新疆褐牛不同部位牛肉在成熟過程中的品質(zhì)變化

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(1.中國農(nóng)業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所,北京 100193; 2.甘肅農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院,甘肅蘭州 730070; 3.新疆畜牧科學院畜牧研究所,新疆烏魯木齊 830000; 4.伊犁職業(yè)技術學院,新疆伊犁 835000)

新疆褐牛是以新疆本地土牛為母本,引用了瑞士褐牛、阿拉托瑪以及少量科斯特羅姆牛與之雜交產(chǎn)生的一種抗病、抗寒、耐粗飼、適應性強、放牧性能好的乳肉兼用型牛種,主要位于新疆的伊犁州和塔城地區(qū)。新疆褐牛是新疆解放后培養(yǎng)出的第一個牛品種,其肉質(zhì)鮮美,營養(yǎng)豐富,是新疆地區(qū)農(nóng)牧民發(fā)家致富的一種主要養(yǎng)殖途徑,具有較高經(jīng)濟價值和研究價值[1]。

在“優(yōu)質(zhì)優(yōu)價”的時代大背景下,牛肉品質(zhì)的提升成為行業(yè)和產(chǎn)業(yè)內(nèi)部越來越重視的課題。牛肉的品質(zhì)受多種因素影響，變異較大,這些因素包括內(nèi)在特性(品種、年齡、性別、部位等)和技術因素(宰前管理、電刺激和宰后成熟),其中宰后成熟是一種可以整體提升牛肉品質(zhì)的方法[2]。新疆褐牛經(jīng)適宜的營養(yǎng)水平和育肥模式,新疆褐牛完全可以生產(chǎn)出高檔優(yōu)質(zhì)牛肉[3],故研究價值巨大。

現(xiàn)有研究較一致認為肌纖維類型與肉品質(zhì)(如pH、色差、持水力和嫩度等)直接相關,但關于它們之間內(nèi)部存在怎樣的關系仍有爭議[4-5]。新疆褐牛肌肉部位對新疆褐牛肌肉的肌纖維特性和品質(zhì)影響顯著,增加Ⅰ型肌纖維的數(shù)量、減少ⅡB型肌纖維的數(shù)量均有利于提高牛肉嫩度[6]。目前,新疆褐牛不同纖維類型組成的不同部位肉在成熟過程中的研究尚未見報道。本文將重點研究新疆褐牛胴體代表肌肉(岡上肌、岡下肌、臂三頭肌、腰大肌、背最長肌、半腱肌、半膜肌和股二頭肌)在宰后成熟14 d內(nèi)品質(zhì)變化規(guī)律,以期為新疆褐牛精細成熟技術提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮新疆褐牛公牛(30月齡)岡上肌、岡下肌、臂三頭肌、背最長肌、腰大肌、半腱肌、半膜肌和股二頭肌 各1.5 kg,由新疆伊寧縣伊新牛羊養(yǎng)殖專業(yè)合作社提供。

LTA.XT Plus型質(zhì)構儀 英國 Stable Micro System公司;YYW-2型應變式控制式無側限壓力儀 南京土壤儀器廠有限公司;HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋 江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司;JR-1型針式溫度計 廣州樂享電子有限公司;BS224S型賽多利電子天平 北京賽多利斯儀器有限公司;DZ-500/2S型真空包裝機 諸城市正泰機械有限公司;CR-400型色差計 北京柯美潤達儀器有限公司;HI199163型pH酸度計 美國哈納沃德儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 取樣與樣品處理 對試驗用牛取左半胴體的岡上肌、岡下肌、臂三頭肌、腰大肌、背最長肌、半腱肌、半膜肌和股二頭肌,然后將每一部位分成7塊,其中宰后1 h的樣品直接取樣一塊,其他進行真空包裝后置于4 ℃冰箱中成熟14 d,在1、6和12 h以及1、3、7和14 d取樣用于測定品質(zhì)指標。同時,在每個時間點取200 g樣品(其中100 g用于失水率測定,100 g用于其他指標測定)。

1.2.2 試驗指標測定

1.2.2.1 色差測定 將肉樣新切橫斷面在室溫下氧合30 min,使用色差計進行亮度(L*)、紅度(a*)和黃度(b*)的測定。在CIE色度坐標系統(tǒng)中,L*值代表亮度(L*=100為白,L*=0為暗);a*值代表紅色度(a*>0表示偏紅,a*值越大,表示顏色越紅);b*值代表黃色度(b*越大,肉色越黃,b*<0表示顏色偏藍)。

1.2.2.2 TPA(質(zhì)構剖面分析) 參考張麗等[7]質(zhì)構剖面分析的測定方法。對樣品進行兩次壓縮,采用TPA模式測定,具體條件:探頭回升到樣品表面的高度30 mm;測試前速率30 mm/min,檢測速率30 mm/min,測試后速率30 mm/min;最小起始力0.5 N,形變百分率40%;數(shù)據(jù)收集頻率100 Hz。

1.2.2.3 剪切力測定 按照NY/T 1180-2006《肉嫩度的測定-剪切力測定法》[8],使用質(zhì)構儀進行測定,一個樣品測定三到五次,取平均值。

1.2.2.4 失水率測定(壓力法) 按照NY/T 1333-2007《畜禽肉質(zhì)的測定》[9]中壓力法失水率的測定方法進行測定。

1.2.2.5 蒸煮損失測定 取約100 g肉塊,精確稱重記作W1,用熱收縮膜真空包裝后80 ℃蒸煮熟制,直至中心溫度達70 ℃,解開包裝,待冷卻晾干后,稱重記作W2。蒸煮損失(%)=(W1-W2)×100/W1。

1.2.2.6 pH測定 用pH=4.01和7.01的校準液進行校準,校準后將pH計插入肉樣中測定,取3次平行測定的均值作為該待測肉樣的pH。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

本試驗使用SPSS 20.0及Microsoft Excel 2010軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,試驗結果以平均值±標準差表示;對各項指標進行Duncan’s分析,以P<0.05 作為差異顯著性判斷標準參照SPSS皮爾遜(Pearson)法進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1 成熟過程中肉色的變化

肉色是評定肌肉外觀的重要指標,也是影響消費者購買的重要因素,顏色代表肉的新鮮度,對肉品行業(yè)和科學研究有重要作用。不同部位牛肉成熟過程中色差的變化見表1,L*表示亮度,在成熟過程中,岡上肌、背最長肌在宰后1 dL*達到最小,臂三頭肌、腰大肌、半腱肌在宰后12 hL*達到最小,岡下肌、股二頭肌的L*分別在宰后3 d和6 h達到最小;在宰后1 h,半膜肌的L*顯著小于除臂三頭肌的其他部位(P<0.05)。a*表示紅度,在14 d的成熟過程中,岡上肌、岡下肌、臂三頭肌、腰大肌、半腱肌、股二頭肌的a*在宰后12 h達到最小;背最長肌、半膜肌的a*在宰后1 d 達到最小。b*表示黃度,在成熟過程中各部位的b*最小值所在時間點規(guī)律性不強。

表1 宰后成熟過程中肉色變化(n=6)Table 1 Change of meat color during postmortem ageing(n=6)

注:同行上標不同大寫字母表示差異顯著(P<0.05);同列上標不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05),表2～表7同。

成熟時間對牛肉的色差有一定影響。八個部位肉L*、a*總體呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢,在a*出現(xiàn)最小值之后隨著成熟時間的延長,八個部位牛肉的a*值呈增加的趨勢,這可能因為宰后成熟過程中肌紅蛋白與氧氣結合生成氧合肌紅蛋白,氧合肌紅蛋白為鮮紅色,所以使a*值升高。

2.2 成熟過程中質(zhì)構特性的變化

剪切力和質(zhì)構剖面分析是評價牛肉嫩度常用的指標,而質(zhì)構剖面分析能夠較為全面的衡量牛肉的質(zhì)地特性。肉的硬度在某種程度上也可以理解為肉的嫩度,嫩度越好,則硬度值越低[10]。硬度表示第一次壓縮樣品時的壓力峰值;彈性表示變形樣品在去除壓力后恢復到變形前的高度比率;內(nèi)聚性表示測試樣品經(jīng)過第一次壓縮變形后所表現(xiàn)出來的第二次壓縮的相對抵抗能力;咀嚼性表示將固體食品咀嚼到可吞咽時需做功的多少,數(shù)值上約等于硬度與內(nèi)聚性和彈性的乘積;回復性表示樣品在第一次壓縮過程中回彈能力。肌肉部位影響牛肉的質(zhì)構剖面分析如表2,在宰后成熟過程中,岡上肌、腰大肌、背最長肌在12 h硬度達到最大,岡下肌、臂三頭肌、半膜肌、股二頭肌在1 d硬度達到最大,半腱肌在7 d 硬度達到最大。在成熟過程中,八個部位肉除半腱肌和股二頭肌外,內(nèi)聚性和回復性在1 d均達到最小,這種變化可能和牛肉的成熟有關。成熟是使肉變得柔嫩和具有風味得過程[11],而肌原纖維的小片化是其重要因素。有學者發(fā)現(xiàn)[12]不同肌纖維類型的新疆褐牛肉蛋白質(zhì)降解模式差異較大,Ⅰ型肌纖維含量高的腰大肌比Ⅱ型肌纖維含量高的背最長肌和股二頭肌具有更高的初始肌原纖維小片化指數(shù)(MFI),但肌原纖維降解的速度比背最長肌和股二頭肌要慢。

成熟時間對牛肉的質(zhì)構特性有一定影響,在宰后1 h,腰大肌的硬度顯著小于其他部位肉(P<0.05);在其他成熟時間,腰大肌的硬度小于其他部位肉(除岡上肌1 d外)。

表2 宰后成熟過程中質(zhì)構剖面分析參數(shù)變化(n=6)Table 2 Change of texture profile analysis during postmortem ageing(n=6)

表3 宰后成熟過程中剪切力變化/kg(n=6)Table 3 Change of warner-bratzler shear force during postmortem ageing(n=6)

表4 宰后成熟過程中剪切力變化率(%)Table 4 Change of warner-bratzler shear force rate during postmortem ageing(%)

2.3 成熟過程中剪切力的變化

嫩度是肉的主要食用品質(zhì)之一,嫩度能夠使消費者直觀的感受到肉口感的老嫩,它是消費者評判肉質(zhì)優(yōu)劣最常用的指標[13]。剪切力值越低則牛肉的嫩度就越好,消費者的滿意度也就越高[14]。不同部位牛肉宰后成熟過程中剪切力值變化見表3,在宰后成熟過程中,所有部位肉剪切力變化都是先增加后降低。不同部位剪切力達到最大值的時間點不同,岡上肌、岡下肌、半腱肌、半膜肌和股二頭肌的剪切力在宰后12 h達到最大,臂三頭肌、腰大肌和背最長肌的剪切力均在宰后1 d達到最大,腰大肌在除14 d外的各成熟期時間點,剪切力均顯著低于其他部位肉(P<0.05),在14 d 剪切力低于其他部位肉。不同部位牛肉成熟過程中剪切力變化率見表4,除股二頭肌外的其它七個部位剪切力變化率之間不存在顯著性差異(P>0.05),且股二頭肌的剪切力變化率最大,半腱肌的剪切力變化率小于其他部位肉。

2.4 成熟過程中水分的變化

系水力反映出肌肉內(nèi)部組織保留水的能力,壓力失水率和蒸煮損失常用來反映系水力的好壞。壓力失水率和蒸煮損失越低,肌肉的系水力就越好,牛肉的加工品質(zhì)也就越好。系水力還會影響肉的色香味、營養(yǎng)成分、多汁性等食用品質(zhì),它是一個重要的經(jīng)濟指標。

不同部位牛肉成熟過程中系水力變化見表5,在14 d的成熟過程中,各部位的壓力失水率總體呈下降的趨勢,半膜肌失水率(1 h和14 d比較)下降最大,臂三頭肌和背最長肌次之。在成熟過程中,岡上肌、腰大肌、背最長肌的加壓失水率在宰后1 d 達到最大,岡下肌的加壓失水率在宰后12 h達到最大,股二頭肌的加壓失水率在宰后6 h 達到最大。半腱肌在宰后1h的失水率顯著低于除股二頭肌外的其他時間點,半膜肌在宰后14 d的失水率低于其他時間點。

表5 宰后成熟過程中持水能力變化(n=6,%)Table 5 Change of water holding capacity during postmortem ageing(n=6,%)

表6 宰后成熟過程中pH變化(n=6)Table 6 Change of pH during postmortem ageing(n=6)

表7 宰后成熟過程中pH變化率(%)Table 7 Change of pH rate during postmortem ageing(%)

八個部位肉宰后成熟過程中蒸煮損失總體都呈增加的趨勢。在成熟過程中,岡上肌、臂三頭肌、腰大肌、股二頭肌的蒸煮損失在宰后3 d 蒸煮損失達到最大,岡下肌、背最肌、半腱肌、半膜肌的蒸煮損失在宰后14 d 達到最大。

2.5 成熟過程中pH的變化

pH不僅是肌肉酸堿度的表現(xiàn),而且對肌肉品質(zhì)有著重要影響,pH不僅直接影響肉的適口性、嫩度、蒸煮損失和貨架時間,還與牛肉的系水力和肉色等顯著相關。不同肌纖維類型組成牛肉宰后成熟過程中pH的變化見表6,隨著成熟時間的延長,八個部位肌肉pH呈現(xiàn)先下降后小幅回升趨勢,但總體都呈下降的趨勢。其中半膜肌和股二頭肌是在12 h時pH降低到最低點,岡上肌、岡下肌、腰大肌、背最長肌、半腱肌在1 d時pH降到最低點。宰后1 h,腰大肌的pH顯著低于其他部位肉(P<0.05),宰后6 h,腰大肌的pH顯著低于除半腱肌外的其他部位肉(P<0.05)。不同部位牛肉成熟過程中pH變化率見表7,由表可知背最長肌的pH變化率最大,腰大肌的pH變化率顯著低于其他部位肉(P<0.05)。

3 討論

本研究得出隨著成熟時間的延長,新疆褐牛臂三頭肌、半腱肌、半膜肌的a*值均呈增加的趨勢。Li等[15]研究認為肉的顏色與pH和系水能力都有關系,隨著肌肉的系水力下降,肌肉中的肌紅蛋白得到濃縮,從而使顏色更紅,孫天利等[16]也得出相似的結論。半腱肌的L*值高于其他部位肉,而其pH多數(shù)相對低于其他部位肉。Swatland等[17]研究得出pH值較低的肉,顏色更加蒼白,并且L*值較高,這和本研究得出的結論相一致。

質(zhì)構可以模擬食物在口腔咀嚼時的變化,它能夠使消費者對肉品的質(zhì)量和口感有更直觀的感受[18]。Marino等[19]研究成熟時間對波多利亞公牛牛肉嫩度的影響發(fā)現(xiàn),宰后成熟對牛肉的嫩度和嫩化速率有顯著的影響。本文中硬度、咀嚼性的變化趨勢大體一致,與剪切力的變化趨勢多數(shù)一致。說明宰后成熟也能改善肉的質(zhì)構,影響質(zhì)構的因素和剪切力的基本相同,不同部位肉之間質(zhì)構變化的差異主要受肌纖維類型及其代謝相關酶的活性有關[20]。本研究中新疆褐牛岡上肌、岡下肌、臂三頭肌、腰大肌、背最長肌、半腱肌、半膜肌和股二頭肌的剪切力存在較大差異,安格斯和婆羅門雜交牛七種不同部位肉的嫩度變化,結果也發(fā)現(xiàn)不同部位肉之間的嫩度存在較大差異[21]。在宰后12 h 到1 d內(nèi),本研究中八個部位肌肉剪切力相對1 h各該部位剪切力增加,1～14 d內(nèi)剪切力降低,這主要是因為宰后早期肌肉發(fā)生了僵直的過程,隨著時間的延長又發(fā)生了解僵,從而導致剪切力先增加后降低[11]。郎玉苗[22-23]對中國西門塔爾牛腰大肌、背最長肌和半腱肌成熟21 d內(nèi)的嫩度變化進行了研究,結果發(fā)現(xiàn)1～21 d內(nèi)隨著宰后成熟時間的延長,三種肌肉的剪切力均下降。剪切力和纖維的Z線有很大關系,Choi等[24]研究發(fā)現(xiàn)快收縮型纖維的Z線比慢收縮型纖維要窄,并且組成快收縮型纖維Z線的蛋白降解速率更快。

本研究中,系水力隨著成熟時間逐漸下降,Swatland等[25]研究得出在宰后成熟過程中,由于蛋白質(zhì)變性使自由水含量和汁液損失增加,從而導致肌肉的系水力下降。Kang等[26]研究得出豬肉慢型肌纖維含量與汁液損失呈顯著負相關關系,郎玉苗[23]也得出中國西門塔爾牛的腰大肌系水力低于ⅡB型纖維比例高的背最長肌和半腱肌。

許多學者對豬肉、牛肉和羊肉的研究也得出了宰后腰大肌pH的下降速率要比其他部位快的結論[27-28],本研究也得出了一致的結論。育肥新疆褐牛的肉質(zhì)因部位不同而有所差異且總體較嫩[29]。不同肌纖維類型所含的代謝酶種類和活性有差異,所以宰后早期不同肌纖維類型組成肌肉存在代謝速率的差異[30],pH45 min能夠反映宰后早期代謝速率[31],說明造成上述差異的原因可能是pH的下降速率和宰后代謝有關。pH的下降速率還與宰后肌肉組織中所含的糖原含量有關,Ⅰ型肌纖維比ⅡB型肌纖維具有較高的氧代謝能力,較低的糖原含量,這也可能是造成上述差異的原因,但是關于腰大肌的這種差異的具體機理目前還不太清楚。

4 結論

岡上肌、岡下肌、臂三頭肌、腰大肌、背最長肌、半腱肌、半膜肌和股二頭肌的硬度和彈性均隨著成熟時間先增加后降低。八個部位肉中,腰大肌具有最高的a*值,硬度低于其他部位,系水力較差;而半膜肌的系水力較好。八個部位肉的剪切力變化是先增加后降低,腰大肌剪切力低于其他部位肉,股二頭肌的剪切力變化率最大。腰大肌的pH變化率顯著低于其他部位肉(P<0.05),八個部位肉的pH的變化均是先降低后增加。