宰后頸臂束縛技術(shù)對牛肉品質(zhì)的影響

溫凱欣 徐晨晨 張楊 豐永紅 葉治兵 崔繁榮 王煦 朱廷新 孫寶忠

摘 要：頸臂束縛技術(shù)是一種在跟腱吊掛基礎(chǔ)上，于牛胴體前臂遠端與頸前端之間施加一徑向外力使之收緊，從而加快肉牛胴體成熟的技術(shù)。為研究該技術(shù)對牛肉品質(zhì)的影響，選取6 頭年齡和活體質(zhì)量相近的新疆褐牛，屠宰后左半側(cè)胴體采用頸臂束縛技術(shù)成熟（實驗組），右半側(cè)胴體采用傳統(tǒng)跟腱吊掛方式成熟（對照組），分別于宰后0、1、2、3、7、14、21 d測定牛臂三頭肌、背最長肌和股二頭肌三部位的pH值、失水率、蒸煮損失率、剪切力和肌纖維超微結(jié)構(gòu)等指標。結(jié)果表明：與對照組相比，實驗組肉樣失水率增加、剪切力降低、肌原纖維小片化指數(shù)增大，且差異顯著，肌原纖維結(jié)構(gòu)破壞更為嚴重。頸臂束縛成熟技術(shù)可以縮短牛肉的宰后成熟時間，降低工廠生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：牛肉;頸臂束縛;宰后成熟時間;品質(zhì)分析;嫩度

Abstract： The neck-arm restraint technique is a technique for accelerating the aging of beef carcasses by imposing a radial external force between the distal end of the forearm and the front end of the neck on the basis of Achilles tendon suspension. In order to study the effect of this treatment on beef quality， six Xinjiang brown cattle with similar ages and body masses were selected and slaughtered. Postmortem aging of the left half of the carcass was carried out with Achilles tendon suspension plus neck-arm restraint， while Achilles tendon suspension was used for postmortem aging of the right half. The pH value， water loss rate， cooking loss， shear force and ultrastructure of Triceps brachii， Longissimus dorsi and Biceps femoris were measured at 0， 1， 2， 3， 7， 14 and 21 d after slaughter. The results showed that compared with the control group， the experimental group had increased water loss rate， reduced shear force and increased myofibrillar fragmentation index， with significant differences being observed between the two groups. In addition， the muscle fiber structure in the experimental group was more severely damaged. To conclude， neck-arm restraint can significantly shorten the aging time of beef carcasses， reduce the production cost， and improve the production efficiency.

Keywords： beef; neck-arm restraint; aging time; quality analysis; tenderness

肉類商品的價值取決于其食用品質(zhì)，在很多因素中，嫩度是肉類品質(zhì)指標中消費者最為關(guān)注的[1-2]。影響肉類嫩度的因素主要包括宰前因素（品種和基因型[3]、動物性別和年齡[4]、飼養(yǎng)與宰前管理）與宰后因素（宰后肌肉pH值和溫度變化[5-6]、電刺激處理[7]、胴體吊掛[8-9]、肉的成熟和烹飪方法[10]等），決定肉嫩度優(yōu)劣的主要因素是宰后僵直過程中肌原纖維的收縮和蛋白酶降解關(guān)鍵肌纖維骨架蛋白的程度[11]，而如何快速提高宰后牛肉嫩度和縮短牛肉成熟時間是工廠急需解決的問題。

胴體吊掛成熟技術(shù)通過肌肉肌節(jié)長度的拉伸，減少了肌節(jié)的過度縮合，從而改善肉的嫩度[12]。牛胴體的傳統(tǒng)吊掛方式為后腿跟腱吊掛，這種吊掛方式使脊柱呈彎曲狀態(tài)，減弱了僵直過程中對背最長肌相關(guān)部位肉收縮的抑制[13]。頸臂束縛成熟技術(shù)是在跟腱吊掛基礎(chǔ)上，在前肢遠端和頸部前端之間施加一徑向拉力使之收緊的技術(shù)，可以有效抑制背最長肌在尸僵過程中縮合，使沿脊椎肌肉呈輕微拉伸的狀態(tài)，增加肌節(jié)長度，可以預防背最長肌及前肢相關(guān)肌肉發(fā)生收縮。實驗室前期研究發(fā)現(xiàn)，頸臂束縛技術(shù)能夠加快肉的成熟，提高嫩度的一致性，且操作簡單，減少人力負擔，胴體前肢被束縛使其所占冷庫空間變小，有利于提高排酸成熟間的空間利用率，減少冷卻能耗。

本研究探究頸臂束縛成熟技術(shù)對新疆褐牛胴體臂三頭肌、背最長肌和股二頭肌品質(zhì)的影響，為優(yōu)化牛肉屠宰加工技術(shù)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實驗牛選自新疆伊寧縣伊新牛羊養(yǎng)殖專業(yè)合作社，并由該社屠宰加工廠協(xié)助開展屠宰實驗。選取6 頭30 月齡新疆褐牛公牛，按照GB/T 19477—2018《畜禽屠宰操作規(guī)程 牛》[14]屠宰后，右半側(cè)胴體采用傳統(tǒng)跟腱吊掛方式成熟，左半側(cè)胴體采用頸臂束縛吊掛方式成熟，胴體排列整齊，推入排酸冷庫，間距不少于10 cm，排酸冷庫設定溫度0～4 ℃，相對濕度85%～90%。用尼龍繩在牛前臂遠端和牛第一、二頸椎連接處捆綁，持續(xù)施加30 kg的徑向拉力，分別在宰后0、1、2、3、7、14、21 d取背最長肌和股二頭肌樣品，由于臂三頭肌質(zhì)量不足以取到7 個時間點，故舍去2 d和21 d 2 個時間點，在宰后0、1、3、7、14 d取臂三頭肌樣品，按照各具體指標檢測要求處理、貯藏樣品。

氯化鉀、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀、氯化鎂、疊氮化鈉、乙二醇-雙-（2-氨基乙醚）四乙酸（ethylenebis（oxyethylenenitrilo）tetraacetic acid，EGTA）、氫氧化鈉、酒石酸鉀鈉、鋨酸 天津市光復科技發(fā)展有限公司;胰蛋白酶、牛血清白蛋白標準品（均為生化試劑） 北京索萊寶科技有限公司;試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

FJ200-S高速均質(zhì)機 北京維欣儀奧科技有限公司;LG10-24A高速離心機 北京京立離心機有限公司;XS105電子天平 瑞士梅特勒-托利多儀器有限公司;H721可見分光光度計 天津普瑞斯儀器有限公司;TA-XT2i質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro System公司;DK-S28電熱恒溫水浴鍋 上海精宏實驗設備有限公司;H-7500透射電子顯微鏡 日本日立公司;GelDoc EZ凝膠成像系統(tǒng) 美國Bio-Rad公司;SX-500高壓滅菌鍋 日本Tomy公司。

1.3 方法

1.3.1 pH值測定

參照GB 5009.237—2016《食品安全國家標準 食品pH值的測定》[15]。

1.3.2 失水率測定

參照NY/T 1333—2007《畜禽肉質(zhì)的測定》[16]，采用應變控制式無側(cè)限壓力儀測定失水率。

1.3.3 蒸煮損失率測定

取長×寬×高不小于6 cm×3 cm×3 cm的整塊肉樣，去除表面筋膜、脂肪，稱取肉塊質(zhì)量（m1）后，將樣品用蒸煮袋封裝，80 ℃恒溫水浴加熱，至肉樣中心溫度達到70 ℃時取出，冷卻，用濾紙吸干表面水分，稱取肉塊質(zhì)量（m2）。蒸煮損失率按下式計算。

1.3.4 剪切力測定

參照NY/T 1180—2006《肉嫩度的測定 剪切力測定法》[17]。

1.3.5 肌原纖維小片化指數(shù)（myofibrillar fragmentation index，MFI）測定

參照黃明[18]的方法測定。去除肉樣可見脂肪后，精確稱取2.00 g，加入溫度為2 ℃的MFI緩沖液（含100 mmol/L KCl、11.2 mmol/L K2HPO4、8.8 mmol/L KH2PO4、1 mmol/L EGTA、1 mmol/L MgCl2和1 mmol/L?NaN3）20 mL，于勻漿器中勻漿3 次，每次20 s，間隔1 min;勻漿液在4 ℃條件下10 000 r/min離心15 min，棄去上清液，沉淀中再次加入20 mL MFI緩沖液重新勻漿、離心棄去上清液;沉淀中加入5 mL MFI緩沖液進行勻漿，用200 目尼龍篩網(wǎng)過濾，去除結(jié)締組織，再用5 倍體積的MFI緩沖液沖洗離心管并過濾，合并濾液，即為肌原纖維蛋白懸濁液。用雙縮脲法測定所得肌原纖維蛋白懸濁液質(zhì)量濃度后，將其質(zhì)量濃度用MFI緩沖液調(diào)整至0.5 mg/mL，在540 nm波長處測定吸光度，所得數(shù)值乘以200即為MFI。

1.3.6 透射電鏡觀察微觀結(jié)構(gòu)

參考Li等[19]的方法，并稍作修改。用透射電子顯微鏡觀察肌纖維的超微結(jié)構(gòu)，將肉樣切成3 mm×1 mm×1 mm的長方體，用預冷的2.5%戊二醛溶液固定4 h以上，0.1 mol/L磷酸緩沖液（pH 7.4）沖洗，依次經(jīng)體積分數(shù)50%、70%、80%、95%、100%乙醇脫水15 min，無水丙酮置換后，包埋、切片、染色，用透射電子顯微鏡進行觀察和拍照。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20.0軟件及Microsoft Excel 2010軟件對實驗數(shù)據(jù)進行單因素方差分析，結(jié)果以平均值±標準差表示，對各項指標進行t檢驗分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 吊掛方式和成熟時間對牛臂三頭肌、背最長肌和股二頭肌pH值的影響

由表1可知，實驗組和對照組宰后3 個部位牛肉的pH值沒有顯著差異。從宰后不同成熟時間看，宰后牛肉pH值下降顯著（P<0.05），這是由于牛被宰殺后，牛肉組織細胞開始進行無氧呼吸，細胞內(nèi)的糖類物質(zhì)經(jīng)生化反應生成乳酸，故在排酸成熟前期，乳酸以持續(xù)較快的速率生成，使得牛肉的pH值下降較快[20]。

2.2 吊掛方式和成熟時間對牛臂三頭肌、背最長肌和股二頭肌失水率的影響

保水性是評價冷鮮牛肉品質(zhì)的重要指標之一，肉在成熟過程中，結(jié)合水、不易流動水和自由水的狀態(tài)和含量會發(fā)生變化，從而影響生鮮肉的保水性[21]，牛肉的失水率是牛肉的保水性指標之一。由表2可知，牛肉的失水率在成熟過程中呈現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定增加趨勢。臂三頭肌宰后成熟1 d時，實驗組與對照組相比失水率顯著增加（P<0.05）;背最長肌宰后成熟2 d和3 d時，實驗組和對照組相比失水率顯著增加（P<0.05）;股二頭肌宰后成熟3 d時，實驗組和對照組相比失水率顯著增加（P<0.05）。成熟過程中，pH值的下降引起肌動球蛋白形成，導致蛋白質(zhì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)空隙減小，使水分更容易溢出，從而牛肉的保水性降低[22]。Hughes等[23]研究表明，隨著肉成熟的進行，細胞骨架蛋白的降解會減少肌原纖維收縮力的傳遞，使水分在肉中保留，且成熟過程中肌原纖維會發(fā)生腫脹，容納更多的水分，因此在成熟后期肉的保水性會有所改善，這與臂三頭肌宰后成熟14 d、背最長肌和股二頭肌宰后成熟21 d時失水率降低的結(jié)果相一致。

牛肉的蒸煮損失率是肉保水性的指標之一。由表3可知，臂三頭肌宰后成熟1 d時，實驗組和對照組相比蒸煮損失率顯著降低（P<0.05），背最長肌宰后成熟1 d時，實驗組和對照組相比蒸煮損失率顯著降低（P<0.05），宰后成熟3 d時，實驗組和對照組相比蒸煮損失率顯著升高（P<0.05），股二頭肌宰后成熟1 d時，實驗組和對照組相比蒸煮損失率顯著升高（P<0.05）。牛肉的蒸煮損失率在成熟過程中呈現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定增加趨勢，而在成熟后期蒸煮損失率會有所改善。

2.4 吊掛方式和成熟時間對牛臂三頭肌、背最長肌和股二頭肌剪切力的影響

嫩度是肉品質(zhì)評價的重要指標之一。由表4可知，臂三頭肌宰后成熟1、3 d時，實驗組與對照組相比剪切力顯著降低（P<0.05），隨著成熟時間的增加，剪切力降低程度變小，實驗組和對照組剪切力趨于一致，實驗組臂三頭肌宰后成熟1 d時的剪切力與對照組宰后成熟3 d的剪切力相近，說明頸臂束縛吊掛技術(shù)使牛臂三頭肌的成熟加快，嫩度提高。

背最長肌宰后成熟1、2、3、7 d時，實驗組與對照組相比剪切力顯著降低（P<0.05），實驗組宰后成熟3 d的剪切力已經(jīng)達到對照組宰后成熟7 d的剪切力，說明頸臂束縛吊掛對牛外脊的影響較大，可以達到快速成熟的目的。

股二頭肌僅在宰后成熟3 d時，實驗組與對照組相比剪切力顯著降低（P<0.05），說明頸臂束縛吊掛技術(shù)對后部肉的拉伸力沒有前部牽拉力量大，影響程度較小;其他成熟時間，2 種處理方式股二頭肌剪切力雖然無顯著性差異，但是實驗組的剪切力均低于對照組，說明頸臂束縛技術(shù)能夠減少成熟時間，短時間內(nèi)顯著提高宰后牛臂三頭肌和背最長肌嫩度，改善股二頭肌的嫩度，是一種牛肉快速成熟技術(shù)。

2.5 吊掛方式和成熟時間對牛臂三頭肌、背最長肌和股二頭肌MFI的影響

肌原纖維斷裂成小片段是導致肌肉自溶和肉質(zhì)變嫩的直接原因，因此MFI被認為是衡量肉嫩度的重要指標[24]。MFI可以反映肌細胞內(nèi)部肌原纖維及骨架蛋白的完整程度，MFI越大，肌原纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)完整性受到破壞的程度越大，肌肉成熟度越高。

由表5可知：臂三頭肌在宰后成熟3 d和7 d時，實驗組相比于對照組MFI顯著增大（P<0.05）;背最長肌宰后成熟2、3、7、14 d時，實驗組和對照組差異顯著

（P<0.05）;股二頭肌宰后成熟3 d時，實驗組和對照組差異顯著（P<0.05），其他成熟時間2 種處理方式雖然無顯著差異，但是實驗組MFI均高于對照組，說明頸臂束縛吊掛技術(shù)加快了牛背最長肌的嫩化。隨著宰后成熟時間的延長，肌原纖維在微生物酶和蛋白酶的作用下結(jié)構(gòu)被破壞，造成肌原纖維的小片化，且隨著成熟過程的進行，小片化程度不斷加深，肌原纖維裂解程度逐漸變大，這與付麗[25]、李可[26]、劉玉青[27]等的研究結(jié)果基本一致。

通過直接觀察超微結(jié)構(gòu)能夠反映宰后吊掛成熟過程中肌原纖維的形態(tài)變化[28]。由圖1可知，宰后成熟0 d時，實驗組和對照組牛背最長肌的肌原纖維結(jié)構(gòu)均清晰可見，肌原纖維緊密相連，亮帶、暗帶、M線、Z線和H區(qū)完整，未發(fā)現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。宰后成熟3 d時，對照組出現(xiàn)不規(guī)則形變，開始出現(xiàn)幾個相連肌節(jié)被降解的現(xiàn)象，Z線降解較為明顯，部分區(qū)域出現(xiàn)拉伸帶和痙攣帶;實驗組的肌節(jié)間隙明顯變寬，肌原纖維發(fā)生大面積破壞、溶解，肌原纖維結(jié)構(gòu)被嚴重破壞。這些現(xiàn)象說明牛肉在吊掛成熟過程中，肌原纖維小片化程度不斷加深，實驗組變化速率快于對照組，這與本實驗中剪切力發(fā)生顯著變化的結(jié)論相互支持。

3 結(jié) 論

活牛被宰殺后，通過排酸成熟過程可以提高牛肉的食用品質(zhì)[29-30]。通過研究成熟期間不同吊掛方式對牛肉品質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn)：隨著排酸過程的進行，牛肉的硬度先增大后減小，相較于普通跟腱吊掛，頸臂束縛吊掛能夠顯著降低牛肉的硬度;MFI逐漸增大，頸臂束縛吊掛成熟牛肉的MFI在多個時間點顯著大于普通跟腱吊掛;pH值則是先降低后升高，而后達到正常新鮮牛肉的范圍，但是2 種吊掛處理方式對牛肉的pH值沒有顯著影響;保水性隨著成熟過程的進行逐漸減小，而在成熟后期又稍有改善;通過觀察牛背最長肌的肌原纖維超微結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，宰后成熟3 d實驗組牛肉肌節(jié)間隙明顯變寬，肌原纖維發(fā)生大面積破壞、溶解。

由以上結(jié)果得出，頸臂束縛吊掛方式可以使牛背最長肌宰后成熟3 d的剪切力降低至普通跟腱吊掛宰后成熟7 d的水平，能夠加快肉的成熟，使其嫩度短時間內(nèi)提高，并且操作簡單，胴體前肢被束縛使其所占冷庫空間變小，有利于提高冷庫的空間利用率，減少冷卻能耗，適宜推廣。

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