放牧与舍饲牦牛肉营养品质与挥发性风味物质比较

牦牛主要分布于青藏高原及其邻近地区，作为高海拔地区的特有家畜，有“高原之舟”之称。牦牛肉具有高蛋白、低脂肪的优点，且富含氨基酸、脂肪酸等营养物质[1-2]。牛肉品质影响因素较多，除屠宰年龄、品种等因素外，饲养方式也对牛肉感官品质和营养品质具有重要影响[3]。在我国，以青藏高原为代表的地区主要以全放牧方式饲养牦牛，秋季出栏。但近年来随着养殖规模的不断扩大，饲草需求量越来越大，且全放牧模式下牦牛出栏率较低，抗自然灾害能力弱[3-5]。因此，近年来牦牛舍饲育肥技术得到大力推广。补饲可提高牦牛的日增体质量和生长性能，从而提高生产效率[6-7]。Apaoblaza[8]、田小霞[9]等研究发现，饲养方式对宰后牛肉pH值和肉色具有影响，且不同饲养方式下牦牛肉矿物质含量差异较大。郝力壮[10]研究发现，暖季补饲能极显著降低牦牛肉的蒸煮损失率、失水率和剪切力。此外，杨媛丽等[11]利用气相色谱（gas chromatography，GC）-质谱联用技术研究不同养殖模式下牦牛肉品质发现，育肥对牦牛脂肪酸组成和风味存在较大影响。

目前，相关研究多关注于饲养方式对牦牛肉基础营养品质的影响，缺乏对牦牛肉风味品质的系统研究。基于此，本研究重点围绕全放牧和舍饲，对比和分析2 种饲养方式下牦牛肉氨基酸和脂肪酸组成，并利用气相色谱-离子迁移谱（gas chromatography-ion mobility spectrometry，GC-IMS）探究2 种饲养方式下牦牛肉挥发性风味物质差异，探讨不同饲养方式的优势和劣势，为提高牦牛肉品质提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

牦牛 玛沁浩云牦牛肉加工有限公司。

C4～C24脂肪酸标准品（纯度≥98%）、氨基酸标准品、三氟化硼-甲醇溶液（质量分数≥14%）、C6～C30烷烃标准品（纯度≥98%） 美国Sigma-Aldrich公司；二氯甲烷、正己烷、甲醇（均为色谱纯）、盐酸（优纯级）、氯化钠、氢氧化钠（均为分析纯） 国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

BSA224S电子天平 德国赛多利斯公司；30＋全自动氨基酸分析仪 英国Biochrom公司；RE-2000A旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂；7890 GC仪 美国安捷伦科技有限公司；FlavourSpec®风味分析仪 德国G.A.S.公司。

1.3 方法

1.3.1 实验设计

选取发育正常、健康无病、体况相同的4 岁龄牦牛12 头，随机分为放牧组与舍饲组，每组6 头。放牧组：选择青海省玛沁县的夏季，每天7:00—19:00放牧，牦牛自由采食。舍饲组：饲喂全混合日粮，日粮配方参见文献[12]。每日分2 次（8:00和17:00）饲喂，自由采食。实验预试期15 d、正试期190 d。实验结束后，牦牛经禁食24 h、断水8 h后屠宰，屠宰后迅速取其背最长肌，样品在冷藏条件下迅速转移至实验室后于-20 ℃贮藏待测。

1.3.2 氨基酸测定与评价

参考GB 5009.124—2016《食品安全国家标准 食品中氨基酸的测定》，采用氨基酸分析仪测定氨基酸组成与含量。计算氨基酸比值（ratio of amino acids，RAA）、氨基酸比值系数（ratio coefficient of amino acids，RC）和RC评分（score of RC，SRC），与联合国粮食及农业组织/世界卫生组织（Food and Agriculture Organization of the United Nations/World Health Organization，FAO/WHO）推荐的理想蛋白质模式谱进行比较，评价不同饲养方式下的牦牛肉必需氨基酸（essential amino acid，EAA）营养价值。其中，RC＞1表示氨基酸相对过剩，RC＜1表示氨基酸相对不足。SRC越高，蛋白质营养价值越高[13-15]。RAA、RC、SRC分别按式（1）～（3）计算：

式中：w为样品氨基酸质量分数/%；W为FAO/WHO推荐模式中相应的氨基酸质量分数/%；x为RAA的平均值；s为RC的相对标准偏差。

1.3.3 脂肪酸测定

参考GB 5009.168—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定》，采用内标法测定脂肪酸组成与含量。

1.3.4 挥发性风味物质测定

GC-IMS测定参考Zhao Xin等[13]的方法并作改动。将样品剁细后，精确称量1.50～2.00 g，置于20 mL顶空瓶（IMS专用瓶）中，加装盖子、垫圈、旋紧瓶盖，待测。

顶空进样条件：进样体积500 μL，样品在60 ℃下孵育15 min，进样针温度保持80 ℃，孵育转速500 r/min，以确保样品均匀挥发，采用自动顶空进样模式。GC条件：FS-SE-54-CB-1色谱柱（15 m×0.53 mm，0.5 µm），柱温恒定为60 ℃，载气与漂移气均为高纯氮气，载气流速2 mL/min、漂移气流速150 mL/min，IMS温度45 ℃，总分析时间20 min，检测器采用正离子模式。基于IMS数据库比对迁移时间进行定性分析，基于特征峰体积积分进行定量分析。

气味活度值（odor activity value，OAV）是一种结合挥发性物质含量和气味阈值判定化合物对整体风味贡献程度的方法。OAV越大，风味贡献越大。在此基础上，结合相对气味活度值（relative odor activity value，ROAV）鉴定关键风味物质[16]。OAV和ROAV分别按式（4）、（5）计算：

式中：C为样品挥发性化合物相对含量/%；T为该化合物气味阈值/（mg/kg）；Ci、Ti分别为样品挥发性化合物相对含量/%及其气味阈值/（mg/kg）；Cmax、Tmax分别为对样品总体风味贡献最大的化合物相对含量/%及其气味阈值/（mg/kg）；OAVi、OAVmax分别为样品挥发性化合物及对风味贡献最大化合物的OAV。

ROAV在0～100之间时，其值越大，化合物对整体风味贡献越大。ROAV≥1的化合物为影响风味的关键化合物；0.1≤ROAV＜1的化合物对整体风味具有修饰作用。

1.4 数据处理

使用风味分析仪中的Reporter、Gallery Plot、Dynamic PCA 3 款插件进行挥发性物质数据分析。采用SIMCA 14.1软件进行正交偏最小二乘判别分析（orthogonal partial least squares-discrimination analysis，OPLS-DA）。使用Microsoft Excel 2021软件进行数据整理，结果以平均值±标准差表示；采用SPSS 23.0软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 牦牛肉氨基酸组成及评价

肌肉中的氨基酸种类、含量及组成是决定肉类营养价值的关键因素之一[17]。由表1、2可知，放牧组和舍饲组均检出18 种氨基酸，包括8 种EAA和10 种非必需氨基酸（non-essential amino acid，NEAA）。侯成立等[18]在牦牛肉9 种不同部位肉中也检测到18 种氨基酸，但含量与本研究结果有所不同，这与取样部位和饲养条件等相关。除胱氨酸外，放牧组各氨基酸含量均显著高于舍饲组（P＜0.05）。放牧组总氨基酸（total amino acid，TAA）质量分数和EAA质量分数分别为21.94%和8.91%，均显著高于舍饲组（P＜0.05）。郭荣[19]研究表明，放牧方式下羊肉TAA含量和EAA含量均高于舍饲方式，与本研究结果一致。这是由于不同饲养方式下的日粮构成和营养水平不同，日粮营养差异通过差异化激活哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路调控氨基酸合成[20]。FAO/WHO推荐的理想蛋白质模式中，EAA/TAA在40%左右，EAA/NEAA在60%以上[21]，放牧组和舍饲组氨基酸组成均接近于理想模式，蛋白质量均较好。

氨基酸由大分子蛋白质分解而来，是衡量肉品质的关键指标。氨基酸由转氨酶、脱氢酶和酯合酶等催化分解可生成多种小分子酮类、醇类等挥发性风味物质，影响牦牛肉风味[22]。放牧组和舍饲组TAA含量和EAA含量差异显著（P＜0.05），说明饲养方式对牦牛整体氨基酸模式存在显著影响。此外，天冬氨酸和谷氨酸属于鲜味氨基酸，对鲜味起重要作用[23]。放牧组和舍饲组鲜味氨基酸质量分数分别为5.85%和5.22%，表明放牧组牦牛肉可能更加鲜美。放牧组牦牛能够接触并采食更多样化的牧草，从而促进更高水平鲜味氨基酸的合成。

由表3可知，2 种饲养方式下，除甲硫氨酸和色氨酸外，牦牛肉EAA均高于FAO/WHO模式谱。由表4可知，放牧组和舍饲组均以甲硫氨酸RC最小，说明甲硫氨酸是2 种饲养方式下牦牛肉的第一限制氨基酸。值得注意的是，放牧组和舍饲组赖氨酸均高于全鸡蛋模式谱，表明牦牛肉富含赖氨酸。赖氨酸可调节人体代谢平衡，并为合成肉碱提供结构组分，而肉碱能促进脂肪酸合成。向食物中添加赖氨酸可增进食欲，促进幼儿生长与发育[24]。综合模式谱对比分析可知，放牧组和舍饲组牦牛肉氨基酸组成较为符合人体EAA理想蛋白质模式谱。此外，放牧组SRC（78.03）大于舍饲组（76.54），表明在EAA评价方式下，放牧组牦牛肉营养价值更高。

2.2 牦牛肉脂肪酸组成

脂肪酸是影响肉类品质和风味的关键因素之一。由表5 可知，牦牛肉脂肪酸种类丰富，放牧组和舍饲组均检出34 种脂肪酸，包括单不饱和脂肪酸（monounsaturated fatty acid，MUFA）9 种、多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，PUFA）9 种。饱和脂肪酸（saturated fatty acid，SFA）可为机体提供能量，但过量摄入不利于身体健康[25]。放牧组和舍饲组SFA占比均为最高，这与杨媛丽等[11]的研究结果一致。这可能是由于反刍动物瘤胃中含有大量微生物，可将不饱和脂肪酸转化为SFA，导致牦牛肉中SFA含量较高[26]。二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）具有抗炎、抗衰老作用，并有利于血液循环，具有重要的保健作用[27]，放牧组和舍饲组均检出DHA，且放牧组显著高于舍饲组（P＜0.05）。这可能是由于牧草富含n-3 PUFA，放牧牦牛可通过摄入牧草促进体内DHA合成[28]。放牧组PUFA和MUFA含量均显著高于舍饲组（P＜0.05），表明饲养方式对牦牛脂肪酸组成影响显著。从脂肪酸组成来看，与舍饲模式相比，放牧模式下牦牛肉DHA、PUFA、MUFA含量均更高，脂肪酸组成更佳，这与孙梦娇等[29]的研究结果一致。

2.3 牦牛肉挥发性风味物质分析

2.3.1 GC-IMS定量结果

如表6所示，放牧组和舍饲组均检出39 种挥发性化合物，包括醛类7 种、醇类7 种、酯类5 种、酮类3 种、烯烃类7 种、酸类3 种、其他类7 种。

如图1所示，牦牛肉挥发性物质主要由醇类、醛类、烯烃类组成，其中醇类相对含量最高，这与皮立等[30]的研究结果一致，但由于牦牛产地等条件差异，各类物质相对含量有所不同。醛类物质主要来自脂肪氧化水解，部分来源于美拉德反应，其阈值较低，对牦牛肉风味存在较大影响[31]。醇类主要由肌肉中的共轭亚油酸酶解产生[32]，牦牛肉中检测出的正丙醇、叔丁醇、异丙硫醇含量较高，这些物质均具有植物清香，对牦牛肉风味具有积极作用。酮类是脂质氧化水解的另一类重要产物，多具奶油、水果香气[33]，对牦牛肉风味也具有积极作用。烃类物质由脂肪酸裂解形成，阈值一般较高，对风味的直接贡献较小，但对整体风味具有修饰作用[34]。

2.3.2 ROAV

由表7可知，异丙硫醇ROAV最高，将其作为OAVmax计算其他物质的ROAV。放牧组有7 种挥发性化合物ROAV＞1，舍饲组有5 种挥发性化合物ROAV＞1。其中，2-甲基丁醛、异丙硫醇、2,3-丁二酮、3-羟基-2-丁酮和异戊醛5 种挥发性化合物在2 组中的ROAV均大于1，表明这些物质对2 组牦牛肉的风味均具有重要贡献。这些物质具有果味、黄油香和坚果香等特征香气，共同赋予牦牛肉丰富的风味。此外，放牧组乙酸乙酯和二甲基二硫ROAV分别为1.926和1.180，可为放牧组牦牛肉贡献独特的菠萝和蔬菜香气特征。

2.3.3 GC-IMS图谱

将牦牛肉挥发性风味物质GC-IMS三维谱图（图2）投影可获得GC-IMS二维谱图（图3），分析表明，放牧组与舍饲组挥发性成分差异明显。如图3所示，GC-IMS能够将牛肉挥发性风味物质有效分离，且放牧组与舍饲组挥发性风味物质特征谱图呈现明显差异，表明2 种饲养方式下牛肉挥发性风味物质组成与含量差异较大。

牦牛肉挥发性风味物质指纹图谱（图4）中，每行代表1 个样品的全部挥发性化合物信号，每列代表同一化合物在不同样品中的信号，亮斑颜色越红，表明信号强度越大，亮斑面积越大，表明含量越高[35]。根据化合物变化趋势可将指纹图谱划分为3 个区域。A区域的乙酸丙酯、2,3-丁二酮等挥发性风味物质在放牧组与舍饲组的相对含量均较高，这些物质共同影响牦牛肉的整体风味。B区域的二乙炔、乙酸乙酯等挥发性风味物质亮斑在放牧组颜色更红、面积更大，是放牧组牦牛肉的特征峰区域。C区域包含2-甲基丁醛、2-甲基-1-庚烯等挥发性风味物质，是舍饲组牦牛肉的特征峰区域。

2.3.4 OPLS-DA

OPLS-DA是有监督模式的统计分析方法，其可通过预设分类尽可能去除未控制变量造成的数据变异，可有效提高模型的解析能力和有效性[36]。以牦牛肉中39 种挥发性化合物为因变量，不同饲养方式为自变量，进行OPLS-DA，如图5A所示，2 种饲养方式下牦牛肉可被有效区分，组间分离明显，风味差异较大，这一结果与指纹图谱分析结果一致。如图5B所示，RX2＝0.787、RY2＝0.998、Q2＝0.962，其中R2均位于x轴上方，Q2的回归线截距为负数，表明模型可靠且不存在过拟合现象，说明该结果可用于区分不同饲养条件下牦牛肉挥发性化合物[30]。结合GC-IMS三维谱图可知，不同饲养条件下牦牛肉挥发性风味存在明显差异。由表5可知，部分挥发性风味物质在放牧组与舍饲组中相对含量存在差异，如放牧组乙酸乙酯、3-羟基-2-丁酮等相对含量均高于舍饲组，这2 种化合物均呈果香或黄油香。这些差异性物质可能是导致放牧组牦牛肉和舍饲组牦牛肉风味差异的重要原因。

变量投影重要性（variable importance in projection，VIP）可反映不同化合物对模型分类的贡献程度[37]，VIP＞1时可认为该变量是此分类模型的潜在差异物质，VIP值越大说明该物质在不同类样品中差异越大[38]。由图6可知，基于VIP＞1共筛选出26 种潜在的差异挥发性化合物。结合ROAV＞0.01，筛选出2-甲基丁醛、异戊醛、2-庚醇、异戊醇、丙酸乙酯、乙酸乙酯、2,3-丁二酮、3-羟基-2-丁酮和二甲基二硫9 种物质为不同饲养条件下牦牛肉关键差异挥发性风味物质。

3 结 论

除胱氨酸外，放牧组各类氨基酸含量均高于舍饲组，且放牧组牦牛肉鲜味氨基酸含量明显高于舍饲组，表明放牧有利于牦牛鲜味氨基酸的积累。高含量的氨基酸有利于分解产生更多的小分子醛类、酮类等挥发性风味物质，为牦牛的风味增加贡献。同时，放牧组PUFA和MUFA含量均高于舍饲组，在赋予牛肉更好保健功能的同时可为其香味提供更多前体物质。放牧组与舍饲组均检出39 种挥发性化合物，但其相对含量存在明显差异，放牧组牦牛肉中的7 种关键香气成分为2-甲基丁醛、异丙硫醇、2,3-丁二酮、3-羟基-2-丁酮、乙酸乙酯、异戊醛和二甲基二硫；舍饲组5 种关键香气成分为2-甲基丁醛、异丙硫醇、2,3-丁二酮、3-羟基-2-丁酮和异戊醛。进一步结合OPLS-DA，筛选出放牧组与舍饲组的9 种关键差异挥发性风味物质，包括2-甲基丁醛、异戊醛、2-庚醇、异戊醇、丙酸乙酯、乙酸乙酯、2,3-丁二酮、3-羟基-2-丁酮和二甲基二硫。综上，放牧与舍饲2 种饲养方式对牦牛肉特征风味物质组成具有明显影响，该结果可为区分不同饲养方式牦牛肉的风味特征提供科学依据。

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Comparison of Nutritional Quality and Volatile Flavor Substances in Grazing and Housed Yak Meat

HAN Liping1, LI Shengsheng1,2,3,*, LIU Wen1, GAO Dong4, MA Jibing1
(1.College of Agriculture and Animal Husbandry, Qinghai University, Xining 810016, China; 2.Academy of Animal Science and Veterinary, Qinghai University, Xining 810016, China; 3.Qinghai Yak Engineering Technology Research Center,Xining 810016, China; 4.Fushun Food Inspection and Testing Institute, Fushun 113000, China)

Abstract: In order to investigate the effects of different feeding methods on the nutritional quality and flavor of yak meat,the amino acid and fatty acid compositions of meat from grazing and housed yaks were determined, and the volatile flavor substances were analyzed by gas chromatography-ion mobility spectrometry (GC-IMS).The results showed that 18 amino acids and 34 fatty acids were detected in yak meat from each feeding system, and the contents of essential amino acids(8.91%), docosahexaenoic acid (0.21%), and unsaturated fatty acids (53.53%) in yak meat from the grazing group were significantly higher than those of the housed group (P ＜ 0.05), and the score of ratio coefficient of amino acid (SRC) of the grazing group was higher than that of the housed group (78.03 versus 76.54), indicating that yak meat from the grazing group had better nutritional value in terms of essential amino acids.Altogether, 39 volatile flavor substances were detected in yak meat irrespective of feeding method, including seven aldehydes, seven alcohols, five esters, three ketones, seven olefins, three acids, and seven other types.Seven key aroma components were detected in the grazing group and five in the housed group, 2-methylbutanal, isovaleraldehyde, isopropyl mercaptan, 2,3-butanedione and 3-hydroxy-2-butanone being common to both groups.Based on relative odor activity values and variable importance in projection (VIP) scores, nine key differential flavor components between the groups were identified.In conclusion, yak meat from the grazing group had better amino acid and fatty acid compositions, and the volatile flavors of yak meat from the two feeding conditions were good but significantly different.

Keywords: yak meat; feeding methods; flavor compounds; amino acids; fatty acids

收稿日期：2025-02-28

基金项目：青海省科技特派员专项（2025-NK-P15）；青海省牛产业科技创新平台项目（2025-2026）

第一作者简介：韩丽萍（2003—）（ORCID: 0009-0009-6755-3121），女，硕士研究生，研究方向为动物性食品加工。E-mail: 3274879599@qq.com

*通信作者简介：李升升（1984—）（ORCID: 0000-0002-1957-8609），男，研究员，博士，研究方向为动物性食品科学。E-mail: lishsh123@163.com

DOI: 10.7506/rlyj1001-8123-20250228-060

中图分类号：S823.8＋5

文献标志码：A

文章编号：1001-8123（2025）12-0001-08

引文格式：

韩丽萍, 李升升, 刘稳, 等.放牧与舍饲牦牛肉营养品质与挥发性风味物质比较[J].肉类研究, 2025, 39(12): 1-8.DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20250228-060.http://www.rlyj.net.cn

HAN Liping, LI Shengsheng, LIU Wen, et al.Comparison of nutritional quality and volatile flavor substances in grazing and housed yak meat[J].Meat Research, 2025, 39(12): 1-8.(in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20250228-060.http://www.rlyj.net.cn