小尾寒羊不同部位揮發(fā)性風味物質(zhì)和脂肪酸分析

馮潤芳，孟鳳華，安曉雯，王紫娟，李佳敏，張志勝，程書梅，敖常偉

（河北農(nóng)業(yè)大學食品科技學院，河北保定 071000）

羊肉營養(yǎng)價值豐富，肉質(zhì)細嫩，味道鮮美，其具有高蛋白、低脂肪和低膽固醇等特點。屬于溫性肉類，尤其適合滋補食用，有獨特的營養(yǎng)保健功效[1]。小尾寒羊是優(yōu)良的肉毛兼用型品種，以產(chǎn)羔率高、體格高大、生長發(fā)育快、產(chǎn)肉性能好、適應性和抗病性強等著稱[2]。

羊肉的獨特風味中所含的揮發(fā)性成分大部分源于脂肪組織，其風味的形成與機體對脂肪的利用率有關，而不飽和脂肪酸氧化會產(chǎn)生醛、酮、酚、內(nèi)酯類、硫化物等物質(zhì)使羊肉呈現(xiàn)獨特風味[3]。研究發(fā)現(xiàn)[4]，支鏈和碳原子個數(shù)為8～10 的不飽和酸是造成熟羊肉風味不良的主要原因，尤其是4-甲基支鏈C9 和C10 的脂肪酸被認為是產(chǎn)生汗臭的主要原因。揮發(fā)性風味物質(zhì)是影響羊肉風味形成的主要因素，各種具有揮發(fā)性的有機分子相互作用，共同形成羊肉特有的風味?，F(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，羊肉不同部位揮發(fā)性風味物質(zhì)主要包括醛類、醇類、酯類、酮類、酸類、烷烴類、萜烯類等[5]。對蘭州大尾羊肉揮發(fā)性風味物質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn)醛類物質(zhì)是主體風味成分，主體風味物質(zhì)包括癸醛、辛醛、壬醛、2-壬烯醛、2,4-壬二烯醛、反-2-癸烯醛、2,4-癸二烯醛等[6]。有報道分析比較了蘇尼特羊和小尾寒羊的揮發(fā)性風味物質(zhì)，主要由羰基化合物和醇類化合物組成，主要風味化合物為己醛、辛醛、壬醛、1-辛烯-3-醇和2,3-辛二酮[7]。大量研究發(fā)現(xiàn)，羊肉風味受多種因素的影響，如飼養(yǎng)方式、飼料種類、飼料添加劑、遺傳因素等[8]，不同部位的風味也會有差異。研究發(fā)現(xiàn)灘羊肉中主要風味化合物為己醛、壬醛、1-辛烯-3-醇、3-羥基-2-丁酮和乙酸乙酯，3 個部位飽和脂肪酸/不飽和脂肪酸均接近于營養(yǎng)協(xié)會推薦人體攝入脂肪酸的組成比例[9]。脂肪酸也是影響羊肉風味形成的因素之一，羊肉脂肪組織中已發(fā)現(xiàn)有一百多種脂肪酸，主要由棕櫚酸（C16: 0）、硬脂酸（C18: 0）和油酸（C18: 1）組成。李文博等[10]發(fā)現(xiàn)影響蘇尼特羊肉風味的主要揮發(fā)性化合物為己醛、壬醛、1-辛烯-3-醇和2,3-辛二酮，脂肪酸中棕櫚酸、硬脂酸和油酸占比較重。脂肪是人們膳食組成中重要的組成成分之一，脂肪加熱會發(fā)生氧化反應，生成大量閾值較低的揮發(fā)性風味物質(zhì)，對羊肉風味產(chǎn)生影響[11]。食用適量的脂肪有助于人體健康，但攝入過量會對人體健康產(chǎn)生危害，因此，羊肉中的脂肪含量是一項重要的營養(yǎng)指標。蛋白質(zhì)是機體生命活動過程中重要的物質(zhì)基礎，是人體重要的營養(yǎng)物質(zhì)，因此，羊肉中的蛋白質(zhì)含量也是重要的營養(yǎng)指標。

本實驗對太行山區(qū)小尾寒羊不同部位羊肉中的揮發(fā)性風味物質(zhì)與脂肪酸組成進行分析比較，旨在確定對羊肉風味形成貢獻最大的部位及富含脂肪酸的最佳部位，并為評價小尾寒羊的肉質(zhì)提供參考，也為小尾寒羊風味形成機理的研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

羊肉 河北省保定市唐縣瑞麗肉食品有限公司；正己烷、正庚烷，色譜純，上海索萊寶生物科技有限公司；十一碳酸甘油三酯（CAS 號：13552-80-2）、37 種脂肪酸甲酯混標 上海安譜實驗科技有限公司；所用有機溶劑 均為國產(chǎn)分析純。

7890B-5977A 型GC-MS 聯(lián)用儀，配有氫火焰離子化檢測器FID、7890A 型氣相色譜 美國安捷倫科技有限公司；SYG-2 數(shù)顯恒溫水浴鍋、85-2A 型測速數(shù)顯恒溫磁力攪拌器 常州朗越儀器制造有限公司；ODP3 型嗅聞儀 德國Gerstle 公司；MJBL25B3 型絞肉機 廣東美的生活電器制造有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品處理 隨機選取相同飼養(yǎng)條件下4 月齡雄性小尾寒羊10 只，現(xiàn)場屠宰。宰前24 h 斷食不斷水，分別選取后腿、里脊、上腦和羊排四個部位各500 g。樣品于?20 ℃保藏備用，測定前樣品在4 ℃下解凍24 h。對不同部位脂肪含量、蛋白質(zhì)含量和揮發(fā)性風味物質(zhì)進行測定時，肥肉（色澤為白色）和瘦肉（色澤為鮮紅色）分開進行測定。

1.2.2 脂肪含量測定 根據(jù)GB 5009.6-2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》[12]，測定樣品中的脂肪含量。

1.2.3 蛋白質(zhì)含量測定 根據(jù)GB 5009.5-2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質(zhì)的測定》[13]，測定樣品中的蛋白質(zhì)含量。

1.2.4 揮發(fā)性風味物質(zhì)測定

1.2.4.1 樣品前處理 根據(jù)張偉藝等[14]的方法，稍作修改。將4.0 g 樣品置于20 mL 頂空瓶中，將裝有樣品的頂空瓶放入55 ℃恒溫水浴鍋中加熱20 min，使頂空瓶中的揮發(fā)性氣體達到平衡。將已老化好的固相微萃?。⊿olid phase microextraction, SPME）針頭插入頂空瓶中，對頂空瓶中的揮發(fā)性氣體進行吸附。吸附30 min 后收回纖維頭，拔出萃取針，插入GC-MS 進樣口，解吸5 min。收回纖維頭，拔出萃取針，進行揮發(fā)性風味物質(zhì)的測定。

1.2.4.2 色譜條件 GC 條件 色譜柱：HP-INNOWAX毛細管色譜柱（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序：50 ℃保持2 min，以15 ℃/min 升至100 ℃，以5 ℃/min升至220 ℃，保持10 min，以10 ℃/min 升至260 ℃；載氣（He）流速1 mL/min，壓力0.5 MPa，進樣量1.0 μL，不分流。

MS 條件 質(zhì)譜條件：電子轟擊離子源；電子能量70 eV；傳輸線溫度250 ℃；離子源溫度250 ℃；母離子（m/z） 285；激活電壓1.5 V；質(zhì)量掃描范圍（m/z）20～450。

定性及定量分析：將總離子流色譜圖中的各組分與NIST14 標準譜庫進行對照分析，用匹配度進行定性，篩選匹配度大于80 的化合物，采用峰面積歸一化法計算各組分的相對含量。

1.2.5 脂肪酸組成測定 根據(jù)GB 5009.168-2016《食品安全國家標準 食品中脂肪酸的測定》[15]，測定樣品中的脂肪酸含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 22.0 軟件進行單因素方差分析，測定數(shù)據(jù)表示為平均值±標準偏差，以P<0.05 作為顯著性檢驗標準。

2 結果與分析

2.1 不同部位肥瘦肉中脂肪與蛋白質(zhì)含量分析

脂肪是人類膳食中的重要組成成分之一，其加熱后會發(fā)生氧化反應，生成大量閾值較低的揮發(fā)性風味物質(zhì)，對羊肉的風味形成產(chǎn)生影響[11]。脂肪的適量攝入有益于人體健康，但過量攝入會對人體產(chǎn)生危害。因此，脂肪含量是評價羊肉品質(zhì)的一項重要營養(yǎng)指標。而蛋白質(zhì)也是機體進行生命活動的重要物質(zhì)基礎，是人體重要的營養(yǎng)物質(zhì)。因此，蛋白質(zhì)含量也是評價羊肉品質(zhì)的重要營養(yǎng)指標。

由表1 可知，4 個不同部位均為同一部位肥肉中的脂肪含量顯著高于瘦肉（P<0.05）。肥肉中，羊排中的脂肪含量顯著高于后腿、里脊和上腦（P<0.05），瘦肉中，羊排中的脂肪含量顯著高于后腿（P<0.05）。同一部位均為瘦肉中蛋白質(zhì)含量顯著高于肥肉（P<0.05）。肥肉中，后腿部位的蛋白質(zhì)含量顯著高于羊排部位。瘦肉中，里脊中的蛋白質(zhì)含量顯著高于羊排（P<0.05）。

表1 小尾寒羊不同部位脂肪與蛋白質(zhì)含量Table 1 Contents of fat and protein in different parts of small-tailed Han sheep

肉類具有特殊香味，脂肪起著重要的作用。研究表明，脂肪在加熱氧化后能夠產(chǎn)生多種小分子脂肪醛、酮等芳香族化合物，這些化合物是肉類特殊風味的重要來源。脂肪不但影響肉類香味的形成，對肉類口感也有改善作用[16]。瘦肉中里脊部位的蛋白質(zhì)含量顯著高于其他部位，對羊肉風味形成影響較大。蛋白質(zhì)在肌肉中的含量僅次于水分，是構成肌肉的重要成分。蛋白質(zhì)具有不同的功能特性，這使得蛋白質(zhì)不僅決定肉制品的營養(yǎng)價值，也影響肉類的風味。

2.2 不同部位肥瘦肉中揮發(fā)性風味成分分析

采用頂空固相微萃取結合GC-MS-O 對小尾寒羊不同部位肥瘦肉中的揮發(fā)性成分進行分析，通過NIST14 譜庫檢索，對比匹配度不小于80%的化合物。由表2 可知，共檢測出90 種化合物，后腿、里脊、上腦和羊排分別檢測出37 種（肥肉18 種、瘦肉26種）、35 種（肥肉20 種、瘦肉21 種）、49 種（肥肉36 種、瘦肉26 種）、42 種（肥肉27 種、瘦肉29 種）種化合物。主要以醛類、酯類和酸類化合物為主。

表2 小尾寒羊不同部位揮發(fā)性風味物質(zhì)的GC-MS 分析結果Table 2 GC-MS analysis results of volatile flavor compounds in different parts of small-tailed Han sheep

續(xù)表2

續(xù)表2

由表3 可知，不同部位肥瘦肉中揮發(fā)性風味物質(zhì)相對含量較高的主要是醛類和酸類化合物。不同部位揮發(fā)性風味物質(zhì)的種類和相對含量存在差異，同一部位肥肉和瘦肉中揮發(fā)性風味物質(zhì)的種類和相對含量也存在差異。由不同部位揮發(fā)性風味物質(zhì)分析可得，羊肉的揮發(fā)性風味物質(zhì)主要來源于脂肪的氧化降解和美拉德反應。

表3 不同部位揮發(fā)性風味物質(zhì)種類及相對含量Table 3 Types and relative contents of volatile flavor substances from different parts

醛類物質(zhì)大部分由脂肪氧化或水解產(chǎn)生，極少部分由肉中的糖類發(fā)生美拉德反應產(chǎn)生[17]，其氣味難聞，是羊肉膻味形成的重要物質(zhì)。研究表明，醛類物質(zhì)與脂肪氧化程度有關，脂肪過度氧化會導致肉類變質(zhì)，對羊肉風味形成產(chǎn)生負面影響[18]。由表2 可知，在醛類物質(zhì)中，上腦部位肥肉中反式-2-癸烯醛的相對含量最高，而瘦肉中（2Z）-2-庚烯醛的相對含量最高。醛類物質(zhì)在羊排肥肉和瘦肉中相對含量均為最高，由于肥瘦肉的差異，在不同部位均為肥肉中醛類化合物的相對含量高于瘦肉。醛類物質(zhì)中以飽和醛為主，包括己醛、庚醛、辛醛、壬醛和癸醛，辛醛和壬醛在不同部位均有檢出。苯甲醛在后腿瘦肉、里脊瘦肉中均有存在，且含量較高，其本身具有苦杏仁味，對羊肉風味形成有消極影響[19]。己醛在后腿、羊排中有檢出，其含量高低常用來指示肉類中脂肪的氧化程度，其含量高，表示脂肪氧化程度高[20]，對羊肉風味形成產(chǎn)生不利影響。醛類物質(zhì)在不同部位揮發(fā)性化合物種類和含量不同可能與肥瘦肉組織結構和脂肪氧化程度不同有關。

醇類化合物主要由肌肉中的脂肪氧合酶和氫過氧化酶通過降解亞油酸產(chǎn)生[21]。醇類通常具有芳香、植物香和果香味，四個部位都含正辛醇，其具有油脂味、柑橘和玫瑰香味，對羊肉風味形成有促進作用。己醇具有柑橘、漿果和果香味，只存在于里脊瘦肉中；正癸醇具有甜花香氣，只存在于上腦肥肉中；1-辛烯-3-醇是羊肉里脊部位特有的不飽和醇，是良好的呈味物質(zhì)[22]。由表2 可知，醇類物質(zhì)在里脊部位的種類和相對含量均高于其他部位，賦予了羊肉較好的風味。

酯類化合物主要有苯甲酸乙酯、棕櫚酸乙酯、9-十六碳烯酸乙酯等，共檢測出酯類化合物18 種。其中9-十六碳烯酸乙酯含量最高，四個部位瘦肉中均存在，具有果香味；含量較高的癸酸乙酯有奶酪味；苯甲酸乙酯有果香味；棕櫚酸乙酯有奶油香氣；這些酯類通過協(xié)同作用為羊肉風味形成作出貢獻[23]。

烷烴類化合物由肉類脂肪酸中烷氧自由基均裂產(chǎn)生，一般無氣味，對羊肉風味形成沒有直接作用。但其可作為合成其他雜環(huán)類物質(zhì)的中間體，作為媒介對羊肉風味形成起到間接作用[24]。共檢測出5 種揮發(fā)性烷烴類化合物，其種類和含量較少。

萜烯類化合物種類和相對含量較低，不同部位之間沒有明顯差異，對羊肉風味的形成貢獻不大。

酸類化合物由脂肪酸甘油酯和磷脂加熱氧化或酶解產(chǎn)生[25]。由表3 可以看出，后腿部位酸類物質(zhì)揮發(fā)性風味物質(zhì)相對含量最高，是后腿部位中主要揮發(fā)性物質(zhì)。由表2 可知，在酸性成分中，后腿部位肥肉中6-十八酸相對含量最高，而瘦肉中亞油酸的相對含量最高。里脊和羊排瘦肉部位均為酸類揮發(fā)性風味物質(zhì)相對含量最高，里脊瘦肉中亞油酸的相對含量最高，而羊排瘦肉中油酸的相對含量最高。由表2可知，酸類化合物含量在羊肉揮發(fā)性物質(zhì)中占比較高，包括6-十八酸、亞油酸、油酸、棕櫚油酸、亞麻酸等。多數(shù)為長鏈脂肪酸，少數(shù)為短鏈脂肪酸，如辛酸和癸酸。短鏈脂肪酸種類和相對含量較低，但卻被認為對羊肉特有的膻味形成有較大影響。油酸只存在于后腿和羊排部位。營養(yǎng)價值較高的有棕櫚油酸、亞麻酸、亞油酸。棕櫚油酸只存在于里脊瘦肉中，亞麻酸只存在于后腿瘦肉中，相對含量均較低。亞油酸在后腿和里脊部位瘦肉中均存在，且相對含量較高。因此，后腿和里脊部位的瘦肉營養(yǎng)價值較高，更符合人體的營養(yǎng)價值需求。

酮類化合物是美拉德反應的中間產(chǎn)物，由不飽和脂肪酸的熱氧化或降解產(chǎn)生[26]。共檢出6 種酮類化合物，種類和相對含量較少，對羊肉風味形成有一定影響。2-十五烷酮在4 個部位中都存在，且含量較高。2-癸酮和3-丁基環(huán)戊酮是上腦部位特有的風味物質(zhì)，5-苯基-2-戊酮是后腿部位特有的風味物質(zhì)。

雜環(huán)類化合物是羊肉特征風味形成的原因之一，呋喃類物質(zhì)是美拉德反應的產(chǎn)物。

分析表明，影響小尾寒羊肉風味的揮發(fā)性成分主要為醛類和醇類，主要風味物質(zhì)為辛醛、壬醛、辛醇、1-辛烯-3-醇、辛酸和癸酸。

2.3 不同部位小尾寒羊肉中脂肪酸組成分析

由表4 可知，小尾寒羊肉中共檢測出30 種揮發(fā)性脂肪酸，其中包括飽和脂肪酸（Saturated fatty acid,SFA）15 種、不飽和脂肪酸（Unsaturated fatty acid,UFA）15 種，單不飽和脂肪酸（Monounsaturated fatty acids, MUFA）8 種、多不飽和脂肪酸（Polyunsaturated fatty acids, PUFA）7 種。

由表4 可知，飽和脂肪酸主要由十七烷酸（珍珠酸）、肉豆蔻酸、正十五烷酸組成。十七烷酸在里脊部位的含量明顯高于上腦部位，正十五烷酸在里脊部位的含量明顯高于上腦部位，肉豆蔻酸在羊排部位的含量顯著高于上腦部位。單不飽和脂肪酸主要由油酸、棕櫚油酸和反油酸組成。油酸和棕櫚油酸在上腦部位含量最高，反油酸在后腿部位含量最高。上腦部位的油酸含量顯著高于后腿部位。油酸具有軟化血管的作用，對人體健康起著重要作用。人體自身合成的油酸不能滿足人體需要，因此必須從食物中攝取獲得。棕櫚油酸存在于后腿、上腦、羊排部位，棕櫚油酸對一些慢性疾病，如代謝綜合癥、糖尿病和炎癥有治療作用。反油酸只存在于后腿部位且含量較高，反油酸是油酸的同分異構體，屬于反式脂肪酸，能夠引起內(nèi)皮細胞損傷，使炎癥因子表達增加，對人體健康不利。因此，從營養(yǎng)角度來看，后腿部位不適宜過多食用。多不飽和脂肪酸主要由亞油酸、α-亞麻酸組成。α-亞麻酸存在于后腿、里脊和羊排部位，且在3 個部位脂肪酸含量均較低。α-亞麻酸具有降血脂、降血壓、抑制血栓類疾病、預防心肌梗死等作用，還能促進瘤胃微生物脂肪酸代謝過程中的氫化反應，促使多不飽和脂肪酸在人體內(nèi)的沉積[27]。亞油酸只存在于上腦部位，其具有降血脂、降血壓、降低膽固醇、軟化血管、預防動脈粥樣硬化、促進微循環(huán)等作用[28]，對羊肉風味形成起到促進作用。整體來說，上腦部位具有較高的營養(yǎng)價值。

表4 小尾寒羊不同部位中脂肪酸組成Table 4 Fatty acid composition in different parts of small-tailed Han sheep

多不飽和脂肪酸中的亞麻酸包括α-亞麻酸和γ-亞麻酸。γ-亞麻酸具有降低血脂、血壓，抗炎消炎等作用，醫(yī)學上主要用于治療心臟病、血管障礙、高血壓、糖尿病和老年癡呆等病癥[29]。γ-亞麻酸存在于后腿和里脊部位且含量較低。研究表明，花生四烯酸在降血脂、抑制血小板聚集、抗炎、抗癌、抗脂質(zhì)氧化、促進腦組織發(fā)育等方面具有獨特的生物活性[30]，其只存在于里脊部位且含量較低。

Wong 等[4]認為8～10 個碳鏈長度的的支鏈脂肪酸（Branched fatty acid, BCFAs）對羊肉特征風味形成具有顯著作用，他認為4-甲基辛酸、4-甲基壬酸和4-乙基辛酸是羊肉膻味產(chǎn)生的主要物質(zhì)，而癸酸是4-甲基壬酸的同分異構體，因此癸酸對羊肉的特征風味也起到一定作用。孟憲敏等[31]認為，羊肉中起關鍵作用的致膻化合物是短鏈的游離脂肪酸，主要有己酸、辛酸和癸酸，其中癸酸是影響羊肉膻味的主要物質(zhì)，當己酸:辛酸:癸酸比例為0.5:1.0:9.0，并在一定條件下可結合成穩(wěn)定的絡合物或締合物，才能使羊肉產(chǎn)生典型的膻味。本文中檢測出短鏈脂肪酸有丁酸、己酸、辛酸和癸酸。丁酸只存在于后腿部位且含量較低，己酸、辛酸和癸酸在4 個部位中都存在，在里脊部位含量最高。與其他長鏈脂肪酸含量相比，己酸、辛酸和癸酸含量較低，但卻對羊肉膻味形成起到至關重要的作用。

上腦部位的UFA/SFA 比值明顯高于里脊部位。不飽和脂肪酸具有調(diào)節(jié)血脂和免疫功能、清理血栓、改善關節(jié)炎和提高視力等作用[32]。飽和脂肪酸攝入量過高會導致膽固醇、三酰甘油和低密度脂蛋白水平升高，對人體健康不利。WHO 推薦，PUFA/SFA 比值最好大于0.4，本研究得出，上腦部位的PUFA/SFA 為1.9086。單不飽和脂肪酸具有降低血糖和膽固醇、調(diào)節(jié)血脂和抗血栓等作用。多不飽和脂肪酸具有降低膽固醇和血液黏稠度，改善血液循環(huán)，調(diào)節(jié)心臟功能和增強記憶力等作用。MUFA和PUFA 在上腦部位含量均高于其他部位。因此，上腦部位的脂肪酸組成更符合人體對脂肪酸營養(yǎng)價值的需求。

3 結論

采用GC-MS-O 聯(lián)用技術對小尾寒羊不同部位揮發(fā)性成分進行分析，共檢測出90 種揮發(fā)性風味物質(zhì)。后腿、里脊、上腦、羊排中分別檢出37 種、35 種、49 種和42 種揮發(fā)性成分，包括醛類、醇類、酯類、酸類、烷烴類、萜烯類和酮類等化合物。主要風味化合物為辛醛、壬醛、辛醇、1-辛烯-3-醇、辛酸和癸酸。里脊部位所含醛類、醇類和酯類化合物種類和相對含量均較高，里脊部位的揮發(fā)性風味化合物更加豐富，對羊肉風味形成貢獻最大。

采用氣相色譜法對小尾寒羊不同部位中脂肪酸組成進行分析，共檢測出30 種脂肪酸。檢出飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸分別為15 種、8 種和7 種。上腦部位的單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸和必需脂肪酸含量均為最高，上腦部位的亞油酸、α-亞麻酸、油酸和棕櫚油酸含量均較高，MUFA 和PUFA 含量均較高。上腦部位的UFA/SFA值最大，PUFA/SFA 值大于0.4,符合WHO 的推薦。因此，上腦部位脂肪酸比例更符合人體對羊肉脂肪酸營養(yǎng)價值的需求，對人體健康更有益。