潘曉娜,張 林,李蛟龍,邢 通,周光宏,高 峰
(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院,江蘇省動物源食品生產(chǎn)與安全保障重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇省肉類生產(chǎn)與加工質(zhì)量安全控制協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇南京 210095)
近年來,全球雞肉產(chǎn)量及消費(fèi)量不斷升高,雞肉已成為發(fā)達(dá)國家的第一大肉類消費(fèi)品,約占全球肉類消費(fèi)總量的28.15%[1]。雞胸肉作為優(yōu)質(zhì)肉產(chǎn)品適于家庭烹調(diào)和生產(chǎn)深加工制品深受消費(fèi)者喜愛[2]。為滿足消費(fèi)需求,肉雞品種選育逐漸向生長速度快、胸肌產(chǎn)量高的方向發(fā)展,相較于50年前,現(xiàn)代肉雞養(yǎng)殖時(shí)間縮短一半,而出欄重量翻倍[3]。與此同時(shí),自發(fā)性或特發(fā)性異質(zhì)雞胸肉的發(fā)生率也不斷升高,如近年來發(fā)現(xiàn)的白紋肉(White Striping,WS)和木質(zhì)化(Wooden Breast,WB)雞胸肉。白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉外觀的可接受度低,一般用于生產(chǎn)深加工制品,但由于蛋白質(zhì)功能特性、持水性和質(zhì)構(gòu)特性較差,造成深加工產(chǎn)品的品質(zhì)下降[4];同時(shí),營養(yǎng)價(jià)值也有一定程度的降低,由此給肉雞產(chǎn)業(yè)造成巨大損失。
隨著國內(nèi)市場雞肉分割制品與深加工產(chǎn)品比例日趨增大,異質(zhì)雞胸肉造成的影響將日漸嚴(yán)重,重視和改善雞肉品質(zhì)將是不可回避的現(xiàn)實(shí)。目前,白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉的判定標(biāo)準(zhǔn)不夠完善,發(fā)生機(jī)理尚不明確,有待進(jìn)一步研究。本文將從判定標(biāo)準(zhǔn)、品質(zhì)特性及潛在的發(fā)生機(jī)制幾個方面對白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉進(jìn)行論述,為研究白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉提供理論依據(jù),并為探索其發(fā)生機(jī)制提供新的思路。
1.1 白紋肉及其評分標(biāo)準(zhǔn) 白紋肉的宏觀特征:肌肉表面出現(xiàn)大量與肌纖維方向平行的白色條紋,并且多出現(xiàn)在胸肌和腿肌上[5]。組織學(xué)特點(diǎn)為肌纖維變性、萎縮,橫紋消失,肌纖維大小不一,出現(xiàn)絮狀或空泡,伴隨著纖維溶解現(xiàn)象,同時(shí)發(fā)生輕微的礦化,肌纖維隨機(jī)再生(細(xì)胞核排列和多核細(xì)胞出現(xiàn)),單核細(xì)胞浸潤,表現(xiàn)為脂沉積癥、間質(zhì)性炎癥和纖維化[6]。根據(jù)雞胸肉的外觀可以進(jìn)行評分和分類:正常(0分),無明顯白紋;中等(1分),出現(xiàn)與肌纖維方向平行的白紋,厚度<1 mm;嚴(yán)重(2分),出現(xiàn)較多與肌纖維方向平行的白紋,厚度>1 mm[6];極嚴(yán)重(3分),出現(xiàn)大量與肌纖維方向平行的白紋,且厚度>3 mm[7]。
1.2 木質(zhì)化雞胸肉及其評分標(biāo)準(zhǔn) 木質(zhì)化雞胸肉的宏觀特征:質(zhì)感堅(jiān)硬,雞胸肉前部有明顯堅(jiān)硬部分,尾部有脊?fàn)钔黄?,且比正常雞胸肉厚度大,目前只在胸肌上發(fā)現(xiàn),且常伴隨著白色條紋的出現(xiàn)[5]。組織學(xué)特點(diǎn)為肌纖維片段化、透明化,肌纖維腫脹,部分壞死,壞死的肌纖維被結(jié)締組織替代,同時(shí)由于巨噬細(xì)胞浸潤作用,肌纖維間出現(xiàn)不規(guī)則脂肪分布,最終導(dǎo)致雞胸肉觸感堅(jiān)硬,出現(xiàn)明顯增加的厚度和凸起結(jié)構(gòu)[8]??梢酝ㄟ^雞胸肉外觀和堅(jiān)硬程度對木質(zhì)化雞胸肉進(jìn)行評分和分類:正常(0分),整塊雞胸肉柔軟有彈性,無任何堅(jiān)硬特征;輕度(1分),雞胸肉頭端和近尾部出現(xiàn)輕微的變化,頭端較堅(jiān)硬;中等(2分),整塊雞胸肉表現(xiàn)出堅(jiān)硬特征,但中部至尾部有彈性;嚴(yán)重(3分),除整體表現(xiàn)出堅(jiān)硬特征外,雞胸肉表面伴隨著出血和滲透物的出現(xiàn)[6-7]。
總的來說,白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉的組織學(xué)特征相似,都表現(xiàn)出肌纖維變性、萎縮,肌纖維大小不一,出現(xiàn)絮狀或空泡,伴隨著纖維溶解現(xiàn)象,出現(xiàn)纖維化、脂沉積癥和間質(zhì)性炎癥[5,7,9]。這2種異質(zhì)肉都表現(xiàn)出多相損傷,即同側(cè)雞胸肉中同時(shí)出現(xiàn)急性損傷和慢性損傷,表明損傷的持續(xù)性,目前具體發(fā)生機(jī)制尚不明確[5-6,10]。有研究認(rèn)為,白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉屬于同一種異質(zhì)肉,白紋肉發(fā)生在早期階段,后期逐漸惡化并發(fā)展成為木質(zhì)化雞胸肉[11]。
1.3 白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉的檢測分級方法 目前,白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉主要依靠人工評級,即通過外觀進(jìn)行判斷[4]。木質(zhì)化雞胸肉在活禽中可以通過觸診進(jìn)行判斷[12],在活禽中無法對白紋肉進(jìn)行判斷。人工評級的主觀因素影響較大,不能作為一種精確的判斷方法。Traffano-Schiffo等[13]應(yīng)用配備分光光度計(jì)的傳感器對雞胸肉進(jìn)行檢測,證明了通過頻射光譜分光光度法測定白紋肉的可行性。孫嘯等[14]研究發(fā)現(xiàn),通過高壓空氣無損檢測系統(tǒng)采集試驗(yàn)高度為18 cm處雞胸肉的圓形變形量可作為木質(zhì)化雞胸肉在線檢測潛在的特征參量,結(jié)合圖像處理技術(shù)可能實(shí)現(xiàn)對木質(zhì)化雞胸肉在線檢測分級。Wold等[15]運(yùn)用近紅外光譜法建立了蛋白質(zhì)回歸模型,通過分析雞胸肉中蛋白含量進(jìn)而對木質(zhì)化雞胸肉進(jìn)行快速在線檢測分級。這些研究提供了相對可靠的白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉的檢測分級方法,有助于對這2種異質(zhì)肉的進(jìn)一步研究。
2.1 肉品質(zhì)
2.1.1 pH 宰后肌肉pH降低主要是由于糖原在無氧酵解過程中轉(zhuǎn)變成乳酸。pH與肉色和系水力有較強(qiáng)的相關(guān)性,因此是衡量肉品質(zhì)的一個重要指標(biāo)。研究表明,白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉的pH顯著高于正常肉[4,8,16-19],但也有研究表明木質(zhì)化雞胸肉與正常肉的pH差異不顯著[11]。這種差異可能是由于測量部位不同造成,同側(cè)雞胸肉頭端的pH比尾部高[19]。Livingston等[20]研究表明,隨著白紋肉和木質(zhì)化雞胸肉嚴(yán)重程度的加深,pH逐漸升高。雖然白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉的pH較高,但均在正常范圍內(nèi)。白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉pH的升高并不是雞胸肉宰后代謝異常引起的,而是由于肌肉中糖原含量低和糖酵解潛力不足造成[21]。
2.1.2 肉色 肉色是肌肉內(nèi)部的生理學(xué)、生物化學(xué)和微生物學(xué)變化的外部表現(xiàn),是消費(fèi)者判斷肉品質(zhì)和新鮮度最直觀的依據(jù)。目前,關(guān)于白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉肉色的研究存在爭議。與正常雞胸肉相比,白紋肉亮度值(L*)和黃度值(b*)無顯著差異,紅度值(a*)顯著升高[8]。同時(shí)有研究發(fā)現(xiàn)白紋肉L*、a*、b*均無顯著變化[22]。白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉L*無顯著差異,a*、b*顯著升高[23]。測量部位不同可能會造成肉色差異,Zotte等[19]研究發(fā)現(xiàn),與正常雞胸肉相比,木質(zhì)化雞胸肉頭端L*、a*、b*均顯著升高,尾部L*顯著升高,a*、b*無顯著差異。Zhuang等[24]關(guān)于熟肉肉色的研究表明,木質(zhì)化雞胸肉皮側(cè)肉色差異顯著,骨側(cè)肉色差異不顯著。因此,現(xiàn)階段依據(jù)pH與肉色來判定木質(zhì)化雞胸肉并不可行。
2.1.3 剪切力 雞胸肉的硬度可通過擠壓力和剪切力來反映。白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉的生肉試驗(yàn)表明,木質(zhì)化雞胸肉的剪切力顯著高于正常雞胸肉[8],白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉的擠壓力顯著高于正常雞胸肉[16],且擠壓力隨木質(zhì)化等級升高顯著增大[14],這可能與雞胸肉厚度增加及組織中結(jié)締組織積累有關(guān)。熟肉試驗(yàn)中,木質(zhì)化雞胸肉的剪切力顯著高于正常雞胸肉[8,10],且剪切力隨木質(zhì)化等級升高顯著增大[14];而某些研究發(fā)現(xiàn),白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉的剪切力與正常雞胸肉無差異[4,7,25]。白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉剪切力與鮮肉中壓力測試結(jié)果不一致,可能是由于蒸煮過程中肌肉的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)變性造成[19];其次,雞胸肉樣本的選擇也會對試驗(yàn)結(jié)果造成一定影響。
2.1.4 保水性 保水性一般通過滴水損失和蒸煮損失反映。大部分研究表明,白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉的蒸煮損失和滴水損失均顯著高于正常雞胸肉[7,19,26];但也有研究發(fā)現(xiàn),白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉的滴水損失與正常雞胸肉相比無顯著差異[16]。Soglia等[27]利用低場核磁共振技術(shù)測定胸肌中水分分布狀態(tài)發(fā)現(xiàn),與正常雞胸肉相比,白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉中自由水比例顯著升高,木質(zhì)化雞胸肉中結(jié)合水和不易流動水比例顯著下降,因此系水力下降[27-28]。肌肉中流動水是水分損失的主要來源,流動水比例升高導(dǎo)致系水力下降,木質(zhì)化雞胸肉保水性的降低可能與組織中部分肌纖維萎縮變性有關(guān)[27]。
2.2 營養(yǎng)價(jià)值 從營養(yǎng)成分的角度來看,白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉中水分、粗脂肪和膠原蛋白含量顯著增加,粗蛋白質(zhì)、粗灰分含量顯著下降[16,29]。Petracci等[30]研究發(fā)現(xiàn),與正常雞胸肉相比,白紋肉中脂肪/蛋白質(zhì)、膠原蛋白/蛋白質(zhì)比率顯著升高。雞胸肉因脂肪含量低且價(jià)格低廉深受消費(fèi)者喜愛,但由于白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉脂肪增多、蛋白質(zhì)含量減少以及膠原蛋白的低消化率,造成營養(yǎng)價(jià)值降低,這也會影響人們對雞胸肉的消費(fèi)態(tài)度。
2.3 加工特性 由于白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉感官品質(zhì)差,消費(fèi)者的接受程度低[31],因此通常用于生產(chǎn)深加工制品。白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉的系水力均較差[4,10];與正常雞胸肉相比,白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉的腌料吸收低,蒸煮損失高,同時(shí)嫩度也較差[7]。質(zhì)構(gòu)特性是影響肉制品可接受性的重要因素,熟制白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉的質(zhì)構(gòu)特性下降,表現(xiàn)為硬度增加,膠黏性升高,彈性顯著下降,咀嚼性顯著升高[16]。結(jié)締組織是影響熟肉嫩度的主要因素,白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉硬度的升高可能是由于結(jié)締組織增加造成[8]。異質(zhì)肉加工特性的改變還可能與肌纖維過度退化引發(fā)的功能性蛋白變性有關(guān),例如肌原纖維蛋白變性、肌漿蛋白組成和含量改變以及蛋白質(zhì)溶解度下降[16,32]。
3.1 生長速度與體重 研究表明,生長速度快、雞胸肉產(chǎn)量高的肉雞中白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉的發(fā)生率更高[10,29,33]。Kuttappan等[34]研究發(fā)現(xiàn),白紋肉的嚴(yán)重程度與肉雞體重有顯著相關(guān)性。Zotte等[19]研究發(fā)現(xiàn),雞胸肉重量越大,肌纖維直徑越大,與此同時(shí),木質(zhì)化程度也越嚴(yán)重。生長速度快、雞胸肉產(chǎn)量高的肉雞常伴隨著肌纖維直徑增大、巨型纖維發(fā)生率升高、酵解型肌纖維含量升高等肌纖維結(jié)構(gòu)變化,更容易受到環(huán)境影響而產(chǎn)生應(yīng)激[4,19]。此外,其毛細(xì)血管/肌纖維下降、毛細(xì)血管密度下降[4],造成氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)不足并且影響代謝廢物排出,造成氧化應(yīng)激并引發(fā)炎癥和纖維化,進(jìn)而造成肌肉損傷[6]。
3.2 飼糧與飼養(yǎng) Radaelli等[35]研究發(fā)現(xiàn),與自由采食相比,早期限飼對于肌肉變性有顯著的抑制作用,但同時(shí)肉雞生長也受到限制,恢復(fù)自由采食后,這種抑制作用消失。日糧添加維生素E對白紋肉沒有改善作用,說明白紋肉并不是由于維生素E缺乏引起[36]。飼喂高能飼料導(dǎo)致白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉發(fā)生率及嚴(yán)重程度顯著升高,可能是由于高能飼糧飼喂條件下,肉雞有更高的體重和胸肌重[6]。同樣,提高日糧中賴氨酸水平可促進(jìn)肉雞的生長速度和體重,但會造成異質(zhì)肉的發(fā)生率升高[37]。
3.3 日齡與性別 大量研究表明,隨著日齡增加,白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉的發(fā)生率逐漸升高,其嚴(yán)重程度加深,肌纖維變性加劇[7,11,26]。此外,性別對異質(zhì)肉的發(fā)生也有一定影響。雄性肉雞的異質(zhì)肉發(fā)生率和嚴(yán)重程度均高于雌性肉雞[9,38]。日齡與性別影響肉雞的生長速度和體重,因此可作為白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉發(fā)生的潛在影響因素。
3.4 品種與基因型 部分研究表明,白紋肉發(fā)生率與基因型有關(guān),高胸肌產(chǎn)量型肉雞的白紋肉發(fā)生率高[39-40]。但Trocino等[9]對2種不同基因型的高產(chǎn)肉雞進(jìn)行比較研究發(fā)現(xiàn),基因型對生長性能有一定影響,但差異較小,并且基因型對白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉的發(fā)生率和嚴(yán)重程度無影響。Bailey 等[41]也研究發(fā)現(xiàn),白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉的遺傳可能性很低,這2種異質(zhì)肉的發(fā)生主要是由非遺傳因素造成。目前為止,關(guān)于遺傳方面的研究仍存在爭議,有待深入研究。
4.1 氧化應(yīng)激 Behnam等[42]利用代謝組學(xué)方法研究木質(zhì)化雞胸肉和正常肉中代謝物的差異,發(fā)現(xiàn)了與氧化應(yīng)激相關(guān)的生物標(biāo)志物,如氨基酸代謝中1-甲基組氨酸的積累表明肌肉發(fā)生氧化應(yīng)激;組氨酸衍生的抗氧化物肌肽和鵝肝肽減少推測氧化還原平衡改變。Sundekilde等[43]同樣發(fā)現(xiàn),木質(zhì)化雞胸肉中肌肽和鵝肝肽含量下降,肌肉中谷胱甘肽代謝物水平升高,表明自由基增多;同時(shí),抗壞血酸合成通路活躍、核苷酸代謝產(chǎn)物次黃嘌呤、黃嘌呤、尿酸鹽水平的升高伴隨著過量過氧化氫(H2O2)的產(chǎn)生,進(jìn)而消耗谷胱甘肽,加劇氧化應(yīng)激。同樣,Zambonelli等[44]發(fā)現(xiàn),白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉中大部分上調(diào)的基因與H2O2的產(chǎn)生和活性氧應(yīng)答有關(guān),表明肌肉中氧化應(yīng)激的發(fā)生可能與肌肉組織缺氧狀態(tài)有關(guān)。該結(jié)果與Mutryn等[12]對木質(zhì)化雞胸肉的RNA測序結(jié)果一致。氧化應(yīng)激發(fā)生的猜測通過基因表達(dá)、顯微分析和代謝組學(xué)分析均得到印證。但是造成氧化應(yīng)激的原因還不清楚,有學(xué)者猜測可能是由于雞胸肉中血管形成不足導(dǎo)致缺氧,從而造成氧化應(yīng)激[12,45-46]。Livingston等[20]發(fā)現(xiàn),白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉的嚴(yán)重程度與血液中CO2、H2CO3的增加和O2的減少有關(guān)。Hoving-Bolink 等[47]研究表明,生長速度快、胸肌產(chǎn)量高的肉雞表現(xiàn)出顯著的血管形成降低,并伴隨著毛細(xì)血管/肌纖維下降。這可能是白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉產(chǎn)生的原因之一。
4.2 糖代謝異常 Behnam等[42]研究發(fā)現(xiàn),木質(zhì)化雞胸肉中糖代謝和葡萄糖利用率發(fā)生改變,同時(shí)木質(zhì)化雞胸肉中的糖原含量降低,糖酵解中間產(chǎn)物果糖-6-磷酸、葡萄糖-6-磷酸以及終產(chǎn)物乳酸和丙酮酸的水平下降,表明糖酵解途徑受到抑制。果糖-6-磷酸是糖原合成酶的別構(gòu)激活劑,因此肌肉表現(xiàn)為糖原含量減少。糖原減少和糖酵解潛力的降低可能是導(dǎo)致白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉宰后pH24h升高的原因。Kuttappan等[26]通過蛋白質(zhì)組學(xué)研究發(fā)現(xiàn),白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉中的糖酵解和糖異生代謝途徑下調(diào)。此外,木質(zhì)化雞胸肉中磷酸戊糖途徑活躍,促進(jìn)煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)再生,進(jìn)而促進(jìn)肌肉生長和再生,清除自由基;己糖胺和葡萄糖醛酸代謝途徑增強(qiáng),生成糖胺聚糖、蛋白聚糖和抗壞血酸,進(jìn)而合成膠原蛋白[42]。RNA測序結(jié)果發(fā)現(xiàn),木質(zhì)化雞胸肉中膠原蛋白家族相關(guān)基因的表達(dá)量升高[12]。木質(zhì)化雞胸肉中結(jié)締組織增多主要就是由于膠原蛋白和蛋白聚糖積累造成,糖代謝途徑的改變是其重要誘因。
4.3 離子平衡失調(diào) 研究表明,白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉中鈉離子和鈣離子含量均顯著升高,肌纖維中鈣離子的積累可能是引起白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉發(fā)生的原因之一[2,16,44]。細(xì)胞內(nèi)調(diào)控鈣離子動態(tài)平衡的相關(guān)基因表達(dá)發(fā)生變化,尤其是調(diào)控G蛋白偶聯(lián)受體激活的相關(guān)基因呈上調(diào)趨勢,這可能造成細(xì)胞內(nèi)鈣離子積累[44]。RNA測序結(jié)果表明,調(diào)控鈣離子平衡的相關(guān)基因發(fā)生改變,推測這可能是造成細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度增加的原因[12]。有學(xué)者猜測細(xì)胞內(nèi)自由基的產(chǎn)生和鈣離子的積累可能激活蛋白酶和脂肪酶,導(dǎo)致細(xì)胞膜完整性的破壞和蛋白質(zhì)變性[2]。這種損傷可能會超過肌肉的再生能力,導(dǎo)致纖維壞死,從而造成纖維化和脂沉積癥,與白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉的組織學(xué)變化相符。
總體來說,白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉的發(fā)生是由多種復(fù)雜因素造成,目前很難確定這些因素的主次。在接下來的研究中,應(yīng)采用RNA測序技術(shù)或代謝組學(xué)技術(shù)通過時(shí)間順序的研究方法對肉雞進(jìn)行追蹤檢測,以確定白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉的具體發(fā)病時(shí)間,并深入探究其發(fā)病機(jī)制[12]。
近年來白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉的發(fā)生率不斷升高,這些肉類感官品質(zhì)差,降低消費(fèi)者的購買欲望;并且營養(yǎng)價(jià)值和加工特性等方面均有不同程度下降,給現(xiàn)代肉雞產(chǎn)業(yè)帶來了巨大挑戰(zhàn)。因此,如何在保證高生產(chǎn)性能的基礎(chǔ)上減少異質(zhì)肉的發(fā)生將是未來研究的熱點(diǎn)。盡管越來越多的學(xué)者已經(jīng)對這些異質(zhì)肉進(jìn)行研究,但對于減少白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉的發(fā)生率仍未發(fā)現(xiàn)有效措施;此外,仍存在白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉發(fā)生率統(tǒng)計(jì)不完全、缺乏準(zhǔn)確有效的判斷及評分標(biāo)準(zhǔn)、發(fā)生機(jī)理尚不明確等問題。國內(nèi)外研究人員應(yīng)從調(diào)查肉雞產(chǎn)業(yè)白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉發(fā)生率入手,在大規(guī)模調(diào)研和分析的基礎(chǔ)上得出合理有效的判定標(biāo)準(zhǔn),并在此基礎(chǔ)上對白紋肉與木質(zhì)化雞胸肉的發(fā)生機(jī)理進(jìn)行研究,以期從營養(yǎng)調(diào)控或遺傳選擇角度來降低異質(zhì)肉的發(fā)生。