電刺激對宰后不同部位牦牛肉成熟過程中微觀結構及嫩度的影響

王莉+王玉濤+郭麗君+張秀英+張麗+魏健+孫寶忠+余群力

摘 要：為研究電刺激對宰后牦牛肉成熟過程中肌肉微觀結構及嫩度的影響，采用肌肉組織結構HE染色法、肌肉超微結構透射電鏡觀察法及剪切力測定法分別測定宰后不同處理（電刺激、未電刺激）條件下，牦牛岡上?。╯upraspinatus，SU）、背闊?。╨atissimus dorsi，LD）和半腱?。╯emitendinosus，ST）3 個部位肉成熟0 h、1、2、3、5、7、14 d時的肌肉組織學特性、超微結構及剪切力的變化。結果表明：電刺激組3 個部位牦牛肉的肌纖維直徑和肌纖維橫截面積下降幅度以及肌間距離的增加幅度均顯著高于未電刺激組；2 個處理組LD的肌肉組織學特性變化均最快，且電刺激組LD的肌原纖維破壞、溶解、小片化及Z線斷裂現象較未電刺激組明顯；成熟14 d時，電刺激組SU、LD和ST的剪切力下降百分比較未電刺激組分別高出2.93%、9.47%和5.08%。綜上所述，電刺激處理能夠顯著加快宰后牦牛肌肉組織的破壞程度及嫩化速率，且LD的宰后嫩化較其他2 個部位快。

關鍵詞：電刺激；牦牛；肌肉微觀結構；嫩度

Abstract： In an effort to study the effect of electrical stimulation on the microstructure and tenderness of different yak muscles during postmortem aging， the histological characteristics and microstructure of supraspinatus （SU）， latissimus dorsi （LD） and semitendinosus （ST） muscles from yak carcasses with and without electrical stimulation （ES） were examined at 0–14 days postmortem by HE staining and transmission electron microscopy （TEM） and the shear force was also measured. The results showed that ES caused a significantly greater decrease in muscle fiber diameter and cross-sectional area and a significantly greater increase in intermuscular fiber space for all three muscles compared to the untreated control group. For both the treatment and control groups， the histological characteristics of LD changed the fastest of the three muscles， and the former group showed significant destruction， dissolution and fragmentation of LD muscle fibers and significant rupture of the Z line than did the latter. At 14 days postmortem， the shear force of SU， LD and ST in the ES group was 2.93%， 9.47% and 5.08% higher compared with the control group， respectively. To sum up， this study demonstrated that electrical stimulation could significantly accelerated the destruction and tenderization of yak muscle tissue during postmortem aging and that LD could be tenderized faster than SU and ST.

Key words： electrical stimulation； yak； muscle microstructure； tenderness

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201711002

中圖分類號：TS251.1 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2017）11-0007-07

牦牛（Bos grunniens）是我國20 億畝高寒草場的特有畜種，商業(yè)開發(fā)潛力巨大[1-3]。牦牛肉營養(yǎng)價值較高，是優(yōu)質的動物性食品，但牦牛肉的肌纖維較粗、嫩度較差，嚴重制約其產業(yè)化發(fā)展[4-5]。本課題組前期研究發(fā)現，牦牛肉的微觀結構及嫩度因部位不同而有較大差別[6-7]，許多學者的研究表明，對宰后牛羊肉進行電刺激和低溫排酸可以改善肉嫩度。因此，研究電刺激對宰后不同部位牦牛肉成熟過程中肌肉微觀結構和嫩度變化的影響對提高牦牛肉品質及增值具有重要的實際意義。

牛宰后的肌肉成熟過程是由μ-鈣激活酶（μ-calpain）直接作用于肌原纖維骨架蛋白，導致其降解，肌肉微觀結構被破壞，而肌原纖維蛋白的降解可以改善肉嫩度[8-10]。Hwang等[11]發(fā)現，對宰后牛羊肉進行電刺激處理可以加快肌肉肌原纖維骨架蛋白的降解速率，改善肉嫩度。Kim等[12]指出，電刺激處理可以改變牛肌肉的肌節(jié)長度，使肌節(jié)的拉伸和收縮發(fā)生變化。田園等[13]發(fā)現低壓電刺激顯著加速了宰后牦牛背最長肌成熟過程中肌纖維的溶解和剪切力的下降。然而電刺激對宰后不同部位牦牛肉成熟過程中肌肉微觀結構和嫩度變化的影響尚不明確。本研究分別測定宰后不同處理條件下，位于前、中、后軀具有代表性的岡上?。╯upraspinatus，SU）、背闊?。╨atissimus dorsi，LD）和半腱?。╯emitendinosus，ST）3 個部位牦牛肉成熟0 h、1、2、3、5、7、14 d時的肌肉組織學特性、超微結構及剪切力變化，旨在探究電刺激對宰后不同部位牦牛肉成熟過程中肌肉微觀結構與嫩度的影響程度，以期為牦牛肉的品質改善及增值提供參考。endprint

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

選取甘肅甘南藏族自治州同一牧場健康無病的（36±6） 月齡公牦牛12 頭，體質量約（300±50） kg。甲醛、戊二醛、酒精、蘇木素、鋨酸（均為分析純） 天津光復科技發(fā)展有限公司。

1.2 儀器與設備

TA.XT Plus質構分析儀 杭州嘉維創(chuàng)新科技有限公司；Nikon YS100顯微鏡 南京江南光電股份有限公司；MV3000攝像系統(tǒng) 寧波永新光學儀器廠；H-700透射電鏡 天美（中國）科學儀器有限公司；ES-4電刺激儀 北京查韋斯機械制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 實驗設計

將12 頭公牦牛平均分為2 組，分別為電刺激組和未電刺激組，每組牦牛宰前24 h禁食，宰前12 h禁水。2 組牦牛經正常流程屠宰，電刺激組牦牛宰后放血（10 min內）完畢后，采用電刺激儀對胴體進行電刺激（電刺激部位為牛鼻孔，輸出電壓21 V，額定功率50 W，時間90 s）[14]；未電刺激組牦牛宰殺、放血后直接去頭蹄內臟、剝皮、胴體劈半。分別現場采集2 組牦牛左、右半胴體位于前、中、后軀的SU、LD和ST樣品，將現場采集的樣品作為牦牛肉成熟0 h的樣品，其他樣品真空包裝，放置在0～4 ℃條件下成熟，分別在第1、2、3、5、7、14天時取樣，對牦牛肉樣品成熟過程中的肌肉微觀結構和剪切力進行測定及分析。

1.3.2 肌肉組織學特性測定

參考Wu Jiusheng等[15]的方法制備樣品，采用Auto CAD 2007測量軟件中的線性標注測定肌纖維直徑和肌間距離，采用面域測量法測定單根肌纖維橫截面積。

1.3.3 肌肉超微結構測定

參考湛啟亮等[16]的方法制備樣品，用透射電鏡觀察并拍照。

1.3.4 肌肉剪切力測定

參考Luo Xin等[17]的方法，用質構儀測定宰后牦牛肉成熟過程中的剪切力值。

1.4 數據處理

采用SPSS 19.0統(tǒng)計分析軟件中的Duncans多重比較，在P=0.05的顯著性水平下對數據進行差異顯著性分析。實驗結果均以平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 電刺激對宰后牦牛肉成熟過程中肌肉組織學特性的影響

由圖1～3可知，宰后0 h時，電刺激組和未電刺激組牦牛肉的SU、LD和ST的肌肉組織均非常緊密，細胞間隙很小。對于電刺激組牦牛肉，宰后1 d時，3 個部位肉的肌細胞均發(fā)生收縮現象，肌間距離變大；宰后3 d時，LD的肌細胞開始出現破裂溶解現象，SU和ST在宰后5 d時才出現類似現象，細胞收縮程度加大，部分肌纖維消失；宰后7～14 d，肌細胞破裂溶解程度加大。對于未電刺激組牦牛肉，宰后2 d時，LD的肌細胞變化與電刺激組宰后1 d時相似，宰后5 d時與電刺激組宰后3 d時相似；SU和ST在宰后3 d時出現與電刺激組宰后1 d類似的現象，宰后7 d時細胞皺縮程度加大，出現與電刺激組宰后5 d類似的現象。

由表1可知，電刺激組和未電刺激組3 個部位宰后牦牛肉的肌纖維直徑均隨成熟時間的延長而減小。成熟過程中，電刺激組宰后牦牛肉SU的肌纖維直徑均顯著大于LD（P<0.05），SU、LD和ST成熟14 d時的肌纖維直徑較成熟0 h時分別減小了46.55%、51.07%和50.60%。對于未電刺激組宰后牦牛肉，除成熟0 h、2、14 d外，其余成熟時間點SU的肌纖維直徑均顯著大于LD（P<0.05）；整個成熟過程中，SU與ST、LD與ST的肌纖維直徑差異均不顯著（P>0.05）；3 個部位牦牛肉在0 h～14 d的成熟過程中，肌纖維直徑分別減小了38.64%、39.71%和36.36%。

由表2可知，電刺激組和未電刺激組3 個部位宰后牦牛肉的肌纖維橫截面積隨成熟時間的變化趨勢與肌纖維直徑的變化相似。成熟過程中，電刺激組LD的肌纖維橫截面積均顯著小于其他2 個部位（P<0.05），SU、LD和ST成熟14 d時的肌纖維橫截面積較剛屠宰時分別減小了43.53%、44.74%和43.57%。對于未電刺激組宰后牦牛肉，成熟前5 d時，LD的肌纖維橫截面積均顯著小于SU和ST（P<0.05）；成熟7 d時，3 個部位牦牛肉的肌纖維橫截面積無顯著差異（P>0.05）；成熟14 d時，LD的肌纖維橫截面積顯著小于SU（P<0.05），但與ST無顯著差異（P>0.05）；3 個部位牦牛肉成熟14 d時的肌纖維橫截面積較成熟0 h時分別減小了29.41%、33.41%和31.36%。

由表3可知，隨著宰后成熟時間的延長，電刺激組和未電刺激組3 個部位宰后牦牛肉的肌間距離均呈逐漸增加的趨勢，成熟3 d時，LD的肌間距離顯著大于其他2 個部位（P<0.05）。在0 h～14 d的成熟過程中，電刺激組SU、LD和ST的肌間距離分別增加了58.60%、60.92%和59.54%，未電刺激組分別增加了54.04%、57.15%和55.42%。

綜上所述，隨著宰后成熟時間的延長，電刺激組和未電刺激組3 個部位宰后牦牛肉的肌纖維直徑和肌纖維橫截面積均逐漸減小，而肌間距離逐漸增大；LD的肌纖維直徑和肌纖維橫截面積較SU和ST小，肌間距離較其他2 個部位大；在0 h～14 d的成熟過程中，電刺激組3 個部位牦牛肉肌纖維直徑和肌纖維橫截面積的下降幅度以及肌間距離的上升幅度均大于未電刺激組，其中2 個處理組LD的肌纖維直徑、肌纖維橫截面積及肌間距離的變化幅度均最大。

2.2 電刺激對宰后牦牛肉成熟過程中超微結構的影響

由圖4～5可知，宰后成熟期間2 個處理組牦牛肉LD的肌原纖維超微結構完整性均被不同程度地破壞。屠宰剛結束時，肌肉肌原纖維中的Ⅰ帶（明帶，肌原纖維在Ⅰ帶處的斷裂程度常被作為肌肉嫩化的標志）、A帶（暗帶）、Z線（明帶的中線）和M線（暗帶的中線）均完整清晰。對于電刺激組宰后牦牛肉，成熟1 d時，肌節(jié)長度有縮短的跡象，肌纖維的正常有序排列也被破壞；成熟3 d時，部分區(qū)域出現拉伸帶和痙攣帶，單個肌原纖維呈梭形，成熟5～7 d時，肌原纖維的框架結構已被破壞，endprint

Z線出現裂解，附近的細絲與其分離，部分肌原纖維在Ⅰ帶處斷裂，M線模糊不清；成熟14 d時，肌原纖維結構被嚴重破壞，部分區(qū)域的肌原纖維甚至有大面積的破壞和溶解，Z線斷裂程度明顯加重，臨近攣縮帶區(qū)域的Z線消失，大部分區(qū)域中Z線殘骸和肌原纖維小片增多。未電刺激組宰后牦牛肉肌原纖維超微結構的變化與電刺激組相似，但成熟5 d時的變化較電刺激組晚2 d，成熟14 d時的變化與電刺激組成熟7 d時相近，說明電刺激組牦牛肉LD的肌原纖維破壞、溶解、小片化及Z線斷裂現象較未電刺激組快且明顯。

2.3 電刺激對宰后牦牛肉成熟過程中剪切力的影響

由表4可知，隨著成熟時間的延長，電刺激組牦牛肉SU、LD和ST的剪切力均呈逐漸下降趨勢，未電刺激組牦牛肉可能因宰后僵直使其成熟1 d時的剪切力高于0 h，成熟1 d后也呈逐漸下降趨勢。電刺激組SU成熟14 d時的剪切力比成熟0 h時下降了28.81%（P<0.05），未電刺激組下降了25.88%（P<0.05）；電刺激組和未電刺激組LD成熟14 d時的剪切力比成熟0 h時分別下降了30.92%和21.45%（P<0.05）；電刺激組和未電刺激組ST成熟14 d時的剪切力比成熟0 h時分別下降了29.63%和24.55%（P<0.05）。

3 討 論

成熟過程中，2 個處理組牦牛SU、LD和ST的肌纖維直徑和肌纖維橫截面積均逐漸減小，而肌間距離逐漸增大。在0 h～14 d的成熟過程中，電刺激組3 個部位牦牛肉肌纖維直徑和肌纖維橫截面積的下降幅度以及肌間距離的上升幅度均大于未電刺激組，其中2 個處理組LD的肌纖維直徑、肌纖維橫截面積及肌間距離的變化幅度均最大，表明電刺激可以顯著增加宰后牦牛肉肌纖維的破壞程度。武軍等[18]發(fā)現牛肉成熟過程中的持水力會逐漸降低，這與本研究的肌肉組織學特性結果相符，可能與宰后肌細胞的持水力下降有關。Ilian[19]、沈謹[20]等發(fā)現，電刺激能夠加大牛肉結構組織的破壞程度，這可能與電刺激提高宰后肌肉蛋白質的降解速率有關。本課題組在前期研究[6]中發(fā)現，牦牛LD的肌纖維直徑較SU和ST小，且肌原纖維骨架蛋白的降解速率也較其他2 個部位快，這可能是由于牦牛不同部位的運動量及肌纖維類型的差異所致，這與王莉[21]、張麗[22]、林在瓊[23]等的研究結果相似。

宰后成熟期間2 個處理組牦牛LD的肌原纖維超微結構完整性均被不同程度地破壞，成熟14 d時，電刺激組LD的肌原纖維破壞、溶解、小片化及Z線斷裂現象較未電刺激組明顯，這與田園[13]、Dransfield[24]等的研究結果相似，可能是由于電刺激增加了宰后牦牛肉pH值的下降速率，導致鈣離子快速釋放，在短時間內提高了細胞中鈣離子的濃度，μ-鈣激活酶在鈣離子的作用下被激活，降解肌原纖維骨架蛋白，從而破壞Ⅰ線和Z線的排列規(guī)則[25-29]。

電刺激處理可以顯著增加宰后牦牛肉剪切力的下降幅度。宰后14 d時，電刺激組SU、LD和ST的剪切力分別較成熟0 h時下降28.81%、30.92%和29.63%，未電刺激組分別下降25.88%、21.45%和24.55%。Gursansky[30]、Devine[31]等發(fā)現，電刺激對牛肉嫩化有明顯效果，這與本研究中的肌肉組織學特性變化和超微結構變化結果一致。Hwang[11]、Bowker[32]、Hunt[33]、Molina[34]等發(fā)現，胴體中部分割肉的初始嫩度通常較好，但是電刺激組SU、LD和ST的剪切力下降程度與未電刺激組相反，這可能是由于電刺激改變了肌肉內部的能量水平和能量代謝酶活等因素，從而加速了嫩度改善。

4 結 論

宰后成熟期間，2 個處理組牦牛SU、LD和ST的肌纖維直徑和肌纖維橫截面積的變化趨勢與肌間距離相反，肌纖維直徑和肌纖維橫截面積減小，肌間距離增大；電刺激處理可以使宰后牦牛肉肌纖維直徑和肌纖維橫截面積的下降以及肌間距離的上升幅度顯著增加，其中LD的變化幅度均最大。電刺激組牦牛LD肌原纖維超微結構發(fā)生變化的時間較未電刺激組早，宰后成熟14 d時，電刺激組LD的肌原纖維破壞、溶解、小片化及Z線斷裂現象較未電刺激組明顯。2 個處理組牦牛SU、LD和ST的剪切力隨成熟時間的延長而減小，且電刺激組成熟過程中的剪切力均低于未電刺激組；宰后14 d時，電刺激組SU、LD和ST的剪切力下降百分比較未電刺激組分別高出2.93%、9.47%和5.08%。

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