2. 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所 动物营养学国家重点实验室,北京 100193;
3. 重庆市畜牧科学院,重庆 408599;
4. 郑州大学农学院,郑州 450001
2. State Key Laboratory of Animal Nutrition, Institute of Animal Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China;
3. Chongqing Academy of Animal Sciences, Chongqing 408599, China;
4. School of Agricultural Sciences, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China
猪肉是人类膳食中蛋白质、脂肪、必需氨基酸、矿物质、维生素以及其他营养物质的重要来源之一[1-2]。目前我国市场上猪肉的主要品种为三元杂交猪,其饲料利用率高、生长速度快、眼肌面积大、瘦肉率高,通常在6月龄体重达120 kg时出栏。随着人们经济水平的提高和消费观念的转变,肉质鲜美、风味独特、优质绿色的地方品种猪肉逐渐受到消费者的喜爱。肉品质是包括食用、营养、技术、卫生、人文五大品质的一个复合性状和概念,其中食用品质是影响消费者产生购买决策的重要属性[3-4]。肉品质受到品种、遗传、饲养管理环境和屠宰加工等因素影响,其中品种特性是影响肉品质的重要因素之一[5]。
荣昌猪是我国优质地方品种猪,主要分布在我国重庆市荣昌县及四川省隆昌县的东部,具有适应性强、杂交配合力好、遗传性能稳定、肉质优良等优点[6],被《中国畜禽遗传资源志·猪志》、《国家畜禽遗传资源保护名录》和《世界家畜品种及名种辞典》收录[7]。荣昌猪肉是川渝地区回锅肉、腌制腊肉、烤肉等传统菜肴的优质原料。章杰等[8]研究表明,与杜洛克猪肉相比,荣昌猪肉肌内脂肪含量显著升高,剪切力降低,富含单不饱和脂肪酸。周晓容等[9]发现,日粮营养水平对生长育肥期荣昌猪背最长肌的肌内脂肪、饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸和必须脂肪酸含量均无显著影响。李睿等[10]研究发现,蒸制、炒制、烤制、熏制肉和熏制香肠5种加工类型荣昌猪肉挥发性风味物质指纹图谱存在明显差异,3-甲基丁醛、戊醛是炒制、烤制荣昌猪的特征风味物质。王庭[11]研究发现,磷脂对荣昌猪肉的特征性风味和肉香味作用明显。刘文宗和周勤飞[12-13]研究发现,荣昌猪半腱肌和冈下肌的硬度值最大,腹壁肌黏着性最大。Lu等[14]比较了三元杂交猪、荣昌猪、莱芜猪、大花白猪、蓝塘猪和通城猪背最长肌中挥发性风味物质,发现与三元杂交猪相比,5种地方品种猪共有23种挥发性风味物质的浓度发生显著改变。综上,国内外对荣昌猪肉品质研究主要集中于生长阶段、日粮营养水平、部位和加工方式等因素对肉品质的影响,但是关于荣昌猪肉与三元杂交猪肉滋味轮廓、气味轮廓和特征挥发性风味物质的研究相对较少。
为更好开发和利用重庆市优良地方品种荣昌猪,变资源优势为经济优势,满足生猪产业高质量发展的优质种猪需求以及多元化优质猪肉消费市场需求,本试验以纯种荣昌猪为研究对象,通过与消费市场上常见的三元杂交猪比较,对胴体性状、肉品质、滋味轮廓、气味轮廓及挥发性风味物质等指标进行检测,系统研究荣昌猪食用品质,为地方品种猪肉品质评价提供相对完整的基础数据,同时也为消费者挑选优质猪肉提供依据。
1 材料与方法 1.1 试验设计试验依托于重庆市畜牧科学院进行,在重庆市畜牧科学院试验基地进行样品采集。试验选取健康状况良好,出栏期体重相近,性别各半的三元杂交猪((117.75±7.19) kg) (n=8)和荣昌猪((112.40±8.78) kg) (n=10),在环境可控条件下饲养,各自按照其营养需求进行饲喂,试验期内动物自由采食和饮水。试验期结束,所有动物宰前禁食12 h,按标准化流程进行电击晕、放血、脱毛、去除内脏、劈半、清洗等,测定胴体性状。取左侧背最长肌,剔除皮下脂肪和结缔组织,于-20 ℃保存待测。
1.2 试验材料HI99163便携式pH计(意大利,anna),CR-400色差计(日本,柯尼卡美能达),TA.XT Plus物性测试仪(英国,SMS),BSA224 S-CW电子天平(德国,赛多利斯),SA402B电子舌(日本INSENT),PEN3电子鼻(德国,Airsense),ST 255 Soxtec索氏抽提仪(丹麦,FOSS),TRACE1310气相色谱-质谱联用仪(美国,Thermo),DB-3AB电加热板(上海,力辰邦西),甲醇、无水乙醇、无水乙醚(天津,福晨),氯化钾、氯化钠、氯化银(国药),酒石酸(麦克林),2-甲基-3-庚酮、正构烷烃(C7~C40) (Sigma-Aldrich)。
1.3 检测指标1.3.1 胴体性状测定 参照我国农业行业标准NY/T 825—2004《瘦肉型猪胴体性状测定技术规范》[15]屠宰分割,并进行胴体性状测定,测定指标包括宰前活重、胴体重、胴体直长、胴体斜长、平均背膘厚和眼肌面积,并计算屠宰率。其中胴体直长是由枕寰关节底部前缘(第一颈椎凹陷处)至耻骨联合前缘中线的距离;胴体斜长是由第一肋骨与胸骨结合处至耻骨联合中线的距离。
屠宰率(%)=(胴体重/宰前活重)×100。
1.3.2 常规肉品质指标测定 参照我国农业行业标准NY/T 2793—2015《肉的食用品质客观评价方法》[16]测定pH、肉色、滴水损失和蒸煮损失。剪切力和质构剖面分析参考Li等[17]报道的方法测定。肌内脂肪采用以无水乙醚为溶剂的索氏抽提法(GB/T 5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》[18])测定。肌内脂肪的含量以湿基计。
1.3.3 感官仿生评价(电子舌) 样品于80 ℃水浴中加热60 min,冷却,液氮研磨成粉。称取5 g研磨样品于50 mL离心管中,加入20 mL预热超纯水(38 ℃),涡旋30 min,再加入20 mL预热超纯水(38 ℃),37 ℃下超声30 min,室温下5 000 r·min-1离心10 min,将上清液倒入砂芯漏斗中抽滤,量取体积并于上机前稀释2倍。试验时酸味、咸味、鲜味、苦味、涩味循环测试4次,清洗时间330 s,检测时间30 s。SA-402B电子舌传感器特点及性能见表 1。
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表 1 SA-402B电子舌传感器特点及性能 Table 1 Characteristics and performance of SA-402B electronic tongue sensor |
1.3.4 感官仿生评价(电子鼻) 称取1 g研磨样品于10 mL顶空瓶中(尽量避免样品粘到顶空瓶内壁),室温平衡20 min,60 ℃孵育30 min,放置室温平衡20 min。样品进样速率为400 mL·min-1,载气速率400 mL·min-1,清洗时间300 s,检测时间400 s。PEN3电子鼻性能特点和参数见表 2。
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表 2 PEN3电子鼻性能特点和参数 Table 2 Sensor array and performance characteristics of PEN3 electronic nose |
1.3.5 挥发性风味物质测定 称取3 g研磨样品于20 mL顶空瓶中,加入10 μL 0.05 μg·μL-1 2-甲基-3-庚酮·甲醇溶液,拧紧Silicon-PTFE瓶盖,55 ℃孵育20 min,然后采用SPME (50/30 μm,DVB/CAR/PDMS,Supelco)充分萃取顶空瓶中挥发性风味物质,萃取温度55 ℃,萃取时间40 min,解吸附温度250 ℃,解吸附时间3 min。挥发性风味物质经VF-WAXms气相色谱柱分离后进行质谱分析。气相条件:色谱柱,VF-WAXms毛细管柱(60 m × 0.25 mm × 0.25 μm,Agilent Technologies);载气,高纯度氦气;载气流速,1.0 mL·min-1;分流比5∶1。升温程序:初始温度40 ℃,以4 ℃·min-1升至230 ℃,保持5 min。质谱条件:电子轰击离子源,电子能为70 eV,全扫描模式,质量范围为40~400 m·z-1,分辨率为60 000 FWHM (Full width half Maximum),自动增益值为1 × 106;离子源温度为280 ℃,传输线温度为250 ℃,所有样品均重复测定3次。
GC-Orbitrap-MS数据采用Thermo Scientific Trace Finder进行解卷积,并与NIST 2017数据库提供的谱图相匹配,选取匹配度大于750的化合物来实现检索定性;按照样品GC-MS升温程序测定正构烷烃(C7~C40),根据正构烷烃的保留时间计算挥发性风味物质的保留指数,并与文献报道结果进行比对,实现挥发风味物质定性鉴定。以2-甲基-3-庚酮为内标,根据内标法计算样品中挥发性风味物质浓度。
1.4 数据统计分析试验数据以“平均值±标准差”表示,使用SPSS 20.0软件进行统计分析,采用Student’s双尾t检验进行差异分析,P < 0.05表示差异显著,P < 0.01表示差异极显著。主成分分析(PCA)使用在线分析软件MetaboAnalyst 5.0进行。利用Graphad Prism 8.0软件制作柱状图。
2 结果 2.1 三元杂交猪和荣昌猪胴体性状差异分析本试验对三元杂交猪和荣昌猪的胴体性状进行了统计与分析。由表 3可知,荣昌猪的宰前活重、胴体重、屠宰率均低于三元杂交猪,但差异不显著(P>0.05)。荣昌猪胴体直长、胴体斜长显著低于三元杂交猪(P < 0.05)。荣昌猪平均背膘厚极显著高于三元杂交猪(P < 0.01)。荣昌猪的眼肌面积极显著低于三元杂交猪(P < 0.01)。
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表 3 三元杂交猪(n=8)和荣昌猪(n=10)胴体性状差异分析 Table 3 Analysis of the differences in carcass traits between Duroc × (Landrace × Yorkshire) (DLY) pigs (n=8) and Rongchang (RC) pigs (n=10) |
由表 4可知,荣昌猪和三元杂交猪肌肉pH45 min、pH24 h、L45 min*、b45 min*、b24 h*无显著差异(P>0.05),荣昌猪L24*h极显著低于三元杂交猪(P < 0.01),荣昌猪a45 min*、a24 h*极显著高于三元杂交猪(P < 0.01)。荣昌猪滴水损失极显著低于三元杂交猪(P < 0.01),荣昌猪和三元杂交猪蒸煮损失无显著差异(P>0.05)。荣昌猪剪切力极显著低于三元杂交猪(P < 0.01)。就质构特性而言,荣昌猪肌肉硬度显著低于三元杂交猪(P < 0.05),荣昌猪肌肉内聚性显著高于三元杂交猪(P < 0.05),荣昌猪和三元杂交猪肌肉弹性、胶黏性、咀嚼性、回复性均无显著差异(P>0.05)。荣昌猪肉肌内脂肪(3.04%)高于三元杂交猪(2.85%),但差异不显著(P>0.05)。
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表 4 三元杂交猪(n=8)和荣昌猪(n=10)常规肉品质差异分析 Table 4 Analysis of the differences in meat traits between DLY pigs (n=8) and RC pigs (n=10) |
两品种猪肉鲜味、咸味、酸味、苦味、涩味以及鲜味丰富度、苦味回味和涩味回味响应值见表 5,荣昌猪在咸味、鲜味丰富度以及苦味回味上响应值均显著高于三元杂交猪(P < 0.05),荣昌猪在鲜味、酸味、涩味以及涩味回味上响应值均显著低于三元杂交猪(P < 0.01)。多元统计分析显示,PC1和PC2的贡献率分别为63.6%、22.3%,累计贡献率为85.9%,表明两组之间滋味具有一定差异(图 1A)。由图 1B可知,鲜味和苦味的传感器响应值较其他传感器高,表明荣昌猪和三元杂交猪肉的鲜味和苦味较丰富。
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表 5 三元杂交猪(n=8)和荣昌猪(n=10)背最长肌滋味响应值 Table 5 Taste response values of longissimus dorsi of DLY pigs (n=8) and RC pigs (n=10) |
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A.PCA得分图;B.电子舌滋味响应值雷达图 A.PCA score plot; B.Radar chart of electronic tongue taste response value 图 1 三元杂交猪(n=8)和荣昌猪(n=10)背最长肌滋味指纹图谱差异 Fig. 1 Difference in taste profile in longissimus dorsi between DLY (n=8) and RC groups (n=10) |
由表 6可知,荣昌猪W1S、W2S传感器响应值明显高于三元杂交猪(P < 0.01),表明荣昌猪中含有更多的醛类、醇类、酮类等,荣昌猪W1C、W3C、W6S、W5C、W3S传感器响应值明显低于三元杂交猪(P < 0.05),表明两品种间芳香族化合物、含硫化合物和萜烯类、吡嗪类化合物存在明显差异。对两品种猪10种传感器响应值进行主成分分析,如图 2A所示,第一主成分的贡献率为75.8%,第二主成分的贡献率为10.7%,两者累积贡献率为86.5%,说明两个主成分能解释大部分变异,荣昌猪和三元杂交猪香气轮廓存在一定差异。由图 2B可知,W2W、W1W、W5S响应值较其他传感器高,表明在荣昌猪和三元杂交猪肉中含硫化合物和氮氧化合物较多。
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表 6 三元杂交猪和荣昌猪背最长肌气味响应值(n=6) Table 6 Odor response values of longissimus dorsi of DLY pigs and RC pigs (n=6) |
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A.PCA得分图;B.电子鼻气味响应值雷达图 A. PCA score plot; B. Radar plot for the electronic nose sensor response value 图 2 三元杂交猪和荣昌猪背最长肌气味轮廓差异(n=6) Fig. 2 Difference in flavor profile in longissimus dorsi between DLY and RC groups (n=6) |
由表 7可知,荣昌猪和三元杂交猪背最长肌中共鉴定到76种挥发性风味物质。包括11种醇类、20种醛类、10种酮类、9种酯类、2种酸类、4种呋喃类、11种碳氢化合物和9种其他化合物。与三元杂交猪相比,荣昌猪背最长肌中醛类和酮类化合物极显著升高(P < 0.01,图 3A),分别增加了22.93%和50.70%。PCA分析显示,两组间挥发性风味物质具有明显的分离趋势(图 3B)。荣昌猪背最长肌中有16种挥发性风味物质显著高于三元杂交猪(P < 0.05,图 3C)。为了进一步筛选两品种间挥发性风味物质的潜在标记物,结合PLS-DA计算两组间挥发性风味物质的VIP值,VIP值>1的挥发性化合物有26种(图 3D)。己醛、戊醛、2, 3-辛二酮、乙酸乙酯、丁酸烯丙酯、2-乙基呋喃等16种挥发性化合物(VIP值>1且P < 0.05)可能是荣昌猪和三元杂交猪的关键差异风味物质。
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表 7 三元杂交猪和荣昌猪背最长肌中挥发性风味化合物(n=6) Table 7 Volatile flavor compounds in longissimus dorsi of DLY pigs and RC pigs (n=6) |
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A.挥发性化合物种类差异;B.PCA得分图;C.挥发性化合物差异热图;D.挥发性化合物VIP得分图 A. Differences of volatile compounds; B. PCA score plot; C. Difference heat map of volatile compounds; D. VIP score of volatile compounds 图 3 三元杂交猪和荣昌猪背最长肌挥发性化合物差异分析(n=6) Fig. 3 Analysis on the difference of volatile compounds in the longissimus dorsi between DLY pigs and RC pigs (n=6) |
研究表明,胴体直长、背膘厚和眼肌面积大小等属性与猪胴体产肉量有关,背膘厚小、眼肌面积大的猪胴体通常具有较高屠宰率[19]。本试验中,与荣昌猪相比,三元杂交猪的胴体直长、胴体斜长、眼肌面积显著增加,平均背膘厚显著降低,说明三元杂交猪的胴体性状优于荣昌猪,这与以往的报道[20-21]基本一致。
常规肉品质通常用pH、肉色、滴水损失、蒸煮损失、嫩度、质构特性、肌内脂肪含量等理化指标进行评价。屠宰后肌肉的pH降低是由于宰后糖原经过糖酵解转化成乳酸,乳酸大量积累造成pH下降,肌肉初始糖原含量对肉pH起决定作用[22]。本试验两品种猪pH和肉色L*、a*、b*均在合理变化范围之内。肌肉的颜色主要取决于肌肉中的肌红蛋白含量和形态,氧合肌红蛋白越高,肉色越鲜艳。与三元杂交猪相比,荣昌猪具有较低的L24 h*和较高的a45 min*、a24 h*,L*亮度值越大表明肌肉色泽越白,a*红度值越大表明肌肉色泽越红,Zhang等[23]报道,中国本土猪肉色的红度值比商品猪高。肌肉的保水能力主要通过滴水损失、蒸煮损失等指标进行量化,可以反映出肉品质的多汁性[24],滴水损失率是衡量肌肉持水能力的重要指标[25]。荣昌猪的滴水损失率为1.4%,显著低于三元杂交猪的2.13%,反映出荣昌猪的系水力和多汁性更好。嫩度是重要的客观食用品质,用剪切力值来进行量化,猪肌束中肌纤维数越多,肌纤维密度越大,直径越小,系水力越好,肉质就越嫩[26]。本研究中,荣昌猪剪切力值和硬度值显著低于三元杂交猪,反映出荣昌猪肉质更嫩,具有更好的质地和口感。Huang等[27]报道,中国本土猪都是脂肪型的,肌内脂肪含量在3%~5%;Wood等[28]报道,当肌内脂肪含量高于2.5%时,猪肉的风味和多汁性得到改善[29]。本试验结果显示,两群体猪肌内脂肪无显著差异,但荣昌猪肌内脂肪略高于三元杂交猪。以上结果表明,荣昌猪具有较低的胴体性状和较好的肉质特性。
3.2 三元杂交猪和荣昌猪滋味轮廓差异分析电子舌技术是基于模拟动物味觉感知系统对唾液的反应机制,是从自动进样器、传感器陈列获得信号并分析结果的计算软件[30]。使用非特异性、低选择性的传感器对液体进行识别,将味道转化为数值形式。电子舌技术可以克服人们味觉的高变异性和主观性,减少时间成本的消耗,并通过化学成分预测肉滋味,在实际应用中更有优势[31]。郭金英等[32]报道,运用电子舌技术对蒸煮的藏香猪、三门峡黑猪和杜长大白猪进行分析,结果表明不同品种鲜味物质差异大,区分度良好。范文教等[33]利用电子舌技术对掺假腐肉的香肠样品实现定量识别。本试验中,电子舌的结果显示,荣昌猪鲜味丰富度、咸味和苦味的回味较高,酸味、涩味、鲜味较低,这些差异来源于肌肉中风味前体物质以及其经过化学反应产生的滋味物质[34]。
3.3 三元杂交猪和荣昌猪气味轮廓、风味物质差异分析电子鼻技术是基于模拟动物嗅觉过程建立起来的检测体系,是由气敏传感器陈列、模式识别和信息处理三大系统组成[35]。其采用气体传感器建立响应曲线,能快速、无损对样品中挥发性气味物质组成进行信息采集,可测得样品中挥发气味物质的整体指纹信息,结合统计学分析方法,对指纹信息进行分析,建立数据库,实现对未知样品的定性、定量检测[36]。电子鼻技术广泛应用于不同肉类,如猪肉、牛肉、鸡肉、海鲜鱼类等[37-38]新鲜度鉴定和掺假检测中[39]。Giovanelli等[40]利用PEN2电子鼻可以有效区分3种意大利干腌火腿及其加工阶段,表明电子鼻技术不仅可以用于肉类识别,还可应用于火腿成熟过程的在线监测。田晓静和王俊[41]报道,电子鼻技术能有效应用于肉品新鲜度检测、肉制品品质判定和掺假检测等方面。本研究通过电子鼻分析发现,荣昌猪比三元杂交猪含有更为丰富的挥发性化合物,如醛类、酮类等。
结合GC-MS测定的挥发性风味化合物,可以更清楚地了解两组猪肉在香气成分上的差异。挥发性风味化合物是肉制品烹饪过程中风味前体物质经过一系列的化学反应如硫胺素降解、脂质氧化、美拉德反应,脂质氧化产物与美拉德相互作用形成的,这些产物具有不同的浓度和气味,构成了猪肉香气特征[42]。本研究中,猪肉含量较高的化合物主要是醛类、酮类、呋喃类、酯类等,这与熟猪肉中报道的香气物质一致[43]。
荣昌猪和三元杂交猪背最长肌中共检测到76种挥发性化合物,其中己醛、戊醛、2, 3-辛二酮、乙酸乙酯、丁酸烯丙酯、2-乙基呋喃等16种挥发性化合物存在显著差异。己醛主要是亚油酸的氧化降解产物,因其特有的青草味对肉风味形成具有重要作用[44]。荣昌猪肉中己醛(2 069 μg·kg-1)、戊醛(450 μg·kg-1)含量显著高于三元杂交猪。酮类物质主要是来自于氨基酸降解和不饱和脂肪酸热氧化降解反应,对肉香味的构成起到重要作用[45],1-辛烯-3-酮主要来源于亚油酸加热降解,具有蘑菇味和水果味,这对猪肉的风味贡献很大[46]。本研究中,荣昌猪背最长肌中1-辛烯-3-酮含量高于三元杂交猪,且VIP得分较高(1.04),是典型的肉香型化合物。2, 3-辛二酮是由亚油酸经脂氧合酶氧化而来,荣昌猪背最长肌中2, 3-辛二酮含量(3 172 μg·kg-1)显著高于三元杂交猪(2 085 μg·kg-1),具有甜奶油味和脂肪味[47]。酯类化合物通常是由游离酸和脂质氧化所产生的醇相互作用生成的[48]。本研究中,呈典型甜果香味乙酸乙酯、丁酸烯丙酯在荣昌猪背最长肌中含量显著高于三元杂交猪,且VIP值均大于1,酯类物质对荣昌猪香气轮廓具有一定的贡献作用。呋喃类化合物主要来自碳水化合物的烯醇化和脱水反应[49],荣昌猪中2-乙基呋喃具有较高的VIP值(1.41),也体现了呋喃类化合物对猪肉香气的重要贡献度,有助于赋予猪肉甜味、果香味和青草味[50]。因此,己醛、戊醛、2, 3-辛二酮、乙酸乙酯、丁酸烯丙酯这些化合物以及呋喃类化合物的浓度变化,可能是导致两品种猪肉风味特征差异形成的原因。
4 结论与三元杂交猪相比,荣昌猪平均背膘厚显著增加,胴体重和屠宰率有下降趋势。荣昌猪肉色鲜红、系水力较好。感官仿生评价结果显示,荣昌猪肉中咸味、鲜味丰富度和苦味回味的响应值增加,醛类、醇类和酮类化合物含量升高。风味组学结果显示,荣昌猪和三元杂交猪背最长肌中己醛、戊醛、2, 3-辛二酮、乙酸乙酯、丁酸烯丙酯、2-乙基呋喃等16种挥发性风味物质可能是品种间风味差异形成的重要风味物质。这些试验结果为更好了解荣昌猪风味品质特征提供基础数据,为促进荣昌猪种质资源开发利用奠定基础。
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(编辑 郭云雁)