貯存溫度比目前的高壓長時間處理（150 MPa持續2 min）更有效。

3.2 脂質水解產物對風味的影響

醛類有很強烈的刺鼻氣味，但是隨著分子質量增加刺激性減弱，并且逐漸呈現偷快的香氣。醛類是肉制品揮發性化合物中含量最高的化合物，主要包括直鏈醛、支鏈醛、烯醛、二醛和芳香醛，己醛、庚醛和辛醛主要由油酸、亞油酸、亞麻酸和花生四烯酸等不飽和脂肪酸的氧化生成，苯乙醛則是氨基酸反應的產物[39]。醛類物質風味閾值較低，對火腿風味形成非常重要。醇類風味物質在不同肉類中含量差別較大，這些醇類物質包括直鏈醇、支鏈醇、芳香醇和二醇等，苯甲醇由苯丙氨酸的代謝產生[40]。還有一部分醇類物質是在微生物作用下生成的。醇類物質的風味閾值高于醛類，因此醇類對肉制品風味的貢獻小于醛類[41]。但一些不飽和醇類可能對風味物質有重要作用。酮類揮發性風味物質在肉制品中起重要作用[42]。酮類物質賦予肉制品奶油味或果香味，C1～C10的酯類物質賦予豬肉水果甜味，而長鏈脂肪酸生成的酯則呈現油脂味。酯類物質的生成一般與微生物有關[29]，肉類中還含有一些含硫化合物、吡嗪類、呋喃類和吡咯類物質，這些物質含量雖然較少，但它們有不同的風味，含硫化合物表現為不愉快的風味，吡嗪類物質呈現堅果味和烘烤味，呋喃類物質賦予肉類硫磺味，吡咯類物質呈現肉香味[43]。這些特有的氣味對肉制品風味影響較大。王瑤等[44]研究發現，辣子雞丁在貯藏過程中共檢測出183 種揮發性風味物質，其中氣味活性值分析共得16 種主體風味物質，以醇類、醛類、酯類、酮類和雜環類物質為主。Fazriaty等[45]使用固相微萃取方法對蒸大理石蝦虎魚中的揮發性風味化合物進行提取，并使用氣相色譜-質譜進行鑒定，結果發現，共有27 種揮發性風味物質，主要為萘。Asri等[46]通過氣相色譜-質譜法檢測亞洲紅尾鯰魚揮發性風味化合物，結果發現，共鑒定出23 種揮發性風味化合物，其中大多數為碳氫化合物、醛類、醇類、酮類、酯類等，其中含量最高的是己醛。

3.3 不同加工方式對肉品中脂質水解的影響

脂質對肉品的風味和食用品質有重要影響，肉制品中的脂質在溫度、貯藏條件、加工條件、內源酶等因素的影響下，將會發生氧化反應、水解反應、酶促反應，進而生成醛、醇、酮、小分子烴類等揮發性風味物質，形成肉制品中獨有的風味，但是脂質的水解也會導致肉制品酸敗，過度的水解和氧化會產生不愉快的風味并降低脂質的營養價值。鹽對脂肪水解的影響十分顯著，Mariutti等[47]研究發現，干腌火腿成熟期間觀察到的游離脂肪酸的增加與由于脫水和鹽擴散引起的水分活度降低而導致的脂肪酶活性增加具有相關性。Liu Shixin等[48]發現，用含有L-賴氨酸和L-組氨酸的鹽替代品處理后，干腌牛肉中的磷脂酶活性增加。在發酵肉制品中，微生物衍生的脂解酶對脂質水解有積極影響，從各種加工肉制品中分離出的培養物，部分菌株表現出高脂解活性，并且這些菌株顯著促進發酵和成熟過程中的脂質水解[10,49]。Casaburi等[50]報道，可以選擇具有高脂解活性的微生物作為發酵劑，以促進短熟肉制品的風味形成。微生物脂肪酶在脂肪分解上的差異可能與不同產品、不同工藝條件和所使用的發酵劑差異有關。在肉制品生產過程中，時間和溫度等參數是影響脂肪分解的其他因素。在甘油三酯含量較高的肌肉中也會出現游離脂肪酸含量明顯增加的情況，普遍增加30%～50%[51]。Chen Qian等[12]研究哈爾濱干制香腸中脂質水解、氧化及風味形成的關系，研究發現，相比于未接種發酵劑的對照組，接種混合發酵劑香腸中的游離脂肪酸含量明顯升高，過氧化值和硫代巴比妥酸反應物值均明顯下降，與脂質氧化相關的風味物質（醛類、酮類和烴類）含量也呈下降趨勢。Rao Jiawei等[42]研究發現，不同加工方式熟肉的理化特性差異顯著，壓力蒸煮熟肉中檢測到的揮發性風味物質多于烘烤熟肉。Zhang Longteng等[52]開發了一種使用鰱魚鰭水解物的策略，該水解物可以部分延緩經過6 個凍融循環鳙魚片的游離脂肪酸釋放和脂質氧化。Huang Yechuan等[53]通過高壓聯合熱處理對豬肉脂質水解進行研究發現，400 MPa或更高的壓力下處理樣品顯著增強磷脂的不均勻水解，導致降解磷脂或產生游離脂肪酸中的多不飽和脂肪酸，處理溫度對磷脂水解有協同作用。Zhao Bing等[54]主要就NaCl含量對香腸中蛋白質氧化和脂質水解的影響進行研究，結果發現，4% NaCl可促進香腸的蛋白質氧化、脂質水解和氧化，且蛋白質氧化與脂質氧化和脂解有較強的相關性。

4 結 語

甘油三酯和磷脂是肉制品中的主要脂質，在風味和顏色的形成過程中，這2 種脂質發揮重要作用，同時這2 種脂質中含有較多不飽和脂肪酸，能夠有效促進脂質水解，在脂肪酶和磷脂酶的作用下，脂質發生不同程度的水解。適當的水解能夠有效增加肉制品的風味，酮類物質賦予火腿奶油味或果香味，醛類是影響最大的揮發性風味物質，吡嗪類物質呈現堅果味和烘烤味，不同揮發性風味物質的作用不同，對肉制品的影響也具有較大差異。加工方式是影響脂質水解的因素之一，在不同加工條件下，肉制品所呈現出的風味具有較大差異。