冰溫對雞胸肉成熟過程中品質的影響

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(1.河南科技學院食品學院，河南新鄉 453003; 2.河南科技學院畜禽產品精深加工與質量安全控制河南省工程技術研究中心,河南新鄉 453003)

冰溫是指從0 ℃以下到生物體凍結溫度之間的溫度范圍,冰溫保鮮技術是指在0 ℃以下至組織結冰點以上這個溫度范圍內貯藏食品,食品在冰溫環境下水分不結冰,能保持細胞活性,呼吸代謝被抑制、衰老過程減慢。目前已經將冰溫保鮮技術應用到果蔬、水產品及延長肉品貨架期等方面[1-3],研究發現冰溫相對于冷藏能有效的穩定羊肉的色澤[4],冰溫結合氣調包裝可抑制鯰魚微生物的生長,降低生物胺和揮發性鹽基氮的轉化速度[1],李培迪等[5]發現冰溫能有效的延緩羊肉的成熟進程。

動物在宰殺后從肌肉變為可食性肉制品過程中,需要經過僵直期、成熟期等一系列的過程,胴體在成熟過程中,發生各種生理生化反應,其中糖酵解反應是主要的供能方式,目前調控宰后糖酵解的方式有電刺激、改變成熟溫度等[6-7]。有研究表明溫度對宰后pH和糖酵解過程中的催化酶有影響[8]。申萍等[9]通過對比-18、4、15 ℃不同的溫度對宰后羊肉品質的影響,發現-18 ℃成熟貯藏的羊肉品質顯著的高于4、25 ℃。

傳統的成熟過程大部分都是在0 ℃以上的溫度下完成的,但常溫下成熟會導致細菌繁殖速度加快,肉制品腐敗變質加速等現象。冰溫條件下不僅能使細菌的繁殖速度降低同時還能保持食品所固有的風味,因此把冰溫條件下成熟的食品稱為冰溫成熟食品[10]。目前冰溫在肉制品中的研究多集中在貯藏期間對品質的影響、延長貨架期等方面,而冰溫對成熟進程的影響報道比較少,其中對雞肉成熟過程中品質和控制成熟相關酶活力的影響均未見報道。本課題組參考薛松[10]的研究,結合實驗室研究成果首先確定了白羽雞雞胸肉的冰點溫度為-1.8 ℃,最終通過試驗摸索條件確定了冰溫貯藏條件為-1.5 ℃,此基礎上研究冰溫貯藏條件下對雞胸肉成熟過程中pH、剪切力、乳酸以及丙酮酸激酶、乳酸脫氫酶等的影響,為冰溫對宰后雞肉成熟的影響提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

白羽雞 日齡40～45 d,體重約(1.6±0.12) kg,約50只,購自農貿市場;BCA蛋白質定量試劑盒 天根生化科技(北京)有限公司;丙酮酸激酶(PK)試劑盒、乳酸測定試劑盒、乳酸脫氫酶(LDH)測定試劑盒 均購自南京建成生物工程研究所。

SW-CJ-1FD超凈工作臺 蘇州蘇凈集團;YXQ-LS-50S全自動立式壓力蒸汽滅菌鍋 上海博訊醫療設備有限公司醫療設備廠;Sartorius微量移液器、MC牌電子天平 賽多利斯科學儀器(北京)有限公司;T25高速勻漿器 德國IKA公司;CR-400色差計 日本美能達公司;HH-42水浴鍋 常州國華電器有限公司;TA.XT2I物性測試儀 英國Stable Micro System公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品的預處理 將宰殺后的白羽雞迅速取出雞大胸,將同一只雞兩側的雞胸肉隨機的分配到冷藏組和冰溫組,將每個處理組的雞胸肉分割形狀規則(3 cm×3 cm×3 cm,約30 g左右)的肉樣,共計9組,將分隔好的雞胸肉使用托盤包裝,其中冷藏組放入4 ℃冰箱中,冰溫組放入-1.5 ℃下保存。取樣時間分別為宰后0.5、2、4、8、12、24、72 h,其中pH和剪切力立即進行測定,其他指標(乳酸、丙酮酸激酶和乳酸脫氫酶)取樣后迅速放入液氮中,在-80 ℃下進行保存。

1.2.2 pH的測定 采用便攜式pH計測定,探頭插入深度為約2 cm,連續測定3次,結果取平均值。

1.2.3 剪切力的測定 參考Sigurgisladottir等[11],剪切力采用WBS探頭,按纖維平行方向將雞胸肉切成橫截面為30 mm×30 mm大小的塊狀,厚度為20 mm。將雞胸肉放置于質構儀的刀槽上,使肌纖維與刀口走向垂直,啟動儀器剪切肉樣(剪切速度為2 mm/s),測得刀具切割這一用力過程中的最大剪切力值(峰值),即為肉樣剪切力的測定值(g)。每個樣本重復測定5次,取其平均值。

1.2.4 蛋白質濃度的測定 參考李培迪等人[5]的方法,具體操作如下:準確稱取肉樣1 g,加入9 mL的生理鹽水,勻漿3次,10 s/次,間隔30 s,離心(2000×g,15 min,4 ℃),去上清液,制備成10%的組織勻漿,利用超純水稀釋5倍,采用BCA蛋白質定量試劑盒制作標準曲線,進行蛋白質濃度的測定。

1.2.5 乳酸脫氫酶的測定 將制備好的10%的組織勻漿,用生理鹽水稀釋1000倍,吸取100 μL,雞胸肉乳酸脫氫酶活力采用乳酸脫氫酶(LDH)測定試劑盒測定。LDH活力定義為每g組織蛋白與基質作用15 min后反應體系中產生1 μmol丙酮酸為一個酶活力單位,單位為U·gpro-1。

1.2.6 乳酸的測定 參考李培迪等[5],準確稱取雞胸肉0.5 g,加入4.5 mL的生理鹽水稀釋,勻漿3次,10 s/次,間隔30 s,制得10%的組織勻漿液,將此組織液稀釋2倍后,雞胸肉乳酸含量采用乳酸測定試劑盒進行測定。

1.2.7 丙酮酸激酶的測定 參考李培迪等[5],將制備好的10%的組織勻漿,用生理鹽水稀釋200倍,雞胸肉丙酮酸激酶(PK)活力采用丙酮酸激酶(PK)試劑盒進行測定。PK 活力定義為每g 組織蛋白每min 將1 μmol 的磷酸烯醇式丙酮酸轉變為丙酮酸為一個酶活力單位,單位為U·gpro-1。

1.3 數據處理

采用Excel進行數據的整理和作圖,SPSS 12.0進行方差分析,利用Duncan法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 冰溫對雞胸肉成熟過程中pH的影響

不同貯藏溫度對雞胸肉宰后成熟pH變化的影響如圖1所示,pH作為判斷成熟進程的重要指標之一[12],當pH達到最低值時,表明胴體進入宰后僵直最大化階段。動物在宰后由肌肉向肉制品轉化的過程中,發生糖酵解反應,產生乳酸,使得肉制品的pH下降,當pH達到極限值后又出現升高的趨勢[13-14],由圖1所示,冰溫和冷藏狀態下的雞胸肉在成熟過程中pH均表現出先降低后升高的趨勢,其中4 ℃下宰后2 h下降趨勢極顯著(p<0.01),在4 h時達到極限(pH5.71),從2～24 h之間pH變化趨勢不顯著(p>0.05),冰溫狀態(-1.5 ℃)下在第8 h達到極限pH5.73,從8～72 h變化趨勢不顯著(p>0.05),冰溫狀態下pH在宰后2、4 h均顯著的高于冷藏狀態(p<0.05),宰后36 h顯著的低于冷藏狀態(p<0.5),這一結果與李培迪等[5]的研究結果類似,推測可能是冰溫延緩了糖酵解的進程。

圖1 不同溫度下雞胸肉pH的變化 Fig.1 Effect of temperature on pH of chicken breast注:大寫字母代表4 ℃下不同時間的差異顯著性(p<0.05),小寫字母代表-1.5 ℃下不同時間的差異顯著性(p<0.05),*號代表同一時間不同組的差異顯著性(p<0.05);圖2～圖5同。

2.2 冰溫對雞胸肉成熟過程中剪切力的影響

剪切力是直觀反映肌肉嫩度的指標,不同貯藏溫度對雞胸肉宰后成熟剪切力的影響如圖2所示,由圖2可知,4和-1.5 ℃下雞胸肉宰后成熟過程中剪切力的變化均呈現先增加后降低的趨勢,4 ℃下雞胸肉剪切力在2 h時達到最大值,4～8 h開始顯著下降(p<0.05),8 h以后趨于穩定,這一研究結果與諸永志[15]與孟祥忍等[16]的研究結果相似。-1.5 ℃下雞胸肉的剪切力在0～4 h出現顯著上升的趨勢,4 h達到極大值,在4～12 h之間出現顯著下降的趨勢(p<0.05),之后趨于穩定。許多研究結果表明,肌肉的剪切力和嫩度的變化與肌纖維的組織學特性密切相關,在宰后成熟過程中維持肌原纖維內部結構的骨架蛋白質受到內源酶的水解,導致超微結構發生變化從而改善了肌肉的嫩度[17-18]。本研究中冰溫(-1.5 ℃)狀態下在2 h時其剪切力顯著的低于冷藏(4 ℃)狀態(p<0.05),4 h時顯著高于冷藏狀態下雞胸肉的剪切力(p<0.05),并且在此時達到了剪切力的最大值,這一結果表明冰溫延緩了宰后成熟僵直期的時間,推測可能是由于冰溫狀態下延緩了內源酶的催化過程。

圖2 不同溫度下雞胸肉剪切力的變化Fig.2 Effect of temperature on shear force of chicken breast

2.3 冰溫對雞胸肉宰后成熟過程中乳酸的影響

不同貯藏溫度對雞胸肉宰后成熟過程中乳酸含量的影響如圖3所示,由圖中可知4 ℃和-1.5 ℃下雞胸肉宰后成熟過程中乳酸含量均呈現先增加后緩慢下降的趨勢,4 ℃下雞胸肉的乳酸含量在2 h時達到峰值,2～12 h之間差異不顯著(p>0.05),這一結果與朱學伸等[19]的研究結果相似。-1.5 ℃下雞胸肉的乳酸含量在2～4 h之間出現顯著上升的趨勢(p<0.05),4 h后開始降低,12～72 h之間差異不顯著(p>0.05)。動物死后血液循環停止,供給肌肉的氧氣隨之中斷,開始進入無氧糖酵解過程,在糖糖酵解過程中糖原形成乳酸,隨著胴體乳酸的積累,引起pH的下降[20]。有研究表明溫度能夠通過調節糖酵解酶活力影響宰后肌肉糖酵解[21],李澤等[22]研究了不同溫度對乳酸的影響,結果表明隨著溫度(0、4、15 ℃)的升高,乳酸積累速度增加,本研究中冰溫(-1.5 ℃)狀態下在2 h時乳酸含量顯著的低于冷藏(4 ℃)狀態(p<0.05),4 h時顯著高于冷藏狀態下雞胸肉的乳酸含量(p<0.05),并且在此時達到了乳酸含量的極值,這一結果表明冰溫延緩乳酸的積累時間,推測可能是由于冰溫狀態下延緩了糖酵解的過程。

2.4 冰溫對雞胸肉宰后成熟過程中丙酮酸激酶的影響

不同貯藏溫度對雞胸肉宰后成熟過程中丙酮酸激酶活力的影響如圖4所示,由圖可知,4和-1.5 ℃下雞胸肉宰后成熟過程中丙酮酸激酶活力均呈現先升高后降低的趨勢,4 ℃下雞胸肉的丙酮酸激酶活力在0.5～2 h之間上升最為顯著(p<0.05),之后開始下降(p>0.05),丙酮酸激酶活力變化的趨勢與徐昶等[23]以及區炳慶等[24]的研究結果類似。動物宰后肌肉開始進行糖酵解過程,糖酵解過程中丙酮酸激酶(PK)通過催化磷酸烯醇式丙酮酸和ADP轉化為ATP和丙酮酸,是糖酵解的限速酶之一[25],該酶活性的大小直接影響了糖酵解的進程,有研究結果表明溫度的變化會影響丙酮酸激酶活性的大小,隨著溫度的上升該酶的活性逐漸增加,本研究中發現在-1.5 ℃下在2 h時丙酮酸酶活力顯著低于4 ℃下(p<0.05),在4 h時顯著高于冷藏狀態下雞胸肉的丙酮酸酶活力(p<0.05),這一結果表明冰溫降低了丙酮酸脫氫酶的活力,推測可能是由于在雞胸肉僵直期過程中糖酵解在4 ℃下比-1.5 ℃時更加活躍的原因。

圖4 不同溫度下雞胸肉丙酮酸激酶活力的變化Fig.4 Effect of temperature on pyruvate kinase activity of chicken breast

2.5 冰溫對雞胸肉宰后成熟過程中乳酸脫氫酶的影響

不同貯藏溫度對雞胸肉宰后成熟過程中乳酸脫氫酶活力的影響如圖5所示,由圖中可知4和-1.5 ℃下雞胸肉宰后成熟過程中乳酸脫氫酶活力均呈現先升高后降低的趨勢,4 ℃下雞胸肉的乳酸脫氫酶活力在0.5～2 h之間上升最為顯著(p<0.05),之后開始下降,在糖酵解過程中,丙酮酸被乳酸脫氫酶通過催化反應還原為乳酸,從而造成了pH的快速下降,研究表明低溫環境下能降低糖酵解酶的活性,減少糖原的分解[26]。本研究中發現在-1.5 ℃下在2 h時丙酮酸酶活力顯著低于4 ℃下(p<0.05),在4 h時低于冷藏(4 ℃)狀態下雞胸肉的丙酮酸酶活力(p<0.05),這一結果表明冰溫降低了丙酮酸脫氫酶的活力,推測可能是由于在雞胸肉僵直期過程中糖酵解在4 ℃下比-1.5 ℃時更加活躍的原因。

圖5 不同溫度下雞胸肉乳酸脫氫酶活力的變化Fig.5 Effect of temperature on lactic dehydrogenase activity of chicken breast

3 結論

冰溫狀態能顯著的延緩雞胸肉乳酸的積累,極限pH和剪切力的到達時間,并能降低糖酵解過程中關鍵酶丙酮酸激酶好乳酸脫氫酶的活力,但是不會降低pH、剪切力和乳酸的極限值,與冷藏狀態的雞胸肉相比,pH下降到極限值延緩了6 h,乳酸的積累延緩2 h,剪切力的最高值延遲了2 h,對丙酮酸激酶和乳酸脫氫酶活力均延緩了2 h,冰溫可以延緩雞胸肉成熟進程大約2～6 h。