王琳琳,陳煉紅*,張巖
1(西南民族大學(xué) 食品科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,四川 成都,610041)2(西南民族大學(xué) 畜牧獸醫(yī)學(xué)院,四川 成都,610041)
牦牛被譽(yù)為“高原之舟”,生活在嚴(yán)寒高原地區(qū),是我國草原畜牧業(yè)的支柱[1]。獨(dú)特的生存環(huán)境使牦牛肉具有肉質(zhì)鮮美,高蛋白及低熱量、含多種氨基酸和多種礦物質(zhì)元素等特點(diǎn),被稱為天然綠色有機(jī)食品,受到國內(nèi)外廣泛關(guān)注[2]。肉類的品質(zhì)主要包括嫩度、肉色、多汁性和風(fēng)味等[3],而肉色是消費(fèi)者用以判斷鮮肉貨架期和可接受性的最常用標(biāo)準(zhǔn),也是影響其購買意向的重要因素之一[4]。
鮮亮的櫻桃色被認(rèn)為是肉質(zhì)優(yōu)良的標(biāo)志,消費(fèi)者通常將其與新鮮和健康聯(lián)系起來。在銷售、貯藏過程中鮮肉的顏色極易變?yōu)榘导t、蒼白或暗綠色,這些肉色通常被消費(fèi)者認(rèn)為不健康而被拒絕[5]。動(dòng)物屠宰放血后,肌紅蛋白(myoglobin,Mb)在無氧環(huán)境條件下常以脫氧肌紅蛋白(deoxymyoglobin,DeoMb)狀態(tài)存在,使肉呈紫紅色;而在氧充足條件下,DeoMb與氧結(jié)合形成氧合肌紅蛋白(oxymyoglobin,OMb),使肉呈鮮紅色。這2種狀態(tài)的Mb被氧化后形成高鐵肌紅蛋白(metmyoglobin,MMb)使肉呈棕褐色,MMb的積累導(dǎo)致了肉色的劣變[6],而肌肉細(xì)胞中MetMbR可將其還原成Mb,起到穩(wěn)定肉色的作用。活體動(dòng)物中不同部位肌肉具有特定的解剖位置和生理功能,由于肌纖維類型[慢速氧化型(I型)、快速氧化型(IIa型)、中間型(IIx型)和快速酵解型(IIb型)]不同而導(dǎo)致肌肉化學(xué)組成和新陳代謝具有差異性,故不同部位肉的宰后生化特性和肉色穩(wěn)定性存在一定差異[7]。原因在于肌纖維類型不同,Mb含量具有較大的差異,Mb在氧化型肌纖維中含量較高,因此氧化型Ⅰ、Ⅱa型肌纖維含量高的肌肉肉色鮮紅,肉品質(zhì)較好;而酵解型Ⅱb型肌纖維含量高的肌肉顏色蒼白,肉品質(zhì)較低[8]。辛建增[9]研究指出羊背最長肌、半膜肌和腰大肌的肉色在成熟過程中存在一定差異。RYU等[10]研究發(fā)現(xiàn),豬肉肉色與I型和Ⅱa型肌纖維所占比例呈正相關(guān),而與IIb型肌纖維所占比例呈負(fù)相關(guān)。目前,關(guān)于肌肉部位、肌纖維類型與肌肉品質(zhì)之間研究主要集中在其對肌肉嫩度的影響。而關(guān)于不同部位及肌纖維類型對川西北牦牛肉成熟過程中肌肉色澤和肉色穩(wěn)定性影響尚未見報(bào)道,且牦牛不同部位肉的肉色變化與肉色穩(wěn)定性和pH之間的關(guān)系尚不清楚。因此,為充分了解成熟過程中川西北牦牛不同部位肉、肌纖維類型與肉色形成之間潛在關(guān)系,有必要進(jìn)行相關(guān)研究。
本研究以川西北麥洼牦牛背闊肌、背最長肌和半腱肌為研究對象,測定分析不同部位牦牛肉在宰后成熟過程中色澤、肉色穩(wěn)定性評價(jià)指標(biāo)、pH值及不同部位上述指標(biāo)之間的相互關(guān)系,確定不同部位牦牛肉在宰后成熟過程中其肉色穩(wěn)定性的變化情況及與肌纖維類型之間的潛在關(guān)系,以期為提高不同部位肉的加工適宜性和穩(wěn)定肉色品質(zhì)提供可靠依據(jù)。
材料:選取產(chǎn)自四川省紅原縣同一牧場,平均年齡3.5歲、生長發(fā)育良好、體重約(300±50) kg的公牦牛4頭。屠宰后立即從胴體上取下牦牛背闊肌、背最長肌和半腱肌各約1.2 kg。試劑:磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、氯化鈉、氫氧化鈉、濃鹽酸等,均為分析純,成都市科龍化工試劑廠;MR ELISA檢測試劑盒,上海酶聯(lián)生物科技有限公司。
PL303電子天平,梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;Thermo Scientific Revco ULT-1786-6V超低溫冰箱,美國賽默飛科技公司;MP511 Lab pH計(jì),上海三信儀表廠;UV2100紫外可見分光光度計(jì),上海尤尼柯儀器有限公司;Centrifuge 5804 R高速冷凍離心機(jī),德國Eppendorf公司;CR-400便攜式色差儀,日本Konica Minolta公司;FSH-2A可調(diào)高速組織勻漿機(jī),金壇市華城海龍實(shí)驗(yàn)儀器廠;Rayto RT-6100酶標(biāo)儀,濟(jì)南駿馳生物科技有限公司;pH STAR胴體肌肉pH值直測儀,德國Ingenieurhuro R.Matthaus公司。
1.3.1 樣品處理
立即分別取3個(gè)部位宰后30 min內(nèi)的肉樣(稱重約60 g)各4份作為0 h樣本,快速剔除表面脂肪和結(jié)締組織后,置于液氮中備用。將剩余3個(gè)部位肉樣切成體積大小均勻且每塊重量約60 g各12份,置于4 ℃條件下成熟,時(shí)間點(diǎn)分別設(shè)置為6、12、24、72、120、168 h,并在相應(yīng)成熟時(shí)間點(diǎn)對肉色、MetMbR活性、pH值等指標(biāo)進(jìn)行測定。
1.3.2 指標(biāo)測定方法
1.3.2.1 肉色
在相應(yīng)的成熟時(shí)間點(diǎn)取樣,采用已經(jīng)進(jìn)行白板校正的色差儀測定肉色,每個(gè)肉樣取3個(gè)不同的點(diǎn)測定其L*值、a*值和b*值,取其平均值。并計(jì)算H*,如公式(1)所示:
(1)
1.3.2.2 Mb氧化狀態(tài)
參照KRZYWICKI[11]的方法,略做修改。將留取備用的待測肉樣從-80 ℃冰箱中取出,用少量生理鹽水沖洗,并用濾紙吸干多余水分,立即將肉樣切碎。取肉樣10 g,加入0.04 mol/L、pH 6.8的磷酸鹽緩沖液20 mL,勻漿25 s。勻漿液在4 ℃條件下靜置1 h后,在3 300 r/min條件下離心30 min。用濾紙過濾所取上清液并用上述緩沖液定容至25 mL,測定波長分別為525、545、565、572 nm處樣品的吸光度??偧〖t蛋白(total myoglobin,TMb)、OMb、MMb、計(jì)算如公式(2)、公式(3)、公式(4)所示:
TMb/(mg·g-1)=-0.166A572+0.086A565+0.088A545+0.099A525
(2)
OMb/%=(0.882R1-1.267R2+0.809R3-0.361)×100
(3)
MMb/%=(-2.514R1+0.777R2+0.800R3+1.098)×100
(4)
式中:R1、R2、R3分別是吸光率比值A(chǔ)572/A525、A565/A525、A545/A525
1.3.2.3 MetMbR活性
取肉樣約1.0 g,放入預(yù)冷的離心管中,按照1∶9(g∶mL)加入9 mL的冷凍磷酸鹽緩沖溶液(0.01 mmol/L,pH 7.2~7.4),在12 000 r/min條件下冰浴勻漿。然后4 ℃、6 000 r/min冷凍離心20 min,取上清液備用。具體操作參照牛MR ELISA檢測試劑盒的說明書。
1.3.2.4 pH值
使用胴體pH計(jì)測定。取各樣品3個(gè)不同位置點(diǎn)進(jìn)行測定,計(jì)算并取其平均值。
數(shù)據(jù)均取3次重復(fù)測定的平均值并用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。利用SPSS 20.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析獲得平均值和標(biāo)準(zhǔn)差,采用Duncan多重比較進(jìn)行顯著性方差分析,顯著性水平P<0.05。作圖采用Microsoft 2016 Excel軟件。
肌纖維類型的組成直接影響著肌肉顏色。由表1可知,3個(gè)部位的L*值隨著成熟時(shí)間的延長呈先上升后下降趨勢,背闊肌L*值在72 h達(dá)到最大值,背最長肌和半腱肌的L*值在120 h達(dá)到最大,此變化與陳景宜等[12]研究結(jié)果相一致。背闊肌L*值在6 h和24 h顯著高于其他2個(gè)部位肉(P<0.05),而在其他時(shí)間點(diǎn),三者的L*值無顯著性差異。L*值表示亮度,L*值越大表示肌肉亮度越高[13],說明背闊肌的亮度在這2個(gè)時(shí)間點(diǎn)顯著高于其他部位肉。
表1 不同部位牦牛肉成熟期間肉色的變化Table 1 Changes of meat color in different parts of yak meat during postmortem aging
成熟過程中,3個(gè)部位肉a*值均呈先上升后下降趨勢,背闊肌a*值在24 h達(dá)到最大值而背最長肌和半腱肌的a*值則在12 h達(dá)到最大。原因在于宰后初期Mb與O2結(jié)合形成了鮮紅色的OMb,使a*值逐漸增大;隨著成熟時(shí)間的延長,OMb進(jìn)一步與O2接觸生成暗褐色的MMb,導(dǎo)致a*值逐漸下降。6~168 h,背闊肌a*值均顯著高于半腱肌(P<0.05),除24~72 h和168 h外,背闊肌a*值均與背最長肌無顯著差異,說明3種肌肉中背闊肌擁有更高的a*值,原因可能是不同部位肌肉能量代謝所導(dǎo)致pH變化及所含Mb含量及其氧化狀態(tài)不同,以及肌纖維微觀結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)種類和變化情況的不同,也就是受到肌纖維類型的影響。背最長肌中的酵解型肌纖維含量高(Ⅱa、Ⅱb),Ⅱb型肌纖維比例與肌肉的收縮和糖酵解代謝有關(guān);背闊肌主要以Ⅰ型肌纖維為主,與氧化代謝有關(guān),屬于氧化型肌纖維,所含有的Mb含量高,肌肉較紅;半腱肌所含Ⅱa/Ⅱb比例和Ⅱb型含量高于背闊肌,肌肉顏色顯蒼白,肉色評分較低,本研究結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道[9, 14-17]均吻合。
整個(gè)成熟過程中,背最長肌和半腱肌的b*值均呈逐漸上升變化,背闊肌的b*值則呈先上升后下降變化并在72 h達(dá)到最大值為11.32。隨著成熟時(shí)間延長,肌肉與O2充分接觸,使肌肉內(nèi)脂肪被氧化,從而導(dǎo)致b*值增大[18]。成熟末期(120~168 h),背闊肌的b*值顯著低于另外2個(gè)部位肉(P<0.05);除此之外,3個(gè)部位肉的b*值之間無顯著差異。由表1可知,3個(gè)部位肉H*值的變化同b*值相類似。成熟末期(120~168 h),背闊肌的H*值顯著低于另外2個(gè)部位肉(P<0.05);除此之外,3個(gè)部位肉的H*值之間無顯著差異。綜上所述,背闊肌和背最長肌的肉色略優(yōu)于半腱肌。
圖1表征了3個(gè)部位肉在成熟過程中Mb氧化狀態(tài)和比例變化情況。由圖1-a可知,3個(gè)部位肉的TMb含量均呈下降趨勢,此變化趨勢與楊巧能等[19]研究結(jié)果相一致。168 h與6 h相比,3種肌肉的TMb含量分別顯著下降32.07%、33.67%、29.69%(P<0.05)。以上結(jié)果主要是由于宰后肌肉在成熟過程中Mb氧化所導(dǎo)致,而脂肪的氧化是促使Mb氧化的原因之一,成熟期間脂肪的氧化會(huì)產(chǎn)生大量自由基和次級氧化產(chǎn)物,促進(jìn)了Mb的氧化。其中,自由基通過奪取Mb血紅素輔基中+2價(jià)鐵離子的電子,從而促使其氧化[20],且肌肉中脂類含量、分布與肌纖維類型也有關(guān),氧化型肌纖維可能含有更高的脂質(zhì)含量和氧化程度[21]。在各成熟時(shí)間點(diǎn),3個(gè)部位肉的TMb含量均差異不顯著,但從整體變化情況看,背闊肌和背最長肌的TMb含量均高于半腱肌,并在6~120 h較為明顯,而背闊肌和背最長肌之間沒有明顯規(guī)律性差異;不同部位TMb含量下降速率不同,可能是由于各部位肌肉保水性不同,在成熟過程中肌肉表面會(huì)出現(xiàn)不同程度的滲水,導(dǎo)致存在于肌漿中的水溶性Mb隨汁液的流失而減少[12]。
由圖1-b可知,3個(gè)部位肉的OMb相對含量整體均呈顯著下降變化(P<0.05),原因在于肌肉在成熟過程中未隔絕O2,DeoMb快速與O2結(jié)合形成OMb,而隨著時(shí)間的延長,OMb進(jìn)一步與O2接觸被氧化成MMb。宰后初期(6 h),牦牛肉中的Mb主要以O(shè)Mb形式存在,3個(gè)部位的OMb相對含量分別為58.46%、59.13%和56.46%;宰后末期(168 h),3個(gè)部位肉的OMb相對含量分別下降至33.14%、35.19%和31.08%,相比于6 h分別下降了43.31%、40.48%和44.95%,且三者的降幅依次為背最長肌<背闊肌<半腱肌。同時(shí),24 h時(shí),背闊肌和背最長肌的OMb相對含量之間無顯著差異但均顯著高于半腱肌(P<0.05);并在宰后末期(168 h),背最長肌OMb相對含量顯著高于半腱肌(P<0.05)但與背闊肌之間無顯著差異,造成上述結(jié)果的原因可能是部位和肌纖維類型的不同導(dǎo)致肌肉內(nèi)能量代謝和Mb的氧化程度和速率也不盡相同,擁有氧化型肌纖維更多的背闊肌中OMb相對含量整體高于半腱肌。
由圖1-c可知,3個(gè)部位肉的MMb相對含量整體均隨著成熟時(shí)間的延長呈顯著上升趨勢(P<0.05)。宰后初期(6 h),3個(gè)部位肉的MMb相對含量分別為9.84%、11.06%和12.35%,且無顯著性差異;宰后末期(168 h),3個(gè)部位肉的MMb相對含量分別上升至38.14%、45.23%和49.77%,相比于初始值分別顯著升高了287%、309%和338%,原因主要是脂類氧化的次級代謝產(chǎn)物,可能會(huì)使OMb的血紅素基團(tuán)暴露易氧化,產(chǎn)生的自由基進(jìn)一步加劇了MMb的積累[22],從而導(dǎo)致MMb的相對含量逐漸升高,且三者的漲幅順序依次為背闊肌<背最長肌<半腱肌,說明背闊肌和背最長肌中Mb的氧化速率低于半腱肌,此變化規(guī)律與肌肉的a*值和H*值相一致。
a-TMb;b-OMb;c-MMb圖1 不同部位牦牛肉成熟期間Mb氧化狀態(tài)的變化Fig.1 Changes of Mb forms in different parts of yak meat during postmortem aging注:大寫字母表示不同成熟時(shí)間同一肌肉類型的差異性,小寫字母表示相同成熟時(shí)間不同肌肉類型的差異性;不同字母表示差異顯著(P<0.05); 相同字母表示差異不顯著(P>0.05)(下同)
肉的色澤指標(biāo)和肉色穩(wěn)定性指標(biāo)(MMb還原能力或MetMbR活性)是評價(jià)肉色的主要指標(biāo)。肉中MMb的還原不是靠單一的化學(xué)物質(zhì)或化學(xué)反應(yīng),而是通過線粒體中復(fù)雜的生化反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。MetMbR系統(tǒng)的還原能力與Mb自動(dòng)氧化,以及肌間脂肪發(fā)生脂質(zhì)氧化等的綜合作用決定著肉色穩(wěn)定性,研究也指出肉色穩(wěn)定性與肌肉部位高度一致。快縮纖維和慢縮纖維中,線粒體的分布方式和呼吸作用等均存在較大差異[17]。其中,酶促、非酶促和電子鏈傳遞,三者可獨(dú)立或選擇性聯(lián)合發(fā)生作用[23-24];同時(shí),肌內(nèi)競爭性或非競爭性耗氧,兩方面作用是影響MMb還原的主要途徑[25]。如圖2所示,成熟過程中,3個(gè)部位肉的MetMbR活性均呈顯著下降變化(P<0.05)。宰后168 h與6 h相比,3種肌肉的MetMbR活性分別下降了40.92%、42.96%和46.97%。MetMbR表示的是將MMb還原為OMb或者DeoMb的能力,其活性越高表示肌肉抑制MMb生成的能力越強(qiáng),肌肉在成熟過程中的肉色穩(wěn)定性越高。整個(gè)成熟過程中,背最長肌和背闊肌的MetMbR均高于半腱肌,但均無顯著性差異。由此可知,成熟期間背最長肌和背闊肌的肉色穩(wěn)定性優(yōu)于半腱肌,此結(jié)果與3個(gè)部位肉MMb的積累情況相吻合。
圖2 不同部位牦牛肉成熟期間MetMbR活性的變化Fig.2 Changes of MetMbR activity in different parts of yak meat during postmortem aging
肌肉的pH值與肌肉色澤穩(wěn)定性之間存在密切聯(lián)系,Mb在酸性條件下更容易發(fā)生自動(dòng)氧化,更有利于MMb的累積[9, 26],所以在提取Mb時(shí),選擇的緩沖液pH值往往在8.0~8.5[26],然而不同部位肌肉之間可能存在一定差異。由圖3可知,3個(gè)部位肉的pH值均隨著成熟時(shí)間的延長呈先下降后保持相對穩(wěn)定趨勢。成熟早期(0~24 h),pH值的下降速率較顯著(P<0.05),而24 h后,pH值的下降速率變緩慢(P>0.05),且背闊肌和背最長肌在宰后168 h時(shí)的pH值略有上升,原因是動(dòng)物宰后肌肉在無氧的條件下進(jìn)行糖酵解產(chǎn)生乳酸會(huì)導(dǎo)致pH值下降,且肌酸和ATP分解產(chǎn)生的磷酸也是加劇pH值下降的另一原因;而隨著成熟時(shí)間的延長,Ca2+從肌質(zhì)網(wǎng)中釋放出來并且激活鈣激活酶,作用于肌間蛋白質(zhì)使其分解一些堿性物質(zhì)導(dǎo)致肉的pH值升高[27]。0~12 h,背最長肌pH值均顯著低于背闊肌(P<0.05),原因可能是背最長肌與背闊肌相較而言,含有的酵解型肌纖維含量高(Ⅱa、Ⅱb),肌肉的收縮速度較快且糖酵解代謝較強(qiáng),而背闊肌主要以 Ⅰ 型肌纖維為主,屬于氧化型肌纖維,糖酵解能力和程度弱于背最長??;且在0~12 h時(shí)間段,半腱肌與上述2種肌肉的pH值均無顯著性差異。而在成熟中后期(24~168 h),3個(gè)部位肉的pH值均無顯著性差異。pH值是肉成熟過程中促進(jìn)肉質(zhì)形成的關(guān)鍵核心指標(biāo),過高或過低的pH值均會(huì)導(dǎo)致劣質(zhì)肉的生成[28]。通常認(rèn)為,宰后45 min pH值小于5.8時(shí),宰后肌肉更容易形成白肌肉(pale soft exudative,PSE),而宰后24 h pH值大于6.0時(shí),肌肉更容易形成黑干肉(dark,firm and dry,DFD)[29],本試驗(yàn)結(jié)果顯示以上3種部位肉均屬于正常的生理肉。
圖3 不同部位牦牛肉成熟期間pH的變化Fig.3 Changes of pH in different parts of yak meat during postmortem aging
由表2~表4可知,3個(gè)部位色澤指標(biāo)和肉色穩(wěn)定性指標(biāo)與pH值之間存在一定相關(guān)性。L*值與a*值、b*值、H*值之間呈正相關(guān)性,并與其他指標(biāo)間呈負(fù)相關(guān)性,但差異不顯著;OMb與TMb、MMb、pH值之間呈極顯著正相關(guān)性(P<0.01),而與MMb呈極顯著負(fù)相關(guān)性(P<0.01),說明OMb減少的同時(shí),TMb含量也降低,肌肉MMb還原能力減弱,肌肉肉色穩(wěn)定性下降,同時(shí)因糖酵解作用所致pH值得逐漸下降并對OMb的氧化可能產(chǎn)生促進(jìn)作用,相關(guān)機(jī)制有待進(jìn)一步研究。同時(shí),背最長肌和半腱肌中色澤指標(biāo)和肉色穩(wěn)定性指標(biāo)與pH值之間相關(guān)性變化相一致,但與背闊肌略有差異,表現(xiàn)為L*值與a*值之間呈負(fù)相關(guān)性,與MMb相對含量呈顯著正相關(guān)性(P<0.05),b*值與a*值、MetMbR活性之間呈極顯著負(fù)相關(guān)性,而與MMb相對含量之間呈極顯著負(fù)相關(guān)性(P<0.01),造成不同部位肉色指標(biāo)之間關(guān)系存在差異的原因可能是3個(gè)部位運(yùn)動(dòng)程度不同,所含肌纖維種類不同,肌肉內(nèi)能量代謝、線粒體內(nèi)生化反應(yīng)及肌肉氧化還原能力等不同。綜上所述,部位和肌纖維類型對川西北牦牛肉成熟過程中肌肉色澤及肉色穩(wěn)定性存在顯著影響,可根據(jù)各部位肉色情況積極探索合適的加工烹飪方式,有效維持肌肉色澤品質(zhì)。
表2 背闊肌成熟期間肉色指標(biāo)相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis between meat color indexes of yak latissimus dorsi meat during postmortem aging
表3 背最長肌成熟期間肉色指標(biāo)相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis between meat color indexes of yak longissimus dorsi meat during postmortem aging
表4 半腱肌成熟期間肉色指標(biāo)相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis between meat color indexes of yak semitendinosus meat during postmortem aging
成熟過程中,牦牛背闊肌、背最長肌和半腱肌的L*值、a*值隨著成熟時(shí)間的延長呈先上升后下降趨勢,背最長肌和半腱肌的b*值均呈逐漸上升趨勢,背闊肌的b*值則呈先上升后下降變化;3個(gè)部位肉的TMb含量、OMb相對含量和MetMbR活性整體均呈顯著下降趨勢(P<0.05),而MMb相對含量整體均呈顯著上升趨勢(P<0.05);3個(gè)部位肉的pH值均隨著成熟時(shí)間的延長呈先下降后保持相對穩(wěn)定變化,并且背最長肌和半腱肌中色澤指標(biāo)和肉色穩(wěn)定性指標(biāo)與pH值之間相關(guān)性變化相一致,但與背闊肌略有差異。
綜上所述,部位和肌纖維類型對川西北牦牛肉成熟過程中肌肉色澤及肉色穩(wěn)定性存在顯著影響,宰后成熟過程中背闊肌和背最長肌的肉色穩(wěn)定性優(yōu)于半腱肌,而背最長肌與背闊肌肉色的穩(wěn)定性差異不明顯,由此可根據(jù)各部位肉色情況積極探索合適的加工烹飪方式,以有效維持肌肉色澤品質(zhì)。