李俊麗,羅瑞明,張同剛,李亞蕾,*

(寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院,寧夏銀川 750021)

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清真冷鮮雪花牛肉復(fù)合保鮮劑配比優(yōu)化及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)檢測(cè)

李俊麗1,羅瑞明2,張同剛3,李亞蕾1,*

(寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院,寧夏銀川 750021)

研究了有機(jī)酸與食鹽復(fù)配的保鮮劑對(duì)清真冷鮮雪花牛肉保鮮效果和品質(zhì)的影響。通過(guò)響應(yīng)面分析優(yōu)化復(fù)合保鮮劑配比,并采用頂空固相微萃取和氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)分析經(jīng)復(fù)合保鮮劑處理的清真冷鮮雪花牛肉中的主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。結(jié)果表明:該復(fù)合保鮮劑中各種組分的最佳添加比例為乳酸3.5%、乙酸0.6%、檸檬酸1.63%、食鹽1.16%,此時(shí)TVB-N值為(80.79±0.79) mg/100 g。同時(shí),采用頂空固相微萃取與氣相色譜聯(lián)用技術(shù)在被最佳配比復(fù)合保鮮劑處理的清真冷鮮雪花牛肉中檢測(cè)出烴類、雜環(huán)類化合物、醛類、酯類、醇類、酮類、酸類、醚類等共49種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。

清真冷鮮雪花牛肉,復(fù)合保鮮劑,頂空固相微萃取,氣相色譜,揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

清真冷鮮雪花牛肉是指以伊斯蘭規(guī)定方式屠宰的雪花肉牛,屠宰后采用快速冷卻使胴體溫度在24 h內(nèi)下降至0～4 ℃。雪花牛肉是指脂肪沉積到肌肉纖維之間,形成明顯的紅、白相間,狀似大理石花紋的牛肉[1]，其與普通牛肉里的牛油成分不同，其中脂肪酸含量非常高,且含有大量人體所需的脂肪酸,但膽固醇含量較低,而且隨著牛肉里脂肪含量增高,膽固醇的含量反而下降[2]。另外，還含有豐富的蛋白質(zhì),氨基酸等[3]。在肉類加工中,即使采用現(xiàn)代化的加工技術(shù)和管理方式,也很難完全防止細(xì)菌污染,而難于預(yù)防肉品腐敗變質(zhì)。有機(jī)酸能在常溫或室溫條件下延緩肉品腐敗變質(zhì),應(yīng)用比較簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)[4-5]。

此外,鹽類通常會(huì)影響肉制品的功能性質(zhì)[6],并且對(duì)收縮,蛋白-蛋白間的相互作用,蛋白質(zhì)的溶解度,蛋白水解酶的活性以及蛋白質(zhì)晶格膨脹有影響[7]。隨著冷鮮肉日益成為肉類消費(fèi)的主流,保鮮方法的研究越來(lái)越多[8-9]。國(guó)內(nèi)外有研究用單個(gè)有機(jī)酸或復(fù)合有機(jī)酸對(duì)肉品進(jìn)行保鮮,但是不同種類有機(jī)酸的不同濃度與食鹽復(fù)配混合處理對(duì)肉品保鮮效果如何還未見(jiàn)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)選用乳酸、乙酸、檸檬酸與食鹽復(fù)配制成復(fù)合保鮮劑，在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,將TVB-N含量作為響應(yīng)值,采用Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與響應(yīng)面分析對(duì)其進(jìn)行配比優(yōu)化,并測(cè)其風(fēng)味物質(zhì)。為清真冷鮮雪花牛肉的保鮮技術(shù)提供參考,推動(dòng)清真冷鮮雪花牛肉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

2～3周齡的雪花肉牛背最長(zhǎng)肌 寧夏中衛(wèi)市夏華肥牛有限公司;檸檬酸、乙酸、乳酸、食鹽均為食品級(jí) 銀川超越食品添加劑有限公司。

TDL-5-4飛鴿牌臺(tái)式離心機(jī) 北京安亭科學(xué)儀器廠制造;UDK127自動(dòng)凱氏定氮儀 意大利 VELP公司;65μmPDMS/DVB萃取頭 日本島津公司;GC/MS-QP2010 Plus型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 日本島津公司;HH.SY21-Ni6-C型高速組織搗碎機(jī) 江蘇金壇市億通電子有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品預(yù)處理 實(shí)驗(yàn)雪花肉牛按照伊斯蘭屠宰方式屠宰,取下背最長(zhǎng)肌，分割成大小均勻的肉塊(約10 g)。將食鹽、乳酸、乙酸、檸檬酸混合并充分溶解,制成復(fù)合保鮮劑。將肉樣分別于配制好的200 mL復(fù)合保鮮液中浸泡1 min,取出于室溫瀝干后,分裝到無(wú)菌自封袋中于4 ℃冰箱中保藏。

1.2.2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 在前期單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,利用Box-Behnken采用四因素三水平的響應(yīng)面分析方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),將乳酸、乙酸、檸檬酸、食鹽保鮮劑的添加量作為響應(yīng)變量,以第0、2、4、6、8、10 d肉樣中TVB-N值的總和作為響應(yīng)值,通過(guò)響應(yīng)面分析對(duì)該復(fù)合保鮮劑的最佳添加量進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)驗(yàn)因素水平設(shè)置見(jiàn)表1。

表1 響應(yīng)面因素水平表

1.2.3 TVB-N值的測(cè)定 參照GB/T 5009.44-2003《肉與肉制品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》[10]。

1.2.4 復(fù)合保鮮劑處理的清真冷鮮雪花牛肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的提取

1.2.4.1 樣品預(yù)處理 經(jīng)最佳優(yōu)化復(fù)合保鮮劑處理的清真冷鮮雪花牛肉樣品放入高速組織搗碎機(jī)中制成糜狀待用。

1.2.4.2 固相微萃取 根據(jù)張同剛[11]的方法,進(jìn)行修改如下:加3 g樣品到20 mL頂空瓶中,再加0.6 g NaCl,混勻,將其放入水浴鍋中60 ℃恒溫加熱30 min,然后將已老化好的SPME針頭插入頂空瓶中萃取。30 min后將萃取頭拔出,再插入到GC/MS進(jìn)樣器中,解吸5 min,收回纖維頭,拔出萃取頭。

1.2.5 復(fù)合保鮮劑處理的清真冷鮮雪花牛肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的檢測(cè)

1.2.5.1 氣譜條件 根據(jù)張同剛[11]的方法,進(jìn)行修改如下:DB-5MS毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm×0.5 μm;Agilent Technologies),載氣為He,恒定流速為3.7 mL/min,不分流模式;進(jìn)樣口溫度為250 ℃,FID檢測(cè)器溫度為250 ℃,柱初溫為50 ℃,保持2 min,以15 ℃/min 升溫到100 ℃,然后再以5 ℃/min升溫到220 ℃,保持10 min,之后以10 ℃/min 升溫到260 ℃,最后以5 ℃/min 升溫到 280 ℃。

1.2.5.2 質(zhì)譜條件 離子源溫度230 ℃;接口溫度250 ℃;燈絲電流150 μA;檢測(cè)電壓為350 V;掃描速率最高達(dá)10000 amu/sec;質(zhì)譜質(zhì)量掃描范圍為20～450 amu[11]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excle進(jìn)行繪圖,上述實(shí)驗(yàn)進(jìn)行3次重復(fù),結(jié)果采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用Design-Expert 8.0.6軟件進(jìn)行響應(yīng)曲面圖的繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)合保鮮劑配比優(yōu)化

2.1.1 Box-Behnken實(shí)驗(yàn)結(jié)果 結(jié)果如表2,其中共29個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn),25～29為中心實(shí)驗(yàn)點(diǎn)。利用Design Expert 軟件,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多元逐步回歸擬合,得到TVB-N值對(duì)乳酸、乙酸、檸檬酸、食鹽的二次多項(xiàng)逐步回歸方程:

Y=79.29-1.68A-1.42B-1.52C-2.40D-0.84AB-0.097AC-0.42AD-0.05BC+0.79BD+0.06CD+2.19A2+1.93B2+2.93C2+3.46D2

表2 復(fù)合保鮮劑濃度的響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)方案與結(jié)果

表3 響應(yīng)面回歸模型的方差分析

注:**.差異極顯著,p<0.01;*.差異顯著,p<0.05 。

2.1.2 模型顯著性檢驗(yàn) 對(duì)回歸方程進(jìn)行方差分析,結(jié)果見(jiàn)表3。上述回歸方程描述與響應(yīng)面值之間的關(guān)系時(shí)因其模型的p<0.01(極顯著),失擬項(xiàng)檢驗(yàn)的p=0.1004(不顯著),R2=0.8403表明模型充分?jǐn)M合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)[12-13],該方程是冷鮮雪花牛肉中總TVB-N值與復(fù)合保鮮劑配比的合適數(shù)學(xué)模型,所以可利用此回歸方程確定復(fù)合保鮮劑的最佳配比。A、D、A2、C2、D2對(duì)結(jié)果的影響表現(xiàn)為極顯著(p<0.01),B、C、B2對(duì)結(jié)果的影響表現(xiàn)為顯著(p<0.05),各影響因素對(duì)TVB-N值影響大小的順序?yàn)槭雏}、乳酸、檸檬酸和乙酸。

圖1 乳酸和檸檬酸的交互作用對(duì)TVB-N含量影響的響應(yīng)面圖Fig.1 Response surface for the effect of interaction between lactic acid and acetic acid on TVB-N value

2.1.3 復(fù)合保鮮劑各用量的響應(yīng)曲面分析 復(fù)合保鮮劑之間的交互作用對(duì)TVB-N值的影響響應(yīng)面圖見(jiàn)圖1～圖6。由圖1可知,乳酸濃度一定時(shí),隨著檸檬酸濃度的增加,TVB-N值先減少,后增加。檸檬酸濃度一定時(shí),隨著乳酸濃度的增加,TVB-N值先減少,后逐漸平緩。由圖2可知,乳酸與乙酸的交互作用和乳酸與檸檬酸的交互作用對(duì)TVB-N值得影響基本相同。由圖3可知,乳酸濃度一定時(shí),隨著食鹽濃度的增加,TVB-N值先減少,后逐漸平緩。食鹽濃度一定時(shí),隨著乳酸濃度的增加,TVB-N值一直減少,但是變化幅度不大。由圖4可知,乙酸濃度一定時(shí),隨著檸檬酸濃度的增加,TVB-N值先減少,后增加。檸檬酸濃度一定時(shí),乙酸濃度對(duì)TVB-N值的影響不大。由圖5可知,乙酸濃度一定時(shí),隨著食鹽濃度的增加,TVB-N值先減少,后增加。食鹽濃度一定時(shí),隨乙酸濃度的增加,TVB-N值也是先減少,后增加，并且變化幅度較大。由圖6可知,檸檬酸與食鹽的交互作用和乙酸與食鹽的交互作用對(duì)TVB-N值的影響基本相同。

圖2 乳酸和乙酸的交互作用對(duì)TVB-N含量影響的響應(yīng)面圖Fig.2 Response surface and for the effect of interaction between lactic acid and citric acid on TVB-N value

圖3 乳酸和食鹽的交互作用對(duì)TVB-N含量影響的響應(yīng)面圖Fig.3 Response surface for the effect of interaction between lactic acid and salt on TVB-N value

圖4 乙酸和檸檬酸的交互作用對(duì)TVB-N含量影響的響應(yīng)面圖Fig.4 Response surface for the effect of interaction between acetic acid and citric acid on TVB-N value

圖5 乙酸和食鹽的交互作用對(duì)TVB-N含量影響的響應(yīng)面圖Fig.5 Response surface for the effect of interaction between acetic acid and salt on TVB-N value

圖6 檸檬酸和食鹽的交互作用對(duì)TVB-N含量影響的響應(yīng)面圖Fig.6 Response surface for the effect of interaction between citric acid and salt on TVB-N value

進(jìn)一步分析可知,回歸方程存在穩(wěn)定點(diǎn),即極小值點(diǎn),即乳酸、乙酸、檸檬酸、食鹽的最佳濃度分別為3.5%、0.6%、1.63%、1.16%,此時(shí)TVB-N值總和最低,為(77.98±2.02) mg/100 g。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),TVB-N值總和達(dá)到(80.79±0.79)mg/100 g,與理論值相差3.60%,測(cè)定結(jié)果穩(wěn)定,偏差不大,證明該結(jié)果合理可靠。

2.2 復(fù)合保鮮劑對(duì)清真冷鮮雪花牛肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的檢測(cè)

采用SPME與GC-MS聯(lián)用,分析添加復(fù)合保鮮劑的清真冷鮮雪花牛肉中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),檢索出部分匹配率髙的物質(zhì),得到總離子流圖(圖7)。

圖7 添加復(fù)合保鮮劑的清真冷鮮雪花牛肉揮發(fā)性風(fēng)味成分總離子流圖Fig.7 Total complex preservatives of volatile flavor compounds in chilled halal snowflake beef

表4 復(fù)合保鮮劑處理的清真冷鮮雪花牛肉中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組分

續(xù)表

由表4可知,共檢測(cè)出揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)成分49種。其中烴類14種、醇類4種、醛類7種、酯類8種、酮類4種、酸類4種、醚類1種、雜環(huán)類化合物7種。從含量分布來(lái)看,酯類含量最高,為23.41%;其次為醛類、烴類、雜環(huán)類化合物、酮類、酸類、醇類、醚類的含量分別為22.52%、7.64%、4.59%、2.98%、2.15%、1.66%、0.19%。由相對(duì)含量可以看出,經(jīng)復(fù)合保鮮劑處理過(guò)的雪花牛肉中最主要的風(fēng)味物質(zhì)為酯類物質(zhì)和醛類物質(zhì)。其中酯類物質(zhì)中鄰苯二甲酸二異辛酯最多,醛類物質(zhì)正壬醛最多。

通過(guò)分析以上檢測(cè)出的各種風(fēng)味物質(zhì)的成分可知:長(zhǎng)鏈烷烴(十六烷、十四烷等)可能來(lái)自于肉中脂肪酸的降解,部分短鏈烷烴(氧雜環(huán)丁烷、乙烷)是脂肪自動(dòng)氧化的次級(jí)產(chǎn)物,產(chǎn)生烷烴一般還會(huì)伴隨著有醇、酮、醛的產(chǎn)生[14]。醛類物質(zhì)主要是由脂肪氧化降解產(chǎn)生的,6個(gè)碳原子以上的飽和醛是脂肪氧化的典型產(chǎn)物,如十三醛、十四醛、壬醛等;其他的醛類除來(lái)源于脂肪外還可能來(lái)自蛋白質(zhì)的降解或蛋白質(zhì)和糖類物質(zhì)的相互反應(yīng)。另外,己醛在每個(gè)樣品檢測(cè)中均可以檢測(cè)到,己醛是一種新鮮肉品中的常見(jiàn)風(fēng)味物質(zhì),其具有清香和青草味[15]。不飽和脂肪酸自動(dòng)氧化生成的酮類使牛肉產(chǎn)生不良?xì)馕?本實(shí)驗(yàn)檢測(cè)出的酮類物質(zhì)是脂肪酸經(jīng)氧化生成過(guò)氧化物,然后反應(yīng)分解產(chǎn)生的[16]。醇類物質(zhì)主要是脂質(zhì)氧化產(chǎn)生的自由基促使糖類物質(zhì)分解產(chǎn)生的[15]。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)研究表明,通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)與響應(yīng)面分析,得出各因素對(duì)TVB-N值影響的大小,并確定該復(fù)合保鮮劑中各種組分的最佳添加比例為乳酸3.5%、乙酸0.6%、檸檬酸1.63%、食鹽1.16%。同時(shí),采用頂空固相微萃取與氣相色譜聯(lián)用技術(shù)檢測(cè)出烴類、雜環(huán)類化合物、醛類、酯類、醇類、酮類、酸類、醚類等共49種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),其中烴類14種、醇類4種、醛類7種、酯類8種、酮類4種、酸類4種、醚類1種、雜環(huán)類化合物7種。

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Optimization of the complex preservatives of chilled halal snowflake beef and detection of volatile flavor compounds

LI Jun-li1,LUO Rui-ming2,ZHANG Tong-gang3,LI Ya-lei1,*

(College of Agricultural,Ningxia University,Yinchuan 750021,China)

It was studied the effect of organic acid and salt complex preservatives on preservation effect and quality of chilled halal snowflake beef.Optimization of complex preservatives ratio by response surface analysis,and volatile compounds in chilled halal snowflake beef that complex preservatives treated were determined by solid-phase microextraction and gas chromatography-mass spectrometry.The results showed that the best adding proportion of various components in the complex preservative was lactic acid 3.5%,acetic acid 0.6%,citric acid 1.63%,salt 1.16%,the TVB-N value was(80.79±0.79) mg/100 g.And 49 kinds of main volatile flavor compounds were found in chilled halal snowflake beef including hydrocarbons,heterocyclic compounds,aldehydes,esters,alcohols,ketones,acids,ethers.

chilled halal snowflake beef;complex preservatives;HS—SPME;GC-MS;volatile flavor

2016-05-06

李俊麗(1990-)，女，碩士研究生，研究方向：畜產(chǎn)品貯藏與加工，E-mail:1192528503@qq.com。

*通訊作者:李亞蕾(1966-)，女，碩士，教授，研究方向：食品安全與加工，E-mail:yaleili.cn@163.com。

寧夏回族自治區(qū)科技支撐(攻關(guān))計(jì)劃。

TS251

B

1002-0306(2016)22-0290-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.22.048