动物营养学报    2022, Vol. 34 Issue (7): 4452-4463    PDF    
牛至精油对平凉红牛半腱肌肉品质、脂肪酸及挥发性风味物质的影响
张瑞1 , 白云鹏1 , 贾莉1 , 孙建祥1 , 李佳龙1 , 孔繁云1 , 王憭1 , 张晓1 , 王瑛1 , 刘婷1 , 程强2 , 张小强3 , 张科4 , 吴建平5 , 赵生国1 , 雷赵民1     
1. 甘肃农业大学动物科学技术学院, 兰州 730070;
2. 甘肃旭康食品有限责任公司, 平凉 745000;
3. 甘肃省泾川县畜牧兽医中心, 平凉 744399;
4. 西北农林科技大学, 杨凌 712100;
5. 西北师范大学新农村发展研究院, 兰州 730070
摘要: 本试验旨在研究牛至精油对平凉红牛半腱肌肉品质、脂肪酸和挥发性风味物质的影响。选取27头初始体重为(270.47±16.26) kg的平凉红牛阉牛, 随机分为3组(每组9头), 在饲喂基础饲粮的同时分别补饲0(Con组)、130(L组)和260 mg/d(H组)的牛至精油。饲喂404 d后屠宰, 其中预试期14 d, 正试期390 d, 每30 d为1个阶段。结果显示: 1)H组半腱肌的亮度值显著低于Con组(P < 0.05);L组半腱肌的pH和熟肉率显著高于Con组(P < 0.05), 而失水率和剪切力显著低于Con组(P < 0.05)。2)L组和H组半腱肌中饱和脂肪酸的含量显著低于Con组(P < 0.05), 而不饱和脂肪酸的含量显著高于Con组(P < 0.05);L组和H组半腱肌中肉豆蔻酸和十七烷酸的含量显著低于Con组(P < 0.05), 而油酸的含量显著高于Con组(P < 0.05);L组半腱肌中二十三烷酸的含量显著低于Con组(P < 0.05), 而α-亚麻酸和共轭亚油酸的含量显著高于Con组(P < 0.05)。3)在平凉红牛半腱肌中共检测到50种挥发性风味物质, 其中醛类11种, 醇类4种, 酮类3种, 酯类5种, 酸类2种, 烃类22种, 其他类3种。L组半腱肌中庚醛和戊醛的相对含量显著高于Con组(P < 0.05), 1-辛烯-3-醇的相对含量显著高于Con组和H组(P < 0.05), 2-戊基呋喃的相对含量显著高于H组(P < 0.05), 乙酸乙酯仅在L组和H组中检测到。根据相对气味活度值(ROAV)判断得出, 壬醛为平凉红牛肉的关键风味物质(ROAV=100), 在3个组中分别找到了9、10、7个关键风味物质, 其中乙酸乙酯为L组的特有关键风味物质。综上所述, 牛至精油降低了平凉红牛半腱肌的嫩度, 提高了半腱肌的多汁性和适口性, 并可提供理想的脂肪酸组成和含量以及丰富的挥发性风味物质, 且当补饲量为130 mg/d时, 牛肉的品质最佳。
关键词: 牛至精油    肉品质    脂肪酸    挥发性风味物质    
Effects of Oregano Essential Oil on Meat Quality, Fatty Acids and Volatile Flavor Compounds in Semitendinosus of Pingliang Red Cattle
ZHANG Rui1 , BAI Yunpeng1 , JIA Li1 , SUN Jianxiang1 , LI Jialong1 , KONG Fanyun1 , WANG Liao1 , ZHANG Xiao1 , WANG Ying1 , LIU Ting1 , CHENG Qiang2 , ZHANG Xiaoqiang3 , ZHANG Ke4 , WU Jianping5 , ZHAO Shengguo1 , LEI Zhaomin1     
1. College of Animal Science and Technology, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China;
2. Gansu Xukang Food Co., Ltd., Pingliang 745000, China;
3. Jingchuan County Animal Husbandry and Veterinary Center in Gansu Province, Pingliang 744399, China;
4. College of Animal Science and Technology, Northwest A&F University, Yangling 712100, China;
5. Institute of Rural Development, Northwest Normal University, Lanzhou 730070, China
Abstract: This study investigated the oregano essential oil (OEO) on meat quality, fatty acids and volatile flavor compounds in the semitendinosus of Pingliang red cattle. Twenty-seven castrated Pingliang red cattle with an initial body weight of (270.47±16.26) kg were randomly divided into 3 groups with 9 cattle per group, they were fed a basal diet and extra provided 0 (Con group), 130 mg/d (L group) and 260 mg/d (H group) OEO, respectively. The experimental period was 404 d prior to harvest during which time 14 d for pre-experiment period and 390 d for formal experiment period, and each 30 days was a stage. The results showed as follows: 1) the lightness value of semitendinosus of the H group was significantly decreased compared with the Con group (P < 0.05); the pH and cooked meat rate of semitendinosus of the L group were significantly increased (P < 0.05), while the water lose rate and shear force were significantly decreased compared with the Con group (P < 0.05). 2) Saturated fatty acid content in semitendinosus of the L and H groups was significantly lower than that of the Con group (P < 0.05), while the unsaturated fatty acid content was significantly higher than that of the Con group (P < 0.05); the contents of myristic and margaric acids in semitendinosus of the L and H groups were significantly lower than those of the Con group (P < 0.05), while the oleic acid content was significantly higher than that of the Con group (P < 0.05); tricosanoic acid content in semitendinosus of the L group was significantly lower than that of the Con group (P < 0.05), while the contents of ɑ-linolenic acid and conjugate linoleic acid were significantly lower than those of the Con group (P < 0.05). 3) A total of 50 volatile flavor compounds were detected in semitendinosus of Pingliang red cattle, including 11 aldehydes, 4 alcohols, 3 ketones, 5 esters, 2 acids, 22 hydrocarbons and 3 others. The relative contents of heptanal and pentanal in semitendinosus of the L group were significantly higher than those of the Con group (P < 0.05); the oct-1-en-3-ol relative content in semitendinosus of the L group was significantly higher than that in the Con and H groups (P < 0.05), and the 2-pentyl furan relative content was significantly higher than that in the H group (P < 0.05); ethyl acetate was detected only in L and H groups. Nonanal was eventually determined the key volatile flavor compounds of Pingliang red cattle by relative odor activity value (ROAV), and 9, 10 and 7 key flavor compounds were found in the three groups, respectively, among which ethyl acetate was the unique key flavor compound of L group. In conclusion, OEO decreases meat tenderness, improves the juiciness and palatability, provides ideal fatty acid composition and contents as well as rich volatile flavor compounds of semitendinosus. The beef quality is the best when the supplemental level is 130 mg/d.
Key words: oregano essential oil    meat quality    fatty acids    volatile flavor compounds    

抗生素在治疗和预防畜禽疾病、促进动物生长方面发挥了重大作用。但抗生素的滥用和超量使用给人类带来了很多危害,这是因为抗生素造成的药物残留和耐药基因可以通过空气、畜禽排泄物等途径传播到土壤、水源,使其进入人体和畜禽体内[1-2]。因此,寻求既可以维护畜禽健康同时又可以促进畜禽生长的安全、天然、无残留的抗生素替代品至关重要。研究发现,牛至精油含有高水平的百里香酚和香芹酚,因此具有广谱的抗菌和抗氧化活性,被广泛应用于在动物生产中。我们前期的研究发现,在平凉红牛饲粮中添加牛至精油显著提高了平凉红牛的日增重和饲料效率,进而提高了产肉率和屠宰性能[3];在肉羊饲粮中添加牛至精油后肉羊的日增重和屠宰性能也显著提高,同时,肌肉中粗蛋白质含量显著提高,进而改善了肌肉营养品质[4]。这是因为牛至精油通过改变瘤胃发酵类型,增加了瘤胃有益微生物的数量,促进了营养物质的消化吸收[5-7]。Wu等[8]发现牛至精油能显著降低新生犊牛的腹泻率,这是因为牛至精油具有保护肠道屏障完整性及在屏障受损后能及时修复的能力[9]。Zou等[10]发现牛至精油能够减轻动物宰前应激,这是因为牛至精油能够提高动物机体抗氧化能力,主要是抗氧化酶的活性。在肉品质方面,牛至精油能够提高肌内脂肪含量,增加肌肉嫩度,进而改善肌肉的多汁性和适口性[3-4];牛至精油可以改变肌肉脂肪酸组成和含量,提高n-3多不饱和脂肪酸含量,降低饱和脂肪酸含量[11];牛至精油能够减缓肌肉脂质氧化过程,降低肌肉腐败程度,从而延长贮存期[12-13]。目前关于牛至精油对肌肉中挥发性风味物质的研究未见报道。平凉红牛属于中国黄牛种群,性情温顺、适应性强、耐粗饲、早熟、易肥、沉积脂肪效率高、雪花牛肉的产出率和切块率高、肉品质优良、风味独特,是甘肃黄土高原雨养农区农耕生产体系进化的珍贵“遗产”,其高档肉远销国内外市场。半腱肌是指沿臀股二头肌边缘分离出的净肉,专业术语为小黄瓜条,又称鲫鱼管,肉块形如管状,肉质细嫩,纤维细密,比较均匀,适宜煎烤牛排或炒制。因此,本试验选取平凉红牛为研究对象,研究饲粮中添加不同水平牛至精油对其半腱肌肉品质、脂肪酸和挥发性风味物质的影响,为寻找抗生素的替代品和改善牛肉品质提供参考。

1 材料与方法 1.1 试验设计、饲粮及饲养管理

采用单因素随机试验设计,从甘肃省平凉市泾川县平凉红牛育种中心选取27头阉割的体况良好、体重[(270.47±16.26) kg]相近的12月龄平凉红牛,随机分为3组(每组9头),分别补饲0(Con组)、130(L组)和260 mg/d(H组)牛至精油。试验所用牛至精油为暗绿色粉末状,其中牛至精油纯度为1.3%,主要载体为碳酸硅、碳酸钙、硅藻土等。每3头牛为1个单位,每天分别称取390和780 mg牛至精油与1 kg的精料混匀后,撒在饲粮表面确保牛至精油全部被采食。基础饲粮参照NRC(2016)推荐,根据目标日增重和营养标准最低成本、最佳效果设计饲粮配方,满足每一育肥阶段目标日增重的干物质采食量、蛋白质、维持净能、生长净能、维生素、矿物质需要量,实现育肥过程生物学效率和经济学效率最大化精准管理。基础饲粮组成及营养水平参见文献[3]。饲养试验预试期14 d,正试期390 d,每30 d为1个阶段,共13个阶段。试验采用全混合日粮(TMR)模式饲喂,每日分别在07:00和15:00各饲喂1次,自由采食和饮水。

饲喂试验结束后,所有试验牛禁食24 h,禁水2 h后屠宰,宰后30 min内沿臀股二头肌边缘分离出半腱肌并采集550 g,其中500 g用于测定肉品质相关指标,50 g冷藏条件下运回实验室,于-20 ℃保存用于测定脂肪酸和挥发性风味物质含量。

1.2 指标测定方法 1.2.1 肉色

色度仪(CR-10 plus,柯尼卡美能达,日本)校准后,将镜头垂直于肉面上紧扣肉面,避免漏光,按下摄像按钮,色度[亮度(L*)、红度(a*)、黄度(b*)]数据即自动存入机器。由于肉面颜色随位置而异,故按照每15 cm2重复3次的频率不断改变位置重复度量,最后取平均值。

1.2.2 pH

使用pH计直接在肌肉表面刺孔测定,肌肉的宽度和厚度均应大于3.0 cm,不同位置重复测定3次,取平均值。

1.2.3 失水率

切取约2.52 cm×2.52 cm×1.00 cm的肉样,称重(W1)后用纱布包裹,置于上下各18层滤纸和铁板中,用压力仪压至35 kg后保持5 min,取下肉样称重(W2),按公式计算失水率,每个样品重复测定3次,结果取平均值。

1.2.4 滴水损失

将肌肉沿肌纤维走向修成2 cm×2 cm×4 cm肉条,称重(W1)后用吊钩挂住肉条的一端,放入编号塑料瓶内,肉条悬挂于中央,避免与塑料瓶接触,放入4 ℃冰箱保存24 h;去除用滤纸吸干肉条表面水分,然后称量肉条的挂后重(W2),并按公式计算滴水损失,每个样品重复测定3次,结果取平均值。

1.2.5 蒸煮损失

取2.5 cm厚的肉块称重(W1)后装入耐热的真空袋,将温度计插入肌肉中心部位,使袋口朝上放入80 ℃恒温水浴锅中,待肌肉中心温度达到70 ℃时取出冷却至室温,用滤纸吸干表面水分,称重(W2),并按公式计算蒸煮损失,每个样品重复测定3次,结果取平均值。

1.2.6 熟肉率

取约30 g左右肉样,称重(W1)后于100 ℃蒸锅(1 500 W)中蒸30 min;取出肉样冷却至室温后吸干表面水分准确称重(W2),并按公式计算熟肉率,每个样品重复测定3次,结果取平均值。

1.2.7 剪切力

将约100 g肉样去除筋膜、可见脂肪后放入80 ℃恒温水浴锅加热,待中心温度达到70 ℃时取出,冷却至室温用直径为1.27 cm的圆形取样器沿与肌纤维平行的方向钻切肉样,在嫩度仪(C-LM3型,北京布拉德科技公司)上测定剪切力,每个样品测定次数不少于3次,最后取平均值。

1.2.8 脂肪酸提取与测定

脂肪酸提取参考Song等[14]的方法,并作适当修改,具体方法如下:肌肉样品于4 ℃条件下解冻12 h,用手术刀剥离表面脂肪,称取3 g肌肉到液氮冷冻过的研钵中研磨,加入脂肪提取液10 mL(氯仿与甲醇体积比为2 ∶ 1),然后将提取液倒入50 mL离心管中,重复5次,混匀后4 000 r/min离心10 min,加入2 mL氯仿、4 mL蒸馏水,对脂肪层进行二次提取,离心后将氯仿层用氮气吹干,用于甲酯化分析。甲酯化参照Liu等[15]的方法:在提取的脂肪中加入4 mL 0.1 mol/L的氢氧化钠-甲醇溶液,在60 ℃水浴锅中皂化1 h,待液体澄清后在自来水下冲洗冷却至室温。然后依次加入2 mL 10%硫酸氢钠、2 mL 25%饱和氯化钠、6 mL蒸馏水和3 mL正己烷,充分振荡后静置10 min分层,吸取上层液体于加有无水硫酸钠的试管中,用一次性针管吸出液体,经0.22 μm有机相滤膜过滤后用以气相色谱(GC)分析。GC条件:色谱柱SP-2560(100 m×0.25 mm×0.2 μm);进样口温度为260 ℃;氮气流速为1 mL/min,进样量为1.0 μL,分流比为20 ∶ 1。升温程序:初始温度140 ℃,保持5 min,以2 ℃/min升至200 ℃后保持5 min;再以6 ℃/min升温至230 ℃,保持20 min。根据已知的38种脂肪酸甲酯混标的保留时间对脂肪酸进行定性,根据每个脂肪酸的峰面积进行定量。

1.2.9 挥发性风味物质的测定

将解冻后的肉样剔除表面筋膜,准确称取10 g肉糜,置于60 mL顶空瓶中,放入4 g氯化钠,将盖子盖紧,封口膜封口,防止漏气。用老化过的萃取头(270 ℃老化30 min)插入顶空瓶中,在90 ℃水浴锅中萃取40 min,然后在GC进样口解吸5 min。GC-MS条件:色谱柱DB-1701(30 m×0.25 mm×0.25 μm);载气为高纯氦气(He);进样口温度为250 ℃;升温程序:初温35 ℃,保持5 min,以5 ℃/min升温至230 ℃,保持10 min;分流比为10 ∶ 1。传输带温度:230 ℃;离子源温度:150 ℃;电离方式:电轰击电离(EI);电离电压:70 eV;扫描方式为全扫描,扫描范围质荷比(m/z): 35~550。根据检索库(NIST)进行化合物的质谱分析鉴定,在检测出的挥发性风味物质中筛选出正匹配度和反匹配度均大于800的化合物。

采用相对气味活度值(ROVA)法确定关键风味物质,定义对样品整体风味贡献最大的物质的ROVA(ROAVstan)为100,其他挥发性物质的ROVA按公式计算:

式中:ROAVi为某挥发性风味物质的相对气味活度值;Ci为该挥发性风味物质的相对百分含量;Ti为该挥发性风味物质对应的气味阈值;Cstan为对试样整体风味贡献最大的物质的相对百分含量;Tstan为对试样整体风味贡献最大的物质相对应的气味阈值。

所有物质均满足0≤ROAV≤100,其中ROAV≥1为关键挥发性风味物质,ROVA越大的物质对样品整体风味的贡献越大。

1.3 数据统计与分析

数据经Excel 2019软件初步整理后采用SPSS 21.0软件的单因素方差分析(one-way ANOVA)程序进行显著性检验,运用Duncan法多重比较检验组间差异显著性,P < 0.05表示差异显著,结果用“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析 2.1 牛至精油对平凉红牛半腱肌肉品质的影响

表 1可知,H组L*值显著低于Con组和L组(P < 0.05),且分别降低了6.70%和6.08%;L组pH和熟肉率显著高于Con组(P < 0.05),且分别提高了3.53%和6.53%;L组失水率和剪切力显著低于Con组(P < 0.05),且分别降低了29.95%和11.66%。其他肉品质指标各组间无显著差异(P>0.05)。

表 1 牛至精油对平凉红牛半腱肌肉品质的影响 Table 1 Effects of oregano essential oil on meat quality of semitendinosus of Pingliang red cattle
2.2 牛至精油对平凉红牛半腱肌脂肪酸组成和含量的影响

表 2可知,在平凉红牛半腱肌中共检测到35种脂肪酸,其中饱和脂肪酸17种,以棕榈酸(C16 ∶ 0)(25.60%、24.72%、24.64%)和硬脂酸(C18 ∶ 0)(11.53%、9.14%、9.95%)为主;单不饱和脂肪酸9种,以油酸(C18 ∶ 1n9c)(41.60%、44.66%、44.70%)和棕榈油酸(C16 ∶ 1)(6.62%、6.65%、6.23%)为主;多不饱和脂肪酸9种,以亚油酸(C18 ∶ 2n6c)(3.30%、3.36%、3.54%)为主。

表 2 牛至精油对平凉红牛半腱肌脂肪酸组成和含量的影响 Table 2 Effects of oregano essential oil on fatty acid composition and contents in semitendinosus of Pingliang red cattle

在饱和脂肪酸中,L组和H组肉豆蔻酸(C14 ∶ 0)和十七烷酸(C17 ∶ 0)的含量显著低于Con组(P < 0.05);L组二十三烷酸(C23 ∶ 0)的含量显著低于Con组(P < 0.05)。在单不饱和脂肪酸中,L组和H组油酸(C18 ∶ 1n9c)的含量显著高于Con组(P < 0.05),且分别高出了7.37%和7.45%。在多不饱和脂肪酸中,L组和H组顺-13, 16-二十二碳二烯酸(C22 ∶ 2)的含量显著高于Con组(P < 0.05);L组α-亚麻酸和共轭亚油酸的含量显著高于Con组(P < 0.05),且分别高出了81.25%和65.12%。对脂肪酸组成和含量进行统计分析发现,L组和H组饱和脂肪酸的含量显著低于Con组(P < 0.05),而不饱和脂肪酸的含量显著高于Con组(P < 0.05)。

2.3 牛至精油对平凉红牛半腱肌挥发性风味物质的影响

表 3可知,在平凉红牛半腱肌中共检测到50种挥发性化合物,其中醛类11种,醇类4种,酮类3种,酯类5种,酸类2种,烃类22种,其他类3种。醛类化合物中,以苯甲醛、壬醛和己醛的相对含量较高,且L组庚醛和戊醛的相对含量显著高于Con组(P < 0.05),而己醛的相对含量则表现为L组显著高于H组(P < 0.05)。在检测到的醇类化合物中,L组1-辛烯-3-醇的相对含量显著高于Con组和H组(P < 0.05)。酮类和酯类化合物中,二氢-5-戊基-2(3H)-呋喃酮和乙酸乙酯仅在L组和H组中检测到,在Con组中未检测到。各酸类化合物的相对含量在各组之间无显著差异(P>0.05)。烃类是平凉红牛半腱肌中检测到的种类最多的化合物,其中以二甲基丁烷的相对含量最高,且L组辛烷的相对含量显著低于H组(P < 0.05),邻二甲苯的相对含量显著高于H组(P < 0.05),而甲苯的相对含量显著低于Con组和H组(P < 0.05)。2-戊基呋喃属于杂环类化合物,在肌肉中一般含量较低,当饲粮中添加牛至精油后,L组2-戊基呋喃的相对含量显著高于H组(P < 0.05)。

表 3 牛至精油对平凉红牛半腱肌挥发性风味物质的影响 Table 3 Effects of oregano essential oil on volatile flavor compounds in semitendinosus of Pingliang red cattle

结合气味阈值和风味物质相对含量计算ROAV。在检测到的50种挥发性风味物质中,壬醛气味阈值较低(1 μg/kg),且相对含量较高,对牛肉风味贡献最大,因此定义壬醛为平凉红牛肉的关键风味物质(ROAVstan=100)。当ROAV≥1时,此挥发性风味物质则为牛肉的关键风味物质;当0.1≤ROAV<1时,则对牛肉总体风味有重要修饰作用。根据挥发性风味物质的ROAV,在3个组中分别找到了9、10、7个关键风味物质,其中乙酸乙酯是L组的关键风味物质。

3 讨论

我们前期的研究发现,饲粮中添加牛至精油显著提高了平凉红牛的生长性能和饲料效率,进而增加了胴体重和产肉量,同时背最长肌肉品质也得到显著改善,具体表现在:在72 h排酸时间内,L组和H组背最长肌pH、失水率和剪切力显著低于Con组,而熟肉率显著高于Con组;H组蒸煮损失显著低于Con组[3]。这说明饲粮中添加牛至精油增加了平凉红牛背最长肌的嫩度、多汁性和适口性,进而改善了肉品质。本研究的重点在于饲粮中添加牛至精油对半腱肌肉品质、脂肪酸含量和挥发性风味物质的影响。

肉色可以衡量牛肉的新鲜度,也是影响消费者购买力的直接因素。牛肉的亮度与肌内脂肪含量密切相关。有研究表明,牛至精油增加了育肥猪背最长肌肌内脂肪含量,从而增加了肌肉的b*[11]。而在半腱肌部位,我们发现牛至精油降低了牛肉的L*值,这也是丰富的肌内脂肪含量导致的。肌肉pH受多种因素的影响,如饲粮营养水平、生长速度和宰前应激均能影响宰后肌肉pH的变化。pH主要取决于肌肉中的乳酸含量,可以反映牛屠宰后肌糖原的酵解速度和强度,与肌肉的肉色、嫩度、多汁性和适口性密切相关[16]。有研究表明,牛至精油具有广谱的抗氧化活性,可以减轻动物屠宰前的应激反应[10],因此减少宰后乳酸堆积,减缓了pH的下降,但这似乎与牛至精油的添加量有关系。肌肉中的水分大部分是存在于肌丝、肌原纤维和肌原纤维膜之间的不易流动的水。一般认为,牛肉失水率越低,系水力越高,肉的保水性越好[17]。本研究中,滴水损失在各组间无显著差异,但L组失水率显著低于Con组,说明牛至精油有利于牛肉的保水性,进而改善肉品质,但这也与添加量有关。剪切力是影响肉品质的重要指标,一般认为,剪切力越低,牛肉越嫩,越容易被咀嚼。剪切力受肌内脂肪含量、肌纤维粗细、肌纤维密度等的影响[18]。根据L*值的结果推测,牛至精油通过增加肌内脂肪含量降低半腱肌的剪切力,这与韦胜等[19]的研究结果一致,韦胜等[19]研究发现牛至精油降低了羊肉半腱肌的剪切力,增加了肌肉嫩度。同时,孔繁云等[4]认为牛至精油通过增加肌内脂肪含量降低了羊肉背最长肌的剪切力。但牛至精油是否可以通过改变肌纤维粗细和密度来降低剪切力还需要进一步研究。熟肉率反映的是牛肉烹饪过程中蛋白质变性和水分流失的程度,蛋白质可通过美拉德、热降解等反应影响肉的滋味和香味;水分流失可以影响肉的多汁性、嫩度和适口性,一般来说,水分流失越少,肉的营养越丰富,口感越好,同时肉的出品率越高,进而表明肉的加工品质越好。本研究中,L组熟肉率显著高于Con组和H组,说明牛至精油可以提高牛肉的出品率,但与添加量密切相关,这与羊肉上的研究结果[4]一致。

肌肉脂肪酸组成和含量与肉品质、肉的风味密切相关。有研究表明,饲粮中添加牛至精油、油籽、百里香、枣粉以及限饲等营养调控手段均可改变肌肉脂肪酸组成和含量[11, 14, 20-21]。本研究中,添加牛至精油降低了平凉红牛半腱肌饱和脂肪酸的含量,提高了单不饱和脂肪酸的含量,这可能与脂肪的沉积、瘤胃发酵类型的改变以及瘤胃生物氢化作用等相关。饱和脂肪酸中,肉豆蔻酸可以通过调控糖、脂代谢相关基因的表达促进脂肪前体细胞的分化,增加肌肉脂肪沉积[22]。十七烷酸和二十三烷酸与胆固醇含量的升高相关,不利于人体健康,因此被称为不健康的脂肪酸,膳食营养专家建议少食饱和脂肪酸含量高的食品。刘立山等[23]发现饲粮中添加牛至精油降低了牛肉中饱和脂肪酸的含量,这与本研究结果一致。硬脂酸通过硬脂酰CoA去饱和酶活性催化C9处的去饱和,可以合成油酸[24]。本研究中,饲粮中添加牛至精油显著增加了半腱肌油酸含量,而硬脂酸含量在各组间无显著差异,可以推测牛至精油可能对硬脂酰CoA去饱和酶活性具有促进作用,但需要进一步的研究去证实。在动物脂肪酸中,油酸占40%~50%,可以通过维持低水平的低密度脂蛋白和高水平的高密度脂蛋白来预防心脑血管疾病,在机体的新陈代谢过程中也起着重要作用。一般情况下,人体合成的油酸不能满足自身需要,必须通过食物摄取,因此食用油酸含量较高的食品有益健康。α-亚麻酸是n-3多不饱和脂肪酸的重要前体,是必需脂肪酸,机体不能自身合成,只能通过饮食获得。研究表明,α-亚麻酸具有特殊的神经保护和延缓衰老功能[25];同时,α-亚麻酸通过去饱和酶和延长酶可以转化为顺-5, 8, 11, 14, 17-二十碳五烯酸(EPA)和顺-4, 7, 10, 13, 16, 19-二十二碳六烯酸(DHA),EPA和DHA对婴幼儿脑部发育具有重要作用,被称为“脑黄金”。反刍动物肌肉中的共轭亚油酸主要是c9t11-异构体,可以通过瘤胃内亚麻酸和亚油酸的生物氢化作用形成,还可以通过组织脂肪库内源性合成[26]。共轭亚油酸被认为是具有抗癌、预防心脏病、提高免疫功能等特点的天然抗氧化剂,对人体健康十分有益。有研究发现,牛至精油可以降低反刍动物瘤胃氢化作用,进而增加共轭亚油酸的含量[27]。本研究结果表明牛至精油添加促进了油酸、α-亚麻酸和共轭亚油酸在半腱肌中的沉积,推测原因可能是牛至精油通过促进饲粮或者蛋白质、脂肪的消化吸收,增加肌内脂肪沉积;同时,通过改变瘤胃微生物组成促进脂肪酸的相互转化;此外,牛至精油的抗氧化活性可以降低肌肉的脂质氧化,形成利于人体健康的脂肪酸类型,但这与牛至精油的添加量密切相关。本试验结果显示,当牛至精油添加量为130 mg/d时,半腱肌中α-亚麻酸和共轭亚油酸的含量较高,而二十三烷酸的含量较低。

肉的风味被认为是影响适口性的最重要因素。肌肉的风味前体物质主要包括氨基酸、脂肪酸、硫胺素、还原糖等,这些物质在烹饪过程中通过热降解、脂肪氧化和美拉德反应形成了肉的独特的风味物质,如醛类、醇类、酮类、酯类等,影响肉的风味和适口性[28]。然而关于饲粮中添加牛至精油对牛肉挥发性风味物质的影响的研究尚未报道。

醛类是平凉红牛半腱肌中最重要的挥发性化合物,具有相对较低的气味阈值和较高的相对含量。醛类主要来源于不饱和脂肪酸的氧化降解和氨基酸的Strecker降解反应。例如,己醛和戊醛是亚油酸氧化降解的产物,分别对牛肉产生了鲜草香、烤坚果香和麦芽香[29];庚醛是油酸自动氧化的产物,赋予牛肉特殊的坚果味和杏仁味[30]。气味阈值的高低决定了香味的浓郁程度,只有气味阈值低的挥发性成分才能对风味做出关键贡献,而气味阈值高的物质只能对牛肉风味起修饰作用。在平凉红牛半腱肌中,苯甲醛是所有样品中相对含量最高的醛类化合物,可通过苯丙氨酸降解生成,赋予牛肉特殊的坚果香、花香、柑橘味,但因其气味阈值较高,对牛肉的风味只有修饰作用,而壬醛因具有较低的气味阈值和较高的相对含量被认为是平凉红牛肉的关键风味物质,赋予牛肉玫瑰香和柑橘香。

醇类化合物的气味阈值比醛类要高,因此对牛肉气味的影响不如醛类。不饱和脂肪酸,尤其是n-6多不饱和脂肪酸的氧化分解可产生醇类;醛类也可通过氧化还原反应生成相应的醇类化合物。醇类也被认为是生成酯类物质的主要前体物质。醇类物质一般存在于果类产品中,拥有特殊的果香味,在平凉红牛半腱肌中,相对含量最高的醇类是1-辛烯-3-醇,主要由亚油酸和花生四烯酸氧化产生,赋予牛肉浓郁的蘑菇香和玫瑰香味,在L组中,ROAV达到64.99,是L组的关键风味物质。

酮类化合物对肉味的形成有重要影响,气味阈值比同分异构的醛类要大,但低于醇类,因此认为是对牛肉风味产生影响的第二大物质,主要来源于脂质降解、醇的氧化和酯的分解,在牛肉中的含量和种类都比较少,但酮类化合物比较稳定,能维持长久的香味。本研究中,二氢-5-戊基-2(3H)-呋喃酮仅在补饲牛至精油的组中检测到。

酯类化合物具有相对较低的气味阈值,可以给牛肉带来脂肪香气和果香味,主要由游离脂肪酸与醇的酯化反应产生。乙酸乙酯具有令人愉悦的水果香,有研究发现随着月龄的增加,羊肉中乙酸乙酯的含量呈现逐渐降低趋势[30]。本研究中,仅在补饲牛至精油的组中检测到乙酸乙酯,说明牛至精油增加了酯的合成,给牛肉带来了理想的风味。烃类化合物可分为烷烃和芳香烃,对牛肉风味的贡献较小,但对肉的香味起到修饰作用,其中芳香烃为脂质热降解产生的,烷基自由基的脂质氧化和类胡萝卜素的分解也可产生烃类。饲粮中添加牛至精油表现出烃类化合物含量不断降低的趋势。杂环类化合物对牛肉风味也有一定的作用,2-戊基呋喃是亚油酸氧化降解的产物,给牛肉带来特殊的焙烧香味,2-戊基呋喃在L组中相对含量最高,说明牛至精油改善了牛肉的风味。

4 结论

本试验结果表明,牛至精油能够改善平凉红牛半腱肌的肉品质,可提供理想的脂肪酸组成和含量以及丰富的挥发性风味物质,进一步提高牛肉的适口性和消费者的接受度。当补饲量为130 mg/d时,平凉红牛半腱肌肉品质、脂肪酸组成和含量、挥发性风味物质组成更有利于人体健康和牛肉口感。

参考文献
[1]
VAN BOECKEL T P, PIRES J, SILVESTER R, et al. Global trends in antimicrobial resistance in animals in low- and middle-income countries[J]. Science, 2019, 365(6459): eaaw1944. DOI:10.1126/science.aaw1944
[2]
BACANLI M, BAŞARAN N. Importance of antibiotic residues in animal food[J]. Food and Chemical Toxicology, 2019, 125: 462-466. DOI:10.1016/j.fct.2019.01.033
[3]
白云鹏, 张瑞, 吴建平, 等. 牛至精油对平凉红牛生长性能、屠宰性能及肉品质的影响[J]. 动物营养学报, 2020, 32(12): 5778-5787.
BAI Y P, ZHANG R, WU J P, et al. Effects of oregano essential oil on growth performance, slaughter performance and meat quality of Pingliang red cattle[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2020, 32(12): 5778-5787 (in Chinese).
[4]
孔繁云, 吴建平, 张科, 等. 饲粮中添加牛至精油、罗伊乳杆菌和莫能菌素对绵羊生长性能、屠宰性能、胴体性状、肉质性状及血清抗氧化指标的影响[J]. 动物营养学报, 2020, 32(8): 3771-3779.
KONG F Y, WU J P, ZHANG K, et al. Effects of dietary oregano essential oil, Lactobacillus reuteri and monensin on growth performance, slaughter performance, carcass traits and serum antioxidant indices of sheep[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2020, 32(8): 3771-3779 (in Chinese). DOI:10.3969/j.issn.1006-267x.2020.08.036
[5]
柏妍. 牛至精油替代莫能菌素对荷斯坦奶公牛瘤胃功能和生长性能的影响[D]. 博士学位论文. 兰州: 甘肃农业大学, 2020.
BAI Y. Effects of oregano essential oil as potential alternative for monensin on ruminal function and growth performance of young Holstein dairy bulls[D]. Ph. D. Thesis. Lanzhou: Gansu Agricultural University, 2020. (in Chinese)
[6]
周瑞. 牛至精油对羔羊胃肠道结构和功能及其微生物多样性的影响[D]. 博士学位论文. 兰州: 甘肃农业大学, 2019.
ZHOU R. The effects of oregano essential oil on gastrointestinal tract structure, function and microbiota diversity of lambs[D]. Ph. D. Thesis. Lanzhou: Gansu Agricultural University, 2019. (in Chinese)
[7]
LEI Z M, ZHANG K, LI C, et al. Ruminal metagenomic analyses of goat data reveals potential functional microbiota by supplementation with essential oil-cobalt complexes[J]. BMC Microbiology, 2019, 19(1): 30. DOI:10.1186/s12866-019-1400-3
[8]
WU J P, GUO J S, LIU T, et al. Feeding a calf starter containing monensin alone or in combination with an oregano, and cobalt blend to Holstein calves[J]. Journal of Animal Science, 2020, 98(7): skaa214. DOI:10.1093/jas/skaa214
[9]
ZOU Y, XIANG Q H, WANG J, et al. Oregano essential oil improves intestinal morphology and expression of tight junction proteins associated with modulation of selected intestinal bacteria and immune status in a pig model[J]. BioMed Research International, 2016, 2016: 5436738.
[10]
ZOU Y, XIANG Q H, WANG J, et al. Effects of oregano essential oil or quercetin supplementation on body weight loss, carcass characteristics, meat quality and antioxidant status in finishing pigs under transport stress[J]. Livestock Science, 2016, 192: 33-38. DOI:10.1016/j.livsci.2016.08.005
[11]
CHENG C S, LIU Z H, ZHOU Y F, et al. Effect of oregano essential oil supplementation to a reduced-protein, amino acid-supplemented diet on meat quality, fatty acid composition, and oxidative stability of longissimus thoracis muscle in growing-finishing pigs[J]. Meat Science, 2017, 133: 103-109. DOI:10.1016/j.meatsci.2017.06.011
[12]
张瑞, 刘婷, 宫旭胤, 等. 牛至精油结合储藏温度对羊肉保鲜效果的影响[J]. 河南农业科学, 2019, 48(2): 137-143.
ZHANG R, LIU T, GONG X Y, et al. Effect of oregano essential oil combined with storage temperature on preservation of mutton[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences, 2019, 48(2): 137-143 (in Chinese).
[13]
刘婷, 张瑞, 吴建平, 等. 牛至精油结合不同包装方式对冷鲜羊肉保鲜效果的影响[J]. 食品与发酵工业, 2020, 46(4): 139-145.
LIU T, ZHANG R, WU J P, et al. Effect of oregano essential oil combined with packaging methods on preservation of chilled mutton[J]. Food and Fermentation Industries, 2020, 46(4): 139-145 (in Chinese).
[14]
SONG S Z, WU J P, ZHAO S G, et al. The effect of energy restriction on fatty acid profiles of longissimus dorsi and tissue adipose depots in sheep[J]. Journal of Animal Science, 2017, 95(9): 3940-3948.
[15]
LIU T, LEI Z M, WU J P, et al. Fatty acid composition differences between adipose depot sites in dairy and beef steer breeds[J]. Journal of Food Science and Technology, 2015, 52(3): 1656-1662. DOI:10.1007/s13197-013-1117-5
[16]
孙旺斌, 付琪, 薛瑞林, 等. 不同枣粉添加水平对陕北白绒山羊屠宰性能和肉品质的影响[J]. 草业学报, 2021, 30(7): 111-121.
SUN W B, FU Q, XUE R L, et al. Effects of different levels of jujube powder on slaughter characteristics and meat quality of Northern Shaanxi white cashmere goats[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2021, 30(7): 111-121 (in Chinese).
[17]
GROCHOWSKA E, BORYS B, LISIAK D, et al. Genotypic and allelic effects of the myostatin gene (MSTN) on carcass, meat quality, and biometric traits in Colored Polish Merino sheep[J]. Meat Science, 2019, 151: 4-17. DOI:10.1016/j.meatsci.2018.12.010
[18]
郎玉苗. 肌纤维类型对牛肉嫩度的影响机制研究[D]. 博士学位论文. 北京: 中国农业科学院, 2016.
LANG Y M. Mechanism and effects of muscle fiber types on beef tenderness[D]. Ph. D. Thesis. Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2016. (in Chinese)
[19]
韦胜, 郎侠, 王彩莲, 等. 牛至精油对绵羊生长性能、屠宰性能及肉品质的影响[J]. 动物营养学报, 2019, 31(6): 2823-2829.
WEI S, LANG X, WANG C L, et al. Effects of oregano essential oil on growth performance, slaughter performance and meat quality of sheep[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2019, 31(6): 2823-2829 (in Chinese).
[20]
DAL BOSCO A, GERENCSÉR Z, SZENDRÖ Z, et al. Effect of dietary supplementation of Spirulina (Arthrospira platensis) and Thyme (Thymus vulgaris) on rabbit meat appearance, oxidative stability and fatty acid profile during retail display[J]. Meat Science, 2014, 96(1): 114-119. DOI:10.1016/j.meatsci.2013.06.021
[21]
PENG Y S, BROWN M A, WU J P, et al. Different oilseed supplements alter fatty acid composition of different adipose tissues of adult ewes[J]. Meat Science, 2010, 85(3): 542-549. DOI:10.1016/j.meatsci.2010.03.003
[22]
谢秋萍, 束刚, 王松波, 等. 肉豆蔻酸对猪肌内脂肪前体细胞分化聚酯和脂肪酸组成的影响[J]. 畜牧与兽医, 2012, 44(S1): 160-161.
XIE Q P, SHU G, WANG S B, et al. Effects of myristic acid on polyester and fatty acid composition in porcine intramuscular adipose precursor cells[J]. Animal Husbandry & Veterinary Medicine, 2012, 44(S1): 160-161 (in Chinese).
[23]
刘立山, 周瑞, 吴建平, 等. 日粮中添加牛至精油对牛肉脂肪酸以及血液生化指标的影响[J]. 中国饲料, 2019(13): 47-51.
LIU L S, ZHOU R, WU J P, et al. Effects of fatty acids in beef and blood biochemical index by adding oregano oil into ration[J]. China Feed, 2019(13): 47-51 (in Chinese).
[24]
RULE D C, MACNEIL M D, SHORT R E. Influence of sire growth potential, time on feed, and growing-finishing strategy on cholesterol and fatty acids of the ground carcass and longissimus muscle of beef steers[J]. Journal of Animal Science, 1997, 75(6): 1525-1533. DOI:10.2527/1997.7561525x
[25]
GAO H, YAN P P, ZHANG S, et al. Long-term dietary alpha-linolenic acid supplement alleviates cognitive impairment correlate with activating hippocampal CREB signaling in natural aging rats[J]. Molecular Neurobiology, 2016, 53(7): 4772-4786. DOI:10.1007/s12035-015-9393-x
[26]
GRIINARI J M, CORL B A, LACY S H, et al. Conjugated linoleic acid is synthesized endogenously in lactating dairy cows by Delta(9)-desaturase[J]. The Journal of Nutrition, 2000, 130(9): 2285-2291. DOI:10.1093/jn/130.9.2285
[27]
GARCIA-GALICIA I A, ARRAS-ACOSTA J A, HUERTA-JIMENEZ M, et al. Natural oregano essential oil may replace antibiotics in lamb diets: effects on meat quality[J]. Antibiotics, 2020, 9(5): 248. DOI:10.3390/antibiotics9050248
[28]
LIU W L, LI H M, JIANG D Q, et al. Effect of Saccharomyces cerevisiae, Torulaspora delbrueckii and malolactic fermentation on fermentation kinetics and sensory property of black raspberry wines[J]. Food Microbiology, 2020, 91: 103551. DOI:10.1016/j.fm.2020.103551
[29]
VAN BA H, AMNA T, HWANG I. Significant influence of particular unsaturated fatty acids and pH on the volatile compounds in meat-like model systems[J]. Meat Science, 2013, 94(4): 480-488. DOI:10.1016/j.meatsci.2013.04.029
[30]
WANG F, GAO Y Q, WANG H B, et al. Analysis of volatile compounds and flavor fingerprint in Jingyuan lamb of different ages using gas chromatography-ion mobility spectrometry (GC-IMS)[J]. Meat Science, 2021, 175: 108449. DOI:10.1016/j.meatsci.2021.108449