包装方式与贮藏时间对冷藏牦牛肉风味代谢网络的调控机制:GC-IMS与GC-MS联合分析

《LWT》:Effects of packaging methods and storage duration on yak meat flavor profiles during chilled storage: GC-IMS and GC-MS evaluation

【字体: 时间:2026年01月09日 来源:LWT 6.0

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  本研究针对牦牛肉冷藏过程中风味易劣变的问题,系统比较了托盘包装(有氧)与真空包装(低氧)在4°C贮藏3天(短期中期)和7天(常规货架期上限)对背最长肌风味轮廓的调控作用。通过整合GC-IMS和GC-MS技术,揭示了托盘包装短期(3天)更利于保留醛醇类清新风味,而真空包装长期(7天)能有效抑制不良风味物(如2-甲基丁醛-D、2-丙硫醇)积累,并通过调控氨基酸代谢(如富马酸、谷氨酰胺含量提升)维持滋味品质。该研究为优化牦牛肉包装策略、延长风味货架期提供了实验依据。

  
在高海拔地区,牦牛因其天然放牧、肉质富含高蛋白、低脂肪而备受青睐。然而,牦牛肉在成熟、运输和贮藏过程中,蛋白质易发生氧化,导致氨基酸等营养物质降解,最终影响风味品质。冷藏虽是常见保鲜手段,但不同包装方式(如透氧的托盘包装与隔氧的真空包装)对风味演变的影响差异显著,且其分子机制尚不明确。为此,中国农业科学院兰州畜牧与药械研究所的研究团队在《LWT》发表论文,系统探究了托盘与真空包装对牦牛肉风味代谢的时效性调控作用。
研究团队以牦牛背最长肌(Longissimus thoracis et lumborum, LTL)为对象,对比了托盘包装(有氧环境)和真空包装(低氧环境)在4°C下贮藏3天和7天后风味化合物的变化。通过气相色谱-离子迁移谱(GC-IMS)和气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术联合分析,结合代谢通路富集分析,揭示了包装方式通过调控氧化进程与氨基酸代谢通路影响风味形成的机制。
关键实验方法概述
研究采集甘肃永登县天然放牧牦牛(4-5岁,海拔约3000米)背最长肌,经24小时排酸后分装为托盘包装(聚乙烯保鲜膜覆盖)和真空包装,于4°C贮藏。分别在0天(对照组)、3天和7天取样,每组6个生物学重复。采用GC-IMS快速捕获挥发性有机物(VOCs),GC-MS精准定量非挥发性代谢物,并通过主成分分析(PCA)、正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)及京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析数据。

3.1 VOC指纹图谱分析

3.1.1 不同贮藏条件下牦牛肉样品的VOCs拓扑分析
GC-IMS图谱显示,托盘包装3天(D3C组)的醛、醇、酯类清新风味物含量显著高于真空包装3天(D3V组),更好保留了初始香气。但贮藏至7天时,托盘包装肉(D7C组)中2-甲基丁醛-D、1-羟基-2-丙酮、2-丙硫醇等不良风味物质显著积累,而真空包装有效抑制了此类物质形成。
3.1.2 不同贮藏条件下牦牛肉样品的VOCs变化
共鉴定出39种VOCs,以醇类、醛类和酯类为主。托盘包装3天内能维持2-甲基丁醇-M、乙酸丁酯等果香酯类的高含量,但长期贮藏引发醚类和呋喃类(如2-乙基呋喃)剧增,产生腐败味。分子香气轮直观呈现了VOCs的异味特征谱。

3.2 不同贮藏条件下牦牛肉的GC-MS分析

3.2.1 多元统计分析
PCA和PLS-DA显示贮藏时间和包装方法共同影响代谢物差异。OPLS-DA模型验证了D3C与D3V组(R2Y=0.993,Q2=0.851)及D7C与D7V组(R2Y=0.996,Q2=0.909)的显著分离。
3.2.2 代谢物时间序列聚类分析
276种代谢物被划分为12个簇。真空包装7天(D7V组)的游离氨基酸(如L-半胱氨酸、L-赖氨酸)含量显著升高,而托盘包装7天(D7C组)富集甘油醛-3-磷酸、甲酰胺等氧化代谢物。
3.2.3 不同贮藏条件下牦牛肉样品的差异代谢物
真空包装组富马酸和谷氨酰胺含量始终高于托盘包装组。D7V组多种鲜味氨基酸(如L-亮氨酸、L-天冬酰胺)上调,而D7C组葡萄糖酸、3-磷酸甘油酸等有机酸累积。
3.2.4 差异代谢物的KEGG通路富集分析
差异代谢物显著富集于氨基酸代谢(如丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢)、柠檬酸循环(TCA循环)等通路。氨基酸代谢是风味化合物变化的核心驱动通路。

3.3 GC-IMS与GC-MS结果的相关性分析

葡萄糖酸与1-羟基-2-丙酮等呈强正相关,反映碳水化合物氧化与醛类生成的协同途径。支链醛类与脂肪酸(如棕榈酸)正相关,表明蛋白质降解与脂质水解代谢整合。
结论与意义
研究通过多组学整合揭示:托盘包装适于短期(3天内)贮藏以保留醛醇类清新风味,但长期易引发氧化劣变;真空包装通过抑制脂质氧化、调控氨基酸代谢(如提升富马酸、谷氨酰胺及游离氨基酸),在7天贮藏中更有效维持风味品质。该成果为高海拔地区牦牛肉精准包装策略制定提供了理论依据,对延长风味货架期、促进产业发展具有重要实践价值。
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