孟　鑫,姚曉蕾,尚宏麗,孫　晶,王玉田

(遼寧醫(yī)學院食品科學與工程學院,遼寧錦州 121000)

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應用電子鼻檢測內源性脂肪酶作用豬肉風味的變化

孟鑫,姚曉蕾,尚宏麗,孫晶,王玉田

(遼寧醫(yī)學院食品科學與工程學院,遼寧錦州 121000)

為考察內源性脂肪酶對肉品風味的影響,本研究通過單因素和正交實驗優(yōu)化建立最佳作用條件,并結合感官評定和電子鼻檢測酶處理前后肉品風味的變化。結果表明:當作用時間為40 min,加酶量為30%,作用溫度為37 ℃時,感官評定分析肉品風味評分達到最高值;酶解后揮發(fā)性風味物質含量在硫化物、有機硫化物、芳香類及含乙醇類等成分含量變化明顯;主成分分析法(PCA)和線性判別式分析法(LDA)進一步說明添加內源性脂肪酶在一定程度上有效地改善了肉品的香氣。

內源性脂肪酶,電子鼻,風味,豬肉

風味是衡量肉品品質的一個重要指標,它與質地、營養(yǎng)、安全性等一并成為影響人們對肉品選擇的決定性因素[1-2]。基于消費者對肉品品質需求的發(fā)展,肉品風味已成為畜產品加工領域的研究熱點之一。但由于肉品風味的影響因素繁多,且許多影響因素對肉品風味形成機理尚處于探索階段,嚴重制約了原料肉在我國畜產品加工領域的推廣和產品開發(fā)。隨著食品生物技術的發(fā)展,利用酶法合成的類似香料的風味化合物,在肉品加工、肉的嫩化、肉的保鮮及改善肉品品質、提高原料利用率等方面起著重要的作用[3-4]。添加到食品中可以改善和強化風味的酶制劑稱為風味酶[5],由1965年Hewitt等首次提出,并對酶在果蔬風味形成中的作用進行了研究[6-7]。近年來,已有研究表明在肉品中添加酶制劑能夠提高肉品風味[8],改善肉品嫩度。然而,對于肉品風味形成相關酶及蛋白功能的研究尚處于探索階段,風味酶改善肉品風味機制的研究也涉及甚少。

在傳統(tǒng)肉類風味檢測研究中,感官評定作為主要評價方法。隨著電子鼻技術在食品行業(yè)檢測中發(fā)展,電子鼻檢測肉品風味物質的方法已逐漸被應用[9-10]。黃業(yè)傳等[11]通過電子鼻技術檢測了臘肉揮發(fā)性物質風味物質的形成規(guī)律,莫樹平等[12]探討皮下脂肪和肌內脂肪對豬肉風味的貢獻,這些研究為改善豬肉產品風味提供理論依據(jù)。

本研究以豬肉為研究對象,擬在肉品中添加豬肉內源性脂肪酶,通過單因素和正交實驗建立優(yōu)化條件,結合電子鼻和感官評定檢測經不同條件處理前后肉制品風味物質變化情況,并運用主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)和線性判別式分析法(Linear Discriminant Analysis,LDA)對數(shù)據(jù)進行分析處理,為進一步解析肉品風味形成的基礎和調控機理奠定理論基礎,并為肉制品深加工提供技術指導。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

聚乙二醇2000(PEG2000)、硫酸銨(NH4)2SO4、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、殼聚糖國藥集團化學試劑公司均為分析純;牛血清白蛋白、考馬斯亮藍G250Sigma公司均為生化試劑;冷鮮豬肋條肉遼寧省錦州市大潤發(fā)超市購買。

高速組織搗碎機南京昕航科學儀器有限公司;PEN3電子鼻德國AIRSENSE公司。

1.2實驗方法

1.2.1內源性脂肪酶的制備將5 g新鮮冷卻肉用預冷4 ℃蒸餾水沖洗,用濾紙吸干,剪碎置于三角瓶中,加入10倍體積的預冷蒸餾水中,用高速組織搗碎機勻漿2 min,4000 r/min離心20 min,上清液即為粗酶液。常溫下,采用雙水相萃取法萃取內源性脂肪酶[13],萃取條件為:PEG2000濃度為25%,(NH4)2SO4濃度為12%,pH為6.5。

脂肪酶活力單位定義為:在一定條件下,脂肪酶水解脂肪每分鐘產生1 μmol的脂肪酸,定義為一個酶活力單位,以μ/mL表示[14]。

1.2.2單因素實驗在燒杯中將7.5 mL的1.2.1中制備的內源性脂肪酶酶液和25 g的生豬肉充分混合,分別考察作用溫度、作用時間、加酶量三個單因素對豬肉風味的影響,以未經脂肪酶處理的25 g生豬肉作空白對照(室溫),將待測肉品和空白對照分別煮熟,對成品進行感官綜合評分,確定單因素的最適作用條件(表1)。

表1　單因素實驗處理條件Table 1　The condition of single factor test

1.2.3正交實驗基于對肉品風味及成本因素的考慮,通過正交實驗,建立內源性脂肪酶對肉制品風味影響的最佳的作用條件。參照單因素實驗的結果,選取影響成品風味的作用時間、作用溫度與加酶量進行L16(43)正交實驗(表2),以感官綜合評分結果進行極差分析,確定最佳的作用條件。

表2　影響豬肉風味的正交實驗因素水平Table 2　Factors and levels of orthogonal test by influence on pork flavor

1.2.4感官評定聘請10名食品專業(yè)人士組成感官評分小組,分別對樣品進行評價。經過專業(yè)培訓,小組成員根據(jù)外觀、氣味、彈性和風味對本實驗的肉制品進行感官綜合評分。滿分100分,外觀、氣味、質地和風味分別占30%、20%、20%、30%,各樣品分別取其平均值作為該樣品的綜合評分,評價標準見表3[15]。

表3　豬肉風味感官評分標準表Table 3　Standard table of sensory evaluation of pork flavor

1.2.5電子鼻檢測將豬肋條肉分割為每個重約25 g,厚約7 mm的待測樣品兩組。樣品組:經過上述建立的優(yōu)化體系條件下,用豬肉內源性脂肪酶進行處理;空白組:不經脂肪酶處理,直接放置于4 ℃冰箱中備用。待樣品組反應結束后,將兩組樣品取出,分別放入約300 mL沸水中煮制2 min。兩組樣品分別取1 g放入100 mL頂空瓶中,加蓋密封待檢,3 min后開始測量。電子鼻檢測條件:電子鼻測定時間為120 s,內部流量300 mL/min,進樣流量300 mL/min,每個樣品重復測定3次,統(tǒng)計分析10個不同選擇性傳感器的G/G0值,利用電子鼻Winmuster分析軟件對采集到的數(shù)據(jù)進行分析。按照上述方法,每組實驗重復3次。PEN3型便攜式電子鼻傳感器性能描述見表4。

表4　PEN3型便攜式電子鼻傳感器性能描述Table 4　Properties of sensor on PEN3 electronic nose

1.2.6電子鼻檢測數(shù)據(jù)分析電子鼻檢測取穩(wěn)定后第81～85 s這5 s的數(shù)據(jù)信息進行PCA分析和LDA分析,采用電子鼻自帶軟件Winmuster進行數(shù)據(jù)分析。分別采用PCA方法和LDA方法對最佳作用條件處理前后的豬肉揮發(fā)性風味物質成分進行分析。

2　結果與分析

2.1單因素實驗結果

2.1.1溫度對肉品風味的影響感官綜合評分結果如圖1所示,作用溫度從25～37 ℃逐漸升高的過程中,成品的感官綜合評分不斷提高,但當溫度達到40 ℃時,綜合評分逐漸下降,從整體來看,差異不顯著(p>0.05)。綜合考慮肉品風味及生產成本,37 ℃時肉品質地、彈性、風味等因素均處于最佳狀態(tài),綜合評分約90分,而未經脂肪酶處理的肉品感官綜合評分為57分,因此,選擇37 ℃作為最適作用溫度。

圖1　溫度對肉品風味的影響Fig.1　The influence on meat flavor by different temperature

2.1.2作用時間對肉品風味的影響在最適作用溫度37 ℃的條件下,考查了不同作用時間對肉品風味的影響。感官綜合評分結果如圖2所示,作用時間從10～40 min,成品的感官綜合評分不斷升高,繼續(xù)延長作用時間,對肉品風味提高不明顯,感官綜合評分逐漸降低,總體來看,差異均不顯著(p>0.05)。綜合考慮肉品風味,節(jié)約生產時間,降低生產成本,當作用40 min時,肉品的質地、彈性、風味等因素達到最大值,因此,將肉品用脂肪酶處理40 min作為最佳作用時間。

圖2　時間對肉品風味的影響Fig.2　The influence on meat flavor by different time

2.1.3加酶量對肉品風味的影響在最適溫度37 ℃、最適作用時間40 min的條件下處理肉品,感官綜合評分結果如圖3所示,未經脂肪酶處理的肉品,綜合評分約為55分,當添加一定量脂肪酶處理后,肉品質地、彈性、風味等因素均有所提高。隨著酶添加量的逐漸增大,成品的感官綜合評分不斷提高。當加酶量從30%提高到40%,感官綜合評分均較高,約為90分;當添加量達到40%時,綜合評分達到最高值。但在肉品中繼續(xù)添加脂肪酶,對肉品風味影響開始下降,推測可能由于脂肪酶過度水解,改變了風味物質組成及含量,影響了肉品風味,還需進一步研究探索。但總體來看,各個水平差異不顯著(p>0.05),綜合考慮成本、肉品風味等因素,選擇最適加酶量為30%。

圖3　加酶量對肉品風味的影響Fig.3　The influence on meat flavor by different concentration of lipase

2.2正交實驗優(yōu)化內源性脂肪酶對豬肉風味的影響

正交實驗結果如表5所示,從極差R值的大小可知,因子的顯著性順序為:作用時間>加酶量>作用溫度,根據(jù)均差k值大小可知,各因子的最優(yōu)組合為A2C4B3，加酶量的3水平和4水平差異不大，因此,考慮肉品風味、經濟成本等因素,內源性脂肪酶對肉品風味影響的優(yōu)化條件為:作用時間為40 min,加酶量為30%,作用溫度為37 ℃,通過感官分析得到的感官綜合評分結果為89分。

2.3電子鼻檢測內源性脂肪酶對豬肉風味影響

通過電子鼻10個傳感器的響應圖的測量,獲得了內源性脂肪酶處理前后肉品風味的變化情況(圖4)。圖中每一條曲線代表著一個傳感器,曲線的走向代表著豬肉組織風味成分通過傳感器通道時,相對電阻率(G/G0)隨儲藏溫度的變化情況。從圖4中可以看出,從進樣初始到最后氣體響應趨于平穩(wěn)的過程中,相對電阻率先快速波動,然后再趨于相對平穩(wěn)。電子鼻的檢測實驗表明,電子鼻對豬肉組織風味成分有明顯的響應,并且每一個傳感器對其的響應各不相同。這一結果與感官評定結果一致,這表明利用電子鼻PEN3系統(tǒng)測量經過最佳條件處理前后的豬肉樣品風味變化是可行的。

表5　正交實驗結果L16(43)Table 5　The results of orthogonal experiment L16(43)

圖4　豬肉樣品經脂肪酶處理前后傳感器響應變化曲線Fig.4　The curve of sensor response about pork sample注：A：未經脂肪酶處理的豬肉；B：經脂肪酶處理的豬肉。

從圖5中可以看出,兩樣品的風味輪廓大體相似,說明在豬肉中添加一定比例的脂肪酶,不會使揮發(fā)性風味物質在種類上發(fā)生顯著變化,只是在部分物質的峰面積上有不同程度的改變。肉品經內源性脂肪酶處理前后,在7號W1W、9號W2W、8號W2S三個傳感器的響應強度變化最為明顯,具有較高的相對電阻率值,而其他傳感器變化不明顯,這表明豬肉經內源性脂肪酶酶解后其揮發(fā)性風味物質含量在硫化物、有機硫化物、芳香類成分及含乙醇類成分等方面有明顯增加,產生了更多的揮發(fā)性成分,改變了影響豬肉風味的組成成分,提高肉品風味。

圖5　豬肉樣品感應強度雷達圖Fig.5　Radar chart of pork sample注：A：豬肉樣品酶處理前；B：豬肉樣品酶處理后。

兩組樣品電子鼻區(qū)分的主成分分析效果如圖6所示。圖中a表示經最佳作用條件處理前豬肉的PCA 分析圖,b表示經最佳作用條件處理后豬肉的PCA分析圖,圖中每個橢圓代表同批次豬肉風味的數(shù)據(jù)采集點。從主成分PC1和PC2兩個主軸上看,兩樣品差異顯著。其中第一主成分和第二主成分的方差貢獻率分別為99.35%和0.63%,累計達95%以上,為99.98%,說明PC1和PC2已經包含足夠的信息量,可以代表樣品整體的信息。樣品差異主要表現(xiàn)在PC1上,其中代表對照樣的信息采集點的橢圓位于效果圖右邊,代表添加脂肪酶的樣品的信息采集點的橢圓向左移動,電子鼻剛好能有效區(qū)分兩樣品。說明,添加及未添加脂肪酶的豬肉在香氣上存在著差別,電子鼻可以很好的將兩者區(qū)分。從而說明通過主成分分析的方法,能有效的區(qū)分添加脂肪酶前后樣品的風味。

圖6　處理前后的豬肉樣品響應值PCA分析圖Fig.6　Two samples of pork response value of PCA analysis diagram注：(a)豬肉樣品酶處理前；(b)豬肉樣品酶處理后。

兩組樣品電子鼻區(qū)分的線性判別式分析效果如圖7所示。圖中每個橢圓代表同批次豬肉風味的數(shù)據(jù)采集點。從判別式LD1和判別式LD2兩個主軸上看,兩樣品差異顯著。其中第一主成分和第二主成分的方差貢獻率分別為99.71%和0.29%,累計達95%以上,說明LD1和LD2已經包含很大的信息量,能夠反映樣品的整體信息。經過內源性風味酶處理的豬肉樣品之間主要通過第一主成分來區(qū)分,即根據(jù)橫坐標的跨度區(qū)分,由圖中可以看出兩種樣品在橫坐標的跨度上明顯的區(qū)分開,其中對照樣位于效果圖左邊,添加脂肪酶的樣品向右移動,與對照樣的差異顯著。第二主成分很接近,幾乎位于縱軸同一水平,兩主成分貢獻率高達100%,并無重要信息遺漏。這一結果表明,添加及未添加脂肪酶的豬肉在香氣上存在著明顯差別,利用電子鼻檢測可以很好的將兩者區(qū)分。

圖7　處理前后的豬肉樣品響應值LDA分析圖Fig.7　Two samples of pork response value of LDA analysis diagram注：(a)未經酶處理的LDA分析圖； (b)經酶處理后的LDA分析圖。

3　討論

肉類風味組成體系非常復雜,主要由滋味物質和香味活性物質組成。其中,滋味物質主要來源于肉中的呈滋味物,如無機鹽、游離氨基酸和小肽等;而香味主要來源于肌肉在加熱過程中產生的揮發(fā)性風味物質,如不飽和醛酮、含硫化合物及一些雜環(huán)芳香化合物。脂肪酶是肉類體內產生這些揮發(fā)性風味物質的主要催化劑,參與脂肪的水解及氧化反應。添加到肉品中的脂肪酶可以從外源機體中獲得,也可以從自身獲得。但由于內源酶較為復雜,近來有很多研究從外源酶著手,通過向肉品中添加外源酶來加速脂肪的降解以促進風味的形成[16-18]。Fernandez[19]等研究發(fā)現(xiàn),將胰脂酶添加到發(fā)酵香腸中,對風味的形成有促進作用。封莉等[20]在豬肉中添加了肉重0.06%的商品化脂肪酶,能夠有效提高中式香腸脂肪降解和脂肪氧化,促進香腸中揮發(fā)性風味物質的生成。然而,國內外關于內源性脂肪酶對肉品風味的影響尚處于探索階段。早期學者研究接種外源微生物和內源脂肪酶對香腸中脂肪降解的影響,結果表明香腸中脂解主要是靠內源酶。FidelToldra等的研究進一步證實了內源性脂肪酶與火腿風味形成有密切關系,在發(fā)酵肉制品的加工和成熟過程中對脂肪的酶解起主要作用[21-22]。在肉品加工過程中,添加脂肪酶能夠有效改善肉品風味,但起主要作用的脂肪酶是外源的,還是內源性的,國內外專家學者還處于爭議,有待于進一步探索。為此,本研究繼早期研究基礎上,初步探索了內源性脂肪酶的功能。

4　結論

通過單因素和正交實驗,考察了內源性脂肪酶對豬肉風味的影響,優(yōu)化了作用條件,當作用時間為40 min,加酶量與肉量比30%,作用溫度為37 ℃時,感官評定分析肉品風味評分達到最高值。通過電子鼻檢測經內源性脂肪酶處理前后的豬肉風味的變化,傳感器響應分析結果表明:在W2W、W2S、W1W三個傳感器的響應強度變化最為明顯,說明豬肉經脂肪酶酶解后其揮發(fā)性風味物質含量在硫化物、有機硫化物、芳香類成分及含乙醇類成分等方面有明顯增加;PCA分析和LDA分析表明酶解后產生了更多的揮發(fā)性成分,在一定程度上有效的提高了豬肉原有的香氣,為深入研究豬肉內源性脂肪酶功能奠定理論基礎。

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Change of pork flavor on endogenous lipase by electronic nose

MENG Xin,YAO Xiao-lei,SHANG Hong-li,SUN Jing,WANG Yu-tian

(College of Food Science and Engineering,Liaoning Medical University,Jinzhou 121000,China)

In order to study the effect of endogenous lipase on the pork flavor,the optimum reaction condition was studied through single factor and orthogonal experiment. The electronic nose was used to detect the changes of pork flavor by different enzyme treatment. The results showed that when the time was 40 min,the amount of enzyme was 30%,temperature was 37 ℃,the pork flavor score reached the highest point by sensory analysis.The composition of sulfides,organic sulfides,aromatic and ethanol was increased significantly,meanwhile,Principal Component Analysis(PCA)and Linear Discriminant Analysis,LDA(LDA)analysis further illustrated that the flavor of pork was effectively improved after adding endogenous lipase in a certain extent.

endogenous lipase;electronic nose;flavor;pork

2015-06-23

孟鑫(1981-),女,博士,副教授,研究方向:食品生物化學,E-mail:woxing1981@163.com。

橫向課題(LYHX2013015)資助;遼寧醫(yī)學院校長基金項目資助(Y2011B10);食品學院教學項目資助;2014年國家大學生創(chuàng)新課題(201410160033)資助。

TS207.3

A

1002-0306(2016)05-0292-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.05.050