不同飼養方式對多浪羊肉礦物質、氨基酸含量及風味的影響

任曉鏷，王群霞，任少東，許倩*

（1. 塔里木大學 南疆特色農產品深加工兵團重點實驗室/食品科學與工程學院，新疆 阿拉爾 843300；2. 第一師阿拉爾市食品藥品檢驗所，新疆 阿拉爾 843300；3. 阿拉爾質量技術監督綜合檢測檢驗所，新疆 阿拉爾 843300）

多浪羊是新疆南疆的地方綿羊品種，主要分布在塔克拉瑪干大沙漠的西南邊緣，葉爾羌河流域、塔里木河流域等地區，該地區地貌情況較為復雜，包括平原、荒漠、沙丘、低地草甸、鹽堿地等。長期以來，戈壁灘放牧散養是本地區居民飼養多浪羊的傳統養殖方式，低地草甸是牧場的主體，主要植被為蘆葦、駱駝刺、羅布麻、鹽穗木、鹽節木、沙蓬、花花柴、琵琶柴、檉柳、甘草等[1]。然而，隨著人們對草原生態環境保護意識的逐步提升，以及對羊肉需求量和品質要求的提升，傳統飼養方式無法滿足需求，工廠舍飼集約化養殖方式逐步發展起來。

國內外有多位學者研究指出，不同的飼養方式對羊肉的品質有不同影響。Fluharty 等[2]研究指出舍飼羊的屠宰率、胴體重、眼肌面積等產肉性能指標高于放牧組。Priolo 等[3]研究表明，舍飼育肥羊羔的出欄天數比自然放牧組短，說明舍飼育肥能縮短羔羊的育肥期，提高羊肉生產效率。羅玉龍等[4]對比了不同飼養條件下蘇尼特羊肉的品質差異，得出圈養組蘇尼特羊肉中的脂肪含量高于放牧組，而放牧組的蛋白質、灰分、維生素B1、還原糖含量高于圈養組，放牧飼養的蘇尼特羊肉營養價值更高。周玉青等[5]對比了3 種飼養模式（放牧、放牧+補飼、全舍飼）下青海藏羊的食用品質和營養成分差異，指出全舍飼組羊肉的蒸煮損失率最低、脂肪含量最高，而3 組羊肉的蛋白質含量、嫩度及不飽和脂肪酸含量差異不顯著。于小杰等[6]研究了放牧與舍飼飼養方式對小尾寒羊肉品質的影響，發現放牧組的羊肉蛋白質含量較高，而脂肪含量較低，舍飼組羊肉的脂肪含量和氨基酸含量較高，肉色和產肉性能較好。上述研究結果表明，對于不同品種的羊、不同的飼養方式對羊肉品質的影響有一定差異。

對于多浪羊而言，由放牧飼養轉變為工廠集約化養殖，飼養環境和飼料組成均發生了明顯的改變，多浪羊的生產和羊肉品質是否會產生影響，成為關注的焦點問題。劉茸茸[7]分析了不同飼養條件下多浪羊體尺體重的差異，結果發現多浪羊的胸圍、胸寬、胸深、管圍、體重與養殖方式呈顯著性相關關系。前期研究也發現，戈壁灘放牧散養的多浪羊肉的持水力更優，蛋白質和脂肪氧化程度更低，而舍飼集約化養殖組的嫩度和色澤更好[8]。然而，關于兩種飼養方式對多浪羊肉礦物質元素、氨基酸含量及風味品質的影響尚無相關研究。因此，本研究對比戈壁灘放牧散養和舍飼集約化養殖對多浪羊肉上述指標的影響，以期為更深層次地發掘多浪羊肉的特色優勢，提高其市場競爭力提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料試劑與儀器

多浪羊肉：新疆疆南牧業有限公司，采樣前3 個月挑取已斷奶多浪公羊羔20 只，隨機分成兩組，每組10只。第一組由當地合作社農戶放牧散養于戈壁灘，第二組由公司舍飼集約化飼養，養殖3 個月后稱重，放牧散養組平均體重為（24.32±1.35）kg，舍飼養殖組平均體重為（23.66±2.49）kg，所有羊只宰前禁食24 h，停水2 h。宰后將胴體沿脊柱分成兩半，采用跟腱吊掛方式置于4 ℃排酸間冷卻成熟24 h。取背最長肌用于后續相關試驗研究，樣品采集切分后快速將其進行液氮凍藏；17 種游離氨基酸標準品：美國Sigma-Aldrich 公司；硝酸、氫氧化鉀、甲醇、正己烷、三氯乙酸（均為分析純）：國藥集團化學試劑有限公司。

全自動氨基酸分析儀（L8900）：日本Hitachi 公司；固相微萃取所用萃取頭和萃取裝置（50/30 μm DVB/Car on PDMS）：美國Supelco 公司；氣質聯用儀（SCIONSQ-456-GC）：美國Bruker 公司；電感耦合等離子體發射光譜儀（Optimal 2100DV）：美國PerKinElmer 公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 礦物質元素測定

礦物質元素的測定采用電感耦合等離子體發射光譜技術（inductive coupled plasma emission spectrometer，ICP）進行測定，由塔里木大學分析測試中心完成。

1.2.2 游離氨基酸測定

游離氨基酸含量的測定參照Dong 等[9]的方法，采用全自動氨基酸分析儀進行測定。精確稱取生羊肉樣品4.00 g，加入20 mL 3 g/100 mL 的磺基水楊酸溶液，12 000 r/min 勻漿25 s，4 ℃、4 000 r/min 離心10 min，取上清液5 mL 加入2 mL 正己烷充分振蕩混勻，靜置，下層水相1 mL 用0.22 μm 濾膜過濾后用全自動氨基酸分析儀進行測定。17 種游離氨基酸標準品的色譜圖如圖1 所示。每個試驗重復3 次，結果表示為mg/100g 肉。

圖1 17 種游離氨基酸標準色譜圖Fig.1 Chromatogram of 17 free amino acid standards

1.2.3 揮發性風味化合物測定

羊肉樣品中揮發性風味化合物種類及含量的測定參照文獻[10]的方法。精確稱取羊肉樣品5.00g 置于20 mL頂空進樣瓶中，立即密封，先將萃取頭（50/30 μm，CAR/PDMS/DVB）置于250 ℃老化1 h，將老化處理后的萃取頭插入樣品瓶頂空部分，置于60 ℃條件下吸附30 min；將吸附后的萃取頭取出后插入氣相色譜進樣口，于250 ℃解吸3 min，同時啟動儀器對數據進行采集。采用DB-WAX 色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），氣相色譜條件：載氣為氦氣（He），流速為0.80 mL/min，溫控程序為初始溫度40 ℃，保持3 min；以6 ℃/min 升溫至100 ℃，再以10 ℃/min 升溫至230 ℃，保持7 min。注射溫度為250 ℃。質譜條件：電離模式為電子轟擊電離源（electron ionization，EI＋），能量為70 eV，發射電流為80 μA；檢測電壓為1 000 V，接口溫度為250 ℃，發射源溫度為200 ℃。數據采集范圍m/z 33～400，采集方式為全掃描。將所采集的數據以相似指數（similar index，SI）和反相似指數（reverse similar index，RSI）均大于800 作為定性依據，利用所得化合物的峰面積作為定量依據。通過比較質譜數據庫NIST 2011 和WILLEY 7 library 化合物系統和相關文獻的保留指數（以C7～C26的烷烴為標準），對揮發性風味化合物的種類和類別進行鑒定，結果表示為（AU）×106/g 干物質。樣品中揮發性化合物的萃取和測定重復3 次。

1.3 數據分析方法

試驗數據統計分析采用SPSS 22 進行，One-way ANOVA 和Duncan’s 多重比較用于評價不同處理組之間的差異，顯著水平為P＜0.05；所有試驗均重復3 次，試驗結果表示為平均值±標準差。

2 結果與分析

2.1 不同飼養方式對多浪羊肉礦物質元素含量的影響

羊肉中礦物質元素的含量與羊肉的品質密切相關，研究表明部分礦物質元素能夠在一定程度上影響肉的色澤、嫩度和氧化程度等[11]，而肉中礦物質元素含量與飼養方式關系密切[4]。不同飼養方式對多浪羊肉礦物質元素含量的影響見圖2。

圖2 不同飼養方式對多浪羊肉礦物質元素含量的影響Fig.2 Effect of different feeding systems on minerals in Duolang sheep meat

由圖2 可知，不同飼養方式對多浪羊肉的礦物質元素含量有一定影響，其中對鋅、鐵、錳、鎂的影響較大。放牧散養組多浪羊肉中的鋅、鐵和錳元素含量顯著高于舍飼養殖組（P＜0.05），而舍飼養殖組的鎂元素含量則顯著高于放牧散養組（P＜0.05）。兩種飼養方式對多浪羊肉中鈣、銅、鈉、鉀元素及礦物質元素總量無顯著影響（P＞0.05）。不同飼養方式條件下多浪羊肉礦物質元素含量的差異可能由飼料和水土環境中礦物質元素含量不同所致，舍飼養殖的多浪羊以人工加工的精料為主，混合青貯、甘草秸稈等，而放牧散養的多浪羊則以本地區戈壁灘的綠色植被為主要食物，多為駱駝刺、檉柳、梭梭等植物，所接觸的飼草新鮮、豐富，導致放牧養殖組的羊肉中微量元素鋅、鐵、錳的含量更高。

由圖3 和圖4 可知，飼養方式對亮氨酸、蛋氨酸和組氨酸3 種必需氨基酸，以及酪氨酸和天門冬氨酸兩種非必需氨基酸有較大影響，放牧散養組多浪羊肉中的上述5 種氨基酸含量均顯著低于舍飼養殖組（P＜0.05），并且舍飼養殖的多浪羊肉中的總必需氨基酸含量和氨基酸總量也顯著更高（P＜0.05），這表明從氨基酸含量角度分析，舍飼養殖組多浪羊肉的營養價值更高。這可能是因為舍飼組多浪羊的飼料由專門飼養員和配料員統一管理，能夠提供更全面的營養供給。于小杰等[6]研究發現舍飼組的小尾寒羊肉中的蘇氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸及組氨酸7種必需氨基酸，以及天冬氨酸、絲氨酸和谷氨酸3 種非必需氨基酸的含量均顯著高于放牧組；馬新紅等[16]也發現放養組盧氏雞的肌內游離氨基酸含量低于籠養組，并指出如果將傳統放養方式改為籠養，有利于盧氏雞肉氨基酸含量的提高。鮑宇紅等[12]研究指出全舍飼養殖的西藏崗巴羊肉的鈣含量顯著低于放牧組，而放牧＋補飼組的鈣含量相對最高；錢文熙等[13]研究指出舍飼灘羊的鋅元素含量是放牧灘羊的1.52 倍，而其鈣含量卻只有放牧組的79%；羅玉龍等[4]指出放牧條件下蘇尼特羊肉的鈉和鉀元素含量顯著高于舍飼組，而舍飼組的鐵元素含量則更高。

圖3 不同飼養方式對多浪羊肉必需氨基酸含量的影響Fig.3 Effect of different feeding systems on essential amino acids in Duolang sheep meat

圖4 不同飼養方式對多浪羊肉非必需氨基酸含量的影響Fig.4 Effect of different feeding systems on non-essential amino acids in Duolang sheep meat

2.2 不同飼養方式對多浪羊肉氨基酸含量的影響

肌肉中氨基酸種類、含量及比例是決定肌肉蛋白質營養價值和肉鮮味、香味的主要因素[14]。肌肉中必需氨基酸含量越高，必需氨基酸與總氨基酸比值越高，肉的營養價值越高[15]。不同飼養方式對所檢測的8 種必需氨基酸和1 種半必需氨基酸的影響如圖3 所示，對所檢測的8 種非必需氨基酸的影響如圖4 所示。

2.3 不同飼養方式對多浪羊肉風味物質組成及含量的影響

肉的風味形成是指生肉在熱加工過程中，其中不具有揮發性的前體物質在加熱條件下發生一系列復雜的生理生化變化產生多種具有揮發性的化合物，形成肉特有風味的過程，其涉及的化學反應包括美拉德反應、氨基酸和肽的熱解反應、脂肪氧化及熱降解、維生素B1降解及核苷酸降解等[17-18]。美拉德反應和脂肪氧化是最主要的風味產生途徑，氨基酸和還原糖發生美拉德反應產生還原酮類、含硫及含氮揮發性雜環化合物等香味物質，脂肪氧化產生低閾值的醛、醇、酮類等化合物，在羊肉風味的形成過程中起關鍵作用[19-20]。氨基酸等風味前體化合物則在羊體內多種酶的調控作用下經一系列負責的代謝過程參與羊肉風味的形成[21-22]。在本研究中，不同飼養方式對多浪羊肉中風味化合物的種類和含量也有較大影響。

不同飼養方式對多浪羊肉風味化合物種類的影響如圖5 所示。

圖5 不同飼養方式對多浪羊肉風味化合物種類的影響Fig.5 Effect of different feeding systems on flavor compound species in Duolang sheep meat

由圖5 可知，放牧散養組多浪羊肉中的風味化合物種類共有59 種，而舍飼養殖組則為48 種，放牧散養組中醇類化合物的數量最多（16 種，占27%），其次是醛類（14 種，占24%）和芳香化合物（7 種，占12%），而在舍飼養殖組中，數量最多的依次是醛類（22 種，占46%）、烴類（9 種，占19%）和醇類化合物（8 種，占17%）。另外，酸類（3 種）、酚類（2 種）、酯類（5 種）和芳香化合物（7 種） 僅在放牧散養組的多浪羊肉中檢測到，而呋喃類化合物（2 種）僅存在于舍飼養殖組。

不同飼養條件下多浪羊肉中共有風味化合物的種類及對多浪羊肉共有風味化合物含量的影響如表1所示，各條件下特有風味化合物的種類如表2 所示。

表1 不同飼養方式對多浪羊肉共有風味化合物含量的影響Table 1 Effect of different feeding systems on contents of common flavor compounds in Duolang sheep meat ×106/g 干物質

表2 不同飼養方式多浪羊肉的特有風味化合物Table 2 Characteristic flavor compounds in Duolang sheep meat under different feeding systems ×106/g 干物質

由表1 可知，兩種飼養方式多浪羊肉中均存在的化合物共有17 種，分別是醛類10 種、醇類6 種和酮類1 種；放牧散養組和舍飼養殖組特有的風味化合物分別為42 種和30 種。如表2 所示，放牧散養組主要分布于醛類（4 種）、醇類（10 種）、酮類（4 種）、烴類（3 種）、酸類（3 種）、芳香類（7 種）、酯類（5 種）、酚類（2 種）、含氮化合物（4 種），舍飼養殖組主要包括醛類（12 種）、醇類（2 種）、酮類（4 種）、烴類（9 種）、呋喃類（2 種）、含氮化合物（1 種）。黃彩燕等[23]研究發現，舍飼組和放牧組灘羊肉的關鍵風味物質種類有較大差異，并且放牧組的關鍵風味化合物數量多于舍飼組，可能是由于放牧組灘羊食用含有多種不飽和脂肪酸的牧草導致其關鍵風味物質種類更加豐富。

從不同飼養方式條件下多浪羊肉中風味化合物的含量分析，無論是共有風味化合物的含量，還是特有風味化合物的含量，舍飼養殖組均顯著高于放牧散養組（P＜0.05）。在兩種飼養方式的共有風味化合物中，除癸醛外，其他所有16 種化合物在舍飼養殖組的含量均顯著高于放牧散養組（P＜0.05）；放牧散養組中含量最高的3 種化合物依次是壬醛、正己醛和正辛醇，而舍飼組含量最高的3 種化合物均為醛類，分別是正己醛、壬醛和正辛醛。在舍飼養殖組多浪羊肉的特有風味化合物中，醛類化合物為主，占特有風味化合物總量的85%以上，其中又以2-辛烯醛（青草香）、E-2-癸烯醛（脂肪香）、E-2-庚烯醛（脂肪香，苦杏仁）等相對較高；其次為酮類化合物，占特有風味化合物總量的5%左右，其中4-辛烯-3-酮的含量相對較高。在放牧散養組的特有風味化合物中，醛類化合物的比例較低，僅占該組特有風味化合物總量的2.4%，而醇類化合物和芳香類化合物的含量相對較高，分別占特有風味化合物總量的36%和30%，其中以2-乙基己醇（玫瑰花，青草香）的含量相對最高。

羅玉龍等[24]研究指出，舍飼組蘇尼特羊肉中的己醛、庚醛、辛醛、壬醛、E-2-辛烯醛、1-辛烯-3-醇以及2，3-辛二酮等化合物的含量均高于放牧飼養組，這與本研究結果一致，這些物質在放牧組羊肉中含量較低是由于其羊肉被氧化的程度較低，一方面放牧組蘇尼特羊長期大量攝食綠色牧草，其中含有大量抗氧化物質，包括維生素C、維生素E、一些多不飽和脂肪酸及具有抗氧化活性的礦物質元素等，抑制了羊肉的脂肪氧化等的發生[8，25]；另一方面，放牧條件下羊的活動范圍廣，而適量的運動能夠提高肌肉中抗氧化酶的活性，增強其自由基清除活性，保證了肌肉細胞結構和功能的完整性[8，26-27]。另外，在新疆戈壁灘上，羅布麻、甘草、檉柳等植物被廣泛用作中草藥，這些草藥植物也對多浪羊肉風味的形成起一定作用，有研究指出，在薩福克×小尾寒羊雜交羊飼料中添加復方中草藥添加劑能夠使羊肉的揮發性風味化合物種類增加18 種，風味化合物含量提高55%以上，表明中草藥植物的添加能夠有效改善羊肉風味[28]。

不同的飼養方式條件下，由于不同的日糧營養水平和運動強度的影響，導致多浪羊肉的脂肪沉積及氨基酸組成等有較大差異，影響風味前體物質在羊肉中的種類及含量，最終導致不同飼養方式條件下羊肉風味的差異[29-31]。王朕朕[32]研究指出，放牧飼養的灘羊肉中的風味前體物質多不飽和脂肪酸沉積量更高，進而使其風味更多元化和豐滿，賦予其優異的風味品質。脂肪沉積量的差異與不同飼養條件下相關基因的表達量有關。李文博等[33]研究發現，放牧飼養條件能夠上調過氧化物酶體增殖物激活受體γ 基因（peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ）和乙酰輔酶A羧化酶基因（acetyl-CoA carboxylase，ACC）的表達量，并激活脂肪氧合酶基因（lipoxygenase，LOX）的高表達，進而促使脂肪酸的合成、沉積和進一步的氧化，生成大量醛醇類揮發性化合物，使放牧組羊肉的風味品質更優。在本課題組的前期研究中也發現，放牧散養組多浪羊肉中的游離脂肪酸總量、飽和脂肪酸及單不飽和脂肪酸含量顯著低于舍飼養殖組（P＜0.05），但其多不飽和脂肪酸總量、ω-3 及ω-6 系列多不飽和脂肪酸含量則顯著高于舍飼養殖組（P＜0.05）[34]，多不飽和脂肪酸是羊肉中重要的風味前體化合物之一，這可能是兩種飼養條件下風味差異的原因之一。

3 結論

舍飼養殖組多浪羊肉的氨基酸總量及必需氨基酸含量占據優勢，而放牧散養組多浪羊肉的礦物質元素鋅、鐵、錳的含量更高，并且其風味化合物種類更多，賦予其更加濃郁的風味品質。總之，兩種飼養方式各有優劣，在實際生產生活中，可根據不同人群的消費需求將兩種飼養方式充分結合，實現優勢互補，以生產出滿足消費者需求的兼具營養品質和感官品質的優質多浪羊肉。