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新疆多枝柽柳皮提取物对烤羊肉饼品质及杂环胺形成的影响认领

被引量： 6

作者：

任晓镤

学位授予单位：

南京农业大学

摘要：

红柳,用于烤羊肉和作为维吾尔族及哈萨克族等的传统药材,已有数百年的历史。受中华传统文化的启发,深入探究红柳对烤羊肉感官品质及安全性的影响,对弘扬中华传统文化和健康中国具有重要的历史意义和现实意义。本文选用已广泛人工种植的多枝柽柳为研究对象,首先研究了多枝柽柳皮提取物(Tamarix ramosissima bark extract,TRE)中的多酚组成、抗氧化及抗菌活性,探讨了 TRE对烤羊肉饼感官品质及有害物质形成的影响,尤其针对TRE及其3种主要多酚化合物抑制烤羊肉饼中杂环胺(Heterocyclic aromatic amines,HAs)形成的机制进行了探索,旨在为抑制肉制品热加工过程中杂环胺的形成提供理论依据。具体研究内容和结果如下:1.TRE的提取、多酚组成及抗氧化、抗菌活性研究采用超声波辅助萃取,获得TRE提取的最佳工艺条件为:乙醇体积分数为71.2%,料液比为1:20,超声功率为750 W,超声时间为30 min,在该试验条件下,TRE的多酚含量为323.45 mg/g,总黄酮含量为87.32 mg/g。通过超高效液相色谱-串联质谱(Ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,UPLC-MS/MS)技术分析,主要得到13种多酚类化合物,其中含量最高的4种多酚化合物分别为异鼠李素(36.91μg/mg)、高车前素(28.79 μg/mg)、蓟黄素(13.35μg/mg)和槲皮素(4.21μg/mg),并且高车前素和蓟黄素是首次从柽柳属植物中分离获得。所得到的TRE表现出良好的抗氧化活性,TRE对DPPH自由基清除活性的IC50值为117.05μg/mL,还原力的EC50值为93.77 μg/mL;同时TRE对食源性病原菌也表现出有效的抑制活性,其中单核增生性李斯特氏菌(Listeriamonocytogenes)对TRE最敏感,其最低抑菌浓度(MIC)值为5mg/mL,最小杀菌浓度(MBC)值为10mg/mL,其次是金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和志贺氏菌(Shigella castellani),并且TRE 对革兰氏阳性菌的抑制活性明显高于革兰氏阴性菌。2.TRE对烤羊肉饼品质的影响将TRE添加至烤羊肉饼中,探索其对烤羊肉饼水分含量、保水能力、嫩度、色泽、质构、蛋白质和脂肪氧化及风味特性的影响,并结合感官评定,对添加TRE的烤羊肉饼进行总体评价。TRE的添加显著增加了烤羊肉饼中的水分含量(P<0.05),显著降低了烤制损失率(P<0.05),提高了羊肉饼的保水能力;烤制25和35 min时,TRE处理组的剪切力值显著低于对照组(P<0.05),表明TRE的添加对羊肉饼的嫩度有一定的改善作用;随着TRE添加量的增加,羊肉饼的L*和b*值均呈降低趋势,而a*值则呈增高趋势;0.30 g/kg和0.45 g/kgTRE的添加显著降低羊肉饼的硬度（P<0.05),当烤制时间分别为15、25和35 min时,0.45 g/kg处理组烤羊肉饼的硬度比对照组分别降低了 32.64%、28.08%和9.12%;随着TRE添加量的增加,羰基含量和TBARS值呈显著降低趋势(P<0.05),而总巯基含量呈显著增高趋势(P<0.05),表明TRE的添加水平越高,蛋白质和脂肪的氧化程度越低;TRE添加后明显增加了挥发性风味物质的总种类数和总含量,并且也明显增加了烃类化合物和酯类化合物的种类,而对醇类、酮类、杂环类化合物的种类数量没有明显的影响;感官评分结果显示,TRE的添加对烤羊肉饼的色泽、嫩度和总体可接受度无显著影响(P>0.05),而显著增加了烤羊肉饼的风味评分(P<0.05),表明TRE的添加未对烤羊肉饼的感官品质产生不利影响,却使其风味更优。3.TRE对烤羊肉饼有害物质形成及其前体物的影响将TRE添加至烤羊肉饼中,探索其对烤羊肉饼HAs和多环芳烃类化合物(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)形成的影响,同时分析其前体物含量的变化情况。结果显示,3个浓度水平TRE的添加均能够显著降低烤羊肉饼中2-氨基-1-甲基-6-苯基咪唑并[4,5-b]吡啶(2-amino-l-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]-pyridine,PhIP)、2-氨基-3-甲基咪唑并[4,5-f]喹啉(2-amino-3-methyl-imidazo[4,5-f]-quinoline,IQ)、2-氨基-3,4-二甲基咪唑并[4,5-f]喹啉(2-amino-3,4-dimethyl-imidazo[4,5-f]-quinoline,MeIQ)和 2-氨基-3-甲基-9H-吡啶并[2,3-b]吲哚(2-amino-3-methyl-9H-pyrido[2,3-b]indole,MeAαC的形成(P<0.05),其中抑制率最高的处理组是烤制15 min,TRE添加量为0.30 g/kg,抑制率高达71.67%;其次为烤制25 min,TRE添加量为0.45 g/kg的处理组,抑制率为70.83%;总体上,TRE的添加表现出良好的抑制总HAs、极性 HAs 和国际癌症研究机构(International Agency for Research on Cancer,IARC)认定致癌的4种HAs形成的能力;在实际生产过程中,当以总HAs为评价指标时,烤制15 min时TRE的添加量宜选择0.15 g/kg,而烤制25 min以上时,宜选择0.30 g/kg作为添加浓度。对于多环芳香烃类化合物,所有处理组均未检测到苯并(α)芘(低于最低定量限0.5 μg/kg)。对于前体物,3个烤制时间条件下添加0.15和0.45 g/kg TRE处理组的葡萄糖含量显著高于对照组(P<0.05),而羊肉饼中肌酐的浓度则随TRE的添加总体上呈显著降低趋势(P<0.05);烤制后所有处理组的游离氨基酸含量均显著降低(降低率为22.26%～77.18%),不同浓度TRE的添加对游离氨基酸的消耗有一定的减缓作用,尤其是 Asp、Thr、Ser、Phe、Lys、His 和 Arg。4.TRE抑制杂环胺形成的机制研究以PhIP为研究对象,分别研究TRE及其3种主要多酚类化合物(异鼠李素、高车前素和蓟黄素)在化学模型体系和烤羊肉饼中对PhIP形成的影响,探索TRE及其多酚化合物抑制PhIP形成的可能机制。结果显示,4种添加物在3个添加水平条件下均显著抑制烤羊肉饼和化学模型体系中PhIP的形成(P<0.05),并且除蓟黄素外,其他3组添加物对PhIP形成的抑制率呈浓度依赖性;在烤羊肉饼中,当TRE添加水平为0.15、0.30和0.45 mg/g时,PhIP的浓度分别为0.36、0.24和0.14 ng/g,相应的抑制率分别为25.00%、50.00%和70.83%;抑制效果最强的是添加0.45 mg/g TRE处理组,抑制率高达70.83%,其次是添加18.0 μg/g异鼠李素处理组,抑制率为69.82%;在化学模型体系中,3种多酚化合物对PhIP形成的抑制活性有一定差异,PhIP的生成量随异鼠李素和高车前素添加量的增加呈显著降低趋势(P<0.05),而蓟黄素的不同添加水平之间无显著差异(P>0.05),添加37.5和25.0 mg/mLTRE处理组表现出最高的抑制活性,抑制率分别为69.11%和72.85%,显著高于其他各组(P<0.05);4种添加物均能够显著减少模型体系中苯乙醛的含量(P<0.05),苯乙醛的残留量为0.02～0.14mmol/L,其对苯乙醛的清除能力均随着添加量的增加而增强,TRE具有相对最强的苯乙醛清除能力,3个添加水平对苯乙醛的清除率相应地分别为87.54%、82.16%和86.57%,并且各水平之间的清除率差异不显著(P>0.05)。相关性分析结果显示,TRE、异鼠李素和高车前素对苯乙醛的清除能力以及对化学模型和烤羊肉饼中PhIP的抑制效果均表现出良好的相关性,其中TRE和异鼠李素的相关性相对最强,TRE的R2值分别为0.9050和0.9147(P<0.01),异鼠李素的R2值分别为0.8495和0.9040(P<0.01),呈极显著正相关关系;高车前素对苯乙醛的清除以及对两个体系中PhIP的抑制效果也呈显著正相关关系,其相关指数R2值分别为0.7729和0.7710(P<0.05),而蓟黄素对两个体系中PhIP的抑制活性与其对苯乙醛的清除活性之间的相关性较差(P>0.05)。多酚类化合物能够通过与苯乙醛发生反应形成相应的加合物而将其捕获清除,进而抑制PhIP的形成,在本研究中,从化学模型体系中共分离获得3种多酚-苯乙醛加合物,分别为 8-C-(E-苯乙烯基)异鼠李素(8-C-(E-Phenylethenyl)isorhamnetin)、6-C-(E-苯乙烯基)异鼠李素(6-C-(E-Phenylethenyl)isorhamnetin)及 8-C-(E-苯乙烯基)高车前素(8-C-(E-Phenylethenyl)hispidulin),同时采用UPLC-MS/MS及碰撞诱导裂解(Collision-induced dissociation,CID)分析对其进一步结构鉴定,确认苯乙醛能够在异鼠李素A环C-6或C-8位以及高车前素A环C-8位发生亲电取代反应而生成3种多酚-苯乙醛加合物,而在同样的条件下未检测到蓟黄素与苯乙醛发生直接反应的加合物。上述结果证实,TRE、异鼠李素及高车前素抑制PhIP形成的机制能够通过捕获反应体系中的苯乙醛进而形成多酚-苯乙醛加合物实现,阐明在烤羊肉饼中TRE抑制杂环胺形成的机制之一是多酚-苯乙醛加合物的形成。

摘要译文

关键词：

多枝柽柳皮提取物; 烤羊肉饼; 杂环胺; 多酚

学位年度：

2020

学位类型：

博士

学科专业：

食品科学与工程

导师：

彭增起

中图分类号：

TS251.53;TS251.5[肉制品]

学科分类号：

0822[轻工技术与工程];083202[农产品加工及贮藏工程]

D O I：

10.27244/d.cnki.gnjnu.2020.001640