兔肉膠原蛋白特性及評定方法研究

薛 山，賀稚非，李洪軍

（西南大學食品科學學院，重慶 400716）

近年來，食品安全事件層出不窮，肉類衛(wèi)生問題尤其令人堪憂。繼而，兔肉及其制品作為一種“三低（低脂肪、低膽固醇、低熱量），三高（高蛋白、高賴氨酸、高消化率）”的營養(yǎng)健康資源，日漸得到了眾多消費者的信任與青睞[1]。作為動物結締組織的主要物質基礎，膠原蛋白（collagen）被稱為“骨中之骨，膚中之膚，肉中之肉”，具有美容潤膚、補鈣健骨、明目護眼、增強免疫等多種功效。眾所周知，在肉類的五大品質指標[2]（嫩度、多汁性、風味、肉色和系水力）中，嫩度是最重要的一個指標，而膠原蛋白作為“生命的支架”與兔肉品質，尤其是肉質嫩度的變化規(guī)律息息相關[3]。國內外文獻顯示，有關膠原蛋白特性的研究多集中于牛肉[4]、豬肉[5]、雞肉[6]以及魚類[7]等，而有關于兔肉膠原蛋白及其特性受不同因素影響的變化研究非常稀缺，本文將以兔肉膠原蛋白為研究對象，就其變化特性及評定方法進行重點論述，以期為兔肉肉質的評定、食用品質的提升及兔肉產業(yè)的發(fā)展提供理論基礎。

1 膠原蛋白的結構及分類

1.1 結構

膠原蛋白（collagen）在動物的組織細胞中分布廣泛，以哺乳動物和鳥類的結締組織中最為豐富。典型的膠原蛋白分子是一條呈堅韌三螺旋纖維狀結構的長鏈，由兩條α1肽鏈和一條α2肽鏈組成。螺旋結構的3條長鏈既可以相同，也可以不同，每條肽鏈以（Gly-X-Y）n的重復序列形成左手螺旋，三條肽鏈以右手螺旋圍繞中心軸線交錯纏繞形成“繩索狀”的超螺旋結構[8]，其中n約等于100～400，X殘基多為脯氨酸，Y殘基多為羥脯氨酸（HyPro）[9]。膠原纖維在不同組織中的排列方式不同（如表1所示），進而在生物系統(tǒng)中扮演各自不同的角色。

表1 膠原纖維在不同組織中的排列[8]Table 1 The arrangement of collagen fibers in different tissues

膠原蛋白中富含甘氨酸（約占總氨基酸的27%）、脯氨酸、賴氨酸以及HyPro，但缺乏色氨酸，故在營養(yǎng)上為不完全蛋白質。每條肽鏈是由3個氨基酸重復序列構成，而且其第3個氨基酸均是甘氨酸，另兩個為隨機排列的脯氨酸和HyPro，每條鏈約1400個氨基酸，其中HyPro的含量相對穩(wěn)定，占膠原蛋白的13%～14%，并且HyPro殘基還可通過形成分子內氫鍵穩(wěn)定膠原蛋白分子。研究發(fā)現(xiàn)，在動物組織中，HyPro僅存在于膠原蛋白和彈性蛋白中，因而膠原蛋白的含量也常用HyPro的含量來表示[10-11]。

1.2 分類

膠原蛋白分為纖維狀、非纖維狀和纖絲狀膠原蛋白3種，每一種又分為多個基因型，纖維狀膠原蛋白有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ和Ⅺ型5種基因型[11]。目前，至少24種膠原蛋白已被鑒定，它們是集遺傳、生化、免疫蛋白為一體的大家族[12]。

在肌肉組織中，Ⅰ和Ⅲ型的含量較為豐富，而IV（網格狀）、V、VI、XII、XIV、XV和XIX型含量很低[13]。不同類型膠原蛋白中羥賴氨酸含量差別很大，其中以Ⅱ和Ⅳ型膠原蛋白中含量較高。與此同時，三股螺旋的熱穩(wěn)定性受到脯氨酸和羥脯氨酸的含量的密切影響，進而對肉的食用品質造成影響[14]。另外，鏈與鏈之間的交聯(lián)作用，是影響膠原蛋白分子類型和特性的一個重要方面，Mccormick[15]認為交聯(lián)的機制是由于核心蛋白聚糖/膠原蛋白復合物的介導作用，然而交聯(lián)形成的調節(jié)機制仍尚不明了，亟待研究。

2 幾種因素對兔肉膠原蛋白特性的影響

2.1 兔品種

兔有肉用、皮用、皮肉兼用以及毛用之分，全世界約有兔品種60余種。當前我國應用較廣泛的肉用和皮肉兼用兔品種有：中國家兔、巨型兔、大白兔、喜馬拉雅兔等[16]。Pla等[17]報道，兔里脊肉的嫩度受品種和基因的影響要大于屠宰體重。鑒于兔肉嫩度與膠原蛋白含量和基因型有密切關系[18]，可以推斷兔肉膠原蛋白的變化將同樣受兔的產地與品種的影響。國內的相關研究較少，國外文獻查閱的結果如表2所示。

此外，Ari?o等[22]運用線性選擇法研究證實了兔肉基因型變化對肉嫩度的影響作用，且認為兔肉中的膠原蛋白的溶解性較西門塔爾×魯西黃牛（19.0%）[4]、日本和牛（19.0%～28.0%）[23]、杜洛克×（長白豬×約克夏）（12.3%）[5]和蛋雞（25.7%）[24]等其他物種高，約達60%。同時，兔的性別對膠原蛋白的含量可能存在影響，但是對可溶和不可溶膠原蛋白的比例影響不大。

2.2 兔生長時期

有關不同畜禽隨不同生長時期肌內膠原蛋白（IMC）交聯(lián)變化的研究已有報道，但是鮮見針對于兔肉骨骼肌膠原蛋白的研究[25]。Corino等[19]實驗表明，兔的年齡對其IMC的含量、交聯(lián)度（用羥基賴氨酸吡啶酚（HLP）含量表示）、膠原蛋白成熟度（HLP/IMC）影響顯著，年齡最大兔子（104d）的上述指標均為最大值，當新西蘭白兔生長期達90d時（意大利標準屠宰年齡），其腰部最長肌的IMF含量與交聯(lián)程度顯著增高。人們常習慣性的認為，膠原蛋白的結構與動物的年齡相關性較大，而年齡越小的動物肉質越嫩。然而，Pla等[17]和Xiccato等[26]研究均發(fā)現(xiàn)，屠宰年齡越小的兔并非肉質嫩度越大。

此外，Gondret等[27]研究了不同屠宰年齡（11周～18周）對兔肉腰部最長肌化學和感官特性的影響。實驗證實，隨著兔子屠宰年齡的增長，其肌內脂肪含量從1.3%上升為2.2%，水分含量從74.0%下降到69.3%，肌內脂肪含量與肉的嫩度成正相關。肌內脂肪的含量不僅能夠直接影響肉質的風味和多汁性，還能夠間接地影響肉的嫩度。Hocquette等[28]和Prieto等[29]都證實，肌內脂肪能夠分離和稀釋肌束膜膠原纖維，抑制膠原蛋白纖維的聚集成束，并且通過瓦解肌內結締組織的結構，提高肌肉組分之間的易破壞性，從而降低肉的韌性。由此可以大膽推斷，兔肉膠原蛋白的含量及交聯(lián)特性與不同生長階段中肌內脂肪的含量密切相關，屠宰時應把脂肪含量作為其中的一個指標。

2.3 兔肌肉部位

Szkucik等[30]比較了兔不同部位（肩、背、大腿）肌肉的化學組成，研究發(fā)現(xiàn)兔背部肌肉的烹調價值最高，其膠原蛋白和脂肪含量均最低，蛋白質含量最高，且蛋白質的有效率最大。Tǎrnǎuceanu等[21]研究比利時巨兔和野兔不同部位肌肉中膠原蛋白的含量（如表3所示），比較不同品種和部位的膠原蛋白含量，巨兔（雄性）BF的最高（4.278g/100g新鮮肌肉），而巨兔（雌性）的肋間肌肉最低（2.530g/100g新鮮肌肉）。

目前，有關兔不同部位肉質的研究多集中于腰部最長肌[19-20，31]和背部最長闊肌[32]。有些報道雖僅報道了對質地（硬度、多汁、咀嚼）的影響，但鑒于嫩度、韌性等指標與膠原蛋白的相關性，初步認定膠原蛋白的變化同樣受兔生長部位的影響。

2.4 兔肉加熱條件

膠原蛋白是影響肉類品質的重要成分，其變化受烹調條件影響顯著[33]。Combes等[20]運用Warner-Bratzler嫩度測定法比較了不同加熱溫度（50～90℃）和時間（10～120min）對兔腰部最長肌膠原蛋白的含量及溶解性進行了研究，結果發(fā)現(xiàn)兔肉在兩個溫度段，即原料初溫至50℃和65～80℃時，隨著溫度的上升，肉韌性增大，而在50～60℃范圍內，肉的韌性隨溫度增高而降低，這可能是由于此時膠原蛋白卷曲結構的逐漸喪失、膠原纖維收縮及其溶解性增高的熱變性效應。從實驗數(shù)據(jù)上看，烹調溫度并未影響總膠原蛋白的含量，這表明肉中的膠原蛋白熱變性分子并沒有隨烹調損失而流失，但是膠原蛋白的溶解性受溫度影響顯著，77℃烹調1h后的膠原蛋白的溶解率較高，當80～90℃時，總膠原蛋白的溶解率低于生肉。Lepetit[34-35]研究證實，肉遇冷/熱收縮后韌性將增加，這與膠原蛋白的含量和交聯(lián)度的關系密切，同時韌性的大小受烹調的溫度影響顯著。當溫度高于60℃時，冷縮肉的韌性取決于肌原纖維和膠原蛋白的組成、含量、熱穩(wěn)定性以及烹調溫度[36]。Lepetit[13]隨后從理論上就膠原蛋白對肉韌性的影響原理進行了分析，他指出在加熱過程中，結締組織最大的變化就在于準結晶線性結構的膠原蛋白轉變?yōu)殡S機狀，單位體積內膠原蛋白交聯(lián)鏈的數(shù)量將對膠原蛋白纖維和原纖維無定形區(qū)的力學性能造成影響，并且結晶與非結晶狀態(tài)在膠原纖維和原纖維中的比例應當納入引起膠原組織力學性能變化的原因。

表2 不同品種兔肉膠原蛋白的含量比較Table 2 Comparison of collagen content from different varieties of rabbit

表3 比利時巨兔和野兔不同部位膠原蛋白含量比較[21]Table 3 Comparison of collagen content between different parts of Belgian Giant rabbits and hares

2.5 兔膳食

Corino等[19]研究了含亞油酸（CLA）膳食對兔肉IMC的影響，結果表明CLA的攝入對膠原蛋白的變化影響顯著，膠原蛋白的含量為14.33～15.43μg/mg凍干肌肉組織，當喂食0.25%葵花籽油和0.25%CLA時IMF達最大值。有研究稱，板栗丹寧膳食[37]、薄荷類植物芡歐鼠尾草（Salvia hispanica L.）膳食[32]以及兔子胎兒和哺乳期間營養(yǎng)的供給[38]對兔肉組成及品質都有著長遠的影響。此外，兔子的膳食（如共軛亞油酸、VE、DHA、ω-3脂肪酸、n-3脂肪酸和硒等）[39]，以及肉品加工過程中功能性成分（如植物蛋白、纖維、草藥和香辛料和益生菌等）的添加等有助于改善肉質的組成和理化特性[40]，但其與膠原蛋白的變化規(guī)律和作用機理還有待探究。

2.6 兔生長率

Pascual等[3]研究了以生長率選擇兔子對其肉質、膠原蛋白以及感官特性的影響，從線性的選擇結果來看，以生長率為選擇，已達商業(yè)重量兔子肉質成熟度的下降并不能對其膠原蛋白含量造成影響，膠原蛋白溶解性的增高，也未必會對兔肉質地造成影響。Hernández等[41]，Ari?o等[22，42]和Pascual等[43]采用了線性選擇法就兔產仔和生長率對兔肉品質進行了研究，但研究未明確指出膠原蛋白的變化。

2.7 其他

Gondret等認為耐力訓練和自發(fā)運動對兔肌肉纖維和膠原蛋白會造成影響[12]。Archile-Contreras等[44]報道，氧化應激能夠減少肌內纖維細胞新膠原蛋白的合成，致使膠原蛋白溶解性的下降，使得肉的韌性增加。因而，VC、VE等抗氧化物質作為功能添加劑在肉類中食品中的應用不可忽視。

3 兔肉膠原蛋白的評定方法

目前，近紅外光譜（NMR）、紅外（IR）、可見光以及紫外線（包括熒光）等光譜分析方法在實驗室和工廠車間肉品的安全評估與品質控制方面廣泛應用[45]。其中，NMR法敏感度高、快捷、簡便，可對樣品進行無損檢測，并且能夠同時評估和測定肉的多項屬性，具有較大的應用前景[29]。目前，國內尚未有兔肉膠原蛋白的專題報道，大多僅集中于其他畜禽產品含量、提取及溶解性等淺層次的研究，對畜禽肉類（尤其是牛肉）的嫩度評定較多，而運用光譜法、成像技術、介質法及核磁共振深入到微觀結構的成果也較為罕見，且細化到膠原蛋白分子特性的報道較少。兔肉膠原蛋白評定方法的研究與綜述也相當欠缺。表4例舉了幾種方法可用于兔肉膠原蛋白的評定。

其中，生物物理方法——可見光譜分析（包括近紫外和近紅外法）以及CIE L*、a*、b*色彩空間法作用一種客觀性強且無破壞性的技術常用于結締組織的表征，如Xia等[53]用該方法測定了牛肉肌小節(jié)的長度和膠原蛋白的含量，Swatland等[54]根據(jù)嫩度與結締組織的關系用該法篩選結締組織低溫下糊化的動物。鑒于具有良好排列的生物組織均具有熒光各向異性，膠原蛋白的各向異性會隨著加熱等外界條件的改變而變化，熒光技術不容忽視，據(jù)報道其現(xiàn)已成功用于冷縮牛肉中膠原蛋白的測定[55]。另外，有不少學者選用免疫酶學法測定豬和禽類中膠原蛋白的結構和類型[51]，Nakamura等[56]利用共聚焦激光掃描顯微鏡甚至鑒定出了肌束膜和肌內膜中膠原蛋白及蛋白免疫組化分型結構。

此外，近年來Sircol膠原蛋白實驗法（SCA）作為一種簡便的比色法，日漸在細胞與組織培養(yǎng)的膠原蛋白的定量中大顯身手[57]。SCA是基于氨基酸與一種名為SR（Sirius red）選擇性組織化學顯色劑結合的原理[58]，它能夠精準定量復雜蛋白質溶液中膠原蛋白質的含量[9]。

隨著評定技術的發(fā)展，考慮到肌原纖維結構的天然差異性，生物物理的測定方法倍受重視。它不僅可以對肉質組成直接進行測定，還能夠利用一個或多個生物物理測定結果與肉組成屬性之間的相關關系進行計算。這些計算以及主要相關生物物理屬性的建模能夠很好地對肉質屬性的認識，從而更好地提高肉類食用品質。

表4 兔肉膠原蛋白的評定方法Table 4 Evaluation method of rabbit collagen

4 存在的問題及展望

兔肉是一種“三高，三低”的優(yōu)良食材，加工方式多樣、美味而營養(yǎng)，使其受到了越來越多消費者的青睞。其中，膠原蛋白作為肉類中結締組織的成分，其含量、交聯(lián)度以及溶解性與肉的嫩度、韌性等食用和感官品質緊密相關。隨著對兔肉加工特性研究的不斷深入，肉中美容成分膠原蛋白的變化特性也得到了廣泛關注，但研究仍有局限性，可歸結為以下幾個問題：a.研究表明，不同兔品種、生長時期、生長部位、加工條件、膳食、及生長率等因素將對膠原蛋白的含量及結構特性造成或大或小的影響，但是因素之間的相互作用的研究較少，故在實際生產加工中，原料的選擇仍缺乏系統(tǒng)性，建議建立相應的數(shù)據(jù)庫，以滿足不同加工方式的兔肉產品對品種、部位、屠宰年齡的不同需求；b.一些學者試圖探究肉品質與肌內膠原蛋白特性（含量、交聯(lián)度、溶解度等）之間的變化規(guī)律及作用機制，但得出的結論頗具爭議，故肉制品生產鏈中各個相關因素與膠原蛋白直接或間接的影響研究還有待完善，相關機理的研究仍需進一步探索；c.肌肉的組成成分復雜，食物的風味與理化特性是多種因素共同作用的結果，故兔肉膠原蛋白特性與肌內脂肪、脂肪酸組成、酶類、糖蛋白、肽類等物質的相互作用有待深入探究；d.目前，較之畜禽肉類的研究，兔肉的相關報道還非常欠缺，而從分子生物學上研究兔肉膠原蛋白的組成更需要后續(xù)突破，隨之，如何將畜禽肉類的評定方法成功推廣于兔肉及其膠原蛋白特性的測定，以及如何選用和開發(fā)新型的檢測技術手段來評定兔肉及膠原蛋白品質都值得專業(yè)人士思考。此外，隨著人們對食品的安全、營養(yǎng)以及風味品質需求的不斷提高，運用決策樹分析（DTA）和線性判別分析（LDA）等程序完善兔肉的可追溯體系，不僅能夠確保人們的飲食安全，還可以使得不同來源兔肉及其膠原蛋白、膠原肽等特性的研究更具系統(tǒng)性和實用性。

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