《LWT》:Insight into the effects of different reheating methods on the nutritional profile and volatile flavor compounds of frozen pre-cooked minced pork products fortified with n-3 polyunsaturated fatty acids
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富含n-3多不飽和脂肪酸(n-3 PUFA)的冷凍預制肉糜制品(FPMP)是新興的功能性肉制品,但在食用前的復熱環節,不同復熱方式如何影響其關鍵的n-3 PUFA營養保留、風味品質形成機制尚不明確。為解決這一問題,研究人員系統比較了微波、油炸、水煮等多種復熱方式對FPMP的營養品質、風味化合物、脂肪酸組成及質構特性的影響。研究表明,微波復熱能最大程度保留n-3 PUFA(特別是DHA和EPA)及原有風味品質,而油炸復熱則賦予產品最獨特的風味和脆性質感。該研究為消費者選擇FPMP的復熱方式和理解其風味形成機制提供了重要的理論依據。
豬肉是全球消費量最大的肉類之一,是優質蛋白質的重要來源,但其本身幾乎不含對人體健康至關重要、具有多種生理活性的n-3多不飽和脂肪酸(n-3 polyunsaturated fatty acids, n-3 PUFA)。為了提升肉制品的營養價值,研究人員探索了在豬肉中添加富含n-3 PUFA的海洋脂質,如大黃魚魚卵磷脂(Large yellow croaker roe phospholipids, LYPLs),來制備營養強化型肉糜凝膠產品。這類產品為延長保質期、確保食品安全,常以冷凍預制(Frozen pre-cooked)的形式在市場上銷售。然而,冷凍預制肉糜制品(Frozen pre-cooked minced pork products fortified with n-3 PUFA, FPMP)在消費者食用前需要經過復熱。問題隨之而來:不同的復熱方式,例如微波、水煮、油炸、烤箱等,是否會“毀掉”好不容易添加進去的珍貴n-3 PUFA?它們又會如何改變肉制品的風味、口感和色澤?消費者在選擇復熱方法時,是應該優先考慮效率、口感還是營養保留?這些問題尚未得到清晰解答,也缺乏系統的科學依據。
針對這一研究空白,以Boruo Yang、Pei Lin、Peng Liang等作者組成的福建農林大學食品科學學院研究團隊,在食品科學領域國際期刊《LWT - Food Science and Technology》上發表了一項研究,系統揭示了不同復熱方式如何影響FPMP的營養品質和揮發性風味化合物,并深入探討了其風味形成的機理。
為了回答這些問題,研究人員采用了系統性的食品科學與分析技術。首先,他們制備了添加LYPLs的豬肉糜凝膠,并將其加工成統一的圓柱形樣品,在-20°C冷凍一周以模擬商品化FPMP。隨后,對解凍后的樣品進行六種不同的復熱處理,包括對照組(CG,未復熱)、沸水復熱(BW)、蒸汽復熱(SR)、微波復熱(MW)、烤箱復熱(OV)和平底鍋油炸復熱(PF),確保所有樣品的中心溫度達到預設的烹飪核心溫度。復熱后,研究人員運用多種分析手段進行全面評估:通過色差儀和質構儀測定樣品的顏色和質構特性;通過烘箱干燥法測定水分含量;通過硫代巴比妥酸反應物(TBARS)測定評估脂質氧化程度;通過酯化-氣相色譜法(GC-MS)分析脂肪酸組成,重點關注n-3 PUFA(如EPA、DHA)的含量變化。在風味分析方面,他們利用頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用技術(HS-SPME-GC-MS)鑒定和定量揮發性有機物(VOCs);通過高效液相色譜(UPLC)測定呈味核苷酸(如IMP、AMP、GMP)和游離氨基酸(FAA)。最后,運用主成分分析、偏最小二乘判別分析、層次聚類分析等多元統計方法,以及基于皮爾遜相關系數的復雜網絡模型,對數據進行了深度挖掘,以闡明品質、風味、營養成分之間的內在關聯。
3.1. 品質特性
研究發現,復熱方式顯著改變了FPMP的品質。顏色方面,水煮和蒸汽復熱樣品的亮度(L值)最高,而油炸樣品由于強烈的美拉德反應,表面形成金黃色外殼,亮度顯著降低,紅度(a)和黃度(b*)顯著增加。水分含量方面,水煮和蒸汽復熱基本保持了樣品內部水分,而油炸導致水分損失最大,微波加熱由于加熱時間最短,水分損失相對較少。脂質氧化方面,所有復熱都加劇了氧化,其中微波復熱導致的TBARS值(衡量氧化產物丙二醛含量)最低,而油炸復熱最高,這與其加熱介質和高溫有關。質構方面,水煮和蒸汽復熱使樣品硬度、咀嚼性等降低,質地最軟;而油炸則使樣品硬度、咀嚼性、膠著性等顯著增加,質地最硬、最脆;微波復熱的質構則介于上述兩者之間,更接近對照組。
3.2. 脂肪酸組成
復熱處理普遍增加了飽和脂肪酸(SFA)的比例,降低了多不飽和脂肪酸(PUFA)的比例,這源于PUFA在加熱過程中的氧化損失。值得注意的是,油炸樣品(PF)由于在復熱過程中吸收了富含亞油酸(C18:2n6c)的玉米油,其總PUFA和PUFA/SFA比值反而最高,但其中來源于LYPLs的n-3 PUFA(如EPA和DHA)含量卻顯著降低。相比之下,微波復熱在最大限度地保留了EPA和DHA含量,其總和(DHA+EPA)及n-6/n-3比值在所有復熱方式中表現最佳,表明其對n-3 PUFA的營養保護最為有效。
3.3. 揮發性有機物(VOCs)分析
研究共鑒定出131種VOCs,分為醛類、醇類、酮類、呋喃類等9類。復熱處理顯著增加了醛類化合物的種類和相對含量,這些醛類(如己醛、庚醛、辛醛、壬醛)主要來自不飽和脂肪酸的氧化。醇類(如1-辛烯-3-醇)和酮類(如2,3-戊二酮)的含量也因復熱而發生變化。吡嗪類化合物(如3-乙基-2,5-二甲基吡嗪)僅在油炸樣品中被檢出,貢獻了烘烤和堅果香氣。主成分分析(PCA)顯示,微波復熱樣品的VOCs譜與對照組最為接近,表明其最大程度保留了原有風味;而油炸樣品則呈現出最獨特的風味輪廓。
3.4. 氣味活性值(OAV)
通過計算氣味活性值,篩選出25種對FPMP整體香氣有關鍵貢獻的化合物,包括辛醛、壬醛、1-辛烯-3-醇、1-庚烯-3-酮、己醛等。油炸樣品中辛醛和3-乙基-2,5-二甲基吡嗪的OAV值最高,貢獻了強烈的果香和堅果香;烤箱復熱樣品則具有較高的蘑菇味和魚腥味相關化合物OAV。
3.5. 核苷酸和游離氨基酸(FAA)
復熱處理影響了呈味物質的組成。微波、烤箱和油炸復熱增加了總核苷酸(IMP、AMP、GMP)含量,而水煮和蒸汽復熱則可能因水溶性損失而未顯著增加。游離氨基酸方面,水煮和蒸汽復熱降低了總FAA含量,而微波、烤箱和油炸復熱則顯著增加了總FAA含量,其中油炸復熱因美拉德反應促進氨基酸的斯特雷克降解而增加最多。微波復熱樣品中鮮味氨基酸(谷氨酸、天冬氨酸)的比例最高。
3.6. 層次聚類分析(HCA)
結合關鍵VOCs、n-3 PUFA含量、TBARS值和品質指標的層次聚類分析將樣品分為兩大類:對照組、微波復熱和水煮復熱樣品聚為一類,表明它們的整體品質最為接近;而烤箱、蒸汽和油炸復熱樣品聚為另一類。其中,微波復熱樣品在n-3 PUFA保留和低氧化水平方面優于水煮復熱。
3.7. 相關性網絡分析
通過構建品質指標、關鍵VOCs、FAA、脂肪酸和核苷酸之間的相關性網絡模型,深入揭示了風味形成機制。研究發現,亮度(L)和黃度(b)與大多數醛酮類VOCs正相關,與不飽和脂肪酸(UFA)負相關,揭示了顏色變化與脂質氧化及VOCs生成的內在聯系。關鍵風味化合物如辛醛、壬醛、(E)-2-辛烯醇與大多數MUFA和PUFA呈顯著負相關,證實它們是UFA氧化的典型產物。酮類化合物2-十一酮和1-庚烯-3-酮分別與游離氨基酸賴氨酸(Lys)和酪氨酸(Tyr)呈顯著負相關,表明氨基酸的熱降解是這些酮類風味物質的重要來源。此外,2-壬酮與特定脂肪酸(C18:1n9c, C20:3n3c, C20:5n3c)呈顯著正相關,提示了甲基酮形成的特定脂肪酸前體。
4. 結論與討論
該研究系統評估了不同復熱方式對富含n-3 PUFA的FPMP的綜合影響,并得出明確結論:微波復熱是保留產品原有風味品質和對n-3 PUFA造成氧化損傷最小的最佳方法。它能在最短加熱時間內達成目標溫度,有效減少水分損失、脂質氧化以及EPA和DHA等關鍵營養素的破壞,同時其揮發性風味譜與未復熱的對照組最為接近。因此,對于注重健康、希望最大限度保留n-3 PUFA營養和產品原味的消費者,微波復熱是首選推薦方法。
相比之下,油炸復熱雖然能賦予產品金黃酥脆的質地和最獨特、濃郁的香氣(主要源于美拉德反應和吡嗪類等物質的生成),但它也導致了最嚴重的脂質氧化和n-3 PUFA損失,并因吸油改變了脂肪酸組成。水煮和蒸汽復熱能最大程度保持產品水分,獲得最柔軟的質地,但可能導致水溶性呈味物質(如部分核苷酸和游離氨基酸)的溶出損失。烤箱復熱則容易造成水分流失,使質地變硬,并加劇脂質氧化。
本研究的重要意義在于,它不僅為消費者根據個人喜好(求營養、保原味、圖酥脆、喜軟嫩)科學選擇FPMP的復熱方式提供了直接、可靠的理論指導,更通過構建風味化合物、營養成分、品質指標之間的復雜關聯網絡,從機制層面深化了對肉制品復熱過程中風味形成,特別是n-3 PUFA氧化與特定揮發性風味物質(如醛、酮)生成之間關系的理解。這些發現不僅適用于本研究中的特定產品,其揭示的規律(如不同熱傳遞方式對營養保留和風味形成的影響差異)也為其他類型的冷凍預制富含不飽和脂肪酸的食品的加工與食用提供了有價值的科學參考,對功能性肉制品的產業化和消費者教育具有重要的實踐意義。