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天然抗氧化剂对不同热加工方式牛肉制品脂肪氧化的影响

时间:2018-03-05 21:07:43    来源:互联网整理    作者:匿名  浏览次数:
[导语]   摘 要:油脂的营养价值取决于其脂肪酸组成,有氧条件下的热加工过程会加速油脂氧化,改变其脂肪酸组成,进而降低油脂的营养价值。本研究以脂肪氧化及脂肪酸组成和含量的变化为指标,

摘 要:油脂的营养价值取决于其脂肪酸组成,有氧条件下的热加工过程会加速油脂氧化,改变其脂肪酸组成,进而降低油脂的营养价值。本研究以脂肪氧化及脂肪酸组成和含量的变化为指标,选取茶多酚(tea polyphenol,TP)、

甘草抗氧化物(antioxidant of glycyrrhiza,AOG)、迷迭香提取物(rosemary extract,RE)、竹叶抗氧化物(antioxidant of bamboo leaves,AOB)和植酸钠(sodium phytate,SP)5 种天然抗氧化剂,研究其对不同热加工方式(温度)牛肉熟制品的油脂氧化的影响,运用气相色谱-质谱法分析样品的脂肪酸组成变化。结果表明:各热加工条件下,添加天然抗氧化剂的牛肉制品加工过程中的脂肪氧化均有不同程度地降低,但同一热加工条件下,不同天然抗氧化物的抗氧化作用存在显著差异(P<0.05);80、100 ℃热加工条件下,TP的抗氧化效果最好,牛肉制品的脂肪酸总含量、不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸含量均最高;而150 ℃热加工条件下,AOB和RE的抗氧化效果最为突出。

关键词:牛肉制品;天然抗氧化剂;脂肪氧化;脂肪酸

Abstract: The nutritional value of lipids depends on their fatty acid composition. Under aerobic conditions, thermal processing will accelerate lipid oxidation and change its fatty acid composition thereby reducing its nutritional value. This study aimed to analyze the effect of different natural antioxidants including tea polyphenol (TP), antioxidants of glycyrrhiza (AOG), rosemary extract (RE), antioxidant of bamboo leaves (AOB) and sodium phytate (SP) on lipid oxidation in beef products with different thermal processing (at 80, 100, 121 and 150 ℃). Lipid oxidation was evaluated by determining changes in fatty acid composition using gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The results indicated that all natural antioxidants had different inhibitory effects on lipid oxidation in various beef products. There was a significant difference (P < 0.05) in efficacy among various natural antioxidants under the same thermal processing conditions. TP was the most effective for beef products processed at 80 and 100 ℃, resulting in maximum contents of total fatty acids, total unsaturated fatty acids and polyunsaturated fatty acids, whereas AOB and RE were the most effective for beef products processed at 150 ℃.

Key words: beef products; natural antioxidants; lipid oxidation; fatty acids

DOI:10.7506/rlyj1001-8123-201712004

中图分类号:TS251.6 文献标志码:A 文章编号:1001-8123(2017)12-0017-06

引文格式:

刘梦, 史智佳, 贡慧, 等. 天然抗氧化剂对不同热加工方式牛肉制品脂肪氧化的影响[J]. 肉类研究, 2017, 31(12): 17-22. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-201712004. http://www.rlyj.pub

LIU Meng, SHI Zhijia, GONG Hui, et al. Effect of different natural antioxidants on lipid oxidation in beef products with different thermal processing[J]. Meat Research, 2017, 31(12): 17-22. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-201712004. http://www.rlyj.pub

牛肉熟制品廣受消费者喜爱,目前常见的牛肉熟制品主要有牛肉火腿、牛肉香肠、酱卤牛肉制品和烤牛肉等。不同牛肉熟制品的热加工方式和温度有所不同,常用的热加工方式包括烟熏、蒸煮(温度约80 ℃,如烟熏牛肉火腿等)、酱卤煮制(温度约100 ℃,如酱卤牛肉制品等)、高温灭菌(温度121 ℃,如牛肉罐头等)及煎、烤、炸(温度约150 ℃,如煎牛排等)。在牛肉制品加工过程中,因受到加热、氧气等的影响,牛肉中的油脂会发生氧化作用,影响牛肉制品的风味和营养价值[1]。endprint

天然抗氧化剂是存在于水果及蔬菜中的抗氧化剂,相比于人工合成抗氧化剂,天然抗氧化剂更加绿色、安全。目前,GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》[2]中规定的可用于熟肉制品的天然抗氧化剂包括茶多酚(tea polyphenol,TP)、甘草抗氧化物(antioxidant of glycyrrhiza,AOG)、迷迭香提取物(rosemary extract,RE)、竹叶抗氧化物(antioxidant of bamboo leaves,AOB)和植酸钠(sodium phytate,SP)。近年来,已有学者对天然抗氧化物对油脂氧化的抑制作用进行了研究。Qin Yuyue等[3]发现茶TP对猪肉饼的脂肪氧化有较好的抑制效果;孙卫青[4]发现迷迭香对西式切片火腿的脂肪氧化有一定的抑制作用;Doolaege等[5]发现RE能够抑制鹅肝酱的脂肪氧化;Jiang等[6]发现甘草提取物可以抑制预制猪肉饼的脂肪氧化;石亚中等[7]发现竹叶黄酮(AOB主要活性成分)、TP在腌肉腌制过程中有较强的抗氧化效果。然而,已有研究的焦点是天然抗氧化物在肉制品贮藏过程中的抗氧化作用,目的在于延长货架期,天然抗氧化物对不同热加工方式(温度)肉制品的油脂氧化,特别是脂肪酸组成变化影响的研究很少。

本研究参照GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》,选取TP、AOG、RE、AOB和SP 5 种天然抗氧化剂,研究其对不同热加工方式(温度)牛肉熟制品的抗氧化作用,运用气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)法分析其对牛肉熟制品中脂肪酸组成和含量的影响,以期为热加工过程中牛肉熟制品的营养保持提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

牛肉 河北福成五丰食品股份有限公司;TP(纯度99%)、AOG(纯度99%)、RE(纯度99%)、SP(纯度99%)和AOB(纯度99%)(均为食品级) 河南万隆生物有限公司。

40 种脂肪酸甲酯(C4~C24)混合标准品、三氟化硼甲醇 上海安谱实验科技有限公司;三氯甲烷、甲醇、氯化钠、氢氧化钠、硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)(均为分析纯) 国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

Q2010型GC-MS仪 日本岛津公司;UV-2800型紫外-可见分光光度计 美国尤尼柯公司;SHZ-28A型水浴恒温振荡器 太仓市豪诚实验仪器制造有限公司;BSA822-CW型分析天平 赛多利斯科学仪器(北京)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 实验设计

将冷冻牛肉于4 ℃冷库中缓慢解冻,至中心温度为0~2 ℃时取出,置于室温至完全解冻。顺着牛肌纤维方向剔除表面脂肪、筋膜等,将牛肉切块(2 cm×2 cm×2 cm)。称取占牛肉质量5%的水或乙醇,按照抗氧化剂最大使用量[2],将TP、AOG溶于乙醇,AOB、RE和SP溶于水,并均匀涂抹在牛肉块表面。

选取牛肉制品生产过程中的典型热加工温度(80、100、121、150 ℃),根据热加工温度的不同将样品分为4 组,每组设置3 个重复,保证同一组中的各样品取自同一块牛肉,同时设置空白对照(CT)组。各组样品编号如下:1)80 ℃组:CT-80、TP-80、AOB-80、

AOG-80、RE-80、SP-80;2)100 ℃组:CT-100、

TP-100、AOB-100、AOG-100、RE-100、SP-100;3)121 ℃组:CT-121、TP-121、AOB-121、AOG-121、RE-121、SP-121;4)150 ℃组:CT-150、TP-150、AOB-150、AOG-150、RE-150、SP-150。各组样品的热加工方法如表1所示。

1.3.2 硫代巴比妥酸反应物(thiobarbituric acid reaction substance,TBARs)值测定

参照Marianne等[8]的方法,并略作改进。称取10 g牛肉样品,切碎,加入50 mL 7.5 g/100 mL的三氯乙酸溶液(含质量浓度为0.1 g/100 mL的乙二胺四乙酸(elhylene diamine tetraacetic acid,EDTA)),振荡30 min;用滤纸反复过滤2 次,留取滤液;取10 mL滤液,加入10 mL 0.02 mol/L的TBA水溶液,90 ℃水浴40 min;取出冷却至室温,于2 000×g条件下离心5 min;取上清液,加入10 mL三氯甲烷摇匀,待分层后,取上层液体于532、600 nm波长处测定吸光度,分别记为A532 nm、A600 nm。TBARs值按照公式(1)计算。样品均平行測定3 次。

1.3.3 脂肪酸测定

1.3.3.1 标准溶液的配制

参照GB 5009.168—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定》[9],配制脂肪酸甲酯混合标准溶液。

1.3.3.2 脂肪的提取

参照Folch等[10]的方法,准确称量5.000 0 g牛肉样品置于均质器中,加入25 mL三氯甲烷-甲醇溶液

(V/V=2∶1),10 000 r/min条件下均质;用滤纸过滤1 次,留取滤液,加入约5 mL生理盐水,振荡摇匀;于3 000 r/min条件下离心15 min,重复离心2 次;去除上层水溶液,将下层液体移入烧瓶中,在45 ℃水浴条件下进行真空旋转蒸发,得到脂肪提取物。

1.3.3.3 脂肪的皂化和脂肪酸的甲酯化

参照GB 5009.168—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定》[9]进行。endprint

1.3.3.4 GC-MS测定条件

GC条件:DB-5MS石英毛细管柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);进样口温度250 ℃;升温程序:起始柱温40 ℃,保持3 min,以5 ℃/min升至200 ℃,再以10 ℃/min

升至230 ℃,保持3 min;检测器温度260 ℃;载气(He)纯度≥99.999%,流速1.0 mL/min;不分流。

MS条件:电子轰击(electron ionization,EI)离子源,电子能量70 eV;接口温度260 ℃;离子源温度280 ℃;溶剂延迟2.5 min;检测器电压1.2 kV;质量扫描范围40~600(m/z)。

1.3.3.5 脂肪酸的定性及定量方法

定性方法:通过NIST谱库检索,并与标准品色谱进行比对。

定量方法:根据脂肪酸峰面积比值与质量浓度成正比的原理,通过已知质量浓度的外标化合物,按照公式(2)计算各脂肪酸含量。样品均平行测定5 次。

1.4 数据处理

测定结果均用±s表示。采用SPSS 22.0统计软件对数据进行方差分析和Duncans差異显著性分析(α=0.05)。

2 结果与分析

2.1 天然抗氧化剂对不同热加工温度牛肉制品脂肪氧化的影响

油脂氧化主要分为自动氧化、光氧化和酶氧化,牛肉制品在加工过程中受到加热、氧气的作用,主要发生自动氧化和光氧化。油脂的自动氧化从自由基的形成开始,经过自由基的传递和聚集,最终通过自由基的碰撞结合,导致反应终止,生成醛、酮、酸等二次产物[11],影响牛肉制品的风味及营养价值。TBARs值能够反映牛肉制品的油脂氧化程度。

由图1~4可知,同一热加工温度下,各处理组牛肉制品的TBARs值均显著低于CT组(P<0.05),说明天然抗氧化剂能够抑制牛肉制品的脂肪氧化。

由图1~2可知,在80、100 ℃热加工温度下,各处理组牛肉制品间的TBARs值均差异显著(P<0.05),说明不同天然抗氧化剂对牛肉制品脂肪氧化的抑制效果不同。TP的抗氧化效果均最好,SP和RE的抗氧化效果最差。由图3可知,121 ℃热加工温度下,各抗氧化剂对牛肉制品的抗氧化效果相当,热加工过程中的脂肪氧化程度较低,这可能与真空包装的无氧环境有关。由图4可知,150 ℃热加工温度下,各处理组牛肉制品间的TBARs值均差异显著(P<0.05),也说明不同天然抗氧化剂对牛肉制品脂肪氧化的抑制效果不同。其中,AOB和RE的抗氧化效果最好,TP和SP最差。

上述结果表明,热加工温度较低时,TP的抗氧化性能优于其余4 种抗氧化剂;热加工温度较高时,AOB和RE的抗氧化性能优于其余3 种抗氧化剂,且显著优于TP;而SP在4 个热加工温度下均表现出较差的抗氧化能力。这可能是由于不同抗氧化剂的作用机理和热稳定性不同。

TP中的主要抗氧化活性成分为儿茶素[12],儿茶素有较强的自由基清除能力。梁云等[13]认为60 ℃条件下,TP的抗氧化能力优于RE;王梅等[14]认为TP在140 ℃条件下可以保持稳定,而在140 ℃以上时TP本身氧化加重;穆同娜等[11]认为TP中的抗氧化成分被过度氧化后会产生过氧化自由基副反应,从而诱发自由基连锁反应,加速脂肪氧化。因此,80 ℃热加工温度下TP的抗氧化性能优于RE,与图1~2的结果相符;150 ℃热加工温度下TP的抗氧化性能降低,与图4的结果相符。

Ahn[15]、王文艳[16]等认为SP是金属离子螯合剂,其通过与金属离子螯合抑制金属离子的促氧化效率,从而抑制脂肪氧化;贾炎等[17]认为SP也表现出自由基清除能力,但受SP溶液pH值的影响较大,pH 2时有较强的自由基清除能力,而在pH 10.68时对自由基几乎没有清除效果,牛肉制品的pH值约为6.3[18],因此,SP对牛肉制品的脂肪抗氧化效果较差,与本研究结果相符。

RE是自由基清除剂和单线态氧抑制剂[19]。Beltran

等[20]认为RE对煮制的鸡肉产品几乎无抗氧化作用,这与图1~2的结果相符。Monika等[21]发现RE对油炸牛肉饼的脂肪氧化有抑制作用;杜纪权等[22]认为RE可以在高温条件下保持较强的抗氧化性,是油炸食品中首选的抗氧化剂,这与图4的结果相符。

AOB是从竹叶中提取出的黄酮含量较高的物质[16]。江美都等[23]将AOB用于油炸琥珀桃仁,发现其抗氧化性明显强于TP。邹小琳等[24]研究焙烤、蒸制对竹叶黄酮稳定性的影响,发现蒸制对竹叶黄酮含量的影响高于焙烤,即焙烤时AOB的抗氧化性能较高,这与图4的结果一致。

2.2 天然抗氧化剂对不同热加工温度牛肉制品中脂肪酸的影响

牛肉制品加工过程中,脂肪分解形成脂肪酸,脂肪酸氧化分解产生挥发性物质,从而影响产品的风味和营养价值。通过对不同热加工温度下牛肉制品的脂肪酸组成和含量进行分析,以饱和脂肪酸(saturated fatty acid,SFA)、不饱和脂肪酸(unsaturated fatty acid,UFA)、多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid,PUFA)及UFA/SFA为指标,评价不同天然抗氧化剂对牛肉制品中脂肪酸的影响。

2.2.1 80 ℃组牛肉制品

由表2可知,80 ℃热加工条件下,牛肉制品中共检测出16 种脂肪酸,其中,CT-80、TP-80、AOG-80和SP-80中的棕榈油酸含量、AOG-80和AOB-80中的花生四烯酸含量、CT-80、TP-80、AOG-80和AOB-80中的二十碳三烯酸含量以及TP-80、AOB-80、RE-80和SP-80中的二十碳三烯酸含量均无显著差异;其余脂肪酸含量在各组间均有显著差异(P<0.05)。TP-80和AOG-80中检出14 种脂肪酸,RE-80中检出13 种,AOB-80、SP-80和CT-80中均检出12 种。相比于CT-80,其余5 种牛肉制品的UFA/SFA值均显著升高(P<0.05),说明添加天然抗氧化剂可以有效抑制脂肪酸,尤其是UFA的氧化,这与陈桂平等[25]在草鱼中添加TP、徐谓等[26]在兔肉中添加甘草提取物、姜蕾等[27]在萨拉米中添加RE的研究结果相似。TP-80样品的脂肪酸总含量、SFA、UFA和PUFA含量均显著高于其余5 种样品(P<0.05),说明80 ℃热加工条件下TP的抗氧化效果明显优于其他天然抗氧化剂,这与本研究中TBARs值的分析结果一致。endprint

2.2.2 100 ℃组牛肉制品

由表3可知,100 ℃热加工条件下,牛肉制品中共检测出16 种脂肪酸,且各脂肪酸含量在各组间均有显著差异(P<0.05)。AOB-100中检出全部16 种脂肪酸,AOG-100和RE-100中检出15 种,TP-100、SP-100和

CT-100中检出14 种。相比于CT-100,其余5 种牛肉制品的UFA/SFA值均显著升高(P<0.05),说明添加天然抗氧化剂可以有效抑制脂肪酸,尤其是UFA的氧化,这与80 ℃组牛肉制品的脂肪酸分析结果相似。TP-100样品的脂肪酸总含量、SFA、UFA和PUFA含量均显著高于其余5 种样品(P<0.05),说明100 ℃热加工条件下TP的抗氧化效果明显优于其他天然抗氧化剂,这与本研究中TBARs值的分析结果一致。

2.2.3 121 ℃组牛肉制品

由表4可知,121 ℃热加工条件下,牛肉制品中共检测出16 种脂肪酸,且各脂肪酸含量在各组间均有显著差异(P<0.05)。TP-121和AOG-121中檢出全部16 种脂肪酸,其余4 种牛肉制品中检出15 种。添加抗氧化剂各牛肉制品中的脂肪酸总含量、SFA、UFA和PUFA含量均显著高于CT-121(P<0.05),但5 组间含量相差不大,说明121 ℃热加工条件下各抗氧化剂的抗氧化效果相差不大,这与本研究中TBARs值的分析结果一致。

2.2.4 150 ℃组牛肉制品

由表5可知,150 ℃热加工条件下,牛肉制品中共检测出15 种脂肪酸,其中AOB-150中检出全部15 种脂肪酸,RE-150中检出13 种,TP-150、SP-150和CT-150中检出12 种,AOG-150中检出11 种。RE-150和CT-150中的二十碳三烯酸含量差异不显著(P>0.05),其余各脂肪酸含量在各组间均有显著差异(P<0.05);相比于CT-150,其余5 种牛肉制品的UFA/SFA值均显著升高

(P<0.05),说明添加天然抗氧化剂可以有效抑制脂肪酸,尤其是UFA的氧化,这与表2~4的分析结果相似。AOB-150和RE-150样品的脂肪酸总含量、SFA、UFA和PUFA含量均显著高于其他4 种样品(P<0.05),说明150 ℃热加工条件下AOB和RE的抗氧化效果明显优于其他天然抗氧化剂,这与本研究中TBARs值的分析结果一致。

3 结 论

本研究以脂肪氧化及脂肪酸组成和含量的变化为指标,分析不同热加工条件下天然抗氧化剂的抗氧化特性。结果表明:各热加工条件下,添加天然抗氧化剂的牛肉制品加工过程中的脂肪氧化均有不同程度的降低。80、100 ℃热加工条件下,添加TP牛肉制品的脂肪氧化程度均最低,其脂肪酸总含量、UFA和PUFA含量均最高;150 ℃热加工条件下,添加AOB和RE牛肉制品的脂肪氧化程度最低,其脂肪酸总含量、UFA和PUFA含量最高。上述结果说明TP适用于在较低热加工温度下的牛肉制品中发挥抗氧化作用,而AOB和RE适用于较高的热加工温度。本研究中所使用的天然抗氧化剂在不同热加工条件下所表现出的抗氧化特性仅限于本研究中的使用量,天然抗氧化剂的不同使用量与其自身抗氧化特性的量效关系需要进一步研究。在实际生产中,应根据牛肉制品加工工艺的不同选择合适的天然抗氧化剂,以达到最优的抗氧化效果。

参考文献:

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[2] 中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会. GB 2760—2014 食品安全国家标准 食品添加剂使用标准[S]. 北京: 中国标准出版社, 2014.

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