产氢掺镁涂层对牛肉丸代谢组学和挥发物组学的影响
亮点
产氢掺镁（H₂-P-Mg）可食用涂层处理的肉丸色泽评分更高，微生物数量更低。
H₂-P-Mg可食用涂层抑制了硫代巴比妥酸反应物（TBARS）和生物胺的形成。
H₂-P-Mg可食用涂层改变了肉丸中游离氨基酸的含量水平。
H₂-P-Mg可食用涂层使所有异味物质的含量达到最低水平。
H₂-P-Mg可食用涂层是一种保护肉类营养、安全和品质的新方法。
摘要
肉制品极易变质，保质期较短。本研究评估了使用产分子氢的掺镁涂层（H₂-P-Mg）对牛肉丸的色泽、物理化学性质、变质程度、生物胺、游离氨基酸谱和挥发物谱的影响。肉丸分别用不同的膜进行包被处理：A组（未包被）、B组（乳清蛋白涂层）、C组（乳清蛋白涂层 + 7%百里香提取物）、D组（乳清蛋白涂层 + 7%百里香提取物 + 镁）和E组（乳清蛋白涂层 + 镁）。在贮藏期结束时，E组样品的色泽评分更高，pH值（5.89）和Eh₇（+260毫伏）值更低。贮藏期结束时，H₂-P-Mg涂层（D组和E组）对TBARS（抑制率58% - 64%）和生物胺（抑制率15.38% - 25.87%）有抑制作用。与对照组相比，镁涂层处理的样品中腐胺、组胺、尸胺和酪胺的浓度分别降低了约15%、20%、22%和26%。E组的组氨酸、酪氨酸和赖氨酸含量较高。D组的酮类和醛类物质含量最低。将H₂-P-Mg用作可食用涂层可为肉类加工技术带来诸多营养、安全和工艺方面的益处。
引言
肉丸具有营养价值高、味道独特、使用方便和经济实惠等特点（卡武鲁特，2021）。牛肉丸是由碎肉（如牛肉和羊肉）添加各种调味料（如油、盐和香料）制成的（塞尔达罗卢和德吉尔门乔卢，2004）。然而，肉丸的制作过程可能存在微生物污染和生物胺（BA）形成的风险。在这种情况下，在肉丸的生产和贮藏过程中采取各种预防措施以确保产品安全至关重要。特别是，肉丸的质量和安全在很大程度上取决于所使用的包装材料和技术（方等人，2017）。在设计食品市场上有效的肉制品包装材料和工艺时，有几个因素很重要。肉制品加工中使用的包装技术对产品的安全性和保质期都有显著影响。此外，包装材料和工艺的选择对于促进可持续发展和提高作物产量以满足不断增长的人口需求至关重要（联合国粮食及农业组织，2011）。消费者对天然、健康和营养食品的意识不断提高，同时对环境保护的关注度增加，这促使食品行业和研究界开发可持续的绿色保鲜替代方法（舒曼和施密德，2018）。可食用涂层已被提出作为一种保护产品免受微生物污染的策略（安德拉德等人，2012；梅赫迪扎德等人，2012）。人们提出了各种包被方法来保护食品，包括喷涂、浸渍和浇注（罗伯逊，2012）。在这方面，富含提取物的涂层因其具有抗菌和抗氧化特性而成为最佳方法之一（卡武鲁特，2024；卡武鲁特和塞泽尔，2024）。这些薄膜/涂层具有多种功能，例如控制食品与包装之间的气体交换，减少天然挥发性香气成分的损失，增强食品的光泽度，并改善产品的视觉外观。此外，可食用包装材料可减少水分流失，保持食品的重量和风味（吴等人，2024）。
最近，分子氢（H₂）因其特定的物理、化学和生物学特性，包括其分子小、能够清除活性氧（ROS）以及具有抗氧化和抗自由基特性，在食品中的潜在应用引起了研究人员的关注（阿尔瓦泽尔，2024）。许多报道揭示了H₂在各种食品应用中的潜在用途，可用于保护鱼类（布卢特等人，2023）、黄油（阿尔瓦泽尔等人，2024；塞兰等人，2022）、橙汁（阿尔瓦泽尔等人，2003）、草莓（阿尔瓦泽尔和厄兹坎，2022）、米浆（佐尔等人，2024）、奶酪（阿尔瓦泽尔等人，2020）和碎牛肉（切莱比等人，2024）的品质并延长其保质期。在食品安全方面，已证明在食品加工过程中加入H₂可限制不同食品中生物胺（BAs）的形成，如冷藏的虹鳟鱼和竹荚鱼（塞泽尔等人，2022）、发酵黄油（阿尔瓦泽尔等人，2024；布卢特等人，2022）以及红甜菜泡菜（阿尔瓦泽尔、布卢特和切莱比，2022）。此外，研究表明，使用H₂可去除黄油中的重金属（阿尔瓦泽尔、塞兰等人，2022），并降低其在动物模型中的毒性（克克蒂尔克、阿塔拉等人，2022；克克蒂尔克、耶尔德勒姆等人，2022）。
关于H₂在食品中的使用方法，H₂可以通过多种方式应用于食品，例如注入产品的水相（如水、果汁和牛奶）以及引入包装的顶空部分（阿尔瓦泽尔，2020）。在这些方法中，镁（Mg）与水的反应可用于产生H₂（黄等人，2010）。在细胞生理学中，Mg起着许多重要作用；例如，它是许多酶的辅助因子，并且是人体中枢神经系统和生物反应中的关键成分（塞茨等人，2014）。
在本研究中，我们假设使用产分子氢的掺镁（H₂-P-Mg）可食用涂层可能会影响肉丸在冷藏期间的品质特性和安全性。此外，使用百里香提取物来比较将氢掺入肉丸表面涂层的保护效果。据我们所知，将H₂-P-Mg用作可食用涂层是关于食品可食用涂层的首次研究。因此，本研究的目的是评估H₂-P-Mg涂层对肉丸在冷藏期间的变质参数（物理化学、生物化学和微生物学方面）以及代谢组学和挥发物组学特征的影响。本研究结果强调了在可食用涂层中加入Mg的重要性，这在保持产品的化学和感官品质的同时，为消费者提供了各种营养和安全方面的益处。
AI解读：
这篇论文研究了含氢镁的可食用涂层对牛肉丸子代谢组和挥发性组的影响。
1.
研究背景：
问题：肉类产品具有高度易腐性和较短的保质期，生产过程中存在微生物污染和生物胺形成的风险。
难点：确保肉类产品在储存和运输过程中的质量和安全是一个挑战，特别是如何有效地抑制微生物生长和延缓脂肪氧化。
相关工作：现有研究表明，可食用涂层可以保护食品免受微生物污染，并且分子氢（H₂）因其抗氧化和抗自由基特性在食品保鲜中有潜在应用。
2.
研究方法：
制备了不同类型的可食用涂层，包括未涂层（A组）、乳清蛋白涂层（B组）、乳清蛋白+百里香提取物涂层（C组）、乳清蛋白+百里香提取物+镁涂层（D组）和乳清蛋白+镁涂层（E组）。
牛肉丸子在4°C下储存15天，期间每隔三天取样分析。使用色度计测量颜色参数（L*、a*、b*），pH计和氧化还原电位电极测量pH和Eh值，采用平板计数法测定微生物数量，使用分光光度法测定TBARS值，HPLC法分析生物胺含量，UPLC-MS/MS法分析游离氨基酸含量，SPME-GC-MS法测定挥发性化合物。
3.
实验设计：
牛肉丸子样品被分为五组，分别涂覆不同的涂层，并在4°C下储存15天。
在储存期间，定期取样并分析其颜色、pH、氧化还原电位、微生物数量、TBARS值、生物胺含量、游离氨基酸含量和挥发性化合物。
4.
结果与分析：
E组样品在储存结束时表现出较高的颜色评分和较低的pH值（5.89）和Eh7值（+260 mV）。
H₂-P-Mg涂层（D和E组）对TBARS（58-64%）和生物胺（15.38-25.87%）表现出抑制作用。具体来说，镁涂层样品中的腐胺、组胺、尸胺和酪胺浓度分别降低了约15%、20%、22%和26%。
E组样品显示出较高的组氨酸、酪氨酸和赖氨酸水平，D组样品的酮和醛水平最低。
在储存期间，所有样品中的挥发性化合物水平均有所增加，醇类和酮类是主要的化学组分。D组样品的挥发性化合物总峰面积最低，尤其是醛类（5.28）和酮类（14.58）。
5.
总体结论：
含镁的可食用涂层显著降低了牛肉丸子的TBARS值，并抑制了生物胺的形成。
镁涂层保持了肉丸的颜色稳定性，降低了pH和Eh值。
研究结果表明，镁涂层在冷藏储存期间能够有效保持新鲜肉制品的质量和安全，具有营养、安全和技术的多重益处。
未来的研究可以进一步探讨镁涂层在不同食品中的应用及其机制。
这篇论文展示了含氢镁的可食用涂层在牛肉丸子保鲜中的潜力，提供了一种具有实际应用价值的技术方案。
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