新疆褐牛不同部位牛肉在成熟过程中的品质变化

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(1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,北京 100193; 2.甘肃农业大学食品科学与工程学院,甘肃兰州 730070; 3.新疆畜牧科学院畜牧研究所,新疆乌鲁木齐 830000; 4.伊犁职业技术学院,新疆伊犁 835000)

新疆褐牛是以新疆本地土牛为母本,引用了瑞士褐牛、阿拉托玛以及少量科斯特罗姆牛与之杂交产生的一种抗病、抗寒、耐粗饲、适应性强、放牧性能好的乳肉兼用型牛种,主要位于新疆的伊犁州和塔城地区。新疆褐牛是新疆解放后培养出的第一个牛品种,其肉质鲜美,营养丰富,是新疆地区农牧民发家致富的一种主要养殖途径,具有较高经济价值和研究价值[1]。

在“优质优价”的时代大背景下,牛肉品质的提升成为行业和产业内部越来越重视的课题。牛肉的品质受多种因素影响，变异较大,这些因素包括内在特性(品种、年龄、性别、部位等)和技术因素(宰前管理、电刺激和宰后成熟),其中宰后成熟是一种可以整体提升牛肉品质的方法[2]。新疆褐牛经适宜的营养水平和育肥模式,新疆褐牛完全可以生产出高档优质牛肉[3],故研究价值巨大。

现有研究较一致认为肌纤维类型与肉品质(如pH、色差、持水力和嫩度等)直接相关,但关于它们之间内部存在怎样的关系仍有争议[4-5]。新疆褐牛肌肉部位对新疆褐牛肌肉的肌纤维特性和品质影响显著,增加Ⅰ型肌纤维的数量、减少ⅡB型肌纤维的数量均有利于提高牛肉嫩度[6]。目前,新疆褐牛不同纤维类型组成的不同部位肉在成熟过程中的研究尚未见报道。本文将重点研究新疆褐牛胴体代表肌肉(冈上肌、冈下肌、臂三头肌、腰大肌、背最长肌、半腱肌、半膜肌和股二头肌)在宰后成熟14 d内品质变化规律,以期为新疆褐牛精细成熟技术提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜新疆褐牛公牛(30月龄)冈上肌、冈下肌、臂三头肌、背最长肌、腰大肌、半腱肌、半膜肌和股二头肌 各1.5 kg,由新疆伊宁县伊新牛羊养殖专业合作社提供。

LTA.XT Plus型质构仪 英国 Stable Micro System公司;YYW-2型应变式控制式无侧限压力仪 南京土壤仪器厂有限公司;HH-4数显恒温水浴锅 江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司;JR-1型针式温度计 广州乐享电子有限公司;BS224S型赛多利电子天平 北京赛多利斯仪器有限公司;DZ-500/2S型真空包装机 诸城市正泰机械有限公司;CR-400型色差计 北京柯美润达仪器有限公司;HI199163型pH酸度计 美国哈纳沃德仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 取样与样品处理 对试验用牛取左半胴体的冈上肌、冈下肌、臂三头肌、腰大肌、背最长肌、半腱肌、半膜肌和股二头肌,然后将每一部位分成7块,其中宰后1 h的样品直接取样一块,其他进行真空包装后置于4 ℃冰箱中成熟14 d,在1、6和12 h以及1、3、7和14 d取样用于测定品质指标。同时,在每个时间点取200 g样品(其中100 g用于失水率测定,100 g用于其他指标测定)。

1.2.2 试验指标测定

1.2.2.1 色差测定 将肉样新切横断面在室温下氧合30 min,使用色差计进行亮度(L*)、红度(a*)和黄度(b*)的测定。在CIE色度坐标系统中,L*值代表亮度(L*=100为白,L*=0为暗);a*值代表红色度(a*>0表示偏红,a*值越大,表示颜色越红);b*值代表黄色度(b*越大,肉色越黄,b*<0表示颜色偏蓝)。

1.2.2.2 TPA(质构剖面分析) 参考张丽等[7]质构剖面分析的测定方法。对样品进行两次压缩,采用TPA模式测定,具体条件:探头回升到样品表面的高度30 mm;测试前速率30 mm/min,检测速率30 mm/min,测试后速率30 mm/min;最小起始力0.5 N,形变百分率40%;数据收集频率100 Hz。

1.2.2.3 剪切力测定 按照NY/T 1180-2006《肉嫩度的测定-剪切力测定法》[8],使用质构仪进行测定,一个样品测定三到五次,取平均值。

1.2.2.4 失水率测定(压力法) 按照NY/T 1333-2007《畜禽肉质的测定》[9]中压力法失水率的测定方法进行测定。

1.2.2.5 蒸煮损失测定 取约100 g肉块,精确称重记作W1,用热收缩膜真空包装后80 ℃蒸煮熟制,直至中心温度达70 ℃,解开包装,待冷却晾干后,称重记作W2。蒸煮损失(%)=(W1-W2)×100/W1。

1.2.2.6 pH测定 用pH=4.01和7.01的校准液进行校准,校准后将pH计插入肉样中测定,取3次平行测定的均值作为该待测肉样的pH。

1.3 数据处理与统计分析

本试验使用SPSS 20.0及Microsoft Excel 2010软件对试验数据进行统计分析,试验结果以平均值±标准差表示;对各项指标进行Duncan’s分析,以P<0.05 作为差异显著性判断标准参照SPSS皮尔逊(Pearson)法进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 成熟过程中肉色的变化

肉色是评定肌肉外观的重要指标,也是影响消费者购买的重要因素,颜色代表肉的新鲜度,对肉品行业和科学研究有重要作用。不同部位牛肉成熟过程中色差的变化见表1,L*表示亮度,在成熟过程中,冈上肌、背最长肌在宰后1 dL*达到最小,臂三头肌、腰大肌、半腱肌在宰后12 hL*达到最小,冈下肌、股二头肌的L*分别在宰后3 d和6 h达到最小;在宰后1 h,半膜肌的L*显著小于除臂三头肌的其他部位(P<0.05)。a*表示红度,在14 d的成熟过程中,冈上肌、冈下肌、臂三头肌、腰大肌、半腱肌、股二头肌的a*在宰后12 h达到最小;背最长肌、半膜肌的a*在宰后1 d 达到最小。b*表示黄度,在成熟过程中各部位的b*最小值所在时间点规律性不强。

表1 宰后成熟过程中肉色变化(n=6)Table 1 Change of meat color during postmortem ageing(n=6)

注:同行上标不同大写字母表示差异显著(P<0.05);同列上标不同小写字母表示差异显著(P<0.05),表2～表7同。

成熟时间对牛肉的色差有一定影响。八个部位肉L*、a*总体呈现先降低后升高的趋势,在a*出现最小值之后随着成熟时间的延长,八个部位牛肉的a*值呈增加的趋势,这可能因为宰后成熟过程中肌红蛋白与氧气结合生成氧合肌红蛋白,氧合肌红蛋白为鲜红色,所以使a*值升高。

2.2 成熟过程中质构特性的变化

剪切力和质构剖面分析是评价牛肉嫩度常用的指标,而质构剖面分析能够较为全面的衡量牛肉的质地特性。肉的硬度在某种程度上也可以理解为肉的嫩度,嫩度越好,则硬度值越低[10]。硬度表示第一次压缩样品时的压力峰值;弹性表示变形样品在去除压力后恢复到变形前的高度比率;内聚性表示测试样品经过第一次压缩变形后所表现出来的第二次压缩的相对抵抗能力;咀嚼性表示将固体食品咀嚼到可吞咽时需做功的多少,数值上约等于硬度与内聚性和弹性的乘积;回复性表示样品在第一次压缩过程中回弹能力。肌肉部位影响牛肉的质构剖面分析如表2,在宰后成熟过程中,冈上肌、腰大肌、背最长肌在12 h硬度达到最大,冈下肌、臂三头肌、半膜肌、股二头肌在1 d硬度达到最大,半腱肌在7 d 硬度达到最大。在成熟过程中,八个部位肉除半腱肌和股二头肌外,内聚性和回复性在1 d均达到最小,这种变化可能和牛肉的成熟有关。成熟是使肉变得柔嫩和具有风味得过程[11],而肌原纤维的小片化是其重要因素。有学者发现[12]不同肌纤维类型的新疆褐牛肉蛋白质降解模式差异较大,Ⅰ型肌纤维含量高的腰大肌比Ⅱ型肌纤维含量高的背最长肌和股二头肌具有更高的初始肌原纤维小片化指数(MFI),但肌原纤维降解的速度比背最长肌和股二头肌要慢。

成熟时间对牛肉的质构特性有一定影响,在宰后1 h,腰大肌的硬度显著小于其他部位肉(P<0.05);在其他成熟时间,腰大肌的硬度小于其他部位肉(除冈上肌1 d外)。

表2 宰后成熟过程中质构剖面分析参数变化(n=6)Table 2 Change of texture profile analysis during postmortem ageing(n=6)

表3 宰后成熟过程中剪切力变化/kg(n=6)Table 3 Change of warner-bratzler shear force during postmortem ageing(n=6)

表4 宰后成熟过程中剪切力变化率(%)Table 4 Change of warner-bratzler shear force rate during postmortem ageing(%)

2.3 成熟过程中剪切力的变化

嫩度是肉的主要食用品质之一,嫩度能够使消费者直观的感受到肉口感的老嫩,它是消费者评判肉质优劣最常用的指标[13]。剪切力值越低则牛肉的嫩度就越好,消费者的满意度也就越高[14]。不同部位牛肉宰后成熟过程中剪切力值变化见表3,在宰后成熟过程中,所有部位肉剪切力变化都是先增加后降低。不同部位剪切力达到最大值的时间点不同,冈上肌、冈下肌、半腱肌、半膜肌和股二头肌的剪切力在宰后12 h达到最大,臂三头肌、腰大肌和背最长肌的剪切力均在宰后1 d达到最大,腰大肌在除14 d外的各成熟期时间点,剪切力均显著低于其他部位肉(P<0.05),在14 d 剪切力低于其他部位肉。不同部位牛肉成熟过程中剪切力变化率见表4,除股二头肌外的其它七个部位剪切力变化率之间不存在显著性差异(P>0.05),且股二头肌的剪切力变化率最大,半腱肌的剪切力变化率小于其他部位肉。

2.4 成熟过程中水分的变化

系水力反映出肌肉内部组织保留水的能力,压力失水率和蒸煮损失常用来反映系水力的好坏。压力失水率和蒸煮损失越低,肌肉的系水力就越好,牛肉的加工品质也就越好。系水力还会影响肉的色香味、营养成分、多汁性等食用品质,它是一个重要的经济指标。

不同部位牛肉成熟过程中系水力变化见表5,在14 d的成熟过程中,各部位的压力失水率总体呈下降的趋势,半膜肌失水率(1 h和14 d比较)下降最大,臂三头肌和背最长肌次之。在成熟过程中,冈上肌、腰大肌、背最长肌的加压失水率在宰后1 d 达到最大,冈下肌的加压失水率在宰后12 h达到最大,股二头肌的加压失水率在宰后6 h 达到最大。半腱肌在宰后1h的失水率显著低于除股二头肌外的其他时间点,半膜肌在宰后14 d的失水率低于其他时间点。

表5 宰后成熟过程中持水能力变化(n=6,%)Table 5 Change of water holding capacity during postmortem ageing(n=6,%)

表6 宰后成熟过程中pH变化(n=6)Table 6 Change of pH during postmortem ageing(n=6)

表7 宰后成熟过程中pH变化率(%)Table 7 Change of pH rate during postmortem ageing(%)

八个部位肉宰后成熟过程中蒸煮损失总体都呈增加的趋势。在成熟过程中,冈上肌、臂三头肌、腰大肌、股二头肌的蒸煮损失在宰后3 d 蒸煮损失达到最大,冈下肌、背最肌、半腱肌、半膜肌的蒸煮损失在宰后14 d 达到最大。

2.5 成熟过程中pH的变化

pH不仅是肌肉酸碱度的表现,而且对肌肉品质有着重要影响,pH不仅直接影响肉的适口性、嫩度、蒸煮损失和货架时间,还与牛肉的系水力和肉色等显著相关。不同肌纤维类型组成牛肉宰后成熟过程中pH的变化见表6,随着成熟时间的延长,八个部位肌肉pH呈现先下降后小幅回升趋势,但总体都呈下降的趋势。其中半膜肌和股二头肌是在12 h时pH降低到最低点,冈上肌、冈下肌、腰大肌、背最长肌、半腱肌在1 d时pH降到最低点。宰后1 h,腰大肌的pH显著低于其他部位肉(P<0.05),宰后6 h,腰大肌的pH显著低于除半腱肌外的其他部位肉(P<0.05)。不同部位牛肉成熟过程中pH变化率见表7,由表可知背最长肌的pH变化率最大,腰大肌的pH变化率显著低于其他部位肉(P<0.05)。

3 讨论

本研究得出随着成熟时间的延长,新疆褐牛臂三头肌、半腱肌、半膜肌的a*值均呈增加的趋势。Li等[15]研究认为肉的颜色与pH和系水能力都有关系,随着肌肉的系水力下降,肌肉中的肌红蛋白得到浓缩,从而使颜色更红,孙天利等[16]也得出相似的结论。半腱肌的L*值高于其他部位肉,而其pH多数相对低于其他部位肉。Swatland等[17]研究得出pH值较低的肉,颜色更加苍白,并且L*值较高,这和本研究得出的结论相一致。

质构可以模拟食物在口腔咀嚼时的变化,它能够使消费者对肉品的质量和口感有更直观的感受[18]。Marino等[19]研究成熟时间对波多利亚公牛牛肉嫩度的影响发现,宰后成熟对牛肉的嫩度和嫩化速率有显著的影响。本文中硬度、咀嚼性的变化趋势大体一致,与剪切力的变化趋势多数一致。说明宰后成熟也能改善肉的质构,影响质构的因素和剪切力的基本相同,不同部位肉之间质构变化的差异主要受肌纤维类型及其代谢相关酶的活性有关[20]。本研究中新疆褐牛冈上肌、冈下肌、臂三头肌、腰大肌、背最长肌、半腱肌、半膜肌和股二头肌的剪切力存在较大差异,安格斯和婆罗门杂交牛七种不同部位肉的嫩度变化,结果也发现不同部位肉之间的嫩度存在较大差异[21]。在宰后12 h 到1 d内,本研究中八个部位肌肉剪切力相对1 h各该部位剪切力增加,1～14 d内剪切力降低,这主要是因为宰后早期肌肉发生了僵直的过程,随着时间的延长又发生了解僵,从而导致剪切力先增加后降低[11]。郎玉苗[22-23]对中国西门塔尔牛腰大肌、背最长肌和半腱肌成熟21 d内的嫩度变化进行了研究,结果发现1～21 d内随着宰后成熟时间的延长,三种肌肉的剪切力均下降。剪切力和纤维的Z线有很大关系,Choi等[24]研究发现快收缩型纤维的Z线比慢收缩型纤维要窄,并且组成快收缩型纤维Z线的蛋白降解速率更快。

本研究中,系水力随着成熟时间逐渐下降,Swatland等[25]研究得出在宰后成熟过程中,由于蛋白质变性使自由水含量和汁液损失增加,从而导致肌肉的系水力下降。Kang等[26]研究得出猪肉慢型肌纤维含量与汁液损失呈显著负相关关系,郎玉苗[23]也得出中国西门塔尔牛的腰大肌系水力低于ⅡB型纤维比例高的背最长肌和半腱肌。

许多学者对猪肉、牛肉和羊肉的研究也得出了宰后腰大肌pH的下降速率要比其他部位快的结论[27-28],本研究也得出了一致的结论。育肥新疆褐牛的肉质因部位不同而有所差异且总体较嫩[29]。不同肌纤维类型所含的代谢酶种类和活性有差异,所以宰后早期不同肌纤维类型组成肌肉存在代谢速率的差异[30],pH45 min能够反映宰后早期代谢速率[31],说明造成上述差异的原因可能是pH的下降速率和宰后代谢有关。pH的下降速率还与宰后肌肉组织中所含的糖原含量有关,Ⅰ型肌纤维比ⅡB型肌纤维具有较高的氧代谢能力,较低的糖原含量,这也可能是造成上述差异的原因,但是关于腰大肌的这种差异的具体机理目前还不太清楚。

4 结论

冈上肌、冈下肌、臂三头肌、腰大肌、背最长肌、半腱肌、半膜肌和股二头肌的硬度和弹性均随着成熟时间先增加后降低。八个部位肉中,腰大肌具有最高的a*值,硬度低于其他部位,系水力较差;而半膜肌的系水力较好。八个部位肉的剪切力变化是先增加后降低,腰大肌剪切力低于其他部位肉,股二头肌的剪切力变化率最大。腰大肌的pH变化率显著低于其他部位肉(P<0.05),八个部位肉的pH的变化均是先降低后增加。