高溫處理對(duì)牛肉脂肪酸及脂肪氧化的影響

柯海瑞 康懷彬,2 程偉偉,2 蔡超奇

(1.河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471023；2.食品加工與安全國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，河南 洛陽(yáng) 471023)

目前，高溫肉制品仍是市場(chǎng)主要的熟肉制品。高溫肉制品是指加熱介質(zhì)溫度高于100 ℃(通常為115～121 ℃)，中心溫度高于115 ℃并恒定適當(dāng)時(shí)間的肉制品[1]。而肉制品熱處理過(guò)程中脂肪發(fā)生的一系列氧化及水解反應(yīng)都直接影響肉制品嫩度、多汁性以及風(fēng)味[2]。

李洪軍等[3]研究發(fā)現(xiàn)，加工時(shí)間對(duì)豬肉脂肪酸組成和風(fēng)味變化有一定影響，而加工方式則對(duì)脂肪含量有影響。周慧敏等[4]研究發(fā)現(xiàn)100 ℃以上的高溫對(duì)乳化腸脂肪酸比例破壞嚴(yán)重，并可顯著促進(jìn)脂肪氧化。劉夢(mèng)等[5]研究發(fā)現(xiàn)高溫干燥、低溫熟制對(duì)牛肉干脂肪氧化的影響較小，且在此條件下處理得到的牛肉干UFA、MUFA和PUFA含量均達(dá)到最高，SFA含量最低，牛肉干營(yíng)養(yǎng)價(jià)值損失最小。王瑞花等[6]研究發(fā)現(xiàn)烹制后豬肉脂肪氧化程度加大，SFA和UFA含量有所下降，UFA/SFA比值上升，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和食用價(jià)值也有所上升。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)肉制品脂肪氧化的研究多集中在加工處理過(guò)程中壓力大小的影響，而100 ℃以上熱處理對(duì)牛肉肌內(nèi)脂肪影響的研究較少[7]。試驗(yàn)擬研究不同高溫處理對(duì)牛肉脂肪酸及脂肪氧化的影響，以期為牛肉加工過(guò)程中熱處理溫度、時(shí)間的控制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

牛背最長(zhǎng)肌(排酸處理后)：秦川公牛(2～3歲)，重慶恒都農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司；

硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液：分析純，北京北方偉業(yè)計(jì)量技術(shù)研究院；

乙二胺四乙酸(EDTA)：分析純，天津市永大化學(xué)試劑有限公司；

硫代巴比妥酸、三氟化硼：分析純，上海源葉生物科技有限公司；

冰乙酸、碘化鉀、無(wú)水硫酸鈉、可溶性淀粉、重鉻酸鉀、三氯甲烷、石油醚、三氯乙酸、甲醇、異丙醇、氯化鈉、乙酸、乙醚、鹽酸、氫氧化鈉：分析純，天津市德恩化學(xué)試劑有限公司；

37種脂肪酸甲酯混合標(biāo)準(zhǔn)品、十九烷酸：色譜純，美國(guó)Sigma公司；

正己烷、2,2-二甲氧基丙烷：色譜純，上海阿拉丁生化科技有限公司；

色譜柱：SP-2560毛細(xì)管柱(100 m×0.25 mm×0.2 μm)，美國(guó) Sigma 公司。

1.2 儀器與設(shè)備

高速分散均質(zhì)機(jī)：FJ-200型，上海標(biāo)本模型廠；

高壓蒸汽滅菌鍋：TYAIB型，寧波久興醫(yī)療器械有限公司；

紫外—可見(jiàn)分光光度計(jì)：T6新世紀(jì)型，北京普析通用儀器有限公司；

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器：RE-52AA型，上海亞榮生化儀器廠；

干式氮吹儀：YY-N100型，上海允延儀器有限公司；

分析天平：ATY124型，日本島津有限公司；

高速多功能粉碎機(jī)：RHP-100型，浙江榮浩工貿(mào)有限公司；

氣相色譜儀：7890A型，美國(guó)Aglient公司。

1.3 方法

1.3.1 牛肉的修正及高溫處理 生鮮牛背最長(zhǎng)肌去除表面及夾層脂肪和筋膜組織，切割成5 cm×5 cm×1 cm肉塊，用蒸煮袋進(jìn)行真空包裝，放入高壓蒸汽滅菌鍋中進(jìn)行高溫處理。根據(jù)張莉莉[8]的處理方法修改如下：高溫處理?xiàng)l件為壓力0.12 MPa，當(dāng)中心溫度達(dá)到(110±1)，(115±1)，(121±1)℃后分別保持5，10，15，20 min，處理后的樣品靜置冷卻后存放在4 ℃冷藏室待測(cè)。

1.3.2 過(guò)氧化值(POV)的測(cè)定 按GB 5009.227—2016執(zhí)行。

1.3.3 硫代巴比妥酸值(TBARS)的測(cè)定 參考Marianne等[9]的方法并修改如下：稱(chēng)取20 g牛肉樣品，切塊，用粉碎機(jī)粉碎，用含0.05 g乙二胺四乙酸的7.5 g/100 mL 三氯乙酸溶液50 mL浸沒(méi)，勻漿30～60 s，靜置6 h充分浸提，過(guò)濾，取10 mL濾液，加入同體積0.02 mol/L 的TBA水溶液，90 ℃水浴40 min；取出冷卻至室溫，繼續(xù)加入10 mL三氯甲烷搖勻，靜置分層后，取上層有色液體分別在532，600 nm處測(cè)定吸光度。按式(1)計(jì)算TBARS值。

(1)

式中：

C——TBARS值，mg/100 g；

A1——上層液體在532 nm處的吸光度；

A2——上層液體在600 nm處的吸光度；

Y532——丙二醛在532 nm處的毫摩爾消光系數(shù)，115；

M——丙二醛相對(duì)分子質(zhì)量，72.6。

1.3.4 脂肪酸的測(cè)定 參考GB 5009.168—2016并進(jìn)行修改。

(1)肌內(nèi)脂肪的提?。焊鶕?jù)Folch等[10]的方法，略作修改。準(zhǔn)確稱(chēng)量100 g牛肉樣品，真空密封高溫處理后，粉碎機(jī)粉碎，加入200 mL三氯甲烷—甲醇溶液(2∶1，體積比)，8 000 r/min均質(zhì)；靜置5 h，過(guò)濾，留取濾液，濾渣繼續(xù)加入100 mL三氯甲烷—甲醇溶液，重復(fù)上述步驟，合并濾液，加入約60 mL生理鹽水，振蕩搖勻；靜置5 h，去除上層溶液，用加有無(wú)水硫酸鈉的濾紙過(guò)濾下層有機(jī)溶劑，將過(guò)濾后的下層液體移入燒瓶中，45 ℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，待其濃縮成黏稠油狀液體后轉(zhuǎn)移至10 mL離心管中進(jìn)行氮吹直至恒重，得到固體提取物。

(2)皂化：稱(chēng)取0.2 g脂肪提取物于20 mL離心管中，準(zhǔn)確加入1 mL十九烷酸內(nèi)標(biāo)物和6 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的氫氧化鈉—甲醇溶液，60 ℃水浴30 min。

(3)甲酯化：皂化后的溶液加入5 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%三氟化硼甲醇溶液，60 ℃水浴15 min。

(4)脂肪酸甲酯的提取：冷卻至室溫，加入2 mL正己烷，震蕩2 min，再加入1 mL飽和氯化鈉水溶液和2 mL 蒸餾水劇烈震蕩，待靜置分層后，吸取上層正己烷溶液至10 mL試管中，加入1～2 g無(wú)水硫酸鈉，振搖1 min，靜置5 min，過(guò)濾，濾液經(jīng)0.25 μm濾膜再次過(guò)濾到進(jìn)樣瓶中，待測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

每次試驗(yàn)做3次平行，結(jié)果用(均值±標(biāo)準(zhǔn)差)表示，測(cè)定結(jié)果采用DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用Origin 9.1軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)牛肉脂肪POV值的影響

由圖1可知，牛肉POV值隨加熱時(shí)間的延長(zhǎng)而顯著上升(P<0.05)。其中，121 ℃下處理10 min時(shí)，POV值出現(xiàn)小幅度下降，可能是隨著熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)，脂肪二級(jí)氧化速率進(jìn)一步增大，氫過(guò)氧化物的氧化分解加快，導(dǎo)致POV值下降[11]。110，115 ℃下處理10 min時(shí)，POV值無(wú)明顯下降，一方面可能是隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，脂肪初級(jí)氧化速率進(jìn)一步增大，與二級(jí)氧化達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡，氫過(guò)氧化物含量持續(xù)積累[12]，另一方面在高溫處理后期，牛肉汁液流失嚴(yán)重，牛肉水分含量下降導(dǎo)致金屬離子表面水化層消失且無(wú)法進(jìn)行美拉德反應(yīng)產(chǎn)生抗氧化物質(zhì)，從而進(jìn)一步加速脂肪氧化[13-15]。

圖1 不同高溫處理?xiàng)l件對(duì)牛肉肌內(nèi)脂肪POV值的影響

Figure 1 Effect of different high temperature treatment conditions on intramuscular fat peroxide value of beef

2.2 對(duì)牛肉脂肪TBARS值的影響

由圖2可知，牛肉肌內(nèi)脂肪TBARS值隨加熱時(shí)間的延長(zhǎng)而顯著上升(P<0.05)。其中，115 ℃下處理15 min時(shí)，TBARS值出現(xiàn)小幅度下降，可能是以丙二醇為代表的二級(jí)氧化產(chǎn)物與氨基反應(yīng)，或與氨基酸、糖原結(jié)合導(dǎo)致TBARS值下降[16-17]，也有可能是丙二醛進(jìn)一步氧化成醇、醛、羧酸等揮發(fā)性化合物[18]。不同加熱時(shí)間牛肉樣品TBARS值雖有波動(dòng)，但整體均隨處理溫度的升高而增大，與馬漢軍等[19]的研究結(jié)論一致。121 ℃下處理牛肉樣品中，次級(jí)氧化產(chǎn)物積累嚴(yán)重，TBARS值均高于其他溫度(110，115 ℃)下的(P<0.05)，且隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)呈明顯上升趨勢(shì)(P<0.05)，表明傳統(tǒng)商業(yè)無(wú)菌要求的熱處理溫度(121 ℃)處理下的牛肉樣品脂肪氧化速率較快，需及時(shí)進(jìn)行時(shí)間控制。

圖2 不同高溫處理?xiàng)l件對(duì)牛肉肌內(nèi)脂肪TBARS值的影響

Figure 2 Effects of different high temperature treatment conditions on TBARS value of beef intramuscular fat

2.3 對(duì)牛肉脂肪酸的影響

2.3.1 飽和脂肪酸 由表1可知，110，115 ℃處理下，長(zhǎng)鏈脂肪酸(LCFA)含量均隨加熱時(shí)間的延長(zhǎng)而顯著上升(P<0.05)；121 ℃下處理15，20 min時(shí)，除月桂酸(C12:0)緩慢上升外(P>0.05)，其他幾種LCFA均出現(xiàn)了一定程度的下降，其中C16:0、C17:0、C18:0、C20:0下降不顯著(P>0.05)，可能是不飽和脂肪酸不斷氧化補(bǔ)充所致。未進(jìn)行高溫處理時(shí)，棕櫚酸(C16:0)、硬脂酸(C18:0)含量分別為24.58，20.13 g/100 g脂肪，都有一定的降低血清膽固醇功能，且均在121 ℃下處理10 min時(shí)達(dá)到最大含量；肉豆蔻酸(C14:0)是人體主要SFA，其含量與血清膽固醇有一定相關(guān)性，在115 ℃下處理20 min時(shí)含量達(dá)到最大；丁酸(C4:0)、己酸(C6:0)、辛酸(C8:0)和癸酸(C10:0)含量在121 ℃ 下處理15，20 min時(shí)出現(xiàn)明顯上升(P<0.05)，可能是由于高溫對(duì)作用對(duì)象產(chǎn)生大分子化合物解聚作用，使肌內(nèi)脂肪中一些LCFA斷裂成為短鏈脂肪酸(SCFA)和中鏈脂肪酸(MCFA)，從而影響食物中脂肪酸的組成[20]。丁酸屬于SCFA的一種，在人體內(nèi)有調(diào)節(jié)腸道菌群、抗炎癥、免疫抑制和提供能量等重要的生理功能[21]。己酸、辛酸和癸酸作用于微生物，抑制病原菌活性，對(duì)人體健康有一定的益處[22]。

2.3.2 單不飽和脂肪酸 由表2可知，除油酸(C18:1c)外，MUFA含量隨高溫處理程度的加深而顯著下降(P<0.05)，可能是由于超過(guò)100 ℃高溫使MUFA中的雙鍵加氫形成SFA[23]。此外，油酸含量隨熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)先上升后下降(P<0.05)，在110，115，121 ℃下分別處理15，10，5 min達(dá)到該溫度下的最大值，其中110 ℃下處理15 min時(shí)的含量最高，為33.62 g/100 g脂肪，主要是因?yàn)闊崽幚沓跗贑18:2n6、C18:3n3、C18:3n6轉(zhuǎn)化成油酸的速率大于油酸進(jìn)一步加氫轉(zhuǎn)化成硬脂酸的速率[24]；110 ℃下處理15 min后，隨著熱處理程度的加深，油酸氧化分解速率進(jìn)一步加大，使得油酸含量下降。油酸是肉中主要的脂肪酸，占MUFA的85%以上[25]，其不僅能很好地改善牛肉風(fēng)味[26]，還有預(yù)防動(dòng)脈硬化的生理功能；其效果與亞油酸相似[27]，同時(shí)對(duì)于其他脂肪酸的吸收也有一定的促進(jìn)作用[28]。

2.3.3 多不飽和脂肪酸 由表3可知，PUFA含量隨高溫處理程度的加深而顯著下降(P<0.05)，其中C20:3n3、花生四烯酸、EPA、DHA 4種功能性脂肪酸隨熱處理程度的加深逐漸全部氧化降解；PUFA含量受熱處理溫度和時(shí)間的影響均有明顯變化(P<0.05)。

2.3.4 脂肪酸組成及比例 由表4可知，SFA含量在110，115 ℃下處理時(shí)顯著上升(P<0.05)，在121 ℃下因受棕櫚酸和硬脂酸這兩種主要SFA的影響整體先上升(0～15 min)后下降(20 min)；UFA、PUFA含量整體下降(P<0.05)，在121 ℃下處理20 min時(shí)的含量達(dá)到最低，可能是由于PUFA結(jié)構(gòu)中不穩(wěn)定的雙鍵含量較高，高溫下進(jìn)行PUFA的加氫反應(yīng)，導(dǎo)致MUFA和SFA含量上升；MUFA含量在110 ℃下處理15 min時(shí)達(dá)到最高(37.92 g/100 g脂肪)，主要是因?yàn)榇藭r(shí)PUFA轉(zhuǎn)化成MUFA的速率大于MUFA氧化分解的速率。

SFA含量并非越少越好，其與人體的生理功能有很多潛在的關(guān)聯(lián)。Wood等[29]提出用PUFA和SFA的比率(P/S)來(lái)衡量脂肪酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，認(rèn)為P/S為0.40或稍高于0.40較好，Enser等[30]則建議P/S應(yīng)高于0.45，而肉類(lèi)的自然比例多在0.1左右[31]。試驗(yàn)中生鮮牛背最長(zhǎng)肌中的P/S為0.35，接近推薦值，熱處理后牛肉樣品中P/S進(jìn)一步減?。淮送?，n-6∶n-3 也是衡量肉品脂肪酸比例營(yíng)養(yǎng)的另一個(gè)重要指標(biāo)[32]，中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)提出n-6∶n-3的值4∶1～6∶1為最佳[33]，試驗(yàn)中n-6∶n-3普遍過(guò)高，因此在肉制品脂肪酸平衡方面仍需要不斷研究改善。

表1 不同高溫處理對(duì)牛肉主要飽和脂肪酸含量的影響?

? 小寫(xiě)字母不同表示同一溫度組內(nèi)差異顯著(P<0.05)，大寫(xiě)字母不同表示不同溫度組間差異顯著(P<0.05)。

表2 不同高溫處理對(duì)牛肉主要單不飽和脂肪酸含量的影響?

? 小寫(xiě)字母不同表示同一溫度組內(nèi)差異顯著(P<0.05)，大寫(xiě)字母不同表示不同溫度組間差異顯著(P<0.05)。

表3 不同高溫處理對(duì)牛肉主要多不飽和脂肪酸含量的影響?

? 小寫(xiě)字母不同表示同一溫度組內(nèi)差異顯著(P<0.05)，大寫(xiě)字母不同表示不同溫度組間差異顯著(P<0.05)，—表示未檢測(cè)。

表4 不同高溫處理對(duì)牛肉脂肪酸組成及比例的影響?

? 小寫(xiě)字母不同表示同一溫度組內(nèi)差異顯著(P<0.05)，大寫(xiě)字母不同表示不同溫度組間差異顯著(P<0.05)。

3 結(jié)論

研究發(fā)現(xiàn)牛肉肌內(nèi)脂肪氧化程度隨熱處理程度的加深顯著上升，且121 ℃高溫處理時(shí)，肌內(nèi)脂肪氧化速度較其他溫度處理組顯著上升。熱處理溫度和處理時(shí)間對(duì)UFA含量均有顯著影響，但高溫處理時(shí)間對(duì)SFA影響顯著、高溫處理溫度對(duì)SFA影響不顯著。長(zhǎng)鏈飽和脂肪酸在高溫?zé)崽幚項(xiàng)l件下可能出現(xiàn)斷裂或降解，生成有抗癌、降血脂功能的短鏈脂肪酸或中鏈脂肪酸。后續(xù)可將牛肉全程置于氮?dú)猸h(huán)境下進(jìn)行高溫處理，通過(guò)分析牛背最長(zhǎng)肌揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的變化，研究脂肪酸氧化降解與揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)產(chǎn)生的作用機(jī)理。