Analysis on the Difference of Flavor Precursors of Daqingshan Goat Meat in Different Feeding Environments, Ages and Cuts
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摘要: 目的：探讨大青山山羊肉中风味前体物质的变化规律，为其肉质风味特性研究提供基础。方法：采用高效液相、气相色谱-质谱（GC-MS）等方法测定了两种饲养环境下（山地与滩地）、三个岁龄阶段（1.5、2.5、3.5岁龄）大青山山羊臂三头肌、背最长肌和股二头肌中还原糖、硫胺素、氨基酸及脂肪酸的含量。结果：饲养环境没有对还原糖和硫胺素含量造成显著性影响（P>0.05），岁龄对硫胺素含量有显著性影响（P<0.05）；滩地组的所有氨基酸含量均显著高于山地组（P<0.05），除条件必需氨基酸外其余氨基酸在2.5岁龄显著低于1.5岁龄（P<0.05）；山地组的短链脂肪酸、中链脂肪酸、长链脂肪酸显著高于滩地组（P<0.05），不同岁龄的中链脂肪酸和超长链脂肪酸无显著性差异（P>0.05），1.5岁龄阶段短链脂肪酸和长链脂肪酸分别显著高于和低于其他两个岁龄（P<0.05）；部位对还原糖等四类风味前体物质均无显著影响（P>0.05）。结论：岁龄是造成大青山山羊肉风味前体物质差异的主要因素，饲养环境主要影响其氨基酸、脂肪酸的含量，部位则未对还原糖等四类风味前体物质产生影响。Abstract: Objective: Exploring the variation law of flavor precursors in Daqing goat meat, this paper provided a basis for the in-depth study of meat quality and flavor characteristics. Methods: The changes rule of meat flavor precursors, reducing sugar, thiamine, amino acids and fatty acids of triceps brachi, longissimus dorsi and biceps femoris at three years of age (1.5, 2.5 and 3.5 years) under two rearing environments (mountain and beach) were determined by high performance liquid chromatography and chromatography-mass spectrometry (GC-MS), etc. Results: In this experiment, the results showed that there was no significant difference in reducing sugar and thiamine between different feeding environments (P>0.05). Therefore there was significant difference in thiamine between different ages (P<0.05). The content of amino acids in the beach group was significantly higher than mountain group (P<0.05). Amino acids except conditionally essential amino acids at 2.5 years were significantly lower than 1.5 years (P<0.05). Fatty acids of short-chain, medium-chainand long-chain in mountainous areas group were significantly higher than beach areas groups, while there was no significant difference in medium-chain fatty acids and ultra-long-chain fatty acids among different ages groups. Short-chain fatty acids and long-chain fatty acids in 1.5 years old group were significantly higher and lower than other age groups (P<0.05), respectively. There were no significant effects of different cuts on reducing sugar and flavor precursors (P>0.05). Conclusions: Age is the main factor causing the difference of flavor precursors in Daqingshan goat meat. The feeding environment mainly affects the contents of amino acids and fatty acids, and the cuts have no effect on reducing sugar and other flavor precursors.
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Keywords:
- Daqingshan goat /
- feeding environment /
- age /
- cut /
- flavor precursors
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大青山山羊是内蒙古当地培育的典型山羊类群之一，以肉质鲜美深受消费者青睐。山羊养殖具有饲养周期长、传统放牧与现代舍饲相结合等特点，其肉品风味前体物质的探析日渐成为研究重点。
肉品的风味物质可概括为小分子的易挥发物质和风味前体物质，其中，后者在一定条件下较为稳定，只有通过传统的烹调、煮制等其他手段发生复杂的物理、化学反应才表现出肉品的特征性风味。就风味前体物质而言，其种类繁多、作用复杂，其中，还原糖、硫胺素、氨基酸及脂肪酸是重要的研究对象。还原糖不仅有助于产生令人愉悦的甜味，还可以与肉中的氨基酸反应生成挥发性香气化合物[1]。PIAO等[2]比较了不同品种牛背最长肌还原糖含量，发现所有感官性状与还原糖含量呈正相关，加热等生产过程中还原糖可与氨基酸、肽甚至蛋白质发生美拉德反应形成风味物质[3]。硫胺素的热降解过程是食品加工过程中风味形成的主要途径之一[4]，热加工或贮存过程中硫胺素损失量和脂肪氧化程度二者间存在强关联[5]，其含量不仅在不同品种的肉品中存在差异，在同一品种不同部位的肉样中也存在差异[6]。山羊肉中氨基酸的含量及组成是评价蛋白质营养价值高低的重要指标[7]，其含量及比例亦是构成并影响肉品风味及消费者可接受性的重要因子[8]，如甘氨酸、谷氨酸和苏氨酸的游离氨基酸含量差异与焦味强度呈线性相关[9]。肉中的脂质部分主要由脂肪组织和瘦肉间的脂质成分构成，脂类物质的组成及变化是影响肉品风味的主要因素之一[10]，可补充Mn通过调节参与脂肪生成和分解的基因以改善北京鸭胸肌的肉品质和肌内脂肪[11]，同时脂类产生不同的氧化产物也是肉质香味差异的主要原因之一，当然不同烹调方式下其成品中的脂肪酸含量也会不同（鸡胸肉为例）[12]。综上可见，目前就各类风味前体物质及其对肉品质的影响已有较为丰富的报道，但就山羊肉品风味前体物质的基础研究相对欠缺。
影响肉品风味特性的因素很多，诸如品种、饲草资源、管理模式等，针对大青山山羊肉的研究报道上世纪从染色体组型入手证实了二狼山、阿尔巴斯、辽宁和大青山白绒山羊绒毛类型的不同[13]，从瘤胃液pH、氨态氮（NH3-N）浓度及挥发性脂肪酸（VFA）浓度变化研究了阿尔巴斯型绒山羊和大青山型绒山羊在不同养殖方式下瘤胃发酵受到的影响[14]，近年来有科研工作者通过比较阿尔巴斯绒山羊与大青山山羊的体尺和体重，得出二者存在一定的关系[15]，从肌纤维特性着手研究大青山山羊肉的肌纤维组成、类型及其质构特性等[16]，但是系统的就大青山山羊的肉质特性及相关研究，尤其是风味前体物质方面的报道较为鲜见。本文讨论饲养环境、岁龄及部位三个因素对大青山山羊肉中四类重要风味前体物质沉积的影响，为大青山山羊肉质风味特性的深入研究及实际生产加工奠定基础。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
大青山山羊肉 内蒙古某公司提供;甲醇、正庚烷、异辛烷 色谱纯，国药集团化学试剂有限公司；柠檬酸钠 优级纯，国药集团化学试剂有限公司；葡萄糖、盐酸、硫酸铜、冰乙酸、异丁醇、苯酚、乙醚等 分析纯，国药集团化学试剂有限公司；铁氰化钾等 分析纯，天津市风船化学试剂科技有限公司。
CP1502C型分析天平 北京赛多利斯科学仪器有限公司；OPtionS7小型超纯水系统 英国ELGA公司；−80 °C超低温冰箱 美国THERMO公司；1260型高效液相色谱仪 美国安捷伦公司；GC-5977B气相色谱与质谱仪连用仪 安捷伦科技有限公司；L-8900全自动氨基酸分析仪 HiTachI日立公司。
1.2 实验方法
1.2.1 实验分组
根据实验需要，结合饲草资源情况及当地养殖习俗将实验对象分为滩地养殖和山地养殖两组，其中，滩地组全年在内蒙古呼和浩特境内海拔900~1000 m的平原、以传统放牧和适当补饲相结合的方式进行饲养，而山地组为4~11月份在当地海拔1300 m以上的大青山上采取传统放牧且自由采食、其余月份同滩地组进行饲养。两个实验组每组结合实验设计和实际生产现状均取1.5、2.5、3.5岁的羯羊各10只，共计6个实验组、60只大青山山羊作为实验对象，每只山羊屠宰后皆取臂三头肌、背最长肌、股二头肌作为研究对象，进行风味前体物质指标的测定、分析。为方便数据统计，以字母B、Q、H分别代表实验对象的背最长肌、臂三头肌、股二头肌。
1.2.2 样品采集、保存
根据流程，待宰山羊宰前需禁食24 h、停水2 h，宰杀后从每只山羊取三个不同部位的肌肉组织作为实验样品，放血宰杀至样品采集均需在1 h之内完成，样品可采用干冰暂存（−20 ℃）或液氮暂存后进行低温贮存（−80 ℃），待测。
1.2.3 指标测定
1.2.3.1 还原糖含量测定
还原糖按照GB/T 5009.7-2016采用直接滴定法进行测定[17]。供试样品经乙酸锌溶液和亚铁氰化钾溶液去除蛋白质后以亚基蓝作为指示剂，加热条件下（保持沸腾状态）滴定已标定过的碱性酒石酸铜溶液，最后根据葡萄糖（1.0 mg/mL）消耗体积计算还原糖含量。计算公式如下：
X=m1m×F×V/250×100×100 (1) 式中：X为试样中还原糖含量（g/100 g）；m1为酒石酸铜溶液质量（mg）；m为样品质量（g）；F为系数（取1）；V是平均消耗葡萄糖溶液的体积（mL）；250为定容体积；1000为换算系数。
1.2.3.2 硫胺素含量测定
硫胺素按照GB/T 9695.27-2008采用高效液相法进行测定[18]。具体流程为将肉样解冻、绞碎、均质，经酸水解、酶解后将得到的游离硫胺素在碱性铁氰化钾作用条件下显色，然后用准备好的异丁醇萃取，过滤后用高效液相色谱仪测定。计算公式如下：
X=c×A×VB×m×1000×100 (2) 式中：X为试样中硫胺素含量（mg/100 g）；c为标准溶液中硫胺素浓度（μg/mL）；A为样品中硫胺素的峰面积；V为吸收硫胺素标准工作液进行前处理的体积（mL）；B为标准溶液中硫胺素的峰面积；m为样品质量（g）。
1.2.3.3 氨基酸的测定
氨基酸采用自动分析仪测定，具体步骤参照GB/T 5009.124-2016[19]执行。步骤如下：
每份实验样品称0.06 g置于水解管并加入15 mL、6 moL/L盐酸，通入氮气2 min后放入110 °C恒温烘箱中水解24 h，待冷却后摇匀、过滤，滤液收集到25 mL容量瓶中并定容；然后从容量瓶取1 mL 滤液在60 °C下氮吹至干，加入200 μL水，重复两次氮吹干操作。随后向吹干的离心管中加入2 mL 0.02 moL/L盐酸，放入超声仪中超声30 min；将超声后的溶液过0.22 μm的滤膜，滤液收集于进样瓶中，于4 °C保存至上机待测。色谱条件：分离柱填料：磺酸型阳离子树脂，直径3 μm；分离柱温：57 °C；反应柱温：135 °C；流动相：PH1（B1）、PH2（B2）、PH3（B3）、PH4（B4）、PH-RG；检测波长：440 nm和570 nm；柱温：57 °C；流速；0.4 mL/min；柱后衍生剂流速：0.35 mL/min；进样量：20 μL。计算公式如下：
X=(c×120×F×V×M)m×109×100 (3) 式中：X为试样中氨基酸的含量（mg/100 g）；c为试样测定液中氨基酸含量（g）；F为试样稀释倍数；V为水解后定容体积（mL）；M为氨基酸分子量；m为试样质量（g）。
1.2.3.4 脂肪酸的测定
脂肪酸借鉴张明等[20]测定脂肪酸成分的方法，改进后采用GC-MS分析仪测定，具体条件：采用SP2560色谱柱（250 °C）：（100 m×250 μm×0.2 μm）；进样口温度：220 °C；载气：He气；进样量：1 μL；扫描模式：全扫描；扫描开始时间：11 min；扫描范围（m/z）：50～900 m/z；阈值：0；数据采集频率：50 Hz；离子源温度：230 °C；四极杆温度：150 °C。测定结果参照NIST14.L全库进行比对，脂肪酸含量具体计算公式如下：
x=ρ×Vm×10 (4) 式中：x为试样中脂肪酸含量（mg/100 g），ρ为脂肪酸质量浓度（μg/mL），V为正己烷体积（mL）；m为试样质量（g）。
1.3 数据处理
所有供试样品采集后均取平行样3份进行指标测定，检测指标的差异性依据分组单独比较，以饲养环境为例，所有供试样品仅按照山地组和滩地组分类（不考虑岁龄和部位因素），每组30只羊、共90个样品采用Excel 2016汇总、SPSS 26.0统计分析，部分实验结果采用软件Origin 2021分析并绘图。
2. 结果与分析
2.1 不同饲养环境、岁龄及部位还原糖含量的差异分析
不同饲养环境、岁龄及部位的大青山山羊肉中还原糖含量见图1。
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山地实验组各部位还原糖平均含量为4.03±0.50 mg/g，略低于滩地实验组（4.86±0.63 mg/g），两组间的还原糖含量无显著性差异（P>0.05）。不论是山地实验组还是滩地实验组，其还原糖含量较现有文献中提供的绵羊还原糖含量（3.836 mg/g）略高[21-22]，这可能与大青山山羊品种本身有一定的关系，同时也说明大青山山羊肉能提供含量更高的还原糖以贡献肉质风味特性。马晓冰等[23]以绵羊为研究对象，发现还原糖在舍饲条件和放牧条件下产生显著差异，而本实验条件下的结果与之不尽相同，这可能与山羊和绵羊品种上的差异、不同的养殖环境及饲草资源等有关。
比较三个岁龄段的还原糖含量，2.5岁龄实验组和其他两个实验组间不存在显著差异（P>0.05），而1.5岁龄实验组含量最高（4.79±0.60 mg/g）且和3.5岁龄实验组存在显著差异（P<0.05）。本实验条件下，随着大青山山羊的养殖时间延长其肉品中的还原糖含量亦发生变化，这可能是由于不同岁龄阶段大青山山羊的生理活动、机体代谢状况不同等原因所造成的。
不同部位比较，臂三头肌的还原糖含量较背最长肌和股二头肌略低，但均不存在显著差异（P>0.05）。
2.2 不同饲养环境、岁龄及部位硫胺素含量的差异分析
不同饲养环境、岁龄及部位的大青山山羊肉中硫胺素含量见图2。
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图 2 不同饲养环境、岁龄及部位大青山山羊肉的硫胺素含量Figure 2. Thiamine content in Daqingshan goat meat in different feeding environments, ages and cuts由图2可知饲养环境和部位的差别均未对硫胺素的差异造成显著性影响（P>0.05）。硫胺素作为一类重要的风味前体物质，也是反刍动物维持碳水化合物代谢和神经功能所必需的维生素[24]，所有实验组的硫胺素含量约为1.80 mg/kg，本实验结果均相对低于苏尼特羊肉的分析结果（1.89 mg/kg）[25]，但从饲养环境和部位而言，整体趋于相对稳定的水平。
以岁龄为因素比较实验对象硫胺素的变化，发现硫胺素百分含量在1.5岁龄（1.46±0.13 mg/kg）较低且与其他两个岁龄阶段存在显著差异（P<0.05）；而2.5岁龄和3.5岁龄之间无显著差异（P>0.05），表明大青山山羊肉中硫胺素含量在2.5岁龄前随着岁龄的增加在体内沉积增多，但2.5岁后变化不明显，这可能与大青山山羊在2.5岁龄阶段各类体征指标均已达到成羊有关。
2.3 不同饲养环境、岁龄及部位氨基酸含量的差异分析
根据氨基酸的酸碱性，被洗脱出来的次序一般为酸性氨基酸、中性氨基酸、碱性氨基酸，标准品完全衍生按照1.2.3.3条件进行测定，结果能清晰分辨出每一种氨基酸且没有杂峰，可进行下一步数据采集及定量分析。不同饲养环境、岁龄及部位的大青山山羊肉中氨基酸具体含量见图3。
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图 3 不同饲养环境、岁龄及部位大青山山羊肉的氨基酸含量Figure 3. Amino acid content of Daqingshan goat meat in different feeding environments, ages and cuts由1.2.1可知不同饲养环境下大青山山羊的饲养方式及日粮组成均不同，结合图3得到饲养环境对大青山山羊肉的必需氨基酸（Essential amino acids, EAA）、非必须氨基酸（Nonessential amino acids, NEAA）、条件必需氨基酸（Conditionally essential amino acids, CEAA）及氨基酸总量（Total amino acids, TAA）均造成了显著差异（P<0.05），且均以滩地实验组含量较高，分别为0.80±0.13、0.86±0.12、0.11±0.02、1.77±0.27 mg/100 g。类似的众多研究结果如黄金玉等[26]发现饲养条件下山羊肌肉氨基酸组成不同、CHEN等[27]的研究表明不同日粮对波尔山羊的氨基酸组成及总胆固醇含量等肉质指标均有显著影响，可见就氨基酸含量和组成而言，饲养环境的改变对山羊肉质也会造成影响，大青山山羊亦不例外。
大青山山羊肉的CEAA在各岁龄阶段均无显著差异（P>0.05），EAA、NEAA及TAA含量在3.5岁龄和其他两个岁龄阶段无显著差异（P>0.05），而1.5岁龄和2.5岁龄存在显著差异（P<0.05），且以2.5岁龄的各指标值为最低，分别为0.62±0.13、0.68±0.15和1.39±0.30 mg/100 g。氨基酸进行分解代谢，或转变为其它物质、或参与新的蛋白质的合成[28]，虽然山羊在野外采食无法统计其采食量及饲草比例等，但2.5岁龄大青山山羊的机体代谢、合成等生理活动基本接近成年羊，由此推断可能在该阶段氨基酸的代谢、消耗及合成蛋白质等方面相对更为旺盛，从而在1.5至3.5岁整个阶段氨基酸含量呈现下降又上升的趋势。
部位差异对大青山山羊肉的EAA、CEAA、NEAA及TAA均未造成显著影响（P>0.05）。
2.4 不同饲养环境、岁龄及部位脂肪酸含量的差异分析
利用Agilent Technologies气相色谱与质谱仪联用仪采集所有实验组样品中的总离子流数据，所有脂肪酸分离较好，分辨率均大于1.5，数据质量较好。不同饲养环境、岁龄及部位的大青山山羊肉中脂肪酸含量见图4。
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图 4 不同饲养环境、岁龄及部位大青山山羊肉的脂肪酸含量Figure 4. Fatty acid content of Daqingshan goat meat in different feeding environments, ages and cuts由图4可得饲养环境的不同对大青山山羊肉的短链脂肪酸（Short-chain fatty acids, SCFA）、中链脂肪酸（Medium-chain fatty acids, MCFA）、长链脂肪酸（Long-chain fatty acids, LCFA）产生显著差异（P<0.05）且山地实验组较高，分别为20.81±1.54、76.45±5.14和2019.49±847.85 mg/100 g，对超长链脂肪酸（Very long-chain fatty acids，VLCFA）无显著影响（P>0.05），但山地实验组较滩地实验组稍高。脂肪酸的分布和组成在一定程度上影响肉品质的高低和消费者的健康[29]，SCFA含量提升对于增加骨密度具有积极作用[30]，MCFA对于肠道菌群的平衡及其免疫系统具有一定调节作用[31]，一些LCFA在机体中发挥信号分子的作用[32]，MCFA与LCFA的生理代谢途径有着明显差异[33]，结合文献研究及实验结果可见山地养殖环境对大青山山羊脂肪酸的含量及组成具有积极意义；VLCFA作为营养物质及皮肤屏障组成对动物体的生长发育起着至关重要的作用[34]，大青山山羊的VLCFA沉积未因饲养环境的不同而发生显著性改变，可能与其品种本身存在一定关系。总体而言，因饲养环境不同，大青山山羊的脂肪酸含量不同，山地饲养环境对大青山山羊肉中的脂肪酸沉积有更积极的促进意义，赋予其更为丰富、浓郁的风味特性。
1.5岁龄的SCFA（21.89±1.22 mg/100 g）显著高于（P<0.05）2.5岁龄阶段（20.02±2.13 mg/100 g）和3.5岁龄阶段（20.45±0.76 mg/100 g），而2.5岁龄和3.5岁龄无显著差异（P>0.05）；1.5岁龄的LCFA（1201.78±142.57 mg/100 g）显著低于（P<0.05）2.5岁龄阶段（1507.54±424.96 mg/100 g）和3.5岁龄阶段（1735.00±604.31 mg/100 g），而2.5岁龄和3.5岁龄无显著差异（P>0.05）。岁龄对MCFA和VLCFA含量基本没有影响，在各岁龄阶段间无显著差异（P>0.05）。就脂肪酸含量而言，总体呈现随养殖时间延长而增加的趋势，养殖时间越长其肉质风味特性越明显。
部位差异对大青山山羊肉的SCFA、MCFA、LCFA及VLCFA均未形成显著影响（P>0.05）。
3. 结论
本研究就饲养环境、岁龄及部位三个因素对大青山山羊肉中主要风味前体物质：还原糖、硫胺素、氨基酸及脂肪酸在体内的沉积情况进行差异分析，得出如下结论：
饲养环境和部位因素均未对还原糖和硫胺素含量造成显著性影响（P>0.05）。岁龄对硫胺素含量有显著性影响（P<0.05），对还原糖无显著性影响（P>0.05）。
滩地养殖的大青山山羊肉中所有氨基酸含量均显著高于山地组（P<0.05）；岁龄对大青山山羊肉中CEAA含量未形成显著差异（P>0.05），其余氨基酸在3.5岁龄和其他两个岁龄阶段无显著差异（P>0.05）；部位不同对大青山山羊肉的氨基酸未造成显著影响（P>0.05）。
山地养殖的大青山山羊肉中SCFA、MCFA和LCFA显著高于滩地组（P<0.05），而饲养环境的不同对VLCFA未形成显著性影响（P>0.05）。1.5岁龄的SCFA和LCFA与其他两个岁龄阶段存在显著差异（P<0.05），岁龄对MCFA和VLCFA在各个岁龄阶段间未产生显著差异（P>0.05）。部位因素对大青山山羊肉的脂肪酸未形成显著性影响（P>0.05）。
总之，从大青山山羊肉风味前体物质的变化规律可以看出，养殖环境对大青山山羊肉的风味有一定的影响；养殖时间是影响风味的主要因素，2.5岁以上风味物质基本趋于稳定，是大青山山羊屠宰的较佳时机。本文对于研究大青山山羊肉品质具有积极意义，但是影响肉品风味的因素众多，如小分子类的挥发性风味成分、核苷酸及肽类物质等，可作为科研工作进一步的努力方向。
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图 2 不同饲养环境、岁龄及部位大青山山羊肉的硫胺素含量
Figure 2. Thiamine content in Daqingshan goat meat in different feeding environments, ages and cuts
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图 3 不同饲养环境、岁龄及部位大青山山羊肉的氨基酸含量
Figure 3. Amino acid content of Daqingshan goat meat in different feeding environments, ages and cuts
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