葡萄籽和石榴皮提取物處理對風干羊肉貯藏期間抗氧化及風味物質的影響

賽麥提·艾則孜,馬依努爾·米吉提,巴吐爾·阿不力克木

(新疆農業大學 食品科學與藥學學院，烏魯木齊 830052)

風干肉由于攜帶方便、保質期長、制作簡單、口感獨特、營養豐富而深受消費者喜愛[1-2]。但因風干肉加工和貯藏周期較長,常規包裝很容易造成蛋白質和脂肪過度氧化。風味是消費者選購肉制品的決定性因素之一[3],適量的蛋白氧化有助于提高肉制品的風味和成熟度,但脂肪和蛋白質過度氧化會降低肉制品營養物質含量，引起肉制品腐敗并產生一些不良異味,肉制品在貯藏加工過程中易發生脂質和蛋白質氧化。脂質氧化會產生醛、酮、低級脂肪酸等肉制品特征風味物質，導致肉制品風味劣變[4]。

目前研究表明,真空包裝和冷凍貯藏等方式可有效抑制脂肪和蛋白質的氧化，此外,煙熏也能有效地抑制肉制品貯藏期間脂肪和蛋白質的氧化。陳康等[5]研究煙熏對臘肉的貨架期,結果顯示煙熏處理后的臘肉能夠有效地抑制產品微生物和脂肪氧化。但因上述方法需要特殊設備,且能耗較高,甚至產生一些致癌物質,在生產中受到了一定限制。另外,添加抗氧化劑是最有效的控制食品氧化的方法之一,常用的抗氧化劑有丁基羥基茴香醚(butylated hydroxy anisole,BHA)、二丁基羥基甲苯(butylated hydroxy toluene,BHT)、亞硝酸鈉等。雖然這些抗氧化劑能有效地抑制食品氧化,但長期被人體吸收后有致癌的可能[6],因此近年來從植物中提取的天然抗氧化劑由于其低副作用、功能性多、環保等優點被廣泛應用于食品行業。

本研究以風干羊肉為原料,用葡萄籽和石榴皮提取物浸泡處理后的風干肉并進行貯藏試驗。通過檢測酸價、過氧化值、TBA 值、巰基含量、羰基含量等氧化指標及揮發性化合物變化,研究植物提取物對風干羊肉抗氧化及風味的影響。其目的是研究植物提取物對風干羊肉貯藏期間品質的影響,并為葡萄籽提取物和石榴皮提取物在肉制品中的應用提供理論指導和實踐依據,旨在實現風干肉產業的提質增效。

1 材料、儀器與方法

1.1 材料與試劑

材料:新鮮羊肉,烏魯木齊北園春農貿市場;葡萄籽提取物(原花青素>95%),陜西中鑫生物科技有限公司;石榴皮提取物,陜西嘉禾生物科技有限公司。

藥品試劑:濃鹽酸、KCl、Na2HPO4、NaH2PO4、MgCl、NaCl、疊氮化鈉、三氯乙酸、二硝基苯阱、乙醇(60%～90%)、DTNB、冰乙酸、異丙醇、乙醚、乙酸乙酯,均為分析純。

1.2 儀器設備

JA2003max200分析天平 上海上天精密儀器有限公司;GL-20G-Ⅱ高速離心機 上海安亭科學儀器廠;HH-S4恒溫水浴鍋 金壇市醫療儀器廠;JZ-350便攜式色彩色差儀 蘇州艾森儀器設備有限公司;721可見分光光度計 上海菁華科技儀器有限公司;電熱恒溫培養箱 上海一恒科學儀器有限公司;Flavour Spec氣相離子遷移譜聯用儀 德國G.A.S公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品制作

原料處理:選用新鮮羊肉,按部位切割處理,大約為5 cm×3 cm×15 cm;以羊肉質量計，食鹽2.7%、蔗糖2.5%、白胡椒5 g/kg,按比例混合后,采用干鹽法在室溫條件下腌制24 h。

低溫風干:將腌制后的羊肉,在風干箱中進行吊掛風干。風干條件為風速3 m/s、相對濕度55%～70%、溫度4 ℃、時間16 d。

1.3.2 抗氧化處理試驗設計

將風干羊肉樣品隨機分為對照組和試驗組,將試驗組按照肉品質量分別用0.15%的葡萄籽和石榴皮提取物浸泡處理10 min,晾干20 min后進行風干,將風干后樣品切分后真空包裝,置于恒溫25 ℃、恒濕70%的培養箱內貯藏15 d,并分別于第0,3,6,9,12,15天取樣測定相關指標。

1.3.3 測定指標與方法

肌原纖維蛋白的提取:參考孫雷[7]的方法并稍作修改。稱取5 g肉樣剪碎后加入4倍體積的磷酸鹽緩沖液(0.02 mol/L，pH 6.5),于4 ℃下勻漿后離心(12 000×g,20 min);加入4倍體積含有0.1%(體積比)Triton X-100的磷酸鹽緩沖液(0.03 mol/L，pH 6.5),于4 ℃下高速勻漿后離心(12 000 ×g,20 min),重復3次;再取沉淀加入4倍體積含有0.7 mol/L KI和0.02%(體積比)NaN3的磷酸鹽緩沖液(0.1 mol/L，pH 6.5),并劇烈振蕩,4 000 r/min離心5 min,取沉淀,重復2次;沉淀即為肌原纖維蛋白。

巰基含量的測定:通過DTNB顯色反應參考Benjakul等[8]的方法并稍作修改,取肌原纖維蛋白溶液采用含0.6 mol/L NaCl的磷酸鹽緩沖溶液,將肌原纖維蛋白溶液稀釋至2 mg/mL。空白組為磷酸緩沖溶液,代替肌原纖維蛋白溶液。試驗組取1 mL肌原纖維蛋白溶液在60 ℃水浴鍋中加熱5 min,然后加入pH 6.8緩沖溶液9 mL,再加入10% DTNB 1 mol后攪拌,在40 ℃水浴鍋中加熱25 min,于412 nm 波長處測定吸光值。計算總巰基含量時,摩爾吸光系數取13 600 mol/(L·cm)， 每個樣品測3個平行組,結果取平均值。

羰基含量的測定:參考魏超昆等[9]、Koutina等[10]的方法并適當修改,蛋白質溶液稀釋至2 mg/mL,取1 mL稀釋液加入1 mL DNPH溶液,空白組加入1 mL 2 mol/L鹽酸,在37 ℃ 水浴鍋中加熱1 h 后加入1 mL 20% TCA,水浴鍋中加熱10 min,4 500 r/min離心15 min取沉淀,沉淀物加6 mol/L鹽酸胍溶解,在37 ℃加熱1 h,離心10 min,取上清液,于370 nm 波長處測吸光值。

酸價的測定:按照GB/T 5009.37—2003測定。

過氧化值的測定:按照GB/T 5009.37—2003測定。

TBA的測定:參考張濤等的方法并修改,取5 g樣品用勻漿機搗碎均質,向搗碎的樣品中加入25 mL 7.5%三氯乙酸充分攪拌后用雙層過濾紙過濾,取5 mL上清液于比色管中再加入5 mL 0.02 mol/L TBA 溶液,85 ℃加熱40 min,冷卻到室溫,1 600 r/min離心5 min,取上清液加入5 mL氯仿,靜置分層后取上清液,分別在532 nm和 600 nm波長處測定吸光值并按下式計算TBA值:

揮發性風味物質的測定:GC-IMS分析條件：色譜柱類型FS-SE-54-CB石英毛細管柱(0.5 μm×15 m×0.53 mm);頂空孵化溫度80 ℃;孵化時間 10 min;孵化轉速500 r/min;進樣針溫度 85 ℃;進樣體積1 mL,不分流模式;清洗時間0.50 min;載氣為高純氮氣(≥99.999%);色譜柱溫度 60 ℃。

1.4 數據統計分析

采用分析軟件Microsoft Excel進行數據統計分析,Origin 2018進行繪圖;Reporter插件:直接對比樣品的二維圖和三維圖譜圖差異;GalleryPlot插件:指紋圖譜直觀且定量比較不同樣品之間的揮發性有機物差異;Dynamic PCA 插件:動態主成分分析,用于將樣品聚類分析。

2 結果與分析

2.1 不同植物提取物處理對脂肪氧化的影響

2.1.1 不同植物提取物對風干羊肉酸價的影響

在貯藏期間,肉制品由于水分、光線、微生物、解脂酶和溫度等因素的作用分解產生游離脂肪酸,從而使肉制品緩慢水解和酸敗,提高酸價,降低肉品貯藏過程中穩定性的同時也產生令人不悅的味道。

圖1 貯藏過程中風干羊肉酸價的變化(n=3)Fig.1 Change of acid value of air-dried mutton during storage (n=3)注:大寫字母表示不同貯藏時間,不同小寫字母表示有顯著性差異,下圖同。

由圖1可知,風干羊肉在貯藏過程中酸價呈上升趨勢,這與趙嬌[11]的研究結果一致。葡萄籽和石榴皮提取物處理風干羊肉酸價明顯低于對照組,說明兩種提取物能有效地抑制風干羊肉的脂質氧化。貯藏期第15天風干羊肉對照組、石榴皮提取物處理組、葡萄籽提取物處理組酸價含量分別為4.43,3.98,3.52 mg/g,各組之間有顯著性差異(P<0.05),其中葡萄籽提取物的酸價最低,是對照組的0.79倍。對照組酸價超過了肉制品衛生標準GB 2708-1994中酸價(小于4.0 mg/g)的規定。這表明葡萄籽和石榴皮提取物在風干肉貯藏過程中有一定的抑制脂肪氧化的作用，而葡萄籽提取物的抑制氧化效果高于石榴皮提取物。

2.1.2 不同植物提取物對風干羊肉過氧化值的影響

脂肪氧化是肉制品品質劣變的重要原因之一。過氧化物是脂質氧化初級產物,其本身不穩定,然而隨著貯藏時間延長,這些過氧化物進一步分解成小分子的醛、酮、酸等次級產物[12]。

圖2 貯藏過程中風干羊肉過氧化值的變化(n=3)Fig.2 Change of peroxide value of air-dried mutton during storage (n=3)

由圖2可知,貯藏期間風干羊肉的過氧化值均呈上升趨勢,這與廖嬋等[13]的研究結果一致。貯藏第0天到第9天各組過氧化值上升速率較快,分別從1.48,1.84,2.30 g/100 g上升到4.79,5.01,6.28 g/100 g,而第9天到第15天上升速率緩慢。過氧化物進一步分解,到第15天過氧化值上升至5.14,5.34,7.04 g/100 g,對照組和處理組之間有顯著性差異(P<0.05),但葡萄籽和石榴皮提取物處理組之間沒有顯著性差異(P>0.05)。

2.1.3 不同植物提取物對風干羊肉TBA 值的影響

TBA值是肉類產品不飽和脂肪酸氧化所產生的醛類物質的積累程度,醛類物質與硫代巴比妥酸(TBA)反應后產生有色化合物,這表明TBA 值直接反映肉制品脂肪氧化程度。

圖3 貯藏過程中風干羊肉TBA的變化(n=3)Fig.3 Change of TBA value of air-dried mutton during storage (n=3)

由圖3可知,隨著貯藏時間的延長,TBA 值逐漸上升,其中對照組上升速度明顯高于葡萄籽和石榴皮提取物處理組,這與李玉邯等[14]和Brewer[15]的研究結果基本一致。貯藏到第15天時,對照組的TBA值為2.85 mg/kg,葡萄籽和石榴皮提取物處理組分別為1.00,1.34 mg/kg,處理組分別是對照組的0.35倍和0.47倍,而各組之間有顯著性差異(P<0.05)。這表明兩種植物提取物對風干羊肉貯藏期間有一定抑制脂肪氧化的作用。

2.2 不同植物提取物處理對蛋白質氧化的影響

2.2.1 不同植物提取物對風干羊肉巰基含量的影響

巰基含量的損失是評判蛋白質氧化的主要指標之一。肉制品氧化過程中巰基容易氧化成二硫鍵。有報道顯示,肌原纖維蛋白中55%是肌動球蛋白,每個肌動球蛋白分子大概有40個巰基[16]。

圖4 貯藏過程中風干羊肉巰基值的變化(n=3)Fig.4 Change of sulfhydryl value of air-dried mutton during storage (n=3)

由圖4可知,隨著貯藏時間的延長,各組巰基含量逐漸呈減少趨勢,這與Hamre等[17]在凍藏魚肉過程中蛋白質氧化研究結果一致。貯藏期第15天，風干羊肉對照組、葡萄籽和石榴皮提取物處理組巰基含量分別為24.5，41.43,33.26 nmol/mg,其中葡萄籽提取物處理組的巰基含量是對照組的1.69倍,石榴皮提取物處理組是對照組的1.36倍。這表明植物提取物處理組與對照組差異顯著(P<0.05),而葡萄籽提取物的抑制氧化效果高于石榴皮提取物。

2.2.2 不同提取物處理對風干羊肉羰基含量的影響

圖5 貯藏過程中風干羊肉羰基值的變化(n=3)Fig.5 Change of carbonyl value of air-dried mutton during storage (n=3)

羰基是肌肉蛋白質氧化的重要指標之一。由圖5可知,在貯藏期間各試驗組羰基逐漸呈上升趨勢,這可能是風干羊肉貯藏過程中蛋白質基團上的NH-以及NH2-的氨基酸側鏈和肽鍵被氧化而形成了羰基化合物[18],從而導致產品中羰基含量增加,這與勵建榮等[19]的研究結果一致。風干羊肉在貯藏過程中,從第0天～第6天抗氧化處理組與對照組羰基含量差異顯著(P<0.05),而葡萄籽和石榴皮提取物處理組羰基含量值較接近且變化趨勢一致,而第15天各組羰基含量值分別為4.47,3.23,3.61 meq/kg,這表示葡萄籽和石榴皮提取物處理組分別是對照組的0.72倍和0.81倍,表明葡萄籽提取物處理組抗氧化能力高于石榴皮提取物。

2.3 不同植物提取物對風干羊肉揮發性風味物質的影響

2.3.1 不同植物提取物對風干羊肉風味離子遷移色譜 GC-IMS 譜圖對比分析

采用LAV(Laboratory Analytical Viewer)軟件中的Reporter插件程序制作不同植物提取物對風干肉三維和二維對比圖,見圖6和圖7。圖6、圖7可直接比較不同植物提取物處理的風干羊肉風味物質差異。其中Y軸表示氣相色譜儀的保留時間,X軸表示用于識別的離子遷移時間,Z軸表示峰高通,RIP峰兩側的每一個點代表一種揮發性有機物，顏色越深表示該揮發性風味物質的濃度越大。結合圖6和圖7可知,不同植物提取物對風干羊肉不同階段檢測到的揮發性化合物種類基本相似,但是信號強度有一定區別,如圓圈所示。這可能是由于風干羊肉隨著貯藏時間的延長,脂肪和蛋白質逐漸氧化,脂肪氧化顯著增加了醛類、醇類和酮類等揮發性風味物質的種類和濃度差異[20]。

圖6 不同植物提取物處理風干羊肉揮發性風味成分的GC-IMS 譜圖(三維)Fig.6 GC-IMS spectra (3D) of volatile flavor components in air-dried mutton treated with different plant extracts注:三維譜圖(保留時間、遷移時間和峰強度)中RIP峰兩側的每一個點代表一種揮發性有機物。CK代表對照，PT代表葡萄籽提取物處理組，SL代表石榴皮提取物處理組。

2.3.2 不同植物提取物對風干羊肉揮發性有機物成分的GC-IMS指紋圖譜的差異

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圖8 不同植物提取物處理風干羊肉揮發性風味成分的GC-IMS指紋譜圖Fig.8 GC-IMS fingerprints of volatile flavor components in air-dried mutton treated with different plant extracts注:xr代表新鮮肉，PT代表葡萄籽提取物處理組，SL代表石榴皮提取物處理組，CK代表對照組。

表1 不同植物提取物處理風干羊肉風味物質定性分析信息Table 1 Qualitative analysis information of flavor substances in air-dried mutton treated with different plant extracts

續 表

GC-IMS技術軟件LAV中的插件程序Gallery Plot 指紋譜圖更加明顯地顯示了不同植物提取物處理組風干羊肉樣本的揮發性風味物質信息以及樣本之間揮發性有機物的差異。圖8代表一個樣品中選取的全部信號峰,其中列代表同一揮發性有機物在不同樣品中的信號峰,M 和D 分別代表該物質的單體和二聚體。由圖8和表1可知,風干羊肉中揮發性物質總共35種,其中醛類6種、醇類5種、烴類5種、酮類5種、酯類6種、其他8種。

醛類肉品脂肪氧化產物也具有特別的嗅感,正己醛、庚醛、苯甲醛具有令人愉悅的清香味,而己醛、戊醛和2,4-癸二烯醛等具有油膩的腐敗味[21]。由試驗結果可知,對照組己醛、庚醛(單體)含量明顯高于植物提取物處理組。這可能是由于風干羊肉在貯藏過程中脂肪不斷氧化，醛類含量不斷增加,而植物提取物有效地抑制了風干羊肉氧化,從而降低了醛類含量。

酮類主要是由肉制品不飽和脂肪酸氧化和氨基酸降解而生成的，對風味的貢獻小于醛類化合物,但是會一定程度上影響肉制品風味[22]。葡萄籽和石榴皮提取物處理組2-庚酮、1-羥基-2-丙酮相對含量分別為1.00%、3.54%和0.69%、2.65%,相比于對照組1.91%、3.74%相對較低。

醇類化合物中飽和醇類的閾值較高,對氣味貢獻較小,但不飽和醇類閾值較低,對氣味貢獻較大[23]。在風干肉貯藏過程中正己醇主要由亞油酸氧化和降解而成,對風味貢獻有限。本文研究的醇類總共5種,其中在貯藏第15天與對照組相比,1-戊醇、1-庚醇相對含量分別為1.26%、2.37%,而葡萄籽和石榴皮提取物處理組分別為0.93%、0.62%和1.20%、1.70%。因此,葡萄籽和石榴皮提取物能有效地抑制脂肪酸氧化和降解,從而降低醇類物質生成。

綜上所述,葡萄籽提取物和石榴皮提取物處理能明顯減少風干羊肉貯藏過程中脂肪氧化所產生的異味并保證產品質量。魏玲等[24]對不同程度氧化的鴨肉進行風味物質測定,結果發現脂肪氧化程度過高或過低都會對產品風味產生一定影響,當氧化程度保持在一個合適范圍內時,既可保證產生充足的肉香味,又能防止脂肪過度氧化所導致的肉制品酸敗。趙冰等[25]的研究結論也證實了這一觀點,發現醛類物質含量隨著肉制品脂肪氧化不斷增加,醛類既是其他風味物質的前體物質,同時也可能形成異常的酸敗氣味,所以控制脂肪氧化程度對肉制品形成優質香味、防止氧化酸敗具有重要意義。

2.3.3 不同植物提取物處理風干羊肉揮發性物質主成分特征分析

圖9 不同植物提取物處理風干羊肉揮發性風味主成分的PCA分析圖Fig.9 PCA analysis of principal components of volatile flavor in air-dried mutton treated with different plant extracts注:A代表新鮮肉，B代表第0 天葡萄籽提取物處理組，C代表第0 天葡萄籽提取物處理組，D 代表第0 天對照組，E代表第15 天葡萄籽提取物處理組，F代表第15 天石榴皮提取物處理組，G代表第15 天對照組。

依據圖9構建的不同植物提取物處理風干羊肉揮發性風味物質動態變化的離子遷移色譜指紋圖譜，采用 dynamic PCA plug-ins 插件程序進行PCA處理，觀察不同植物提取物處理風干羊肉貯藏期間的風味動態變化特征，更直觀地分析不同植物提取物處理風干羊肉貯藏期間的風味物質差異。

由圖9可知,主成分1 和主成分2 的貢獻率之和達到了69%,風干羊肉的各組平行樣品分離良好,說明不同處理組的樣品揮發性風味物質之間存在顯著性的差異，這與圖8指紋圖譜所得到的結論一致。

3 結論

葡萄籽和石榴皮提取物處理組可有效抑制風干羊肉貯藏期間酸價、過氧化值、TBA 值和羰基含量的升高,并有效延緩巰基含量的下降。此外,GC-IMS分析結果表明,不同組樣品中總共檢測出35種揮發性物質,而兩種植物提取物可有效降低風干羊肉中2-庚酮、2-戊基呋喃、庚醛、1-羥基-2-丙酮、1-戊醇、1-庚醇含量。葡萄籽提取物和石榴皮提取物處理能明顯減少風干羊肉貯藏過程中脂肪和蛋白質氧化所產生的異味并保證產品質量。整體來看，葡萄籽提取物抑制風干羊肉脂肪和蛋白質氧化能力高于石榴皮提取物。