《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多不饱和脂肪酸(n-3 PUFA)的冷冻预制肉糜制品(FPMP)是新兴的功能性肉制品,但在食用前的复热环节,不同复热方式如何影响其关键的n-3 PUFA营养保留、风味品质形成机制尚不明确。为解决这一问题,研究人员系统比较了微波、油炸、水煮等多种复热方式对FPMP的营养品质、风味化合物、脂肪酸组成及质构特性的影响。研究表明,微波复热能最大程度保留n-3 PUFA(特别是DHA和EPA)及原有风味品质,而油炸复热则赋予产品最独特的风味和脆性质感。该研究为消费者选择FPMP的复热方式和理解其风味形成机制提供了重要的理论依据。
猪肉是全球消费量最大的肉类之一,是优质蛋白质的重要来源,但其本身几乎不含对人体健康至关重要、具有多种生理活性的n-3多不饱和脂肪酸(n-3 polyunsaturated fatty acids, n-3 PUFA)。为了提升肉制品的营养价值,研究人员探索了在猪肉中添加富含n-3 PUFA的海洋脂质,如大黄鱼鱼卵磷脂(Large yellow croaker roe phospholipids, LYPLs),来制备营养强化型肉糜凝胶产品。这类产品为延长保质期、确保食品安全,常以冷冻预制(Frozen pre-cooked)的形式在市场上销售。然而,冷冻预制肉糜制品(Frozen pre-cooked minced pork products fortified with n-3 PUFA, FPMP)在消费者食用前需要经过复热。问题随之而来:不同的复热方式,例如微波、水煮、油炸、烤箱等,是否会“毁掉”好不容易添加进去的珍贵n-3 PUFA?它们又会如何改变肉制品的风味、口感和色泽?消费者在选择复热方法时,是应该优先考虑效率、口感还是营养保留?这些问题尚未得到清晰解答,也缺乏系统的科学依据。
针对这一研究空白,以Boruo Yang、Pei Lin、Peng Liang等作者组成的福建农林大学食品科学学院研究团队,在食品科学领域国际期刊《LWT - Food Science and Technology》上发表了一项研究,系统揭示了不同复热方式如何影响FPMP的营养品质和挥发性风味化合物,并深入探讨了其风味形成的机理。
为了回答这些问题,研究人员采用了系统性的食品科学与分析技术。首先,他们制备了添加LYPLs的猪肉糜凝胶,并将其加工成统一的圆柱形样品,在-20°C冷冻一周以模拟商品化FPMP。随后,对解冻后的样品进行六种不同的复热处理,包括对照组(CG,未复热)、沸水复热(BW)、蒸汽复热(SR)、微波复热(MW)、烤箱复热(OV)和平底锅油炸复热(PF),确保所有样品的中心温度达到预设的烹饪核心温度。复热后,研究人员运用多种分析手段进行全面评估:通过色差仪和质构仪测定样品的颜色和质构特性;通过烘箱干燥法测定水分含量;通过硫代巴比妥酸反应物(TBARS)测定评估脂质氧化程度;通过酯化-气相色谱法(GC-MS)分析脂肪酸组成,重点关注n-3 PUFA(如EPA、DHA)的含量变化。在风味分析方面,他们利用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术(HS-SPME-GC-MS)鉴定和定量挥发性有机物(VOCs);通过高效液相色谱(UPLC)测定呈味核苷酸(如IMP、AMP、GMP)和游离氨基酸(FAA)。最后,运用主成分分析、偏最小二乘判别分析、层次聚类分析等多元统计方法,以及基于皮尔逊相关系数的复杂网络模型,对数据进行了深度挖掘,以阐明品质、风味、营养成分之间的内在关联。
3.1. 品质特性
研究发现,复热方式显著改变了FPMP的品质。颜色方面,水煮和蒸汽复热样品的亮度(L值)最高,而油炸样品由于强烈的美拉德反应,表面形成金黄色外壳,亮度显著降低,红度(a)和黄度(b*)显著增加。水分含量方面,水煮和蒸汽复热基本保持了样品内部水分,而油炸导致水分损失最大,微波加热由于加热时间最短,水分损失相对较少。脂质氧化方面,所有复热都加剧了氧化,其中微波复热导致的TBARS值(衡量氧化产物丙二醛含量)最低,而油炸复热最高,这与其加热介质和高温有关。质构方面,水煮和蒸汽复热使样品硬度、咀嚼性等降低,质地最软;而油炸则使样品硬度、咀嚼性、胶着性等显著增加,质地最硬、最脆;微波复热的质构则介于上述两者之间,更接近对照组。
3.2. 脂肪酸组成
复热处理普遍增加了饱和脂肪酸(SFA)的比例,降低了多不饱和脂肪酸(PUFA)的比例,这源于PUFA在加热过程中的氧化损失。值得注意的是,油炸样品(PF)由于在复热过程中吸收了富含亚油酸(C18:2n6c)的玉米油,其总PUFA和PUFA/SFA比值反而最高,但其中来源于LYPLs的n-3 PUFA(如EPA和DHA)含量却显著降低。相比之下,微波复热在最大限度地保留了EPA和DHA含量,其总和(DHA+EPA)及n-6/n-3比值在所有复热方式中表现最佳,表明其对n-3 PUFA的营养保护最为有效。
3.3. 挥发性有机物(VOCs)分析
研究共鉴定出131种VOCs,分为醛类、醇类、酮类、呋喃类等9类。复热处理显著增加了醛类化合物的种类和相对含量,这些醛类(如己醛、庚醛、辛醛、壬醛)主要来自不饱和脂肪酸的氧化。醇类(如1-辛烯-3-醇)和酮类(如2,3-戊二酮)的含量也因复热而发生变化。吡嗪类化合物(如3-乙基-2,5-二甲基吡嗪)仅在油炸样品中被检出,贡献了烘烤和坚果香气。主成分分析(PCA)显示,微波复热样品的VOCs谱与对照组最为接近,表明其最大程度保留了原有风味;而油炸样品则呈现出最独特的风味轮廓。
3.4. 气味活性值(OAV)
通过计算气味活性值,筛选出25种对FPMP整体香气有关键贡献的化合物,包括辛醛、壬醛、1-辛烯-3-醇、1-庚烯-3-酮、己醛等。油炸样品中辛醛和3-乙基-2,5-二甲基吡嗪的OAV值最高,贡献了强烈的果香和坚果香;烤箱复热样品则具有较高的蘑菇味和鱼腥味相关化合物OAV。
3.5. 核苷酸和游离氨基酸(FAA)
复热处理影响了呈味物质的组成。微波、烤箱和油炸复热增加了总核苷酸(IMP、AMP、GMP)含量,而水煮和蒸汽复热则可能因水溶性损失而未显著增加。游离氨基酸方面,水煮和蒸汽复热降低了总FAA含量,而微波、烤箱和油炸复热则显著增加了总FAA含量,其中油炸复热因美拉德反应促进氨基酸的斯特雷克降解而增加最多。微波复热样品中鲜味氨基酸(谷氨酸、天冬氨酸)的比例最高。
3.6. 层次聚类分析(HCA)
结合关键VOCs、n-3 PUFA含量、TBARS值和品质指标的层次聚类分析将样品分为两大类:对照组、微波复热和水煮复热样品聚为一类,表明它们的整体品质最为接近;而烤箱、蒸汽和油炸复热样品聚为另一类。其中,微波复热样品在n-3 PUFA保留和低氧化水平方面优于水煮复热。
3.7. 相关性网络分析
通过构建品质指标、关键VOCs、FAA、脂肪酸和核苷酸之间的相关性网络模型,深入揭示了风味形成机制。研究发现,亮度(L)和黄度(b)与大多数醛酮类VOCs正相关,与不饱和脂肪酸(UFA)负相关,揭示了颜色变化与脂质氧化及VOCs生成的内在联系。关键风味化合物如辛醛、壬醛、(E)-2-辛烯醇与大多数MUFA和PUFA呈显著负相关,证实它们是UFA氧化的典型产物。酮类化合物2-十一酮和1-庚烯-3-酮分别与游离氨基酸赖氨酸(Lys)和酪氨酸(Tyr)呈显著负相关,表明氨基酸的热降解是这些酮类风味物质的重要来源。此外,2-壬酮与特定脂肪酸(C18:1n9c, C20:3n3c, C20:5n3c)呈显著正相关,提示了甲基酮形成的特定脂肪酸前体。
4. 结论与讨论
该研究系统评估了不同复热方式对富含n-3 PUFA的FPMP的综合影响,并得出明确结论:微波复热是保留产品原有风味品质和对n-3 PUFA造成氧化损伤最小的最佳方法。它能在最短加热时间内达成目标温度,有效减少水分损失、脂质氧化以及EPA和DHA等关键营养素的破坏,同时其挥发性风味谱与未复热的对照组最为接近。因此,对于注重健康、希望最大限度保留n-3 PUFA营养和产品原味的消费者,微波复热是首选推荐方法。
相比之下,油炸复热虽然能赋予产品金黄酥脆的质地和最独特、浓郁的香气(主要源于美拉德反应和吡嗪类等物质的生成),但它也导致了最严重的脂质氧化和n-3 PUFA损失,并因吸油改变了脂肪酸组成。水煮和蒸汽复热能最大程度保持产品水分,获得最柔软的质地,但可能导致水溶性呈味物质(如部分核苷酸和游离氨基酸)的溶出损失。烤箱复热则容易造成水分流失,使质地变硬,并加剧脂质氧化。
本研究的重要意义在于,它不仅为消费者根据个人喜好(求营养、保原味、图酥脆、喜软嫩)科学选择FPMP的复热方式提供了直接、可靠的理论指导,更通过构建风味化合物、营养成分、品质指标之间的复杂关联网络,从机制层面深化了对肉制品复热过程中风味形成,特别是n-3 PUFA氧化与特定挥发性风味物质(如醛、酮)生成之间关系的理解。这些发现不仅适用于本研究中的特定产品,其揭示的规律(如不同热传递方式对营养保留和风味形成的影响差异)也为其他类型的冷冻预制富含不饱和脂肪酸的食品的加工与食用提供了有价值的科学参考,对功能性肉制品的产业化和消费者教育具有重要的实践意义。