内蒙古地区羊肉脂肪酸指纹特征初探

金 鹿,张春华, 张振华, 李胜利, 张崇志, 珊 丹,胡晓晓, 孙海洲

(内蒙古自治区农牧业科学院 动物营养与饲料研究所/内蒙古自治区草食动物营养科学重点实验室/农业农村部草食家畜健康养殖与畜产品品质调控重点室,内蒙古 呼和浩特 010031)

内蒙古是中国重要的羊肉及其制品输出基地,各盟市旗县都有适应当地气候和地理环境的优良绵羊山羊品种,一些名优品种羊肉获得了地理标志产品认证。近年来由于生态保护和提高产量的需要,一些地区开始引进国外快速繁育的肉羊品种,开始了舍饲和半舍饲的养殖模式,内蒙古形成了由放牧、放牧+补饲、舍饲等养殖方式并存的肉羊优势养殖带。众所周知,品种不同,放牧和舍饲的生态成本不同,动物运动强度及日粮构成不同,必然导致肉品质和营养特征也有所差异[1-2]。刘梦静[3]报道绵羊肉中脂肪酸的含量在饲养方式间存在显著差异,放牧绵羊肉中n-3 PUFA、C18:3n3、C14:1和C14:0含量显著高于舍饲绵羊肉,n-6PUFA、反式脂肪酸和C18:2n6c、C18:1n9t显著低于舍饲绵羊肉。袁倩等[4]研究发现,放牧组苏尼特羊肉n-3 PUFA相对含量显著高于舍饲组,n-6/n-3水平显著低于舍饲组。因此,系统研究羊的饲养方式与羊肉品质的关系,对于充分发挥内蒙古的特色优势、提高其市场竞争力具有重要的理论意义与实践价值。传统上对于羊肉品质的评定大多集中在肉色、大理石花纹、嫩度、失水率等理化指标上,缺乏具体的食物成分数据和营养品质特性的系统性评价[5-6]。国际上均采用羊肉脂肪酸指纹特征技术来解析评价养殖方式与肉品质和营养特征的复杂关联,进而可以对饲养方式、产地及品种真实性进行判别。鉴于此,本研究通过对内蒙古自治区不同饲养方式、不同品种、部位、产地羊肉中脂肪酸组成的变化规律和存在的差异进行研究,探索建立一套饲养方式与羊肉产地溯源的判别和评价方法,为羊产业转型升级现有饲养方式、保护地区特色品种、特色畜牧业以及提高羊养殖效率提供参考。

1 材料与方法

1.1 肉样采集及处理

在内蒙古中部、西部牧区选点,3个盟市7个旗县采集羊肉样品共计194份,具体采样信息如下:锡林郭勒盟苏尼特左旗(东苏旗)、苏尼特右旗(西苏旗)分别采集苏尼特羊(放牧)背最长肌20份和21份;阿拉善盟阿拉善左旗(阿左旗)分别采集蒙古羊3部位各10份、阿拉善白绒山羊3部位各16份,阿拉善右旗(阿右旗)分别采集蒙古羊和阿拉善白绒山羊3部位各6份,额济纳旗分别采集蒙古羊和阿拉善白绒山羊3部位各3份,均为放牧方式;鄂尔多斯市乌审旗采集鄂尔多斯细毛羊(放牧)3部位各2份,鄂托克旗采集阿尔巴斯白绒山(舍饲)3个部位各5份。肉样采集后密闭包装,-20 ℃冷冻保存。样品处理时在不见肉汁情况下迅速切丁,置于坩埚中加入液氮翻炒后迅速研磨粉碎,装入样品瓶中-80 ℃冷冻备用。

1.2 试验仪器及试剂

离心机、旋转蒸发仪、氮吹仪、气相色谱仪(岛津GC-2030)。

分析纯无水乙醚、无水乙醚、盐酸、氢氧化钠、氯化钠、无水硫酸钠,购自国药集团化学试剂有限公司;色谱纯95%乙醇、异丙醇、甲醇,购自北京迈瑞达科技有限公司;色谱纯正庚烷、正己烷、三氟化硼-甲醇,购自上海麦克林生化科技有限公司;标准品十-碳酸甘油三酯单标、37组分脂肪酸甲酯混标,购自美国Sigma公司。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 羊肉脂肪酸含量的测定 参照国标GB5009.168-2016中酸水解-提取法对样品进行上机前处理[7]。羊肉样品的前处理包括脂肪水解、脂肪提取、脂肪皂化和脂肪酸甲酯化;肋间脂肪样品的前处理可直接进行脂肪的皂化和脂肪酸的甲酯化。

1.3.2 气相色谱的条件 检测器为氢火焰离子检测器(FID);色谱柱型号SP-2560 (100 m×0.25 mm×0.20 μm);升温程序:初始温度110 ℃,保持10 min,以10 ℃/min升温至180 ℃,保持12 min,继续以4 ℃/min升温至进样口温度220 ℃,保持20 min;检测器温度250 ℃;载气为高纯氮气;分流比20∶1;进样体积1.0 μL。

1.3.3 脂肪酸甲酯定性和定量分析 上机检测37种脂肪酸甲酯混合标准品后,依据标准品色谱图出峰的保留时间以及每种脂肪酸甲酯气相色谱图的峰面积,计算响应因子。对样品中检出的脂肪酸甲酯定性,以碳十一烷酸(C11:0)内标峰面积定量分析样品中脂肪酸的相对含量。具体按照国标GB5009.168-2016[7]中内标法的公式进行计算。

1.4 数据整理与统计分析

2 结果与分析

2.1 不同饲养方式下羊肉脂肪酸指纹特征

不同饲养方式下羊肉脂肪酸含量见表1。放牧羊肉中SFA、C16:0和C18:0的含量显著高于舍饲羊肉(P<0.05);舍饲羊肉中MUFA和C18:1n9c的含量显著高于放牧羊肉(P<0.05)。放牧和舍饲绵羊羊肉中SFA∶MUFA∶PUFA(S∶M ∶P)的值分别为10∶8 ∶1和8∶9 ∶1。

表1 不同饲养方式下羊肉脂肪酸含量Table 1 Fatty acid content of mutton under different feeding modes g/100g fat

不同饲养方式下羊肉样品的脂肪酸PCA分析结果见图1、图2。由图1可见,所有羊肉样品未见显著差异(P>0.05)。图2显示,山羊羊肉中放牧和舍饲2种饲养方式脂肪酸有显著的分离,放牧羊肉样品分布在分割线左上,舍饲羊肉样品分布在分割线右下。放牧羊肉的特征脂肪酸有C18:3n3和C16:0,舍饲羊肉的特征脂肪酸有C18:1n9c和C16:1。此结果与表1一致。

图1 放牧与舍饲羊肉脂肪酸PCA分析A.得分向量图;B.根向量图Fig.1 PCA analysis of fatty acid in mutton of grazing and house-feeding modeA. Score vector graph; B. Root vector graph

图2 放牧与舍饲山羊肉脂肪酸PCA分析Fig.2 PCA analysis of fatty acids in mutton of grazing and house-feeding goats

2.2 不同地区羊肉脂肪酸指纹特征

不同地区羊肉样品的脂肪酸PCA分析结果和脂肪酸含量分别见表2、图3、图4。由表2可知,鄂尔多斯地区羊肉SFA、C16:0、C17:0和C18:0含量高于其它地区(P<0.05);锡林郭勒盟PUFA、n-3PUFA和n-6PUFA含量高于其它地区(P<0.05),可达另外2个地区的2～3倍;阿拉善盟MUFA和TFA含量高于其它地区(P<0.05),其中TFA含量是其它地区的3～5倍。阿拉善盟的特征脂肪酸有C18:1n9c,鄂尔多斯市的特征脂肪酸有C18:0,锡林郭勒盟的特征脂肪酸有C18:3n3和C14:0。

图3 不同地区羊肉脂肪酸含量PCA分析A.得分向量图;B.根向量图Fig.3 PCA analysis of fatty acid content of mutton in different leagues or citiesA. Score vector graph; B. Root vector graph

图4 不同地区山羊肉(A)和绵羊肉(B)脂肪酸含量PCA分析Fig.4 PCA analysis of fatty acid content in Goats (A) and sheep (B) meat in different leagues or cities

表2 不同地区羊肉脂肪酸含量Table 2 Fatty acid content of mutton in different regions g/100g fat

阿拉善和鄂尔多斯市2个地区的脂肪酸未见显著分离,聚类有重叠,锡林郭勒地区有显著的分离。阿拉善和鄂尔多斯市2个地区羊肉样品分布在分割线左,锡林郭勒盟羊肉样品分布在分割线右下(图3)。单独拿出绵羊与山羊做地区间的分析可见显著分离(图4)。此结果与表2一致。

2.3 不同品种羊肉脂肪酸指纹特征

不同品种羊肉脂肪酸统计结果见表3。由表3可知,绵羊羊肉SFA、PUFA和C18:3n3含量显著高于山羊(P<0.05),其中n-3PUFA和n-6PUFA含量可达山羊的1.5～2倍;山羊羊肉MUFA、C18:1n9c含量显著高于绵羊(P<0.05);绵羊与山羊S∶M∶P分别为10∶8∶1和12∶11∶1,多不饱和脂肪酸n-6/n-3的值分别为2.7和2.8。

表3 不同品种羊肉脂肪酸含量Table 3 Fatty acid content in mutton of different breed g/100g fat

不同品种羊肉样品的脂肪酸PCA分析结果见图5、图6。阿拉善白绒山羊、蒙古羊、阿尔巴斯白绒山羊3个品种羊肉样品聚类重叠,未见显著分离;鄂尔多斯细毛羊和苏尼特羊羊肉样品单独聚类(图5A)。单独拿出绵羊与山羊羊肉做分析,可见显著分离(图6)。阿拉善白绒山羊的特征脂肪酸有C16:1,蒙古羊的特征脂肪酸有C14:1,阿尔巴斯白绒山羊的特征脂肪酸有C18:1n9c,鄂尔多斯细毛羊的特征脂肪酸有C18:0和C14:1,苏尼羊的特征脂肪酸有C16:0。此结果与表3一致。

图5 不同品种羊肉脂肪酸含量PCA分析A.得分向量图;B.根向量图Fig.5 PCA analysis of fatty acid content of mutton of different breedA. Score vector graph; B. Root vector graph

图6 不同品种山羊肉(A)和绵羊肉(B)脂肪酸含量PCA分析Fig.6 PCA analysis of fatty acid content in goats (A) and sheep (B) meat of different breed

2.4 羊肉不同部位脂肪酸指纹特征

不同部位羊肉样品的脂肪酸PCA分析结果见图7、图8。3个部位羊肉样品聚类重叠,未见显著分离;背最长肌部位分离度较大;股二头肌及肋间脂肪单独-部位均可聚类一处(图7)。单独拿出绵羊与山羊羊肉做分析,可见显著分离(图8)。背最长肌的特征脂肪酸有C18:3n3、C18:2n6c和C12:0,股二头肌的特征脂肪酸有C18:1n9c,肋间脂肪的特征脂肪酸有C15:0、C16:0和C16:1。

图7 不同部位脂肪酸含量PCA分析A.得分向量图;B.根向量图Fig.7 PCA analysis of fatty acid content in different partsA. Score vector graph; B. Root vector graph

图8 山羊(A)与绵羊(B)不同部位脂肪酸含量PCA分析图Fig.8 PCA analysis of fatty acid content in different parts of goats (A) and sheep (B)

不同部位羊肉脂肪酸的统计结果见表4。由表4可知,肋间脂肪中SFA、C14:0、C16:0、C17:0、C18:0和C16:1含量显著高于其它部位(P<0.05);股二头肌中MUFA、TFA和C18:1n9c含量显著高于其它部位(P<0.05);背最长肌中PUFA、C18:3n3和C18:2n6c含量高于其它部位(P<0.05);股二头肌、背最长肌、肋间脂肪S∶M∶P分别为12∶11∶1、8∶7∶1和16∶13∶1,多不饱和脂肪酸n-6/n-3的值分别为2.4、2.9和2.8。此结果与图7、图8一致。

3 讨 论

3.1 不同饲养方式和地区羊肉脂肪酸特征

目前,以化学计量学为基础的指纹判别鉴别技术是近些年来应用于畜产品真实性鉴别的一类新的策略方法,能够使无法直接辨别的数据指标集差异变得可以判别[8-9]。

反刍动物在天然放牧时的行为习性和采食习性远比舍饲时复杂而丰富,不同的饲养模式下,其肉产品脂肪酸组成上存在着显著的差异[10]。本试验对不同品种、不同地区、不同部位的脂肪酸分别进行了PCA分析,也就意味着排除了羊肉品种、地区、部位间脂肪酸差异的干扰,放牧和舍饲聚类群分离更明显。本试验结果表明,放牧和舍饲2种饲养方式下特征脂肪酸有显著的分离,放牧羊肉的特征脂肪酸有C18:3n3和C16:0,舍饲羊肉的特征脂肪酸有C18:1n9c和C16:1,说明其脂肪酸指纹特征存在显著的差异性。可能的原因是由于草原放牧情况下,动物活动范围较大,草场上草的种类较多且存在较大差异,草类的丰富度能够促进放牧羊羊肉中风味物质种类和数量增加[11-12];另外天然牧草中含有大量的C18:3n3,因此放牧与舍饲饲养方式下特征脂肪酸有所不同。此外,本试验结果也得出,放牧羊肉中SFA、C16:0和C18:0的含量显著高于舍饲羊肉,MUFA和C18:1n9c的含量显著低于舍饲羊肉。导致这一差异的原因一方面与反刍动物瘤胃中脂肪酸的氢化作用有关,反刍动物采食饲料后,日粮中的脂质进入瘤胃后,首先在微生物脂解酶的作用下迅速水解释放出游离脂肪酸,之后UFA很快被微生物氢化为SFA[13]。瘤胃脂肪酸氢化程度受饲粮类型、UFA的含量(尤其是游离USFA含量)以及脂肪酸饱和度等因素的影响。本研究前期试验表明,放牧组和舍饲组都促进了瘤胃氢化产物的积累,但是一些氢化中间产物如C18:1n9t等只存在于舍饲组肌肉组织内,而不存在于放牧组肌肉内[14]。这些结果提示放牧组和舍饲组有可能瘤胃内微生物结构存在差异,且氢化途径也不同,最终导致了不同饲养方式下羔羊肌肉内沉积的FA也显著不同。这也与前期研究结果得出的放牧组瘤胃C18:3氢化率显著低于舍饲组相呼应。另一方面可能与日粮中能量水平有关系,徐海军等[15]在猪上的研究表明,随着日粮能量水平的提高,猪肌内和皮下脂肪SFA和MUFA含量下降,而PUFA含量提高。而本试验也得出舍饲组羊肉中SFA显著低于放牧组,可能与舍饲条件下动物采食的精料提高了日粮中的能量水平导致肋间脂肪PUFA含量提高有关。

3.2 不同品种羊肉脂肪酸特征

反刍动物肉产品脂肪酸组成除了受饲养方式影响外,品种和性别等遗传因素也会对其产生影响。Zhang等[16]研究发现,不同品种和性别的牛肉脂肪酸组成和含量存在显著的差异,甘肃黑牦牛牛肉中PUFA、MUFA和UFA的含量显著高于甘肃黄牛;同一品种不同性别的牛肉中脂肪酸组成也存在差别。刘丹等[17]研究阿勒泰羊、巴音布鲁克羊、哈萨克羊3个品种羊尾部脂肪酸组成差异主要在十七烷酸(C17:0)、硬脂酸(C18:0)等饱和脂肪酸的含量上,且与品种具有较强相关性。本试验通过脂肪酸PCA和聚类分析表明,阿拉善白绒山羊、蒙古羊、阿尔巴斯白绒山羊3个品种肉样品聚类重叠,未见显著分离,鄂尔多斯细毛羊羊肉样品与苏尼羊肉样品单独聚类。阿拉善白绒山羊的特征脂肪酸有C16:1,蒙古羊的特征脂肪酸有C14:1,阿尔巴斯白绒山羊的特征脂肪酸有C18:1n9c,鄂尔多斯细毛羊的特征脂肪酸有C18:0和C14:1,苏尼羊的特征脂肪酸有C16:0,不同品种间的脂肪酸指纹不尽不同。原因可能是与各地区饲粮种类差异有关,内蒙古东西部地域辽阔,一方面不同地区往往依据当地现有优势资源选择合适的饲料发展各自的养殖业,另一方面也会通过饲粮营养和日粮添加剂来有效调控反刍动物肉品质,由此导致各地区羊肉中脂肪酸含量有差异[18]。此外,本试验结果也得出,绵羊肉SFA、PUFA、C18:3n3含量高于山羊,其中n-3PUFA和n-6PUFA含量可达山羊的1.5～2倍,山羊肉MUFA和C18:1n9c含量高于绵羊。由此可见,在品种间或不同基因型之间所表现出的遗传变异表明脂肪酸具有鲜明的品种特征。

3.3 羊肉不同部位脂肪酸特征

动物蓄积脂肪的能力不同,因此不同部位的FA组成也不同。例如,Wolf等[19]表明,母牛股二头肌PUFA、P/S和n-3/n-6均高于背最长肌,而SFA含量却呈现相反的趋势。这可能是因为背最长肌的糖酵解活性比股二头肌强,糖酵解作用可产生较多的ATP,能够用于SFA的从头合成[20];Wolf等[19]研究结果还发现,尽管桡侧伸腕肌总脂肪含量显著低于背最长肌和股二头肌,但是PUFA、n-6PUFA、n-3PUFA的浓度显著高于背最长肌和股二头肌。这提示脂肪含量少的肌肉组织通常含有较高的PUFA。Ebmhimi等[21]研究发现,山羊背最长肌内共轭亚油酸(CLA)含量显著高于股二头肌和冈下肌。王倩[22]对牛羊不同部位脂肪酸研究发现,牛羊脂肪中SFA含量由高到低的顺序为瘦肉、后腿、肋/腩,各部位差异显著,瘦肉中含量最高。本试验PCA结果得出,背最长肌与股二头肌及肋间脂肪显著分离,背最长肌的特征脂肪酸有C18:3n3、C18:2n6c和C12:0,股二头肌的特征脂肪酸有C18:1n9c,肋间脂肪的特征脂肪酸有C15:0、C16:0和C16:1,说明其脂肪酸含量存在一定的差异性。肋间脂肪中SFA含量高于背最长肌和股二头肌,股二头肌中MUFA、TFA含量高于背最长肌和肋间脂肪,而背最长肌中PUFA含量高于其余2个部位。这可能是由于肌间脂肪中有大量生物膜脂质成分,且磷脂类物质含量较为丰富,因此皮下脂肪沉积最快。同时本研究结果也显示,股二头肌、背最长肌、肋间脂肪S∶M∶P分别为12∶11∶1、8∶7∶1、16∶13∶1,多不饱和脂肪酸n-6/n-3的值分别为2.4、2.9、2.8。综上所述,就食用价值和营养价值来说,背最长肌的品质最佳。

4 小 结

在本试验条件下,不同饲养方式、品种、地区和部位的羊肉中脂肪酸种类及含量差异显著, 经PCA分析后均可较好的分离。由此可见,脂肪酸指纹特征能够为羊肉真实性判别研究提供新的思路和方法。但本试验中由于受试验条件的限制,采集的样本量还比较有限,在今后的研究中还应进一步扩大样本量,探明更细致的规律,进行更深入的研究。