不同母本西門塔爾雜交牛各部位肉品質與蛋白質功能特性的差異

趙改名,茹昂,郝婉名,張桂艷,田瑋,祝超智*,乃比江,劉建明

1(河南農業大學 食品科學技術學院,河南 鄭州,450002)2(河南農業大學 牧醫工程學院,河南 鄭州,450002) 3(伊犁綜合試驗站,新疆 伊犁,835000)4(伊犁州畜牧總站,新疆 伊犁,835000)

西門塔爾牛原產于瑞士阿爾卑斯山區,是世界上分布最廣、數量最多的乳、肉、役兼用品種之一,是世界第二大牛種，20世紀60年代,我國先后從蘇聯、奧地利、德國等國家引入[1]。西門塔爾牛具有產乳、產肉性能較高，抗病力強,耐粗飼等優點,故在飼養及改良育種方面利用較多。新疆是畜牧大省,截止2018年底,新疆地區共有457.20萬頭牛,牛肉產量41.96萬t,2018年牛肉產量占全國總量的6.52%[2],截止2017年底,全區設計屠宰加工能力達到400～800萬頭的規模化牛羊屠宰加工企業有50多家[3]。新疆褐牛是我國自主雜交改良和育種的乳肉兼用品種,其母本為哈薩克牛,父本為瑞士褐牛、阿拉托烏牛和科斯特羅姆牛,新疆褐牛擁有較高的產乳、產肉性能,且擁有抗病力、強耐寒、耐粗飼、耐高溫等特點。新疆褐牛育成雖然較早,但之后多年并未進行系統全面地選育選種,存在近交衰退的現象,致使新疆褐牛的遺傳品質和整體生產性能下降[4],目前新疆地區選用西門塔爾牛對新疆褐牛進行雜交選育，以提升其遺傳品質和生產性能,西門塔爾牛及高代雜種牛是新疆地區主要利用的品種[5]。寧夏作為我國唯一回族自治區,“清真”品牌是寧夏的特色,寧夏清真牛肉在國內外市場上具有明顯的區位優勢和民族特色優勢[6-7]。秦川牛具有耐粗飼、抗逆性強、肉質好等優點,但也有早熟性差、飼料報酬低、尖尻、后軀發育差、產肉率和泌乳性能低等缺陷[8],且有研究發現18月齡秦川牛剪切力較高(6.09 kg),肌內脂肪含量較少,嫩度較差[9],故通過雜交,不僅可以改善當地黃牛的不良體型,提升生產性能[10-11],還可以進一步提升肉質。

為了探究不同地區西門塔爾雜交牛肉質情況,為后續精深加工及產品增值提供依據,對新疆和寧夏兩個地區西門塔爾雜交牛牛肉食用品質、營養品質和蛋白質功能特性進行測定比較,為當地肉產品加工企業提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

西秦雜交牛,寧夏夏華肉食品股份有限公司,排酸72 h,雄性,屠宰年齡為18 m；西褐雜交牛,伊犁福潤德農牧業發展有限公司,排酸72 h,雄性,屠宰年齡為18 m。兩種牛均選取牛腩、霖肉、牛腱子、黃瓜條、肩肉和臀肉作為研究對象。樣品分割后經物流(0～4 ℃)運抵實驗室,放入-38 ℃冷凍保存。

乙醚、鹽酸、濃硫酸、NaOH、硼酸、氯胺T、對二甲氨基苯甲醛、高氯酸、NaCl、L-羥脯氨酸、正丙醇、異丙醇、CuSO4、K2SO4、甲基紅、亞甲基藍、溴甲酚綠(均為分析純),國藥集團化學試劑有限公司；大豆油,中糧食品營銷有限公司。

1.2 儀器與設備

HI99163便攜pH計、HI8424酸度計、EC-215電導率儀,德國Hanna公司；CU-420(HZW21)恒溫水浴槽、BPG-9156A鼓風干燥箱,上海一恒科學儀器有限公司；MJ-BL25C3攪拌機,廣東美的集團有限公司；TA.XT Plus物性測試儀,英國Stable Micro Systems公司；MinoltaCR-5臺式色差儀,日本Konica Minolta公司；MODEL2000沃布剪切力儀,美國G-R公司；35172BRUZ拍打均質機,法國AES Chemunex公司；X-64R高速冷凍臺式離心機,美國貝克曼公司；UV2600紫外分光光度計,島津企業管理有限公司。

1.3 測定方法

1.3.1 營養品質測定

水分含量測定：參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》。

蛋白質含量測定：參照GB/T 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》。

脂肪含量測定：參照GB/T 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》索氏提取法。

膠原蛋白含量測定：參照GB/T 9695.23—2008《肉與肉制品羥脯氨酸含量測定》對肌肉中羥脯氨酸含量測定。

1.3.2 食用品質測定

1.3.2.1 肉色測定

肉色測定參考趙改名等[12]的方法進行,用臺式色差儀測定肉樣的L*(亮度)、a*(紅度)、b*(黃度)值,每個部位肉樣測定6次,取平均值,重復3次。

1.3.2.2 pH測定

參照GB 5009.237—2016《食品安全國家標準 食品pH值的測定》,使用便攜式pH計,每個樣品平行測定3次。

1.3.2.3 保水性測定

解凍損失參考趙改名等[12]的方法進行測定,肉樣解凍前后的質量分別記為m1(g)、m2(g),按照公式(1)計算。

(1)

蒸煮損失參考LI等[13]的方法進行測定,肉樣在85 ℃水浴鍋中煮至中心溫度75 ℃,蒸煮前后的質量分別記為m3(g)、m4(g),按照公式(2)計算。

(2)

1.3.2.4 質構測定

質構測定：將肉樣裝入蒸煮袋后置于水浴鍋中,于85 ℃熱水中煮至中心溫度達到70 ℃,冷卻至25 ℃,用刀修整肉塊的邊沿,找出肌纖維的自然走向,之后用刀沿肌纖維的自然走向將肉樣修整為1.5 cm×1.5 cm×0.5 cm肉塊進行測定。質構儀使用P50探頭,測前速率2.0 mm/s,測試速率2.0 mm/s,測后速率10.0 mm/s,壓縮變形率50%,探頭2次測定間隔時間5 s,觸發類型自動。對樣品的硬度、彈性、咀嚼性進行測定。每個部位肉樣測定10～15次求平均值。

剪切力測定：煮制條件同質構測定,將煮制好的肉樣修整為1.5 cm×1 cm×1 cm肉塊進行測定,使用沃布剪切力儀沿著垂直于肌纖維自然走向方向切割,測定其剪切力(kg),每個部位肉樣測定10～15次求平均值。

1.3.3 蛋白質功能特性測定

1.3.3.1 乳化特性

乳化能力測定：參考王復龍等[14]的方法。取50 g肉樣放入組織搗碎機,搗碎后向其中加入800 mL(預先冷卻至0～4 ℃)0.6 mol/L NaCl溶液和0.05 mol/L K2HPO4緩沖液,將勻漿物充分混合,倒入大燒杯中,置于4 ℃冰箱中靜置24～48 h,用紗布過濾,最后取20支離心管分別標號1～20,每支離心管中分別加入15 mL上述勻漿物,并依次加入大豆油的毫升數為1、2、…、20 mL。然后分別取離心管在勻漿機以10 000 r/min的轉速攪拌10 s,制得乳狀液,整個過程在冰水浴中進行,再使用電導率儀對乳狀液的乳化能力進行測定,每組實驗平行測定6次。

乳化穩定性測定：參考王復龍等[14]的方法。選擇處于乳化崩解點時的離心管,用移液槍吸取乳化液于離心管并稱其質量m5(g),蓋子塞好后立即置于80 ℃水浴鍋中加熱30 min,然后冷卻至25 ℃,4 000 r/min離心5 min,去除水分,然后稱質量m6(g),稱取離心管質量m7(g)。乳化穩定性按公式(3)計算,每個肉樣測定3次。

(3)

1.3.3.2 凝膠特性

凝膠的制備：參考趙改名等[12]的方法。取肉樣剔除可見脂肪和結締組織后切成約1 cm3的小塊,稱取100 g,加入300 mL的0.6 mol/L NaCl溶液,用組織搗碎機勻漿30 s后用紗布過濾去除結締組織,在4 ℃、5 000 r/min條件下離心5 min,去除氣泡,制好后置于4 ℃冰箱中備用。將肌肉勻漿物倒入大燒杯中,其中凝膠保水性的測定用10 mL離心管,凝膠質構的測定用25 mL小燒杯。保鮮膜覆蓋大燒杯口后用皮筋扎緊并編號,再把大燒杯置于水浴鍋中加熱,從25 ℃以1 ℃/min速率升至75 ℃,之后保溫20 min,取出后冷卻,隨后均放置于4 ℃冰箱中保存,測量前取出凝膠在室溫下放置1 h待測。

凝膠保水性測定：稱10 mL離心管質量,記為m8,取出制備好的凝膠置于10 mL離心管中,稱其質量,記為m9；在4 ℃、5 000 r/min條件下離心10 min,取出去除水分,稱其質量,記為m10(g)。凝膠保水性按照公式(4)計算：

(4)

凝膠質構測定：條件同1.3.2.4對樣品質構進行測定。

1.4 數據處理與分析

利用SPSS軟件(16.0版)進行T檢驗、單因素方差分析,結果以平均值±標準差表示；利用Origin 2018軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 營養品質差異分析

由表1可知,西褐牛肩肉水分含量較高,西秦牛牛腩水分含量較低。水是肉中含量最多的成分,肉的水分含量和保水性會直接影響到肉及肉制品的組織狀況和品質。一般情況下,水分含量與保水性呈負相關,水分含量越高,保水性越差[15],這與本次實驗測定結果大致相符(西褐牛肩肉保水性較差)。

表1 兩種牛不同部位肉的水分含量、蛋白質含量測定結果Table 1 Moisture content and protein content of meat from different parts of two cattle

西褐牛霖肉蛋白質含量較高,西秦牛霖肉蛋白質含量次之,西秦牛黃瓜條和臀肉蛋白質含量較低。肉中蛋白質含量會影響肉品營養價值及風味[16],且會影響熱誘導凝膠的強度[17]。西秦牛霖肉較高的蛋白質含量(20.71%)有助于其形成硬度較高的凝膠(216 g)。

肌內脂肪含量與肉的嫩度、剪切力、多汁性和風味息息相關[18],肌內脂肪的沉積會使現有大理石花紋變寬,大理石花紋更明顯,但不會改變現有大理石花紋的形狀[19],且大理石花紋可以直接反映牛肉的嫩度[20]。由圖1可知,西秦牛牛腩脂肪含量最高,西褐牛肩肉脂肪含量最低。從同一品種牛不同部位來看,牛腩及臀肉脂肪含量平均值均高于其他部位,此結果與郭同軍[21]的實驗結果相似,這可能是由于牛腩及臀肉運動量小,更易沉積脂肪。不同品種間比較,西秦牛脂肪含量平均值均高于西褐牛對應部位,出現這種情況可能與育肥方式及程度有關,一般認為營養水平可以對肌內脂肪產生影響[22],且有研究報道增加日糧營養水平可增加肉牛皮下脂肪的沉積,同時提高肉牛各部位肌內脂肪的沉積[23-24]。

圖1 兩種牛不同部位肉的脂肪含量測定結果Fig.1 Fat content in different parts of meat of two cattle

肌內膠原含量與性質的變化影響著肉品的嫩度、持水性能等肉品品質[25],圖2顯示,西褐牛牛腱子膠原蛋白含量較高,西秦牛牛霖膠原蛋白含量較低。西秦牛對應部位肉的膠原蛋白含量均低于西褐牛,與此相對應的西秦牛牛肉嫩度也較好,保水性較差。

圖2 兩種牛不同部位肉的膠原蛋白含量測定結果Fig.2 Collagen content of meat from different parts of two cattle

2.2 食用品質差異分析

2.2.1 顏色

消費者對肉的第一直觀印象是色澤,會直接影響到消費者的消費選擇,故肉色是反映肉品質的重要指標之一。人們所觀察到的肌肉顏色主要來源于肌紅蛋白,而肌肉顏色的變化主要取決于肌紅蛋白的含量和其所處的狀態[26]。L*值也與肌肉的表面纖維結

構排列有關,不同的排列結構導致對光的散射特性不同。由表2可知,西褐牛肩肉與牛腱子L*值較高,西秦牛牛腱子與西褐牛臀肉L*值較低,西秦牛亮度平均值均大于西褐牛對應部位亮度平均值,這與牛克蘭[27]的研究相符,低保水性組肉的L*值均顯著高于高保水性組。此外,L*值還與肌內脂肪含量呈顯著的正相關[28],這也與測定結果相符。

表2 兩種牛不同部位肉的顏色測定結果Table 2 Color indexes of meat from different parts of two cattle

西秦牛與西褐牛牛腱子a*值較高,西褐牛臀肉、黃瓜條和牛腩a*值較低,西秦牛臀肉、肩肉b*值較高,西褐牛黃瓜條b*值較低,整體上看,西秦牛對應部位肉的a*值和b*值均高于西褐牛。肉色主要取決于肉中氧合肌紅蛋白和高鐵肌紅蛋白比例,氧合肌紅蛋白比例高從而a*和b*值較高[29],除此之外影響牛肉肉色的因素有很多,如宰前因素包括品種、年齡、日糧和宰后因素包括部位、肌漿蛋白、肉的成熟等[30]。西秦牛對應部位肉的a*值和b*值均高于西褐牛的可能原因是2種西門塔爾牛雜交牛品種差異、飼養方式或運動量等因素的不同。有研究證明,品種間差異會使肉色顯著不同[31],日糧中補充VA會使a*、b*和L*值顯著降低[32]。牛腱子a*值較其他部位高的原因可能是牛腱子中氧化型纖維占比較高,則肉色更加鮮紅[33]。

2.2.2 pH值

pH值直接反映肉中糖原酵解的速度與強度,其變化主要由肉中糖原分解產生的乳酸累計所致[34],由圖3可知,西褐牛肩肉pH值較高,西褐牛臀肉pH值較低,這可能是由于不同部位肉的肌纖維特性與糖酵解潛力不同[35],且僅西秦牛牛腩、肩肉和西褐牛牛腱子、肩肉處在鮮肉pH參考標準最優品5.8～6.2之間,對于出現pH較低的現象,有研究發現在牛肉排酸過程中,pH值呈現先下降后上升的趨勢,排酸前72 h,pH下降且在第72 h時降至最低,之后由于糖類物質消耗完畢,乳酸生成結束,再伴隨著乳酸生化分解,其分解速率高于生成速率,pH再開始緩慢升高[36],所測樣品部分部位肉pH較低可能由排酸時間在72 h左右所致。

圖3 兩種牛不同部位肉的pH值測定結果Fig.3 pH of meat from different parts of tow cattle

由圖4可知,西褐牛牛腩保水性較好,西秦牛黃瓜條解凍損失最高,西秦牛肩肉蒸煮損失最高。肉的保水性與肉pH及蛋白質含量有關,一般情況下,肉的pH越高,離蛋白質等電點越遠,蛋白質的靜電荷效應越明顯,保水性就越好[37],肉中蛋白質含量越高,保水性也越好[38],二者會綜合影響到肉的保水性。所以西秦牛黃瓜條較低pH(5.44)和蛋白質含量(18.54%),決定了其保水性較差(解凍損失6.69%、蒸煮損失33.09%)。西秦牛各部位肉的保水性均較西褐牛的對應部位差,這可能是由于西秦牛部位肉中蛋白質含量較西褐牛對應部位低而脂肪含量較高,結合水的能力較弱。

圖4 兩種牛不同部位肉的解凍損失、蒸煮損失測定結果Fig.4 Thawing loss and cooking loss of meat from different parts of two cattle

2.2.3 質構

肉的嫩度受多方面因素影響,包括肉組成成分的差異、宰前因素和宰后因素等,肉組成成分的差異主要有肌纖維組成、膠原蛋白含量、脂肪含量等的差異[39-40]。由表3可知,西褐牛牛腱子硬度最高,西秦牛霖肉和牛腱子硬度較低；西褐牛黃瓜條彈性較大,西秦牛牛腱子彈性較小。一般情況下,肌纖維密度越大,膠原蛋白含量越低,脂肪和水分含量越高,則肉的硬度越低,嫩度越好。除此之外,牛屠宰過程中的電刺激及吊掛等技術也可改善牛肉硬度[41]。西秦牛牛霖、牛腱子和肩肉硬度較低的原因可能是其膠原蛋白含量較低(6.96%、11.10%和14.48%),脂肪含量較高(2.46%、1.22%和2.07%),水分含量較高(75.25%、77.61%和76.65%),或生產技術等因素綜合影響的結果。

表3 兩種牛不同部位肉質構測定結果Table 3 Structure indexes of meat from different parts of cattles

2.2.4 剪切力

剪切力以切斷肉品肌纖維的難易程度為判斷標準,是肉品嫩度的一個重要判斷標準。由表3可知,西秦牛霖肉、肩肉及牛腱子咀嚼性較低,西褐牛牛腱子、黃瓜條咀嚼性較高。由圖5可知，西秦牛黃瓜條剪切力最低,西褐牛霖肉剪切力最高,且西秦牛的剪切力值均低于西褐牛對應部位。原因可能是西秦牛育肥之后,肌內脂肪增多,加之膠原蛋白含量較低[42],故西秦牛肉的嫩度較西褐牛好。

圖5 兩種牛不同部位肉剪切力測定結果Fig.5 Shear force of meat from different parts of two cattle

2.3 蛋白質功能特性差異分析

蛋白質的功能特性可定義為在食品加工、保藏和消費期間影響蛋白質在食品體系中性能的物理和化學性質[43],乳化特性和凝膠特性是其中重要功能特性。由表4可知,西褐牛牛腩乳化能力較好,西秦牛黃瓜條、臀肉乳化能力較差；西秦牛肩肉乳化穩定性較高,西秦牛臀肉乳化穩定性較差。乳化特性是指2種以上互不相溶的液體,其中1種液體以微粒的形式分散到另1種液體里形成均勻分散體系的性能。乳化穩定性與脂肪蛋白比、pH、鹽濃度和可溶性蛋白數量及類型等因素有關,其中鹽溶性蛋白濃度越高,乳化穩定性就越好[44],常青等[45]研究發現pH通過影響鹽溶性蛋白溶解度從而影響蛋白質的乳化凝膠特性,pH值越高,越偏離肌肉蛋白等電點,保水性越好。故西秦牛牛腩、肩肉及西褐牛肩肉較高的pH有助于其擁有較好的乳化穩定性。

表4 兩種牛不同部位肉的乳化特性測定結果Table 4 Emulsifying properties of meat from different parts of two cattle

由表5可知,西褐牛牛腱子凝膠保水性最好,西褐牛霖肉和西秦牛牛腩、臀肉凝膠保水性較差；西褐牛臀肉凝膠硬度較高,西秦牛黃瓜條凝膠硬度較低；西秦牛霖肉凝膠彈性較高,西秦牛黃瓜條凝膠彈性較低。鹽溶性蛋白質經熱誘導形成網狀結構,通過毛細管力和電荷間相互作用固定水分,從而形成凝膠,且鹽溶性蛋白質含量越高,形成的三維立體網狀結構越均勻且孔洞小,保水性就越好[46],其中蛋白質中肌球蛋白占比越大,有助于可形成更均勻致密的網絡結構[47]。所以西秦牛黃瓜條較低的蛋白質含量(18.54%)及較低的pH(5.54)導致了其凝膠硬度較低。

表5 兩種牛不同部位肉的凝膠特性測定結果Table 5 Gelatinization of meat from different parts of two cattle

3 結論

通過對寧夏與新疆兩個地區西門塔爾牛雜交牛牛肉理化特性比較發現,2種西門塔爾牛雜交牛各部位肉理化特性存在差異。綜合解凍損失與蒸煮損失結果,西褐牛各部位肉保水性較好,熟肉制品出品率較高。就肉色而言,西秦牛肉色整體更加鮮紅,其牛霖、牛腱子和肩肉硬度較低,適于生產醬鹵制品。西褐牛脂肪含量較低,適于生產肉松類產品,西秦牛嫩度較好(尤其黃瓜條剪切力3.76 kg/cm2),適于煎炸、燒烤。就乳化凝膠特性而言,西秦牛牛腱子、肩肉均適合生產肉糜類產品。