不同電壓擊暈對獺兔生理信號及宰后兔肉品質的影響

王穩航,徐倩倩,劉 婷,賈鴻茭,滕安國,劉安軍

(天津科技大學食品工程與生物技術學院,天津 300457)

不同電壓擊暈對獺兔生理信號及宰后兔肉品質的影響

王穩航,徐倩倩,劉 婷,賈鴻茭,滕安國,劉安軍

(天津科技大學食品工程與生物技術學院,天津 300457)

本文研究了電擊暈屠宰時,不同電壓對獺兔致暈后生理參數(腦電波、心電波)、胴體質量、兔肉品質(蒸煮損失率、滴水損失率、剪切力)的影響。實驗分為四組,以手砍腦干頸椎致暈法為對照組,其他三組分別用90、120、150V電壓頭部電擊獺兔3s致暈,然后割動脈放血,取其股二頭肌(biceps femoris)測定相關指標分析。結果發現,與對照組相比,電擊后獺兔腦電波呈癲癇狀,隨電擊電壓的增大癲癇狀腦電波振幅增大,其心電波主峰頻率也比對照組加快。同時,電擊致暈獺兔出現不同程度胴體瘀斑、骨折和出血等現象。隨著擊暈電壓的增大,兔肉蒸煮損失率和滴水損失率均顯著增大。同時電擊暈處理能增大兔肉剪切力,降低兔肉嫩度。以上結果表明,與脫頸處死相比,電擊致暈降低了兔肉品質,其隨著電壓強度的增加而更加明顯。按照屠宰需要及考慮動物福利的原則,選用90V電壓為獺兔適宜擊暈電壓。

獺兔,電擊暈,生理信號,兔肉品質

近年來,國內兔產業呈現穩步快速的發展態勢,我國已成為世界上最大的兔肉生產、出口國[1]。然而,我國兔肉加工利用率低、兔肉工業化深加工生產企業少、兔肉類制品僅占肉類總產量的9.7%[2],因此一些企業與科研人員專注于家兔的工業化屠宰與精加工的研究與開發。擊暈是畜禽工業化屠宰的一個必要環節。動物屠宰前的擊暈方式包括:機械擊暈、氣體擊暈和電擊暈。電擊暈是目前廣泛使用的一種致昏方法,電擊暈處理時,電流通過動物腦部造成癲癇狀態而使其昏厥,從而達到放血良好與操作安全的效果。屠宰行業調查顯示,高達92%的企業采用電擊的方式使畜禽致暈[3]。

電擊暈處理對肉的品質會產生不良影響。電擊昏處理會在通電的瞬間使動物血壓升高,導致一些末端毛細血管破裂,形成肌內血斑,并且在通電的過程中動物應激掙扎而導致胴體出現骨折現象。胴體的瘀斑、骨折和出血都會影響胴體品質[4-5]。同時,電擊暈處理對肉的pH、色度、保水性和嫩度會產生一定的影響。據Vergara等[6]研究發現宰前電擊暈處理使羊肉的pH下降速度加快,但它并沒有影響羊肉的色度、保水性和嫩度。據張文紅報道[7],電擊暈處理使豬肉的L*和a*增大,使肉的保水性下降,增大了PSE肉的發生。根據Alvarado等[8]研究發現,電擊暈處理也可以從肌肉微觀結構上影響肉質品質。

目前,電擊暈仍是規模化兔屠宰的致暈方法,應用范圍較廣,但幾乎沒有人對其進行過具體研究,包括電擊對兔胴體、肉品質等的影響。因此,本實驗以北方飼養量較大的肉毛兼用型兔種-獺兔為研究對象,研究在不同電壓電擊暈條件下,對獺兔致暈后生理信號和胴體、肉品質的影響,為實際獺兔屠宰提供一些參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

獺兔 48只,雄性,4月齡,體重(2±0.5)kg,購自河北武強一小型養殖廠。

MP150多通道生理信號采集器 美國BIOPAC公司;DH-1005A型連續可變高頻電源 濟南盛鑫電子科技有限公司;TD6001電子天平 天津天馬衡基儀器有限公司;PHS-3C型pH計 上海理達儀器廠;HH-8型數顯恒溫水浴鍋 金壇市金城國勝實驗儀器廠;TA.XTPluse物性儀 英國Stable Microsystem公司;CIE-LAB全自動色差計 Minolta公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗分組 實驗分4組,每組12只用于胴體、肉品質分析及生理信號檢測。分組時采取隨機原則,宰前禁食12～18h,不禁水。

1.2.2 宰前電擊暈處理 采用DH-1005A型連續可變高頻電源電擊。參考G. María等的方法并加以調整,三組電擊暈組致昏電壓分別為90、120、150V,頻率均為160Hz[9],電擊時間為3s(生理信號采集時以未擊暈組為對照,胴體及肉質品質分析時以手砍腦干頸椎致暈法為對照組)。電擊暈時采取頭部電擊的方式,以兩個外皮絕緣的金屬夾作為正負兩極分別夾兔頭部兩側眼眶上方,預先用水打濕該部分兔毛以增強其導電性。

1.2.3 ECG的描記與分析 將電擊暈后的獺兔立即固定,四肢固定,提起皮膚將銀質電極插入皮下,并滴一滴生理鹽水,電極的連接方式:VIN+連接左下肢,VIN-連接右上肢,GND連接右下肢。調節儀器參數:放大器增益設置在2000,高通濾波器設置在0.05Hz,低通濾波器設置在35Hz OFF。等待動物安靜后,用多通道生理信號采集器檢測兔的心電圖。每組取3只,進行心電圖的描記,并進行比較。

1.2.4 EEG的描記與分析 將兔四肢固定,提起皮膚將銀質電極插入皮下,并滴一滴生理鹽水,電極連接方式:取兩眼外眥與外耳門連線的前中1/3交點作一連線,并于此連線中點旁開1mm處扎入皮下。接地線扎入脖子后面。儀器參數同1.2.2,等待動物安靜后,用多通道生理信號采集器檢測兔的腦電圖。每組取3只,進行心電圖的描記,并進行比較。

1.2.5 屠宰與分割 當兔致暈后,觀察并記錄其生理反應并參考范成強等[10]的屠宰方法,將兔后腿倒掛,割開頸部動脈,充分放血。然后剝皮、分割胴體。取股二頭肌(biceps femoris),除可見的結締組織和脂肪,大小為1cm×1cm×3cm,重量為(5±1)g。將樣品在-18℃保存,測定相關指標。

1.2.6 兔肉pH的測定 屠宰取股二頭肌后,分別在45min、24h時分別測各組肉的pH變化。取2g獺兔肉加入18mL蒸餾水,12000r/min的條件下均質20s,于室溫放置20min。過濾后上清液使用pH計測定其酸度[11]。

1.2.7 兔肉滴水損失率的測定 將宰后12h的冷凍股二頭肌肉樣置于4℃冰箱放置12h解凍,然后稱重,將肉樣品掛到有曲別針改造的小鉤上,外面罩上塑料袋,用細繩將口封死,避免兔肉貼附塑料袋的壁將小鉤懸掛于4℃冰箱24h。取出后用吸水紙吸取表面水分后,稱重。每組測三組平行,計算滴水損失率[12]。

1.2.8 兔肉蒸煮損失率的測定 在4℃冰箱平衡12h股二頭肌肉樣解凍后稱重,然后外面罩上塑料袋,將數顯溫度計的溫度探頭插入肉的中心位置,扎緊袋口,將其放入80℃的水浴鍋,當中心溫度達到75℃時,取出肉樣,放入4℃冰箱過夜,用吸水紙去除水分,稱重。每組測三組平行,計算蒸煮損失率[12]。

1.2.9 兔肉剪切力的測定 將宰后低溫冷藏24h的兔股二頭肌外面罩上塑料袋,將數顯溫度計的溫度探頭插入肉的中心位置,扎緊袋口,將其放入80℃的水浴鍋(大概時間為20min),當肌肉樣品的中心溫度達到75℃時取出,然后放入4℃冰箱,冷卻2h,使肌肉樣品的中心溫度達到4℃,進行剪切力測定,應用的是Warner-Bratzler的方法,,用物性儀測定,刀頭要平行于紋理切割其中,探頭為HDP/BS;測前速度為1.5mm/s;測中速度為1.5mm/s;測后速度為10.0mm/s;負載類型為Auto-40g[13]。

1.2.10 兔肉色度的測定 在檢測前,先用黑板、白板校準色度計。取出肉樣,在4℃冰箱中平衡12h使兔肉解凍,取出后使樣品的大小為1cm×1cm×3cm,然后放入自封袋內,將裝有肉的塑封袋鋪平展,用CIE-LAB全自動色差計各測三次,然后分別求平均值,得出L*值(Lightness亮度)、a*值(redness紅色度)和b*值(yellowness黃色度)[14]。

1.3 數據處理

所有實驗均測三次平行,所得數據均以平均值±標準差(Means±SD)的形式表示。實驗數據用Origin 8.6 進行統計處理,確定其方差(ANOVA)和顯著性差異。p<0.05代表組間差異具有顯著性意義。

2 結果與分析

2.1 不同電壓擊暈后獺兔生理信號的變化

表1 電擊暈后獺兔生理活動主觀觀察Table 1 Subjective observation of physiological signals and carcass quality after electrical stunning

注:同行不同字母表示差異顯著(p<0.05)。

表1結果表明:隨著電壓的升高,獺兔痙攣時間及恢復意識所需時間顯著延長(p<0.05)。電擊后,兔出現四肢蹬直、全身痙攣、眼珠突出、牙齒磨動等生理現象,然后出現不同程度的暈厥,隨后意識慢慢恢復正常,意識恢復后放到平地,兔后肢仍然會出現無力的現象。

2.2 不同電壓擊暈后兔的心腦電圖變化

據研究,成功的擊暈特點是:呼吸中斷、過度分泌唾液、抽搐和蹬腿等活動增加,學術上稱為強直性陣痙攣[15]。在一些電擊暈強直性陣攣性的階段時獺兔無意識的抽搐和蹬腿時主觀觀察結果不明顯,所以檢測腦電圖我們可以判斷擊暈效果,尤其是在高頻電擊暈處理豬的宰前擊暈時[16]。

由圖1可知,90、120和150V處理組都產生癲癇樣波,所以證明三組電壓均能使動物成功被擊暈,并且隨著電壓的增大,癲癇樣波的振幅逐漸增大。這個研究結果和Anil等[17]在兔電擊暈中是相一致的。

圖1 不同電壓電暈后兔腦電圖變化Fig.1 Rabbit EEG of different stunning voltage with different voltage注：a：未電擊暈組；b：90V處理組； c：120V處理組；d；150V處理組，圖2、圖3同。

由圖2顯示,在電擊處理前,心電圖清晰有規律,電擊暈處理后,心電圖出現雜峰,并且頻率加快,隨著電壓的增加,心電圖主峰出現的頻率加快。根據研究,電擊暈處理后,動物全身痙攣,心臟同樣劇烈收縮,血壓升高,所以電擊處理后心跳加快。由圖2也可以看出,四組實驗組獺兔均有心臟電活動,證明電擊暈并沒有導致獺兔死亡,獺兔仍保持心臟活動。

圖2 不同電壓擊暈后兔心電圖的變化Fig.2 Rabbit ECG of different stunning voltage with different voltage

2.3 不同電壓擊暈對兔胴體質量的影響

由圖3可以看出,與對照組相比,90、120V電擊暈獺兔出現不同程度胴體瘀斑、出血現象,電壓增大到150V時,獺兔出現骨折現象。

圖3 不同胴體質量照片Fig.3 The picture of different carcass quality

2.4 不同電壓擊暈對兔肉pH的影響

宰后肌肉pH下降的速率對于肌肉的保水性具有關鍵性作用。Henckel P等認為宰后45min的pH代表了宰后代謝的發展,反映出宰后pH的下降速度,與肌肉的保水性有很強的相關性[18]。從圖4可以看出:宰后45min不擊暈組的pH顯著大于電擊暈組的值(p<0.05)。并且隨著擊暈電壓的增大各個處理組的pH略有降低,但各組間pH無顯著性差異。這表明與不擊暈組相比,電擊暈加速了兔胴體肌肉糖原代謝,導致pH的快速下降。宰后24h對照組的pH與宰前電擊暈處理組的pH無顯著差異。

圖4 不同電壓擊暈對宰后45min和24h兔肉pH的影響Fig.4 The effect of different stunningvoltages on rabbit meat pH at 45min and 24h postmortem注:不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05)。

造成宰后45min pH的變化的原因是,與沒有宰前電擊暈處理的對照組相比電擊暈處理組電流直接穿過兔胴體,使兔肌肉發生劇烈的痙攣收縮,消耗了肌肉中的ATP,加快宰后肌肉糖酵解代謝速度,使乳酸積累,從而導致了pH的快速下降[19-20]。這個結果與 Paulick等[21]和Channon等[22]認為宰前電擊暈處理使pH下降是一致的。

2.5 不同電壓擊暈對兔肉保水性的影響

肉的保水性,是指當肌肉受到外力作用時,其保持原有水分與添加水分的能力,是肉最重要的品質之一。從圖5可以看出:宰前電擊暈電壓對宰后肌肉的保水性有顯著影響,對照組的滴水損失率(2.81%)和蒸煮損失率(35.19%)顯著低于各電擊暈處理組(p<0.05);90V電壓的電擊暈處理的蒸煮損失率顯著低于120V及150V處理組(p<0.05)。隨著電壓的增大,滴水損失率和蒸煮損失率逐漸增大。所以宰前電擊暈處理對肉的保水性有不利影響,且這種影響與電壓強度存在正相關性。

圖5 不同電壓擊暈對兔肉滴水損失和蒸煮損失的影響Fig.5 The effect of different stunning voltages on drip loss and cooking loss of rabbit meat注:不同小寫字母表示蒸煮損失差異顯著(p<0.05), 不同大寫字母表示滴水損失差異顯著(p<0.05)。

pH的下降是影響肉的滴水損失率和蒸煮損失率的重要的因素[23-24]。非電擊暈處理的保水性顯著高于非電擊暈處理組,可能是因為擊暈處理動物的胴體熟化開始的比較早,使肌肉的蛋白水解作用減小了肌小節之間的間隙,降低了粗絲和細絲之間的靜電斥力造成肌肉結構的改變,使水分流失,另一方面可能由于迅速下降的pH造成蛋白質變性降低了肉的保水性。

2.6 不同電壓擊暈對兔肉色度的影響

由表2得知,各電擊暈組間兔肉亮度L*值比對照組的L*值都有所上升,但差異并不顯著。肉的紅度a*值,90V處理組及150V處理組均有所下降,而120V處理組a*值卻稍有上升。b*值變化沒有規律。各處理組之間兔肉宰后24h的L*、a*和b*值沒有顯著差異(p>0.05)。所以宰前電擊暈處理并不能對兔肉的色澤產生影響。本實驗結果與Velarde等[25]在羊和豬的研究一致。

表2 不同電擊暈電壓對兔肉色澤的影響Table 2 The effect of different stunning voltages on color of rabbit meat

2.7 不同電壓擊暈對兔肉剪切力的影響

圖6 不同電壓擊暈對兔肉剪切力的影響Fig.6 The effect of different stunning voltages on rabbit meat shear force注:不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05)。

肉的嫩度是消費者關注的重要品質指標之一,肌肉剪切力的大小可以反映肉的嫩度,二者呈現負相關關系。圖6顯示不同宰前電擊暈電壓對宰后肌肉的剪切力有顯著影響,非電擊暈處理的對照組的剪切力顯著低于電擊暈處理組(p<0.05);90V處理組的剪切力也顯著小于120V處理組和150V處理組;但120V處理組和150V處理組的剪切力差異不顯著。所以宰前電擊暈處理對肉的嫩度有不利影響。有研究表明,calpain的酶活降低不僅與底物有關和Ca2+濃度有關,還與pH有關[26]。本實驗電擊暈處理組的pH迅速下降,能夠降低calpain的酶活,從而影響了肉質嫩化,使剪切力增大。Immonen等的研究[27]也與本實驗研究結果相一致,所以宰前電擊暈處理組中,90V處理組對兔肉的嫩度影響要優于120V和150V的處理組。

3 結論

通過以上實驗可知,90、120、150V電壓電擊均能使獺兔暈厥。與宰前未電擊暈處理的兔相比電擊暈處理會造成兔的胴體品質降低,出現瘀斑、出血點和骨折的現象;并且也造成了兔肉食用品質降低,包括:pH降低、保水性變差和嫩度的降低。電擊暈電壓越大,兔肉品質越差。由于屠宰需要及考慮動物福利的原則,90V電壓適宜用于獺兔電擊暈。為適宜擊暈電壓。

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Effect of different voltage on the physiological signals of Rex rabbit and its meat quality

WANG Wen-hang,XU Qian-qian,LIU Ting,JIA Hong-jiao,TENG An-guo,LIU An-jun

(School of Food Engineering & Biotechnology,Tianjin University of Science & Technology,Tianjin 300457,China)

The physiological signal of Rex rabbit(electroencephalogram,electrocardiogram)treated with different voltage stunning and the meat quality(cooking loss,drip loss,shear force)after slaughter were studied. The Rex rabbits were randomly divided into four groups,one group with hammering brainstem cervical by hand method as control,others were treated with 90,120,150V voltage shock for 3s,leading to head dizzy. After arterial bleeding,biceps femoris was cut from carcass and detected for meat quality. Carcass bruising,fractures,bleeding at different extents were discovered in the electrical stunning groups while these phenomena was not found in control group. Electrical stunning made Rex rabbits to be epileptiform. Meantime,the amplitude of electroencephalogram(EEG)was improved and frequency of the main peak of electrocardiogram(ECG)were increased with the increasing electrical voltage. With voltage increasing,the cooking loss,the drip loss and the shear force of biceps femoris were significantly increased while the tenderness was decreased. The results showed that compared with stunned by hammering brainstem cervical by hand method,electrical stunning reduced meat quality of Rex rabbit,which was more apparent with the increasing voltage. According to the principles of slaughter and animal welfare needs,it was suggested that 90V was optimal to electrical stunning for Rex rabbit.

rex rabbit;electrical stunning;physiological signal;meat quality

2014-04-01

王穩航(1977-),男,博士,副研究員,研究方向：動物源性食品加工與控制,食品大分子結構、性質與功能。

國家公益性行業(農業)科研專項(201303082-3);天津市科技支撐計劃重點項目(合同13ZCZDNC01700)。

TS251.1

A

1002-0306(2015)01-0058-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.01.003