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

李俊麗,羅瑞明,張同剛,李亞蕾,*

(寧夏大學農(nóng)學院,寧夏銀川 750021)

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

李俊麗1,羅瑞明2,張同剛3,李亞蕾1,*

(寧夏大學農(nóng)學院,寧夏銀川 750021)

研究了有機酸與食鹽復配的保鮮劑對清真冷鮮雪花牛肉保鮮效果和品質(zhì)的影響。通過響應面分析優(yōu)化復合保鮮劑配比,并采用頂空固相微萃取和氣質(zhì)聯(lián)用技術分析經(jīng)復合保鮮劑處理的清真冷鮮雪花牛肉中的主要揮發(fā)性風味物質(zhì)。結果表明:該復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TVB-N值為(80.79±0.79) mg/100 g。同時,采用頂空固相微萃取與氣相色譜聯(lián)用技術在被最佳配比復合保鮮劑處理的清真冷鮮雪花牛肉中檢測出烴類、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)性風味物質(zhì)。

清真冷鮮雪花牛肉,復合保鮮劑,頂空固相微萃取,氣相色譜,揮發(fā)性風味物質(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)代化的加工技術和管理方式,也很難完全防止細菌污染,而難于預防肉品腐敗變質(zhì)。有機酸能在常溫或室溫條件下延緩肉品腐敗變質(zhì),應用比較簡便、經(jīng)濟[4-5]。

此外,鹽類通常會影響肉制品的功能性質(zhì)[6],并且對收縮,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的主流,保鮮方法的研究越來越多[8-9]。國內(nèi)外有研究用單個有機酸或復合有機酸對肉品進行保鮮,但是不同種類有機酸的不同濃度與食鹽復配混合處理對肉品保鮮效果如何還未見報道。本實驗選用乳酸、乙酸、檸檬酸與食鹽復配制成復合保鮮劑，在單因素實驗的基礎上,將TVB-N含量作為響應值,采用Box-Behnken實驗設計與響應面分析對其進行配比優(yōu)化,并測其風味物質(zhì)。為清真冷鮮雪花牛肉的保鮮技術提供參考,推動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 銀川超越食品添加劑有限公司。

TDL-5-4飛鴿牌臺式離心機 北京安亭科學儀器廠制造;UDK127自動凱氏定氮儀 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 江蘇金壇市億通電子有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品預處理 實驗雪花肉牛按照伊斯蘭屠宰方式屠宰,取下背最長肌，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,制成復合保鮮劑。將肉樣分別于配制好的200 mL復合保鮮液中浸泡1 min,取出于室溫瀝干后,分裝到無菌自封袋中于4 ℃冰箱中保藏。

1.2.2 響應面實驗設計 在前期單因素實驗的基礎上,利用Box-Behnken采用四因素三水平的響應面分析方法設計實驗,將乳酸、乙酸、檸檬酸、食鹽保鮮劑的添加量作為響應變量,以第0、2、4、6、8、10 d肉樣中TVB-N值的總和作為響應值,通過響應面分析對該復合保鮮劑的最佳添加量進行優(yōu)化,實驗因素水平設置見表1。

表1 響應面因素水平表

1.2.3 TVB-N值的測定 參照GB/T 5009.44-2003《肉與肉制品衛(wèi)生標準的分析方法》[10]。

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

1.2.4.1 樣品預處理 經(jīng)最佳優(yōu)化復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進樣器中,解吸5 min,收回纖維頭,拔出萃取頭。

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

1.2.5.1 氣譜條件 根據(jù)張同剛[11]的方法,進行修改如下:DB-5MS毛細管柱(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;進樣口溫度為250 ℃,FID檢測器溫度為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;檢測電壓為350 V;掃描速率最高達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

所有實驗數(shù)據(jù)用Excle進行繪圖,上述實驗進行3次重復,結果采用平均值±標準差表示。采用Design-Expert 8.0.6軟件進行響應曲面圖的繪制。

2 結果與分析

2.1 復合保鮮劑配比優(yōu)化

2.1.1 Box-Behnken實驗結果 結果如表2,其中共29個實驗點,25～29為中心實驗點。利用Design Expert 軟件,對數(shù)據(jù)進行二次多元逐步回歸擬合,得到TVB-N值對乳酸、乙酸、檸檬酸、食鹽的二次多項逐步回歸方程:

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 復合保鮮劑濃度的響應面實驗方案與結果

表3 響應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 對回歸方程進行方差分析,結果見表3。上述回歸方程描述與響應面值之間的關系時因其模型的p<0.01(極顯著),失擬項檢驗的p=0.1004(不顯著),R2=0.8403表明模型充分擬合實驗數(shù)據(jù)[12-13],該方程是冷鮮雪花牛肉中總TVB-N值與復合保鮮劑配比的合適數(shù)學模型,所以可利用此回歸方程確定復合保鮮劑的最佳配比。A、D、A2、C2、D2對結果的影響表現(xiàn)為極顯著(p<0.01),B、C、B2對結果的影響表現(xiàn)為顯著(p<0.05),各影響因素對TVB-N值影響大小的順序為食鹽、乳酸、檸檬酸和乙酸。

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

2.1.3 復合保鮮劑各用量的響應曲面分析 復合保鮮劑之間的交互作用對TVB-N值的影響響應面圖見圖1～圖6。由圖1可知,乳酸濃度一定時,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,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TVB-N值得影響基本相同。由圖3可知,乳酸濃度一定時,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,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,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,乙酸濃度對TVB-N值的影響不大。由圖5可知,乙酸濃度一定時,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,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TVB-N值的影響基本相同。

圖2 乳酸和乙酸的交互作用對TVB-N含量影響的響應面圖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TVB-N含量影響的響應面圖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TVB-N含量影響的響應面圖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TVB-N含量影響的響應面圖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TVB-N含量影響的響應面圖Fig.6 Response surface for the effect of interaction between citric acid and salt on TVB-N value

進一步分析可知,回歸方程存在穩(wěn)定點,即極小值點,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TVB-N值總和最低,為(77.98±2.02) mg/100 g。在此基礎上進行驗證實驗,TVB-N值總和達到(80.79±0.79)mg/100 g,與理論值相差3.60%,測定結果穩(wěn)定,偏差不大,證明該結果合理可靠。

2.2 復合保鮮劑對清真冷鮮雪花牛肉揮發(fā)性風味物質(zhì)的檢測

采用SPME與GC-MS聯(lián)用,分析添加復合保鮮劑的清真冷鮮雪花牛肉中的揮發(fā)性風味物質(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 添加復合保鮮劑的清真冷鮮雪花牛肉揮發(fā)性風味成分總離子流圖Fig.7 Total complex preservatives of volatile flavor compounds in chilled halal snowflake beef

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

續(xù)表

由表4可知,共檢測出揮發(fā)性風味物質(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%。由相對含量可以看出,經(jīng)復合保鮮劑處理過的雪花牛肉中最主要的風味物質(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。

通過分析以上檢測出的各種風味物質(zhì)的成分可知:長鏈烷烴(十六烷、十四烷等)可能來自于肉中脂肪酸的降解,部分短鏈烷烴(氧雜環(huán)丁烷、乙烷)是脂肪自動氧化的次級產(chǎn)物,產(chǎn)生烷烴一般還會伴隨著有醇、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;其他的醛類除來源于脂肪外還可能來自蛋白質(zhì)的降解或蛋白質(zhì)和糖類物質(zhì)的相互反應。另外,己醛在每個樣品檢測中均可以檢測到,己醛是一種新鮮肉品中的常見風味物質(zhì),其具有清香和青草味[15]。不飽和脂肪酸自動氧化生成的酮類使牛肉產(chǎn)生不良氣味,本實驗檢測出的酮類物質(zhì)是脂肪酸經(jīng)氧化生成過氧化物,然后反應分解產(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 結論

本實驗研究表明,通過單因素實驗與響應面分析,得出各因素對TVB-N值影響的大小,并確定該復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,采用頂空固相微萃取與氣相色譜聯(lián)用技術檢測出烴類、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)計劃。

TS251

B

1002-0306(2016)22-0290-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.22.048