琥珀酸钠对牛肉糜色泽及高铁肌红蛋白含量的影响

杨红菊，朱金媛，戴瑞彤，*

(1.中国动物疫病预防控制中心，北京100107;2.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京100083)

琥珀酸(中文名称为丁二酸)是一种二羧酸，化学式为HOOC－CH2－CH2－COOH。形成的阴离子称为琥珀酸根离子，是三羧酸循环中的一分子，且能够在化学反应(琥珀酸盐+黃素腺嘌呤二核苷酸→延胡索酸盐+FADH2)中放出电子，该电子随电子传递链传递，参与细胞中的还原作用。这个过程由琥珀酸脱氢酶(即线粒体电子传递链中的复合物Ⅱ)所催化。该酶是线粒体内膜的结合酶，属膜结合酶，是连接氧化磷酸化与电子传递的枢纽之一，可为真核细胞线粒体和多种原核细胞需氧和产能的呼吸链提供电子。肉的颜色是由肉中肌红蛋白(Mb)的化学存在形式、含量和分布决定的。Mb本身是暗紫色，与氧结合可生成鲜红色的氧合肌红蛋白(MbO2)，继续被氧化会成褐色的高铁肌红蛋白(MetMb)。当肉中MetMb含量超过40%时，肉的颜色就会发生褐变。由于琥珀酸在三羧酸循环中放出电子，因此琥珀酸可能会参与 MetMb的还原，从而稳定肉的颜色。Watts［1］在肉中加入琥珀酸后加速了MetMb的还原，解释原因为琥珀酸的加入增加了氧气消耗速率，这种厌氧环境更易于 MetMb的还原。Tang等人［2］以MbO2为测定指标，认为MetMb的还原是基于线粒体电子传递链的。Tretter等［3］认为琥珀酸是脂肪氧化抑制剂，能够防止及抑制由于线粒体的过氧化而引起的线粒体损害，从而可以保证在线粒体内MMb的还原。因此，本实验研究琥珀酸钠添加量对肉糜颜色稳定性及MetMb含量的影响，对明确琥珀酸钠在肉色及抑制脂肪氧化中的作用具有一定的理论意义。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

鲜牛通脊 购自北京御香苑公司;琥珀酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、三氯乙酸、硫代巴比妥酸(TBA)、盐酸、氢氧化钠等 均为分析纯。

GL－20G－Ⅱ高速冷冻离心机 上海安亭科学仪器厂;pH211台式酸度计 HANNA instruments Inc.;WSC－S测色色差计、DK－8B电热恒温水槽 上海精密科学仪器有限公司;AR2140万分之一电子天平 美国新泽西州奥豪斯仪器有限公司;DS－1型高速组织捣碎机 上海标本模型厂;F6－10超细匀浆器 上海Fluko流体机械制造有限公司;UV－2102C型紫外可见分光光度计 上海尤尼柯仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 肉样的处理 取宰后0～4℃经过3d成熟的牛背最长肌，除去结缔组织及表皮脂肪，切成小块，绞碎成肉泥，添加不同浓度琥珀酸钠(对照组、4mmol/L琥珀酸钠(s4)、6mmol/L琥珀酸钠(s6)、8mmol/L琥珀酸钠(s8)，对照组添加的为蒸馏水。保持每组添加的溶液体积一致，不足部分用蒸馏水补充，使最终肉糜中琥珀酸浓度达到2.5%(w/w)。肉糜均制成180g/个的肉饼，放入聚乙烯托盘中，保鲜膜封好。置于(4±1)℃的冰箱内贮藏5d，在5d的贮藏期内，每隔1d取样。以加入琥珀酸钠后2h的样品作为0d样品。

1.2.2 Mb及MetMb含量测定 取肉样20g，加入20mL浓度为0.04mol/L，pH6.8的磷酸钠缓冲剂，用匀浆器在室温下以转速10800r/min均质25s。置均质液于冰浴中放置1h，然后于1000×g、10～15℃下离心30min。将上清通过滤纸过滤，用同样的缓冲液补足至25mL。使用分光光度计测定在 525、545、565、572nm 处的吸光率［4］。

Mb 含量(%)=(0.369R1+1.140R2－0.941R3+0.015)×100

MetMb含量(%)=(－2.514R1+0.777R2+0.800R3+1.098)×100

式中，R1、R2、R3分别是吸光率比值 A572/A525、A565/A525、A545/A525。

1.2.3 肉糜的色差值 每24h取样，将肉糜混匀后，填充于比色皿内，压实，抹平，保证测定表面无气泡。应用色差仪进行测定。

1.2.4 肉糜脂肪氧化程度的测定(TBARS法) 脂肪氧化程度用2－硫代巴比妥酸法。取10g肉样绞碎，加50mL 7.5%的三氯乙酸(含0.1%EDTA)，振摇30min，双层滤纸过滤2次。取5mL上清液加入5mL 0.02mol/L TBA溶液，100℃下水浴40min，取出冷却1h后1600×g下离心5min，上清液中加入5mL氯仿摇匀静置分层后，取上清液分别在532、600nm处比色，记录吸光值并根据标准曲线计算肉样中与TBA反应的物质的量(TBA Reaction Substance)［5］，以每100g肉样中丙二醛的mg数表示。

1.3 统计方法

用SPSS15.0数据分析软件对各指标进行单因素方差分析，采用多重比较LSD法。

2 结果与讨论

2.1 肉色特征值变化

表1是不同琥珀酸钠浓度对肉色亮度值的影响。从表1上看第2d以后对照组的亮度值显著高于琥珀酸钠组(p≤0.05)。而琥珀酸钠组中，在第4d后s6组和s8组肉色亮度值显著低于其他含琥珀酸钠的两组，但s4组在第5d时和对照组无差异。Tang等的研究发现向牛肉中添加浓度为100～200mg/100g琥珀酸钠，肉样的氧气的消耗速率有所上升;将8mmol/L的琥珀酸钠、1mg线粒体、0.15mmol/L MetMb一起在封闭体小管内进行孵育，反应进行12min后，封闭体系内的氧气浓度下降了95.5%［4］。本实验中亮度值的变化，可能是因为添加琥珀酸钠之后，由于氧气的消耗，使牛肉糜内快速形成厌氧环境，厌氧环境虽然不利于MbO2生成，但是由于MetMb在这种环境中易于还原为Mb，故在两者反应相互作用的结果中，牛肉糜亮度值下降。s6和s8在储藏时间内其变化不是很显著，这和 McKenna［6］的报道一致，Mckenna 报道随着储藏时间延长，肉色亮度值的变化很微妙，而且其与MetMb和MbO2的含量相关系数变低。

表1 琥珀酸钠浓度对肉色亮度值(L*)的影响Table 1 Effect of succinate sodium concentration on lightness(L*)of raw beef patties

表2是琥珀酸钠含量对肉色红度值和色度值的影响。从0～1d的储藏时间里，各种处理组的红度值和色度值基本保持稳定。Ledward等［7］报道肌肉在接触氧气不到2h内会迅速氧化，但是在96h内肉品内部会有相对较高的氧气消耗速率，而这可以抑制肉品的完全氧化，所以本实验中的现象是这两种反应共同作用的结果。从此表2可得出，琥珀酸钠在小于6mmol/L时，浓度越大，肉色红度值越大，对肉品色泽起到正面作用。但是琥珀酸钠浓度到达一定值后(8mmol/L)，对肉色红度值的影响与对照组差异不显著。对红度值来说，s4和s6组在0、1和5d时与对照组和高浓度组有显著差异，3d时与其它各组差异不显著;对色度值来说，s6组除在3d外，其它各天均与对照组和高浓度组有显著差异。s6组肉糜在第5d时的红度值和色度值近似于其他组在第3d的效果。s4和s6组第3d和其他组红度值和色度值差异不显著的原因，可能是因为肉中还有NADH还原酶体系、乳酸脱氢酶体系，这些体系在宰后一定时间内也会影响肉中MetMb的还原，从而影响肉的红度值。s6组效果最好的原因可能是添加低浓度的琥珀酸，产生的电子有限;而添加高浓度的琥珀酸钠则又会产生的多余的电子，这些电子直接结合氧产生电子漏现象，由电子漏产生的超氧自由基会促进MetMb的生成，使其护色作用反而降低［8］。高浓度琥珀酸(8mmol/L)可能会产生多余的电子，直接结合氧产生电子漏现象，由电子漏产生的超氧自由基会促进MetMb的生成，并进一步破坏系统中的其他组成物，使其失去活力［8］。虽然实验中各组红度值和色度值随储藏时间延长下降的现象，但琥珀酸钠会抑制红度值下降速率，这是因为红度值与肌红蛋白各种形式含量有直接相关，而随着贮藏时间的延长，肌红蛋白会被氧化，从而使红度值下降。

表2 琥珀酸钠浓度对肉色红度值(a*)和色度值的影响Table 2 Effect of sodium succinate concentration on redness(a*)and chrome of raw beef patties

2.2 Mb和MetMb的相对百分含量

表3表示的是琥珀酸钠浓度对Mb相对百分含量的影响。对照组的Mb含量随着保存时期的延长减少，而琥珀酸钠组的Mb含量虽然有所波动，但整体呈现先增加后减少的趋势。在第0d时，与对照组相比，琥珀酸钠组(s4、s6)的Mb相对百分含量无显著差异，但是随着储藏时间的延长，到第5d时，琥珀酸钠组与对照组差异显著。这说明琥珀酸钠能够促进MetMb的还原，使Mb维持在一个较高水平，其中s6组效果最为显著，这与之前肉色红度值的结果一致。

表3 琥珀酸钠浓度对Mb相对百分含量的影响(%)Table 3 Effect of succinate sodium concentration on relative percentage of Mb of raw beef patties(%)

表4是琥珀酸钠浓度对MetMb相对百分含量的影响。随着储藏时间延长，MetMb相对百分含量逐渐增加。从表中看第0d各处理组的MetMb含量差异不显著(p≤0.05)，虽然到第3～4d时，琥珀酸添加组MetMb含量与对照组无显著差异，第5d时琥珀酸处理组MetMb百分含量显著低于对照组(p≤0.05)，说明琥珀酸钠的添加降低了MetMb的含量，原因可能是琥珀酸在线粒体琥珀酸脱氢酶的作用下被氧化成延胡索酸，产生的电子随电子传递链传递到MetMb，使其被还原。

表4 琥珀酸钠浓度对MetMb相对百分含量的影响(%)Table 4 Effect of succinate sodium concentration on MetMb of raw beef patties(%)

2.3 不同浓度琥珀酸钠对脂肪氧化(TBA值)的影响

表5表示的是不同浓度琥珀酸钠对牛肉糜脂肪氧化的影响。由表5可知，随着贮藏时间延长，脂肪氧化程度越来越严重，琥珀酸钠组与对照组相比脂肪氧化值略有降低，但差异不显著。高浓度琥珀酸钠抑制脂肪氧化程度略低于低浓度琥珀酸钠处理组，但差异不显著。Tang［4］研究了密闭体系和开放体系下添加琥珀酸对线粒体内高铁肌红蛋白还原的影响，发现体系内MetMb的还原主要与体系的pH、氧气的含量和线粒体浓度有关，添加琥珀酸钠并没有改变体系的TBA值。但Tretter等［3］研究认为琥珀酸钠能够抑制由于线粒体脂肪氧化导致的结构变化及自由基引起的结构损害。具体详细作用机理有待于进一步深入探究。

表5 琥珀酸钠浓度对TBARS值的影响Table 5 Effect of succinate sodium concentration on TBARS value in raw beef patties

3 结论

向牛肉糜中添加不同浓度琥珀酸钠(对照组、4、6、8mmol/L琥珀酸钠)，经过0～5d的贮藏，发现适量浓度的琥珀酸钠对稳定和保持肉色具有较好的作用，但是琥珀酸钠浓度到达一定值后(8mmol/L)，对肉色红度值的影响与对照组差异不显著。添加4～6mmol/L的琥珀酸钠在贮藏过程中可有效抑制MetMb蛋白的形成，对稳定肉色有益;但琥珀酸添加对脂肪氧化程度没有抑制作用。结果表明，琥珀酸参与了体内MetMb的还原，而且这种还原作用主要是通过电子传递而不是通过抑制脂肪氧化实现的。

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