趙文華,王桂瑛,荀文,俞媛瑞,葛長(zhǎng)榮,廖國(guó)周
基于代謝組學(xué)篩選表征茶花雞肌肉中特征風(fēng)味的水溶性化合物
趙文華1,2,王桂瑛1,2,荀文1,2,俞媛瑞1,2,葛長(zhǎng)榮2,廖國(guó)周2
(1云南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院,昆明 650201;2云南農(nóng)業(yè)大學(xué)云南省畜產(chǎn)品加工工程技術(shù)研究中心,昆明 650201)
【目的】利用代謝組學(xué)結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)學(xué)方法篩選熱處理前后茶花雞胸肌和腿肌中的生物標(biāo)志物,旨在明確表征茶花雞不同部位肌肉中特征風(fēng)味的水溶性化合物,為建立優(yōu)質(zhì)地方雞評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)提供科學(xué)理論依據(jù)。【方法】以300日齡的云南茶花雞為研究對(duì)象,采用液相色譜-四極桿靜電場(chǎng)軌道阱-質(zhì)譜法(LC-Q-Exactive-MS)檢測(cè)熱處理前后胸肌和腿肌中的水溶性化合物,基于數(shù)據(jù)庫(kù)Metlin進(jìn)行全譜鑒定,以2-氯苯丙氨酸濃度計(jì)算各物質(zhì)相對(duì)含量,并對(duì)檢測(cè)出的物質(zhì)進(jìn)行分析,利用正交偏最小二乘法(orthogonal partial least squares discrimination analysis,OPLS-DA)建立代謝物表達(dá)量與樣本組之間的關(guān)系模型,來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品類別的預(yù)測(cè),通過(guò)S-plot圖初步篩選具有代表性的生物標(biāo)志物,觀察置換200次檢驗(yàn)圖的直線斜率判定模型是否存在過(guò)擬合現(xiàn)象,并且通過(guò)計(jì)算變量投影重要度(variable important for the Projection,VIP)判別各代謝物表達(dá)模式下對(duì)各組樣本分類判別的影響強(qiáng)度和解釋能力,達(dá)到輔助篩選標(biāo)志物的目的;通過(guò)相對(duì)含量結(jié)果計(jì)算滋味活性值(taste activity value,TAV),結(jié)合感官評(píng)定結(jié)果評(píng)價(jià)茶花雞肌肉的特征風(fēng)味。【結(jié)果】茶花雞肌肉在質(zhì)譜正離子和負(fù)離子模式下,分別檢測(cè)出106種和43種生物代謝物,其中主要成分包括氨基酸類、維生素類、核苷類、有機(jī)酸類、脂肪酸類等,其中肌酸、肌肽、氨基酸和核苷酸為茶花雞肌肉熱處理前后存在的差異性水溶性化合物,可作為特征滋味貢獻(xiàn)物質(zhì)的生物標(biāo)志物;TAV值結(jié)果中顯示,胸肌中TAV值最大的是-氨基丁酸(TAV=23.00),其次是組氨酸(TAV=1.14);腿肌中TAV值最大的是-氨基丁酸(TAV=37.50),其次是甜菜堿(TAV=2.00);通過(guò)感官評(píng)定發(fā)現(xiàn)胸肌和腿肌整體滋味以甜鮮味為主。【結(jié)論】利用代謝組學(xué)分析得出茶花雞特征滋味物質(zhì),并結(jié)合滋味理論值和感官評(píng)定值確定茶花雞胸肌和腿肌的整體滋味以甜鮮肉香味為主,且腿肌優(yōu)于胸肌。
茶花雞;肌肉;液相色譜-四極桿靜電場(chǎng)軌道阱-質(zhì)譜法(LC-Q-Exactive-MS);代謝組學(xué);水溶性化合物
【研究意義】隨著生活水平不斷提高,人們從以往追求肉制品的安全、營(yíng)養(yǎng)到如今對(duì)肉制品的種類多樣化和風(fēng)味品質(zhì)的可口性需求占主導(dǎo)地位。肉品的風(fēng)味主要由滋味和氣味構(gòu)成,氣味成分主要是雞肉在加工過(guò)程中由美拉德反應(yīng)、脂肪氧化、硫胺素降解等產(chǎn)生的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。而滋味是由肉中水溶性化合物及烹飪過(guò)程中發(fā)生系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)形成的揮發(fā)性化合物組成,是雞肉食用品質(zhì)的特征指標(biāo),這類水溶性化合物小分子可以與人體口腔味蕾相互作用產(chǎn)生味感,因此,只有水溶性化合物能反映出食物的滋味變化。雞肉在加熱過(guò)程中有多種非揮發(fā)性化合物,是產(chǎn)生雞肉特殊滋味的關(guān)鍵,主要由肽類物質(zhì)、氨基酸及衍生物、核苷酸、肌酸、糖類和維生素類等物質(zhì)構(gòu)成,因此雞肉中水溶性小分子化合物的種類及數(shù)量決定了雞肉特殊的滋味,對(duì)肉品最后的風(fēng)味形成起關(guān)鍵作用。對(duì)于肉品風(fēng)味前提物質(zhì)與肉品風(fēng)味的關(guān)系,目前觀點(diǎn)是,肉香特征主要來(lái)自瘦肉中水溶性化合物前體物中的含硫含氮化合物和脂肪熱降解發(fā)生的氧化反應(yīng)產(chǎn)物[1];美拉德反應(yīng)中還原糖與氨基酸之間發(fā)生的復(fù)雜反應(yīng)產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)對(duì)整體風(fēng)味的作用[2]。雞肉的鮮味主要來(lái)自如肌苷酸、氨基酸等水溶性前體物質(zhì)。有研究認(rèn)為,滋味前提物質(zhì)在口腔內(nèi)只有溶于唾液且能刺激味覺(jué)細(xì)胞最終才能產(chǎn)生滋味[3-4],因此,水溶性化合物是肉品產(chǎn)生滋味的重要前提物質(zhì)。【前人研究進(jìn)展】國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)雞肉進(jìn)行了大量研究,其研究對(duì)象主要是CB-32商業(yè)肉雞、Woorimatdag韓國(guó)本土雞、Ross-308肉雞、Avian雞和AA雞等快大型肉雞[5-9],研究表明,雞肉中的鮮味成分來(lái)自水溶性前體物,如肌苷酸(IMP)和谷氨酸[10]。Jayasena等[11]研究表明雞的品種、飼養(yǎng)和烹飪條件等因素也會(huì)影響與滋味有關(guān)的水溶性化合物含量。云南茶花雞是國(guó)家二級(jí)保護(hù)動(dòng)物,在“六五”期間畜禽品種資源調(diào)查時(shí)被發(fā)現(xiàn)的特有珍惜小型原始雞種,是由當(dāng)?shù)丶t色原雞和野雞經(jīng)長(zhǎng)期馴化選育而成的熱帶珍惜小型原始品種,其肉質(zhì)鮮嫩,滋味鮮美,是云南省有名的“六大”名雞之一,主要生活在南部邊緣的熱帶雨林、季雨林等植被類型的地區(qū),屬于蛋肉兼用型品種。近年來(lái),對(duì)于茶花雞的研究主要集中在肉質(zhì)理化特性與遺傳特性方面[12-15],對(duì)其肉質(zhì)特性方面的研究欠缺。【本研究切入點(diǎn)】肉類的風(fēng)味是熱衍生的,烹飪對(duì)肉中幾種與滋味相關(guān)的水溶性化合物含量的影響,可以被認(rèn)為是肉類風(fēng)味中最具影響力的因素[11]。目前,我國(guó)關(guān)于云南茶花雞產(chǎn)品缺少國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),市場(chǎng)上現(xiàn)有茶花雞雞肉產(chǎn)品沒(méi)有執(zhí)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),造成消費(fèi)者難以判斷其品質(zhì)的優(yōu)劣;另外,茶花雞肌肉中表征特征風(fēng)味相關(guān)的水溶性化合物與品質(zhì)特性還有待進(jìn)一步研究。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】通過(guò)對(duì)云南茶花雞不同部位肌肉進(jìn)行熱處理,以液相色譜-四極桿靜電場(chǎng)軌道阱-質(zhì)譜法(LC-Q-Exactive-MS)檢測(cè)茶花雞肌肉中的水溶性化合物,并分析熱處理前后茶花雞腿肌及胸肌中水溶性化合物的差異,探討對(duì)滋味貢獻(xiàn)較大的水溶性化合物,為茶花雞的肉質(zhì)特性研究和開(kāi)發(fā)利用提供科學(xué)理論依據(jù)。
試驗(yàn)采用的茶花雞,同一養(yǎng)殖條件下同一批次的300日齡的茶花雞共60只,隨機(jī)選取6只(3只公雞和3只母雞),經(jīng)屠宰后取其胸肌和腿肌并去除可見(jiàn)脂肪和筋膜組織后作為試驗(yàn)樣品。乙腈色譜純,德國(guó)Merck公司;甲醇色譜純,德國(guó)Merck公司;超純水,德國(guó)Merck公司;甲酸色譜純,上海斯信生物科技有限公司;2-氯苯丙氨酸色譜純,吉爾生化(上海)有限公司。
LICHEN移液槍,杭州利辰科技有限公司;BS224S電子天平,北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;XMTD-4000電熱恒溫水浴鍋,北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司;TGL-16K離心機(jī),湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器有限公司;VOTEX-5渦旋儀,其林貝爾有限公司;SCIENTZ-18N冷凍干燥機(jī),寧波新芝生物科技股份有限公司;Thermo, Ultimate 3000LC-Q-Exactive液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀,美國(guó)賽默飛世爾科技公司。
1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 將修整后的12塊胸肌和12塊腿肌進(jìn)行隨機(jī)分組,6個(gè)胸肌和6個(gè)腿肌不進(jìn)行熱處理作為對(duì)照組;其余的6個(gè)胸肌和6個(gè)腿肌分別放入蒸煮袋中,參考溫斯穎[16]的處理方法,在電熱恒溫水浴鍋中沸水煮3 h至熟透[17],放置常溫后與原料肉一起置于-80℃下備用。LC-MS試驗(yàn)于2019年2—4月在上海敏心生物科技有限公司進(jìn)行,感官評(píng)定試驗(yàn)于2019年2月在云南農(nóng)業(yè)大學(xué)云南省畜產(chǎn)品加工工程技術(shù)研究中心感官品鑒室進(jìn)行。
1.2.2 樣本制備 稱取50 mg樣本,加入800 μL甲醇和10 μL內(nèi)標(biāo)(DL-o-Chlorophenylalanine濃度:2.8 mg?mL-1);
將樣本置于組織研磨儀中65 Hz條件下研磨90 s;冰浴超聲30 min,-20℃靜置1 h;隨后將樣本在4℃離心機(jī)中,12 000 r/min離心15 min;離心結(jié)束后,取200 μL上清液,轉(zhuǎn)入進(jìn)樣小瓶中待檢。
1.2.3 LC-MS分析過(guò)程 儀器分析平臺(tái):LC- MS(Thermo, Ultimate 3 000LC, Q Exactive);色譜柱:C18色譜柱(Hyper gold C18(100 mm×2.1 mm,照1.9 μm);色譜分離條件為:柱溫40℃;流速0.35 mL?min-1;流動(dòng)相組成A:水+5%乙腈+0.1%甲酸,B:乙腈+0.1%甲酸;進(jìn)樣量為10 μL,自動(dòng)進(jìn)樣器溫度4℃。
1.2.3.1 流動(dòng)相梯度洗脫程序見(jiàn)表1。
1.2.3.2 質(zhì)譜檢測(cè)參數(shù):
正模式:加熱器溫度300℃;鞘氣流速:45 arb;輔助氣流速:15 arb;尾氣流速:1 arb;電噴霧電壓:3.0 kV;毛細(xì)管溫度:350℃;S-Lens RF Level:30%。
負(fù)模式:加熱器溫度300℃;鞘氣流速:45 arb;輔助氣流速:15 arb;尾氣流速:1 arb;電噴霧電壓:3.2 kV;毛細(xì)管溫度:350℃;S-Lens RF Level:60%。
1.2.4 感官評(píng)價(jià) 參考ZHONG等[18]的方法并稍作修改,采用品嘗法對(duì)茶花雞的滋味進(jìn)行評(píng)價(jià)。雞肉的滋味由10名年齡在22—27歲的感官評(píng)定人員根據(jù)相關(guān)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行白味品嘗后評(píng)價(jià)打分。感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)按照滋味由淡到濃依次排列并打分,似有似無(wú):0—1分,濃淡相宜:2—3分,濃:4—5分。
從LC-Q-Exactive-MS分析儀將采集到的信號(hào)和質(zhì)譜數(shù)據(jù)導(dǎo)出,使用Compound Discoverer軟件(Thermo公司)對(duì)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取和預(yù)處理,基于數(shù)據(jù)庫(kù)Metlin進(jìn)行全譜鑒定,并在Microsoft Office Excel 2010軟件中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化及后期編輯,以2-氯苯丙氨酸濃度計(jì)算各物質(zhì)相對(duì)含量;并以SIMCA14.1(瑞典Umetrics AB公司)進(jìn)行多元統(tǒng)計(jì)學(xué)分析;利用SPSS19.0進(jìn)行方差分析;利用Origin軟件繪制感官雷達(dá)圖。
圖1是C18色譜柱對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定的單個(gè)樣本離子流圖,對(duì)其信號(hào)和質(zhì)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行提取和預(yù)處理,同時(shí)進(jìn)行全譜鑒定,報(bào)告代謝物名稱理論質(zhì)量和觀察到的質(zhì)量之間的差異小于10 ppm。在正離子模式和負(fù)離子模式下300日齡的茶花雞胸肌和腿肌中分別共檢測(cè)出106種和43種代謝物(表2和表3),主要包括氨基酸類、維生素類、核苷類、有機(jī)酸類、脂肪酸類、脂質(zhì)類等。

圖2為茶花雞肌肉熱處理前后胸肌和腿肌樣本(分別為12個(gè)樣本)在非監(jiān)督類的模式識(shí)別方法PCA-X的得分散點(diǎn)圖,從圖中可以看出,樣本可信度全部處于95%置信區(qū)間內(nèi),從圖中可以看出不同性別不同部分的樣本之間沒(méi)有分開(kāi)趨勢(shì),樣本之間有明顯分開(kāi)趨勢(shì),說(shuō)明樣本組之間代謝物質(zhì)輪廓具有差異性。

表2 正離子模式下肌肉樣本代謝產(chǎn)物

表3 負(fù)離子模式下肌肉樣本代謝產(chǎn)物

YX:原料肉胸肌;YT:原料肉腿肌;SX:熟肉胸肌;ST:熟肉腿肌。下同
2.2.1 正離子模式下熱處理對(duì)雞肉中水溶性化合物影響與主成分分析 圖3為茶花雞胸肌和腿肌在正離子模式下對(duì)水溶性化合物進(jìn)行多元統(tǒng)計(jì)分析的正交偏最小二乘法-判別分析(OPLS-DA)得分散點(diǎn)圖(A和D)、S-plot圖(B和E)、置換檢驗(yàn)200次Permutations圖(C和F),計(jì)算變量投影重要度VIP預(yù)測(cè)值見(jiàn)表4,通過(guò)該方法建立代謝物表達(dá)量與樣品類別之間的關(guān)系模型,來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品類別的預(yù)測(cè)和標(biāo)志代謝物的篩選(一般認(rèn)為VIP>1的變量作為兩組的差異代謝物篩選標(biāo)準(zhǔn))。從OPLS-DA模型下散點(diǎn)得分圖可以看出,加熱前后胸肌和腿肌兩組樣本非常明顯地分開(kāi),樣本可信度全部處于95%置信區(qū)間內(nèi)。
通過(guò)觀察加熱前后胸肌樣本的S-plot圖,S形的兩個(gè)角上的變量可能就是本研究所尋找的生物標(biāo)志物,對(duì)其進(jìn)行紅色標(biāo)記分別有肌酸(Creatine)、L-鵝肌肽(L-Anserine)、甜菜堿(Betaine)、1-甲基組氨酸(1-Methylhistidine)、N-[4-(乙酰基氨基)苯基]-3-氧代丁酰胺(Hydrouracil)、1-棕櫚酰-2-羥基-sn-甘油-3-磷酸膽堿(LysoPC(16:0))、肌苷(Inosine)、L-色氨酸(L-Tryptophan)、5'-甲基硫腺苷(5'- Methylthioadenosine)、N-乙酰-L-組氨酸(N-Acetyl- L-Histidine)、異亮酰脯氨酸(Isoleucylproline)和肌酐(Creatinine)。通過(guò)S-plot并不能完全確定胸肌加熱前后的生物標(biāo)志物,為了檢驗(yàn)?zāi)P褪欠翊嬖谶^(guò)度擬合,建立200次OPLS-DA模型進(jìn)行置換檢驗(yàn),圖3-C是胸肌樣本OPLS-DA模型中置換檢驗(yàn)200次的統(tǒng)計(jì)圖,置換檢驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果為R2Y(cum)=0.963,Q2(cum)=-1.13,圖中兩條虛線分別表示RY和Q的回歸線。直線的斜率越大,說(shuō)明原模型具有良好的穩(wěn)健性,不存在過(guò)擬合現(xiàn)象。
通過(guò)觀察加熱前后腿肌樣本的S-plot圖(圖3-E)、置換檢驗(yàn)200次驗(yàn)證圖(圖3-F)結(jié)果R2Y(cum)=0.589,Q2(cum)=-0.574和VIP(表4),對(duì)S形的兩個(gè)角上的生物標(biāo)志物變量進(jìn)行紅色標(biāo)記和VIP值>1得分圖,可以確定熱處理前后腿肌樣本中有12種物質(zhì)對(duì)組間差異做出了重要貢獻(xiàn),包括肌酸(Creatine)、肌酐(Creatinine)、左旋肉堿(L-Carnitine)、甜菜堿(Betaine)、L-鵝肌肽(L-Anserine)、3-(硬脂酰氧基)-4-(三甲基銨基)丁酸酯(DL-Stearoylcarnitine)、L-谷氨酰胺(L-Glutamine)、次黃嘌呤(Hypoxanthine)、N-乙酰-L-組氨酸(N-Acetyl-L-Histidine)、L-組氨酸(L-Histidine)、乙酰肉堿(Acetylcarnitine)和1-棕櫚酰-2-羥基-sn-甘油-3-磷酸膽堿(LysoPC(16:0))。
2.2.2 負(fù)離子模式下熱處理對(duì)雞肉中水溶性化合物影響與主成分分析 從圖4-A和4-D可以看出,熱處理前后胸肌、腿肌兩組樣本區(qū)分非常顯著,樣本可信度全部處于95%置信區(qū)間內(nèi)。通過(guò)觀察熱處理前后胸肌樣本的S-plot圖(4-B)和VIP得分表(表5)可以確定熱處理前后胸肌樣本中水溶性化合物在負(fù)離子模

表4 正離子模式下VIP得分表

A、B和C:茶花雞胸肌;D、E和F:茶花雞腿肌。圖中編號(hào)所指同表4
式下有10種物質(zhì)對(duì)組間差異做出了重要貢獻(xiàn),包括蘇糖酸(Threonic acid)、景天庚酮糖(Sedoheptulose)、L-4-羥基色氨酸(4-Hydroxy-L-threonine)、尿苷(Uridine)、D-葡萄糖-6-磷酸二鈉(D-Glucose 6- phosphate)、-谷氨酰谷氨酸(Gamma Glutamylglutamic acid)、1-(1Z十六碳烯酰基)-sn-甘油-3-磷酸(LPA(P-16:0e/0:0))、吲哚乳酸(Indolelactic acid)、脯氨酰羥脯氨酸(Prolylhydroxyproline)和十一烷二酸(Undecanedioic acid),通過(guò)置換檢驗(yàn)200次驗(yàn)證圖4-C結(jié)果為R2Y(cum)=0.705,Q2(cum)= -0.729,說(shuō)明原模型具有良好的穩(wěn)健性,不存在過(guò)擬合現(xiàn)象。通過(guò)觀察熱處理前后腿肌樣本的S-plot圖4-E和VIP得分表(表5)可以確定熱處理前后腿肌樣本中水溶性化合物在負(fù)離子模式下有11種物質(zhì)對(duì)組間差異做出了重要貢獻(xiàn),包括L-4-羥基色氨酸(4- Hydroxy-L-threonine)、L-谷氨酰5-磷酸酯(L-Glutamyl 5-phosphate)、景天庚酮糖(Sedoheptulose)、蘇糖酸(Threonic acid)、3-吲哚丁酸(3-Indolebutyric acid)、D-葡萄糖-6-磷酸二鈉(D-Glucose-6-phosphate)、前列腺素(PGE2)、脯氨酰羥脯氨酸(Prolylhydroxyproline)、γ-谷氨酰谷氨酸(Gamma Glutamylglutamic acid)、1-(1Z十六碳烯酰基)-sn-甘油-3-磷酸LPA(P-16:0e/0:0)和谷氨酰丙氨酸(Glutamylalanine)。通過(guò)置換檢驗(yàn)200次驗(yàn)證圖(F)結(jié)果為R2Y(cum)=0.957,Q2(cum)=-0.463,說(shuō)明原模型具有良好的穩(wěn)健性,不存在過(guò)擬合現(xiàn)象。
2.2.3 肌肉中呈味特性及TAV分析 游離氨基酸是肉制品中重要的呈味水溶性化合物,茶花雞肌肉中含有豐富的游離氨基酸類化合物,肌肉中17種游離氨基酸含量及TAV值如表6所示,其中苦味氨基酸7類、甜味氨基酸5類、鮮味氨基酸3類和其他類氨基酸2類。通過(guò)計(jì)算各物質(zhì)的含量可知,在茶花雞熟肉中,腿肌中的甜味物質(zhì)與酸澀味物質(zhì)顯著高于胸肌中的含量(<0.05),而苦味物質(zhì)要顯著低于胸肌中的含量(<0.05),鮮味物質(zhì)無(wú)顯著性差別。其中甜味氨基酸總量最高,在熟胸肉和熟腿肉中分別是16.36 mmoL?L-1和43.30 mmoL?L-1。通過(guò)計(jì)算TAV值進(jìn)一步評(píng)價(jià)各物質(zhì)對(duì)整體滋味做出的貢獻(xiàn)可以看出,熟胸肌中的-氨基丁酸和組氨酸大于1,熟腿肌中的-氨基丁酸和甜菜堿大于1,說(shuō)明其對(duì)整體風(fēng)味具有重要貢獻(xiàn)作用。
2.2.4 感官評(píng)價(jià)分析 茶花雞胸肌和腿肌經(jīng)過(guò)熱處理后感官評(píng)價(jià)結(jié)果如圖5所示。其中胸肌的鮮度最高(3.7),其次是甜度(2.4)、酸度(0.4)、咸度(0.4),苦度(0.3)最低;腿肌中鮮度最高(4.5),其次是甜度(4.1)、苦度(0.8)、酸度(0.2),咸度(0.0)最低。因此,根據(jù)感官評(píng)定結(jié)果,熱處理后的胸肌和腿肌主要以甜鮮滋味為主,并且腿肌要優(yōu)于胸肌,而酸度、苦度和咸度在整體滋味水平中具有協(xié)調(diào)作用。

表5 負(fù)離子模式下VIP得分表

A、B和C:茶花雞胸肌,D、E和F:茶花雞腿肌。圖中編號(hào)所指同表5

表6 茶花雞肌肉中呈味物質(zhì)和TAV值
同行不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(<0.05) Different lowercase letters indicate significant differences (<0.05)

圖5 胸肌和腿肌感官評(píng)價(jià)雷達(dá)圖
肉的嫩度、肉色、脂肪含量、蛋白含量等多個(gè)物理化學(xué)特性影響著肉的品質(zhì)優(yōu)劣和消費(fèi)者對(duì)肉的接受程度[22-25]。肉中的脂肪受熱氧化和肉在加工過(guò)程中的美拉德反應(yīng)對(duì)肉的揮發(fā)性風(fēng)味起到主要的作用,但生肉和熟肉中的一些非揮發(fā)性物質(zhì)如氨基酸類、維生素類、核苷類、有機(jī)酸類、脂肪酸類、脂質(zhì)類等也是風(fēng)味物質(zhì)中重要的前提物質(zhì)[26],它們也會(huì)影響肉以及肉制品的口感、風(fēng)味、嫩度和多汁性[27-28]。而滋味成分來(lái)源于雞肉中的水溶性物質(zhì),如氨基酸及氨基酸衍生物、核酸代謝物、小肽和有機(jī)酸等[29-32],這類代謝化合物決定著肉質(zhì)的滋味。雞肉在烹飪過(guò)程中鮮味相關(guān)化合物由于其高水溶性特性并受高溫影響從肌肉中浸出,降解為肌苷、次黃嘌呤[33]、谷氨酸等,從而產(chǎn)生肉中的鮮味。本研究通過(guò)OPLS-DA主成分分析,并經(jīng)過(guò)置換200次驗(yàn)證后,篩選出VIP>1得分的生物標(biāo)志物。
從胸肌和腿肌在正離子和負(fù)離子模式下篩選出來(lái)的物質(zhì)中發(fā)現(xiàn),茶花雞肌肉中的鮮味主要來(lái)源于核酸和氨基酸及其衍生物,其中D-葡萄糖-6-磷酸二鈉是已報(bào)道過(guò)的具有風(fēng)味形成潛力的主要碳水化合物[27],甜菜堿可以提高肌肉中的脂肪含量和風(fēng)味氨基酸的含量,改善其組成成分進(jìn)一步達(dá)到改善風(fēng)味品質(zhì)[34]。從以往的研究發(fā)現(xiàn),無(wú)論是不同的雞肉品種或者采用不同烹飪方法,胸肌中的IMP濃度顯著高于腿肌,其原因可能是胸肌中90%以上是IIB型白肌纖維組成,而腿肌中則含有I型紅肌纖維較多[35],I型纖維肌肉中含有更高的5'-核苷酸酶(5'-NT)活性,導(dǎo)致IMP降解成肌苷。值得注意的是,本研究中腿肌中IMP的含量略高于胸肌(>0.5),也說(shuō)明IMP沒(méi)有被5'-NT過(guò)多的水解,并且從已知的報(bào)告中證明它具有令人愉快的味道,并有助于鮮味[36],賦予熟肉肉類香味。
對(duì)代謝物進(jìn)行分類后發(fā)現(xiàn),在胸肌和腿肌中肌酸的VIP得分最高,分別是6.98816和6.53099,說(shuō)明樣本經(jīng)過(guò)熱處理后其貢獻(xiàn)率很大,而肌酸是雞肉中含有的一種重要化合物,對(duì)肌肉能量代謝和雞肉性能起重要作用[37-38]。哺乳動(dòng)物在宰后肌肉中肌酸含量的增加可能會(huì)延遲肌肉中pH下降,因此可以提高肌肉的系水力[39-40]。在胸肌中肌肽的VIP得分是4.55044,腿肌中肌肽的VIP得分是2.99239,說(shuō)明其在胸肌中做出的貢獻(xiàn)率要高于腿肌。鵝肌肽存在于大多數(shù)脊椎動(dòng)物的肌肉組織中,具有特殊的抗氧化作用[41]。肌肽、鵝肌肽和高肌肽都是具有生物活性的內(nèi)源性化合物,具有很強(qiáng)的緩沖及抗氧化作用[42-43],這一類物質(zhì)可稱為肉的額外營(yíng)養(yǎng)因子[44]。CHRISTMAN等[45]的研究顯示,骨骼肌中的肌肽和鵝肌肽的比例隨著年齡的增加而增長(zhǎng),對(duì)治療高尿血酸癥、痛風(fēng)和阿爾茨海默癥都有一定作用[46-47]。對(duì)于肉的風(fēng)味而言,肉的鮮味主要來(lái)自核苷酸和氨基酸,而核苷酸中重要的鮮味由肌苷酸、鳥(niǎo)苷酸和腺苷酸提供[48],因此在食物中添加少量的肌苷酸就能讓食物獲得鮮味和甜味[36,49]。本研究中,正離子模式和負(fù)離子模式下篩選出的代謝差異物中氨基酸類和核苷酸類最多,占主導(dǎo)位置,從VIP得分圖可以看出對(duì)肌肉的鮮美具有很大的貢獻(xiàn),說(shuō)明茶花雞肌肉的味道鮮美。
評(píng)價(jià)肉品滋味不能由單一種類氨基酸決定,它與食品中呈味氨基酸的組成和含量以及滋味閾值有關(guān)[50],并且不同種類游離氨基酸之間相互平衡和影響是決定滋味產(chǎn)生的關(guān)鍵[51]。根據(jù)滋味活性閾值和各游離氨基酸成分的含量,計(jì)算TAV值后發(fā)現(xiàn)-氨基丁酸值在胸肌和腿肌中最大,說(shuō)明其對(duì)整體滋味的影響作用很大,-氨基丁酸是一種重要的抑制神經(jīng)遞質(zhì),在口腔中呈酸澀味,有口腔包衣感覺(jué),在整體風(fēng)味方面對(duì)鮮味和苦味具有調(diào)節(jié)活性的作用[19];在熟肉中,胸肌TAV值大于1的有組氨酸,熟肉腿肌中有甜菜堿,從理論上充分說(shuō)明胸肌的整體肉香味較好,腿肌的甜鮮味較好,這與陳怡穎等[52]研究的雞湯中游離氨基酸呈味特性相一致。同時(shí)肌苷酸和部分呈味氨基酸具有協(xié)同增效作用,增加整體的滋味[53],為了更好的評(píng)價(jià)茶花雞雞肉的滋味特性,結(jié)合感官評(píng)定分析雷達(dá)圖更直觀性的可知,胸肌和腿肌在經(jīng)過(guò)熱處理后,整體滋味是甜鮮味,且腿肌優(yōu)于胸肌,這與TAV值結(jié)果相一致。
茶花雞胸肌和腿肌在經(jīng)過(guò)熱處理后的差異化合物主要有肌酸、肌肽、氨基酸、核苷酸和糖類,其中肌酸和鵝肌肽在肌肉中濃度最高,氨基酸和核苷酸的種類最多。從OPLS-DA分析后發(fā)現(xiàn)樣本全部處于95%置信區(qū)間內(nèi),同時(shí)置換檢驗(yàn)200次的結(jié)果說(shuō)明原模型具有良好的穩(wěn)健性,不存在過(guò)擬合現(xiàn)象,VIP得分表可以看出肌酸、鵝肌肽、氨基酸類和核苷酸類的貢獻(xiàn)最高,且在不同樣本之間呈顯著性差異,有望成為判定茶花雞肌肉特征風(fēng)味的重要指標(biāo)。通過(guò)TAV值和感官評(píng)定值確定了茶花雞胸肌和腿肌的整體滋味以甜鮮肉香味為主,且腿肌優(yōu)于胸肌。
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Selection of Water-Soluble Compounds by Characteristic Flavor in Chahua Chicken Muscles Based on Metabolomics
ZHAO WenHua1,2, WANG GuiYing1,2, XUN Wen1,2, YU YuanRui1,2, GE ChangRong2, LIAO GuoZhou2
(1College of Food Science and Technology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201;2Livestock Product Processing and Engineering Technology Research Center of Yunnan Province, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201)
【Objective】The biomarkers in the chest and thigh muscles of Chahua Chicken before and after heat treatment were screened by using metabolomics combined with multivariate statistical methods, the aim of this study was to screen and characterize water-soluble compounds in different parts of Chahua Chicken, so as to provide scientific and theoretical basis for establishing evaluation standards of high-quality local chicken.【Method】Using liquid chromatography-quadrupole electrostatic field orbitrap mass spectrometry (LC-Q-Exactive-MS) and 300-day-old Yunnan native Chahua Chicken, the water-soluble compounds in the chest and thigh muscles before and after heat treatment were tested. Also, the spectrum was identified based on the network database Metlin, the relative content of each substance were calculated by the concentration of DL-o-Chlorophenylalanine, and the multivariate statistical analysis was used to detect substances. The relationship model between metabolite expression and sample groups was established by using orthogonal partial least squares discrimination analysis (OPLS-DA)to predict the sample category. The representative biomarkers was screened by S-plot to determine whether the model had over-fitting by observing the slope of the line of the 200 test plots of the permutations, and to discriminate the influence intensity and interpretation ability of each metabolite expression pattern on the classification and discrimination of each group of samples by the variable important of the projection (VIP). Therefore, the study achieved the purpose of screening markers: combining the calculation for Taste Activity Value (TAV) by relative content results with sensory evaluation results evaluate the characteristic flavor of Chahua Chicken muscles.【Result】The results showed that 106 species and 43 metabolites were detected in the chest and thigh muscles of Chahua Chicken before and after heat treatment in the positive ion mode and the negative ion mode, including amino acids, vitamins, nucleotides, organic acids, and fatty acids.Among them, creatine, carnosine, amino acid, and nucleotide were water-soluble compounds which had differences between before and after heat treatment of Chahua Chicken muscles, which could be used as a biomarker for the characteristics of the tribute. The TAV value results showed that the largest TAV value in the chest muscles was gamma-aminobutyric acid (TAV=23.00), and the followed by Histidine (TAV=1.14). The highest TAV value in the thigh muscles was gamma-aminobutyric acid (TAV=37.50), and the followed by Betaine (TAV=2.00). Through sensory evaluation, it was found that the overall taste of the chest muscles and thigh muscles was mainly sweet and umami.【Conclusion】After metabolomics analysis, the characteristic taste substances were obtained, and through the taste theory and sensory evaluation values, the study determined that the taste of the breast and leg muscles of Chahua chicken was mainly sweet and fresh meat, and the leg muscles were superior to the chest muscles.
Chahua Chicken; muscles; liquid chromatography-quadrupole electrostatic field orbitrap-mass spectrometry (LC- Q-Exactive-MS); Metabonomics; water-soluble compound
2019-10-17;
2020-02-01
云南省科技計(jì)劃項(xiàng)目重大科技專項(xiàng)(2016ZA008)、云南省科技計(jì)劃項(xiàng)目國(guó)際科技合作專項(xiàng)(2018IA101)、云南農(nóng)大學(xué)第十二屆學(xué)生科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基金(2019ZKY350)
趙文華,E-mail:598363924@qq.com。通信000作者廖國(guó)周,E-mail:liaoguozhou@ynau.edu.cn。通信000作者葛長(zhǎng)榮,E-mail:gcrzal@126.com
(責(zé)任編輯 趙伶俐)