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        宰后肌肉抗氧化能力與肉品質(zhì)的關(guān)系

        2018-04-14 21:04:49樊路杰竇鳴樂(lè)王小宇史新娥

        樊路杰 竇鳴樂(lè) 王小宇 李 澤 史新娥 李 曉

        (西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,楊凌 712100)

        細(xì)胞是一個(gè)縮小版的生態(tài)世界,里面同樣包含著各種化學(xué)、物理和生物反應(yīng)。氧化還原反應(yīng)就是其中最基本的一種生化反應(yīng)。氧化還原包括生物氧化和還原兩部分,生物氧化是指在生物體內(nèi),將代謝物產(chǎn)生的氫離子和電子,通過(guò)一系列酶促反應(yīng)與氧氣(O2)結(jié)合生成水(H2O),主要為機(jī)體提供可利用的能量。還原反應(yīng)是將某些氧化中間產(chǎn)物通過(guò)一系列酶促反應(yīng),從氧化態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原態(tài)的過(guò)程。正常生物體通過(guò)復(fù)雜的氧化-還原系統(tǒng)相互作用,來(lái)維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。如果氧化-還原平衡被打破,將會(huì)導(dǎo)致各種氧化損傷,造成動(dòng)物免疫力降低,嚴(yán)重時(shí)將危害動(dòng)物體的健康水平。氧化-還原反應(yīng)的失衡還會(huì)導(dǎo)致肉品質(zhì)下降。

        1 宰后肌肉內(nèi)的氧化反應(yīng)

        動(dòng)物屠宰后,自身抗氧化酶活性下降,而氧化是負(fù)熵即自動(dòng)發(fā)生的,所以宰后肌肉內(nèi)氧化反應(yīng)仍能進(jìn)行,而因缺乏能量,宰后肌肉的抗氧化能力是逐漸降低,氧化反應(yīng)占主導(dǎo)地位,產(chǎn)生大量活性氧(reactive oxygen species,ROS)。而高濃度的ROS可攻擊細(xì)胞膜,導(dǎo)致蛋白質(zhì)修飾和脂質(zhì)過(guò)氧化,有時(shí)可造成細(xì)胞內(nèi)DNA鏈斷裂或者細(xì)胞凋亡[1-2]。而硫代磷酸化的DNA在體內(nèi)與過(guò)氧化氫(H2O2)和羥基自由基反應(yīng),保護(hù)基因組DNA以及敏感的酶免受細(xì)胞內(nèi)氧化損傷[3]。

        機(jī)體的抗氧化防御體系主要由過(guò)氧化氫酶(catalase,CAT)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)等抗氧化酶組成的酶保護(hù)體系和由維生素E、維生素C、胡蘿卜素、尿酸等物質(zhì)組成的非酶保護(hù)體系共同構(gòu)成。動(dòng)物屠宰后體內(nèi)的抗氧化物質(zhì)含量或活性不會(huì)立即消失,但隨著屠宰后儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸消耗,當(dāng)其消耗到無(wú)法有效降低活性氧自由基對(duì)機(jī)體的損害時(shí),就會(huì)對(duì)肉品質(zhì)產(chǎn)生較大影響。

        1.1 抗氧化物質(zhì)

        目前動(dòng)物機(jī)體內(nèi)抗氧化物質(zhì)主要由SOD、GSH-Px和CAT這3種抗氧化酶構(gòu)成:1)SOD是清除體內(nèi)自由基的重要抗氧化酶,并且SOD的作用底物是一種自由基——超氧化物自由基。SOD按照其結(jié)構(gòu)和催化機(jī)理共分為3類(lèi),分別為銅鋅超氧化物歧化酶(CuZn-SOD)、錳超氧化物歧化酶(Mn-SOD)、鐵超氧化物歧化酶(Fe-SOD),它們都能將H2O2分解成H2O和O2[4]。2)GSH-Px是體內(nèi)重要的抗氧化酶之一,它可以將脂質(zhì)過(guò)氧化物(lipid peroxides,LPO)和H2O2還原成醇和H2O,也可以與維生素E產(chǎn)生協(xié)同作用,阻止脂質(zhì)過(guò)氧化,避免過(guò)氧化物對(duì)細(xì)胞膜的刺激和損傷[5]。3)CAT是體內(nèi)過(guò)氧化物酶的典型代表,廣泛存在于動(dòng)物細(xì)胞和組織中,尤其在肝臟中活性較高,CAT能催化H2O2分解成H2O和O2,清除細(xì)胞中的H2O2,防止產(chǎn)生危害更大的自由基[6]。

        1.2 氧化產(chǎn)物

        丙二醛(malondialdehyde,MDA)是脂質(zhì)氧化的終產(chǎn)物,其是通過(guò)ROS作用于多不飽和脂質(zhì)產(chǎn)生[7-8]。機(jī)體內(nèi)MDA的含量能夠反映膜脂和機(jī)體氧化的程度,因此常將MDA在體內(nèi)的含量作為研究動(dòng)物抗氧化能力的重要指標(biāo)。MDA能夠使蛋白質(zhì)和核酸等物質(zhì)交聯(lián)聚合,破壞其原有結(jié)構(gòu)和功能。LPO是一種脂質(zhì)過(guò)氧化物,其產(chǎn)生主要是通過(guò)膜磷脂在多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid,PUFA)中發(fā)生的一種自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng),常在細(xì)胞膜中由羥基引發(fā)產(chǎn)生,生成如MDA和4-羥基壬烯醛(4-hydroxynonenal,4-HNE)等含有氧功能基的產(chǎn)物,造成生物大分子的損傷[9]。

        2 宰后肌肉抗氧化能力對(duì)肉品質(zhì)的影響

        目前常用的肉品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)主要包括食用品質(zhì)和技術(shù)質(zhì)量,其中食用品質(zhì)主要指風(fēng)味、色澤和嫩度等消費(fèi)者較為看重的因素;技術(shù)質(zhì)量則主要由肉的pH、剪切力、抗氧化能力、滴水損失、系水力等構(gòu)成[10-11]。

        肉品質(zhì)的形成很大程度上與肌肉的氧化水平有關(guān)。屠宰后機(jī)體的氧化水平取決于機(jī)體抗氧化物質(zhì)的含量或活性。由于機(jī)體抗氧化物質(zhì)(如SOD、GSH-Px、CAT等)含量或活性的下降,導(dǎo)致體內(nèi)PUFA迅速被氧化,產(chǎn)生大量的氧自由基、脂質(zhì)過(guò)氧化終產(chǎn)物等有害物質(zhì),引發(fā)機(jī)體的過(guò)度氧化,生物膜結(jié)構(gòu)和功能損壞。生物膜是組織細(xì)胞的第1道防線(xiàn),當(dāng)其遭到破壞后,細(xì)胞的機(jī)構(gòu)和功能受到影響,細(xì)胞喪失水分,脆性增加,致使肌肉的系水力降低[12]。同時(shí),由于細(xì)胞失水皺縮使肌肉色澤變差,呈現(xiàn)出蒼白色[13]。此外,機(jī)體內(nèi)脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物含量的增加促使氧合肌紅蛋白(MbO2)迅速轉(zhuǎn)化為高鐵肌紅蛋白(Met Mb),肉的顏色由鮮紅色轉(zhuǎn)變成暗褐色[14],最終肌肉氧化變質(zhì),保質(zhì)期縮短,嫩度變差[15]。

        肌肉中的抗氧化劑(CAT、SOD等)能夠有效地抑制自由基的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)移[16-17],降低肌肉的氧化程度,防止肌肉的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、感官品質(zhì)和嫩度降低[18],從而改善肉品質(zhì),延長(zhǎng)肉制品的貨架期。已有研究結(jié)果表明,與商品豬皮特蘭、長(zhǎng)白豬、大白豬相比,伊比利亞豬肌肉CAT活性顯著高于其他品種[19];同種大白豬皮下脂肪氧化程度顯著低于肌間脂肪[20]。在肌肉中抗氧化物質(zhì)含量或活性升高的同時(shí),肌肉具有更低的蒸煮損失和離心失水率等[21]。

        3 提高肌肉抗氧化能力、改善肉品質(zhì)的措施

        3.1 宰前措施

        研究發(fā)現(xiàn),飼養(yǎng)階段在動(dòng)物飼糧中添加抗氧化劑可以提高動(dòng)物機(jī)體的抗氧化能力,降低自由基對(duì)肌肉的氧化速率,保護(hù)肌肉中生物膜結(jié)構(gòu)和功能的完整性,達(dá)到改善肌肉質(zhì)量的目的[22-23]。

        維生素E是抗氧化系統(tǒng)中非酶保護(hù)系統(tǒng)的主要成員,主要包含生育酚等物質(zhì),是動(dòng)物生長(zhǎng)代謝所必需的一種脂溶性維生素。維生素E參與構(gòu)成細(xì)胞膜,能夠抑制細(xì)胞膜上發(fā)生的氧化反應(yīng),保護(hù)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能,防止細(xì)胞內(nèi)水分外流,提高肌肉嫩度[24]。動(dòng)物體內(nèi)的微量元素硒不僅可以提高機(jī)體的免疫力[25],而且硒作為GSH-Px的主要成分,在清除體內(nèi)自由基、保護(hù)細(xì)胞膜完整性等方面具有顯著作用。硒也能夠與維生素E產(chǎn)生協(xié)同作用,提高機(jī)體的抗氧化能力[26]。富含硒元素的益生菌能提高仔豬血液中GSH-Px活性和硒含量[27]。同時(shí),硒能夠提高肉色紅度(a*)值,降低肉色黃度(b*)值,從而提高肉品質(zhì)[28]。地塞米松(dexamethasone,DEX)是一類(lèi)腎上腺皮質(zhì)激素類(lèi)藥物,對(duì)應(yīng)激、過(guò)敏等急性反應(yīng)有緩解作用。動(dòng)物在屠宰前體內(nèi)注射DEX,能夠顯著提高血漿中總抗氧化能力(total antioxidant capacity,T-AOC)及GSH-Px、CAT等抗氧酶的活性,從而提高機(jī)體的抗氧化能力[29]。

        在動(dòng)物飼糧中添加苜蓿多糖、茶多酚等非糧飼料也可以提高動(dòng)物機(jī)體的抗氧化能力。苜蓿多糖可以有效提高動(dòng)物體內(nèi)抗氧化酶活性,進(jìn)而提高機(jī)體整體抗氧化能力。試驗(yàn)證明在每千克飼糧中添加1 000 mg苜蓿多糖不僅能夠提高母雞血清中總超氧化物歧化酶(total superoxide dismutase,T-SOD)、GSH-Px的活性及T-AOC,并能夠顯著降低公、母雞腿肌的滴水損失率[30]。桑葉中富含的多酚能夠提高動(dòng)物體內(nèi)SOD的活性,降低谷丙轉(zhuǎn)氨酶的活性和MDA含量[31]。茶黃素和茶多酚均對(duì)體內(nèi)一些有害自由基有一定的清除能力[32]。在斷奶仔豬飼糧中添加240 U/kg葡萄糖氧化酶可以顯著降低血清中MDA含量[33]。用發(fā)酵中藥渣(黃芪、當(dāng)歸等)喂養(yǎng)仔豬,在7日齡時(shí)肌肉的T-AOC顯著升高[34]。在肉雞飼糧中添加100 mg/kg殼寡糖能夠顯著提高肌肉中T-AOC及T-SOD、GSH-Px活性,顯著提高胸肌和腿肌的a*值[35]。另外,在動(dòng)物飼糧中添加藜葉多糖、牡丹籽油和萬(wàn)壽菊提取物等都會(huì)提高動(dòng)物的抗氧化能力和肉品質(zhì)[36-38]。

        但是需要額外注意的是,在飼糧中添加抗氧化物質(zhì)時(shí),應(yīng)注意添加的比例。例如飼糧添加100 mg/kg維生素E時(shí),肉雞血清和胸肌中的SOD活性和T-AOC沒(méi)有顯著變化,也不能顯著改善雞肉品質(zhì);但當(dāng)維生素E的添加量提高到200 mg/kg時(shí),肉雞血清和胸肌中SOD活性和T-AOC顯著升高,血清中MDA含量顯著降低,肌肉品質(zhì)得到改善[39-40]。

        動(dòng)物的養(yǎng)殖方式也會(huì)對(duì)機(jī)體抗氧化能力和肉品質(zhì)造成較大影響。有研究表明散養(yǎng)組肉雞腎臟的T-AOC顯著高于籠養(yǎng)高密度組[41];另外,與墊料平養(yǎng)相比,肉雞籠養(yǎng)能夠極顯著降低肉雞胸肌屠宰后45 min的pH,顯著升高腿肌b*值。與高飼養(yǎng)密度相比,低飼養(yǎng)密度的肉雞肝臟T-AOC、血清GSH-Px活性和胸肌pH顯著提高[42]。與舍飼相比,放牧能夠顯著增加羊肌肉內(nèi)SOD、GSH-Px活性及T-AOC[43]。類(lèi)似的研究也表明,戈壁灘放養(yǎng)的多浪羊肌肉的持水力、宰后1 d肌肉的a*值及PUFA含量?jī)?yōu)于工廠(chǎng)集約化飼養(yǎng)的多浪羊[44]。

        3.2 宰后加工儲(chǔ)藏方式

        動(dòng)物屠宰后由于機(jī)體不能有效地進(jìn)行物質(zhì)交換,所以其氧化反應(yīng)的發(fā)生在一定程度上不受限制,肉品氧化變質(zhì)的速率升高。不同的儲(chǔ)存方式下肉品的氧化速率不同,對(duì)肉品質(zhì)的影響也不相同。冷鮮保存是如今常用的一種肉食品儲(chǔ)存方式,不同的預(yù)冷方式會(huì)對(duì)肉品質(zhì)和儲(chǔ)存時(shí)間產(chǎn)生不同的影響。在預(yù)冷過(guò)程中,屠宰后24 h混合預(yù)冷(風(fēng)預(yù)冷+水預(yù)冷)和水預(yù)冷處理的肌肉亮度(L*)值顯著高于風(fēng)預(yù)冷處理;水預(yù)冷處理的肌肉剪切力顯著高于風(fēng)預(yù)冷和混合預(yù)冷處理;并且,剪切力和儲(chǔ)存時(shí)間呈現(xiàn)出明顯的負(fù)相關(guān)[45-46]。

        售賣(mài)過(guò)程中的存儲(chǔ)方式也會(huì)影響肌肉的氧化速率和肉品質(zhì)。與真空包裝相比,采用氣調(diào)包裝(modified atmosphere packaging,MAP)的雞肉在第8天和第12天有更高的MbO2和較低的Met Mb百分比,滴水損失率顯著降低。因此,MAP能夠有效降低雞肉的氧化速率,提高肉品質(zhì),利于雞肉的保存[47]。另外,在包裝內(nèi)側(cè)加入硅酸鋯(ZrSiO4)-鋁硅酸鹽玻璃涂層或在肉樣表面噴灑0.05 g/dL迷迭香提取物能夠有效抑制MAP肉品脂類(lèi)氧化和貯藏后期的顏色劣變[48-49]。另外,在儲(chǔ)存的牛肉中添加天然抗氧化劑(如殼寡糖)可抑制Met Mb的生成,從而提高肌肉的抗氧化能力和肉品儲(chǔ)存時(shí)間[50]。

        4 小 結(jié)

        宰后肌肉的氧化反應(yīng)嚴(yán)重地影響了食用品質(zhì)。在動(dòng)物飼糧中適當(dāng)加入抗氧化物質(zhì)、合適的飼養(yǎng)方式以及適當(dāng)?shù)脑缀蠹庸け4婢軌蛴行Ы档驮缀蠹∪獾难趸俾剩@對(duì)于提高肉及肉制品的質(zhì)量、保存時(shí)間等有重要意義。

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