,, ,,,,,*

(1.河南科技学院食品学院，河南新乡 453003; 2.河南科技学院畜禽产品精深加工与质量安全控制河南省工程技术研究中心,河南新乡 453003)

冰温是指从0 ℃以下到生物体冻结温度之间的温度范围,冰温保鲜技术是指在0 ℃以下至组织结冰点以上这个温度范围内贮藏食品,食品在冰温环境下水分不结冰,能保持细胞活性,呼吸代谢被抑制、衰老过程减慢。目前已经将冰温保鲜技术应用到果蔬、水产品及延长肉品货架期等方面[1-3],研究发现冰温相对于冷藏能有效的稳定羊肉的色泽[4],冰温结合气调包装可抑制鲶鱼微生物的生长,降低生物胺和挥发性盐基氮的转化速度[1],李培迪等[5]发现冰温能有效的延缓羊肉的成熟进程。

动物在宰杀后从肌肉变为可食性肉制品过程中,需要经过僵直期、成熟期等一系列的过程,胴体在成熟过程中,发生各种生理生化反应,其中糖酵解反应是主要的供能方式,目前调控宰后糖酵解的方式有电刺激、改变成熟温度等[6-7]。有研究表明温度对宰后pH和糖酵解过程中的催化酶有影响[8]。申萍等[9]通过对比-18、4、15 ℃不同的温度对宰后羊肉品质的影响,发现-18 ℃成熟贮藏的羊肉品质显著的高于4、25 ℃。

传统的成熟过程大部分都是在0 ℃以上的温度下完成的,但常温下成熟会导致细菌繁殖速度加快,肉制品腐败变质加速等现象。冰温条件下不仅能使细菌的繁殖速度降低同时还能保持食品所固有的风味,因此把冰温条件下成熟的食品称为冰温成熟食品[10]。目前冰温在肉制品中的研究多集中在贮藏期间对品质的影响、延长货架期等方面,而冰温对成熟进程的影响报道比较少,其中对鸡肉成熟过程中品质和控制成熟相关酶活力的影响均未见报道。本课题组参考薛松[10]的研究,结合实验室研究成果首先确定了白羽鸡鸡胸肉的冰点温度为-1.8 ℃,最终通过试验摸索条件确定了冰温贮藏条件为-1.5 ℃,此基础上研究冰温贮藏条件下对鸡胸肉成熟过程中pH、剪切力、乳酸以及丙酮酸激酶、乳酸脱氢酶等的影响,为冰温对宰后鸡肉成熟的影响提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

白羽鸡 日龄40～45 d,体重约(1.6±0.12) kg,约50只,购自农贸市场;BCA蛋白质定量试剂盒 天根生化科技(北京)有限公司;丙酮酸激酶(PK)试剂盒、乳酸测定试剂盒、乳酸脱氢酶(LDH)测定试剂盒 均购自南京建成生物工程研究所。

SW-CJ-1FD超净工作台 苏州苏净集团;YXQ-LS-50S全自动立式压力蒸汽灭菌锅 上海博讯医疗设备有限公司医疗设备厂;Sartorius微量移液器、MC牌电子天平 赛多利斯科学仪器(北京)有限公司;T25高速匀浆器 德国IKA公司;CR-400色差计 日本美能达公司;HH-42水浴锅 常州国华电器有限公司;TA.XT2I物性测试仪 英国Stable Micro System公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品的预处理 将宰杀后的白羽鸡迅速取出鸡大胸,将同一只鸡两侧的鸡胸肉随机的分配到冷藏组和冰温组,将每个处理组的鸡胸肉分割形状规则(3 cm×3 cm×3 cm,约30 g左右)的肉样,共计9组,将分隔好的鸡胸肉使用托盘包装,其中冷藏组放入4 ℃冰箱中,冰温组放入-1.5 ℃下保存。取样时间分别为宰后0.5、2、4、8、12、24、72 h,其中pH和剪切力立即进行测定,其他指标(乳酸、丙酮酸激酶和乳酸脱氢酶)取样后迅速放入液氮中,在-80 ℃下进行保存。

1.2.2 pH的测定 采用便携式pH计测定,探头插入深度为约2 cm,连续测定3次,结果取平均值。

1.2.3 剪切力的测定 参考Sigurgisladottir等[11],剪切力采用WBS探头,按纤维平行方向将鸡胸肉切成横截面为30 mm×30 mm大小的块状,厚度为20 mm。将鸡胸肉放置于质构仪的刀槽上,使肌纤维与刀口走向垂直,启动仪器剪切肉样(剪切速度为2 mm/s),测得刀具切割这一用力过程中的最大剪切力值(峰值),即为肉样剪切力的测定值(g)。每个样本重复测定5次,取其平均值。

1.2.4 蛋白质浓度的测定 参考李培迪等人[5]的方法,具体操作如下:准确称取肉样1 g,加入9 mL的生理盐水,匀浆3次,10 s/次,间隔30 s,离心(2000×g,15 min,4 ℃),去上清液,制备成10%的组织匀浆,利用超纯水稀释5倍,采用BCA蛋白质定量试剂盒制作标准曲线,进行蛋白质浓度的测定。

1.2.5 乳酸脱氢酶的测定 将制备好的10%的组织匀浆,用生理盐水稀释1000倍,吸取100 μL,鸡胸肉乳酸脱氢酶活力采用乳酸脱氢酶(LDH)测定试剂盒测定。LDH活力定义为每g组织蛋白与基质作用15 min后反应体系中产生1 μmol丙酮酸为一个酶活力单位,单位为U·gpro-1。

1.2.6 乳酸的测定 参考李培迪等[5],准确称取鸡胸肉0.5 g,加入4.5 mL的生理盐水稀释,匀浆3次,10 s/次,间隔30 s,制得10%的组织匀浆液,将此组织液稀释2倍后,鸡胸肉乳酸含量采用乳酸测定试剂盒进行测定。

1.2.7 丙酮酸激酶的测定 参考李培迪等[5],将制备好的10%的组织匀浆,用生理盐水稀释200倍,鸡胸肉丙酮酸激酶(PK)活力采用丙酮酸激酶(PK)试剂盒进行测定。PK 活力定义为每g 组织蛋白每min 将1 μmol 的磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸为一个酶活力单位,单位为U·gpro-1。

1.3 数据处理

采用Excel进行数据的整理和作图,SPSS 12.0进行方差分析,利用Duncan法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 冰温对鸡胸肉成熟过程中pH的影响

不同贮藏温度对鸡胸肉宰后成熟pH变化的影响如图1所示,pH作为判断成熟进程的重要指标之一[12],当pH达到最低值时,表明胴体进入宰后僵直最大化阶段。动物在宰后由肌肉向肉制品转化的过程中,发生糖酵解反应,产生乳酸,使得肉制品的pH下降,当pH达到极限值后又出现升高的趋势[13-14],由图1所示,冰温和冷藏状态下的鸡胸肉在成熟过程中pH均表现出先降低后升高的趋势,其中4 ℃下宰后2 h下降趋势极显著(p<0.01),在4 h时达到极限(pH5.71),从2～24 h之间pH变化趋势不显著(p>0.05),冰温状态(-1.5 ℃)下在第8 h达到极限pH5.73,从8～72 h变化趋势不显著(p>0.05),冰温状态下pH在宰后2、4 h均显著的高于冷藏状态(p<0.05),宰后36 h显著的低于冷藏状态(p<0.5),这一结果与李培迪等[5]的研究结果类似,推测可能是冰温延缓了糖酵解的进程。

图1 不同温度下鸡胸肉pH的变化 Fig.1 Effect of temperature on pH of chicken breast注:大写字母代表4 ℃下不同时间的差异显著性(p<0.05),小写字母代表-1.5 ℃下不同时间的差异显著性(p<0.05),*号代表同一时间不同组的差异显著性(p<0.05);图2～图5同。

2.2 冰温对鸡胸肉成熟过程中剪切力的影响

剪切力是直观反映肌肉嫩度的指标,不同贮藏温度对鸡胸肉宰后成熟剪切力的影响如图2所示,由图2可知,4和-1.5 ℃下鸡胸肉宰后成熟过程中剪切力的变化均呈现先增加后降低的趋势,4 ℃下鸡胸肉剪切力在2 h时达到最大值,4～8 h开始显著下降(p<0.05),8 h以后趋于稳定,这一研究结果与诸永志[15]与孟祥忍等[16]的研究结果相似。-1.5 ℃下鸡胸肉的剪切力在0～4 h出现显著上升的趋势,4 h达到极大值,在4～12 h之间出现显著下降的趋势(p<0.05),之后趋于稳定。许多研究结果表明,肌肉的剪切力和嫩度的变化与肌纤维的组织学特性密切相关,在宰后成熟过程中维持肌原纤维内部结构的骨架蛋白质受到内源酶的水解,导致超微结构发生变化从而改善了肌肉的嫩度[17-18]。本研究中冰温(-1.5 ℃)状态下在2 h时其剪切力显著的低于冷藏(4 ℃)状态(p<0.05),4 h时显著高于冷藏状态下鸡胸肉的剪切力(p<0.05),并且在此时达到了剪切力的最大值,这一结果表明冰温延缓了宰后成熟僵直期的时间,推测可能是由于冰温状态下延缓了内源酶的催化过程。

图2 不同温度下鸡胸肉剪切力的变化Fig.2 Effect of temperature on shear force of chicken breast

2.3 冰温对鸡胸肉宰后成熟过程中乳酸的影响

不同贮藏温度对鸡胸肉宰后成熟过程中乳酸含量的影响如图3所示,由图中可知4 ℃和-1.5 ℃下鸡胸肉宰后成熟过程中乳酸含量均呈现先增加后缓慢下降的趋势,4 ℃下鸡胸肉的乳酸含量在2 h时达到峰值,2～12 h之间差异不显著(p>0.05),这一结果与朱学伸等[19]的研究结果相似。-1.5 ℃下鸡胸肉的乳酸含量在2～4 h之间出现显著上升的趋势(p<0.05),4 h后开始降低,12～72 h之间差异不显著(p>0.05)。动物死后血液循环停止,供给肌肉的氧气随之中断,开始进入无氧糖酵解过程,在糖糖酵解过程中糖原形成乳酸,随着胴体乳酸的积累,引起pH的下降[20]。有研究表明温度能够通过调节糖酵解酶活力影响宰后肌肉糖酵解[21],李泽等[22]研究了不同温度对乳酸的影响,结果表明随着温度(0、4、15 ℃)的升高,乳酸积累速度增加,本研究中冰温(-1.5 ℃)状态下在2 h时乳酸含量显著的低于冷藏(4 ℃)状态(p<0.05),4 h时显著高于冷藏状态下鸡胸肉的乳酸含量(p<0.05),并且在此时达到了乳酸含量的极值,这一结果表明冰温延缓乳酸的积累时间,推测可能是由于冰温状态下延缓了糖酵解的过程。

2.4 冰温对鸡胸肉宰后成熟过程中丙酮酸激酶的影响

不同贮藏温度对鸡胸肉宰后成熟过程中丙酮酸激酶活力的影响如图4所示,由图可知,4和-1.5 ℃下鸡胸肉宰后成熟过程中丙酮酸激酶活力均呈现先升高后降低的趋势,4 ℃下鸡胸肉的丙酮酸激酶活力在0.5～2 h之间上升最为显著(p<0.05),之后开始下降(p>0.05),丙酮酸激酶活力变化的趋势与徐昶等[23]以及区炳庆等[24]的研究结果类似。动物宰后肌肉开始进行糖酵解过程,糖酵解过程中丙酮酸激酶(PK)通过催化磷酸烯醇式丙酮酸和ADP转化为ATP和丙酮酸,是糖酵解的限速酶之一[25],该酶活性的大小直接影响了糖酵解的进程,有研究结果表明温度的变化会影响丙酮酸激酶活性的大小,随着温度的上升该酶的活性逐渐增加,本研究中发现在-1.5 ℃下在2 h时丙酮酸酶活力显著低于4 ℃下(p<0.05),在4 h时显著高于冷藏状态下鸡胸肉的丙酮酸酶活力(p<0.05),这一结果表明冰温降低了丙酮酸脱氢酶的活力,推测可能是由于在鸡胸肉僵直期过程中糖酵解在4 ℃下比-1.5 ℃时更加活跃的原因。

图4 不同温度下鸡胸肉丙酮酸激酶活力的变化Fig.4 Effect of temperature on pyruvate kinase activity of chicken breast

2.5 冰温对鸡胸肉宰后成熟过程中乳酸脱氢酶的影响

不同贮藏温度对鸡胸肉宰后成熟过程中乳酸脱氢酶活力的影响如图5所示,由图中可知4和-1.5 ℃下鸡胸肉宰后成熟过程中乳酸脱氢酶活力均呈现先升高后降低的趋势,4 ℃下鸡胸肉的乳酸脱氢酶活力在0.5～2 h之间上升最为显著(p<0.05),之后开始下降,在糖酵解过程中,丙酮酸被乳酸脱氢酶通过催化反应还原为乳酸,从而造成了pH的快速下降,研究表明低温环境下能降低糖酵解酶的活性,减少糖原的分解[26]。本研究中发现在-1.5 ℃下在2 h时丙酮酸酶活力显著低于4 ℃下(p<0.05),在4 h时低于冷藏(4 ℃)状态下鸡胸肉的丙酮酸酶活力(p<0.05),这一结果表明冰温降低了丙酮酸脱氢酶的活力,推测可能是由于在鸡胸肉僵直期过程中糖酵解在4 ℃下比-1.5 ℃时更加活跃的原因。

图5 不同温度下鸡胸肉乳酸脱氢酶活力的变化Fig.5 Effect of temperature on lactic dehydrogenase activity of chicken breast

3 结论

冰温状态能显著的延缓鸡胸肉乳酸的积累,极限pH和剪切力的到达时间,并能降低糖酵解过程中关键酶丙酮酸激酶好乳酸脱氢酶的活力,但是不会降低pH、剪切力和乳酸的极限值,与冷藏状态的鸡胸肉相比,pH下降到极限值延缓了6 h,乳酸的积累延缓2 h,剪切力的最高值延迟了2 h,对丙酮酸激酶和乳酸脱氢酶活力均延缓了2 h,冰温可以延缓鸡胸肉成熟进程大约2～6 h。