电刺激对宰后不同部位牦牛肉成熟过程中微观结构及嫩度的影响

王莉+王玉涛+郭丽君+张秀英+张丽+魏健+孙宝忠+余群力

摘 要：为研究电刺激对宰后牦牛肉成熟过程中肌肉微观结构及嫩度的影响，采用肌肉组织结构HE染色法、肌肉超微结构透射电镜观察法及剪切力测定法分别测定宰后不同处理（电刺激、未电刺激）条件下，牦牛冈上肌（supraspinatus，SU）、背阔肌（latissimus dorsi，LD）和半腱肌（semitendinosus，ST）3 个部位肉成熟0 h、1、2、3、5、7、14 d时的肌肉组织学特性、超微结构及剪切力的变化。结果表明：电刺激组3 个部位牦牛肉的肌纤维直径和肌纤维横截面积下降幅度以及肌间距离的增加幅度均显著高于未电刺激组；2 个处理组LD的肌肉组织学特性变化均最快，且电刺激组LD的肌原纤维破坏、溶解、小片化及Z线断裂现象较未电刺激组明显；成熟14 d时，电刺激组SU、LD和ST的剪切力下降百分比较未电刺激组分别高出2.93%、9.47%和5.08%。综上所述，电刺激处理能够显著加快宰后牦牛肌肉组织的破坏程度及嫩化速率，且LD的宰后嫩化较其他2 个部位快。

关键词：电刺激；牦牛；肌肉微观结构；嫩度

Abstract： In an effort to study the effect of electrical stimulation on the microstructure and tenderness of different yak muscles during postmortem aging， the histological characteristics and microstructure of supraspinatus （SU）， latissimus dorsi （LD） and semitendinosus （ST） muscles from yak carcasses with and without electrical stimulation （ES） were examined at 0–14 days postmortem by HE staining and transmission electron microscopy （TEM） and the shear force was also measured. The results showed that ES caused a significantly greater decrease in muscle fiber diameter and cross-sectional area and a significantly greater increase in intermuscular fiber space for all three muscles compared to the untreated control group. For both the treatment and control groups， the histological characteristics of LD changed the fastest of the three muscles， and the former group showed significant destruction， dissolution and fragmentation of LD muscle fibers and significant rupture of the Z line than did the latter. At 14 days postmortem， the shear force of SU， LD and ST in the ES group was 2.93%， 9.47% and 5.08% higher compared with the control group， respectively. To sum up， this study demonstrated that electrical stimulation could significantly accelerated the destruction and tenderization of yak muscle tissue during postmortem aging and that LD could be tenderized faster than SU and ST.

Key words： electrical stimulation； yak； muscle microstructure； tenderness

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201711002

中圖分类号：TS251.1 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2017）11-0007-07

牦牛（Bos grunniens）是我国20 亿亩高寒草场的特有畜种，商业开发潜力巨大[1-3]。牦牛肉营养价值较高，是优质的动物性食品，但牦牛肉的肌纤维较粗、嫩度较差，严重制约其产业化发展[4-5]。本课题组前期研究发现，牦牛肉的微观结构及嫩度因部位不同而有较大差别[6-7]，许多学者的研究表明，对宰后牛羊肉进行电刺激和低温排酸可以改善肉嫩度。因此，研究电刺激对宰后不同部位牦牛肉成熟过程中肌肉微观结构和嫩度变化的影响对提高牦牛肉品质及增值具有重要的实际意义。

牛宰后的肌肉成熟过程是由μ-钙激活酶（μ-calpain）直接作用于肌原纤维骨架蛋白，导致其降解，肌肉微观结构被破坏，而肌原纤维蛋白的降解可以改善肉嫩度[8-10]。Hwang等[11]发现，对宰后牛羊肉进行电刺激处理可以加快肌肉肌原纤维骨架蛋白的降解速率，改善肉嫩度。Kim等[12]指出，电刺激处理可以改变牛肌肉的肌节长度，使肌节的拉伸和收缩发生变化。田园等[13]发现低压电刺激显著加速了宰后牦牛背最长肌成熟过程中肌纤维的溶解和剪切力的下降。然而电刺激对宰后不同部位牦牛肉成熟过程中肌肉微观结构和嫩度变化的影响尚不明确。本研究分别测定宰后不同处理条件下，位于前、中、后躯具有代表性的冈上肌（supraspinatus，SU）、背阔肌（latissimus dorsi，LD）和半腱肌（semitendinosus，ST）3 个部位牦牛肉成熟0 h、1、2、3、5、7、14 d时的肌肉组织学特性、超微结构及剪切力变化，旨在探究电刺激对宰后不同部位牦牛肉成熟过程中肌肉微观结构与嫩度的影响程度，以期为牦牛肉的品质改善及增值提供参考。endprint

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

选取甘肃甘南藏族自治州同一牧场健康无病的（36±6） 月龄公牦牛12 头，体质量约（300±50） kg。甲醛、戊二醛、酒精、苏木素、锇酸（均为分析纯） 天津光复科技发展有限公司。

1.2 仪器与设备

TA.XT Plus质构分析仪 杭州嘉维创新科技有限公司；Nikon YS100显微镜 南京江南光电股份有限公司；MV3000摄像系统 宁波永新光学仪器厂；H-700透射电镜 天美（中国）科学仪器有限公司；ES-4电刺激仪 北京查韦斯机械制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 实验设计

将12 头公牦牛平均分为2 组，分别为电刺激组和未电刺激组，每组牦牛宰前24 h禁食，宰前12 h禁水。2 组牦牛经正常流程屠宰，电刺激组牦牛宰后放血（10 min内）完毕后，采用电刺激仪对胴体进行电刺激（电刺激部位为牛鼻孔，输出电压21 V，额定功率50 W，时间90 s）[14]；未电刺激组牦牛宰杀、放血后直接去头蹄内脏、剥皮、胴体劈半。分别现场采集2 组牦牛左、右半胴体位于前、中、后躯的SU、LD和ST样品，将现场采集的样品作为牦牛肉成熟0 h的样品，其他样品真空包装，放置在0～4 ℃条件下成熟，分别在第1、2、3、5、7、14天时取样，对牦牛肉样品成熟过程中的肌肉微观结构和剪切力进行测定及分析。

1.3.2 肌肉组织学特性测定

参考Wu Jiusheng等[15]的方法制备样品，采用Auto CAD 2007测量软件中的线性标注测定肌纤维直径和肌间距离，采用面域测量法测定单根肌纤维横截面积。

1.3.3 肌肉超微结构测定

参考湛启亮等[16]的方法制备样品，用透射电镜观察并拍照。

1.3.4 肌肉剪切力测定

参考Luo Xin等[17]的方法，用質构仪测定宰后牦牛肉成熟过程中的剪切力值。

1.4 数据处理

采用SPSS 19.0统计分析软件中的Duncans多重比较，在P=0.05的显著性水平下对数据进行差异显著性分析。实验结果均以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 电刺激对宰后牦牛肉成熟过程中肌肉组织学特性的影响

由图1～3可知，宰后0 h时，电刺激组和未电刺激组牦牛肉的SU、LD和ST的肌肉组织均非常紧密，细胞间隙很小。对于电刺激组牦牛肉，宰后1 d时，3 个部位肉的肌细胞均发生收缩现象，肌间距离变大；宰后3 d时，LD的肌细胞开始出现破裂溶解现象，SU和ST在宰后5 d时才出现类似现象，细胞收缩程度加大，部分肌纤维消失；宰后7～14 d，肌细胞破裂溶解程度加大。对于未电刺激组牦牛肉，宰后2 d时，LD的肌细胞变化与电刺激组宰后1 d时相似，宰后5 d时与电刺激组宰后3 d时相似；SU和ST在宰后3 d时出现与电刺激组宰后1 d类似的现象，宰后7 d时细胞皱缩程度加大，出现与电刺激组宰后5 d类似的现象。

由表1可知，电刺激组和未电刺激组3 个部位宰后牦牛肉的肌纤维直径均随成熟时间的延长而减小。成熟过程中，电刺激组宰后牦牛肉SU的肌纤维直径均显著大于LD（P<0.05），SU、LD和ST成熟14 d时的肌纤维直径较成熟0 h时分别减小了46.55%、51.07%和50.60%。对于未电刺激组宰后牦牛肉，除成熟0 h、2、14 d外，其余成熟时间点SU的肌纤维直径均显著大于LD（P<0.05）；整个成熟过程中，SU与ST、LD与ST的肌纤维直径差异均不显著（P>0.05）；3 个部位牦牛肉在0 h～14 d的成熟过程中，肌纤维直径分别减小了38.64%、39.71%和36.36%。

由表2可知，电刺激组和未电刺激组3 个部位宰后牦牛肉的肌纤维横截面积随成熟时间的变化趋势与肌纤维直径的变化相似。成熟过程中，电刺激组LD的肌纤维横截面积均显著小于其他2 个部位（P<0.05），SU、LD和ST成熟14 d时的肌纤维横截面积较刚屠宰时分别减小了43.53%、44.74%和43.57%。对于未电刺激组宰后牦牛肉，成熟前5 d时，LD的肌纤维横截面积均显著小于SU和ST（P<0.05）；成熟7 d时，3 个部位牦牛肉的肌纤维横截面积无显著差异（P>0.05）；成熟14 d时，LD的肌纤维横截面积显著小于SU（P<0.05），但与ST无显著差异（P>0.05）；3 个部位牦牛肉成熟14 d时的肌纤维横截面积较成熟0 h时分别减小了29.41%、33.41%和31.36%。

由表3可知，随着宰后成熟时间的延长，电刺激组和未电刺激组3 个部位宰后牦牛肉的肌间距离均呈逐渐增加的趋势，成熟3 d时，LD的肌间距离显著大于其他2 个部位（P<0.05）。在0 h～14 d的成熟过程中，电刺激组SU、LD和ST的肌间距离分别增加了58.60%、60.92%和59.54%，未电刺激组分别增加了54.04%、57.15%和55.42%。

综上所述，随着宰后成熟时间的延长，电刺激组和未电刺激组3 个部位宰后牦牛肉的肌纤维直径和肌纤维横截面积均逐渐减小，而肌间距离逐渐增大；LD的肌纤维直径和肌纤维横截面积较SU和ST小，肌间距离较其他2 个部位大；在0 h～14 d的成熟过程中，电刺激组3 个部位牦牛肉肌纤维直径和肌纤维横截面积的下降幅度以及肌间距离的上升幅度均大于未电刺激组，其中2 个处理组LD的肌纤维直径、肌纤维横截面积及肌间距离的变化幅度均最大。

2.2 电刺激对宰后牦牛肉成熟过程中超微结构的影响

由图4～5可知，宰后成熟期间2 个处理组牦牛肉LD的肌原纤维超微结构完整性均被不同程度地破坏。屠宰刚结束时，肌肉肌原纤维中的Ⅰ带（明带，肌原纤维在Ⅰ带处的断裂程度常被作为肌肉嫩化的标志）、A带（暗带）、Z线（明带的中线）和M线（暗带的中线）均完整清晰。对于电刺激组宰后牦牛肉，成熟1 d时，肌节长度有缩短的迹象，肌纤维的正常有序排列也被破坏；成熟3 d时，部分区域出现拉伸带和痉挛带，单个肌原纤维呈梭形，成熟5～7 d时，肌原纤维的框架结构已被破坏，endprint

Z线出现裂解，附近的细丝与其分离，部分肌原纤维在Ⅰ带处断裂，M线模糊不清；成熟14 d时，肌原纤维结构被严重破坏，部分区域的肌原纤维甚至有大面积的破坏和溶解，Z线断裂程度明显加重，临近挛缩带区域的Z线消失，大部分区域中Z线残骸和肌原纤维小片增多。未电刺激组宰后牦牛肉肌原纤维超微结构的变化与电刺激组相似，但成熟5 d时的变化较电刺激组晚2 d，成熟14 d时的变化与电刺激组成熟7 d时相近，说明电刺激组牦牛肉LD的肌原纤维破坏、溶解、小片化及Z线断裂现象较未电刺激组快且明显。

2.3 电刺激对宰后牦牛肉成熟过程中剪切力的影响

由表4可知，随着成熟时间的延长，电刺激组牦牛肉SU、LD和ST的剪切力均呈逐渐下降趋势，未电刺激组牦牛肉可能因宰后僵直使其成熟1 d时的剪切力高于0 h，成熟1 d后也呈逐渐下降趋势。电刺激组SU成熟14 d时的剪切力比成熟0 h时下降了28.81%（P<0.05），未电刺激组下降了25.88%（P<0.05）；电刺激组和未电刺激组LD成熟14 d时的剪切力比成熟0 h时分别下降了30.92%和21.45%（P<0.05）；电刺激组和未电刺激组ST成熟14 d时的剪切力比成熟0 h时分别下降了29.63%和24.55%（P<0.05）。

3 讨 论

成熟过程中，2 个处理组牦牛SU、LD和ST的肌纤维直径和肌纤维横截面积均逐渐减小，而肌间距离逐渐增大。在0 h～14 d的成熟过程中，电刺激组3 个部位牦牛肉肌纤维直径和肌纤维横截面积的下降幅度以及肌间距离的上升幅度均大于未电刺激组，其中2 个处理组LD的肌纤维直径、肌纤维横截面积及肌间距离的变化幅度均最大，表明电刺激可以显著增加宰后牦牛肉肌纤维的破坏程度。武军等[18]发现牛肉成熟过程中的持水力会逐渐降低，这与本研究的肌肉组织学特性结果相符，可能与宰后肌细胞的持水力下降有关。Ilian[19]、沈谨[20]等发现，电刺激能够加大牛肉结构组织的破坏程度，这可能与电刺激提高宰后肌肉蛋白质的降解速率有关。本课题组在前期研究[6]中发现，牦牛LD的肌纤维直径较SU和ST小，且肌原纤维骨架蛋白的降解速率也较其他2 个部位快，这可能是由于牦牛不同部位的运动量及肌纤维类型的差异所致，这与王莉[21]、张丽[22]、林在琼[23]等的研究结果相似。

宰后成熟期间2 个处理组牦牛LD的肌原纤维超微结构完整性均被不同程度地破坏，成熟14 d时，电刺激组LD的肌原纤维破坏、溶解、小片化及Z线断裂现象较未电刺激组明显，这与田园[13]、Dransfield[24]等的研究结果相似，可能是由于电刺激增加了宰后牦牛肉pH值的下降速率，导致钙离子快速释放，在短时间内提高了细胞中钙离子的浓度，μ-钙激活酶在钙离子的作用下被激活，降解肌原纤维骨架蛋白，从而破坏Ⅰ线和Z线的排列规则[25-29]。

电刺激处理可以显著增加宰后牦牛肉剪切力的下降幅度。宰后14 d时，电刺激组SU、LD和ST的剪切力分別较成熟0 h时下降28.81%、30.92%和29.63%，未电刺激组分别下降25.88%、21.45%和24.55%。Gursansky[30]、Devine[31]等发现，电刺激对牛肉嫩化有明显效果，这与本研究中的肌肉组织学特性变化和超微结构变化结果一致。Hwang[11]、Bowker[32]、Hunt[33]、Molina[34]等发现，胴体中部分割肉的初始嫩度通常较好，但是电刺激组SU、LD和ST的剪切力下降程度与未电刺激组相反，这可能是由于电刺激改变了肌肉内部的能量水平和能量代谢酶活等因素，从而加速了嫩度改善。

4 结 论

宰后成熟期间，2 个处理组牦牛SU、LD和ST的肌纤维直径和肌纤维横截面积的变化趋势与肌间距离相反，肌纤维直径和肌纤维横截面积减小，肌间距离增大；电刺激处理可以使宰后牦牛肉肌纤维直径和肌纤维横截面积的下降以及肌间距离的上升幅度显著增加，其中LD的变化幅度均最大。电刺激组牦牛LD肌原纤维超微结构发生变化的时间较未电刺激组早，宰后成熟14 d时，电刺激组LD的肌原纤维破坏、溶解、小片化及Z线断裂现象较未电刺激组明显。2 个处理组牦牛SU、LD和ST的剪切力随成熟时间的延长而减小，且电刺激组成熟过程中的剪切力均低于未电刺激组；宰后14 d时，电刺激组SU、LD和ST的剪切力下降百分比较未电刺激组分别高出2.93%、9.47%和5.08%。

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