李保玲,李穎,劉苗苗,金文剛,馬文慧,曹云剛*
1(陜西科技大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院, 陜西 西安, 710021)2(陜西理工大學(xué) 生物科學(xué)與工程學(xué)院,陜西 漢中,723001)
肉制品是人類(lèi)攝入脂肪、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的重要來(lái)源,其色澤、風(fēng)味、嫩度、多汁性是影響消費(fèi)者選購(gòu)的重要指標(biāo)。肉制品在加工和貯藏過(guò)程中脂肪和蛋白質(zhì)容易發(fā)生氧化,導(dǎo)致肉制品的品質(zhì)下降。大量研究證實(shí)肉制品中脂肪初級(jí)氧化成氫過(guò)氧化物,進(jìn)一步氧化形成醛、酮、酸和烴類(lèi)等小分子次級(jí)氧化產(chǎn)物,產(chǎn)生不愉快氣味,影響肉制品的風(fēng)味[1-2]。蛋白質(zhì)氧化通常引起肌原纖維蛋白交聯(lián),導(dǎo)致原料肉持水性能下降、液汁流失嚴(yán)重[3-5]、硬度增大、嫩度下降[6-7],并且蛋白氧化通常導(dǎo)致肉蛋白的乳化性、凝膠性及保水性等加工性能降低,最終影響肉制品的品質(zhì)[8-10]。目前,實(shí)際生產(chǎn)中主要通過(guò)在肉制品中添加人工合成抗氧化劑,如丁基羥基茴香醚(butyl hydroxyanisole,BHA)、二丁基羥基甲苯(butylated hydroxytoluene,BHT)、特丁基對(duì)苯二酚(tert-butylhydroquinone,TBHQ)等,以抑制其脂肪和蛋白氧化,保持肉制品的風(fēng)味和品質(zhì),延長(zhǎng)貨架期[11-12]。然而毒理學(xué)的研究發(fā)現(xiàn),許多人工合成抗氧化劑具有一定的毒副作用或潛在致癌及致畸性,長(zhǎng)期攝入對(duì)人體健康確實(shí)存在一定的潛在風(fēng)險(xiǎn)[13]。因此,天然植物源抗氧化劑在肉制品中的應(yīng)用受到廣泛關(guān)注。
石榴皮提取物含有大量的多酚類(lèi)物質(zhì),如綠原酸、沒(méi)食子酸、兒茶素等[14],具有良好的抗氧化能力(自由基清除能力)。多聚磷酸鹽是一種廣泛應(yīng)用于食品中的品質(zhì)改良劑,經(jīng)常應(yīng)用于肉制品加工中以提高保水性[15-16],且多聚磷酸鹽具有螯合肉制品中激活氧化反應(yīng)金屬離子的作用,具有一定的抗氧化能力[17],但并不能具備自由基清除能力[18]。異抗壞血酸鈉通常應(yīng)用于肉制品加工中以抑制脂肪氧化并協(xié)助肉制品發(fā)色。因此,本研究將石榴皮提取物(pomegranate peel extract,PPE)、異抗壞血酸鈉(sodiumD-isoascorbate,D-VCNa)與焦磷酸鈉(sodium pyrophosphate,TSPP)復(fù)配使用添加至豬肉餅中,通過(guò)測(cè)定豬肉餅在冷藏過(guò)程中的pH、蒸煮損失率、色差、質(zhì)構(gòu)等分析其品質(zhì)變化,并通過(guò)研究豬肉餅的硫代巴比妥酸值(thiobarbituric acid reactive substance,TBARs)、總巰基和蛋白羰基的含量分析脂肪和蛋白氧化程度,明確天然抗氧化劑和多聚磷酸鹽復(fù)配對(duì)冷藏過(guò)程中豬肉餅品質(zhì)的綜合影響,為肉制品的貯藏保鮮提供理論依據(jù)。
新鮮豬后腿肉(約克夏豬,俗稱(chēng)大白豬,6個(gè)月出欄,宰殺后排酸48 h),購(gòu)于陜西省西安市潤(rùn)家超市,置于冰盒運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室;石榴皮提取物[實(shí)驗(yàn)測(cè)得總酚含量為(93.70±9.34) mg/g,總黃酮含量為(181.96±3.44) mg/g,產(chǎn)品編號(hào)為CFSLY-A-708942],陜西嘉禾生物科技有限公司提供;焦磷酸鈉異抗壞血酸鈉,天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司;三氯乙酸、石油醚、2,4-二硝基苯肼、鹽酸胍、5,5′- 二硫雙(2- 硝基苯甲酸)等,上海瑞永生物科技有限公司。所用試劑均為分析純及以上純度。
PHS-25數(shù)顯pH計(jì),上海儀電科學(xué)儀器股份;MC-JHN30F電餅鐺,美的集團(tuán)股份有限公司;CM-5分光測(cè)色計(jì),柯尼卡美能達(dá)(中國(guó))投資有限公司;GENIUS 4K臺(tái)式離心機(jī),長(zhǎng)沙市鑫奧儀器儀表有限公司;UV2900紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì),海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司;HR/T20M立式冷凍離心機(jī),湖南赫西儀器裝備有限公司;TA.Plus物性測(cè)試儀,英國(guó)Stable Micro System公司;RS-JR80A絞肉機(jī),榮事達(dá)三洋電器股份有限公司;RADWAG WTC 2000電子天平,上??推潓?shí)驗(yàn)儀器設(shè)備有限公司;HE 53水分測(cè)定儀,梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;SE-A6全自動(dòng)脂肪測(cè)定儀,阿爾瓦儀器有限公司。
1.3.1 豬肉餅制作
參照李穎等[18]的方法,用裝配有直徑6 mm、3 mm孔徑的絞肉機(jī)將新鮮豬后腿肉絞碎成肉糜并混合均勻,以培養(yǎng)皿為模具,按表1配方制作重約45 g的豬肉餅,置于塑料盤(pán)用PVC膜包裹,放入4 ℃冰箱冷藏,于1、3、5、7 d取樣測(cè)定豬肉餅品質(zhì)的變化。
表1 肉餅配方Table 1 Pork patties formula
1.3.2 pH值測(cè)定
準(zhǔn)確稱(chēng)取(3.00±0.20) g肉餅置于50 mL離心管中,用玻璃棒搗碎后準(zhǔn)確加入15 mL 0.15 mol/L NaCl溶液,均質(zhì)機(jī)低速均質(zhì)20 s(每10 s暫停1次,每次間隔5 s)。用PHS-25數(shù)顯pH計(jì)測(cè)定各組樣品pH值。每組樣品設(shè)置3個(gè)平行。
1.3.3 蒸煮損失率的測(cè)定
參照李穎等[18]的方法,蒸煮前、后豬肉餅的重量分別計(jì)為M1、M2,蒸煮損失率計(jì)算如公式(1)所示:
(1)
1.3.4 色差分析
參照曹云剛[19]的方法,選取厚度約1.5 cm的生肉餅,將色差儀進(jìn)行零校正、白板校正后測(cè)定豬肉餅的亮度L*、紅度a*和黃度b*。
1.3.5 質(zhì)構(gòu)分析
參照李夢(mèng)琪[20]的方法,采用質(zhì)地剖面分析(texture profile analysis,TPA),測(cè)定肉餅的硬度、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性和恢復(fù)性。將測(cè)完蒸煮損失的熟肉餅切成高約1 cm,底面積約2 cm × 2 cm的方塊狀。探頭型號(hào)為P/75,壓縮比為20%,測(cè)試前及測(cè)試速度為2 mm/min,測(cè)試后速度為50 mm/s。
1.3.6 脂肪氧化分析
TBARs的測(cè)定:稱(chēng)取約1.5 g肉沫樣品,并記錄其準(zhǔn)確質(zhì)量M,每組樣品中先加入1.5 mL 硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)溶液[1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) TBA溶于0.075 mol/L NaOH溶液],然后加入8.5 mL 三氯乙酸(trichloroacteic acid,TCA)溶液[2.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) TCA溶于0.036 mol/L HCl溶液],混合均勻后在100 ℃水浴下加熱30 min,然后置于冰水浴中冷卻至室溫,吸取5 mL上清液于試管中加入5 mL氯仿,3 000×g離心15 min,吸取3 mL上清液于試管中,加入1.5 mL石油醚靜置分層后取下層液體于532 nm測(cè)定吸光度值。每組樣品設(shè)3組平行,并作空白對(duì)照。TBARs值計(jì)算如公式(2)所示:
(2)
式中:ABS為除去空白后樣品組的吸光值。
1.3.7 蛋白氧化分析
肌原纖維蛋白的提取參照XIONG等[21]的方法,將各組樣品用僵直液提取3次后,加入0.1 mol/L NaCl溶液勻漿后經(jīng)紗布過(guò)濾除去殘留的結(jié)締組織,用0.1 mol/L HCl溶液將蛋白溶液pH值調(diào)至6.25,離心后所得蛋白沉淀即為肌原纖維蛋白。
羰基含量的測(cè)定參照楊玉玲等[22]的方法,將提取的肌原纖維蛋白稀釋至約20 mg/mL,采用2,4-二硝基苯肼法測(cè)定蛋白羰基的含量。
總巰基含量的測(cè)定:將提取的肌原纖維蛋白用0.1 mol/L 磷酸鹽緩沖溶液稀釋至2 mg/mL,準(zhǔn)確吸取0.5 mL樣品溶液于試管中,先后加入2.0 mL 尿素-十二烷基硫酸鈉溶液、0.5 mL 10 mmol/L 5,5′-二硫雙(2-硝基苯甲酸)溶液,混合均勻后,避光條件下反應(yīng)15 min,于412 nm測(cè)定吸光值。
每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)2~3次,每次重復(fù)至少設(shè)置3個(gè)平行。所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用Microsoft Excel軟件,數(shù)據(jù)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示,顯著性分析采用Statistix 9軟件(P<0.05)的一般線性模型程序進(jìn)行方差分析,并采用最小顯著差數(shù)法全配對(duì)多重比較,繪圖采用Sigma plot 12.5軟件。
肉及肉制品的pH值是反映其新鮮度的一個(gè)重要指標(biāo)。不同處理對(duì)冷藏過(guò)程中豬肉餅pH值的影響如圖1所示。整體來(lái)看,TSPP的添加顯著提高了豬肉餅的pH值(P<0.05),其他抗氧化劑添加對(duì)豬肉餅pH的影響不大(P>0.05)。隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng),各組豬肉餅的pH值都呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。冷藏第1~3天,各組肉餅的pH值增幅較大,其中對(duì)照和BHA組肉餅的pH值增幅尤為顯著;冷藏3~7 d,各組肉餅的pH值變化趨勢(shì)較為平緩。類(lèi)似的,牛建章等[23]研究發(fā)現(xiàn)貯藏第2天開(kāi)始牦牛肉的pH呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)。在貯藏過(guò)程中,豬肉餅中蛋白質(zhì)的水解及氧化產(chǎn)物,可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌大量繁殖,而在大量微生物的作用下,蛋白質(zhì)可能會(huì)進(jìn)一步分解生成大量胺及氨類(lèi)等堿性物質(zhì)[24],使冷藏1~3 d豬肉餅的pH值呈現(xiàn)增大趨勢(shì)。整個(gè)冷藏期間,TSPP、PPE+TSPP和PPE+TSPP+D-VCNa組肉餅的pH值始終高于對(duì)照、BHA和PPE組,這是由于TSPP是具有一定緩沖作用的堿性物質(zhì),添加到肉餅中會(huì)使其pH增大。
圖1 不同處理對(duì)冷藏過(guò)程中豬肉餅pH的影響Fig.1 Effect of different treatments on pH value of pork patties during cold storage
TSPP是目前應(yīng)用十分廣泛的一種磷酸鹽[25],應(yīng)用于肉及肉制品的加工中可以明顯提高肉品的保水性能、改善肉品品質(zhì)[26]。不同處理對(duì)冷藏過(guò)程中豬肉餅蒸煮損失的影響如圖2所示。在冷藏過(guò)程中,對(duì)照組肉餅的蒸煮損失率呈現(xiàn)不斷增大的趨勢(shì),另5組處理肉餅的蒸煮損失率較為穩(wěn)定。BHA和PPE添加組肉餅的蒸煮損失率約為9%,在貯藏后期明顯低于對(duì)照組。這可能是由于BHA和石榴皮提取物在一定程度上抑制了肉餅中的脂肪和蛋白質(zhì)氧化變性,因而降低了其蒸煮損失。添加TSPP可以明顯降低肉餅的蒸煮損失率,使貯藏期間的肉餅蒸煮損失率維持在8%左右。與本研究結(jié)果類(lèi)似,王秀霞等[27]研究發(fā)現(xiàn)添加磷酸鹽可以明顯降低肉丸的蒸煮損失率。KILINC等[28]發(fā)現(xiàn)多聚磷酸鹽(三聚磷酸鈉、TSPP)的處理可以明顯降低鱈魚(yú)片的蒸煮損失率。磷酸鹽可以通過(guò)影響靜電荷效應(yīng)使蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)松弛,提高保水性;TSPP可以調(diào)節(jié)肉餅的pH,使蛋白遠(yuǎn)離其等電點(diǎn)(豬肉肌原纖維蛋白的等電點(diǎn)約為5.3),靜電荷數(shù)增加,水合作用增強(qiáng);此外,TSPP的添加可以增強(qiáng)肉餅體系的離子強(qiáng)度,有利于肌球蛋白的溶出,提高其吸水性和肉餅的保水性能[29]。因此,在冷藏過(guò)程中添加TSPP的肉餅蒸煮損失率遠(yuǎn)低于其他組。
圖2 不同處理對(duì)冷藏過(guò)程中豬肉餅蒸煮損失的影響Fig.2 Effect of different treatments on cooking loss of pork patties during cold storage
豬肉餅的色澤是評(píng)價(jià)其品質(zhì)、體現(xiàn)其新鮮度的重要指標(biāo)[19],是消費(fèi)者的首要感官印象。不同處理對(duì)冷藏期間豬肉餅色差的影響如圖3所示。冷藏過(guò)程中,對(duì)照、BHA和TSPP組豬肉餅的亮度值接近,為55~57,而添加石榴皮提取物的PPE、PPE+TSPP和PPE+TSPP+D-VCNa組豬肉餅的亮度值為51~54,明顯低于以上3組。豬肉餅在冷藏過(guò)程中,肉餅內(nèi)部的水分可能滲出至肉餅表面,對(duì)光的反射能力增強(qiáng),所以對(duì)照、BHA和PPE組的亮度值略有增大,TSPP可以提高肉餅的保水性能,防止肉餅中水分流失滲出表面,因而其亮度值在貯藏期較為穩(wěn)定[30-31]。6組肉餅的紅度值隨冷藏時(shí)間的延長(zhǎng)均呈現(xiàn)顯著下降趨勢(shì),其中對(duì)照組紅度值最高,BHA和TSPP單獨(dú)添加對(duì)肉餅紅度值的影響不明顯,但添加石榴皮提取物的PPE、PPE+TSPP和PPE+TSPP+D-VCNa組豬肉餅的紅度值明顯低于對(duì)照組。BHA和對(duì)照組的黃度值在冷藏過(guò)程中呈現(xiàn)下降趨勢(shì),分別由17.96和17.32降低至16.53和16.14。TSPP、PPE、PPE+TSPP和PPE+TSPP+D-VCNa組肉餅的黃度值在整體冷藏期間均低于對(duì)照組,且表現(xiàn)為黃度值在3~5 d呈現(xiàn)下降趨勢(shì),之后降低幅度減緩。豬肉餅的色澤與血紅蛋白和肌紅蛋白的狀態(tài)密切相關(guān),當(dāng)呈色部分——血紅素輔基處于還原狀態(tài)時(shí)肉呈現(xiàn)鮮紅色,被氧化后肉色變暗呈現(xiàn)褐色[32]。綜合蛋白氧化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,D-VCNa和TSPP對(duì)肉餅蛋白氧化抑制效果不明顯,石榴皮提取物富含多酚、黃酮類(lèi)物質(zhì),具有良好的抑制蛋白氧化作用,可能對(duì)血紅素輔基產(chǎn)生影響,但PPE本身為棕黃色,顏色較深,因此PPE、PPE+TSPP和PPE+TSPP+D-VCNa對(duì)肉餅色差的影響是其對(duì)蛋白氧化穩(wěn)定性及PPE自身顏色影響綜合作用的結(jié)果??偟膩?lái)看,在本實(shí)驗(yàn)條件下,抗氧化劑添加對(duì)肉餅色澤具有一定的負(fù)面影響。
不同處理對(duì)冷藏過(guò)程中豬肉餅質(zhì)構(gòu)特性的影響如表2所示。對(duì)照、BHA和PPE組的豬肉餅在冷藏過(guò)程中硬度均呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì),且整體來(lái)看3組肉餅硬度值較為接近,說(shuō)明BHA及PPE添加對(duì)肉餅硬度影響不大。TSPP、PPE+TSPP和PPE+TSPP+D-VCNa組豬肉餅的硬度明顯低于其他3組,且整個(gè)儲(chǔ)藏期內(nèi)較為穩(wěn)定,均保持在1 000 g左右,說(shuō)明添加TSPP可以在一定程度上穩(wěn)定豬肉餅的硬度變化。6組處理肉餅在冷藏前期(1~3 d)的彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性和恢復(fù)性較穩(wěn)定,在第3~5天呈現(xiàn)急劇下降趨勢(shì),此后下降趨勢(shì)減緩。整體來(lái)看,對(duì)照組肉餅在冷藏期間的彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性和恢復(fù)性最低,抗氧化劑添加對(duì)于肉餅質(zhì)構(gòu)特性的惡化具有一定的抑制作用,但效果有限。
表2 不同處理對(duì)冷藏過(guò)程中豬肉餅質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 2 Effects of different treatments on texture characteristics of pork patties during cold storage
肉及肉制品中富含脂肪和蛋白質(zhì),在冷藏過(guò)程中容易發(fā)生氧化,導(dǎo)致腐敗變質(zhì)[33]。在冷藏過(guò)程中,脂肪氧化成氫過(guò)氧化物,進(jìn)一步分解成小分子的醛、酮、酸等物質(zhì)[34]。TBARs值表示1 kg肉中丙二醛(malondialdehyde,MDA)等醛類(lèi)有害物質(zhì)的含量,用來(lái)反映脂肪氧化的最終程度[35]。不同處理組肉餅的TBARs值在冷藏過(guò)程中的變化趨勢(shì)如圖4所示。在整個(gè)貯藏期內(nèi)對(duì)照組肉餅的TBARs值最大,說(shuō)明其脂肪氧化最為嚴(yán)重;對(duì)照組的TBARs值在1~5 d內(nèi)持續(xù)增大,但隨后有所降低,可能是由于氧化反應(yīng)生成的活潑醛類(lèi)物質(zhì)與蛋白質(zhì)氨基酸活性基團(tuán)發(fā)生了反應(yīng)[36]。BHA和TSPP組肉餅的TBARs值非常接近,說(shuō)明TSPP和BHA對(duì)肉餅中脂肪氧化的抑制效果相當(dāng)。這是由于TSPP具有一定的金屬離子螯合作用[37],而B(niǎo)HA具有優(yōu)良的自由基清除能力,均可以減緩脂肪氧化。石榴皮提取物添加組(PPE、PPE+TSPP、PPE+TSPP+D-VCNa)肉餅的TBARs值在整個(gè)冷藏期間變化不明顯,均保持在0.26 mg/kg以下,表明石榴皮提取物對(duì)脂肪氧化的抑制效果遠(yuǎn)高于TSPP和BHA,幾乎完全抑制了脂肪的氧化。這主要是由于石榴皮提取物富含多酚類(lèi)物質(zhì)具有高效的·OH、ABTS自由基、DPPH自由基清除能力和一定的Fe2+螯合能力[14]。與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果類(lèi)似,曹云剛等[37]研究發(fā)現(xiàn)PPE對(duì)豬肉餅脂肪氧化有顯著的抑制作用,且抑制效果與石榴皮提取物添加濃度呈正相關(guān)。
圖4 不同處理對(duì)冷藏過(guò)程中豬肉餅脂肪氧化的影響Fig.4 Effect of different treatments on fat oxidation of pork patties during cold storage
蛋白氧化也是導(dǎo)致肉及肉制品品質(zhì)劣變的重要原因。蛋白羰基化和氨基酸殘基中巰基向二硫鍵轉(zhuǎn)化都是反映蛋白氧化程度的重要指標(biāo)[38]。冷藏過(guò)程中不同處理組的總羰基含量和總巰基含量變化如圖5所示。
a-總羰基含量;b-總疏基含量圖5 不同處理對(duì)冷藏過(guò)程中豬肉餅蛋白氧化的影響Fig.5 Effect of different treatments on protein oxidation of pork patties during cold storage
對(duì)照、BHA和TSPP組的豬肉餅在冷藏期間羰基含量值較為接近,變化趨勢(shì)也基本一致,在1~3 d內(nèi)迅速上升,此后持續(xù)降低,可能是由于新生成的羰基與親核物質(zhì)產(chǎn)生羰氨縮合反應(yīng)[39]以及氨基酸殘基中的醛基被氧化成羧基[40]。對(duì)照組羰基含量最高,BHA和TSPP能夠在一定程度上抑制蛋白質(zhì)羰基化反應(yīng)。PPE添加組(PPE、PPE+TSPP、PPE+TSPP+D-VCNa)肉餅的羰基含量明顯較低,在整個(gè)冷藏期呈緩慢上升趨勢(shì),說(shuō)明PPE可以顯著抑制蛋白羰基的生成;PPE、PPE+TSPP和PPE+TSPP+D-VCNa組羰基含量接近,說(shuō)明抗氧化劑復(fù)配對(duì)于抑制蛋白羰基生成無(wú)協(xié)同作用。
蛋白質(zhì)中巰基具有較高的反應(yīng)活性,容易發(fā)生氧化生成二硫鍵,導(dǎo)致巰基含量降低[34]。在整個(gè)冷藏過(guò)程中,所有處理組蛋白總巰基含量變化趨勢(shì)基本一致,隨冷藏時(shí)間延長(zhǎng)整體呈下降趨勢(shì),在1~5 d下降緩慢,隨后迅速下降。總體來(lái)看,單獨(dú)添加TSPP無(wú)法抑制巰基含量的降低;添加BHA、PPE、PPE+TSPP、PPE+TSPP+D-VCNa可以在一定程度下減緩總巰基含量的下降,其中PPE+TSPP+D-VCNa效果最好,且在冷藏前期(1~5 d)抑制效果較好,冷藏后期效果較差。綜上所述,PPE+TSPP+D-VCNa組合在抑制豬肉餅冷藏期內(nèi)脂肪及蛋白氧化方面綜合效果最好。
TSPP的添加在一定程度上提高了豬肉餅的pH和保水性能,使肉餅在蒸煮過(guò)程中汁液損失率降低,進(jìn)一步改善了肉餅的質(zhì)構(gòu)特性。TSPP具有一定的金屬離子螯合作用,可以顯著抑制豬肉餅中脂肪的氧化,其抑制效果與BHA相近。PPE具有良好的抗氧化性能,可以顯著抑制豬肉餅的脂肪氧化、蛋白羰基化以及巰基含量降低。整體來(lái)看,PPE+TSPP 及PPE+TSPP+D-VCNa組合在改善肉餅品質(zhì)及氧化穩(wěn)定性方面綜合效果最好。