不同電刺激處理時(shí)間對(duì)宰后馬肉成熟過程中嫩度的影響

孔令明，李 芳，張 文，達(dá)迪拉·買買提，楊海燕,*

馬肉具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，其瘦肉多、脂肪含量少，且脂肪中多不飽和脂肪酸含量高達(dá)61.0%～65.5%，膽固醇含量遠(yuǎn)低于牛、羊、豬肉。馬肉的蛋白質(zhì)含量也較高，一般為20.0%～24.0%，比豬肉和羊肉高，且含有20多種氨基酸，其中以賴氨酸最為豐富。馬肉中還含有許多人體所需的維生素和礦物質(zhì)，其中鐵含量是豬肉的5～6 倍，牛、羊肉的8～9 倍，可以作為優(yōu)質(zhì)的補(bǔ)血食品[1]。近年來，人們?cè)絹碓角嗖A于營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高的馬肉，在日本、法國(guó)、德國(guó)、意大利等很多國(guó)家，馬肉己成為深受歡迎的肉食品之一，故馬肉在國(guó)際市場(chǎng)的需求量猛漲。我國(guó)有著豐富而優(yōu)質(zhì)的馬肉資源，新疆是我國(guó)馬匹的主要產(chǎn)區(qū)，熏馬腸、熏馬肉等傳統(tǒng)馬肉制品是新疆各族人民非常喜愛的具有民族特色的肉食品。

嫩度是肉的主要食用品質(zhì)之一，也是消費(fèi)者在評(píng)判肉品質(zhì)好壞時(shí)最常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。馬肉存在肉質(zhì)較為粗糙、嫩度較差的問題，這與馬的品種、性別、年齡、飼養(yǎng)方式、宰后肉成熟時(shí)間、溫度、結(jié)締組織、肌原纖維和肌漿的含量及化學(xué)結(jié)構(gòu)狀態(tài)等多種因素有關(guān)。因此，為提高馬肉的食用品質(zhì)，適應(yīng)現(xiàn)代消費(fèi)者對(duì)肉品質(zhì)鮮嫩、口感良好、嫩度適口的需求，采取有效的嫩化方法來改善馬肉嫩度已成為必然。

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于改善馬肉嫩度方面的研究報(bào)道很少。國(guó)內(nèi)主要是針對(duì)馬肉嫩度的測(cè)定、貯藏溫度對(duì)馬肉嫩度的影響以及采用蛋白酶處理對(duì)馬肉進(jìn)行嫩化等方面進(jìn)行報(bào)道。巴吐爾·阿不力克木等[2]研究了不同貯藏溫度對(duì)馬肉不同部位嫩度變化的影響，結(jié)果表明，在15、4、-18 ℃下馬肉的臀肌、肩肌和背最長(zhǎng)肌的剪切力與蒸煮損失率呈負(fù)相關(guān)，與脂肪含量、系水力呈正相關(guān)；秦菊等[3]對(duì)伊犁地區(qū)馬肉嫩度進(jìn)行了測(cè)定和分析；蔣小鋒等[4]對(duì)蛋白酶結(jié)合滾揉處理對(duì)馬肉嫩度的影響進(jìn)行了研究。國(guó)外主要為馬肉保鮮過程中微生物組分及品質(zhì)變化方面的研究報(bào)道[5-6]，有關(guān)電刺激處理促進(jìn)馬肉嫩度方面的理論研究尚鮮見報(bào)道。

國(guó)內(nèi)外已有研究表明，對(duì)牛、羊胴體進(jìn)行電刺激處理可以改善肉的嫩度：Hwang等[7]研究發(fā)現(xiàn)，電刺激處理可以加快牛肉糖酵解速度，降低pH值，防止冷收縮，使肌纖維結(jié)構(gòu)斷裂，加快肌肉組織的溶解，進(jìn)而提高肉的嫩度；Toohey等[8]研究發(fā)現(xiàn)電刺激處理提高了羊肉的肌原纖維小片化指數(shù)（myofibrillar fraglllentation index，MFI），降低了剪切力，改善了肉的嫩度；Ferguson等[9]指出電刺激處理可以縮短牛肉成熟的時(shí)間，加快肉嫩化的過程；Pophiwa等[10]研究發(fā)現(xiàn)電刺激處理提高了山羊肉的嫩度；羅欣等[11]研究發(fā)現(xiàn)對(duì)宰后牛胴體進(jìn)行電刺激處理可有效改善肉的嫩度；張睿等[12]研究發(fā)現(xiàn)電刺激處理明顯降低了成熟過程中熱剔骨牦牛西冷的剪切力，改善了肉的嫩度；郎玉苗等[13]研究發(fā)現(xiàn)電刺激處理與成熟結(jié)合可顯著提高冷熱剔骨牦牛肉的嫩度。

本研究以新疆馬肉為原料，采用電刺激處理馬肉，研究了不同電刺激處理時(shí)間在成熟過程中對(duì)馬肉嫩度的影響，為馬肉資源的品質(zhì)改善、開發(fā)利用及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供可靠的理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬肉：隨機(jī)選取來自新疆伊犁州昭蘇縣草原牧馬場(chǎng)自然放牧飼養(yǎng)、健康無病的伊犁公馬18 匹（36～60 月齡，體質(zhì)量（300±50） kg）。

異丙醇、對(duì)二氨基苯甲醛、高氯酸、碘乙酸、鹽酸、乙醇、叔丁醇等均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

STIM E512電刺激儀 德國(guó)FREUND公司；TDL-5-A型離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；電熱恒溫水浴鍋北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；數(shù)顯溫度計(jì) 美國(guó)Delta TRAK公司；DHG-9140A電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；Tu-1810型紫外-可見分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；TA.XT2i型物性儀 英國(guó)Stable Micro Systems公司；SU8010掃描電子顯微鏡 日本Hitachi公司；FSH-2型可調(diào)高速勻漿機(jī)金壇市城東新瑞儀器廠；DZ-260P臺(tái)式真空包裝機(jī)上海青葩食品包裝機(jī)械有限公司。

1.3 方法

1.3.1 實(shí)驗(yàn)分組

電刺激處理組：馬匹隨機(jī)分成6 組，每組3 匹，選取其中一組作為對(duì)照組按正常流程屠宰，其余5 組正常宰殺放血后用電刺激儀進(jìn)行電刺激處理（電壓42 V、頻率50 Hz、電流0.7 A），各組電刺激處理時(shí)間分別為20、40、60、80、100 s，待6 組馬匹分割后取背最長(zhǎng)肌，真空包裝后置于0～4 ℃環(huán)境下成熟，分別在成熟1、3、7、14 d時(shí)取樣，測(cè)定蒸煮損失率、剪切力、可溶性蛋白濃度（soluble protein concentration，SPC）、MFI、膠原蛋白溶解性，并且在掃描電子顯微鏡下觀察肌原纖維的超顯微結(jié)構(gòu)。

1.3.2 蒸煮損失率的測(cè)定

稱取馬肉100 g，剔除可見結(jié)締組織和脂肪，切分成小塊，用蒸煮袋包裝后，于80 ℃水浴中恒溫加熱至馬肉的中心溫度達(dá)到70 ℃，取出肉樣冷卻至常溫，用濾紙拭干表面水分后稱其質(zhì)量。按下式計(jì)算蒸煮損失率。

1.3.3 剪切力的測(cè)定

將解凍好的肉樣用濾紙拭干表面水分，沿著肌纖維方向切取1 cm×1 cm×5 cm的肉條，用TA.XT2i型物性儀測(cè)定其剪切力，每個(gè)處理組分別測(cè)定3 個(gè)肉樣，取其平均值。剪切力測(cè)定參數(shù)為：探頭HDP/BSW；測(cè)試模式TPA；測(cè)試前速率2.00 mm/s；測(cè)試速率2.00 mm/s；測(cè)試后速率10.00 mm/s；下壓距離30.00 mm；負(fù)載類型Auto-20 g；數(shù)據(jù)獲得率500 pps。

1.3.4 SPC和MFI的測(cè)定

SPC采用雙縮脲法測(cè)定，牛血清白蛋白作為標(biāo)準(zhǔn)蛋白。MFI的測(cè)定按照Culler等[14]的方法。取4 g馬肉，加入40 mL 4 ℃的MFI緩沖液（100 mmol/L KCl、11.2 mmol/L K2HPO4、8.8 mmol/L KH2PO4、1 mmol/L乙二醇二乙醚二胺四乙酸、1 mmol/L MgCl2、1 mmol/L NaN3），勻漿后，于離心機(jī)中10 000 r/min離心2 min，倒出上清液，用于測(cè)定SPC。沉淀繼續(xù)在40 mL MFI緩沖溶液中攪拌成懸液，于10 000 r/min離心2 min，倒出上清液，沉淀在10 mL MFI緩沖溶液中制成懸液，用銅制篩網(wǎng)（40 目）過濾。然后用MFI緩沖液將濾液的蛋白質(zhì)量濃度調(diào)整為0.5 mg/mL，于540 nm波長(zhǎng)處測(cè)吸光度，將吸光度乘200即得到MFI。

1.3.5 膠原蛋白溶解性分析

采用Ringer’s試劑溶解法，參考Hill[15]和Bergman[16]等的方法，通過測(cè)定可溶性膠原蛋白含量與總膠原蛋白含量計(jì)算膠原蛋白的溶解性。

1.3.6 肌原纖維超微結(jié)構(gòu)觀察

樣品制備參照Nishimura等[17]的方法并略作修改。將所制備好的肉樣切成0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm的肉塊，于4 ℃下在戊二醛中固定72 h，然后用磷酸鹽緩沖液分別清洗3 次，每次30 min，依次用體積分?jǐn)?shù)50%、70%、80%、90%的乙醇溶液梯度脫水，各浸泡15 min，再用無水乙醇反復(fù)脫水3 次，每次30 min，脫水后用叔丁醇置換3 次，每次30 min。將置換后的樣品切片，冷凍干燥，用離子濺射儀在樣品表面鍍一層金屬膜，于掃描電子顯微鏡下觀察肌原纖維的微觀結(jié)構(gòu)。

1.4 數(shù)據(jù)分析處理

用Minitab 16.0軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用Tukey法進(jìn)行顯著性分析，用Excel 2003軟件制作圖形。以P＜0.05表示差異顯著，以P＜0.01表示差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同電刺激處理時(shí)間對(duì)宰后馬肉成熟過程中蒸煮損失率的影響

蒸煮損失率是評(píng)價(jià)肌肉保水性的重要指標(biāo)之一。由圖1可以看出，不同電刺激處理時(shí)間組馬肉的蒸煮損失率差異不顯著（P＞0.05），隨著電刺激處理時(shí)間的延長(zhǎng)，各處理組之間變化規(guī)律不明顯，說明不同的電刺激處理時(shí)間均未對(duì)馬肉的蒸煮損失率產(chǎn)生明顯影響。郎玉苗等[13]研究發(fā)現(xiàn)，電刺激處理對(duì)牦牛背最長(zhǎng)肌的蒸煮損失率沒有顯著影響，這與本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相一致。這可能是因?yàn)榧±w維膜需要較長(zhǎng)時(shí)間才會(huì)失去保持水分的功能，因此電刺激處理對(duì)肌肉持水力沒有明顯影響[18]。而隨著成熟時(shí)間的延長(zhǎng)，不同處理組馬肉的蒸煮損失率均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。這可能是因?yàn)槿庠诔墒爝^程中尸僵漸漸消失，肌肉系水力回升使蒸煮損失率下降[11]。

圖1 不同電刺激時(shí)間處理后馬肉蒸煮損失率在成熟過程中的變化Fig. 1 Variation in cooking loss of horsemeat with different electrical stimulation durations during aging

2.2 不同電刺激處理時(shí)間對(duì)宰后馬肉成熟過程中剪切力的影響

圖2 不同電刺激時(shí)間處理后馬肉剪切力在成熟過程中的變化Fig. 2 Variation in shear force of horsemeat with different electrical stimulation durations during aging

剪切力是評(píng)價(jià)肉嫩度最常用的指標(biāo)之一。由圖2可知，在電刺激0、20、40、60 s時(shí)，成熟1、3、7 d后，隨著電刺激處理時(shí)間的延長(zhǎng)，馬肉的剪切力呈逐漸下降趨勢(shì)，不同處理組之間馬肉的剪切力差異顯著（P＜0.05）。且同一電刺激時(shí)間處理后，隨成熟時(shí)間的延長(zhǎng)，馬肉的剪切力呈明顯下降趨勢(shì)。當(dāng)成熟時(shí)間為14 d時(shí)，不同電刺激時(shí)間處理組馬肉的剪切力變化不明顯。

電刺激60 s時(shí)，成熟1 d和14 d后馬肉的剪切力分別較對(duì)照組下降了15.5%和13.8%，成熟14 d時(shí)馬肉的剪切力較成熟1 d時(shí)下降了47.5%。國(guó)內(nèi)外研究表明，電刺激處理加快了宰后肉的糖酵解速率及肌原纖維與骨架蛋白的降解速度，同時(shí)破壞了肌纖維結(jié)構(gòu)，從而提高了嫩度[19-22]。但在電刺激60 s后，繼續(xù)延長(zhǎng)電刺激處理時(shí)間，馬肉剪切力未繼續(xù)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，且電刺激處理100 s時(shí)，剪切力略有上升。適度的電刺激處理可以減小馬肉成熟過程中的剪切力，但較長(zhǎng)時(shí)間的電刺激處理可能導(dǎo)致肉發(fā)生熱收縮[23]，從而使剪切力有增大的趨勢(shì)。

2.3 不同電刺激處理時(shí)間對(duì)宰后馬肉成熟過程中SPC的影響

圖3 不同電刺激時(shí)間處理后馬肉SPC在成熟過程中的變化Fig. 3 Variation in SPC of horsemeat with different electrical stimulation durations during aging

如圖3所示，在電刺激處理0、20、40、60 s時(shí)，隨著電刺激處理時(shí)間的延長(zhǎng)，各處理組馬肉的SPC呈上升趨勢(shì)。電刺激處理20、40、60、80 s和100 s后，成熟14 d的馬肉的SPC分別是對(duì)照組的1.05、1.07、1.16、1.17、1.17 倍。同時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)分析可知，電刺激處理時(shí)間為20、40 s處理組與對(duì)照組之間差異不顯著（P＞0.05），而60、80、100 s處理組的馬肉的SPC均顯著高于前3 個(gè)處理組（P＜0.05），說明雖然不同電刺激處理時(shí)間均促進(jìn)了馬肉SPC的上升，但電刺激處理達(dá)到一定時(shí)間才會(huì)顯著增強(qiáng)馬肉的嫩化效果。在電刺激60 s后，隨著電刺激處理時(shí)間的延長(zhǎng)，馬肉的SPC的變化趨于平緩。電刺激處理加快了糖酵解的反應(yīng)速度，使pH值快速下降，鈣激活酶的活性提高，肌原纖維蛋白及肌質(zhì)網(wǎng)遭到破壞，肌細(xì)胞間鈣離子的濃度升高，肌纖維降解速度加快，從而可能引起SPC的升高[24]。

2.4 不同電刺激處理時(shí)間對(duì)宰后馬肉成熟過程中MFI的影響

圖4 不同電刺激時(shí)間處理后馬肉MFI在成熟過程中的變化Fig. 4 Variation in MFI of horsemeat with different electrical stimulation durations during aging

肌肉成熟過程中，肌原纖維從Z線斷裂從而導(dǎo)致肌原纖維小片化，MFI是評(píng)價(jià)肉嫩度的一個(gè)非常重要的指標(biāo)[25-27]，它反應(yīng)了肌細(xì)胞內(nèi)部肌原纖維及骨架蛋白的完整性。由圖4可知，在電刺激0、20、40、60 s時(shí)，隨著電刺激處理時(shí)間的延長(zhǎng)，馬肉的MFI呈上升趨勢(shì)，差異顯著（P＜0.05）。同時(shí)還可看出，隨成熟時(shí)間的延長(zhǎng)，各處理組及對(duì)照組馬肉的MFI呈顯著上升趨勢(shì)，通過分析發(fā)現(xiàn)，不同成熟時(shí)間馬肉的MFI存在極顯著差異（P＜0.01）。電刺激60 s、成熟14 d時(shí)馬肉的MFI是對(duì)照組的1.28 倍。由此可知，電刺激處理會(huì)使馬肉成熟過程中的MFI顯著上升。這可能是由于電刺激處理破壞了肌質(zhì)網(wǎng)，加速了馬肉肌原纖維蛋白的降解，從而引起MFI的升高[24]。

2.5 不同電刺激處理時(shí)間對(duì)宰后馬肉成熟過程中膠原蛋白溶解性的影響

圖5 不同電刺激時(shí)間處理后馬肉膠原蛋白溶解性在成熟過程中的變化Fig. 5 Variation in collagen solubility of horsemeat with different electrical stimulation durations during aging

膠原蛋白溶解性反映了肉中可溶性膠原蛋白在總膠原蛋白中的含量高低，是體現(xiàn)由膠原蛋白構(gòu)成的“背景嫩度”的重要指標(biāo)[28]。對(duì)圖5分析可知，電刺激處理時(shí)間在0～100 s范圍內(nèi)，隨電刺激處理時(shí)間的延長(zhǎng)，在成熟1 d和3 d時(shí)各處理組馬肉的膠原蛋白溶解性間均不存在顯著差異（P＞0.05）。在成熟7 d和14 d時(shí)，0 s與20 s處理組間不存在顯著差異（P＞0.05）。而20 s與40、60、80、100 s處理組間均存在極顯著差異（P＜0.01），說明在電刺激處理時(shí)間達(dá)到40 s以后，電刺激處理對(duì)馬肉的膠原蛋白溶解性有顯著影響。當(dāng)電刺激40 s、成熟7、14 d時(shí)，馬肉膠原蛋白溶解性分別達(dá)到對(duì)照組7 d和14 d時(shí)的1.36 倍和1.34 倍。同時(shí)，同一電刺激時(shí)間處理后，隨成熟時(shí)間的延長(zhǎng)，馬肉的膠原蛋白溶解性呈顯著上升趨勢(shì)，分析表明，同一處理組的不同成熟時(shí)間之間，馬肉膠原蛋白溶解性存在極顯著差異（P＜0.01）。研究結(jié)果表明，電刺激處理可以降低膠原蛋白之間的交聯(lián)度，進(jìn)而提高可溶性膠原蛋白的含量，改善馬肉的嫩度。

2.6 電刺激處理對(duì)宰后馬肉成熟過程中超微結(jié)構(gòu)的影響

圖6 電刺激處理后馬肉微觀結(jié)構(gòu)在成熟過程中的變化Fig. 6 Variation in microstructure of horsemeat with different electrical stimulation durations during aging

電刺激處理對(duì)肌原纖維造成了物理性破壞，產(chǎn)生大量的攣縮帶和拉伸帶，有利于提高肉的嫩度[29]。如圖6所示，與對(duì)照組相比，經(jīng)電刺激處理的宰后馬肉在成熟過程中，肌束排列規(guī)則性更明顯地發(fā)生了變化，同時(shí)肌纖維也發(fā)生了較明顯的斷裂。隨著馬肉的不斷成熟，不規(guī)則排列越來越明顯，肌纖維的斷裂也更多。電刺激處理后的馬肉，在成熟7 d和14 d時(shí)，肌纖維的小片化現(xiàn)象更加明顯。由此可見，電刺激處理改變了馬肉肌纖維排列結(jié)構(gòu)，對(duì)肌纖維結(jié)構(gòu)也造成了破壞。這與研究結(jié)果中電刺激處理使MFI上升相符。George等[18]研究發(fā)現(xiàn)，電刺激處理使牛肉肌漿網(wǎng)過量釋放鈣離子，從而產(chǎn)生攣縮帶，破壞了肌纖維結(jié)構(gòu)，使嫩度得到改善。

3 結(jié) 論

電刺激處理對(duì)馬肉背最長(zhǎng)肌的蒸煮損失率沒有產(chǎn)生顯著影響，但對(duì)馬肉的剪切力、SPC、MFI和膠原蛋白溶解性都有明顯影響。在一定電刺激處理時(shí)間范圍內(nèi)，由于電刺激處理加快了宰后馬肉的糖酵解速率及肌原纖維與骨架蛋白的降解速度，降低了膠原蛋白之間的交聯(lián)度，從而使馬肉剪切力下降，SPC上升，MFI上升，膠原蛋白溶解性上升。電刺激60 s對(duì)馬肉的嫩度提升具有較好的效果，進(jìn)一步延長(zhǎng)電刺激處理時(shí)間效果提升不明顯。綜上所述，適當(dāng)?shù)碾姶碳ぬ幚砟軌虼龠M(jìn)宰后馬肉的成熟，使較為粗糙的馬肉得到有效嫩化，且該方法便于操作，在馬肉加工產(chǎn)業(yè)化方面具有廣闊的市場(chǎng)前景。

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