不同饲养方式对多浪羊肉矿物质、氨基酸含量及风味的影响

任晓镤，王群霞，任少东，许倩*

（1. 塔里木大学 南疆特色农产品深加工兵团重点实验室/食品科学与工程学院，新疆 阿拉尔 843300；2. 第一师阿拉尔市食品药品检验所，新疆 阿拉尔 843300；3. 阿拉尔质量技术监督综合检测检验所，新疆 阿拉尔 843300）

多浪羊是新疆南疆的地方绵羊品种，主要分布在塔克拉玛干大沙漠的西南边缘，叶尔羌河流域、塔里木河流域等地区，该地区地貌情况较为复杂，包括平原、荒漠、沙丘、低地草甸、盐碱地等。长期以来，戈壁滩放牧散养是本地区居民饲养多浪羊的传统养殖方式，低地草甸是牧场的主体，主要植被为芦苇、骆驼刺、罗布麻、盐穗木、盐节木、沙蓬、花花柴、琵琶柴、柽柳、甘草等[1]。然而，随着人们对草原生态环境保护意识的逐步提升，以及对羊肉需求量和品质要求的提升，传统饲养方式无法满足需求，工厂舍饲集约化养殖方式逐步发展起来。

国内外有多位学者研究指出，不同的饲养方式对羊肉的品质有不同影响。Fluharty 等[2]研究指出舍饲羊的屠宰率、胴体重、眼肌面积等产肉性能指标高于放牧组。Priolo 等[3]研究表明，舍饲育肥羊羔的出栏天数比自然放牧组短，说明舍饲育肥能缩短羔羊的育肥期，提高羊肉生产效率。罗玉龙等[4]对比了不同饲养条件下苏尼特羊肉的品质差异，得出圈养组苏尼特羊肉中的脂肪含量高于放牧组，而放牧组的蛋白质、灰分、维生素B1、还原糖含量高于圈养组，放牧饲养的苏尼特羊肉营养价值更高。周玉青等[5]对比了3 种饲养模式（放牧、放牧+补饲、全舍饲）下青海藏羊的食用品质和营养成分差异，指出全舍饲组羊肉的蒸煮损失率最低、脂肪含量最高，而3 组羊肉的蛋白质含量、嫩度及不饱和脂肪酸含量差异不显著。于小杰等[6]研究了放牧与舍饲饲养方式对小尾寒羊肉品质的影响，发现放牧组的羊肉蛋白质含量较高，而脂肪含量较低，舍饲组羊肉的脂肪含量和氨基酸含量较高，肉色和产肉性能较好。上述研究结果表明，对于不同品种的羊、不同的饲养方式对羊肉品质的影响有一定差异。

对于多浪羊而言，由放牧饲养转变为工厂集约化养殖，饲养环境和饲料组成均发生了明显的改变，多浪羊的生产和羊肉品质是否会产生影响，成为关注的焦点问题。刘茸茸[7]分析了不同饲养条件下多浪羊体尺体重的差异，结果发现多浪羊的胸围、胸宽、胸深、管围、体重与养殖方式呈显著性相关关系。前期研究也发现，戈壁滩放牧散养的多浪羊肉的持水力更优，蛋白质和脂肪氧化程度更低，而舍饲集约化养殖组的嫩度和色泽更好[8]。然而，关于两种饲养方式对多浪羊肉矿物质元素、氨基酸含量及风味品质的影响尚无相关研究。因此，本研究对比戈壁滩放牧散养和舍饲集约化养殖对多浪羊肉上述指标的影响，以期为更深层次地发掘多浪羊肉的特色优势，提高其市场竞争力提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料试剂与仪器

多浪羊肉：新疆疆南牧业有限公司，采样前3 个月挑取已断奶多浪公羊羔20 只，随机分成两组，每组10只。第一组由当地合作社农户放牧散养于戈壁滩，第二组由公司舍饲集约化饲养，养殖3 个月后称重，放牧散养组平均体重为（24.32±1.35）kg，舍饲养殖组平均体重为（23.66±2.49）kg，所有羊只宰前禁食24 h，停水2 h。宰后将胴体沿脊柱分成两半，采用跟腱吊挂方式置于4 ℃排酸间冷却成熟24 h。取背最长肌用于后续相关试验研究，样品采集切分后快速将其进行液氮冻藏；17 种游离氨基酸标准品：美国Sigma-Aldrich 公司；硝酸、氢氧化钾、甲醇、正己烷、三氯乙酸（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。

全自动氨基酸分析仪（L8900）：日本Hitachi 公司；固相微萃取所用萃取头和萃取装置（50/30 μm DVB/Car on PDMS）：美国Supelco 公司；气质联用仪（SCIONSQ-456-GC）：美国Bruker 公司；电感耦合等离子体发射光谱仪（Optimal 2100DV）：美国PerKinElmer 公司。

1.2 试验方法

1.2.1 矿物质元素测定

矿物质元素的测定采用电感耦合等离子体发射光谱技术（inductive coupled plasma emission spectrometer，ICP）进行测定，由塔里木大学分析测试中心完成。

1.2.2 游离氨基酸测定

游离氨基酸含量的测定参照Dong 等[9]的方法，采用全自动氨基酸分析仪进行测定。精确称取生羊肉样品4.00 g，加入20 mL 3 g/100 mL 的磺基水杨酸溶液，12 000 r/min 匀浆25 s，4 ℃、4 000 r/min 离心10 min，取上清液5 mL 加入2 mL 正己烷充分振荡混匀，静置，下层水相1 mL 用0.22 μm 滤膜过滤后用全自动氨基酸分析仪进行测定。17 种游离氨基酸标准品的色谱图如图1 所示。每个试验重复3 次，结果表示为mg/100g 肉。

图1 17 种游离氨基酸标准色谱图Fig.1 Chromatogram of 17 free amino acid standards

1.2.3 挥发性风味化合物测定

羊肉样品中挥发性风味化合物种类及含量的测定参照文献[10]的方法。精确称取羊肉样品5.00g 置于20 mL顶空进样瓶中，立即密封，先将萃取头（50/30 μm，CAR/PDMS/DVB）置于250 ℃老化1 h，将老化处理后的萃取头插入样品瓶顶空部分，置于60 ℃条件下吸附30 min；将吸附后的萃取头取出后插入气相色谱进样口，于250 ℃解吸3 min，同时启动仪器对数据进行采集。采用DB-WAX 色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），气相色谱条件：载气为氦气（He），流速为0.80 mL/min，温控程序为初始温度40 ℃，保持3 min；以6 ℃/min 升温至100 ℃，再以10 ℃/min 升温至230 ℃，保持7 min。注射温度为250 ℃。质谱条件：电离模式为电子轰击电离源（electron ionization，EI＋），能量为70 eV，发射电流为80 μA；检测电压为1 000 V，接口温度为250 ℃，发射源温度为200 ℃。数据采集范围m/z 33～400，采集方式为全扫描。将所采集的数据以相似指数（similar index，SI）和反相似指数（reverse similar index，RSI）均大于800 作为定性依据，利用所得化合物的峰面积作为定量依据。通过比较质谱数据库NIST 2011 和WILLEY 7 library 化合物系统和相关文献的保留指数（以C7～C26的烷烃为标准），对挥发性风味化合物的种类和类别进行鉴定，结果表示为（AU）×106/g 干物质。样品中挥发性化合物的萃取和测定重复3 次。

1.3 数据分析方法

试验数据统计分析采用SPSS 22 进行，One-way ANOVA 和Duncan’s 多重比较用于评价不同处理组之间的差异，显著水平为P＜0.05；所有试验均重复3 次，试验结果表示为平均值±标准差。

2 结果与分析

2.1 不同饲养方式对多浪羊肉矿物质元素含量的影响

羊肉中矿物质元素的含量与羊肉的品质密切相关，研究表明部分矿物质元素能够在一定程度上影响肉的色泽、嫩度和氧化程度等[11]，而肉中矿物质元素含量与饲养方式关系密切[4]。不同饲养方式对多浪羊肉矿物质元素含量的影响见图2。

图2 不同饲养方式对多浪羊肉矿物质元素含量的影响Fig.2 Effect of different feeding systems on minerals in Duolang sheep meat

由图2 可知，不同饲养方式对多浪羊肉的矿物质元素含量有一定影响，其中对锌、铁、锰、镁的影响较大。放牧散养组多浪羊肉中的锌、铁和锰元素含量显著高于舍饲养殖组（P＜0.05），而舍饲养殖组的镁元素含量则显著高于放牧散养组（P＜0.05）。两种饲养方式对多浪羊肉中钙、铜、钠、钾元素及矿物质元素总量无显著影响（P＞0.05）。不同饲养方式条件下多浪羊肉矿物质元素含量的差异可能由饲料和水土环境中矿物质元素含量不同所致，舍饲养殖的多浪羊以人工加工的精料为主，混合青贮、甘草秸秆等，而放牧散养的多浪羊则以本地区戈壁滩的绿色植被为主要食物，多为骆驼刺、柽柳、梭梭等植物，所接触的饲草新鲜、丰富，导致放牧养殖组的羊肉中微量元素锌、铁、锰的含量更高。

由图3 和图4 可知，饲养方式对亮氨酸、蛋氨酸和组氨酸3 种必需氨基酸，以及酪氨酸和天门冬氨酸两种非必需氨基酸有较大影响，放牧散养组多浪羊肉中的上述5 种氨基酸含量均显著低于舍饲养殖组（P＜0.05），并且舍饲养殖的多浪羊肉中的总必需氨基酸含量和氨基酸总量也显著更高（P＜0.05），这表明从氨基酸含量角度分析，舍饲养殖组多浪羊肉的营养价值更高。这可能是因为舍饲组多浪羊的饲料由专门饲养员和配料员统一管理，能够提供更全面的营养供给。于小杰等[6]研究发现舍饲组的小尾寒羊肉中的苏氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸及组氨酸7种必需氨基酸，以及天冬氨酸、丝氨酸和谷氨酸3 种非必需氨基酸的含量均显著高于放牧组；马新红等[16]也发现放养组卢氏鸡的肌内游离氨基酸含量低于笼养组，并指出如果将传统放养方式改为笼养，有利于卢氏鸡肉氨基酸含量的提高。鲍宇红等[12]研究指出全舍饲养殖的西藏岗巴羊肉的钙含量显著低于放牧组，而放牧＋补饲组的钙含量相对最高；钱文熙等[13]研究指出舍饲滩羊的锌元素含量是放牧滩羊的1.52 倍，而其钙含量却只有放牧组的79%；罗玉龙等[4]指出放牧条件下苏尼特羊肉的钠和钾元素含量显著高于舍饲组，而舍饲组的铁元素含量则更高。

图3 不同饲养方式对多浪羊肉必需氨基酸含量的影响Fig.3 Effect of different feeding systems on essential amino acids in Duolang sheep meat

图4 不同饲养方式对多浪羊肉非必需氨基酸含量的影响Fig.4 Effect of different feeding systems on non-essential amino acids in Duolang sheep meat

2.2 不同饲养方式对多浪羊肉氨基酸含量的影响

肌肉中氨基酸种类、含量及比例是决定肌肉蛋白质营养价值和肉鲜味、香味的主要因素[14]。肌肉中必需氨基酸含量越高，必需氨基酸与总氨基酸比值越高，肉的营养价值越高[15]。不同饲养方式对所检测的8 种必需氨基酸和1 种半必需氨基酸的影响如图3 所示，对所检测的8 种非必需氨基酸的影响如图4 所示。

2.3 不同饲养方式对多浪羊肉风味物质组成及含量的影响

肉的风味形成是指生肉在热加工过程中，其中不具有挥发性的前体物质在加热条件下发生一系列复杂的生理生化变化产生多种具有挥发性的化合物，形成肉特有风味的过程，其涉及的化学反应包括美拉德反应、氨基酸和肽的热解反应、脂肪氧化及热降解、维生素B1降解及核苷酸降解等[17-18]。美拉德反应和脂肪氧化是最主要的风味产生途径，氨基酸和还原糖发生美拉德反应产生还原酮类、含硫及含氮挥发性杂环化合物等香味物质，脂肪氧化产生低阈值的醛、醇、酮类等化合物，在羊肉风味的形成过程中起关键作用[19-20]。氨基酸等风味前体化合物则在羊体内多种酶的调控作用下经一系列负责的代谢过程参与羊肉风味的形成[21-22]。在本研究中，不同饲养方式对多浪羊肉中风味化合物的种类和含量也有较大影响。

不同饲养方式对多浪羊肉风味化合物种类的影响如图5 所示。

图5 不同饲养方式对多浪羊肉风味化合物种类的影响Fig.5 Effect of different feeding systems on flavor compound species in Duolang sheep meat

由图5 可知，放牧散养组多浪羊肉中的风味化合物种类共有59 种，而舍饲养殖组则为48 种，放牧散养组中醇类化合物的数量最多（16 种，占27%），其次是醛类（14 种，占24%）和芳香化合物（7 种，占12%），而在舍饲养殖组中，数量最多的依次是醛类（22 种，占46%）、烃类（9 种，占19%）和醇类化合物（8 种，占17%）。另外，酸类（3 种）、酚类（2 种）、酯类（5 种）和芳香化合物（7 种） 仅在放牧散养组的多浪羊肉中检测到，而呋喃类化合物（2 种）仅存在于舍饲养殖组。

不同饲养条件下多浪羊肉中共有风味化合物的种类及对多浪羊肉共有风味化合物含量的影响如表1所示，各条件下特有风味化合物的种类如表2 所示。

表1 不同饲养方式对多浪羊肉共有风味化合物含量的影响Table 1 Effect of different feeding systems on contents of common flavor compounds in Duolang sheep meat ×106/g 干物质

表2 不同饲养方式多浪羊肉的特有风味化合物Table 2 Characteristic flavor compounds in Duolang sheep meat under different feeding systems ×106/g 干物质

由表1 可知，两种饲养方式多浪羊肉中均存在的化合物共有17 种，分别是醛类10 种、醇类6 种和酮类1 种；放牧散养组和舍饲养殖组特有的风味化合物分别为42 种和30 种。如表2 所示，放牧散养组主要分布于醛类（4 种）、醇类（10 种）、酮类（4 种）、烃类（3 种）、酸类（3 种）、芳香类（7 种）、酯类（5 种）、酚类（2 种）、含氮化合物（4 种），舍饲养殖组主要包括醛类（12 种）、醇类（2 种）、酮类（4 种）、烃类（9 种）、呋喃类（2 种）、含氮化合物（1 种）。黄彩燕等[23]研究发现，舍饲组和放牧组滩羊肉的关键风味物质种类有较大差异，并且放牧组的关键风味化合物数量多于舍饲组，可能是由于放牧组滩羊食用含有多种不饱和脂肪酸的牧草导致其关键风味物质种类更加丰富。

从不同饲养方式条件下多浪羊肉中风味化合物的含量分析，无论是共有风味化合物的含量，还是特有风味化合物的含量，舍饲养殖组均显著高于放牧散养组（P＜0.05）。在两种饲养方式的共有风味化合物中，除癸醛外，其他所有16 种化合物在舍饲养殖组的含量均显著高于放牧散养组（P＜0.05）；放牧散养组中含量最高的3 种化合物依次是壬醛、正己醛和正辛醇，而舍饲组含量最高的3 种化合物均为醛类，分别是正己醛、壬醛和正辛醛。在舍饲养殖组多浪羊肉的特有风味化合物中，醛类化合物为主，占特有风味化合物总量的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）等相对较高；其次为酮类化合物，占特有风味化合物总量的5%左右，其中4-辛烯-3-酮的含量相对较高。在放牧散养组的特有风味化合物中，醛类化合物的比例较低，仅占该组特有风味化合物总量的2.4%，而醇类化合物和芳香类化合物的含量相对较高，分别占特有风味化合物总量的36%和30%，其中以2-乙基己醇（玫瑰花，青草香）的含量相对最高。

罗玉龙等[24]研究指出，舍饲组苏尼特羊肉中的己醛、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饲养组，这与本研究结果一致，这些物质在放牧组羊肉中含量较低是由于其羊肉被氧化的程度较低，一方面放牧组苏尼特羊长期大量摄食绿色牧草，其中含有大量抗氧化物质，包括维生素C、维生素E、一些多不饱和脂肪酸及具有抗氧化活性的矿物质元素等，抑制了羊肉的脂肪氧化等的发生[8，25]；另一方面，放牧条件下羊的活动范围广，而适量的运动能够提高肌肉中抗氧化酶的活性，增强其自由基清除活性，保证了肌肉细胞结构和功能的完整性[8，26-27]。另外，在新疆戈壁滩上，罗布麻、甘草、柽柳等植物被广泛用作中草药，这些草药植物也对多浪羊肉风味的形成起一定作用，有研究指出，在萨福克×小尾寒羊杂交羊饲料中添加复方中草药添加剂能够使羊肉的挥发性风味化合物种类增加18 种，风味化合物含量提高55%以上，表明中草药植物的添加能够有效改善羊肉风味[28]。

不同的饲养方式条件下，由于不同的日粮营养水平和运动强度的影响，导致多浪羊肉的脂肪沉积及氨基酸组成等有较大差异，影响风味前体物质在羊肉中的种类及含量，最终导致不同饲养方式条件下羊肉风味的差异[29-31]。王朕朕[32]研究指出，放牧饲养的滩羊肉中的风味前体物质多不饱和脂肪酸沉积量更高，进而使其风味更多元化和丰满，赋予其优异的风味品质。脂肪沉积量的差异与不同饲养条件下相关基因的表达量有关。李文博等[33]研究发现，放牧饲养条件能够上调过氧化物酶体增殖物激活受体γ 基因（peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ）和乙酰辅酶A羧化酶基因（acetyl-CoA carboxylase，ACC）的表达量，并激活脂肪氧合酶基因（lipoxygenase，LOX）的高表达，进而促使脂肪酸的合成、沉积和进一步的氧化，生成大量醛醇类挥发性化合物，使放牧组羊肉的风味品质更优。在本课题组的前期研究中也发现，放牧散养组多浪羊肉中的游离脂肪酸总量、饱和脂肪酸及单不饱和脂肪酸含量显著低于舍饲养殖组（P＜0.05），但其多不饱和脂肪酸总量、ω-3 及ω-6 系列多不饱和脂肪酸含量则显著高于舍饲养殖组（P＜0.05）[34]，多不饱和脂肪酸是羊肉中重要的风味前体化合物之一，这可能是两种饲养条件下风味差异的原因之一。

3 结论

舍饲养殖组多浪羊肉的氨基酸总量及必需氨基酸含量占据优势，而放牧散养组多浪羊肉的矿物质元素锌、铁、锰的含量更高，并且其风味化合物种类更多，赋予其更加浓郁的风味品质。总之，两种饲养方式各有优劣，在实际生产生活中，可根据不同人群的消费需求将两种饲养方式充分结合，实现优势互补，以生产出满足消费者需求的兼具营养品质和感官品质的优质多浪羊肉。