浸燙處理對櫻桃谷肉鴨宰后肌肉品質的影響

林 捷,鄭夏彤,陳玉芳,劉浩堯,陳淑媛,鄭 華

(華南農業大學食品學院,廣東廣州 510642)

隨著經濟的發展,人們對水禽類制品的消費比重逐年上升,中國已經成為肉鴨生產、消費和出口第一大國[1]。櫻桃谷肉鴨是英國櫻桃谷農場以我國的北京鴨和埃里斯伯里鴨為親本,雜交選育而成的配套系鴨種,由廣東首批引進并廣泛養殖,其具有肉質鮮嫩、生長速度快等特點。華南地區主要以廣式燒鴨類整鴨制品為主,為了保證胴體的外觀和肉質,適合于制作烤鴨,多數企業仍采用人工輔助流水線生產作業[2]。

浸燙處理是肉鴨屠宰的重要環節,熱水使羽毛受熱膨脹,毛囊擴張,易于脫羽[3]。在家禽屠宰行業中,根據浸燙的溫度和時間可以分為軟燙和硬燙,軟燙是指水溫為51～54 ℃(時間為120～210 s),更好地保留幼齡肉雞皮膚的黃色色素層,以達到美觀的目的[4],但可能會造成脫羽不易;硬燙指水溫為60～66 ℃(時間為45～90 s),可高效地達到脫羽的效果,但過燙可能導致皮膚表面發生組織學變化[5],皮膚表面角質層逐漸被去除[6],導致后續脫羽過程中出現毛囊破損。潘金龍[7]探究不同浸燙溫度和時間對于白羽肉雞胸肉品質的影響,發現高溫長時間浸燙會加快肌肉pH下降速率。但Bowker等[8]有相反的發現,認為不同的浸燙處理對肉雞肌肉品質影響差異不顯著,軟燙處理使肌原纖維蛋白溶解度較大,變性程度更小。目前肉鴨屠宰加工中,多采用硬燙處理方式,容易出現過燙導致的肌肉表面出現部分熟化,嫩度降低[9],皮下脂肪液化導致胴體產量降低[10]。目前國內外對浸燙屠宰工藝的研究主要集中在軟硬燙處理對肉雞宰后肌肉品質的影響,針對不同的浸燙溫度處理對櫻桃谷肉鴨宰后生化代謝、肌肉僵直與成熟、肉品質之間的研究較少。

浸燙處理對櫻桃谷肉鴨肉品質的影響,本質是浸燙后對肌肉溫度的影響,進而影響機體內生化代謝。不適當的浸燙處理會影響宰后肌肉生化代謝速率、僵直強度、僵直進程、蛋白質變性及溶解度變化,導致食用品質下降,不易被消費者接受。本文以櫻桃谷肉鴨為研究對象,探究不同浸燙處理對櫻桃谷肉鴨宰后肌肉品質的影響,通過測定浸燙工藝對宰后不同時期肉鴨的pH、質構、蛋白溶解性、鴨肉保水性,尋求浸燙工藝對宰后肌肉食用及感官品質的變化規律,以期獲取肉鴨的最佳浸燙工藝參數,為肉鴨的屠宰生產的改進和完善提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

櫻桃谷肉鴨 廣東正利農牧有限公司提供,45日齡,體重(3.5±0.2) kg;所有試劑均為國產分析純 國藥集團化學試劑有限公司。

Testo 205便攜式pH計 德國Testo公司;Enspire Xenon Light Module多功能酶標儀 美國PE(Perkin Elmer)公司;TA.XT Plus質構儀 英國Stable Micro Systems公司;TGL-16g R臺式高速冷凍離心機 上海安亭科學儀器;RM2016病理切片機 上海徠卡儀器有限公司;MesoQMR23-060H-1核磁共振成像分析儀 蘇州鈕邁分析儀器股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品處理 隨機挑選36只櫻桃谷肉鴨,隨機分為4組,三管齊斷法割喉,瀝血3 min。設置四個不同溫度的浸燙處理,分別是58.5 ℃-210 s、60 ℃-180 s、62.5 ℃-150 s、65 ℃-120 s。根據目前商業屠宰場常用的浸燙參數(61～65 ℃,120～180 s),綜合考慮經濟效益,按比例設置不同溫度及時間,使胸部的羽毛附著力均≤1 N,所有浸燙處理均可使鴨胴體達到90%以上的脫羽率。脫羽后進行掏膛、沖洗、預冷等步驟,總耗時約45 min,處理完成的樣品置于4 ℃貯藏。宰后0.75、3.75、6.75、24、48 h取出肉鴨分離胸肉和腿肉,用于測定各項指標。

1.2.2 pH的測定 用大頭針在肉樣上打一個小孔,將手持pH計刺入待測肌肉8 mm深處,待示數穩定后讀取并記錄。

1.2.3 肌肉硬度的測定 參照徐國波等[11]的方法,將肉樣沿纖維走向分切成1 cm×1 cm×1 cm,采用質構儀,程序選用TPA(hold until time)程序。參數設定如下:P/36不銹鋼圓柱形探頭,下行和返回速度 2 mm/s,測試速度為 1 mm/s,壓縮比率為50%,將樣品放置在托板上,啟動儀器,記錄數據。

1.2.4 肌肉剪切力的測定 參照Aguirre等[12]的方法,肉樣沿纖維走向分切成1 cm×1 cm×1 cm,選用剪切探頭,參數測定為:測試速度為10 mm/s,壓縮比率為30%,將樣品放置在儀器的刀槽上,使肌纖維與刀口走向垂直,啟動儀器,記錄數據,單位N。

1.2.5 肌肉收縮程度的測定 參考Papinaho等[13]的方法,稍作修改,將鴨腿從胴體完整分離,切斷與鴨掌相連的肌腱部分,另一側肌腱部分不作處理,將腿部均分為4束肌肉,沿著肌肉纖維的走向每束肌肉確定兩個固定點,采用游標卡尺測定兩點間的長度變化。

1.2.6 肌肉蛋白質溶解度的測定 參照Bowker等[8]的方法,稍作修改。

總蛋白溶解度:1 g肌肉剁碎,加入20 mL 1.1 mol/L在0.1 mol/L磷酸鉀緩沖液中的碘化鉀,冰浴下勻漿2 min,在4 ℃條件下搖晃抽提12 h,離心力為1500×g離心20 min。取上清液,雙縮脲法測定蛋白質濃度,溶解度表示為mg/g。

肌漿蛋白溶解度:2 g肌肉剁碎,加入20 mL冰冷的0.025 mol/L的磷酸鉀緩沖液(pH7.2),冰浴下勻漿2 min,在4 ℃條件下搖晃抽提12 h,離心力為1500×g離心20 min。取上清液,雙縮脲法測定蛋白質濃度,溶解度表示為mg/g。

肌原纖維蛋白溶解度:根據總蛋白溶解度和肌漿蛋白溶解度之差計算,mg/g。

1.2.7 滴水損失率的測定 參照鄭華等[14]的方法,將肉樣剔除表面脂肪和肌膜,切成 1 cm×1 cm×3 cm的形狀,精確稱重M1;在可密封塑料杯中懸掛鐵絲,將肉塊懸掛于鐵絲上,塑料杯密封后置于 4 ℃冰箱內,24 h后稱取肉塊重量M2。計算滴水損失率:W滴(%)=(M1-M2)/M1×100。

1.2.8 NMR T2馳豫圖譜的測定 測定前儀器需預熱30 min以上。測試條件為:測量溫度為 32 ℃,質子共振頻率為21 MHz,SF=21 MHz;Q1=204.225 kHz;P90=14.48 μs;P180=29.52 μs;TD=240006;TW=3500 ms;NS=2;Echo Count=6000。將肉樣切成規格約為4 cm×3 cm×1.5 cm體積大小的肉塊,放入檢測管中進行檢測,使用儀器自帶軟件進行擬合和反演,得到T2馳豫圖譜。每組3個重復樣品,每個樣品重復測試3次,取平均值作為馳豫特征值。

1.3 數據處理

采用SPSS 22.0統計軟件(美國IBM公司)進行單因素方差分析 ANOVA,不同浸燙處理組間的差異采用Duncan檢驗,n=5,差異顯著水平取P<0.05。

2 結果與分析

2.1 浸燙處理對櫻桃谷肉鴨宰后肌肉pH的影響

圖1結果顯示,宰后0.75 h,經過60 ℃-180 s和62.5 ℃-150 s浸燙處理的肉鴨胸肉pH分別為6.20和6.17,兩者無顯著性差異(P>0.05),顯著大于58.5 ℃-210 s和65 ℃-120 s處理組(P<0.05)。在脫羽效果一致的浸燙處理下,過高溫度或過長時間的浸燙對鴨胴體產生熱能多,冷卻速度慢,宰后早期較高的胴體溫度與糖酵解速率呈正相關化[15]。四個處理組的pH在宰后3.75 h內顯著下降(P<0.05),說明開始逐步進入最大僵直期。60 ℃-180 s和62.5 ℃-150 s浸燙處理組的極限pH顯著大于其他兩個處理組,從宰后0.75 h至48 h都呈現相同的規律,這與Lesiak等[16]的結論相反,宰后肌肉溫度對3 h后的pH影響不顯著(P>0.05),這可能是因為宰后肌肉pH除了與肌糖原、乳酸含量有關,還受到AMP-激活蛋白激酶(AMPK)、組織蛋自酶等相關代謝酶的調控和外界微生物的影響[17]。宰后24和48 h,各個處理組的pH均呈上升趨勢,是解僵后蛋白溶解度增加的結果。

圖1 不同浸燙處理對櫻桃谷肉鴨宰后胸肉pH的影響

2.2 浸燙處理對櫻桃谷肉鴨宰后肌肉質構的影響

圖2和圖3的結果顯示,在脫羽效果一致的浸燙處理下,65 ℃-120 s處理組的肌肉硬度和剪切力在宰后0.75 h至24 h均顯著大于其他處理組(P<0.05),這與Mckee等[18]的結果相似,較高的宰后肌肉溫度使肌肉的韌性增加,嫩度降低。在進入僵直期(3.75 h)前,肌肉的硬度和剪切力均呈現增加趨勢,與pH的變化規律一致,pH的快速下降和ATP的減少導致肌質網崩解,Ca2+的釋放促使ATP酶活化,加快了ATP的減少,肌球蛋白和肌動蛋白結合為肌動球蛋白,引起肌肉收縮硬度增大[19]。各處理組肌肉硬度和剪切力在宰后6.75 h下降逐步變緩,說明開始進入解僵成熟階段。65 ℃-120 s處理組的肌肉硬度和剪切力在宰后3.75 h達到最大值分別為3911.95 g和6.45 N,王仁歡[20]認為熱燙冷卻工藝并沒有使宰后肌肉中的丙酮酸激酶和Ca2+-ATP酶等代謝酶失活或活性增大,但高的肌肉溫度加速肌漿網的Ca2+釋放,誘導更大強度的僵直。宰后24 h,65 ℃-120 s和62.5 ℃-150 s處理組的肌肉硬度顯著大于其他處理組(P<0.05),這可能與宰后肌肉溫度影響水解肌原纖維骨架蛋白的蛋白酶活性有關[21]。而 58 ℃-210 s處理組的硬度和剪切力在宰后24 h后顯著升高(P<0.05),與前人的研究結果不盡相同,低溫長時間的浸燙組的肌原纖維蛋白在宰后48 h下降幅度顯著大于其他處理組,肌原纖維蛋白的高度降解使肌原纖維內部結構的水分流向肌原纖維外的空隙[22],與本實驗中滴水損失率顯著升高的結果一致,導致物性測定中的硬度和剪切力升高。

圖2 浸燙處理對櫻桃谷肉鴨宰后胸肉硬度的影響

圖3 浸燙處理對櫻桃谷肉鴨宰后胸肉剪切力的影響

2.3 浸燙處理對櫻桃谷肉鴨宰后肌肉收縮程度的影響

肌肉的縮短和延伸是最直觀判斷宰后肌肉僵直發展的方法,如圖4結果所示,肉鴨宰后肌肉長度均呈先收縮,后上升的趨勢,并在宰后3.75 h達到最低值,大部分肌肉束縮短至原始肌肉長度的90%以上,65 ℃-120 s處理組的肌肉長度較其他處理組短,但差異不顯著(P>0.05),這與圖2、圖3的結果顯示的硬度和剪切力數據一致。解僵后肌肉長度顯著上升(P<0.05),但65 ℃-120 s處理組的肌肉長度在宰后解僵階段顯著小于(P<0.05)其他處理組,說明高溫浸燙使宰后肌肉溫度升高,較高的肌肉溫度可能激活蛋白酶的活性,同時也會使肌原纖維蛋白和肌漿蛋白變性影響降解骨架蛋白[21]。

圖4 浸燙處理對櫻桃谷肉鴨宰后肌肉長度的影響

2.4 浸燙處理對櫻桃谷肉鴨宰后肌肉蛋白質溶解度的影響

蛋白溶解度可以用來衡量蛋白質的變性程度[23]。表1結果顯示,宰后0.75 h,65 ℃-120 s處理組肌肉的總蛋白和肌原纖維蛋白溶解度均顯著小于其他處理組,這與Bowker等[8]的結果相同,硬燙使蛋白質溶解度低,變性程度大,可能是宰后早期快速代謝導致的低pH和高的肌肉溫度使肌肉中蛋白質的變性[24]。所有處理組的肌肉蛋白質溶解度均呈現先下降,再上升,48 h再下降的趨勢;宰后3.75 h處于僵直期,低的pH和ATP的缺少造成了肌球蛋白的不可逆形成和蛋白質結構的改變,使部分蛋白質發生變性[25]。

表1 浸燙處理對櫻桃谷肉鴨宰后胸肉蛋白質溶解度的影響(mg/g)

解僵后(6.75 h)蛋白溶解度回升,隨著處理溫度升高,回升程度減緩;宰后48 h蛋白溶解度均開始下降,鈣激活酶使肌原纖維蛋白顯著降解,低分子量的蛋白生成使溶解度增加,同時肌原纖維蛋白的進一步降解使更多疏水殘基暴露以及蛋白的交聯聚合,從而導致溶解度的下降[26]。在宰后65 ℃-120 s和58 ℃-210 s處理組的蛋白溶解度在僵直前后變化幅度顯著大于另兩個處理組(P<0.05),但48 h并沒有出現較低的溶解度,說明浸燙對成熟后的肌肉蛋白溶解度影響不顯著(P>0.05)。

宰后48 h,各處理組的肌原纖維蛋白溶解度下降速度與肌肉剪切力和硬度的結果一致,58 ℃-210 s處理組的下降幅度顯著大于其他組(P<0.05),剪切力和硬度也最大。

2.5 浸燙處理對櫻桃谷肉鴨肌肉保水性與水分分布的影響

保水性是肉的蛋白質形成網狀結構,單位空間以物理狀態所捕獲的水分量的反映,滴水損失指在不施加任何外力而只受重力作用的條件下,肌肉蛋白質系統在測定時的液體損失量。表2的結果顯示,宰后3.75 h前,65 ℃-120 s處理組的滴水損失率大于其他溫度處理組,但差異不顯著(P>0.05),這與Zhuang等[27]的結果相同,熱燙方式不會影響肌肉宰后初期(4 h內)的保水性。四個溫度處理組在進入僵直期(宰后3.75 h)的滴水損失率均有所上升,除58.5 ℃-210 s處理組外,其他處理組差異不顯著(P>0.05),是由于58.5 ℃-210 s處理組在宰后3.75 h的pH顯著低于其他處理組(P<0.05),低pH使肌原纖維網絡結構收縮,誘導鈣蛋白酶降解肌動骨架蛋白和細胞膜之間的連接蛋白,形成汁液流失通道[28]。宰后24 h,65 ℃-120 s處理組滴水損失率顯著上升,可能與它的肌肉延伸性沒有得到很好地恢復有關,肌纖維收縮,造成較大的肌纖維間間隙[29]。宰后48 h,58.5 ℃-210 s處理組的肌肉滴水損失率顯著上升(P<0.05),這可能是造成剪切力顯著升高的原因。

表2 浸燙處理對櫻桃谷肉鴨宰后胸肉滴水損失率的影響(%)

由表3可得,利用低場核磁共振技術(LF-NMR)可定量分析肌肉中水分的相對含量,櫻桃谷肉鴨宰后肌肉的水分均為三種相態:P21結合水,P22不易流動水和P23自由水。表3結果顯示,肉鴨宰后肌肉中不同狀態的水分存在相互“態變”,四個處理組的P21總體呈現先下降后上升的趨勢,宰后3.75 h,糖酵解產生乳酸使pH下降,接近蛋白質等電點,使其與水的水合作用減弱[30]。四個處理組P22逐漸增加,P23呈逐漸下降的趨勢是由于宰后機體內無氧糖酵解使肌細胞膜通透性增加,使肌細胞膨脹吸水[31];成熟初期(宰后6.75～24 h)肌肉內源酶適度降解蛋白質,隨著蛋白質高級結構被破壞,蛋白結合水被釋放,態變為不易流動水,同時蛋白降解使肌纖維細胞外自由水流回細胞內,不易流動水升高,自由水下降[26]。在脫羽效果一致的浸燙處理下,65 ℃-120 s和58.5 ℃-210 s處理組的P23顯著大于其他處理組(P<0.05),可能是宰后肌肉的快速代謝導致肌原纖維蛋白的三、四級結構被破壞,存在其中的不易流動水減少,自由水增大。高溫或長時間浸燙會加快家禽肌肉內源酶的活性,影響僵直進程和僵直強度,也使不同狀態水的“態變”更強烈。四個處理組的鴨肉中水分分布總體變化趨勢一致,與滴水損失率的結果相符。

表3 浸燙處理對櫻桃谷肉鴨宰后胸肉峰面積比例的影響(%)

2.6 相關性分析

表4顯示的是不同浸燙處理的櫻桃谷肉鴨宰后肌肉品質之間的相關性。宰后肌肉的pH與硬度(r=-0.582,P<0.01)及不易流動水P22(r=-0.656,P<0.01)極顯著負相關,與肌肉長度(r=0.595,P<0.01)及結合水P21(r=0.583,P<0.01)極顯著正相關;宰后肌肉長度與肌肉硬度(r=-0.721,P<0.01)及肌肉剪切力(r=-0.769,P<0.01)極顯著負相關。表明宰后肌肉糖酵解導致pH下降,肌漿網解體鈣離子溢出,引起ATP酶活化使肌動球蛋白形成,肌肉收縮,硬度增加[32];同時pH接近蛋白質等電點使其與水的水合作用減弱,結合水的含量P21減少[33],與孫文彬等[34]的結果相似。宰后肌肉剪切力與總蛋白溶解度(r=-0.689,P<0.01)及肌原纖維蛋白溶解度(r=-0.671,P<0.01)極顯著負相關,肌肉硬度與總蛋白溶解度(r=-0.444,P<0.05)及肌原纖維蛋白溶解度(r=-0.480,P<0.05)呈顯著負相關,宰后肉鴨肌肉成熟期間,肌原纖維蛋白的降解與肉的嫩度密切相關[35],肌原纖維蛋白及骨架蛋白的有限水解導致肌原纖維的斷裂及小片化,進而使肌肉硬度降低,嫩度增加[36]。不易流動水P22與自由水P23呈極顯著負相關(r=-0.971,P<0.01),表明肌肉中不同狀態的水之間可相互“態變”,結合水P21占肌肉總水分比例很低,通常不考慮結合水的變化對肌肉保水性的影響。

表4 不同浸燙處理的櫻桃谷肉鴨宰后肌肉品質指標相關性分析

3 結論

在脫羽效果一致的浸燙處理下,不同的浸燙處理對宰后櫻桃谷肉鴨胸肉的pH、質構、蛋白質溶解度及肌肉水分分布均有顯著影響,主要是肉鴨宰后僵直過程中的肌肉品質。高溫短時(65 ℃-120 s)和低溫長時(58.5 ℃-210 s)浸燙使肌肉宰后0.75 h蛋白質變性程度大,自由水含量P23增加,不同狀態之間水分遷移明顯,達到較低的極限pH;過高的浸燙溫度(65 ℃-120 s)使宰后3.75 h的僵直強度增大,體現在肌肉的收縮程度、硬度和剪切力達到最大。隨著宰后時間的延長,除58.5 ℃-210 s在宰后48 h肌原纖維蛋白高度降解使溶解度顯著(P<0.05)下降,導致滴水損失率增大,硬度及剪切力升高,其他浸燙處理組在宰后成熟階段的肌肉品質均無明顯差異。

不同的浸燙處理引起pH的變化,直接影響機體的生化代謝和肌肉的僵直強度,進一步影響肌肉的食用品質。因此,在工業化屠宰過程中,櫻桃谷肉鴨應盡量避免過高溫度或過長時間的浸燙,可選用浸燙溫度為60～62.5 ℃,時間為150～180 s,以獲得更符合消費者期望的食用品質。關于不同浸燙處理對櫻桃谷肉鴨僵直過程中能量代謝及相關酶活力的影響有待進一步研究。