宰后颈臂束缚技术对牛肉品质的影响

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　　摘 要：颈臂束缚技术是一种在跟腱吊挂基础上，于牛胴体前臂远端与颈前端之间施加一径向外力使之收紧，从而加快肉牛胴体成熟的技术。为研究该技术对牛肉品质的影响，选取6 头年龄和活体质量相近的新疆褐牛，屠宰后左半侧胴体采用颈臂束缚技术成熟（实验组），右半侧胴体采用传统跟腱吊挂方式成熟（对照组），分别于宰后0、1、2、3、7、14、21 d测定牛臂三头肌、背最长肌和股二头肌三部位的pH值、失水率、蒸煮损失率、剪切力和肌纤维超微结构等指标。结果表明：与对照组相比，实验组肉样失水率增加、剪切力降低、肌原纤维小片化指数增大，且差异显著，肌原纤维结构破坏更为严重。颈臂束缚成熟技术可以缩短牛肉的宰后成熟时间，降低工厂生产成本，提高生产效率。
　　关键词：牛肉;颈臂束缚;宰后成熟时间;品质分析;嫩度
　　Abstract： The neck-arm restraint technique is a technique for accelerating the aging of beef carcasses by imposing a radial external force between the distal end of the forearm and the front end of the neck on the basis of Achilles tendon suspension. In order to study the effect of this treatment on beef quality， six Xinjiang brown cattle with similar ages and body masses were selected and slaughtered. Postmortem aging of the left half of the carcass was carried out with Achilles tendon suspension plus neck-arm restraint， while Achilles tendon suspension was used for postmortem aging of the right half. The pH value， water loss rate， cooking loss， shear force and ultrastructure of Triceps brachii， Longissimus dorsi and Biceps femoris were measured at 0， 1， 2， 3， 7， 14 and 21 d after slaughter. The results showed that compared with the control group， the experimental group had increased water loss rate， reduced shear force and increased myofibrillar fragmentation index， with significant differences being observed between the two groups. In addition， the muscle fiber structure in the experimental group was more severely damaged. To conclude， neck-arm restraint can significantly shorten the aging time of beef carcasses， reduce the production cost， and improve the production efficiency.
　　Keywords： beef; neck-arm restraint; aging time; quality analysis; tenderness
　　肉类商品的价值取决于其食用品质，在很多因素中，嫩度是肉类品质指标中消费者最为关注的[1-2]。影响肉类嫩度的因素主要包括宰前因素（品种和基因型[3]、动物性别和年龄[4]、饲养与宰前管理）与宰后因素（宰后肌肉pH值和温度变化[5-6]、电刺激处理[7]、胴体吊挂[8-9]、肉的成熟和烹饪方法[10]等），决定肉嫩度优劣的主要因素是宰后僵直过程中肌原纤维的收缩和蛋白酶降解关键肌纤维骨架蛋白的程度[11]，而如何快速提高宰后牛肉嫩度和缩短牛肉成熟时间是工厂急需解决的问题。
　　胴体吊挂成熟技术通过肌肉肌节长度的拉伸，减少了肌节的过度缩合，从而改善肉的嫩度[12]。牛胴体的传统吊挂方式为后腿跟腱吊挂，这种吊挂方式使脊柱呈弯曲状态，减弱了僵直过程中对背最长肌相关部位肉收缩的抑制[13]。颈臂束缚成熟技术是在跟腱吊挂基础上，在前肢远端和颈部前端之间施加一径向拉力使之收紧的技术，可以有效抑制背最长肌在尸僵过程中缩合，使沿脊椎肌肉呈轻微拉伸的状态，增加肌节长度，可以预防背最长肌及前肢相关肌肉发生收缩。实验室前期研究发现，颈臂束缚技术能够加快肉的成熟，提高嫩度的一致性，且操作简单，减少人力负担，胴体前肢被束缚使其所占冷库空间变小，有利于提高排酸成熟间的空间利用率，减少冷却能耗。
　　本研究探究颈臂束缚成熟技术对新疆褐牛胴体臂三头肌、背最长肌和股二头肌品质的影响，为优化牛肉屠宰加工技术提供理论依据和技术支持。
　　1 材料与方法
　　1.1 材料与试剂
　　实验牛选自新疆伊宁县伊新牛羊养殖专业合作社，并由该社屠宰加工厂协助开展屠宰实验。选取6 头30 月龄新疆褐牛公牛，按照GB/T 19477—2018《畜禽屠宰操作规程 牛》[14]屠宰后，右半侧胴体采用传统跟腱吊挂方式成熟，左半侧胴体采用颈臂束缚吊挂方式成熟，胴体排列整齐，推入排酸冷库，间距不少于10 cm，排酸冷库设定温度0～4 ℃，相对湿度85%～90%。用尼龙绳在牛前臂远端和牛第一、二颈椎连接处捆绑，持续施加30 kg的径向拉力，分别在宰后0、1、2、3、7、14、21 d取背最长肌和股二頭肌样品，由于臂三头肌质量不足以取到7 个时间点，故舍去2 d和21 d 2 个时间点，在宰后0、1、3、7、14 d取臂三头肌样品，按照各具体指标检测要求处理、贮藏样品。 　　氯化钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、氯化镁、叠氮化钠、乙二醇-双-（2-氨基乙醚）四乙酸（ethylenebis（oxyethylenenitrilo）tetraacetic acid，EGTA）、氢氧化钠、酒石酸钾钠、锇酸 天津市光复科技发展有限公司;胰蛋白酶、牛血清白蛋白标准品（均为生化试剂） 北京索莱宝科技有限公司;试剂均为分析纯。
　　1.2 仪器与设备
　　FJ200-S高速均质机 北京维欣仪奥科技有限公司;LG10-24A高速离心机 北京京立离心机有限公司;XS105电子天平 瑞士梅特勒-托利多仪器有限公司;H721可见分光光度计 天津普瑞斯仪器有限公司;TA-XT2i质构仪 英国Stable Micro System公司;DK-S28电热恒温水浴锅 上海精宏实验设备有限公司;H-7500透射电子显微镜 日本日立公司;GelDoc EZ凝胶成像系统 美国Bio-Rad公司;SX-500高壓灭菌锅 日本Tomy公司。
　　1.3 方法
　　1.3.1 pH值测定
　　参照GB 5009.237—2016《食品安全国家标准 食品pH值的测定》[15]。
　　1.3.2 失水率测定
　　参照NY/T 1333—2007《畜禽肉质的测定》[16]，采用应变控制式无侧限压力仪测定失水率。
　　1.3.3 蒸煮损失率测定
　　取长×宽×高不小于6 cm×3 cm×3 cm的整块肉样，去除表面筋膜、脂肪，称取肉块质量（m1）后，将样品用蒸煮袋封装，80 ℃恒温水浴加热，至肉样中心温度达到70 ℃时取出，冷却，用滤纸吸干表面水分，称取肉块质量（m2）。蒸煮损失率按下式计算。
　　1.3.4 剪切力测定
　　参照NY/T 1180—2006《肉嫩度的测定 剪切力测定法》[17]。
　　1.3.5 肌原纤维小片化指数（myofibrillar fragmentation index，MFI）测定
　　参照黄明[18]的方法测定。去除肉样可见脂肪后，精确称取2.00 g，加入温度为2 ℃的MFI缓冲液（含100 mmol/L KCl、11.2 mmol/L K2HPO4、8.8 mmol/L KH2PO4、1 mmol/L EGTA、1 mmol/L MgCl2和1 mmol/L NaN3）20 mL，于匀浆器中匀浆3 次，每次20 s，间隔1 min;匀浆液在4 ℃条件下10 000 r/min离心15 min，弃去上清液，沉淀中再次加入20 mL MFI缓冲液重新匀浆、离心弃去上清液;沉淀中加入5 mL MFI缓冲液进行匀浆，用200 目尼龙筛网过滤，去除结缔组织，再用5 倍体积的MFI缓冲液冲洗离心管并过滤，合并滤液，即为肌原纤维蛋白悬浊液。用双缩脲法测定所得肌原纤维蛋白悬浊液质量浓度后，将其质量浓度用MFI缓冲液调整至0.5 mg/mL，在540 nm波长处测定吸光度，所得数值乘以200即为MFI。
　　1.3.6 透射电镜观察微观结构
　　参考Li等[19]的方法，并稍作修改。用透射电子显微镜观察肌纤维的超微结构，将肉样切成3 mm×1 mm×1 mm的长方体，用预冷的2.5%戊二醛溶液固定4 h以上，0.1 mol/L磷酸缓冲液（pH 7.4）冲洗，依次经体积分数50%、70%、80%、95%、100%乙醇脱水15 min，无水丙酮置换后，包埋、切片、染色，用透射电子显微镜进行观察和拍照。
　　1.4 数据处理
　　采用SPSS 20.0软件及Microsoft Excel 2010软件对实验数据进行单因素方差分析，结果以平均值±标准差表示，对各项指标进行t检验分析。
　　2 结果与分析
　　2.1 吊挂方式和成熟时间对牛臂三头肌、背最长肌和股二头肌pH值的影响
　　由表1可知，实验组和对照组宰后3 个部位牛肉的pH值没有显著差异。从宰后不同成熟时间看，宰后牛肉pH值下降显著（P<0.05），这是由于牛被宰杀后，牛肉组织细胞开始进行无氧呼吸，细胞内的糖类物质经生化反应生成乳酸，故在排酸成熟前期，乳酸以持续较快的速率生成，使得牛肉的pH值下降较快[20]。
　　2.2 吊挂方式和成熟时间对牛臂三头肌、背最长肌和股二头肌失水率的影响
　　保水性是评价冷鲜牛肉品质的重要指标之一，肉在成熟过程中，结合水、不易流动水和自由水的状态和含量会发生变化，从而影响生鲜肉的保水性[21]，牛肉的失水率是牛肉的保水性指标之一。由表2可知，牛肉的失水率在成熟过程中呈现持续稳定增加趋势。臂三头肌宰后成熟1 d时，实验组与对照组相比失水率显著增加（P<0.05）;背最长肌宰后成熟2 d和3 d时，实验组和对照组相比失水率显著增加（P<0.05）;股二头肌宰后成熟3 d时，实验组和对照组相比失水率显著增加（P<0.05）。成熟过程中，pH值的下降引起肌动球蛋白形成，导致蛋白质网状结构空隙减小，使水分更容易溢出，从而牛肉的保水性降低[22]。Hughes等[23]研究表明，随着肉成熟的进行，细胞骨架蛋白的降解会减少肌原纤维收缩力的传递，使水分在肉中保留，且成熟过程中肌原纤维会发生肿胀，容纳更多的水分，因此在成熟后期肉的保水性会有所改善，这与臂三头肌宰后成熟14 d、背最长肌和股二头肌宰后成熟21 d时失水率降低的结果相一致。
　　牛肉的蒸煮损失率是肉保水性的指标之一。由表3可知，臂三头肌宰后成熟1 d时，实验组和对照组相比蒸煮损失率显著降低（P<0.05），背最长肌宰后成熟1 d时，实验组和对照组相比蒸煮损失率显著降低（P<0.05），宰后成熟3 d时，实验组和对照组相比蒸煮损失率显著升高（P<0.05），股二头肌宰后成熟1 d时，实验组和对照组相比蒸煮损失率显著升高（P<0.05）。牛肉的蒸煮损失率在成熟过程中呈现持续稳定增加趋势，而在成熟后期蒸煮损失率会有所改善。 　　2.4 吊挂方式和成熟时间对牛臂三头肌、背最长肌和股二头肌剪切力的影响
　　嫩度是肉品质评价的重要指标之一。由表4可知，臂三头肌宰后成熟1、3 d时，实验组与对照组相比剪切力显著降低（P<0.05），随着成熟时间的增加，剪切力降低程度变小，实验组和对照组剪切力趋于一致，实验组臂三头肌宰后成熟1 d时的剪切力与对照组宰后成熟3 d的剪切力相近，说明颈臂束缚吊挂技术使牛臂三头肌的成熟加快，嫩度提高。
　　背最长肌宰后成熟1、2、3、7 d时，实验组与对照组相比剪切力显著降低（P<0.05），实验组宰后成熟3 d的剪切力已经达到对照组宰后成熟7 d的剪切力，说明颈臂束缚吊挂对牛外脊的影响较大，可以达到快速成熟的目的。
　　股二头肌仅在宰后成熟3 d时，实验组与对照组相比剪切力显著降低（P<0.05），说明颈臂束缚吊挂技术对后部肉的拉伸力没有前部牵拉力量大，影响程度较小;其他成熟时间，2 种处理方式股二头肌剪切力虽然无显著性差异，但是实验组的剪切力均低于对照组，说明颈臂束缚技术能够减少成熟时间，短时间内显著提高宰后牛臂三头肌和背最长肌嫩度，改善股二头肌的嫩度，是一种牛肉快速成熟技术。
　　2.5 吊挂方式和成熟时间对牛臂三头肌、背最长肌和股二头肌MFI的影响
　　肌原纤维断裂成小片段是导致肌肉自溶和肉质变嫩的直接原因，因此MFI被认为是衡量肉嫩度的重要指标[24]。MFI可以反映肌细胞内部肌原纤维及骨架蛋白的完整程度，MFI越大，肌原纤维内部结构完整性受到破坏的程度越大，肌肉成熟度越高。
　　由表5可知：臂三头肌在宰后成熟3 d和7 d时，实验组相比于对照组MFI显著增大（P<0.05）;背最长肌宰后成熟2、3、7、14 d时，实验组和对照组差异显著
　　（P<0.05）;股二头肌宰后成熟3 d时，实验组和对照组差异显著（P<0.05），其他成熟时间2 种处理方式虽然无显著差异，但是实验组MFI均高于对照组，说明颈臂束缚吊挂技术加快了牛背最长肌的嫩化。随着宰后成熟时间的延长，肌原纤维在微生物酶和蛋白酶的作用下结构被破坏，造成肌原纤维的小片化，且随着成熟过程的进行，小片化程度不断加深，肌原纤维裂解程度逐渐变大，这与付丽[25]、李可[26]、刘玉青[27]等的研究结果基本一致。
　　通过直接观察超微结构能够反映宰后吊挂成熟过程中肌原纤维的形态变化[28]。由图1可知，宰后成熟0 d时，实验组和对照组牛背最长肌的肌原纤维结构均清晰可见，肌原纤维紧密相连，亮带、暗带、M线、Z线和H区完整，未发现断裂现象。宰后成熟3 d时，对照组出现不规则形变，开始出现几个相连肌节被降解的现象，Z线降解较为明显，部分区域出现拉伸带和痉挛带;实验组的肌节间隙明显变宽，肌原纤维发生大面积破坏、溶解，肌原纤维结构被严重破坏。这些现象说明牛肉在吊挂成熟过程中，肌原纤维小片化程度不断加深，实验组变化速率快于对照组，这与本实验中剪切力发生显著变化的结论相互支持。
　　3 结 论
　　活牛被宰杀后，通过排酸成熟过程可以提高牛肉的食用品质[29-30]。通过研究成熟期间不同吊挂方式对牛肉品质的影响发现：随着排酸过程的进行，牛肉的硬度先增大后减小，相较于普通跟腱吊挂，颈臂束缚吊挂能够显著降低牛肉的硬度;MFI逐渐增大，颈臂束缚吊挂成熟牛肉的MFI在多个时间点显著大于普通跟腱吊掛;pH值则是先降低后升高，而后达到正常新鲜牛肉的范围，但是2 种吊挂处理方式对牛肉的pH值没有显著影响;保水性随着成熟过程的进行逐渐减小，而在成熟后期又稍有改善;通过观察牛背最长肌的肌原纤维超微结构可以发现，宰后成熟3 d实验组牛肉肌节间隙明显变宽，肌原纤维发生大面积破坏、溶解。
　　由以上结果得出，颈臂束缚吊挂方式可以使牛背最长肌宰后成熟3 d的剪切力降低至普通跟腱吊挂宰后成熟7 d的水平，能够加快肉的成熟，使其嫩度短时间内提高，并且操作简单，胴体前肢被束缚使其所占冷库空间变小，有利于提高冷库的空间利用率，减少冷却能耗，适宜推广。
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