冷藏与冷冻贮藏下湖羊股二头肌肉品质变化的整合挥发组与代谢组学研究

《LWT》：Integrated volatilomics and metabolomics reveal the meat quality changes of Hu sheep biceps femoris during refrigerated and frozen storage

本研究针对羊肉在冷链贮藏过程中品质劣变机制不清的问题，通过整合肉品质、氧化指标、挥发组和代谢组学分析，系统揭示了4°C冷藏（0-8天）和-20°C冷冻（0-9个月）过程中湖羊股二头肌的品质变化规律。研究发现贮藏时间显著加剧脂质氧化（MDA增长3.15-7.68倍）和蛋白氧化（羰基增长1.86-2.09倍），并鉴定出己醛和二甲基硫醚为关键风味物质，代谢通路分析表明冷藏富集氨基酸代谢而冷冻激活脂质代谢。该研究为优化羊肉冷链贮藏策略提供了重要理论依据和数据支撑。

　　

羊肉作为重要的膳食蛋白来源，其新鲜度和风味品质直接关系到消费者的购买意愿。然而，在销售和运输过程中，羊肉通常需要经过冷藏（0-4°C）或冷冻（-18至-20°C）贮藏，在此期间其品质会发生显著变化。冷藏条件下，内源酶仍保持活性，腐败速率较快；而冷冻虽能抑制酶活，延缓变质，却可能因冰晶形成和重结晶过程导致肌纤维和细胞结构损伤。除了温度，时间也是影响肉品质的关键因素，例如高级糖基化终末产物（AGEs）的形成，这类物质可在人体内积累，诱发氧化应激和炎症，与慢性疾病发生相关。此外，风味作为肉品质的核心特征，深受脂质氧化、蛋白氧化及微生物代谢的影响，贮藏过程中会产生醛、醇、酮、酯等小分子挥发物，直接决定肉的食用体验。尽管已有研究关注代代谢物与肉品质的关联，但不同贮藏条件下风味变化与内在代谢机制间的联系尚不明确。

为此，来自安徽农业大学的科研团队在《LWT》发表论文，通过整合挥发组学与代谢组学技术，系统揭示了湖羊股二头肌在冷藏和冷冻贮藏过程中的品质演变规律。研究人员以8月龄混合性别湖羊为对象，取股二头肌分别进行4°C冷藏（0、2、4、6、8天）和-20°C冷冻（0、1、3、6、9个月）处理，系统测定了肉品质指标（pH、色差、滴水损失、蒸煮损失、剪切力）、氧化指标（丙二醛MDA、蛋白羰基、总巯基、总抗氧化能力T-AOC、过氧化氢酶CAT活性），并采用气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）分析挥发性风味物质，利用超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC-MS/MS）进行非靶向代谢组学分析，通过多元统计和通路分析挖掘差异代谢物与风味物质的关联。

在肉品质方面，研究发现随着冷藏时间延长，pH值先降后升，亮度（L）和黄色度（b）显著增加，而红度（a）在4天达到峰值后下降，滴水损失持续上升，蒸煮损失则下降，剪切力先增后减。冷冻贮藏下，pH在1个月下降后逐渐回升，L显著增加，a持续下降，b和滴水损失在9个月时显著上升，剪切力也在9个月时明显增加。相关性分析显示，冷藏时间与b和滴水损失呈高度正相关（r=0.91, 0.84），与蒸煮损失呈高度负相关（r=-0.93）；冷冻时间则与pH、b、滴水损失和剪切力正相关（r=0.72, 0.67, 0.76, 0.6）。

氧化指标分析表明，贮藏过程中脂质和蛋白氧化加剧。冷藏8天时，MDA和蛋白羰基含量分别为初始值的3.15倍和1.86倍；冷冻9个月时，二者进一步升至7.68倍和2.09倍。与此同时，总巯基含量、T-AOC和CAT活性显著下降，表明抗氧化能力受损。

挥发组学分析共鉴定出49种挥发性物质，包括14种醛、15种醇、6种酮、5种酯等。通过相对气味活度值（ROAV）分析，确定(E)-2-壬烯醛、壬醛、丁酸乙酯和二甲基硫醚为关键风味化合物。冷藏和冷冻组中二甲基硫醚贡献显著，其带来的硫磺、卷心菜和汽油味可能降低消费者喜好。感官评价显示，冷藏8天和冷冻9个月组在硫磺、卷心菜和汽油风味强度上显著高于新鲜组。

代谢组学共检测到4299种代谢物，筛选出115种差异代谢物。冷藏8天组差异代谢物主要富集于氨基酸代谢通路，尤其是缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成，次黄嘌呤和肌苷等嘌呤代谢物上调；而冷冻9个月组差异代谢物则富集于脂质代谢通路，包括不饱和脂肪酸生物合成、亚油酸代谢、花生四烯酸代谢等，多不饱和脂肪酸（亚油酸、油酸）含量显著增加。冷藏与冷冻比较组中，差异代谢物主要涉及支链氨基酸降解、磷酸戊糖途径和甘油酯代谢。

通过关联分析，研究发现甘油-3-磷酸、番茄苷和L-棕榈酰肉碱与风味物质呈显著负相关，而蛋白降解产物脯氨酰-脯氨酸（Pro-Pro）与风味物质呈正相关。这表明脂质氧化和蛋白氧化协同作用，共同推动风味物质形成。冷藏条件下，蛋白酶系统活性较高，驱动蛋白水解和氨基酸代谢，产生风味前体物；冷冻条件下，细胞结构损伤导致脂酶泄漏，脂质代谢占主导，大量不饱和脂肪酸为氧化提供底物，生成醛、酮等挥发物。

研究结论表明，冷藏和冷冻贮藏通过激活不同的代谢途径导致羊肉品质劣变：冷藏主要促进氨基酸代谢和蛋白氧化，而冷冻则加剧脂质代谢和脂质氧化。己醛和二甲基硫醚是贮藏过程中变化最显著的关键风味化合物。该研究不仅深化了对羊肉冷链贮藏过程中品质演变机制的理解，还为优化贮藏策略、保持羊肉风味和营养品质提供了重要理论依据。

综上所述，这项整合多组学技术的系统研究，清晰揭示了温度和时间对羊肉品质影响的分子机制，为食品冷链保鲜技术的开发提供了精准靶点和数据支撑。