禽肉類PSE肉的形成與加工特性研究進(jìn)展*

孫皓，徐幸蓮，黃繼超

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)教育部肉品加工與質(zhì)量控制重點實驗室，江蘇南京，210095)

PSE肉的表述方式最早源于豬肉行業(yè)，Ludvigsen最早描述了一種育種過程中出現(xiàn)的豬肉品質(zhì)下降現(xiàn)象，因這種豬肉具有顏色灰白(pale)，質(zhì)地松軟(soft)，滲水嚴(yán)重(exudative)的特點，故被稱為PSE肉。近些年來禽肉的從業(yè)者及相關(guān)專家發(fā)現(xiàn)家禽(火雞，肉雞)胸肉中也存在一些亮度高于正常肉的現(xiàn)象，與PSE豬肉類似，這些肉保水力低，滴水損失大?；谶@些發(fā)現(xiàn)，一些學(xué)者采用類PSE(PSE-like)肉或者直接用PSE來描述這種灰白的禽肉。國內(nèi)外學(xué)者對類PSE禽肉的發(fā)生率的調(diào)查表明:加拿大，安大略省，適宰雞中類PSE出現(xiàn)的比例是0%～28%(‘pale meat problem’，(L*＞ 49)，［1］火雞中的發(fā)生率為5%～30%((L*＞50.5))［2］，得克薩斯州存在40%的PSE肉發(fā)生率(L*＞53)［3］;美國類PSE肉的發(fā)生率(2002)可達(dá) 30%～50%［4］;在巴西接近22%［5］，朱學(xué)伸對國內(nèi)肉雞屠宰企業(yè)的調(diào)研結(jié)果表明:我國禽肉生產(chǎn)中存在一定的類PSE發(fā)生率(以L*≥53為標(biāo)準(zhǔn))，冬季發(fā)生率為20.95%，夏季為23.39%［6］。近些年來禽肉中的類PSE肉所引起的肉制品品質(zhì)下降及其所帶來的經(jīng)濟(jì)損失已逐漸引起國外肉品行業(yè)的重視，下文主要闡述家禽類PSE肉的形成機(jī)制和加工特性。

1 家禽類PSE肉的形成機(jī)制

20 世紀(jì) 70年代 Aberle［7］與 Vanderstoep［8］對快速和慢速糖酵解的火雞進(jìn)行了比較，指出在禽肉中存在著與PSE豬肉類似的現(xiàn)象，之后15～20年沒人再對該問題作進(jìn)一步的研究。對家禽類PSE肉的大量研究僅有10多年時間，尚未鑒定出用于生產(chǎn)的標(biāo)記基因，以預(yù)測并控制類PSE肉的發(fā)生。類PSE肉主要發(fā)生于家禽胸部，是基因特性與宰前因素共同作用的結(jié)果，宰后異常的代謝速率所導(dǎo)致的高酸、高溫生理環(huán)境是導(dǎo)致類PSE現(xiàn)象形成的主要原因。

1.1 Ca2+調(diào)控機(jī)制

鈣離子調(diào)控機(jī)制缺失，是家禽類PSE肉形成機(jī)制的核心?；蛱匦耘c環(huán)境中存在的應(yīng)激因素都能夠引起Ca2+調(diào)控機(jī)制的紊亂。Tomasz指出育種過程中頻繁基因選擇在改善肌肉快速生長的同時，也使家禽發(fā)生應(yīng)激綜合癥(PPS)和肌病綜合癥(myophatic symptom)的比率增加［9］。

家禽應(yīng)激綜合癥(PPS)的產(chǎn)生是由2種控制鈣離子通道的蛋白(α和β-ryanodine receptor，RYR)變異所引起，這種變異使RYR調(diào)控功能改變，引起鈣離子濃度的波動，加速代謝，使體溫升高。PPS與氟烷基因有關(guān)，具此基因的品種RYR的615位氨基酸發(fā)生替換，鈣離子以正常速度的2倍由肌質(zhì)網(wǎng)向外釋放，而鈣離子的向內(nèi)吸收速度降低［10］，造成宰后胴體肌纖維中的鈣離子異常代謝。高濃度的鈣離子激活胴體中的代謝，加速了宰后肌肉中乳酸的產(chǎn)生和積累［11］。PSS被認(rèn)為是導(dǎo)致極度PSE現(xiàn)象發(fā)生的一個重要原因，具此癥狀的品種發(fā)生PSE現(xiàn)象的比例顯著高于正常品種［12］。Owens實驗表明氟烷測驗敏感型火雞肉發(fā)生PSE現(xiàn)象比例高于非敏感型［13］。

1997年，Pietrzak等研究表明火雞磷酸化酶與PSE肉有著密切的聯(lián)系，快速和慢速糖酵解的形成可能由基因?qū)用嫔系牟町愃拢?3］，與未經(jīng)改良的火雞品種相比，用于商業(yè)生產(chǎn)的火雞肌肉中肌質(zhì)網(wǎng)RYR的親和性要高(Wang 1999)，而基因決定型易感型豬中肌質(zhì)網(wǎng)RYR的親和力是非敏感品種的3倍。2004年Chiang等在火雞的骨骼肌中鑒別出了2種α-RYR等位基因并作了進(jìn)一步的特性分析，發(fā)現(xiàn)W型α-RYR與哺乳動物骨骼肌中的RYR-I同源，說明兩者存在一定的相似性。但Owens的實驗表明，在濃度為3%的三氟溴氯乙烷下暴露5 min，氟烷敏感型火雞類PSE肉的發(fā)生率并未比非敏感型的高［14］，說明禽肉與豬肉PSE肉的發(fā)生原因并非完全相同，目前禽肉行業(yè)還未鑒定出有效的標(biāo)記基因用于品種選育。

此外，有不少學(xué)者認(rèn)為不當(dāng)?shù)牟僮髂軌蛟斐蓜×业膽?yīng)激反應(yīng)，促進(jìn)活性氧化物過多生成［15］，導(dǎo)致肌肉蛋白的氧化，使肌質(zhì)網(wǎng)的鈣離子調(diào)控能力部分喪失。劇烈刺激下動物的線粒體蛋白氧化程度升高［16］，Küchenmeister研究表明宰前的劇烈應(yīng)激能影響肌質(zhì)網(wǎng)對鈣離子的運輸［17］，RYR巰基的氧化能夠?qū)е录≠|(zhì)網(wǎng)鈣離子通道的敏感性改變［18］，肌質(zhì)網(wǎng)鈣離子通道因被氧化而過早的失去對鈣離子的調(diào)控能力，致使胞內(nèi)鈣離子水平改變，后經(jīng)一系列級聯(lián)放大，造成pH快速下降，引起蛋白質(zhì)變性。

1.2 宰后成熟酶受抑制

鈣激活酶對肌細(xì)胞骨架蛋白的降解具有重要作用，這種降解對于減少肌肉收縮引起的水分損失有重要意義，然而那些能夠?qū)е翽SE現(xiàn)象發(fā)生的因素，如低pH、高溫、活性氧化物的產(chǎn)生等，都會影響宰后肌肉的嫩化。Barbut認(rèn)為快速下降的pH抑制了Ca2+激活酶系統(tǒng)的嫩化作用［19］。

Gardner研究結(jié)果表明，肌細(xì)胞骨架蛋白的降解能夠直接影響肉的保水性，低pH值對專門的蛋白降解有消極的作用［20］，形成PSE肉的胴體骨架蛋白降解速率減緩［21］。最新的研究表明，外界環(huán)境所導(dǎo)致的應(yīng)激與過度氧化能顯著抑制μ-鈣激活酶的激活，從而影響肌肉蛋白的降解反應(yīng)。氧化作用能夠抑制肉蛋白的酶解，若μ-calpain被氧化，其被激活速率變小，活性受抑制，嫩化作用遲滯。肌肉收縮發(fā)生時，用以維持肌細(xì)胞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)蛋白及纖絲還未發(fā)生降解，那么肌原纖維的收縮將會轉(zhuǎn)化成整個肌纖維的收縮。低pH值生理環(huán)境下，肌原纖維收縮，肌絲之間的空間變小，肌纖維外的空間變大，用于阻礙水分滲出的重要結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)遭到破壞［22］，隨著時間的推移，肌內(nèi)水分將從肌絲的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中滲出，到達(dá)肌纖維間，最后出現(xiàn)在肌細(xì)胞表面［23］，引起大量的水分損失。

鑒于已有的對家禽類PSE的研究，Barbut提出了2方面的控制途徑:(1)減少由于宰前裝卸、運輸、擊暈引起的應(yīng)激，如噴淋降溫，在藍(lán)光條件下休息，改進(jìn)裝卸、擊暈方式等;(2)提供快速充分宰后胴體冷卻。此外，重視基因型選擇和育種，剔除應(yīng)激易感的品種，在獲得生長快，飼料回報率高，特定位置肉塊大的品種的同時，重視高生長速度所帶來的禽肉品質(zhì)降低。

2 家禽類PSE肉加工特性及其改善的研究

2.1 家禽類PSE肉的功能特性及其原因

無論是作為直接銷售的分割肉塊，還是作為深加工的原料，家禽類PSE肉的產(chǎn)生都給禽肉行業(yè)帶來巨大的挑戰(zhàn)。對于那些鮮切塊肉來說，顏色意義重大，家禽類PSE肉所具有的高L*值缺陷已經(jīng)影響到人們的購買意愿，F(xiàn)letcher對美國佐治亞州不同品牌的鮮切肉進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)有0%～25%L*異常［24］。除外觀上有別于正常肉，類PSE肉的口感也發(fā)生了變化，Zhuang對不同亮度的雞胸肉進(jìn)行蒸煮處理，分析了感官風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)參數(shù)的差異，結(jié)果表明3組不同亮度值的雞胸肉，pH值、解凍損失，蒸熟損失，剪切力值差異顯著，風(fēng)味評分沒有區(qū)別，但是高L*肉的質(zhì)構(gòu)參數(shù)(黏聚性、硬度、咀嚼次數(shù))顯著高于其他2組，正常亮度和低亮度胸肉間沒有差別［25］。

Pietrzak的研究表明，低pH值和高溫所致的火雞胸肉PSE問題與肌球蛋白的不可逆的不溶密切相關(guān)，其中磷酸化酶的變性沉聚作用巨大［26］。正常肉肌原纖維蛋白的溶解性會隨貯藏時間的增長而逐漸增大，但是家禽類PSE肉肌原纖維蛋白的低溶解性不會在貯藏過程中改善［27］，Bendall最早指出肌漿蛋白變性并沉聚于肌原纖維蛋白上是導(dǎo)致PSE豬肉肌蛋白溶解性降低的主要原因，最新的研究表明在豬肉中發(fā)生沉淀的主要是磷酸化酶與肌酸激酶。有學(xué)者認(rèn)為PSE肉形成過程中特有的溫度，pH生理條件是引起蛋白質(zhì)變性，溶解性顯著降低的重要原因［28］。Jacky對不同pH值火雞肉的研究表明，高pH值胸肉的蛋白溶解性明顯高于低pH值的，并證實蛋白構(gòu)象發(fā)生變化，親水性與疏水性平衡發(fā)生改變［29］。Zhang等對雞胸肉研究表明，相較于正常肉和DFD肉，PSE肉所制凝膠強(qiáng)度低，保水能力下降，流變性測定表明PSE肉蛋白的貯藏模量(G＇)低于DFD肉，并且經(jīng)冷凍貯藏后PSE肉的貯藏模量損失更為嚴(yán)重［30］。Qiao關(guān)于不同亮度雞胸肉的研究表明，較高亮度的雞胸肉具有低的乳化能力和保水性。PSE肉功能特性的降低直接影響到終產(chǎn)品的品質(zhì)，以家禽類PSE肉為原料的產(chǎn)品通常會具有保水力低，質(zhì)構(gòu)特性差等特點，與PSE豬肉加工過程中出現(xiàn)的問題類似。

2.2 提高PSE肉加工特性的研究

已有不少學(xué)者對PSE肉的加工特性進(jìn)行研究，并嘗試以不同的措施以提高PSE肉的加工特性，其中較為常見的是添加諸如膠原蛋白、角叉藻聚糖、大豆蛋白、木薯淀粉等功能性成分，也有人嘗試不同比例混合原料肉，鹽水注射，應(yīng)用新型設(shè)備(超高壓)等方法。

Daigle設(shè)定100%PSE火雞肉，添加1.5%膠原蛋白PSE火雞肉，添加0.3%角叉藻聚糖PSE火雞肉，1.5%大豆分離蛋白和100%正常火雞肉5個組來測定斬拌成型類產(chǎn)品加工過程中原料、火雞膠原蛋白、大豆蛋白、角叉藻聚糖對產(chǎn)品的影響。結(jié)果表明，1.5%大豆分離蛋白和1.5%膠原蛋白添加能夠顯著提高PSE火雞肉產(chǎn)品的蛋白結(jié)合，降低其蒸煮損失;并且不會引起消費者可接受性的變化［31］。

CassianaKissel通過加工乳化腸的方式研究PSE肉功能特性，原料肉用pH值和L*來分組，產(chǎn)品加工過程中添加一定量的大豆分離蛋白，磷酸鹽，木薯淀粉。通過對終產(chǎn)品保水性，質(zhì)構(gòu)參數(shù)，乳化穩(wěn)定能力及顏色的測定得出結(jié)論:PSE肉乳化穩(wěn)定性降低，為提高其功能特性有必要添加一定的功能成分［32］。

Zhang使用淀粉，角叉藻聚糖，大豆蛋白的方法來改善PSE肉對深加工產(chǎn)品的消極影響以增強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)和結(jié)合水的能力。對不同淀粉在PSE和DFD肉中的使用結(jié)果比較，表明通常情況下PSE肉的蒸煮損失可達(dá)28%，使用淀粉添加劑后可降至5%［33］。MarkkuHonkavaara等則探討了不同比例混合的PSE肉與正常肉對產(chǎn)品品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，PSE豬肉與正常豬肉分別與牛肉混合(質(zhì)量比48∶52)來進(jìn)行腌制火腿生產(chǎn)，兩者的出品率分別為94%，105.9%，差異顯著，并且產(chǎn)品的感官品質(zhì)下降，但是當(dāng)用于制作發(fā)酵干腸時品質(zhì)差異不大［34］，這對于類PSE禽肉的加工有一定的借鑒意義。

Alvarado設(shè)想通過尸僵前注射高pH值鹽水的方式，以改善PSE肉低蛋白溶解性所導(dǎo)致的產(chǎn)品出品率降低。研究結(jié)果表明，尸僵前雞胸肉注射鹽水與磷酸鹽混合鹽水(pH 9，pH 11)顯著降低了蒸熟損失，注射pH值11的NaCl磷酸鹽混合鹽水能同時提高PSE肉與正常肉的24 h pH值，而注射pH 12的碳酸氫鈉只改變PSE肉的24 h pH值，尸僵前注射高pH值的磷酸鹽腌制液能夠改善 PSE肉的品質(zhì)［35］。Jacky使用上限為200 MPa超高壓(5 min，4℃)來研究不同宰后pH值火雞胸肉的功能特性。50 Mpa和100 MPa處理能夠改善低pH值肉的保水性，保水性可能與兩壓強(qiáng)作用下的蛋白表明疏水性和巰基集團(tuán)暴露量改變有關(guān)，經(jīng)此處理的蛋白可形成更好的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。此外，高壓處理顯著提高了不同pH值肉的總蛋白溶解性［36］。除此之外，Barbut提出應(yīng)當(dāng)對原料肉分類，將PSE肉用于低含水類的產(chǎn)品的加工，同時重視鹽水添加與低壓成型設(shè)備的使用［37］，以降低PSE肉帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

關(guān)于家禽類PSE肉的研究大多來自于國外，國內(nèi)鮮有相關(guān)報道，隨著國內(nèi)市場分割產(chǎn)品與深加工產(chǎn)品比例日趨增大，家禽類PSE肉所造成的影響將日漸突顯，重視禽肉品質(zhì)，迎接新挑戰(zhàn)將是不可回避的現(xiàn)實。

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