提高猪肉风味的营养调控策略

吴 婷，何 健，2

（1.四川铁骑力士集团冯光德实验室，四川 绵阳 621006；2.西南科技大学生命科学与工程学院，四川 绵阳 621010）

肉风味是除了肉色、保水性、酸碱度、剪切力、大理石花纹、嫩度和熟肉率等肉品质评价指标以外的另一重要指标，是生肉中风味前体物质在加工过程中发生美拉德反应和脂肪水解氧化等一系列化学变化产生挥发性物质而形成的肉的独特香味和滋味[1]。随着肉类产品的丰富和现代社会生活水平的不断提高，人们对肉类的要求不再局限于基本的营养价值和能量，而是增加了对肉类风味的追求[2]。肉类风味的追求促进了风味研究的不断进步与加深，继而促进了营养调控提高猪肉风味相关研究的开展。本文围绕肉类风味物质、分析方法和风味形成机制及影响因素，给出提高猪肉风味的营养调控理论方案和实践策略，推介调控猪肉风味的功能性物质。

1 肉类风味物质及其分析方法

影响肉类风味的物质包括新鲜生肉中存在的肉类风味前体物和加工过程中由风味前体物发生化学反应产生的风味物质。肉类风味前体物可分为水溶性成分和脂质。水溶性前体物包括游离氨基酸、肽、核苷酸、核糖、游离糖及含氮化合物等，其中氨基酸、肽、半胱氨酸、木糖这些加热后相对分子质量小于200的可溶性小分子化合物是重要的肉类风味前体物质[3]。在生肉制熟过程中，风味前体物被分解、氧化、还原，产生烯、醇、醛、酮、醚、羧酸、含氮及含硫化合物等多种挥发性风味物质，这些物质相互协同形成肉的特殊风味。例如无机盐、游离氨基酸、小肽和核酸代谢产物等共同决定着肉的滋味；而不饱和醛酮、含硫化合物以及一些杂环化合物等共同影响着肉的香味[4]。猪肉风味评价中肌苷酸是主要的评价指标，其分解产物积累越多，猪肉鲜味越好[5]。除此之外，氨基酸也是评价猪肉营养与风味的重要指标，亮氨酸、脯氨酸均为鲜味氨基酸，能够影响肌肉的风味[6]。

早期的肉类风味评价主要依靠人的嗅觉和味觉，这种方法虽然比较直观，但是具有强烈的主观性。为了使肉类风味的评价变得客观和准确，引入科学分析技术对肉类风味物质进行定性和定量分析。常见的风味物质分析方法主要有电子鼻、电子舌、核磁共振技术、气味扫描仪和复合联用技术等。电子鼻又称气味扫描仪，是由选择性电化学传感器阵列和适当的识别方法组成的一种智能仿生传感器系统，能够识别简单和复杂的气味，并与人体的感官评价一致[7]，在肉类风味检测中的应用主要是利用其鉴别和测量挥发性有机物如醇类、胺类、醚类等的能力，检测风味物质，实现对肉类气味的客观评价[8]。Iwona等（2016）[9]在研究饲粮中添加维生素E和硒的猪背最长肌挥发性成分和脂肪酸组成的变化时，利用电子鼻鉴定出猪肉中17种特征性挥发性成分，证明了猪饲粮中添加抗氧化剂能够改变挥发性化合物的分布，特殊抗氧化剂能防止生肉中不受欢迎的硫化合物的形成。Grassi等（2019）[10]通过电子鼻检测牛肉和家禽肉切片、鲽鱼片和鲑鱼鱼片，用K-最近邻算法建立分类模型评估肉类和鱼类的新鲜度；王炳蔚等（2016）[11]发现电子鼻检测数据与猪肉挥发性风味物质间展现了较为一致的聚类结果，能够利用电子鼻识别不同猪肉间的差异；Boothe等（2002）[12]在研究生禽肉微生物质量与储存时间和温度关系时发现，电子鼻可以检测出鸡肉中挥发性成分在不同储存时间和温度下的变化；李秀等（2019）[13]利用气相电子鼻发现驴腿部与其他部位的驴肉风味物质存在显著差异。电子舌则是用类脂膜作为味觉物质换能器，模拟人的味觉感受方式识别检测液体中的各种味觉物质，实现对肉类滋味的客观评价。Lee等（2019）[14]通过电子舌分析水分含量、味觉活性化合物以及味觉属性，发现干熟牛肉和湿陈牛肉在第14天出现不同口味属性，水分含量在第28天出现显著差异；宋泽等（2019）[15]利用电子舌发现不同部位牛肉以相同方式炖煮后的滋味存在明显差异。电子鼻与电子舌作为一种检测物品性质的电子器械，能替代人的感官分析，相对于人力有着速度快、检测产品结果稳定等优点，可以轻松完成原本需要大量试验才能完成的检测，但是也存在着呆板、针对面小、对环境要求高与需要调整等缺点[8]。核磁共振（NMR）技术在肉风味方面的应用主要是利用其原理测定肉中风味物质化合物[3]。如Graham等（2010）[16]利用NMR技术测定牛背最长肌宰后不同时间段内代谢产物的变化情况，发现肉宰后成熟过程中代谢产物变化明显，特别是肉中游离氨基酸的含量受到蛋白质分解的影响而显著增加；Wang等（2016）[17]利用600 MHz核磁共振波谱（NMR）对两个品种的肉质代谢产物组成进行研究，结果发现与42日龄北京鸭肉相比，72日龄临武鸭胸脯中的鹅肌肽、肌肽、高肌肽、烟酰胺含量较高，而琥珀酸、肌酸和肌醇含量显著偏低。Xiao等（2018）[18]运用NMR技术分析武定鸡肌肉在煮制过程中水溶性化合物的变化情况；Xiao等（2019）[19]采用核磁共振氢谱（1H-NMR）研究鸡龄对鸡肉代谢的影响，评价鸡肉品质，结果发现230日龄鸡肉中乳酸、肌酸、肌苷、葡萄糖、肌肽、鹅肌肽、牛磺酸、谷氨酰胺等前体物质含量与另外4个日龄鸡有显著差异；Liu等（2013）[20]运用NMR技术研究日龄对鸭肉代谢物质的影响时发现，乳酸、鹅肌肽随着日龄的增加而增加，而延胡索酸、甜菜碱、氨基乙磺酸、肌苷和拥有烷基支链的游离氨基酸随着日龄的增加而显著降低。但是在肉类的风味体系中存在大量的风味物质，单一的检测手段难以全面反映肉类风味，因而发展出复合联用技术。复合联用技术包括气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）、气相色谱-嗅闻-质谱联用技术（GC-O-MS）、全二维气相色谱/飞行时间质谱联用技术（GC-GC/TOFMS）、高效液相色谱-质谱联用技术（HPLC-MS）。Zhao等（2017）[21]利用GC-O-MS技术分析黑猪肉汤中的挥发性风味成分，鉴定出104种挥发性化合物，其中2-甲基-3-呋喃硫醇、3-甲硫基丙醛、糠（基）硫醇和γ-葵内酯等27种化合物通过嗅闻确定了气味活性值。麦雅彦等[22]对南美白对虾做蒸馏前处理，并利用气相色谱-质谱联用技术分析其香气成分，确定了南美白对虾中的主要风味物质为酮类和酯类。但是基于风味特征成分的微量性与复杂性，需要采用较完善的综合分析方法才能达到分析研究的目的和要求。

2 肉类风味的形成机制及影响因素

肉类风味形成的主要途径有美拉德反应、脂质降解、硫胺素降解以及美拉德反应产物与脂质氧化产物相互作用。其中肉类的美拉德反应是制熟时生肉中羰基和氨基化合物经脱水缩合、裂解、聚合等系列反应，生成噻吩、吡咯、吡啶和呋喃酮等风味物质的化学反应[23]。猪肉的挥发性物质中许多杂环、芳香化合物和一些醛、酮类物质一般都是由还原性糖和氨基酸之间的美拉德反应生成的，例如半胱氨酸和糖反应会产生猪肉特征风味。肉类的美拉德反应受pH、温度、水分活度、反应时间等因素影响[24]。当pH>3时，随着pH的升高，美拉德反应程度越剧烈；温度升高时，有利于进行美拉德反应，产生低分子量杂环化合物；水分活度处于0.3～0.7时，有利于产生美拉德反应，过高或过低的水分活度都会抑制美拉德反应的产生[25]。硫胺素是提供广泛含硫化合物的重要前体物质，硫胺素降解可产生60多种物质，其中50%以上为含硫化合物，包括硫化氢、脂肪链硫醇、含硫羰基化合物、噻吩、噻唑、硫代呋喃、双环化合物和脂环化合物等自身具有肉香味的物质[26]。硫胺素的热降解速率和机制受pH和反应介质影响较大。当pH<6时，硫胺素热降解速度缓慢，亚甲基断裂释放出较完整的嘧啶和噻唑组分；pH在6～7之间硫胺素的降解速度加快，噻唑环碎裂程度增加；当pH≥8时，降解产物中几乎没有完整的噻唑环，而是许多种含硫化合物[27]。美拉德反应和硫胺素降解产生的风味化合物约占风味物质的10%，剩余90%左右的熟肉风味物质则是通过脂质降解产生的[28]。猪肉中的碳氢化合物、醛、酮、酯和杂环化合物是通过脂质降解、氧化作用或进一步反应产生的。在烹饪条件下，猪肉肌内或肌间脂肪中的甘油三酯和磷脂可发生热降解和氧化降解，形成各种醛类芳香物质。脂肪酸的热降解和氧化是肉烹调过程中形成挥发性香味化合物的主要反应之一，同时不饱和脂肪酸的自氧化作用会产生与酸败相关的物质。脂质热降解受烹调温度和烹调时间的影响，猪肉在80 ℃煮制5 h可产生最多的挥发性化合物，而煮制12 h产生的挥发性物质最少[29-30]。因此，猪肉风味受肉中风味前体物质种类、含量和烹饪条件的影响。

3 提高猪肉风味的营养调控策略

随着市场需求量的增加，畜禽的养殖方式由传统的养殖模式发展成为规模化、工厂化的养殖方式，提高了养殖效率，但是由于猪生长周期缩短，肉品质较差，甚至丧失了原有的肉风味，因此，生产安全、高品质的畜禽产品，解决猪肉品质风味与养殖效率之间的矛盾，改善、调节肉的风味，满足市场需求，成为了当前养殖行业急需解决的问题。已有研究表明，营养因素对猪肉的影响极大，饲粮中能量、蛋白质水平能够对肉的风味、嫩度、多汁性等特性产生影响[31]。长期饲喂高能量低蛋白质饲粮，猪肉脂肪含量较高，肉质较肥较软；饲喂高蛋白质低能量饲粮，肉质较紧较瘦、脂肪少；饲粮能量水平还与胴体肌内脂肪直接相关，高能饲粮有利于脂肪沉积和提高脂肪酶活性，从而影响猪肉的口感和滋味[32]。除此之外，饲粮中的脂肪、维生素、矿物元素等也或多或少影响着猪肉的风味，由此可见营养调控是重要的肉风味调节手段。通过调整能量饲料、蛋白质饲料、矿物质饲料、维生素、氨基酸及微量元素添加剂的使用来全面平衡饲粮营养以实现提高猪肉风味目的营养调控理论被推进，但由于实际生产成本的控制需要，并不能做到理论与实践并行，因此越来越多的研究者开始了对特种功能性物质的研究，例如饲喂乳酸菌液能够明显提高猪肉中鲜味氨基酸含量[33]；饲喂枯草芽孢杆菌纳豆可降低脂肪中粪臭素的含量[34]。结合国家实施的“禁抗”令，本文推介2种有饲用抗生素部分药性作用、安全又能改善猪肉风味的功能性物质—低聚木糖（Xylooligosaccharides,XOS）和枸芪多糖（Gou-Qi Polysaccharides）。XOS是由2～7个木糖以β-1，4-糖苷键链接而成的一种功能性低聚糖，具有耐酸、耐热、不易被机体消化酶消化等优势，可促进双歧杆菌和乳酸菌等有益菌的增殖，是目前所有低聚糖中活性最稳定的益菌因子[35]。研究表明，XOS可被双歧杆菌等益生菌酵解为乙酸、丙酸和丁酸等短链脂肪酸[36]，这些代谢产物能酸化肠道环境、抑制有害菌生长，起到饲用抗生素的效果[37]；陈倩妮[38]研究低剂量XOS对肉仔鸡肉品质影响时发现，0.3%的XOS能够显著提高肌肉中粗蛋白质和粗脂肪含量；韩丽等（2017）[39]在XOS对生长肥育猪肌肉脂肪酸组成影响的研究中发现，饲粮中添加一定量的XOS可增加肌肉中单不饱和脂肪酸（MUFA）和饱和脂肪酸（SFA）+MUFA含量，已知MUFA和SFA+MUFA含量与肉的香味和可接受度呈正相关[40]，说明XOS是一种具有改善猪肉风味功能的物质。黄芪多糖是从药用植物黄芪中提取出来的糖类混合物，其对大肠杆菌、沙门氏菌和金黄色葡萄球菌均有抑制作用。枸杞多糖是枸杞的重要提取物，有较强的抑菌能力和抗氧化能力，有提高仔猪免疫力的作用。枸芪多糖是将枸杞和黄芪按照一定比例混合提取出来的复方植物提取物，兼备黄芪多糖和枸杞多糖的功能作用。郝壮等（2020）[41]在研究饲粮中添加枸芪多糖对肥育猪的影响及替代抗生素的效果时发现，饲喂枸芪多糖90 d后肥育猪肌肉中风味物质不饱和脂肪酸和鲜味氨基酸含量增多；同时对肥育猪平均日增重、肌肉中营养成分含量和肝脏抗氧化能力的提高都有积极作用，所以枸芪多糖是能够改善猪肉风味，同时可以提高肥育猪生长性能、肝脏抗氧化能力，并可代替抗生素的功能性物质。

4 结论与展望

由于肉类具有极高的营养价值和独特的感官性质，它一直以来都是膳食结构的重要部分。随着消费者对食品要求的不断增高，有必要对食品风味作出不断的改进。风味前体物质的种类与含量是影响猪肉香味与滋味的重要因素，因此，确定引发风味前体物质发生变化的关键物质，寻找能够调控这些关键物质的方法和技术，将是今后猪肉风味物质研究的重点。

目前虽然借助先进的分析手段与设备，已发现很多肉风味前体物质和肉风味中的挥发性物质，但是肉的风味是由各种风味物质的协同作用而形成的，微量、痕量物质都有可能对风味物质产生决定性的作用。精进分析方法、改良分析技术降低风味活性化合物的鉴定阈值，发现新风味物质，获取更多有用数据，加深对风味感觉的理解并加以利用，将使开发改善猪肉中风味物质组成结构的功能物质的工作得到进一步发展。