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宰后高温诱导制备类PSE兔肉

2014-01-30王晓香尚永彪彭增起

食品科学 2014年13期
关键词:肉样兔肉肌原纤维

王晓香,刘 爽,尚永彪,2,3,*,彭增起

(1.西南大学食品科学学院,重庆 400716;2.农业部农产品贮藏保鲜质量安全评估实验室(重庆),重庆 400716;3.重庆市特色食品工程技术研究中心,重庆 400716;4.南京农业大学 农业部农畜产品加工与质量控制重点开放实验室,江苏 南京 210095)

苍白、松软、表面汁液渗出(pale soft exudative,PSE)肉不仅因感官品质不良而难以正常销售,而且因保水性和热诱导凝胶形成能力差也不利于加工。1953年,Ludvigsen等[1]首次定义了PSE猪肉并阐述了其形成机理,近十几年的研究发现,PSE肉在各类肉中(包括鱼肉)均广泛出现,尤其在猪、火鸡和鸡上发生率较高[2]。学者经过半世纪的研究发现PSE肉产生的主要原因有遗传缺陷、宰前的应激反应和宰后持续高温存放[3-5]。

为了便于开展PSE肉的研究,学者们目前均采用高温诱导的方法制备“类PSE肉(PSE-like meat)”,由刚屠宰的肉在高温条件下(35~40℃)处理一定的时间得到。Lesiów等[6]研究表明将猪背最长肌在35℃条件下保温7 h即可制得PSE肉。Zhu等[7]研究了宰后早期高温诱导(0、20、40℃)对肉鸡PSE肉发生率的影响,结果发现40℃水浴保温4 h后,肌肉的亮度(L*)和滴水损失(drop loss,DL)较高,蛋白质的溶解度较低,出现了PSE肉的特征。Molette等[8]研究表明火鸡胸肉在40℃条件下处理6 h,表现出了PSE肉的特征,即肌肉柔软、保水能力和加工性能都较差。PSE肉可以用主观和客观方法来鉴别。主观方法依赖于检查者的经验,而客观的方法目前主要基于pH值、L*和DL的测定。许多研究者以DL和L*值作为分类PSE猪肉的依据[9-10],如DL>6%、L*>50的肉为PSE;反之为RFN(红色、坚实、无汁液渗出);也有人把DL、L*和pH值结合分类PSE肉,如DL>5%、L*>50(或L*>55)、pH1h<5.6的肉为PSE。禽肉“类PSE肉”的分类指标主要是肉色L*值,如Zhang等[11]认为肉鸡“类PSE肉”的鉴别标准为:L*>56。

长期以来,国内外学者关于猪、禽类PSE肉的研究已经很多,但对兔PSE肉的研究却鲜见报道。我国是兔肉第一生产大国,据调查,国内兔肉宰后高温环境下存放及运输的现象还很普遍、PSE肉的发生率较高。目前,国内外还没有类PSE兔肉制备方法的报道,本研究以pH值、色泽 、弹性、蛋白质溶解度和流变学性质等为指标,研究热诱导制备类PSE兔肉的方法,为兔PSE肉的研究提供方便。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

选取饲养环境和饲料配方均相同,3月龄、平均体质量2.5 kg的雄性伊拉兔20 只,由西南大学种兔养殖场提供。

乙二胺四乙酸(ethylenediamine tetraacetic acid,EDTA)、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、酒石酸钾钠、氢氧化钠 成都市科龙化工试剂厂;叠氮化钠 青岛海泰生物技术有限公司;标准牛血清白蛋白(albumin from bovine serum,BSA) 上海雪满生物科技发展有限公司;氯化钠 重庆博艺化学试剂有限公司;硫酸铜重庆吉元化学有限公司;盐酸 重庆川东化工(集团)有限公司。以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

FA2004B型电子天平 上海精天电子仪器厂;DF8517型超低温冰箱 韩国Ilshin公司;MAP-500型袋式气调保鲜包装机 上海炬钢机械制造有限公司;pHS-4C+酸度计 成都世纪方舟科技有限公司;Hunterlab D25色差仪 美国Hunterlab 公司;722可见分光光度计 上海菁华科技仪器有限公司;1-15PK冷冻离心机 德国Sigma公司;HH-6型数显恒温水浴锅 国华电器有限公司;HJ-3型恒温磁力加热搅拌器 江苏城西晓阳电子仪器厂;HR-1流变仪 美国TA公司;TA.XT2i质构仪英国Stable Micro Systems公司。

1.3 方法

1.3.1 原料处理

伊拉兔宰前禁食12 h,宰后立即在-18℃条件下冷却到中心温度低于4℃,用已消过毒的刀具和砧板在无菌操作台上去掉筋腱并分割(分割过程在宰后30 min内完成),沿着垂直肌纤维方向将分割后的背最长肌和腿肌切成20 g左右的肉块,分别在10 mmol/L叠氮化钠溶液中浸泡5 s,装入聚乙烯袋中进行真空包装,包装后的肉样随机分成4 组(背肌和腿肌各两组),一组背肌和一组腿肌作为对照样,放在4℃冰箱中贮藏,用于测定起始点的各项指标(感官色泽、pH值等)[12-14]。其余两组肉用于PSE肉的制备,并放在37℃恒温水浴锅中,恒温0、1、2、3、4、5 h后取出,放在4℃冰箱中冷却。冷却后进行感官指标、pH值、色泽、失水率、弹性、肌原纤维蛋白溶解度、流变学性质的测定。

1.3.2 感官评价

由6人组成感官评定小组,每次从水浴锅中取出兔背肌和腿肌各3袋,打开包装袋,分别从肉的色泽、表面汁液渗出、弹性等方面进行综合评价,感官标准如表1所示[15-16]。

表1 感官评定标准Table1 Grading criteria for PSE meat

1.3.3 pH值的测定

称取兔肉样品5 g,切碎放入250 mL烧杯中,加入50 mL、0.1 mol/L KCl溶液,静置30 min,期间每隔5 min用玻璃棒搅拌1次,然后过滤,取滤液进行测定[16]。pH值参考标准[17]:正常肉pH 6.1~6.5;轻度PSE肉pH 5.5~5.9;中度PSE肉pH 5.0~5.4;重度PSE肉pH<5.0。

1.3.4 色泽的测定

切取一定量的兔肉样品,置于色差仪的圆孔上用手轻轻摁住,经过黑白板校正,然后测定、读取色差仪显示的数值(L*、a*、b*),其中L*值表示亮度;a*值表示红色度值;b*值表示黄色度值。

1.3.5 失水率的测定

加压前后兔肉样品质量的差异即为肉样失水质量。用取样刀从兔肉样品中切取1 cm厚的均匀肉片,平放在干净的橡皮板上,用直径为2.523 cm的圆形取样器切取中心部肉样,立即用感量为0.001 g的天平称质量,记为m1(g);然后放在铺有18 层定性滤纸的压力仪平台上,肉样上方再放18 层定性滤纸,加压至35 kg并维持5 min。滤纸的层数可根据兔肉样品保水性情况调整,并以水分不渗出、能够全部吸尽为准[18-20]。撤除压力后,立即称肉样质量,记为m2(g)。按照公式(1)计算汁液损失率。

1.3.6 弹性的测定

参照陈文博[21]的测定方法。试样在80℃恒温水浴锅中加热到中心温度70℃,并保持30 min,取出冷却至室温(20±2)℃,用滤纸吸干肉样表面的水分,再用直径为1 mm的圆形空心取样器沿肌纤维方向钻取肉样,且取样位置距离样品边缘不少于5 mm,两个取样的边缘间距也不少于5 mm。然后采用TA-XTPlus质构仪测定弹性,质构仪的参数设置如下:探头类型:P5;测前速率:1 mm/s;测中速率:0.5 mm/s;测后速率:1 mm/s;压缩比:50%;触发类型:auto;数据攫取速率:200 pps;停留时间:5 s。每个样品选取3个点,每个点测定3次,取9次的平均值即为测定结果。

1.3.7 肌原纤维蛋白溶解度的测定

1.3.7.1 肌原纤维蛋白质的提取

参照Xiong Youling等[22]的方法并稍加改进:将肉样的脂肪和结缔组织剔除,用绞肉机把兔肉绞成2 mm大小的肉粒,称取4 g,加入肉样质量4倍体积的磷酸缓冲液(0.1 mol/L NaCl,50 mmol/L磷酸(K2HPO4/KH2PO4),1 mmol/L NaN3),高速匀浆1 min,并用两层纱布过滤,在5 000 r/min、4℃冷冻离心机中离心15 min,倒出上清液,重复以上步骤两次。然后用4倍体积0.1 mol/L NaCl溶液冲洗沉淀,高速匀浆30 s,再在5 000r/min、4℃离心15 min,倒出上清液。将8倍体积0.1 mol/L NaCl溶液与沉淀物混合。调整混合溶液的pH值至6.25,最后在相同条件下离心15 min,倒掉上清液,剩余残渣就是肌原纤维蛋白。

1.3.7.2 蛋白质溶解度的测定

参考Kingsley等[23]的方法并作适当的修改,在4℃的条件下,取一定量的肌原纤维蛋白质沉淀,加入一定体积的磷酸盐缓冲液(0.6 mol/L NaCl,50 mmol/L Na2HPO4,pH值调至6.25),5 000 r/min分散均匀,使其充分溶解,分散过程中尽量避免产生气泡,将其制成蛋白质质量浓度为2.5 mg/mL的溶液,放置1 h,取出后 在5 000 r/min的条件下离心15 min,取上清液,用双缩脲法[24]测定肌原纤维蛋白质的质量浓度,空白为未加肌原纤维蛋白质的磷酸盐缓冲溶液。肌原纤维蛋白质溶解度计算见公式(2)。

1.3.8 流变学性质的测定

参考Omana等[25]的方法并做适当修改,取一定量的肌原纤维蛋白沉淀,加入一定体积的磷酸盐缓冲液(0.02 mol/L K2HPO4/KH2PO4、pH 7.0),5 000 r/min分散均匀,分散过程中尽量避免产生气泡,将其制成蛋白质质量浓度为15 mg/mL的溶液。暴露在外面的样品擦干并用液体石蜡密封,以免试样在加热过程中水分蒸发。采用40 mm的夹具,频率1 Hz,应变0.005,样品以1℃/min的速率从20℃加热至85℃,在85℃保持3 min,然后以5℃/min的速率从85℃冷却至5℃,狭缝1 mm。

1.4 统计分析方法

每个实验重复3次。实验所得数据用Microsoft Office 2007的Excel软件计算±s,采用Origin8.6软件作图,SPSS Statistics 17.0统计软件进行差异显著性分析(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 感官指标的变化

表2 兔背肌肉感官评定结果Table2 Sensory evaluation results of rabbit longissimus dorsi

由表2可知,水浴2 h,兔背肌肉表现出了轻度PSE肉的特征,这与后续测定的色泽指标中亮度的增加、红色度值的降低、pH值的变化、失水率的升高及弹性的下降相一致;水浴3 h和4 h的背肌肉的颜色近似灰白(图1a),表现出了中度PSE肉的特征,这与L*值的增大、a*值和弹性的显著下降相符合(P<0.05);5 h的背肌肉表现出了重度PSE肉的特征。

由表3可知,水浴3 h,兔腿肌肉表现出了轻度PSE肉的特征,这与后面测定的pH值的变化、L*值的增加、a*值的显著降低、失水率的升高相符合(P<0.05);4 h腿肉表现出了中度PSE肉的特征,这与L*值的增大、a*值的下降和失水率的增加相一致;5 h腿肌肉的颜色近似灰白(图1b),肌肉疏松,表现出了重度PSE肉的特征。

表3 兔腿肌肉感官评定结果Table3 Sensory evaluation results of rabbit rear leg muscle

图1 正常肉和PSE肉外观色泽的比较Fig.1 Comparison of the color of RFN and PSE rabbit meat

2.2 pH值的变化

图2 37℃水浴条件下兔背肌和腿肌pH值的变化Fig.2 Changes in pH of rabbit rear leg and longissimus dorsimuscles as a function of heating time at 37℃

肌肉的pH值是反映家畜屠宰后肌肉糖原降解速率的重要指标,也是鉴定正常肉质或异常肉(PSE肉、DFD(dark, firm and dry muscle)肉)的依据[20]。由图2可知,在37℃水浴条件下,随着处理时间的延长,兔背肌肉和腿肌肉的pH值呈先下降后上升的趋势,并且腿肌pH值较背肌下降幅度小且慢(P>0.05)。背肌肉在前3 h pH值从6.34降到了5.71,这在轻度PSE肉的pH值范围内(5.5~5.9);腿肉在前3 h里pH值下降速度很快(P<0.05),并达到最低pH 5.84,之后pH值稍有回升。pH值对兔肉的保水性、色泽、嫩度等都具有非常重要的影响,宰后肉的pH值下降速度过快,肉会变得柔软多汁、肉色苍白,风味和保水性差,这也是PSE肉具有的特征[26]。兔肉的pH值下降是由于兔宰后细胞转变为以糖酵解的方式供能,糖酵解所产生的乳酸,以及三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)降解所产生的无机磷酸的积累,使肌肉的pH值不断下降;3 h后,两组试样的pH值略有上升可能是因为肉中内源蛋白酶和微生物分泌酶的作用,使肌肉蛋白质降解为多肽和氨基酸,并释放出碱性基团,而这些碱性物质的蓄积,使肉的pH值达到极限pH值后又逐渐回升,这与动物宰后肌肉的变化规律一致[27-28]。

2.3 色泽的变化

表4 37℃水浴条件下兔背肌和腿肌颜色的变化Table4 Changes in color parameters of rabbit rear leg and longisimus dorsi muscles as a function of heating time at 37℃

由表4可知,随着水浴时间的延长,兔背肌和腿肌的L*值逐渐增加(P<0.05);a*值不断减小(P<0.05);b*值逐渐增大(P<0.05)。结果表明:处理时间越长,a*值越低、L*值和b*值越高;随着处理时间的延长,兔肉越来越不新鲜,肉色发白,这与Zhu等[7]研究宰后早期高温诱导对火鸡PSE肉发生的影响中色泽的变化趋势一致。L*值的改变可能是由于高温使得蛋白质发生变性,肉表面的水分渗出,增强了肉表面对光线的反射作用引起的;a*值下降一方面与色素物质的流失有关,另一方面是因为肌肉色素蛋白在贮藏过程中发生了变性,肌红蛋白氧化生成其他的衍生物[29]; b*值的上升主要与脂肪氧化有关[30-31]。

2.4 失水率的变化

由图3可知,在37℃水浴条件下,兔背肌肉和腿肌肉随着时间的变化失水率逐渐增大,显著高于正常肉(P<0.05)。在整个水浴过程中,背肌肉的汁液损失显著高于腿肉,说明背最长肌的保水性较腿肉差。试样汁液损失高于正常肉的原因是高温水浴环境和低pH值引起肌肉蛋白变性或降解,持水能力下降,在外力作用下内汁外渗造成汁液损失,同时肌肉收缩,肌丝间空隙减小,水分从细胞渗出并且以水滴的形式流失[7,20]。

图3 37℃水浴条件下兔背肌和腿肌汁液损失率的变化Fig.3 Changes in water loss rate of rabbit rear leg and longissimus dorsi muscles as a function of heating time at 37℃

2.5 弹性的变化

图4 37℃水浴条件下兔背肌和腿肌弹性的变化Fig.4 Changes in elasticity of rabbit rear leg and longissimus dorsi muscles as a function of heating time at 37℃

由图4可知,在37℃条件下,兔背肌肉弹性随处理时间的延长呈显著下降趋势(P<0.05),在3 h内背肌肉弹性下降了13.56%;兔腿肉弹性随着时间的变化缓慢下降(P>0.05),在3 h内腿肌肉弹性下降了5.56%。肉的弹性是判断PSE肉的重要指标之一,弹性的下降也表明了试样具备了PSE肉的特征。

2.6 溶解度的变化

图5 37℃水浴条件下兔背肌和腿肌溶解度的变化Fig.5 Changes in protein solubility of rabbit rear leg and longissimus dorsi muscles as a function of heating time at 37℃

由图5可知,兔背肌肉和腿肌肉的肌原纤维蛋白溶解度随着处理时间的延长均呈下降的趋势(P<0.05)。水浴2 h后,两组试样的肌原纤维蛋白的溶解度分别下降到32.75%、42.18%,分别下降了63.88%、55.06%; 3~5 h背肌肉的溶解度缓慢降低(P>0.05)。肉类中肌原纤维蛋白的溶解度与pH值密切相关,其大小反映了蛋白质的变性程度,且其与肉的嫩度呈正相关[32]。在前2 h内两试样蛋白质的溶解度降低一方面是由于处理前期兔背肌肉和腿肌肉的pH值下降速度较快,肌肉进入僵直期,此时的pH值接近蛋白质的等电点,蛋白结构重新折叠,表面净电荷几乎为零,蛋白质相互吸引,使得蛋白质溶解度下降;另外,高温水浴环境激活了腺苷酸活化蛋白激酶(adenosine 5’-monophosphate(AMP)-activated protein kinase,AMPK)蛋白激酶的活性,加速了糖酵解,使得pH值迅速下降,肌肉蛋白变性或降解,蛋白质溶解度下降[7,33]。

2.7 流变学性质的变化

图6 兔背肌正常肉和PSSEE 肉 G’的变化Fig.6 Changes in G’ of RFN and PSE rabbit longissimus dorsi muscle

图7 兔腿肌正常肉和PSSEE 肉 G’的变化Fig.7 Changes in G’ of RFN and PSE rabbit rear leg muscle

储能模量(G’)是衡量蛋白凝胶能力的一个重要指标,G’值高意味着凝胶能力强。由图6、7可知,未经水浴处理的背肌肉的G′值随温度的升高而缓慢上升,当温度为49.6℃时,背肌肉开始变性,此时的G′为91.73 Pa;2、3、5 h水浴处理后背肌的G′值的变化趋势与未经处理的背肌肉一致,但水浴2 h后,背肌肉的变性温度降为44.0℃,G′为54.97 Pa,兔背肌开始表现出PSE肉的特征。兔腿肌的储能模量与背肌的变化趋势相似,处理3 h,腿肌肉在41.8℃时开始出现明显变性特征,此时的G’为1.35 Pa。兔背肌和腿肌G’的变化趋势都与孙皓等[34]研究鸡肉类PSE肉与正常肉流变、质构特性的比较中G′的变化趋势一致。

高温处理后,背肌肉和腿肌肉肌原纤维蛋白的变性温度均低于0 h的变性温度,且G′也比0 h的低,这是由于高温处理引起肌原纤维蛋白质变性,蛋白质的稳定性发生了变化;在各温度点背肌的储能模量均小于0 h肉的储能模量,这是因为蛋白质变性,分子间产生交联的能力下降,凝胶性能变差[17,35]。本实验结果表明高温水浴时间越长,兔背肌和腿肉的变性温度越低,G’值越小,形成凝胶能力越弱;反之,处理时间越短,G’值就越大,形成凝胶的能力越强。

3 结 论

在37℃条件下,随着保温时间的延长,兔背最长肌和腿肌肉的感官品质、pH值、色泽、失水率、弹性、肌原纤维蛋白溶解度以及流变学性质均发生了明显的变化。保温2 h后,背肌的肉色苍白, L*值显著增大,a*值降低,pH值迅速下降,失水率升高,弹性降低,蛋白质溶解度下降幅度大,G’值较低,凝胶形成能力差;处理3 h后,腿肌肉的肉色发白,L*值上升幅度大,a*值迅速下降,pH值下降,失水率升高,蛋白质溶解度降低。

水浴2 h时,兔背肌肉的极限pH<5.74,L*>63.40,汁液损失率>25.36%;3 h时,兔腿肌肉的极限pH<5.84,L*>56.82,汁液损失率>17.85%。在37℃保温2 h,兔背肌肉表现出了PSE肉的特征,在37℃保温3 h,兔腿肌肉表现出了PSE肉的特征。所有这些理化指标表明在高温条件下制备出了兔PSE肉,且兔腿肉比背肌更具有PSE的典型特征,用兔腿肉更容易得可靠的PSE肉。

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