飼糧中添加不同抗氧化劑對熟化期羊肉嫩度的影響及動力學分析

徐晨晨+徐少庭+劉策+曲揚華+羅海玲

摘 要：選取100 只遺傳背景一致的3 月齡斷奶湖羊公羔，隨機分為10 組，每組10 只。對照組（CON組）飼喂基礎(chǔ)飼糧，苜蓿皂苷（alfalfa saponins，AS）處理組的添加水平分別為500（AS500）、1 000（AS1000）、2 000（AS2000）、4 000（AS4000） mg/kg基礎(chǔ)日糧，番茄紅素（lycopene，LP）處理組的添加水平分別為200（LP200）、400（LP400） mg/kg基礎(chǔ)日糧，維生素E（vitamin E，VE）處理組的添加水平分別為200（VE200）、400（VE400）、2 000（VE2000） mg/kg基礎(chǔ)日糧。90 d飼養(yǎng)實驗結(jié)束后屠宰，取羊肉半膜肌，測定其在熟化期的剪切力，研究飼糧中添加不同種類和水平的抗氧化劑對熟化期湖羊半膜肌嫩度的影響。結(jié)果表明：不同熟化時間和不同添加水平的抗氧化劑對羊肉嫩度有極顯著影響，熟化期第5天羊肉嫩度的變化最大，飼糧中單獨添加1 000～4 000 mg/kg基礎(chǔ)日糧的AS、200 mg/kg基礎(chǔ)日糧的LP或200 mg/kg基礎(chǔ)日糧的VE可以不同程度地改善熟化期的羊肉嫩度；動力學分析表明，CON組的嫩度變化既符合零級反應(yīng)也符合一級反應(yīng)，AS和VE處理組的嫩度變化更符合一級反應(yīng)，而LP處理組的嫩度變化符合零級反應(yīng)。由此可見，選擇適宜種類和添加水平的抗氧化劑可以改善熟化期羊肉的嫩度。

關(guān)鍵詞：嫩度；熟化期；苜蓿皂苷；番茄紅素；VE

Kinetic Analysis of Effects of Different Dietary Antioxidants on Tenderness of Lamb Meat during Aging

XU Chenchen， XU Shaoting， LIU Ce， QU Yanghua， LUO Hailing*

（State Key Laboratory of Animal Nutrition， College of Animal Science and Technology，

China Agricultural University， Beijing 100193， China）

Abstract： The experiment was conducted to investigate the effects of different types and levels of dietary antioxidants on the tenderness of Semimembranosus in Hu sheep during aging. A total of 100 three-month-old Hu sheep ram lambs with identical genetic background were individually kept in pens and randomly divided into 10 groups with 10 ones per group. The control group （CON） was fed a basal diet， four alfalfa saponins （AS） groups were fed a basal diet with 500 （AS500），

1 000 （AS1000）， 2 000（AS2000） and 4 000 （AS4000） mg/kg of AS added， two lycopene （LP） groups were fed a basal diet with 200 （LP200） and 400 （LP400） mg/kg of LP added， and three other groups were fed a basal diet supplemented with 200 （VE200）， 400 （VE400） and 2 000 （VE2000） mg/kg of vitamin E （VE）， respectively. The feeding experiment lasted for 90 d. Then， the animals were killed and Semimembranosus was excised from their carcasses and measured for shear force. The results showed that the tenderness of lamb meat was very significantly influenced by different aging times and levels of antioxidants， and the maximal tenderness change occurred on day 5 of aging. To different extents，

1 000–4 000 mg/kg AS， 200 mg/kg LP or 200 mg/kg VE could improve the tenderness of lamb during aging. It was also shown that the changes of tenderness in the CON group was consistent with both zero-order reaction and

first-order reaction kinetics， the AS and VE groups followed a first-order reaction， and the LP group was consistent with zero-order reaction. From these findings， it is concluded that the appropriate type and level of antioxidants could be useful for the improvement of lamb tenderness during aging.endprint

Key words： tenderness； aging； alfalfa saponins； lycopene； vitamin E

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201710001

中圖分類號：TS251.1 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2017）10-0001-05

國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展促進了消費者對食品品質(zhì)更高的追求，肉類作為人體高品質(zhì)蛋白的重要來源，其品質(zhì)更倍受消費者重視。嫩度是評價肉品食用價值和經(jīng)濟價值的重要指標，也是研究人員長期關(guān)注的熱點之一，其主觀評定方法主要根據(jù)肉品的柔軟性、易碎性和可咽性來判定，但此種方法受人為主觀因素干擾較大，因此借助儀器評定肌肉嫩度是最客觀的方法，如用質(zhì)構(gòu)儀測定剪切力。在現(xiàn)代集約化飼養(yǎng)條件下，高密度的飼養(yǎng)環(huán)境、冷熱應(yīng)激、運輸應(yīng)激、飼料氧化變質(zhì)或霉變等不利因素極易誘發(fā)畜禽的氧化應(yīng)激反應(yīng)，導致肌肉的抗氧化性能和肉品品質(zhì)降低[1]。飼糧中添加抗氧化劑是抑制飼料氧化變質(zhì)、清除畜禽體內(nèi)自由基、抑制肌肉氧化的一種有效措施，純天然、無污染的天然抗氧化添加劑，如VE、VC、α-硫辛酸和植物提取物（如異黃酮、茶多酚和番茄紅素（lycopene，LP）等）逐漸成為當前的研究熱點[2]。不同抗氧化劑的抗氧化機理有所差別，它們的抗氧化作用通過直接與自由基結(jié)合、抑制自由基的產(chǎn)生或提高內(nèi)源性抗氧化物質(zhì)的水平來實現(xiàn)。結(jié)合羊業(yè)生產(chǎn)和本團隊前期的研究結(jié)果，本研究選取苜蓿皂苷（alfalfa saponins，AS）、LP和VE 3 種抗氧化劑，研究其在飼糧中的添加水平對羊肉嫩度的作用。

AS是從苜蓿中提取的次級代謝產(chǎn)物，屬于五環(huán)三萜烯類化合物，在提高畜禽機體抗氧化性能和改善肉品嫩度等方面具有一定作用[3]。LP是一類主要存在于成熟的深色果蔬中的類胡蘿卜素，具有很強的抗氧化性能，能夠改善肉品和蛋品的品質(zhì)[4]。AS和LP均屬于植物提取物，但其發(fā)揮抗氧化作用的途徑和機理不同。VE是天然的強效抗氧化劑，可以抑制自由基對生物類脂膜上多價不飽和脂肪酸的攻擊，改善肉品質(zhì)。抗氧化劑對肌肉嫩度的影響可能是通過抑制肌肉中蛋白質(zhì)、酶和脂質(zhì)等成分的氧化而對肌肉內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)和生物化學狀態(tài)產(chǎn)生作用[5-7]。

目前有關(guān)抗氧化劑對肌肉嫩度影響的研究缺乏系統(tǒng)性，前期的研究缺乏抗氧化劑種類的對比，另外，抗氧化劑影響熟化期羊肉嫩度變化規(guī)律的研究也鮮有報道。本研究通過在飼糧中添加不同水平的AS、LP和VE，并測定熟化期的羊肉嫩度，研究不同種類和水平的抗氧化劑對熟化期羊肉嫩度的影響，旨在為抗氧化劑的合理使用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實驗所用飼料原料均由山東省臨清潤林牧業(yè)有限公司肉羊繁育基地提供。

AS（純度60.13%） 西安康爾美生物科技有限公司；

LP（純度10.84%） 陜西森弗生物技術(shù)有限公司；VE（純度50.20%） 浙江金大康動物保健品有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Texture Analyzer TMS-PRO型質(zhì)構(gòu)儀 美國食品科技有限公司；XMTD-6000型數(shù)顯式電熱恒溫水浴鍋

北京長風儀器儀表公司。

1.3 方法

1.3.1 實驗設(shè)計

選擇遺傳背景一致、平均體質(zhì)量（22.0±0.5） kg的3 月齡斷奶湖羊公羔100 只，采用完全隨機設(shè)計分為10 組，每組10 只，單欄飼養(yǎng)。對照組（CON組）每天飼喂基礎(chǔ)飼糧；參考胡明[8]的方法，設(shè)置AS處理組的添加水平分別為500（AS500）、1 000（AS1000）、2 000（AS2000）、4 000（AS4000） mg/kg基礎(chǔ)日糧；根據(jù)本團隊前期的研究結(jié)果[9]，設(shè)置LP處理組的添加水平分別為200（LP200）、400（LP400） mg/kg基礎(chǔ)日糧；參照美國國家科學研究委員會（National Research Council，NRC）的飼養(yǎng)標準[10]和本團隊前期的研究結(jié)果[11]，設(shè)置VE處理組的添加水平分別為200（VE200）、400（VE400）、2 000（VE2000） mg/kg基礎(chǔ)日糧。實驗期共104 d，其中預試期14 d，正試期90 d?；A(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平如表1所示。

1.3.2 飼養(yǎng)管理

實驗期間保證圈舍通風換氣良好，每天清掃，定期消毒。每天上午8時和下午4時分2 次等量飼喂基礎(chǔ)飼糧，先粗后精；上午飼喂前稱取相應(yīng)水平的抗氧化劑加入精料中混勻，保證精料采食完全，自由飲水，粗料剩料量不超過10%。

1.3.3 指標測定

實驗期結(jié)束后按清真方式屠宰，宰前禁食12 h，可自由飲水。宰后取半膜肌樣品，剔除覆蓋在肌肉表面的脂肪、筋膜等組織，置于-20 ℃冷凍保存。

將冷凍保存的樣品置于4 ℃冰箱中解凍，之后進行熟化，分別在熟化1、2、3、4、5、6、7 d時將半膜肌樣品取出，修剪成約6 cm×3 cm×3 cm的肉塊。將樣品裝入封口袋后，80 ℃恒溫水浴加熱1 h[12]，取出后自然冷卻約20 min；用直徑為1.27 cm的圓形取樣器沿與肌纖維平行的方向鉆取孔樣，取樣位置距離肉樣邊緣不少于5 mm，避開筋膜，剔除有明顯缺陷的孔樣，用質(zhì)構(gòu)儀測定剪切力，每個樣品測定6 次[13]。

1.3.4 零級和一級反應(yīng)動力學模型

肉產(chǎn)品在貯藏過程中會產(chǎn)生諸多變化，而這些變化的反應(yīng)規(guī)律基本上均遵循零級或一級反應(yīng)動力學模型，標準的零級動力學和一級動力學方程可分別表示為公

式（1）和（2）。

式中：t為貯藏時間/d；k為貯藏條件下的反應(yīng)速率常數(shù)；A0為樣品初始指標值[14]；A為樣品貯藏t時間后的指標值。endprint

建立樣品品質(zhì)指標與貯藏時間的線性回歸方程，得到方程的決定系數(shù)（R2），R2越大說明反應(yīng)越符合此反應(yīng)級數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SAS 9.6軟件的Mixed模型對實驗數(shù)據(jù)進行方差分析，抗氧化劑的處理效應(yīng)和熟化時間效應(yīng)作為固定效應(yīng)，P<0.05表示具有統(tǒng)計學意義上的顯著性差異。采用Origin 9.0軟件繪圖和進行動力學分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 飼糧中添加AS對熟化期羊肉嫩度的影響

由圖1可知，隨著熟化時間的延長，各AS處理組羊肉的剪切力均顯著下降（P<0.01），除AS500組外，其他各處理組羊肉的剪切力在熟化期第5天的降幅最大，第5天時CON、AS500、AS1000、AS2000和AS4000組羊肉的剪切力與第4天相比分別下降了26.29%、7.01%、24.33%、29.99%和27.79%（P<0.05），其中AS2000組的降幅最大，AS500組的降幅最?。?.01%），且與CON組相比差異不顯著（P>0.05）。由此表明，熟化期第5天以后羊肉的嫩度變化更為顯著，添加1 000～4 000 mg/kg

基礎(chǔ)日糧的AS能夠顯著降低熟化后期（5～7 d）羊肉的剪切力值，增加羊肉嫩度。

小寫字母不同，表示熟化時間相同、抗氧化劑添加水平不同的處理組間差異顯著（P<0.05）；大寫字母不同，表示抗氧化劑添加水平相同、熟化時間不同的處理組間差異顯著（P<0.05）。下同。

2.2 飼糧中添加LP對熟化期羊肉嫩度的影響

由圖2可知，隨著熟化時間的延長，各LP處理組羊肉的剪切力均顯著下降（P<0.01），各組樣品的剪切力在第5天降幅最大，CON、LP200和LP400組羊肉的剪切力與第4天相比分別下降了26.29%、29.14%和22.81%

（P<0.05）。與CON組相比，日糧中添加200 mg/kg基礎(chǔ)日糧的LP能夠顯著降低熟化2、4、5、7 d羊肉的剪切力（P<0.05），而添加400 mg/kg基礎(chǔ)日糧LP的羊肉剪切力只在第2天、第5天和第7天呈現(xiàn)顯著降低

（P<0.05）。由此表明，添加LP的羊肉在熟化期第5天之后的嫩度變化更為顯著，添加200 mg/kg基礎(chǔ)日糧的LP對增加羊肉嫩度的效果更加顯著。

2.3 飼糧中添加VE對熟化期羊肉嫩度的影響

由圖3可知，各處理組羊肉的剪切力均隨熟化時間的增加而顯著降低（P<0.01），CON組羊肉在熟化第5天時的剪切力與第4天相比下降了26.29%（P<0.05），而VE200、VE400和VE2000處理組分別下降了6.65%、8.35%和8.99%（P>0.05）。與CON相比，日糧中添加VE可以顯著降低羊肉熟化期各階段的剪切力

（P<0.05），但各VE處理組間差異不顯著（P>0.05），說明日糧中添加VE能夠顯著提高熟化期羊肉的嫩度。

2.4 熟化期羊肉嫩度的動力學分析

假設(shè)本研究中所有抗氧化劑（不同種類和水平）處理組羊肉嫩度的變化符合零級反應(yīng)或一級反應(yīng)動力學模型，通過比較不同抗氧化劑添加水平下的反應(yīng)級數(shù)，并利用k推斷反應(yīng)速率變化的快慢，用零級和一級反應(yīng)的R2推斷反應(yīng)與反應(yīng)級數(shù)的符合程度，R2越大說明反應(yīng)越符合此反應(yīng)級數(shù)。

由表2可知，CON組的零級和一級反應(yīng)動力學擬合方程的R2均較大，因此CON組羊肉的嫩度變化既符合零級反應(yīng)也符合一級反應(yīng)。就AS處理組而言，AS500組羊肉嫩度的零級反應(yīng)R2比一級反應(yīng)略大，AS2000組的零級反應(yīng)R2與一級反應(yīng)相差不大，AS1000和AS4000組的一級反應(yīng)R2均大于零級反應(yīng)，因此AS處理組羊肉半膜肌的嫩度變化比較符合一級反應(yīng)。就LP處理組而言，零級反應(yīng)R2均大于一級反應(yīng)，說明LP處理組羊肉的嫩度變化遵循零級反應(yīng)。就VE處理組而言，一級反應(yīng)R2均大于零級反應(yīng)，說明VE處理組羊肉的嫩度變化遵循一級反應(yīng)。

3 討 論

市售生鮮肉制品從生產(chǎn)到餐桌期間通常都存在一定的貨架期，又稱熟化期，這個過程中肌肉內(nèi)部仍然進行著一系列的生物化學反應(yīng)，包括貯藏環(huán)境導致的營養(yǎng)物質(zhì)氧化、內(nèi)源酶系統(tǒng)的催化反應(yīng)和微生物引起的腐敗等。熟化處理對改善肌肉嫩度具有極其重要的意義，宰后熟化期肌肉的嫩化主要源于肌肉內(nèi)蛋白質(zhì)的水解過程，在這一過程中蛋白質(zhì)分解成較小的多肽或氨基酸。通常，該過程主要受多個蛋白酶系統(tǒng)的影響，尤其是鈣蛋白酶系統(tǒng)。本研究結(jié)果表明，飼喂不同種類（AS、LP和VE）和水平的抗氧化劑時，羊肉嫩度隨熟化時間的延長而逐漸增大的趨勢是一致的，并且均在熟化期第5天變化幅度最大，這表明在熟化后期，由于肌肉中鈣蛋白酶等內(nèi)源酶對肌肉蛋白的水解作用，肌原纖維結(jié)構(gòu)中的蛋白質(zhì)等發(fā)生不同程度的降解，導致肌肉嫩度增加。

目前，國內(nèi)外關(guān)于抗氧化劑對熟化期羊肉嫩度影響的研究還鮮有報道，尤其是AS和LP。楊芳[15]發(fā)現(xiàn)在小尾寒羊飼糧中添加5、10 g/kg的AS可以顯著提高背最長肌的嫩度。劉大林等[16]發(fā)現(xiàn)在肉雞日糧中添加0.03%和0.06%的AS能夠顯著提高雞肉嫩度。蔣紅琴等[4]發(fā)現(xiàn)在飼糧中添加50～200 mg/kg的LP，巴美肉羊背最長肌的嫩度有顯著提高趨勢。?ev?íková等[17]在肉雞日糧中添加50～100 mg/kg的LP，發(fā)現(xiàn)能夠在一定程度上提高雞肉嫩度。有關(guān)VE對肌肉嫩度影響的研究相對較多，但大多集中在家禽、豬等單胃動物上。Agnihotri等[18]發(fā)現(xiàn)對山羊進行定期灌服VE降低了背最長肌和半腱肌的嫩度，但差異不顯著，這可能是定期的灌服過程對山羊機體造成的應(yīng)激過大引起的。Karami等[19]的研究表明，在山羊飼糧中添加400 mg/kg的VE提高了股二頭肌嫩度，但差異不顯著。Tugiyanti等[20]在番鴨飼糧中添加400、600 IU的VE，并測定了室溫下存放3 h、6 h和3 d的鴨肉嫩度，結(jié)果表明，各處理組中不同存放時間鴨肉的嫩度差異不顯著，這可能是由于實驗所選擇的時間范圍較小、時間點少，缺乏連續(xù)性和對比性。Tugiyanti[21]、Zdanowska-Sasiadek[22]等也發(fā)現(xiàn)添加一定水平的VE可以不同程度地提高家禽的肌肉嫩度。本研究表明，不同熟化時間（1～7 d）和不同水平抗氧化劑的添加對羊肉嫩度具有極顯著影響（P<0.01），添加一定水平的抗氧化劑可以不同程度地提高熟化期羊肉的嫩度，其中添加1 000～4 000 mg/kg基礎(chǔ)日糧的AS、200 mg/kg基礎(chǔ)日糧的LP和200～2 000 mg/kg基礎(chǔ)日糧的VE均可以顯著提高熟化期的羊肉嫩度（P<0.05）。但本團隊前期的研究表明，就VE對肌肉品質(zhì)的改善效果而言，其添加濃度并非越高越好[11]。因此，VE的推薦添加量為200 mg/kg基礎(chǔ)日糧。endprint

本研究結(jié)果表明，飼糧中添加抗氧化劑會對湖羊肌肉的嫩度產(chǎn)生影響，但不同種類及不同添加水平抗氧化劑的作用效果并不一致，這可能與AS、LP和VE的抗氧化作用方式不同有關(guān)。AS是中草藥中的一類重要活性物質(zhì)，其獨特的組成和結(jié)構(gòu)使其具有雙親性，表面含有的大量親水基和疏水基通過與細胞膜上的受體和蛋白質(zhì)結(jié)合，清除過多的自由基；AS本身對自由基的影響較小，其能夠增加熟化期羊肉的嫩度可能是通過增加肌肉內(nèi)抗氧化酶的活性來發(fā)揮其抗氧化作用，減少脂質(zhì)過氧化，促進細胞內(nèi)水解酶的活性。LP通過物理或化學方式捕捉單線態(tài)氧，它能接受不同電子激發(fā)態(tài)的能量，生成基態(tài)氧或三重態(tài)氧LP，從而淬滅單線態(tài)氧，LP分子中有11 個共軛雙鍵，與其他類胡蘿卜素相比，LP的猝滅效率更高，抗氧化活性更強；LP對熟化期肌肉嫩度的影響可歸因于其在肌肉熟化過程中捕捉并滅活由單線態(tài)氧產(chǎn)生的自由基，從而減少肌肉脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的氧化。而VE屬于脂溶性維生素，通過提供質(zhì)子與自由基直接反應(yīng)生成VE自由基，專門作用于細胞膜，捕捉氧自由基，保護細胞膜不被脂質(zhì)氧化和體內(nèi)多種生物膜免受氧化損傷；VE對肌肉嫩度的影響源于其對肌肉細胞膜的保護作用。

化學反應(yīng)動力學模型分析法已被廣泛應(yīng)用于肉品、蔬菜和水果等食品貯藏過程中品質(zhì)變化的分析和預測，且應(yīng)用效果較好[23]。動力學模型分析法是對數(shù)據(jù)進行擬合的方法，大多數(shù)食品的品質(zhì)變化都遵循零級或一級反應(yīng)動力學模型，在零級模型中采用線性坐標即可得到直線，在一級模型中采用半對數(shù)坐標才可得到直線。根據(jù)實驗的測定值，采用固定的數(shù)學模型進行擬合就可以求得相應(yīng)的k和R2，從而對食品品質(zhì)指標隨時間變化的規(guī)律進行分析[24]。

牛、羊肉嫩度和貨架期等方面的動力學研究已有相關(guān)報道，但均未涉及抗氧化劑對熟化期羊肉嫩度的動力學

分析[25-28]。本研究通過動力學分析對比發(fā)現(xiàn)，CON組和LP處理組羊肉的嫩度變化符合零級動力學模型，而AS處理組和VE處理組的嫩度變化遵循一級動力學模型；各組k值均為負值，表明剪切力隨熟化時間的延長而逐漸降低，即嫩度逐漸提高，且反應(yīng)速率與適宜的添加水平有關(guān)。通過以上動力學分析結(jié)果，可以根據(jù)肉制品的實際質(zhì)量要求建立適當?shù)姆匠虂砟M時間-劑量變化的品質(zhì)變化規(guī)律，選擇合適的添加劑和貯藏期，為生產(chǎn)和銷售提供指導。

4 結(jié) 論

熟化期羊肉嫩度的變化與熟化時間和抗氧化劑的添加種類及水平有關(guān)，熟化期第5天羊肉嫩度的變化最大，飼糧中單獨添加1 000～4 000 mg/kg基礎(chǔ)日糧的AS、200 mg/kg基礎(chǔ)日糧的LP或200 mg/kg基礎(chǔ)日糧的VE對熟化期羊肉嫩度的作用效果最佳。對不同AS、LP和VE添加水平下的羊肉嫩度進行分析，結(jié)果表明，CON組的嫩度變化既符合零級反應(yīng)也符合一級反應(yīng)，AS和VE處理組的嫩度變化更符合一級反應(yīng)，而LP處理組的嫩度變化符合零級反應(yīng)，不同動力學模型可以作為抗氧化劑種類和劑量選擇的參考依據(jù)。

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