中國荷斯坦育肥公犢肉儲(chǔ)藏過程中脂肪氧化對(duì)肌紅蛋白穩(wěn)定性的影響

吳成帆，韓 玲，*，陳 騁，于春起，余群力，李洪波

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,甘肅蘭州 730070;2.河北福成五豐食品股份有限公司,河北三河 065200;3.甘肅隴原中天生物工程股份有限公司,甘肅隴西 748100)

中國荷斯坦育肥公犢肉儲(chǔ)藏過程中脂肪氧化對(duì)肌紅蛋白穩(wěn)定性的影響

吳成帆1，韓 玲1，*，陳 騁1，于春起2，余群力1，李洪波3

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,甘肅蘭州 730070;2.河北福成五豐食品股份有限公司,河北三河 065200;3.甘肅隴原中天生物工程股份有限公司,甘肅隴西 748100)

本文通過參考國內(nèi)外研究方法,測定中國荷斯坦育肥公犢和普通黃牛肉脂肪酸組成及其在有氧貯藏過程中脂肪和肌紅蛋白的氧化程度,研究其脂肪氧化和肌紅蛋白氧化之間的關(guān)系。結(jié)果表明,育肥公犢的飽和脂肪酸含量極顯著高于黃牛(p<0.01),多不飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸含量都極顯著低于黃牛(p<0.01)。在貯藏期間,兩種牛都發(fā)生脂質(zhì)氧化,且育肥公犢的氧化程度極顯著低于黃牛(p<0.01)。在有氧貯藏條件下,兩種牛的肌紅蛋白氧化程度增加。育肥公犢的高鐵肌紅蛋白含量與脂質(zhì)氧化程度呈線性正相關(guān),(r=0.945,p<0.01),氧合肌紅蛋白含量與脂質(zhì)氧化程度呈線性負(fù)相關(guān),(r=-0.906,p<0.01)。黃牛的高鐵肌紅蛋白含量與脂質(zhì)氧化程度呈線性正相關(guān),(r=0.972,p<0.01),氧合肌紅蛋白含量與脂質(zhì)氧化程度呈線性負(fù)相關(guān),(r=-0.851,p<0.05)。通過研究表明中國荷斯坦育肥公犢肉脂質(zhì)氧化與肉色穩(wěn)定性相關(guān)。

背最長肌,脂肪氧化,高鐵肌紅蛋白,氧合肌紅蛋白

肉色是評(píng)價(jià)牛肉品質(zhì)的一項(xiàng)主要標(biāo)準(zhǔn),鮮肉的貨架期較短是肉類企業(yè)亟待克服的問題[1]。消費(fèi)者大多都通過肉色來決定是否購買,良好、正常的肉色可以刺激消費(fèi)者的購買欲,給商家?guī)砝?而一旦肉色劣變則會(huì)很難被賣出,給商家?guī)斫?jīng)濟(jì)損失[2]。

肉色主要是由肉中的兩種色素物質(zhì)肌紅蛋白和血紅蛋白決定的,在放血充分的條件下肉色主要是由肌紅蛋白的化學(xué)性質(zhì)、數(shù)量和分布決定的[3]。肌紅蛋白本身是紫紅色,它的鐵離子是二價(jià)的,且第六位缺乏配體鍵結(jié)合,當(dāng)二價(jià)鐵離子與氧氣結(jié)合后,肌紅蛋白成為氧合肌紅蛋白,呈鮮紅色,鐵離子仍是二價(jià)的[4-5]。繼續(xù)氧化一段時(shí)間后二價(jià)的鐵離子會(huì)變成三價(jià)的,生成高鐵肌紅蛋白,呈褐色[6]。

研究發(fā)現(xiàn)脂類氧化產(chǎn)生的各種小分子次級(jí)代謝產(chǎn)物,比如醛會(huì)催化肌紅蛋白氧化,生成高鐵肌紅蛋白,4-羥基壬烯醛與肌紅蛋白共價(jià)結(jié)合,使肌紅蛋白更易被氧化成高鐵肌紅蛋白從而失去運(yùn)輸氧氣的能力[7-8]。在肌肉微粒體實(shí)驗(yàn)中,不飽和脂肪酸的含量越高,肌紅蛋白氧化速率越快[9-10]。飼喂動(dòng)物含有豐富的不飽和脂肪酸的飼料,其肌紅蛋白氧化速率也顯著加快。因此,體內(nèi)脂肪酸成分的差異及脂類氧化的程度可影響肌紅蛋白氧化[11-12]。

但已有研究的不足表現(xiàn)在對(duì)于肉制品中脂肪氧化促進(jìn)色素氧化的機(jī)理目前還沒有系統(tǒng)的研究報(bào)道,當(dāng)前研究尚不能提供良好的方法來控制肉色的氧化。中國荷斯坦育肥公犢是一種優(yōu)良的牛肉品種,對(duì)其研究還不足,因此,本研究以中國荷斯坦育肥公犢的背最長肌作為研究對(duì)象,普通黃牛的背最長肌作為對(duì)照,參考國內(nèi)外的研究方法,測定其脂肪酸組成及其在有氧貯藏過程中脂肪和肌紅蛋白的氧化程度,研究其脂肪氧化和肌紅蛋白氧化之間的關(guān)系,為進(jìn)一步探索牛肉脂肪氧化對(duì)肉色穩(wěn)定性的影響提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鹽酸;乙醇 成都市科龍化工試劑廠、乙醚 杭州新方五交化有限公司;石油醚 天津市津東天正精細(xì)化學(xué)試劑廠;氫氧化鈉 天津市凱通化學(xué)試劑有限公司;甲醇 南京化學(xué)試劑有限公司;正庚烷 深圳市科天化玻儀器有限公司;無水硫酸鈉 天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司;三氯乙酸 天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所;硫代巴比妥酸 上?？曝S化學(xué)試劑有限公司;氯仿 上海研臣實(shí)業(yè)有限公司;1,1,3,3,-四乙氧基丙烷 上海研臣實(shí)業(yè)有限公司;磷酸二氫鈉 天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所;磷酸氫二鈉 天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司。

美國安捷倫7890A 型氣相色譜儀 上海科曉科學(xué)儀器有限公司;TGL-24MC臺(tái)式高速冷凍離心機(jī) 長沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司;SP-756P型紫外可見分光光度計(jì) 上海光譜儀器有限公司;、JY92-ⅡDN超聲波細(xì)胞粉碎機(jī) 寧波新芝生物科技股份有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品采集 在河北福成五豐食品股份有限公司分別采集5頭12月齡的生長發(fā)育良好的中國荷斯坦育肥公犢和相同條件下當(dāng)?shù)仄胀S牛的背最長肌,除去結(jié)締組織,垂直肌纖維方向切分成50g肉塊,裝入聚乙烯收縮薄膜托盤,儲(chǔ)存在(4±0.5)℃避光的冰箱中,分別在宰后1、2、3、4、5、6、7d進(jìn)行相應(yīng)指標(biāo)的測定。

1.2.2 脂肪酸測定

1.2.2.1 脂肪的提取 準(zhǔn)確稱取育肥公犢和黃牛背最長肌各10g,在研缽內(nèi)研細(xì),加10mL HCl和10mL蒸餾水,置于80℃水浴中加熱至完全溶解,然后加20mL 乙醇冷卻。在具塞試管中加入25mL乙醚浸提搖勻1min,然后放氣,用石油醚-乙醚(各取10mL)沖洗塞子及壁口附著的脂肪,靜置15min后用10mL乙醚浸提,上清液水浴蒸干后置于烘箱干燥。

1.2.2.2 脂肪酸甲酯化 脂肪酸甲酯化:參照GB/T 17376-2008。將0.5mL 氫氧化鈉-甲醇標(biāo)準(zhǔn)液和40mL 甲醇加入圓底燒瓶,在(60～70)℃下回流10min,待冷卻后加20mL正庚烷洗滌,轉(zhuǎn)入分液漏斗,并加40mL蒸餾水震蕩、靜置分層,上清液pH為7.0時(shí),用適量無水硫酸鈉過濾后用有機(jī)相過濾膜過濾,密封避光冷藏。甲酯化的脂肪酸待測樣品用美國安捷倫7890A型氣相色譜儀測定[13-14]。

1.2.3 脂類氧化測定 參考Sinnhuber的方法[15]:準(zhǔn)確稱取肉樣2g,置于250mL具塞三角瓶內(nèi),加入10mL 7.5%的三氯乙酸溶液,振搖30min,用雙層濾紙過濾,重復(fù)用雙層濾紙過濾一次,準(zhǔn)確移取上述濾液5mL置于25mL比色管內(nèi),加入5mL TBA(0.02mol/L),混勻,加塞,置于90℃水浴鍋內(nèi),保溫40min,取出冷卻1h,移入小試管內(nèi)離心5min(1600r/min),上清液倒入25mL比色管內(nèi),加入5mL氯仿,搖勻,靜置,分層,吸出上清液分別在532nm和600nm波長處比色(同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)),記錄吸光值。按照標(biāo)準(zhǔn)曲線將TBA值換算成丙二醛含量。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備:分別取1,1,3,3-四乙氧基丙烷(TEP)應(yīng)用液(相當(dāng)于10μg丙二醛/mL)0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mL,置于25mL閉塞管內(nèi),加水至總體積5mL,加入5mL TBA溶液,與樣品做同樣處理,最后比色,以O(shè)D值為橫坐標(biāo),以TEP溶液濃度為縱坐標(biāo)做曲線。

1.2.4 肌紅蛋白氧化狀態(tài)測定 參考Krzywicki的方法[16],取肉樣20g,加入20mL濃度為0.04 mol/L、pH6.8的磷酸鈉緩沖液,室溫下勻漿25s,10800r/min。置勻漿液于冰浴中放置1h,后于1000×g、10～15℃下離心30min。上清經(jīng)濾紙過濾,用同樣的緩沖液補(bǔ)足至25mL,測定其在525、545、565、572nm處的吸光度值。

不同氧化狀態(tài)肌紅蛋白相對(duì)含量的計(jì)算方法:

總肌紅蛋白(TMb)含量(mg·g-1)=-0.166A572+0.086A565+0.088A545+0.099A525

氧合肌紅蛋白(OMb)百分含量(%)=(0.882R1-1.267R2+0.809R3-0.361)×100

高鐵肌紅蛋白(MMb)百分含量(%)=(-2.514R1+0.777R2+0.800R3+1.098)×100

式中:R1、R2、R3分別為A572/A525、A565/A525、A545/A525。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

分析結(jié)果采用Microsoft Excel進(jìn)行處理,并用SPSS19.0軟件對(duì)兩種牛高鐵肌紅蛋白和氧合肌紅蛋白氧化程度與脂質(zhì)氧化程度的關(guān)系進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 脂肪酸組成

由表1 可以看出,育肥公犢肉含10種飽和脂肪酸(SFA),黃牛肉含6種,飽和脂肪酸含量育肥公犢肉(52.54%)極顯著高于黃牛肉(48.53%)(p<0.01);育肥公犢肉不飽和脂肪酸總量(35.93%)極顯著低于黃牛(42.25%)(p<0.01)。其中,育肥公犢肉含3種單不飽和脂肪酸(MUFU),黃牛肉含2種,單不飽和脂肪酸含量育肥公犢肉(30.67%)極顯著低于黃牛肉(35.50%)(p<0.01);育肥公犢肉含5種多不飽和脂肪酸(PUFA),黃牛肉含3種,多不飽和脂肪酸含量育肥公犢肉(5.26%)極顯著低于黃牛肉(6.75%)(p<0.01)。

表1 中國荷斯坦育肥公犢和黃牛的脂肪酸形式和組成

注:SFA:飽和脂肪酸;MUFA:單不飽和脂肪酸;PUFA:多不飽和脂肪酸;N:未檢測出；表中同行間*代表差異顯著(p<0.05),**代表差異極顯著(p<0.01)。

2.2 肌肉脂質(zhì)氧化

由TBA標(biāo)準(zhǔn)曲線得計(jì)算公式:TBA(mg/kg)=13.51(A532-A600)-0.061

式中:A532表示532nm波長處的吸光度值;A600表示600nm波長處的吸光度值。

由圖1可以看出,在宰后第1d黃牛的脂質(zhì)氧化程度與育肥公犢相似,隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長,黃牛和育肥公犢的脂質(zhì)氧化程度都增加,但黃牛的脂質(zhì)氧化速率高于育肥公犢,在第7d黃牛的脂質(zhì)氧化程度明顯的高于育肥公犢。貯藏過程中,黃牛脂肪氧化程度極顯著高于育肥公犢(p<0.01)。

圖1 中國荷斯坦育肥公犢和黃牛在貯藏期間脂肪氧化Fig.1 Time course of lipid oxidation in fattened Chinese Holstein male calves and Yellow Cattle muscle

霍曉娜等[17]研究發(fā)現(xiàn),不飽和脂肪酸含量高的豬腿肉肌間組織中的脂類氧化速率顯著高于不飽和脂肪酸含量低的豬腿肉皮下組織,可能是由兩者不飽和脂肪酸尤其是多不飽和脂肪酸含量差異所致。不飽和脂肪酸含量和不飽和程度越高,脂類氧化越易進(jìn)行。這與本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果一致。

2.3 肌紅蛋白氧化狀態(tài)

從圖2可以看出,在宰后第1d黃牛背最長肌中高鐵肌紅蛋白含量與育肥公犢差異不明顯,并且在貯藏的前3d兩種牛的高鐵肌紅蛋白含量變化都不明顯,但從第3d開始,兩種牛背最長肌中高鐵肌紅蛋白含量都顯著升高,黃牛的高鐵肌紅蛋白含量上升趨勢明顯快于育肥公犢肉,在第7d,黃牛背最長肌中高鐵肌紅蛋白含量達(dá)到51.02%,高于育肥公犢,貯藏過程中,黃牛高鐵肌紅蛋白含量極顯著高于育肥公犢(p<0.01)。

圖2 中國荷斯坦育肥公犢和黃牛在貯藏期間高鐵肌紅蛋白含量變化Fig.2 Time course of metmyoglobin oxidation in fattened Chinese Holstein male calves and Yellow cattle muscle

高鐵肌紅蛋白是牛肉肌纖維中肌紅蛋白在低氧的情況下Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3+所形成,高鐵肌紅蛋白含量的增加也是牛肉氧化程度加深的表現(xiàn)。在有氧狀態(tài)下造成鮮肉腐敗的主要微生物是好氧的假單胞菌,當(dāng)其在對(duì)數(shù)生長期時(shí),好氧量增大,從而使肉表面局部氧分壓降低,促進(jìn)棕褐色的高鐵肌紅蛋白形成[18]。

孫燁琨[8]和Hutchins[19]的研究報(bào)告表明無論是在牦牛還是黃牛中,其肌紅蛋白和脂類氧化的趨勢相近,呈顯著正相關(guān),這與本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果一致。Lee等[20]報(bào)道稱脂肪酸氧化的次級(jí)代謝產(chǎn)物,尤其是不飽和產(chǎn)物可能會(huì)使得氧合肌紅蛋白血紅素基團(tuán)暴露而更易氧化,產(chǎn)生的自由基加劇高鐵肌紅蛋白的積累。

從圖3可以看出,在貯藏第1d育肥公犢的氧合肌紅蛋白含量略高于黃牛,貯藏前3d兩種牛的氧合肌紅蛋白含量都略有上升,這可能是在最初有氧儲(chǔ)藏條件下高鐵肌紅蛋白與氧氣結(jié)合,生成了氧合肌紅蛋白,導(dǎo)致其含量增加。從第3d到第7d兩種牛的氧合肌紅蛋白含量都顯著下降,這可能是因?yàn)殡S著貯藏時(shí)間的延長,高鐵肌紅蛋白生成量增加,導(dǎo)致氧合肌紅蛋白含量減少。黃牛的下降速率高于育肥公犢,在第7d育肥公犢的氧合肌紅蛋白含量顯著高于黃牛。貯藏過程中,黃牛氧合肌紅蛋白含量極顯著低于育肥公犢(p<0.01)。

圖3 中國荷斯坦育肥公犢和黃牛在貯藏期間氧合肌紅蛋白含量變化Fig.3 Time course of oxymyoglobin oxidation in fattened Chinese Holstein male calves and Yellow cattle muscle

孫京新等[21]報(bào)道稱脂肪酸氧化的不飽和產(chǎn)物可能會(huì)導(dǎo)致氧合肌紅蛋白構(gòu)象的改變,使得氧合肌紅蛋白血紅素基團(tuán)暴露而氧化,從而使得氧合肌紅蛋白含量不斷減少,這與高鐵肌紅蛋白變化趨勢相互補(bǔ)。

2.4 肌肉脂肪氧化與肌紅蛋白穩(wěn)定性的關(guān)系

從表2中可以看出,兩種牛的高鐵肌紅蛋白含量與脂質(zhì)氧化程度(TBArs)呈極顯著正相關(guān)。經(jīng)過對(duì)高鐵肌紅蛋白含量和TBArs相關(guān)性的分析可以得出,隨著脂質(zhì)氧化程度的上升,高鐵肌紅蛋白含量增加,這就使得肉的色澤不斷向褐色變化,影響其銷售。育肥公犢的氧合肌紅蛋白含量與脂質(zhì)氧化程度(TBArs)呈極顯著負(fù)相關(guān),黃牛的氧合肌紅蛋白含量與脂質(zhì)氧化程度(TBArs)呈顯著負(fù)相關(guān)。隨著脂質(zhì)氧化程度的不斷上升,氧合肌紅蛋白不斷被氧化成高鐵肌紅蛋白,含量減少,使得肉色由鮮紅色變?yōu)楹稚?/p>

表2 肌肉脂肪氧化與肌紅蛋白含量相關(guān)性分析

注:表中同行間*代表差異顯著(p<0.05),**代表差異極顯著(p<0.01)。

脂肪氧化過程中產(chǎn)生的自由基可破壞肉中的色素,使肉變色而牛肉變色后產(chǎn)生的Fe3+又是脂肪氧化的催化劑[22]。脂肪氧化和牛肉的褪色之間存在著密切的關(guān)系，脂肪氧化與肉色緊密相關(guān)，脂肪氧化產(chǎn)生的自由基促進(jìn)高鐵肌紅蛋白的積累,游離脂肪酸及肌肉磷脂會(huì)加速氧合肌紅蛋白的自動(dòng)氧化,脂肪氧化越劇烈,高鐵肌紅蛋白的積累越多,致使牛肉的顏色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楹稚玔23]。

3 結(jié)論

3.1 育肥公犢的飽和脂肪酸含量極顯著高于黃牛(p<0.01),單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸含量都極顯著低于黃牛(p<0.01)。

3.2 隨著貯藏時(shí)間的延長,育肥公犢和普通黃牛都發(fā)生脂質(zhì)氧化,育肥公犢的脂質(zhì)氧化程度極顯著低于黃牛(p<0.01)。

3.3 在貯藏期間,高鐵肌紅蛋白含量的變化趨勢與脂質(zhì)氧化變化趨勢一致,氧合肌紅蛋白含量的變化趨勢與脂質(zhì)氧化變化趨勢相互補(bǔ)。

3.4 在有氧貯藏條件下,中國荷斯坦育肥公犢肉高鐵肌紅蛋白含量與脂質(zhì)氧化程度呈正相關(guān),且差異極顯著(p<0.01),氧合肌紅蛋白含量與脂質(zhì)氧化程度呈負(fù)相關(guān),且差異極顯著(p<0.01),黃牛的高鐵肌紅蛋白含量與脂質(zhì)氧化程度呈正相關(guān),且差異極顯著(p<0.01),氧合肌紅蛋白含量與脂質(zhì)氧化程度呈負(fù)相關(guān),且差異顯著(p<0.05)。

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Effect of lipid oxidation on the stability of myoglobin during storage of fattened Chinese Holstein male calves meat

WU Cheng-fan1，HAN Ling1，*，CHEN Cheng1，YU Chun-qi2，YU Qun-li1,LI Hong-bo3

(1.Food Science and Engineering Department of Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China;2.Hebei Fortune Ng Fung Food Co.,Ltd.,Sanhe 065200,China;3.Gansu Longyuan Zhongtian Biological Engineering Co.,Ltd.,Longxi 748100,China)

In this paper,the fatty acids composition of the fattened Chinese Holstein male calves and yellow cattle were investigated. Then,the relationship between lipid oxidation and myoglobin oxidation were studied during the aerobic storage by using the domestic and foreign research methods. The result showed that the contents of saturated fatty acids(SFA)of Holstein calves was extremely significant higher than that of yellow cattle(p<0.01),the content of polyunsaturated fatty acids(PUFA)and monounsaturated fatty acids(MSFA)were extremely significant lower(p<0.01). Lipid oxidation and myoglobin oxidation happened in both of them under the aerobic storage conditions,the oxidation degree of Holstein calves was extremely significant lower than that of yellow cattle(p<0.01). For Holstein calves,Metmyoglobin content was positively related to lipid oxidation(r=0.945,p<0.01),Oxymyoglobin content was negatively related to lipid oxidation(r=-0.906,p<0.01).For yellow cattle,Metmyoglobin content was positively related to lipid oxidation(r=0.972,p<0.01),Oxymyoglobin content was negatively related to lipid oxidation(r=-0.851,p<0.05). In a conclusion,the lipid oxidation of fattened Chinese Holstein male calves meat was associated with color stability.

longissimus muscle;lipid oxidation;metmyoglobin;oxymyoglobin

2014-05-15

吳成帆(1989-)，女，碩士研究生，研究方向：食品科學(xué)。

*通訊作者:韓玲(1963-)，女，博士，教授，主要從事畜產(chǎn)品加工及貯藏研究。

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(肉牛牦牛)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系資助(CARS-38);國家自然科學(xué)基金(31260380);國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目(201203009)。

TS252.1

A

1002-0306(2015)07-0323-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.07.059