不同养殖模式对牦牛背最长肌挥发性风味物质及脂肪酸组成的影响

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　　摘 要：为确定不同养殖模式对青海牦牛背最长肌挥发性风味物质和脂肪酸组成的影响，选择传统放牧和育肥6 个月2 种养殖模式下的12 头2～3 岁龄成年公牦牛背最长肌作为实验材料，采用顶空固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术分析肌肉中风味物质组成，同时测定2 种养殖模式下牦牛背最长肌的脂肪酸组成。结果表明：2 组样品均检出13 种饱和脂肪酸（saturated fatty acid，SFA）、5 种单不饱和脂肪酸（monounsaturated fatty acid，MUFA）和7 種多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，PUFA），放牧组牦牛背最长肌脂肪酸相对含量由大到小依次为SFA（40.77%）>PUFA（35.15%）>MUFA（24.07%），育肥组为SFA（44.72%）>MUFA（40.10%）>PUFA（15.18%）;2 组样品共检出32 种挥发性风味物质，包括酮类4 种、醛类10 种、酸类2 种、酯类1 种、醇类5 种、烯类2 种及芳香类8 种，放牧组牦牛背最长肌中检出26 种，育肥组检出30 种。综上，育肥模式对牦牛肉脂肪酸和挥发性风味物质组成具有较大影响。
　　关键词：牦牛;放牧;育肥;挥发性风味物质;脂肪酸
　　Effects of Different Feeding Systems on Volatile Flavor and Fatty Acid Composition of Yak Longissimus dorsi
　　YANG Yuanli1， SHA Kun2， SUN Baozhong1， LEI Yuanhua1， ZHANG Songshan1， ZHANG Jiang3， XIE Peng1，*
　　（1.Institute of Animal Science， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100193， China;
　　2.Yantai Research Institute， China Agricultural University， Yantai 264670， China;
　　3.Gaoliying Veterinary Health Inspection Station， Shunyi District， Beijing， Beijing 101300， China）
　　Abstract： In order to determine the effects of different feeding modes on the volatile flavor and the Longissimus dorsi of yaks from Qinghai province， China， a total of 12 adult male yaks aged 2 to 3 years under the two feeding modes of grazing and feedlot （6 animals in either group） for 6 months were selected. Longissimus dorsi muscles from these animals were used as experimental materials. Headspace solid-phase microextraction （HS-SPME） combined with gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS） was used to analyze the volatile flavor and fatty acid composition of the muscle samples. The results showed that 13 saturated fatty acids （SFA）， 5 monounsaturated fatty acids （MUFA） and 7 polyunsaturated fatty acids （PUFA） were detected in either of the two groups. The percentages of fatty acids decreased in the following order： SFA （40.77%） > PUFA （35.15%） > MUFA （24.07%） for the grazing group， and SFA （44.72%） > MUFA （40.10%） > PUFA （15.18%） for the feedlot group. A total of 32 volatile flavor substances were detected in the two groups， including 4 ketones， 10 aldehydes， 2 acids， 1 ester， 5 alcohols， 2 olefins， and 8 aromatics， 26 of which were detected in the grazing group and 30 in the feedlot group. In summary， the fattening model has a greater impact on  the volatile flavor and fatty acid composition of yak muscle.
　　Keywords： yak; grazing; feedlot; volatile flavor substances; fatty acids 　　DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20200220-047
　　中图分类号：TS251.1                                       文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2020）04-0046-07
　　引文格式：
　　杨媛丽， 沙坤， 孙宝忠， 等. 不同养殖模式对牦牛背最长肌挥发性风味物质及脂肪酸组成的影响[J]. 肉类研究， 2020， 34（4）： 46-52. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20200220-047.    http：//www.rlyj.net.cn
　　YANG Yuanli， SHA Kun， SUN Baozhong， et al. Effects of different feeding systems on volatile flavor and fatty acid composition of yak Longissimus dorsi[J]. Meat Research， 2020， 34（4）： 46-52. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20200220-047.    http：//www.rlyj.net.cn
　　牦牛被譽为“高原之舟”，传统放牧的牦牛肉是一种营养成分含量高、安全、无污染的肉类，具有高蛋白、低脂肪、维生素含量高的优点[1]。但在传统放牧模式下，牦牛的饲草转化率较低[2]，生长周期长，对青藏高原草场生态造成了巨大压力。随着物质生活水平的提高，人们对于牦牛肉的需求日益增长，牦牛舍饲育肥、补饲等技术成为产业发展的必然趋势。养殖方式的改变不仅可以提高牦牛的生长性能和屠宰性能[3-5]，还会对牦牛肉品质产生一定影响。王莉[6]、孔祥颖[7]和杨小林[8]等发现，补饲可以显著提高牦牛肉的脂肪含量和嫩度，并显著降低牦牛肉水分含量（P<0.05）。杨昌福等[9]研究发现，育肥牦牛肉有更高的pH值和更低的蒸煮损失
　　（P<0.05）。方雷[10]和郝力壮[11]研究发现，暖季补饲可以显著提高牦牛肉中必需氨基酸含量（P<0.05）。除此之外，挥发性风味物质也是牦牛肉品质的重要衡量标准。舍饲育肥下的羊肉[12-13]和牛肉[14]风味与传统放牧模式相比有很大差异。目前，养殖方式对牦牛肉的挥发性风味物质和脂肪酸组成是否产生影响未见系统报道。为此，本研究以传统放牧和育肥6 个月的牦牛背最长肌为研究对象，比较分析挥发性风味成分和脂肪酸组成差异，以期为牦牛肉生产提供理论基础。
　　1 材料与方法
　　1.1 材料与试剂
　　随机选取青海省海晏县健康的2～3 岁龄放牧和舍饲育肥6 个月公牦牛各6 头。放牧组：天然牧场传统放牧养殖;育肥组：舍饲育肥6 个月，饲料原料包括青贮、酒糟、燕麦、菜粕等;饲喂遵循定时、定量、定人员原则;饲料按配方进行配比，并使用TMR混合日粮搅拌机进行搅拌;每天上午和下午定时饲喂2 次、饮水2 次，并在饲喂过程中定时混匀饲料。根据GB/T 19477—2004《牛屠宰操作规程》进行屠宰，屠宰后胴体需放置在0～4 ℃条件下排酸24 h，分割后取左半侧胴体背最长肌作为实验样品。
　　甲醇（色谱纯） 河北四友卓越科技有限公司;浓盐酸（优级纯） 重庆川东化工（集团）有限公司;乙醚（分析纯）、石油醚（分析纯）、氢氧化钾（优级纯）、氢氧化钠（优级纯）、氯化钠（分析纯）、正己烷（分析纯） 成都市科龙化工试剂厂;2-甲基-3-庚酮标准溶液 上海阿拉丁生化科技股份有限公司。
　　1.2 仪器与设备
　　7890A-7000气相色谱-质谱联用仪、6890气相色谱仪
　　美国安捷伦科技有限公司;DB-WAX色谱柱（30 m×250 μm，0.25 μm） 美国J&W公司;固相微萃取装置、50/30 μm二乙基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane，DVB/CAR/PDMS）萃取头 美国Supelco公司。
　　1.3 方法
　　1.3.1 脂肪酸测定
　　参照GB 5009.168—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定》中的酸水解法。
　　1.3.2 风味物质测定
　　称取6 g肉糜，放入20 mL萃取瓶中密封，50 ℃条件下平衡20 min。将固相萃取进样器插入萃取瓶的顶空部分，萃取40 min。然后将萃取器转移至气相色谱-质谱联用仪，250 ℃解吸7 min，同时启动仪器采集数据。
　　风味化合物定性：通过保留时间与NIST 2.0质谱数据库比对进行鉴定，另外根据化合物的保留时间计算保留指数（retention indices，RI）[15]，并与www.Flavornet.com网站的RI进行比较鉴定化合物。
　　风味化合物定量：采用内标法，在顶空固相微萃取前向样品中加入1 μL 0.816 mg/mL内标物2-甲基-3-庚酮，结果以样品质量（干基）计，风味化合物含量按下式计算。
　　式中：S1为化合物色谱峰面积/（μV·s）;S2为内标物色谱峰面积/（μV·s）;ρ为内标物质量浓度/（mg/mL）;
　　V为内标物体积/μL;m为样品质量（干基）/g。
　　1.4 数据处理
　　采用Microsoft Office Excel 2003软件进行数据处理，结果用平均值±标准差表示。采用SPSS 20.0软件全因子模型对数据进行统计分析与主成分分析，差异显著水平为0.05。 　　2 结果与分析
　　2.1 不同养殖模式下牦牛背最长肌的脂肪酸组成
　　SFA. 饱和脂肪酸（saturated fatty acid）;MUFA. 单不饱和脂肪酸（monounsaturated fatty acid）;PUFA. 多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid）;大写字母不同，表示组间差异显著（P<0.05）。下同。
　　由图1～5可知，放牧组和育肥组牦牛背最长肌均检出13 种SFA、5 种MUFA和7 种PUFA，但是2 组样品的脂肪酸组成差异较大。放牧组牦牛背最长肌脂肪酸相对含量依次为SFA（40.77%）>PUFA（35.15%）>MUFA（24.07%），育肥组为SFA（44.72%）>MUFA（40.10%）>PUFA（15.18%）。SFA均为2 组中相对含量最高的脂肪酸，且育肥组SFA相对含量显著升高，育肥组MUFA相对含量显著高于放牧组，而育肥组PUFA相对含量则显著低于放牧组（P<0.05）。
　　与放牧组相比，育肥组牦牛背最长肌的葵酸（C10：0）、月桂酸（C12：0）、十三烷酸（C13：0）、十五烷酸（C15：0）、珍珠酸（C17：0）、花生酸（C20：0）、二十一烷酸（C21：0）、山嵛酸（C22：0）、二十三烷酸（C23：0）和二十四烷酸（C24：0）相对含量均显著降低（P<0.05），棕榈酸（C16：0）相對含量显著升高
　　（P<0.05），油酸（C18：1 n-9 c）和棕榈油酸（C16：1）相对含量显著升高（P<0.05），n-3 PUFA和n-6 PUFA总含量显著降低（P<0.05），且7 种PUFA相对含量均显著降低（P<0.05）。
　　2.2 不同养殖模式下牦牛背最长肌的挥发性风味物质组成
　　由表1～2可知，牦牛背最长肌中共检出32 种挥发性风味物质，其中放牧组检出26 种，育肥组检出30 种。检出的挥发性风味物质可以分为7 类，包括酮类4 种、醛类10 种、酸类2 种、酯类1 种、醇类5 种、烯类2 种及芳香类8 种。其中，酸类物质仅在育肥组中检出。2 组样品各类挥发性风味物质组成差异较大，放牧组相对含量最高的为醛类（31.13%），其次为芳香类（30.71%）及醇类（25.35%）;而育肥组相对含量最高的为芳香类（28.76%），其次为酮类（22.02%）及醛类（19.07%）。
　　育肥组酮类物质相对含量（22.02%）显著高于放牧组（7.74%）（P<0.05），其中，育肥组3-戊酮和苯乙酮含量显著高于放牧组（P<0.05），2-壬酮含量显著低于放牧组（P<0.05），2-辛酮仅在育肥组检出。育肥组醛类物质相对含量（19.07%）显著低于放牧组（31.13%）（P<0.05），其中，放牧组含量最高的醛类物质为
　　2-甲基丁醛，而育肥组中未检出该物质，育肥组含量最高的为壬醛，含量显著高于放牧组（P<0.05），而癸醛、正辛醛、2-辛烯醛、苯甲醛含量显著低于放牧组
　　（P<0.05）。育肥组1-庚醇、正辛醇、2-乙基己醇和1-辛烯-3-醇含量显著低于放牧组（P<0.05），且育肥组未检出1-己醇。育肥组烯类物质含量显著高于放牧组
　　（P<0.05），仅在育肥组检出（+）-柠檬烯，2 组均检出苯乙烯，且含量无显著差异。γ-丁内酯是2 组样品中检出的唯一一种酯类物质，其可赋予牛肉甜味，育肥组γ-丁内酯含量显著低于放牧组（P<0.05）。育肥组检出较高含量乙酸，放牧组未检出酸类物质。育肥组芳香类物质间二甲苯、1，2，4-三甲基苯、4-异丙烯基甲苯、萘和4-烯丙基苯酚含量显著低于放牧组（P<0.05），同时，育肥组中检出苯甲腈，但放牧组中未检出。
　　2.3 不同养殖模式下牦牛背最长肌挥发性风味成分
　　主成分分析
　　由图6可知，主成分1（PC1）和主成分2（PC2）的方差贡献率分别为83.41%和6.46%，累计达到89.87%。与PC1高度相关的变量有1-庚醇、2-乙基己醇、乙酸、柠檬烯、1-己醇、癸醛和2-甲基丁醛等;与PC2高度相关的变量有2-糠醛、对异丙基苯甲醛、苯乙烯、4-烯丙基苯酚、甲苯和1，2-二甲苯（一些物质编号重叠，图中未显示）。
　　A～F. 放牧组;G～L. 育肥组。
　　由图7可知，2 组样品分居在X轴两侧，没有重叠，表明不同饲养模式对牦牛背最长肌的风味组成有较大影响。
　　牦牛背最长肌挥发性风味物质主成分的载荷绝对值越大，对主成分的贡献越大。由表3可知，酮类、醇类、醛类和芳香类化合物是第1主成分的重要风味物质，贡献率大小依次为酮类>醇类>醛类>芳香类。第2主成分的重要风味物质为酯类、烯类和酸类化合物，贡献率依次降低。
　　3 讨 论
　　3.1 不同养殖模式下牦牛背最长肌脂肪酸组成分析
　　SFA可以提高人体血液中低密度脂蛋白胆固醇水平，有引起心血管疾病的潜在危险，对人体健康会产生一定影响[16]。本研究结果表明，育肥组和放牧组牦牛背最长肌SFA相对含量最高，主要是硬脂酸（C18：0）和棕榈酸（C16：0）相对含量较高引起的，这与Legako等[17]的研究结果一致。SFA在放牧组和育肥组均占比最大，主要原因可能是反刍动物瘤胃中微生物多样性高，存在较多可以将不饱和脂肪酸转化为SFA的微生物[18]。
　　MUFA可以降低低密度脂蛋白胆固醇水平，且不会降低对人体有益的高密度脂蛋白胆固醇水平，所以可以预防动脉硬化，同时对于其他脂肪酸的吸收有积极作用[19]。MUFA测定结果表明，育肥组牦牛背最长肌MUFA相对含量显著高于放牧组（P<0.05），主要由较高相对含量的油酸（C18：1 n-9 c）和棕榈油酸（C16：1）引起，油酸亦为2 组样品检出的所有脂肪酸中相对含量最高的脂肪酸，这与谭子璇等[20]的研究结果一致。 　　育肥组牦牛背最长肌n-3 PUFA和n-6 PUFA总含量显著降低。PUFA是细胞膜的结构成分，同时还可以调节生理功能，在生物系统中有着广泛功能，对于稳定细胞膜功能、调控心血管疾病及促进生长发育等具有重要作用[21]。其中，二十二碳六烯酸（docosahexenoic acid，DHA）、二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）都是对人体有益的PUFA，育肥组含量显著低放于牧组（P<0.05）。DHA是影响儿童智力和视敏度的重要物质，EPA合成的二十烷类可以促进血管舒张[22]。牧草中含有更高含量n-3 PUFA，而精饲料中含有更高含量
　　n-6 PUFA[23]，育肥组n-3 PUFA含量显著降低可能是由于在牦牛育肥过程中缺乏牧草的摄入引起的。目前，牦牛育肥、补饲等技术缺乏营养需求标准指导，且藏区饲料原料相对匮乏，因而管理普遍粗放，无法根据牦牛不同阶段的实际营养需求对饲料进行科学配比。这可能是造成本研究中饲喂精饲料育肥组牦牛背最长肌n-6 PUFA含量显著降低的原因。
　　3.2 不同养殖模式下牦牛背最长肌挥发性风味物质组成分析
　　挥发性风味物质主要由美拉德反应和脂质氧化降解产生。牛肉风味与脂肪酸有直接联系[24]。与SFA相比，风味物质的构成极容易被PUFA的氧化产物所影响，这是由于PUFA与SFA相比含有更多双键，更容易发生自动氧化[25]。
　　醛类的香气阈值很低，能够赐予牛肉愉快的甜香味和水果味，因此是牛肉非常重要的特征香气组成成分[26]。
　　育肥组牦牛背最长肌的醛类物质相对含量显著低于放牧组（P<0.05）。Greenberg[27]在对家禽副产物的挥发性风味特性研究中发现，醛类物质主要是PUFA氧化形成的产物。因此育肥组醛类物质相对含量显著降低可能与PUFA含量显著降低有关。育肥组牦牛背最长肌壬醛相对含量显著升高，2-辛烯醛和苯甲醛相对含量显著降低
　　（P<0.05），这与李文博等[28]对不同饲养方式下苏尼特羊肉挥发性风味成分的检测结果一致。亚油酸、亚麻酸和油酸分别是2-辛烯醛、苯甲醛和壬醛的主要来源物质[29-30]，
　　所以短期育肥使肉中的亚油酸和亚麻酸含量显著降低，油酸含量显著升高（P<0.05）可能是引起壬醛、苯甲醛和2-辛烯醛含量变化的主要原因。壬醛和2-辛烯醛都可以赋予牦牛肉油脂味和绿草味，而苯甲醛能产生令人不愉快的气味，如苦杏仁味和焦糖味，影响牛肉香气。
　　酮类作为脂质氧化产物，大多具有奶油香或水果香，在主成分分析中，对第1主成分贡献率最大的物质为酮类，其对肉品风味有积极影响。在育肥组检出4 种酮类物质，放牧组检出3 种。仅在育肥组中检出2-辛酮，它是一种具有肥皂味的风味物质，该物质也是牛肉风味的重要来源。
　　醇类化合物主要由肌肉中的共轭亚油酸被脂肪氧合酶和过氧化酶降解产生[23]。醇类化合物一般具有植物香、酸败味和化学药品味。直链的低级一级醇风味通常会随着碳链的增长而增强，表现出清香、木香、脂肪香的特征[31]。在2 组样品检出的醇类物质中辛醇相对含量均最高，它具有化学药品味、烧焦味和金属味，可能在一定程度上影响牦牛肉风味。2 组样品中均检出的1-辛烯-3-醇是一种重要的醇类风味物质，具有蘑菇香气，由花生四烯酸第12位碳上的氢过氧化物裂解产生的辛烯基团与氧反应生成辛烯基氧自由基再进一步反应生成[32]。在主成分分析中，醇类物质对第1主成分的贡献率仅次于酮类物质。但是多数醇类化合物有较高阈值，较高含量的醇类或非饱和醇才会对牛肉风味产生影响，其他醇类化合物不会对牛肉风味产生很大影响[33]。因此，醇类物质对于牦牛肉风味的贡献并不大。
　　酸类物质会给牛肉带来不愉快气息，如酸味和尿味。仅在育肥组检出的酸类物质可能会对育肥组的牦牛肉风味产生一定影响。大部分酸类物质由碳水化合物和氨基酸分解产生[34]，这可能是仅在饲喂精饲料的育肥组检出酸类物质的原因之一。
　　烯类物质往往能给牛肉带来成熟的香脂气息。育肥组共检出2 种烯类物质，放牧组仅检出1 种。柠檬烯赋予牛肉类似柠檬和柑橘的香味，苯乙烯能够赋予牛肉脂香味。含苯芳香类化合物在2 组中均占比最高，但主成分分析结果显示，芳香类物质与酸类、烯类类似，对主成分的贡献率不高。其中甲苯、1，2-二甲苯、间二甲苯等芳香烃类化合物可能来自动物饲料，其沉积在动物脂肪中，进而发生氧化反应，影响肉的风味[35]。
　　4 结 论
　　随着消费者对牦牛肉消费和均衡供应需求的增长以及政府、社会对保护青藏高原生态环境的日益重视，舍饲育肥将成为牦牛产业发展的必然趋势。本研究发现，与传统放牧牦牛相比，现有育肥模式下的牦牛背最长肌中PUFA相对含量均显著降低，尤其是n-3 PUFA和n-6 PUFA相对含量均显著降低（P<0.05），表明育肥模式下牦牛肉的PUFA组成结构趋向不合理，降低了牦牛肉的固有营养（功能性）品质。尽快明确各阶段牦牛营养需求以及通过营养精准调控技术改善牦牛肉中不饱和脂肪酸，尤其是PUFA组成结构，应是当前牦牛产业的迫切需求和重要的营养学研究方向。风味物质测定结果表明，2 组样品共检出7 大类、32 种挥发性风味物质，其中，放牧组检出26 種，育肥组检出30 种。主成分分析结果表明，传统放牧与育肥模式下牦牛背最长肌的挥发性风味物质组成差异较大。综上所述，现有育肥模式在很大程度上影响了牦牛肉脂肪酸组成，而其作为挥发性风味物质的重要前体物质，进而对牦牛背最长肌的风味产生较大影响，使放牧组和育肥组牦牛背最长肌的风味组成呈现明显差异。
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　　收稿日期：2020-02-20
　　基金项目：“十三五”国家重点研发计划重点专项（2018YFD0502306）;
　　河北省現代农业（肉牛）产业技术体系创新团队建设项目（HBCT2018130204）;
　　省部共建青稞和牦牛种质资源与遗传改良国家重点实验室开放课题（XZNKY-2019-C-007K07）;
　　国家现代农业（肉牛牦牛）产业技术体系建设专项（CARS-37）
　　第一作者简介：杨媛丽（1996—）（ORCID： 0000-0002-5173-8596），女，硕士研究生，研究方向为食品加工与安全。
　　E-mail： yangyuanli1996@163.com
　　通信作者简介：谢鹏（1970—）（ORCID： 0000-0001-7370-236X），男，副研究员，硕士，研究方向为畜产品质量与安全。
　　E-mail： xiepeng@caas.cn
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