浸烫处理对樱桃谷肉鸭宰后肌肉品质的影响

林 捷,郑夏彤,陈玉芳,刘浩尧,陈淑媛,郑 华

(华南农业大学食品学院,广东广州 510642)

随着经济的发展,人们对水禽类制品的消费比重逐年上升,中国已经成为肉鸭生产、消费和出口第一大国[1]。樱桃谷肉鸭是英国樱桃谷农场以我国的北京鸭和埃里斯伯里鸭为亲本,杂交选育而成的配套系鸭种,由广东首批引进并广泛养殖,其具有肉质鲜嫩、生长速度快等特点。华南地区主要以广式烧鸭类整鸭制品为主,为了保证胴体的外观和肉质,适合于制作烤鸭,多数企业仍采用人工辅助流水线生产作业[2]。

浸烫处理是肉鸭屠宰的重要环节,热水使羽毛受热膨胀,毛囊扩张,易于脱羽[3]。在家禽屠宰行业中,根据浸烫的温度和时间可以分为软烫和硬烫,软烫是指水温为51～54 ℃(时间为120～210 s),更好地保留幼龄肉鸡皮肤的黄色色素层,以达到美观的目的[4],但可能会造成脱羽不易;硬烫指水温为60～66 ℃(时间为45～90 s),可高效地达到脱羽的效果,但过烫可能导致皮肤表面发生组织学变化[5],皮肤表面角质层逐渐被去除[6],导致后续脱羽过程中出现毛囊破损。潘金龙[7]探究不同浸烫温度和时间对于白羽肉鸡胸肉品质的影响,发现高温长时间浸烫会加快肌肉pH下降速率。但Bowker等[8]有相反的发现,认为不同的浸烫处理对肉鸡肌肉品质影响差异不显著,软烫处理使肌原纤维蛋白溶解度较大,变性程度更小。目前肉鸭屠宰加工中,多采用硬烫处理方式,容易出现过烫导致的肌肉表面出现部分熟化,嫩度降低[9],皮下脂肪液化导致胴体产量降低[10]。目前国内外对浸烫屠宰工艺的研究主要集中在软硬烫处理对肉鸡宰后肌肉品质的影响,针对不同的浸烫温度处理对樱桃谷肉鸭宰后生化代谢、肌肉僵直与成熟、肉品质之间的研究较少。

浸烫处理对樱桃谷肉鸭肉品质的影响,本质是浸烫后对肌肉温度的影响,进而影响机体内生化代谢。不适当的浸烫处理会影响宰后肌肉生化代谢速率、僵直强度、僵直进程、蛋白质变性及溶解度变化,导致食用品质下降,不易被消费者接受。本文以樱桃谷肉鸭为研究对象,探究不同浸烫处理对樱桃谷肉鸭宰后肌肉品质的影响,通过测定浸烫工艺对宰后不同时期肉鸭的pH、质构、蛋白溶解性、鸭肉保水性,寻求浸烫工艺对宰后肌肉食用及感官品质的变化规律,以期获取肉鸭的最佳浸烫工艺参数,为肉鸭的屠宰生产的改进和完善提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

樱桃谷肉鸭 广东正利农牧有限公司提供,45日龄,体重(3.5±0.2) kg;所有试剂均为国产分析纯 国药集团化学试剂有限公司。

Testo 205便携式pH计 德国Testo公司;Enspire Xenon Light Module多功能酶标仪 美国PE(Perkin Elmer)公司;TA.XT Plus质构仪 英国Stable Micro Systems公司;TGL-16g R台式高速冷冻离心机 上海安亭科学仪器;RM2016病理切片机 上海徕卡仪器有限公司;MesoQMR23-060H-1核磁共振成像分析仪 苏州钮迈分析仪器股份有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品处理 随机挑选36只樱桃谷肉鸭,随机分为4组,三管齐断法割喉,沥血3 min。设置四个不同温度的浸烫处理,分别是58.5 ℃-210 s、60 ℃-180 s、62.5 ℃-150 s、65 ℃-120 s。根据目前商业屠宰场常用的浸烫参数(61～65 ℃,120～180 s),综合考虑经济效益,按比例设置不同温度及时间,使胸部的羽毛附着力均≤1 N,所有浸烫处理均可使鸭胴体达到90%以上的脱羽率。脱羽后进行掏膛、冲洗、预冷等步骤,总耗时约45 min,处理完成的样品置于4 ℃贮藏。宰后0.75、3.75、6.75、24、48 h取出肉鸭分离胸肉和腿肉,用于测定各项指标。

1.2.2 pH的测定 用大头针在肉样上打一个小孔,将手持pH计刺入待测肌肉8 mm深处,待示数稳定后读取并记录。

1.2.3 肌肉硬度的测定 参照徐国波等[11]的方法,将肉样沿纤维走向分切成1 cm×1 cm×1 cm,采用质构仪,程序选用TPA(hold until time)程序。参数设定如下:P/36不锈钢圆柱形探头,下行和返回速度 2 mm/s,测试速度为 1 mm/s,压缩比率为50%,将样品放置在托板上,启动仪器,记录数据。

1.2.4 肌肉剪切力的测定 参照Aguirre等[12]的方法,肉样沿纤维走向分切成1 cm×1 cm×1 cm,选用剪切探头,参数测定为:测试速度为10 mm/s,压缩比率为30%,将样品放置在仪器的刀槽上,使肌纤维与刀口走向垂直,启动仪器,记录数据,单位N。

1.2.5 肌肉收缩程度的测定 参考Papinaho等[13]的方法,稍作修改,将鸭腿从胴体完整分离,切断与鸭掌相连的肌腱部分,另一侧肌腱部分不作处理,将腿部均分为4束肌肉,沿着肌肉纤维的走向每束肌肉确定两个固定点,采用游标卡尺测定两点间的长度变化。

1.2.6 肌肉蛋白质溶解度的测定 参照Bowker等[8]的方法,稍作修改。

总蛋白溶解度:1 g肌肉剁碎,加入20 mL 1.1 mol/L在0.1 mol/L磷酸钾缓冲液中的碘化钾,冰浴下匀浆2 min,在4 ℃条件下摇晃抽提12 h,离心力为1500×g离心20 min。取上清液,双缩脲法测定蛋白质浓度,溶解度表示为mg/g。

肌浆蛋白溶解度:2 g肌肉剁碎,加入20 mL冰冷的0.025 mol/L的磷酸钾缓冲液(pH7.2),冰浴下匀浆2 min,在4 ℃条件下摇晃抽提12 h,离心力为1500×g离心20 min。取上清液,双缩脲法测定蛋白质浓度,溶解度表示为mg/g。

肌原纤维蛋白溶解度:根据总蛋白溶解度和肌浆蛋白溶解度之差计算,mg/g。

1.2.7 滴水损失率的测定 参照郑华等[14]的方法,将肉样剔除表面脂肪和肌膜,切成 1 cm×1 cm×3 cm的形状,精确称重M1;在可密封塑料杯中悬挂铁丝,将肉块悬挂于铁丝上,塑料杯密封后置于 4 ℃冰箱内,24 h后称取肉块重量M2。计算滴水损失率:W滴(%)=(M1-M2)/M1×100。

1.2.8 NMR T2驰豫图谱的测定 测定前仪器需预热30 min以上。测试条件为:测量温度为 32 ℃,质子共振频率为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。将肉样切成规格约为4 cm×3 cm×1.5 cm体积大小的肉块,放入检测管中进行检测,使用仪器自带软件进行拟合和反演,得到T2驰豫图谱。每组3个重复样品,每个样品重复测试3次,取平均值作为驰豫特征值。

1.3 数据处理

采用SPSS 22.0统计软件(美国IBM公司)进行单因素方差分析 ANOVA,不同浸烫处理组间的差异采用Duncan检验,n=5,差异显著水平取P<0.05。

2 结果与分析

2.1 浸烫处理对樱桃谷肉鸭宰后肌肉pH的影响

图1结果显示,宰后0.75 h,经过60 ℃-180 s和62.5 ℃-150 s浸烫处理的肉鸭胸肉pH分别为6.20和6.17,两者无显著性差异(P>0.05),显著大于58.5 ℃-210 s和65 ℃-120 s处理组(P<0.05)。在脱羽效果一致的浸烫处理下,过高温度或过长时间的浸烫对鸭胴体产生热能多,冷却速度慢,宰后早期较高的胴体温度与糖酵解速率呈正相关化[15]。四个处理组的pH在宰后3.75 h内显著下降(P<0.05),说明开始逐步进入最大僵直期。60 ℃-180 s和62.5 ℃-150 s浸烫处理组的极限pH显著大于其他两个处理组,从宰后0.75 h至48 h都呈现相同的规律,这与Lesiak等[16]的结论相反,宰后肌肉温度对3 h后的pH影响不显著(P>0.05),这可能是因为宰后肌肉pH除了与肌糖原、乳酸含量有关,还受到AMP-激活蛋白激酶(AMPK)、组织蛋自酶等相关代谢酶的调控和外界微生物的影响[17]。宰后24和48 h,各个处理组的pH均呈上升趋势,是解僵后蛋白溶解度增加的结果。

图1 不同浸烫处理对樱桃谷肉鸭宰后胸肉pH的影响

2.2 浸烫处理对樱桃谷肉鸭宰后肌肉质构的影响

图2和图3的结果显示,在脱羽效果一致的浸烫处理下,65 ℃-120 s处理组的肌肉硬度和剪切力在宰后0.75 h至24 h均显著大于其他处理组(P<0.05),这与Mckee等[18]的结果相似,较高的宰后肌肉温度使肌肉的韧性增加,嫩度降低。在进入僵直期(3.75 h)前,肌肉的硬度和剪切力均呈现增加趋势,与pH的变化规律一致,pH的快速下降和ATP的减少导致肌质网崩解,Ca2+的释放促使ATP酶活化,加快了ATP的减少,肌球蛋白和肌动蛋白结合为肌动球蛋白,引起肌肉收缩硬度增大[19]。各处理组肌肉硬度和剪切力在宰后6.75 h下降逐步变缓,说明开始进入解僵成熟阶段。65 ℃-120 s处理组的肌肉硬度和剪切力在宰后3.75 h达到最大值分别为3911.95 g和6.45 N,王仁欢[20]认为热烫冷却工艺并没有使宰后肌肉中的丙酮酸激酶和Ca2+-ATP酶等代谢酶失活或活性增大,但高的肌肉温度加速肌浆网的Ca2+释放,诱导更大强度的僵直。宰后24 h,65 ℃-120 s和62.5 ℃-150 s处理组的肌肉硬度显著大于其他处理组(P<0.05),这可能与宰后肌肉温度影响水解肌原纤维骨架蛋白的蛋白酶活性有关[21]。而 58 ℃-210 s处理组的硬度和剪切力在宰后24 h后显著升高(P<0.05),与前人的研究结果不尽相同,低温长时间的浸烫组的肌原纤维蛋白在宰后48 h下降幅度显著大于其他处理组,肌原纤维蛋白的高度降解使肌原纤维内部结构的水分流向肌原纤维外的空隙[22],与本实验中滴水损失率显著升高的结果一致,导致物性测定中的硬度和剪切力升高。

图2 浸烫处理对樱桃谷肉鸭宰后胸肉硬度的影响

图3 浸烫处理对樱桃谷肉鸭宰后胸肉剪切力的影响

2.3 浸烫处理对樱桃谷肉鸭宰后肌肉收缩程度的影响

肌肉的缩短和延伸是最直观判断宰后肌肉僵直发展的方法,如图4结果所示,肉鸭宰后肌肉长度均呈先收缩,后上升的趋势,并在宰后3.75 h达到最低值,大部分肌肉束缩短至原始肌肉长度的90%以上,65 ℃-120 s处理组的肌肉长度较其他处理组短,但差异不显著(P>0.05),这与图2、图3的结果显示的硬度和剪切力数据一致。解僵后肌肉长度显著上升(P<0.05),但65 ℃-120 s处理组的肌肉长度在宰后解僵阶段显著小于(P<0.05)其他处理组,说明高温浸烫使宰后肌肉温度升高,较高的肌肉温度可能激活蛋白酶的活性,同时也会使肌原纤维蛋白和肌浆蛋白变性影响降解骨架蛋白[21]。

图4 浸烫处理对樱桃谷肉鸭宰后肌肉长度的影响

2.4 浸烫处理对樱桃谷肉鸭宰后肌肉蛋白质溶解度的影响

蛋白溶解度可以用来衡量蛋白质的变性程度[23]。表1结果显示,宰后0.75 h,65 ℃-120 s处理组肌肉的总蛋白和肌原纤维蛋白溶解度均显著小于其他处理组,这与Bowker等[8]的结果相同,硬烫使蛋白质溶解度低,变性程度大,可能是宰后早期快速代谢导致的低pH和高的肌肉温度使肌肉中蛋白质的变性[24]。所有处理组的肌肉蛋白质溶解度均呈现先下降,再上升,48 h再下降的趋势;宰后3.75 h处于僵直期,低的pH和ATP的缺少造成了肌球蛋白的不可逆形成和蛋白质结构的改变,使部分蛋白质发生变性[25]。

表1 浸烫处理对樱桃谷肉鸭宰后胸肉蛋白质溶解度的影响(mg/g)

解僵后(6.75 h)蛋白溶解度回升,随着处理温度升高,回升程度减缓;宰后48 h蛋白溶解度均开始下降,钙激活酶使肌原纤维蛋白显著降解,低分子量的蛋白生成使溶解度增加,同时肌原纤维蛋白的进一步降解使更多疏水残基暴露以及蛋白的交联聚合,从而导致溶解度的下降[26]。在宰后65 ℃-120 s和58 ℃-210 s处理组的蛋白溶解度在僵直前后变化幅度显著大于另两个处理组(P<0.05),但48 h并没有出现较低的溶解度,说明浸烫对成熟后的肌肉蛋白溶解度影响不显著(P>0.05)。

宰后48 h,各处理组的肌原纤维蛋白溶解度下降速度与肌肉剪切力和硬度的结果一致,58 ℃-210 s处理组的下降幅度显著大于其他组(P<0.05),剪切力和硬度也最大。

2.5 浸烫处理对樱桃谷肉鸭肌肉保水性与水分分布的影响

保水性是肉的蛋白质形成网状结构,单位空间以物理状态所捕获的水分量的反映,滴水损失指在不施加任何外力而只受重力作用的条件下,肌肉蛋白质系统在测定时的液体损失量。表2的结果显示,宰后3.75 h前,65 ℃-120 s处理组的滴水损失率大于其他温度处理组,但差异不显著(P>0.05),这与Zhuang等[27]的结果相同,热烫方式不会影响肌肉宰后初期(4 h内)的保水性。四个温度处理组在进入僵直期(宰后3.75 h)的滴水损失率均有所上升,除58.5 ℃-210 s处理组外,其他处理组差异不显著(P>0.05),是由于58.5 ℃-210 s处理组在宰后3.75 h的pH显著低于其他处理组(P<0.05),低pH使肌原纤维网络结构收缩,诱导钙蛋白酶降解肌动骨架蛋白和细胞膜之间的连接蛋白,形成汁液流失通道[28]。宰后24 h,65 ℃-120 s处理组滴水损失率显著上升,可能与它的肌肉延伸性没有得到很好地恢复有关,肌纤维收缩,造成较大的肌纤维间间隙[29]。宰后48 h,58.5 ℃-210 s处理组的肌肉滴水损失率显著上升(P<0.05),这可能是造成剪切力显著升高的原因。

表2 浸烫处理对樱桃谷肉鸭宰后胸肉滴水损失率的影响(%)

由表3可得,利用低场核磁共振技术(LF-NMR)可定量分析肌肉中水分的相对含量,樱桃谷肉鸭宰后肌肉的水分均为三种相态:P21结合水,P22不易流动水和P23自由水。表3结果显示,肉鸭宰后肌肉中不同状态的水分存在相互“态变”,四个处理组的P21总体呈现先下降后上升的趋势,宰后3.75 h,糖酵解产生乳酸使pH下降,接近蛋白质等电点,使其与水的水合作用减弱[30]。四个处理组P22逐渐增加,P23呈逐渐下降的趋势是由于宰后机体内无氧糖酵解使肌细胞膜通透性增加,使肌细胞膨胀吸水[31];成熟初期(宰后6.75～24 h)肌肉内源酶适度降解蛋白质,随着蛋白质高级结构被破坏,蛋白结合水被释放,态变为不易流动水,同时蛋白降解使肌纤维细胞外自由水流回细胞内,不易流动水升高,自由水下降[26]。在脱羽效果一致的浸烫处理下,65 ℃-120 s和58.5 ℃-210 s处理组的P23显著大于其他处理组(P<0.05),可能是宰后肌肉的快速代谢导致肌原纤维蛋白的三、四级结构被破坏,存在其中的不易流动水减少,自由水增大。高温或长时间浸烫会加快家禽肌肉内源酶的活性,影响僵直进程和僵直强度,也使不同状态水的“态变”更强烈。四个处理组的鸭肉中水分分布总体变化趋势一致,与滴水损失率的结果相符。

表3 浸烫处理对樱桃谷肉鸭宰后胸肉峰面积比例的影响(%)

2.6 相关性分析

表4显示的是不同浸烫处理的樱桃谷肉鸭宰后肌肉品质之间的相关性。宰后肌肉的pH与硬度(r=-0.582,P<0.01)及不易流动水P22(r=-0.656,P<0.01)极显著负相关,与肌肉长度(r=0.595,P<0.01)及结合水P21(r=0.583,P<0.01)极显著正相关;宰后肌肉长度与肌肉硬度(r=-0.721,P<0.01)及肌肉剪切力(r=-0.769,P<0.01)极显著负相关。表明宰后肌肉糖酵解导致pH下降,肌浆网解体钙离子溢出,引起ATP酶活化使肌动球蛋白形成,肌肉收缩,硬度增加[32];同时pH接近蛋白质等电点使其与水的水合作用减弱,结合水的含量P21减少[33],与孙文彬等[34]的结果相似。宰后肌肉剪切力与总蛋白溶解度(r=-0.689,P<0.01)及肌原纤维蛋白溶解度(r=-0.671,P<0.01)极显著负相关,肌肉硬度与总蛋白溶解度(r=-0.444,P<0.05)及肌原纤维蛋白溶解度(r=-0.480,P<0.05)呈显著负相关,宰后肉鸭肌肉成熟期间,肌原纤维蛋白的降解与肉的嫩度密切相关[35],肌原纤维蛋白及骨架蛋白的有限水解导致肌原纤维的断裂及小片化,进而使肌肉硬度降低,嫩度增加[36]。不易流动水P22与自由水P23呈极显著负相关(r=-0.971,P<0.01),表明肌肉中不同状态的水之间可相互“态变”,结合水P21占肌肉总水分比例很低,通常不考虑结合水的变化对肌肉保水性的影响。

表4 不同浸烫处理的樱桃谷肉鸭宰后肌肉品质指标相关性分析

3 结论

在脱羽效果一致的浸烫处理下,不同的浸烫处理对宰后樱桃谷肉鸭胸肉的pH、质构、蛋白质溶解度及肌肉水分分布均有显著影响,主要是肉鸭宰后僵直过程中的肌肉品质。高温短时(65 ℃-120 s)和低温长时(58.5 ℃-210 s)浸烫使肌肉宰后0.75 h蛋白质变性程度大,自由水含量P23增加,不同状态之间水分迁移明显,达到较低的极限pH;过高的浸烫温度(65 ℃-120 s)使宰后3.75 h的僵直强度增大,体现在肌肉的收缩程度、硬度和剪切力达到最大。随着宰后时间的延长,除58.5 ℃-210 s在宰后48 h肌原纤维蛋白高度降解使溶解度显著(P<0.05)下降,导致滴水损失率增大,硬度及剪切力升高,其他浸烫处理组在宰后成熟阶段的肌肉品质均无明显差异。

不同的浸烫处理引起pH的变化,直接影响机体的生化代谢和肌肉的僵直强度,进一步影响肌肉的食用品质。因此,在工业化屠宰过程中,樱桃谷肉鸭应尽量避免过高温度或过长时间的浸烫,可选用浸烫温度为60～62.5 ℃,时间为150～180 s,以获得更符合消费者期望的食用品质。关于不同浸烫处理对樱桃谷肉鸭僵直过程中能量代谢及相关酶活力的影响有待进一步研究。