预制肉制品是一种主要由畜肉或禽肉制成的,可以通过简单加热处理的食用快餐。肉品作为动物蛋白的主要来源,具有丰富的营养价值,在日常饮食中占据重要地位[1]。预制菜肴具有烹饪便捷、安全卫生与味道鲜美等优点,通常在冷藏或冷冻条件下运输和零售,但其货架期较短。肉品因其富含水与营养成分、可发酵的碳水化合物等出现汁液流失和蛋白质氧化现象,以及表现出肉的颜色、质地、感官、风味和营养成分的变化[2]。
肉制品在冷藏过程通常伴随着氧化特性与风味成分的改变,有研究确定脂肪醛,包括己醛、壬醛和辛醛,是与肉制品产生的不良气味相关的主要气味化合物[3]。周明珠等[4]采用气相色谱-质谱联用技术对低温贮藏鮰鱼进行挥发性成分追踪,发现其冷藏期间特征风味物质以醛酮类化合物为主,包括己醛、壬醛、苯甲醛及具有蘑菇香气的1-辛烯-3-醇等组分。在相似贮藏温度条件下,徐永霞等[5]通过综合评估冷藏大菱鲆的感官特性、挥发性盐基氮含量及特征风味物质演变规律,证实当贮藏周期达到20 d时,样品已进入腐败变质阶段,其品质劣变特征表现为特定生物胺的显著积累和特征腐败气味的形成。
薄荷炸排骨是云南烹饪中的一道常见菜肴,排骨富含丰富营养成分,搭配薄荷叶油炸,可有效改善排骨单一的口感,使得排骨更加鲜香美味、清新解腻、营养均衡。许多研究对冷藏肉制品的理化指标以及风味进行分析,但对薄荷炸排骨菜肴受冷藏时间发生的品质和风味变化的分析鲜有被研究。因此,本研究的目的是评估不同冷藏时间下(4 ℃下冷藏0～8 d)薄荷炸排骨在冷藏过程中食用品质、氧化稳定性和风味变化,旨在为薄荷炸排骨预制菜肴的工业化生产提供理论基础参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
猪排骨、新鲜薄荷叶,河南双汇投资发展股份有限公司;平板计数琼脂培养基,上海博微生物科技有限公司;硫代巴比妥酸,乙二胺四乙酸二钠、三氯乙酸,国药集团化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
pH计,上海仪电科学仪器股份有限公司;CM-600D色差计,柯尼达美能达办公系统(中国)有限公司;TU-1810紫外线分光光度计,北京普析通用仪器有限责任公司;TGL-16G高速台式离心机,上海安亭科学仪器厂;DZKW型电热恒温水浴锅,北京市永光明医疗仪器有限公司;PEN3电子鼻,德国Airsense分析仪器有限公司;ISENSO电子舌,上海昂申智能科技有限公司;6890 N GC-5973I MS气质联用分析仪,美国安捷伦科技公司。
1.3 实验方法
1.3.1 薄荷炸排骨菜肴加工工艺
按照图1工艺流程图完成。准确称取排骨和薄荷的质量,比例为4∶2,各辅料添加量均以排骨质量分数计,蒜和姜分别7.5%,生抽、料酒和耗油分别为3.8%,油5%,糖1.25%,盐1%,干辣椒段2.5%,淀粉5%,白胡椒粉0.5%。
图1 薄荷炸排骨菜肴加工工艺流程图
Fig.1 Processing flow diagram of mint fried spare ribs dishes
制作流程如下:排骨加入调味料腌制30 min后,将锅预热后加入适量的食用油,待油温达到适宜温度(约30 s),随即加入干辣椒段、蒜、姜和薄荷叶,进行快速翻炒以释放香味,此过程持续大约60 s,捞出备用。排骨油炸至金黄露骨(约15 min),加入油炸好的薄荷、蒜、姜和干辣椒段进行复炸2 min,使味道均匀渗透。
1.3.2 不同冷藏时间排骨样品制备
将菜肴制作完成后真空包装(每袋3～4块),置于4 ℃冰箱冷藏,于第0、2、4、6、8天分别取样检测。
1.3.3 感官评价
对冷藏期间排骨品质进行感官评价,本研究依据GB/T 16291.2—2010《感官分析 选拔、培训和管理评价员一般导则 第2部分:专家评价员》构建专业化感官评价体系。评价小组由经标准化培训的10名食品科学专业受试者组成(性别比例1∶1),通过多维度指标对冷却调理排骨实施量化评估。评价体系包含色泽、香气、口感等5个关键指标,各指标采用20分量表法进行测定,最终通过指标加权形成百分制综合评价模型。制定感官评分标准如电子版增强出版附表1所示(https://doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.043719)。
1.3.4 色度测定
参考BONILLA等[6]方法并稍加修改。样品冷却至室温,吸干表面水分后采用分光测色计测定,读取样品L*、a*和b*值,每个处理组测定6次。
1.3.5 pH测定
称取2 g排骨样品,加入18 mL蒸馏水,经磁力搅拌混合均匀后,于1 000 r/min离心10 min,取上清液用pH计测定pH值。
1.3.6 离心损失率的测定
称取1.5～2.0 g排骨样品,用双层滤纸包裹后置于装有脱脂棉的50 mL离心管中,于4 000 r/min条件下离心10 min;离心后取出滤纸,再次称量样品质量[7]。按照公式(1)计算离心损失率:
离心损失率
(1)
式中:m1为初始排骨质量,g;m2为离心后排骨质量,g。
1.3.7 菌落总数的测定
参考ZHUANG等[8]的方法在超净工作台中进行,称取5 g排骨肉样置于无菌均质袋中,加入45 mL无菌生理盐水(质量分数0.85%的NaCl),放入拍打式均质器均质2 min。将样品溶液经10倍梯度稀释后,选取3个适宜稀释度,用无菌移液枪取100 μL涂布于平板,30 ℃倒置培养72 h计数,结果以lg CFU/g表示。
1.3.8 硫代巴比妥酸值的测定
参照GB 5009.181—2016《食品安全国家标准 食品中丙二醛的测定》进行测定。
1.3.9 酸价的测定
参照GB 5009.229—2016《食品安全国家标准 食品中酸价的测定》。
1.3.10 过氧化值的测定
参照GB 5009.227—2023《食品安全国家标准 食品中过氧化值的测定》。
1.3.11 电子鼻分析测定
采用电子鼻进行分析,仪器包含采样装置、传感器阵列检测器和用于数据记录及分析的Winmuster软件,该传感器阵列由10个化学传感器构成,如电子版增强出版附表2所示。
准确称取3.00 g均质样品置于20 mL顶空瓶中,静置30 min后进行顶空分析。测定条件:温度25 ℃,载气为空气,清洗120 s,准备时间5 s,进样量30 mL/min,测试时间80 s。为保证实验结果的稳定性及准确性,采用51～60 s的数据进行主成分分析(principal components analysis,PCA),60 s处信号进行雷达图分析。
1.3.12 电子舌的测定
参照TIAN等[9]使用电子舌进行分析。取排骨50 g,绞肉机绞碎,置于250 mL烧杯中,按照体积比1∶5 添加蒸馏水,40 ℃恒温水浴30 min,均质机混匀。用8层纱布过滤,收集滤液,经3 000 r/min离心20 min 后静置分层,取上清液于4 ℃保存备用。取60 mL抽提液,选择酸、咸、苦、涩和鲜味五味传感器分别测定酸味、咸味、苦味和苦味回味、涩味和涩味回味以及鲜味和鲜味回味。
1.3.13 挥发性风味物质的测定
参考CHEN等[10]的方法并稍作改动,固相微萃取采用三相Smart SPME Arrow萃取头(DVB/C-WR/PDMS,1.10 mm)。精确称取2.50 g排骨样品至15 mL顶空瓶中密封,置于50 ℃恒温水浴振荡器。将经预处理的萃取探头静态吸附30 min后,由自动进样臂精准转移至GC-MS联用仪,在程序升温解吸模式下完成热脱附过程。使用DB-5 MS弹性毛细管柱(30.0 m×0.25 mm,0.25 μm)进行分离。载气为高纯氦气,流速1 mL/min,采用不分流进样模式。进样口温度250 ℃,解吸时间5 min。色谱柱程序升温条件:起始温度40 ℃保持2 min;以5 ℃/min升至90 ℃保持5 min;再以8 ℃/min升至250 ℃ 保持2 min。质谱条件:电子轰击离子源(EI);传输线温度280 ℃;离子源温度230 ℃;四极杆温度150 ℃;电子能量70 eV;设定3 min溶剂延迟;采用单离子检测扫描模式进行分析。将所得的离子图谱与美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology,NIST)质谱库进行匹配检索,完成化合物的定性鉴定,采用峰面积归一化法计算相对含量。
1.3.14 相对气味活度值(relative odor activity value,ROAV)分析
采用刘登勇等[11]的ROAV法评价样品中各成分对主体风味的贡献程度。将最大贡献物质ROAV设定为100,其他成分根据公式(2)计算其ROAV:
(2)
式中:CA、TA分别为某种挥发性化合物的相对含量(%)与感觉阈值(μg/kg);Cstan、Tstan则为贡献最大的挥发性成分的相对含量(%)与感觉阈值(μg/kg)。
1.4 数据处理
实验数据采用IBM SPSS Statistics 27.0进行显著性分析(P<0.05),试验数据均以“平均值±标准差”表示,采用Origin 2024软件进行绘图。采用SIMCA 14.1软件开展OPLS-DA分析。各指标每组重复3次,取平均值。
2 结果与分析
2.1 不同冷藏时间对排骨感官品质的影响
感官评价是主要通过人的视、触、味、嗅觉等来感知样品感官品质的常用方法[12]。不同冷藏时间排骨的感官评分如图2所示。随着冷藏时间的延长,各感官特性评分均呈下降趋势。冷藏初期(0～2 d)样品感官品质保持良好,至第4 天时综合评分出现显著性降低(P<0.05)。具体表现为:排骨表面色泽由冷藏初期的均匀金黄色渐变为棕褐色系;外表呈现异常湿润现象,伴有明显黏弹性触感;切面微湿润肉质略疏松、弹性变差。可能是因为随着冷藏时间延长,脂质氧化产物积累与蛋白质变性协同作用,最终导致排骨质构特性显著劣化。
图2 不同冷藏时间对薄荷炸排骨的感官评价
Fig.2 Sensory evaluation of mint fried ribs with different refrigeration times
2.2 不同冷藏时间对排骨色泽的影响
色泽对肉制品的外观和可接受性有重要影响。肉制品的结构、水分、pH值、微生物腐败状态、氧化和变性都会影响肉品的色泽[13]。如图3所示,与0 d相比,冷藏后排骨的L*值均显著增高(P<0.05)。可能是因为肌肉结构在冷藏过程中受损,一些游离水迁移到肌肉表面,增强了光的反射,从而增加了样品的L*值[14]。4～8 d排骨的L*相比2 d降低,这可能与脂质和蛋白质的氧化有关[15]。2～8 d比0 d排骨的a*值显著降低(P<0.05),可能是脂质过氧化引起的自由基加速了肌红蛋白向高铁肌红蛋白的转化,同时破坏了肌肉组织内的血红素和肌红蛋白还原酶,从而进一步导致肉色变差[16]。冷藏过程中排骨的b*值升高,冰晶生长可能会破坏肉类中的肌红蛋白并将其氧化成高铁肌红蛋白,导致颜色持续变暗[17]。这与BASSEY等[18]研究结果一致。
图3 不同冷藏时间对薄荷炸排骨色度的影响
Fig.3 Effect of different refrigeration times on the colour values of mint fried pork ribs
注:不同小写字母表示存在显著性差异(P<0.05)(下同)。
2.3 不同冷藏时间对排骨pH和离心损失率的影响
肉制品在贮存过程中pH值的变化与微生物生长密切相关。由图4可得与样品0 d的pH值(6.73)相比,冷藏2～8 d的pH值总体呈下降趋势,研究报道,pH值的降低可能是由于二氧化碳膨胀导致碳酸的生成[19],也可能是由于冷藏过程中微生物代谢产生的酸性物质的积累[20]。第2～6天排骨的pH值显著上升(P<0.05),可能与微生物或游离含氮化合物的内源性酶促代谢导致的氨积累有关[21]。
图4 不同冷藏时间对薄荷炸排骨pH和离心损失率的影响
Fig.4 Effect of different refrigeration times on pH and centrifugal loss rate of mint fried ribs
肉的持水能力是评价肉类品质的重要标准,它与肉类的其他重要品质如多汁性、嫩度、紧致度和外观高度相关。常用离心损失率、汁液损失率等表征[22]。由图4可得排骨的离心损失率0～8 d期间总体呈上升趋势,冷藏过程中形成的冰晶破坏了肌纤维细胞,导致肌肉保水性降低,进而显著提高了离心损失[23]。
2.4 不同冷藏时间对排骨菌落总数和硫代巴比妥酸值的影响
硫代巴比妥酸值是评价肉类脂肪氧化最常用的指标,其含量直接影响肉制品的品质、保鲜效果和货架期[24]。由图5可得,在0～8 d整个冷藏期内,随着冷藏时间的延长,排骨的硫代巴比妥酸含量均表现出不同程度的上升趋势,但均未超过3 mg/kg,可能是真空包装下排骨的脂质氧化程度较小,可以认为排骨的氧化变化保存完好。ZHAO等[25]发现硫代巴比妥酸随着贮存时间的延长加而显著增加,贮存期间脂质氧化的变化也与本研究一致。
图5 不同冷藏时间对薄荷炸排骨菌落总数和硫代巴比妥酸值的影响
Fig.5 Effect of different refrigeration time on colony count and thiobarbituric acid of mint fried pork ribs
微生物污染是导致肉制品货架期缩短及安全性降低的关键因素[26]。由图5可知,菌落总数随着冷藏时间的延长而增加。根据GB 2726—2016《食品安全国家标准 熟肉制品》,5 lg CFU/g是肉类产品可接受上限,超出此限制的商品将被视为不可接受。在第8天时就达到了变质肉的程度(5.37 lg CFU/g),排骨已不适合食用。在贮存过程中,微生物的生长和繁殖是肉类变质的主要原因,微生物在其代谢过程中会产生多种酶,如蛋白酶、脂肪酶等[27]。
2.5 不同冷藏时间对排骨酸价和过氧化值的影响
脂肪过度氧化会引起风味劣变,是导致肉制品腐败变质的主要原因[28]。酸价和过氧化值是衡量猪肉在贮藏期间油脂质量的重要指标。由图6可得,排骨的酸价、过氧化值随着冷藏时间的延长整体呈上升趋势。对照样品的初始酸价值为1.2 mg/g,过氧化值为0.03 g/100 g,冷藏8 d后分别增加到2.13 mg/g,0.13 g/100 g,显著高于其他组(P<0.05)。在冷藏期间,肉类中的不饱和脂肪酸在光照、加热、氧气和脂氧合酶的条件下发生一些氧化反应,形成相应的脂质过氧化物[29]。
图6 不同冷藏时间对薄荷炸排骨酸价和过氧化值的影响
Fig.6 Effect of different refrigeration time on acid value and peroxide value of mint fried ribs
2.6 不同冷藏时间对排骨电子鼻分析结果
电子鼻检测响应PCA图结果见图7-A,PCA是一种无监督分析统计方法,可用于评估样品间的差异性[30]。由图7-A可得,冷藏0～8 d期间,排骨挥发性物质组成存在差异,总方差为93.7%,各冷藏时间组的样本清晰分离且无重叠,可准确表征不同冷藏时间排骨的风味差异。由图7-B可知,10种传感器对不同冷藏时间排骨挥发性组分的响应轮廓相似,处理组样品的整体气味分布与初始样品的气味分布接近。硫化合物(W1W)是薄荷炸排骨菜肴风味形成的主要贡献值,其次是氮氧化物(W5S)、醇类,部分芳香族化合物(W2S)和烷烃(W1S)。排骨中挥发性风味物质的形成可能是因为脂质氧化与微生物作用引起蛋白质降解,从而增强肉的风味物质,如硫化氢等[31]。
a-PCA图;b-雷达图
图7 不同冷藏时间对薄荷炸排骨电子鼻PCA图和雷达图
Fig.7 PCA plots and radar plots of the electronic nose of mint fried ribs with different refrigeration times
2.7 不同冷藏时间对排骨电子舌分析结果
通过电子舌对不同冷藏时间排骨的味觉响应值进行测定,结果见图8。由图8-A可得,PC1和PC2的累计贡献率为74.5%,说明能较好反映各组分之间的滋味差异。图中冷藏8 d样品离0 d最远,说明8 d的排骨总体气味分布与0 d差异最大;2 d样品与0 d最接近且椭圆区域有部分重叠,说明2 d样品与0 d 风味成分相近。由图8-B可知,所有传感器响应值为-10～6,其中咸味、鲜味、丰富度的响应值较高,说明它们是判断排骨品质的重要传感器。
A-PCA图;B-雷达图
图8 不同冷藏时间对薄荷炸排骨电子舌PCA图和雷达图
Fig.8 PCA plots and radar plots of the electronic tongue of mint fried ribs with different refrigeration times
2.8 不同冷藏时间对薄荷炸排骨GC-MS分析结果
如电子版增强出版附表3所示,对不同冷藏时间组风味中的挥发性风味成分进行GC-MS分析,得到薄荷炸排骨中共鉴定出64种挥发性物质,包括31种烃类、10种醇类、9种醛类、5种酯类、3种酮类、2种酚类、2种醚类和2种萜类。其中冷藏0～8 d组中分别检测出35、36、39、32、37种挥发性风味物质。薄荷炸排骨中相对含量较高的为烃类,包括烯烃和烷烃类。烯烃类物质具有清香和甜香风味,阈值低,主要源于脂肪酸烷氧自由基的裂解过程,对丰富排骨的整体风味有积极影响[32]。烷烃类物质是脂质过氧化反应所产生的,烷烃类的风味阈值较高,对风味贡献不大,但多种烷烃的协同作用可以在薄荷炸排骨特征风味的形成过程中发挥重要作用[33]。烯醇具有浓郁的木青气息,似玫瑰木香气,又有果香,为肉制品带来令人愉悦的香气,如3-蒈烯、反式石竹烯等[34]。醇类物质具有令人愉悦的果香和花香,主要来源于醛酮类化合物的还原产物,以及不饱和脂肪酸的氧化,有些不饱和醇的阈值较低,因此它们对肉制品的蘑菇、花和薄荷味有显著贡献[35]。例如2-茨醇具有松树香、樟脑气息和薄荷气味,在4组样品中都有检测出,其中在冷藏2 d中含量最高,对薄荷味有显著贡献。
醛类化合物主要来源于不饱和脂肪酸的氧化分解,因其特有的风味描述和低阈值而成为各种食品中的关键香气化合物[36]。不同组检测出的醛类物质相对含量不同,冷藏0～4 d含量相对较高,冷藏6～8 d后醛类数量及含量都相对减少。正壬醛具有油脂味、青草味,其在不同组的相对含量有差异,并对冷藏0～4 d排骨风味的贡献较大。此外,一些醛类,如正己醛(清香、青草味、果香)仅在0、2、8 d样品中检测到。在冷藏2 d中检测出香茅醛,具有玫瑰花香。
酯类通常由脂质氧化的产物醇和游离脂肪酸反应生成,是一类重要的香气化合物类别,大多化合物都具有水果香味,可赋予肉制品独特的花香、果香和甜香气味[37]。左果松内酯呈现独特的清凉青草甜香,是构成产品挥发性风味的重要酯类成分。酮类物质的生成主要源于不饱和脂肪酸的热氧化和降解,并与美拉德反应密切相关。其阈值较低,通常具有花香、奶油味和果香的香气特性[38],L-香芹酮香气清甜柔和。
2.9 不同冷藏时间对薄荷炸排骨的OPLS-DA模型分析
对检测所得化合物(因变量)与不同样品(自变量)进行OPLS-DA分析,结果见图9。模型参数显示,自变量拟合指数R2X=0.973,因变量拟合指数R2Y=0.992,模型预测指数Q2=0.968。模型中R2X-R2Y<0.3,且Q2位于0.5～1,判定该模型可靠性良好[39]。经200次交叉置换检验(R2=0.319,Q2=-1.02),Q2回归线与纵轴交点位于0点下方(图9-A),表明OPLS-DA判别模型有效,不存在过拟合[40]。如图9-B所示,冷藏0～8 d样品分离良好,0 d 组位于第四象限,2 d组位于第一象限,4 d组位于第一象限和第二象限的Y轴,6 d和8 d组位于第三象限,表明5组样品的整体挥发性表征存在显著变化。2 d与0 d组更接近,相关性较高。
A-OPLS-DA分析得分图;B-置换检验图
图9 不同冷藏时间对薄荷炸排骨OPLS-DA分析得分图及置换检验图
Fig.9 Plot of scores on OPLS-DA analysis of mint fried ribs with different refrigeration time and replacement test
如图10所示,基于OPLS-DA构建的风味组学模型,通过变量投影重要性指标(VIP≥1.0)筛选出14种特征标志物,分别为左旋香芹酮、L-香芹酮、反式石竹烯、β-椰脂烯、桧烯、(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛、(+)-柠檬烯、桉叶油醇、莰烯、α-蒎烯、β-波旁烯、3-蒈烯、(Z)-二氢香芹酮、2-epi-trans-β-石竹烯,共同构成薄荷炸排骨特征风味成分。
图10 不同冷藏时间对薄荷炸排骨挥发性风味物质的OPLS-DA模型的VIP
Fig.10 VIP of the OPLS-DA model of volatile flavor compounds of mint fried pork ribs with different refrigeration times
2.10 不同冷藏时间对薄荷炸排骨的ROAV分析
通过挥发性化合物的感官阈值和含量评价挥发性成分对整体的风味贡献,ROAV越大,贡献越大。如电子版增强出版附表4所示,冷藏0～8 d薄荷炸排骨菜肴的关键挥发风味物质ROAV>1的香气成分分别为8、12、10、6、9种。其中,对样品影响最大的莰烯ROAV为100,带有樟脑气息。α-蒎烯、β-蒎烯、莰烯几乎均ROAV>1,呈现松香味。
以14种对薄荷炸排骨挥发性风味有贡献(ROAV>1)的风味物质为变量(分别为β-蒎烯、α-蒎烯、β-水芹烯、莰烯、反式石竹烯、月桂烯、水芹烯、3-蒈烯、萜品油烯、α-松油醇、正己醛、正壬醛、香茅醛、二烯丙基二硫醚)对关键挥发性风味物质进行聚类分析,其结果如图11所示。从聚类分析得薄荷炸排骨的风味主要集中在烯烃类和醛类化合物上。
图11 不同冷藏时间对薄荷炸排骨关键挥发性风味物质(ROAV>1)聚类热图
Fig.11 Clustering heat map of key volatile flavor compounds (ROAV>1) of mint fried pork ribs with different refrigeration times
3 结论与讨论
本研究分析了薄荷炸排骨在4 ℃冷藏期间的品质特性与挥发性气味物质变化。结果表明,随冷藏时间延长,感官品质持续下降,第6天起不可接受;同时,菌落总数、硫代巴比妥酸值、酸价和过氧化值均呈上升趋势。电子鼻PCA图得冷藏0～8 d的排骨总方差为93.7%;电子舌PCA图PC1和PC2的累计贡献率为74.5%,说明冷藏0～8 d排骨的整体挥发性风味与滋味存在差异。通过GC-MS技术从不同冷藏时间排骨中鉴定出64种挥发性化合物,包括31种烃类、10种醇类、9种醛类、5种酯类、3种酮类、2种酚类、2种醚类和2种萜类。通过OPLS-DA和VIP共筛选出14种主体风味化合物(VIP>1),表明不同样品的特征风味成分存在统计学差异。ROAV法确定β-蒎烯、α-蒎烯、β-水芹烯、莰烯、反式石竹烯、月桂烯、水芹烯、3-蒈烯、萜品油烯、α-松油醇、正己醛、正壬醛、香茅醛、二烯丙基二硫醚14种关键风味物质,对风味起到积极的贡献作用。该研究可为薄荷炸排骨预制菜肴冷藏期间的品质及风味控制提供一定的指导。
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