三种香辛料水提物腌制对烤鸭腿脂质氧化和挥发性风味物质的影响

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(1.宁波大学浙江省动物蛋白食品精深加工技术重点实验室,浙江宁波 315800; 2.南京师范大学食品科学与营养系,江苏南京 210097)

鸭肉滋味鲜美,适于滋补,是多种美味名菜的主要原料,其蛋白质含量与畜肉相比较高,脂肪含量适中且分布均匀。烤鸭腿因制作工艺简单、口味独特、食用方便而深受消费者青睐,但其在加工过程中易出现因脂质过度氧化引起的变味、营养价值降低等情况[1]。在肉类工业中,通常使用合成抗氧化剂来控制肉制品中氧化反应的进程,但由于其在肉品中的残留及对人体的潜在危害等安全因素[2-3],越来越多的人开始反对合成抗氧化剂的使用。因此,天然抗氧化剂的研究和开发显得十分重要。香辛料提取物作为天然抗氧化剂中的一种,其也越来越多地受到国内外众多学者的重视。

风味是评定肉品品质的重要指标之一,也是影响消费者选购的重要指标之一[4]。目前,国内外对于香辛料提取物在肉制品中应用的研究主要集中在对生鲜肉、调理肉及腌腊肉的抗氧化、抑菌等方面。如陈璐等[5]研究了迷迭香、丁香、桂皮提取物对速冻肉丸脂肪氧化影响,结果表明香辛料提取物可以部分替代合成抗氧化剂,起到延缓脂肪氧化,延长产品货架期的作用;Weerakkody等[6]研究高良姜和迷迭香提取物处理对即食虾中的腐败微生物群落的影响,发现高良姜和迷迭香提取物的组合可用来控制即食虾中腐败微生物的生长。

目前有关香辛料提取物对烤制肉制品挥发性风味物质影响的研究鲜有报道。基于此,本文利用顶空固相微萃取-气质联用(HS-SPME-GC-MS)并结合感官评价及挥发性风味物质的相对气味活度值对不同浓度(0%、0.05%、0.1%)的香叶、高良姜、花椒水提物腌制制得的烤鸭腿中脂质氧化和挥发性风味物质进行研究,以期为香叶、高良姜、花椒水提物在烤制肉制品加工中的应用提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

华英鸭腿 购于天猫生鲜超市;食盐 浙江绿海制盐有限责任公司;白砂糖 上海甘怡园食品有限公司;蜂蜜 上海冠生园蜂制品有限公司;香叶水提物、高良姜水提物、花椒水提物(规格1∶10) 西安赛奥生物技术有限公司;三氯乙酸、2-硫代巴比妥酸、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-Na2)、三氯甲烷 均为国产分析纯。

Agilent 7890B-7000C气相色谱-三重四级杆质谱联用仪(带自动进样装置) 美国Agilent科技有限公司;50 μm PDMS/DVB(聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯)型萃取头 美国Supelco公司;XFH-D高速分散器(内切式匀浆机) 宁波新芝生物科技股份有限公司;Centrifuge 5804R高速离心机 德国Eppendorf公司;Spectar Max 190微孔板读数仪 Molecular Devices Inc.,USA;格兰仕iK2R(TM)上下独立控温型电烤箱 广东格兰仕集团有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 烤鸭腿制作工艺 新鲜鸭腿洗净、修整(220 g/条)→腌制(4 ℃,24 h)→挂糖(蜂蜜∶水=1∶1)→风干(20 ℃,2～3 h)→烤制(220 ℃,40 min)→冷却真空包装→零下36 ℃保存备用[7]。

1.2.2 实验设计 本实验共制作了35条烤鸭腿,分为7组,每组5条,分别为CK组、X0.05组、X0.1组、J0.05组、J0.1组、H0.05组、H0.1组。所有组别除腌制配料组成不同外,其他加工条件均相同。CK组为基础腌制料(2%食盐、1%白砂糖[8],所有辅料的添加量均以肉重计)腌制,X0.05组、X0.1组、J0.05组、J0.1组、H0.05组、H0.1组的腌制料分别为向基础腌制料中添加0.05%的香叶水提物、0.1%的香叶水提物、0.05%的高良姜水提物、0.1%的高良姜水提物、0.05%的花椒水提物、0.1%的花椒水提物。

1.2.3 感官评定 样品处理:将新鲜烤制的烤鸭腿肉切成形状均匀的小块(近似2 mm×2 mm×2 mm),并混匀,平铺在一次性培养皿(直径9 cm,高度2 cm)中,各培养皿中的样品厚度(大约1 cm)保持一致,并将不同组别用三位数随机进行编码。

人员组成:感官评定小组由10名食品专业成员组成,包括教师、研究生和本科生,男女比例为1∶1,年龄在18～45周岁之间,且他们均有一年以上的肉制品感官评定经验。

环境条件:感官评定在食品感官分析实验室中进行,并设置了10个相同空间的分隔室,室内温度为22 ℃,相对湿度保持在50%～60%,通风良好。感官评定期间,各感官评定小组成员被随机分配到各个分隔室内进行评定。

评定标准:对各组烤鸭腿整体气味(包括香味的浓烈程度和有无异味两个方面)的强烈程度进行感官评定,具体评价标准见表1。

表1 烤鸭腿感官评价标准Table 1 Sensory evaluation criteria for roast duck legs

1.2.4 挥发性风味成分的萃取及GC-MS条件 萃取条件:准确称取已搅碎均质的肉样5.00 g,置于20 mL顶空进样瓶中,加盖密封,将萃取头插入样品瓶中,60 ℃吸附30 min,210 ℃解析5 min,用于GC-MS分析检测。

色谱条件:采用Vocol毛细管色谱柱(柱长60 m,内径0.32 mm,膜厚0.18 μm);载气He流速为2.25 mL/min;进样口温度210 ℃,不分流进样模式;采用程序升温,初始温度为35 ℃,保持3 min,以3 ℃/min上升到40 ℃,保持1 min,再以5 ℃/min上升到200 ℃,保持20 min。

质谱条件:电离方式EI,电子轰击能量为70 eV,接口温度220 ℃,离子源温度230 ℃,四级杆温度150 ℃,扫描质量范围40～600 u;采用全扫描模式[9-10]。

定性分析:质谱数据经计算机检索,与NIST14标准谱库相匹配,仅报道得分大于80(总分为100)的鉴定结果。

1.2.5 ROAV法确定烤鸭腿主体风味成分 参考刘登勇等[12-13]的方法对各挥发性成分的相对气味活度值(ROAV)进行计算,ROAV≥1,说明该组分可能对总体风味有直接影响,被确定为烤鸭腿中的主体风味成分。

1.2.6 硫代巴比妥酸含量的测定 参照Wu[14]的方法稍作修改。取2.00 g样品,加入10 mL 17.5%(W/V)的三氯乙酸(TCA)溶液和4 mL蒸馏水,10000 r/min 匀浆30 s,离心(4500 r/min 10 min,4 ℃)后用中速滤纸过滤2次。准确移取上述滤液2 mL置于10 mL试管中,加入2 mL 0.02 mol/L的2-硫代巴比妥酸(TBA)溶液,沸水浴保温40 min,取出冷却后,532 nm测定吸光度。用 1,1,3,3-四乙氧基丙烷做标准曲线,TBARS值表示为 mg MDA/kg肉样。标准曲线方程:Y=0.0412X-0.002,R2=0.9984。

式中:A表示试样中丙二醛的相应含量,μg;m表示试样质量,g。

1.3 数据处理

采用SPSS Statistics 21.0进行数据处理。实验结果用平均值±标准差来表示,基于单因素方差分析(One-way ANOVA)中的Duncan检验法分析不同数据间是否存在显著性差异。P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 香叶、高良姜、花椒水提物腌制对烤鸭腿感官评分的影响

香叶、高良姜、花椒水提物腌制对烤鸭腿感官评分的影响结果如表2所示,各香辛料水提物腌制组的感官得分与对照组相比,均无显著性差异(P>0.05)。各香辛料水提物组之间也无显著性差异(P>0.05)。

表2 香叶、高良姜、花椒水提物对烤鸭腿感官评分的影响Table 2 Effect of bay leaf,galangal and pepper water extract on sensory score of roast duck leg

2.2 香叶、高良姜、花椒水提物腌制的烤鸭腿中挥发性风味成分分析

采用顶空固相微萃取-气质联用技术检测7组烤鸭腿中的挥发性风味成分,结果如表3所示。对照组中共鉴定出51种挥发性化合物,酯类、醛类、醇类挥发性化合相对含量较高,与对照组相比,除X0.1组(42种)中挥发性化合物种类数明显减少外,其他组挥发性化合物种类数均变化较小。

表3 不同处理的烤鸭腿挥发性成分相对含量(%)Table 3 Relative content of volatile components in different processed roast duck legs(%)

续表

醛类一般是脂质的热降解产物,Strecker降解也能产生挥发性醛,其阈值较低,是肉制品中重要的风味物质[15]。对照组中共鉴定出9种醛类化合物,与对照组相比,除X0.1组减少2种,H0.1组减少1种外,其它组与对照组保持一致。另外,各香辛料水提物组中醛类挥发性化合物的相对含量发生了不同程度的变化,具体表现为X0.05组、H0.05组无显著性变化(P>0.05),其它组均显著性降低(P<0.05)。

醇类可能由脂质氧化酶对脂肪酸的作用、脂肪的氧化分解、羰基化合物还原生成[16]。饱和醇一般阈值较高,对风味贡献较小,不饱和醇的阈值较低,对风味贡献较大。对照组中共鉴定出4种醇类化合物,与对照组相比,X0.1组减少了2种,J0.05组、J0.1组、H0.05组、H0.1组增加了1种。其它组无变化。另外,各香辛料水提物组中醇类化合物的相对含量与对照组相比,除X0.1组显著性降低外(P<0.05),其他组均无显著性差异(P>0.05)。

酯类是由醇和酸经酯化作用而成,一般具有水果香味,对风味贡献较大[17]。与对照组相比,其它组中酯类化合物的种类并没有发生变化。但相对含量却发生了不同程度的变化。X0.1组和H0.1组较对照组显著性降低(P<0.05),X0.05组较对照组无显著性变化(P>0.05),其他组均显著性升高(P<0.05)。

此外,对照组中还检测出了一定含量的烃类、酮类、含氮含硫类、杂环类化合物。烃类、酮类化合物含量相对较低,阈值较高,对风味贡献较小。杂环类化合物阈值通常较低,对烤鸭腿的风味有一定的贡献。对照组中共鉴定出6种杂环类化合物,与对照组相比,X0.1组减少了3种,H0.1组减少了1种,其它组均无变化。另外,各香辛料水提物组种杂环类化合物的相对含量较对照组发生了不同程度的变化。其中,X0.05组、X0.1组显著性升高(P<0.05),H0.1组显著性降低(P<0.05),其他组无显著性变化(P>0.05)。

2.3 挥发性风味化合物的ROAV分析

根据各挥发性成分的相对含量和嗅觉阈值,经计算可知,7组烤鸭腿中对整体风味贡献最大的均为1-辛烯-3-醇,因此我们定义1-辛烯-3-醇的ROAV为100,根据公式计算出其它挥发性成分的ROAV,并选取ROAV大于等于1的挥发性成分进行分析。由表4可知,对照组烤鸭腿中共筛选出11种主体挥发性成分(ROAV≥1),分别为1-辛烯-3-醇、己酸乙烯酯、壬醛、己醛、癸醛、辛醛、E-2-壬烯醛、2-甲基丁酸甲酯、2-戊基呋喃、庚醛、E-2-辛烯醛。为进一步筛选出对烤鸭腿整体风味贡献较大的挥发性成分,定义各组中ROAV之和占所有主体挥发性成分总ROAV 90%以上的几种挥发性成分为关键挥发性成分,经计算可知,对照组、X0.05组、J0.05组、H0.05组中关键挥发性成分均为1-辛烯-3-醇、己酸乙烯酯、壬醛、己醛、癸醛、辛醛;X0.1组中关键挥发性成分为1-辛烯-3-醇、壬醛、2-甲基丁酸甲酯、己酸乙烯酯、辛醛;J0.1组、H0.1组中关键挥发性成分为1-辛烯-3-醇、己酸乙烯酯、壬醛、己醛、癸醛、2-甲基丁酸甲酯。从关键挥发性成分的种类分析,与对照组相比,X0.05组、J0.05组、H0.05组中关键挥发性成分的种类均与对照组保持一致。J0.1组和H0.1组中关键挥发性成分的种类减少了辛醛,增加了2-甲基丁酸甲酯。X0.1组中关键挥发性成分的种类减少了己醛、癸醛,增加了2-甲基丁酸甲酯。从各关键挥发性成分ROAV变化的角度分析,与对照组相比,X0.05组、H0.05组中各关键性挥发性成分的ROAV均无显著性差异(P>0.05);J0.05组中己醛、癸醛、辛醛的ROAV均显著性降低(P<0.05),其它关键挥发性成分的ROAV均无显著性变化(P>0.05);X0.1组中己酸乙烯酯、己醛的ROAV均显著性降低(P<0.05),2-甲基丁酸甲酯的ROAV显著性增加(P<0.05),1-辛烯-3-醇、壬醛、辛醛的ROAV均无显著性变化(P>0.05);J0.1组中己醛、癸醛、辛醛的ROAV均显著性降低(P<0.05),2-甲基丁酸甲酯的ROAV显著性增加(P>0.05),1-辛烯-3-醇、己酸乙烯酯、壬醛的ROAV均无显著性变化(P>0.05);H0.1组中己酸乙烯酯、壬醛、己醛、癸醛、辛醛均显著性降低(P<0.05),2-甲基丁酸甲酯的ROAV显著性增加(P<0.05),1-辛烯-3-醇无显著性变化(P>0.05)。

表4 不同处理的烤鸭腿挥发性成分的相对气味活度值(ROAV)Table 4 Relative odor activity value(ROAV)of volatile components in different processed roast duck legs

2.4 香叶、高良姜、花椒水提物腌制对烤鸭腿TBARS值的影响

香叶、高良姜、花椒水提物腌制对烤鸭腿TBRAS值的影响结果如图1所示,与对照组相比,各香辛料水提物组烤鸭腿的TBARS值均显著性降低(P<0.05)。另外,同种香辛料水提物腌制组相比,仅X0.05组与X0.1组之间存在显著性差异(P<0.05);同种浓度不同香辛料水提物组相比,H0.05组显著性低于X0.05、J0.05组(P<0.05),但X0.05组和J0.05组之间并无显著性差异(P>0.05);X0.1组、H0.1组均显著性低于J0.1组(P<0.05),X0.1组和H0.1组之间无显著性差异(P>0.05)。

图1 香叶、高良姜、花椒水提物对烤鸭腿TBARS值的影响Fig.1 Effects of water extracts of bay leaf,galangal and pepper on TBARS value of roast duck legs注:不同小写字母代表差异显著(P<0.05)。

3 讨论

挥发性风味物质的含量与风味特征没有直接关系,对总体风味的贡献由挥发性化合物组分在风味体系中的浓度和感觉阈值共同决定[20]。7组烤鸭腿中挥发性风味物质的ROAV分析结果表明,对照组中关键挥发性成分为1-辛烯-3-醇、己酸乙烯酯、壬醛、己醛、癸醛、辛醛。与对照组相比,X0.05组、J0.05组、H0.05组中关键挥发性成分的种类均无变化,X0.05组、H0.05组中各关键性挥发性成分的ROAV也均无显著性差异(P>0.05),虽然J0.05组中己醛、癸醛、辛醛的ROAV均显著性降低(P<0.05),但其它关键挥发性成分的ROAV均无显著性变化(P>0.05)。结合感官评分结果可知,0.05%的香叶、高良姜、花椒水提物腌制能够较好地保持烤鸭腿的整体香味。另外,X0.1组中关键挥发性成分的种类仅有两种发生变化,J0.1组、H0.1组中关键挥发性成分的种类均仅有一种发生变化。与对照组相比,X0.1组、J0.1组、H0.1组中己醛的ROAV均显著性下降(P<0.05)。X0.1组中癸醛消失,J0.1组、H0.1组中癸醛的ROAV均显著性下降(P<0.05)。Mottram[21]等认为己醛等饱和直链醛会产生令人不愉快的、刺激性的、辛辣的气味。谢凡[22]认为己醛在高浓度时会散发出令人作呕的气味。癸醛被认为具有土腥味[23]。由此可知,0.1%的香叶、高良姜、花椒水提物腌制能够降低烤鸭腿中令人不愉快的气味。此外,与对照组相比X0.1组中己酸乙烯酯的ROAV显著性降低(P<0.05),J0.1组中辛醛的ROAV显著性降低(P<0.05),H0.1组中己酸乙烯酯、壬醛、辛醛的ROAV均显著性降低(P<0.05)。己酸乙烯酯具有果香,辛醛具有硫味和肉香味,壬醛具有甜味、焦味和肉香味[18,24]。它们相对气味活度值的减小可能会降低烤鸭腿的肉香味和果香味。另外,值得注意的是,2-甲基丁酸甲酯为X0.1组、J0.1组、H0.1组新增的关键挥发性成分且其ROAV较对照组均显著性增加(P<0.05),被认为具有甜味、苹果香味[18]。感官分析结果表明,X0.1组、J0.1组、H0.1组的感官评分较对照组并无显著性差异(P>0.05)。这可能是2-甲基丁酸甲酯ROAV的显著性增加与壬醛、辛醛的ROAV显著性降低共同作用的结果(P<0.05)。综上可知,香叶、高良姜、花椒水提物腌制对烤鸭腿的整体气味并无明显影响。刘文营[25]等利用电子鼻、热脱附-气相色谱-质谱(TDS-GC-MS)联用技术对茶多酚、甘草提取物及二者复合物处理对广式腊肠挥发性风味物质的影响进行了研究,结果表明,除二者复合物处理组的主体风味与对照组有微小差异外,其它组产品间主体风味较对照组差异不明显。本实验的研究结果与之较为相似。

脂质氧化是由自由基的自动催化引起的,主要包括链的引发、传递和终止3 个反应阶段[26]。有研究表明,天然香辛料中的酚类、黄酮类等抗氧化物质的分子结构中含有活性氢,能够与活泼的过氧自由基结合,清除自由基,同时自身转变成稳定半醌式结构的酸基自由基,螯合金属离子,减缓自动氧化链反应的传递速度,阻断链反应,从而抑制脂质氧化[27-28]。TBARS值能反映脂质氧化分解所产生的次级产物(如丙二醛)含量的高低,能够较为准确地评价脂质氧化程度[29]。图1结果表明,各香辛料水提物组的TBARS值均显著低于对照组(P<0.05)。这与赵钜阳[30]等的研究结果相似。说明香叶、高良姜、花椒水提物腌制均能有效的抑制烤鸭腿中的脂质氧化。香叶、高良姜、花椒水提物抑制烤鸭腿中脂肪氧化的原因可能与三者中的多酚、黄酮类物质能够清除烤鸭腿加工过程中产生的过氧化物自由基、抑制与脂质氧化相关酶的酶活有关[31]。

4 结论

利用顶空固相微萃取-气质联用技术结合感官评价,并以TBARS值表示脂质氧化状态对香叶、高良姜、花椒水提物腌制对烤鸭腿挥发性风味物质和脂质氧化的影响进行研究,结果表明0.05%的香叶、高良姜、花椒水提物腌制能够较好地保持烤鸭腿的整体香味。0.1%的香叶、高良姜、花椒水提物腌制能够显著降低己醛、癸醛的ROAV(P<0.05),显著增加2-甲基丁酸甲酯的ROAV(P<0.05),但对烤鸭腿的整体气味并不会造成明显影响。此外,香叶、高良姜、花椒水提物腌制均能有效的抑制烤鸭腿中的脂质氧化。因此,香叶、高良姜、花椒水提物腌制既能有效的抑制烤鸭腿中的脂质氧化,又不会对烤鸭腿的整体香味产生明显影响。