食品界

内蒙古农业大学靳烨教授等：丁酸梭菌对小尾寒羊宰后成熟过程中挥发性风味物质的影响及机理研究

宰后成熟是肉的“增值”过程，能改善其食用价值，包括肉的嫩度、多汁性和风味等。丁酸梭菌（Clostridium butyricum）是一种广泛分布于动物肠道的有益菌，属于革兰氏阳性厌氧菌，具有改善胃肠道微生物菌群的组成和促进消化的作用。丁酸梭菌进入动物机体后产生大量代谢物，如丁酸等能够调节体内脂质代谢通路。AMPK-ACC-CPT1(腺苷酸活化蛋白激酶-乙酰辅酶A羧化酶-肉毒碱脂酰转移酶1)是调控脂肪代谢的典型信号通路，因此可以作为探究丁酸梭菌对小尾寒羊宰后脂肪代谢及其对风味影响的重要途径。

内蒙古农业大学食品科学与工程学院侯冉、窦露、靳烨*等人以小尾寒羊为研究对象，探究丁酸梭菌对小尾寒羊宰后不同成熟时间（0～5 d）脂肪代谢相关酶活性及挥发性风味物质的影响，旨在为改善和提高我国冷鲜寒羊肉风味提供参考。

1 丁酸梭菌对小尾寒羊宰后成熟过程中电子鼻传感器响应值的影响

电子鼻性能和参数如表1所示。表2数据显示，宰后不同成熟时间小尾寒羊的气味轮廓差异明显，其中W5S、W6S、W1S、W2S和W3S传感器的响应值均在1以上，是评判气味特征的主要指标。W1S传感器对烷类物质的反应较强，由表2可知，该传感器对所有样品的信号强度均较高，说明宰后成熟过程中小尾寒羊肉中的烷类物质气味较强。此外，与对照组相比，丁酸梭菌组W1S的响应值在成熟第1、3、4、5天均显著升高（P＜0.05）。W2S传感器对醛类、醇类和酮类物质敏感，由表2可知，丁酸梭菌组W2S的响应值与对照组相比无显著差异（P＞0.05）。W5S传感器对氮氧化合物的反应较强，由表2可知，与对照组相比，丁酸梭菌组W5S的响应值在宰后成熟第0、1、5天均显著升高（P＜0.05）。W3S传感器主要对烷烃类敏感，与对照组相比，丁酸梭菌组W3S的响应值在宰后成熟0～5 d显著升高（P＜0.05）。W6S传感器对氢过氧化物敏感，由表2可知，丁酸梭菌组W6S的响应值在宰后成熟第0天和2～5 d均显著高于对照组（P＜0.05）。综上，宰后成熟过程中丁酸梭菌组W1S、W5S、W3S、W6S传感器的响应值显著升高，说明添加丁酸梭菌后小尾寒羊肉中的烷类、氢过氧化物和氮氧化合物的含量更加丰富。

2 丁酸梭菌对小尾寒羊宰后成熟过程中挥发性风味物质的影响

本实验共测出了5 类共28 种挥发性风味物质，包括醛类13 种、醇类8 种、酮类2 种、烃类2 种和其他类物质3 种。如图1所示，对照组宰后成熟第0、1、2、3、4、5天分别检测出19、19、20、25、22、22 种挥发性风味物质，在丁酸梭菌组宰后成熟第0、1、2、3、4、5天分别检测出23、22、25、27、26、25 种挥发性风味物质，两组小尾寒羊肉中挥发性风味物质的种类随着宰后成熟时间的延长整体均呈先升高后降低趋势，并于成熟第3天达到最大值，初步判断成熟第3天小尾寒羊肉的挥发性风味物质较为丰富。此外，丁酸梭菌组宰后成熟过程中挥发性风味物质种类在宰后成熟的每个时间点均高于对照组，说明丁酸梭菌的添加丰富了小尾寒羊肉中的风味物质。

通过测定两组小尾寒羊宰后成熟过程中挥发性风味物质的相对含量并计算其阈值后发现羊肉中癸醛的相对含量较高，其阈值为0.1 μg/kg（表3、4），对小尾寒羊肉的风味贡献最大，因此定义癸醛为小尾寒羊宰后成熟过程中的关键风味物质（ROAVstan＝100）。此外，ROAV≥1物质是羊肉关键风味物质；0.1≤ROAV＜1物质是羊肉的重要修饰风味物质；ROAV＜0.1物质是潜在风味化合物。通过分析挥发性物质的ROAV发现，两组小尾寒羊宰后不同成熟时间点共有的关键风味物质为辛醛、壬醛、反-2-癸烯醛和1-辛烯-3-醇（表4）。

壬醛来源于油酸的氧化，呈脂肪香味，是两组小尾寒羊宰后成熟过程中的关键性风味物质（ROAV＞1）（表4）。由表3可知，两组小尾寒羊肉中壬醛的相对含量在宰后成熟1 d后显著高于0 d和2～4 d，并推测可能因为羊肉中的油酸被氧化生成壬醛，含量因此增加。与对照组相比，宰后成熟2～5 d，丁酸梭菌组小尾寒羊肉中壬醛的含量显著降低（P＜0.05），可能的原因是丁酸梭菌的添加降低了小尾寒羊肉中AMPK的活化程度，减少了AMPK对ACC的磷酸化，使肌肉中更多的ACC具有活性，减少了肉中脂肪酸的β氧化反应，导致脂肪酸氧化产生的醛类物质含量减少。辛醛和庚醛均为小尾寒羊宰后成熟过程中的关键性风味物质（ROAV＞1）（表4），赋予羊肉脂味、花香和柑橘味。由表3可知，日粮添加丁酸梭菌显著降低了小尾寒羊宰后成熟0～5 d庚醛的相对含量（P＜0.05），同时显著降低了小尾寒羊宰后成熟2、5 d辛醛的相对含量（P＜0.05）。结合以上研究可以推测，丁酸梭菌的添加可能通过提高宰后成熟过程中小尾寒羊的抗氧化能力，进而降低不饱和脂肪酸的氧化程度，最终使得丁酸梭菌组的庚醛和辛醛较对照组低（表3）。十一醛（花香味）仅在丁酸梭菌组中测得（表3），说明日粮添加丁酸梭菌使小尾寒羊肉的风味更加丰富。对照组小尾寒羊肉中反-2-辛烯醛（油脂香）只在宰后成熟2～5 d检测到（表3）。十二醛（脂肪香、洋葱味、橙子味）仅在丁酸梭菌组中测得（表3），说明日粮添加丁酸梭菌赋予羊肉独特的洋葱和橙子味。癸醛的阈值较低，是小尾寒羊成熟过程中贡献最大的物质，赋予羊肉橡胶味和油脂味。由表3可知，在宰后成熟0～5 d，丁酸梭菌组小尾寒羊肉中癸醛的含量显著低于对照组（P＜0.05）。由此可知，对照组的羊肉油脂味较重，可能是因为丁酸梭菌的添加使AMPK的含量减少，脂肪酸氧化和甘油三酯的分解能力减弱，也有可能是醛类物质被进一步被氧化成酸和其他物质，导致其含量下降。

醇类物质由脂肪氧合酶和氢过氧化酶将肌肉中的共轭亚油酸降解产生，虽然醇类的阈值相对于醛类较高，但对羊肉的风味也有很大贡献。1-辛烯-3-醇可呈现蘑菇香、玫瑰、柑橘味，其阈值较低，是两组小尾寒羊宰后各个成熟时间点的关键风味物质（ROAV＞1）（表4）。两组小尾寒羊背最长肌中1-辛烯-3-醇的相对含量在成熟0～5 d整体呈先增加后减少趋势，在成熟3 d时显著增加（P＜0.05）。与对照组相比，丁酸梭菌组小尾寒羊肉中1-辛烯-3-醇的相对含量在宰后各个成熟点均显著升高（P＜0.05），说明丁酸梭菌组小尾寒羊肉中的蘑菇香味和玫瑰味更加浓烈。酮类化合物是由氨基酸降解和脂肪氧化而产生。酮类物质对羊肉的贡献虽小于醛类和醇类，但也无法替代。2-庚酮能赋予羊肉杏仁味，是修饰型风味物质（0.1＜ROAV＜1）（表4）。由表3可知，两组小尾寒羊宰后成熟3～4 d 2-庚酮的相对含量显著高于成熟0 d和5 d（P＜0.05）。

3 丁酸梭菌对小尾寒羊宰后成熟过程中脂肪代谢相关酶含量的影响

畜禽屠宰后，肌肉及各细胞内的生物化学反应仍然在继续进行，但由于失血导致体液平衡被破坏、供氧停止，机体很快进入无氧状态，三磷酸腺苷含量迅速降低，Ca2＋浓度升高，进而激活AMPK调控机体的能量平衡。AMPK被活化后会迅速抑制ACC活性，同时降低ACC mRNA表达从而减少脂肪酸合成，此外，ACC活性的降低还可以减少丙二酰辅酶A的表达，减弱其对CPT1的抑制作用，加速脂肪酸氧化过程，进而加速脂肪代谢。

由图2、3可知，两组小尾寒羊肉中AMPK和CPT1的含量均随着宰后成熟时间的延长均呈先升高后降低的趋势，且在宰后成熟1 d两组AMPK和CPT1的含量最高。由图4可知，宰后成熟过程中两组小尾寒羊肉中ACC含量先下降后升高，且在宰后成熟1 d含量最低，究其原因可能是AMPK激活后，使得ACC 79位点上的苏氨酸被磷酸化后失活，导致其含量下降。由图2～4可知，丁酸梭菌组AMPK和CPT1的含量在宰后成熟过程中均显著低于对照组（P＜0.05），而ACC含量在宰后成熟0、1、3、5 d显著高于对照组（P＜0.05），其原因可能是丁酸梭菌的添加降低了AMPK活力，AMPK-ACC信号通路受阻，对CPT1的抑制作用增强，导致脂肪酸从头合成增加。

4 脂肪代谢相关酶活性与风味物质的相关性分析

脂肪氧化是脂肪降解的第2阶段，它是将脂肪水解产生的游离脂肪酸进一步氧化生成一些小分子物质（如醛类和酮类），这个过程对肉制品风味有很大贡献。由图5可知，AMPK和CPT1含量与壬醛含量均呈极显著正相关（P＜0.001），而ACC含量与壬醛和癸醛含量呈极显著负相关（P＜0.001）。通过分析脂肪代谢相关酶活性之间的相关性发现，AMPK含量与ACC呈极显著负相关（P＜0.001），而与CPT1的含量呈极显著正相关（P＜0.001），进一步印证了上述实验结果（图2～4）。研究表明AMPK可以调控脂肪酸转移酶对细胞脂肪酸的摄入，AMPK的下游基因ACC可以减弱丙二酰辅酶A的表达，并抑制CPT1活性，而CPT1是脂肪酸β氧化的关键限速酶，可以影响脂肪氧化进程。综上，日粮添加丁酸梭菌可能通过调控AMPK-ACC-CPT1通路进而影响小尾寒羊宰后成熟过程中的挥发性风味物质。

结论

电子鼻测定结果显示，丁酸梭菌组小尾寒羊肉中的烷类、氢过氧化物和氮氧化合物的含量高于对照组；乳酸菌的添加丰富了宰后成熟过程中小尾寒羊肉中挥发性风味物质的种类；与对照组相比，丁酸梭菌组小尾寒羊肉中的脂肪氧化产物如辛醛、壬醛、癸醛、庚醛均明显降低，说明丁酸梭菌的添加抑制了AMPK含量，使肌肉中ACC表达量增加，加大对CPT1的抑制作用，使肌肉中脂肪氧化反应减弱，从而降低脂质氧化产物的含量；通过ROAV筛选发现丁酸梭菌组的特征风味为洋葱、花香和橙子香味，对照组为油脂、麦芽香和烤坚果味；日粮添加丁酸梭菌降低了宰后成熟过程中小尾寒羊肉中AMPK和CPT1的含量，增加了小尾寒羊肉中ACC含量；相关性结果显示，AMPK和CPT1均与壬醛呈极显著正相关（P＜0.001），而ACC含量与壬醛和癸醛含量呈极显著负相关（P＜0.001）。综上，日粮添加丁酸梭菌通过介导AMPK-ACC-CPT1通路进而影响小尾寒羊宰后成熟过程中的挥发性风味物质。

本文《丁酸梭菌对小尾寒羊宰后成熟过程中挥发性风味物质的影响及机理研究》来源于《食品科学》2023年44卷第12期181-188页，作者：侯冉，窦露，任钦，张敏，张月，谢骏康，敖登图雅，郭月英，苏琳，赵丽华，靳烨。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220917-160。