趙改名,茹昂,郝婉名,張桂艷,田瑋,祝超智*,乃比江,劉建明

1(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院,河南 鄭州,450002)2(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 牧醫(yī)工程學(xué)院,河南 鄭州,450002) 3(伊犁綜合試驗(yàn)站,新疆 伊犁,835000)4(伊犁州畜牧總站,新疆 伊犁,835000)

西門塔爾牛原產(chǎn)于瑞士阿爾卑斯山區(qū),是世界上分布最廣、數(shù)量最多的乳、肉、役兼用品種之一,是世界第二大牛種，20世紀(jì)60年代,我國先后從蘇聯(lián)、奧地利、德國等國家引入[1]。西門塔爾牛具有產(chǎn)乳、產(chǎn)肉性能較高，抗病力強(qiáng),耐粗飼等優(yōu)點(diǎn),故在飼養(yǎng)及改良育種方面利用較多。新疆是畜牧大省,截止2018年底,新疆地區(qū)共有457.20萬頭牛,牛肉產(chǎn)量41.96萬t,2018年牛肉產(chǎn)量占全國總量的6.52%[2],截止2017年底,全區(qū)設(shè)計(jì)屠宰加工能力達(dá)到400～800萬頭的規(guī)?；Ｑ蛲涝准庸て髽I(yè)有50多家[3]。新疆褐牛是我國自主雜交改良和育種的乳肉兼用品種,其母本為哈薩克牛,父本為瑞士褐牛、阿拉托烏牛和科斯特羅姆牛,新疆褐牛擁有較高的產(chǎn)乳、產(chǎn)肉性能,且擁有抗病力、強(qiáng)耐寒、耐粗飼、耐高溫等特點(diǎn)。新疆褐牛育成雖然較早,但之后多年并未進(jìn)行系統(tǒng)全面地選育選種,存在近交衰退的現(xiàn)象,致使新疆褐牛的遺傳品質(zhì)和整體生產(chǎn)性能下降[4],目前新疆地區(qū)選用西門塔爾牛對新疆褐牛進(jìn)行雜交選育，以提升其遺傳品質(zhì)和生產(chǎn)性能,西門塔爾牛及高代雜種牛是新疆地區(qū)主要利用的品種[5]。寧夏作為我國唯一回族自治區(qū),“清真”品牌是寧夏的特色,寧夏清真牛肉在國內(nèi)外市場上具有明顯的區(qū)位優(yōu)勢和民族特色優(yōu)勢[6-7]。秦川牛具有耐粗飼、抗逆性強(qiáng)、肉質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn),但也有早熟性差、飼料報(bào)酬低、尖尻、后軀發(fā)育差、產(chǎn)肉率和泌乳性能低等缺陷[8],且有研究發(fā)現(xiàn)18月齡秦川牛剪切力較高(6.09 kg),肌內(nèi)脂肪含量較少,嫩度較差[9],故通過雜交,不僅可以改善當(dāng)?shù)攸S牛的不良體型,提升生產(chǎn)性能[10-11],還可以進(jìn)一步提升肉質(zhì)。

為了探究不同地區(qū)西門塔爾雜交牛肉質(zhì)情況,為后續(xù)精深加工及產(chǎn)品增值提供依據(jù),對新疆和寧夏兩個地區(qū)西門塔爾雜交牛牛肉食用品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)和蛋白質(zhì)功能特性進(jìn)行測定比較,為當(dāng)?shù)厝猱a(chǎn)品加工企業(yè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

西秦雜交牛,寧夏夏華肉食品股份有限公司,排酸72 h,雄性,屠宰年齡為18 m；西褐雜交牛,伊犁福潤德農(nóng)牧業(yè)發(fā)展有限公司,排酸72 h,雄性,屠宰年齡為18 m。兩種牛均選取牛腩、霖肉、牛腱子、黃瓜條、肩肉和臀肉作為研究對象。樣品分割后經(jīng)物流(0～4 ℃)運(yùn)抵實(shí)驗(yàn)室,放入-38 ℃冷凍保存。

乙醚、鹽酸、濃硫酸、NaOH、硼酸、氯胺T、對二甲氨基苯甲醛、高氯酸、NaCl、L-羥脯氨酸、正丙醇、異丙醇、CuSO4、K2SO4、甲基紅、亞甲基藍(lán)、溴甲酚綠(均為分析純),國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；大豆油,中糧食品營銷有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

HI99163便攜pH計(jì)、HI8424酸度計(jì)、EC-215電導(dǎo)率儀,德國Hanna公司；CU-420(HZW21)恒溫水浴槽、BPG-9156A鼓風(fēng)干燥箱,上海一恒科學(xué)儀器有限公司；MJ-BL25C3攪拌機(jī),廣東美的集團(tuán)有限公司；TA.XT Plus物性測試儀,英國Stable Micro Systems公司；MinoltaCR-5臺式色差儀,日本Konica Minolta公司；MODEL2000沃布剪切力儀,美國G-R公司；35172BRUZ拍打均質(zhì)機(jī),法國AES Chemunex公司；X-64R高速冷凍臺式離心機(jī),美國貝克曼公司；UV2600紫外分光光度計(jì),島津企業(yè)管理有限公司。

1.3 測定方法

1.3.1 營養(yǎng)品質(zhì)測定

水分含量測定：參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》。

蛋白質(zhì)含量測定：參照GB/T 5009.5—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定》。

脂肪含量測定：參照GB/T 5009.6—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測定》索氏提取法。

膠原蛋白含量測定：參照GB/T 9695.23—2008《肉與肉制品羥脯氨酸含量測定》對肌肉中羥脯氨酸含量測定。

1.3.2 食用品質(zhì)測定

1.3.2.1 肉色測定

肉色測定參考趙改名等[12]的方法進(jìn)行,用臺式色差儀測定肉樣的L*(亮度)、a*(紅度)、b*(黃度)值,每個部位肉樣測定6次,取平均值,重復(fù)3次。

1.3.2.2 pH測定

參照GB 5009.237—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品pH值的測定》,使用便攜式pH計(jì),每個樣品平行測定3次。

1.3.2.3 保水性測定

解凍損失參考趙改名等[12]的方法進(jìn)行測定,肉樣解凍前后的質(zhì)量分別記為m1(g)、m2(g),按照公式(1)計(jì)算。

(1)

蒸煮損失參考LI等[13]的方法進(jìn)行測定,肉樣在85 ℃水浴鍋中煮至中心溫度75 ℃,蒸煮前后的質(zhì)量分別記為m3(g)、m4(g),按照公式(2)計(jì)算。

(2)

1.3.2.4 質(zhì)構(gòu)測定

質(zhì)構(gòu)測定：將肉樣裝入蒸煮袋后置于水浴鍋中,于85 ℃熱水中煮至中心溫度達(dá)到70 ℃,冷卻至25 ℃,用刀修整肉塊的邊沿,找出肌纖維的自然走向,之后用刀沿肌纖維的自然走向?qū)⑷鈽有拚麨?.5 cm×1.5 cm×0.5 cm肉塊進(jìn)行測定。質(zhì)構(gòu)儀使用P50探頭,測前速率2.0 mm/s,測試速率2.0 mm/s,測后速率10.0 mm/s,壓縮變形率50%,探頭2次測定間隔時間5 s,觸發(fā)類型自動。對樣品的硬度、彈性、咀嚼性進(jìn)行測定。每個部位肉樣測定10～15次求平均值。

剪切力測定：煮制條件同質(zhì)構(gòu)測定,將煮制好的肉樣修整為1.5 cm×1 cm×1 cm肉塊進(jìn)行測定,使用沃布剪切力儀沿著垂直于肌纖維自然走向方向切割,測定其剪切力(kg),每個部位肉樣測定10～15次求平均值。

1.3.3 蛋白質(zhì)功能特性測定

1.3.3.1 乳化特性

乳化能力測定：參考王復(fù)龍等[14]的方法。取50 g肉樣放入組織搗碎機(jī),搗碎后向其中加入800 mL(預(yù)先冷卻至0～4 ℃)0.6 mol/L NaCl溶液和0.05 mol/L K2HPO4緩沖液,將勻漿物充分混合,倒入大燒杯中,置于4 ℃冰箱中靜置24～48 h,用紗布過濾,最后取20支離心管分別標(biāo)號1～20,每支離心管中分別加入15 mL上述勻漿物,并依次加入大豆油的毫升數(shù)為1、2、…、20 mL。然后分別取離心管在勻漿機(jī)以10 000 r/min的轉(zhuǎn)速攪拌10 s,制得乳狀液,整個過程在冰水浴中進(jìn)行,再使用電導(dǎo)率儀對乳狀液的乳化能力進(jìn)行測定,每組實(shí)驗(yàn)平行測定6次。

乳化穩(wěn)定性測定：參考王復(fù)龍等[14]的方法。選擇處于乳化崩解點(diǎn)時的離心管,用移液槍吸取乳化液于離心管并稱其質(zhì)量m5(g),蓋子塞好后立即置于80 ℃水浴鍋中加熱30 min,然后冷卻至25 ℃,4 000 r/min離心5 min,去除水分,然后稱質(zhì)量m6(g),稱取離心管質(zhì)量m7(g)。乳化穩(wěn)定性按公式(3)計(jì)算,每個肉樣測定3次。

(3)

1.3.3.2 凝膠特性

凝膠的制備：參考趙改名等[12]的方法。取肉樣剔除可見脂肪和結(jié)締組織后切成約1 cm3的小塊,稱取100 g,加入300 mL的0.6 mol/L NaCl溶液,用組織搗碎機(jī)勻漿30 s后用紗布過濾去除結(jié)締組織,在4 ℃、5 000 r/min條件下離心5 min,去除氣泡,制好后置于4 ℃冰箱中備用。將肌肉勻漿物倒入大燒杯中,其中凝膠保水性的測定用10 mL離心管,凝膠質(zhì)構(gòu)的測定用25 mL小燒杯。保鮮膜覆蓋大燒杯口后用皮筋扎緊并編號,再把大燒杯置于水浴鍋中加熱,從25 ℃以1 ℃/min速率升至75 ℃,之后保溫20 min,取出后冷卻,隨后均放置于4 ℃冰箱中保存,測量前取出凝膠在室溫下放置1 h待測。

凝膠保水性測定：稱10 mL離心管質(zhì)量,記為m8,取出制備好的凝膠置于10 mL離心管中,稱其質(zhì)量,記為m9；在4 ℃、5 000 r/min條件下離心10 min,取出去除水分,稱其質(zhì)量,記為m10(g)。凝膠保水性按照公式(4)計(jì)算：

(4)

凝膠質(zhì)構(gòu)測定：條件同1.3.2.4對樣品質(zhì)構(gòu)進(jìn)行測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

利用SPSS軟件(16.0版)進(jìn)行T檢驗(yàn)、單因素方差分析,結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示；利用Origin 2018軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 營養(yǎng)品質(zhì)差異分析

由表1可知,西褐牛肩肉水分含量較高,西秦牛牛腩水分含量較低。水是肉中含量最多的成分,肉的水分含量和保水性會直接影響到肉及肉制品的組織狀況和品質(zhì)。一般情況下,水分含量與保水性呈負(fù)相關(guān),水分含量越高,保水性越差[15],這與本次實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果大致相符(西褐牛肩肉保水性較差)。

表1 兩種牛不同部位肉的水分含量、蛋白質(zhì)含量測定結(jié)果Table 1 Moisture content and protein content of meat from different parts of two cattle

西褐牛霖肉蛋白質(zhì)含量較高,西秦牛霖肉蛋白質(zhì)含量次之,西秦牛黃瓜條和臀肉蛋白質(zhì)含量較低。肉中蛋白質(zhì)含量會影響肉品營養(yǎng)價(jià)值及風(fēng)味[16],且會影響熱誘導(dǎo)凝膠的強(qiáng)度[17]。西秦牛霖肉較高的蛋白質(zhì)含量(20.71%)有助于其形成硬度較高的凝膠(216 g)。

肌內(nèi)脂肪含量與肉的嫩度、剪切力、多汁性和風(fēng)味息息相關(guān)[18],肌內(nèi)脂肪的沉積會使現(xiàn)有大理石花紋變寬,大理石花紋更明顯,但不會改變現(xiàn)有大理石花紋的形狀[19],且大理石花紋可以直接反映牛肉的嫩度[20]。由圖1可知,西秦牛牛腩脂肪含量最高,西褐牛肩肉脂肪含量最低。從同一品種牛不同部位來看,牛腩及臀肉脂肪含量平均值均高于其他部位,此結(jié)果與郭同軍[21]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似,這可能是由于牛腩及臀肉運(yùn)動量小,更易沉積脂肪。不同品種間比較,西秦牛脂肪含量平均值均高于西褐牛對應(yīng)部位,出現(xiàn)這種情況可能與育肥方式及程度有關(guān),一般認(rèn)為營養(yǎng)水平可以對肌內(nèi)脂肪產(chǎn)生影響[22],且有研究報(bào)道增加日糧營養(yǎng)水平可增加肉牛皮下脂肪的沉積,同時提高肉牛各部位肌內(nèi)脂肪的沉積[23-24]。

圖1 兩種牛不同部位肉的脂肪含量測定結(jié)果Fig.1 Fat content in different parts of meat of two cattle

肌內(nèi)膠原含量與性質(zhì)的變化影響著肉品的嫩度、持水性能等肉品品質(zhì)[25],圖2顯示,西褐牛牛腱子膠原蛋白含量較高,西秦牛牛霖膠原蛋白含量較低。西秦牛對應(yīng)部位肉的膠原蛋白含量均低于西褐牛,與此相對應(yīng)的西秦牛牛肉嫩度也較好,保水性較差。

圖2 兩種牛不同部位肉的膠原蛋白含量測定結(jié)果Fig.2 Collagen content of meat from different parts of two cattle

2.2 食用品質(zhì)差異分析

2.2.1 顏色

消費(fèi)者對肉的第一直觀印象是色澤,會直接影響到消費(fèi)者的消費(fèi)選擇,故肉色是反映肉品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。人們所觀察到的肌肉顏色主要來源于肌紅蛋白,而肌肉顏色的變化主要取決于肌紅蛋白的含量和其所處的狀態(tài)[26]。L*值也與肌肉的表面纖維結(jié)

構(gòu)排列有關(guān),不同的排列結(jié)構(gòu)導(dǎo)致對光的散射特性不同。由表2可知,西褐牛肩肉與牛腱子L*值較高,西秦牛牛腱子與西褐牛臀肉L*值較低,西秦牛亮度平均值均大于西褐牛對應(yīng)部位亮度平均值,這與?？颂m[27]的研究相符,低保水性組肉的L*值均顯著高于高保水性組。此外,L*值還與肌內(nèi)脂肪含量呈顯著的正相關(guān)[28],這也與測定結(jié)果相符。

表2 兩種牛不同部位肉的顏色測定結(jié)果Table 2 Color indexes of meat from different parts of two cattle

西秦牛與西褐牛牛腱子a*值較高,西褐牛臀肉、黃瓜條和牛腩a*值較低,西秦牛臀肉、肩肉b*值較高,西褐牛黃瓜條b*值較低,整體上看,西秦牛對應(yīng)部位肉的a*值和b*值均高于西褐牛。肉色主要取決于肉中氧合肌紅蛋白和高鐵肌紅蛋白比例,氧合肌紅蛋白比例高從而a*和b*值較高[29],除此之外影響牛肉肉色的因素有很多,如宰前因素包括品種、年齡、日糧和宰后因素包括部位、肌漿蛋白、肉的成熟等[30]。西秦牛對應(yīng)部位肉的a*值和b*值均高于西褐牛的可能原因是2種西門塔爾牛雜交牛品種差異、飼養(yǎng)方式或運(yùn)動量等因素的不同。有研究證明,品種間差異會使肉色顯著不同[31],日糧中補(bǔ)充VA會使a*、b*和L*值顯著降低[32]。牛腱子a*值較其他部位高的原因可能是牛腱子中氧化型纖維占比較高,則肉色更加鮮紅[33]。

2.2.2 pH值

pH值直接反映肉中糖原酵解的速度與強(qiáng)度,其變化主要由肉中糖原分解產(chǎn)生的乳酸累計(jì)所致[34],由圖3可知,西褐牛肩肉pH值較高,西褐牛臀肉pH值較低,這可能是由于不同部位肉的肌纖維特性與糖酵解潛力不同[35],且僅西秦牛牛腩、肩肉和西褐牛牛腱子、肩肉處在鮮肉pH參考標(biāo)準(zhǔn)最優(yōu)品5.8～6.2之間,對于出現(xiàn)pH較低的現(xiàn)象,有研究發(fā)現(xiàn)在牛肉排酸過程中,pH值呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢,排酸前72 h,pH下降且在第72 h時降至最低,之后由于糖類物質(zhì)消耗完畢,乳酸生成結(jié)束,再伴隨著乳酸生化分解,其分解速率高于生成速率,pH再開始緩慢升高[36],所測樣品部分部位肉pH較低可能由排酸時間在72 h左右所致。

圖3 兩種牛不同部位肉的pH值測定結(jié)果Fig.3 pH of meat from different parts of tow cattle

由圖4可知,西褐牛牛腩保水性較好,西秦牛黃瓜條解凍損失最高,西秦牛肩肉蒸煮損失最高。肉的保水性與肉pH及蛋白質(zhì)含量有關(guān),一般情況下,肉的pH越高,離蛋白質(zhì)等電點(diǎn)越遠(yuǎn),蛋白質(zhì)的靜電荷效應(yīng)越明顯,保水性就越好[37],肉中蛋白質(zhì)含量越高,保水性也越好[38],二者會綜合影響到肉的保水性。所以西秦牛黃瓜條較低pH(5.44)和蛋白質(zhì)含量(18.54%),決定了其保水性較差(解凍損失6.69%、蒸煮損失33.09%)。西秦牛各部位肉的保水性均較西褐牛的對應(yīng)部位差,這可能是由于西秦牛部位肉中蛋白質(zhì)含量較西褐牛對應(yīng)部位低而脂肪含量較高,結(jié)合水的能力較弱。

圖4 兩種牛不同部位肉的解凍損失、蒸煮損失測定結(jié)果Fig.4 Thawing loss and cooking loss of meat from different parts of two cattle

2.2.3 質(zhì)構(gòu)

肉的嫩度受多方面因素影響,包括肉組成成分的差異、宰前因素和宰后因素等,肉組成成分的差異主要有肌纖維組成、膠原蛋白含量、脂肪含量等的差異[39-40]。由表3可知,西褐牛牛腱子硬度最高,西秦牛霖肉和牛腱子硬度較低；西褐牛黃瓜條彈性較大,西秦牛牛腱子彈性較小。一般情況下,肌纖維密度越大,膠原蛋白含量越低,脂肪和水分含量越高,則肉的硬度越低,嫩度越好。除此之外,牛屠宰過程中的電刺激及吊掛等技術(shù)也可改善牛肉硬度[41]。西秦牛牛霖、牛腱子和肩肉硬度較低的原因可能是其膠原蛋白含量較低(6.96%、11.10%和14.48%),脂肪含量較高(2.46%、1.22%和2.07%),水分含量較高(75.25%、77.61%和76.65%),或生產(chǎn)技術(shù)等因素綜合影響的結(jié)果。

表3 兩種牛不同部位肉質(zhì)構(gòu)測定結(jié)果Table 3 Structure indexes of meat from different parts of cattles

2.2.4 剪切力

剪切力以切斷肉品肌纖維的難易程度為判斷標(biāo)準(zhǔn),是肉品嫩度的一個重要判斷標(biāo)準(zhǔn)。由表3可知,西秦牛霖肉、肩肉及牛腱子咀嚼性較低,西褐牛牛腱子、黃瓜條咀嚼性較高。由圖5可知，西秦牛黃瓜條剪切力最低,西褐牛霖肉剪切力最高,且西秦牛的剪切力值均低于西褐牛對應(yīng)部位。原因可能是西秦牛育肥之后,肌內(nèi)脂肪增多,加之膠原蛋白含量較低[42],故西秦牛肉的嫩度較西褐牛好。

圖5 兩種牛不同部位肉剪切力測定結(jié)果Fig.5 Shear force of meat from different parts of two cattle

2.3 蛋白質(zhì)功能特性差異分析

蛋白質(zhì)的功能特性可定義為在食品加工、保藏和消費(fèi)期間影響蛋白質(zhì)在食品體系中性能的物理和化學(xué)性質(zhì)[43],乳化特性和凝膠特性是其中重要功能特性。由表4可知,西褐牛牛腩乳化能力較好,西秦牛黃瓜條、臀肉乳化能力較差；西秦牛肩肉乳化穩(wěn)定性較高,西秦牛臀肉乳化穩(wěn)定性較差。乳化特性是指2種以上互不相溶的液體,其中1種液體以微粒的形式分散到另1種液體里形成均勻分散體系的性能。乳化穩(wěn)定性與脂肪蛋白比、pH、鹽濃度和可溶性蛋白數(shù)量及類型等因素有關(guān),其中鹽溶性蛋白濃度越高,乳化穩(wěn)定性就越好[44],常青等[45]研究發(fā)現(xiàn)pH通過影響鹽溶性蛋白溶解度從而影響蛋白質(zhì)的乳化凝膠特性,pH值越高,越偏離肌肉蛋白等電點(diǎn),保水性越好。故西秦牛牛腩、肩肉及西褐牛肩肉較高的pH有助于其擁有較好的乳化穩(wěn)定性。

表4 兩種牛不同部位肉的乳化特性測定結(jié)果Table 4 Emulsifying properties of meat from different parts of two cattle

由表5可知,西褐牛牛腱子凝膠保水性最好,西褐牛霖肉和西秦牛牛腩、臀肉凝膠保水性較差；西褐牛臀肉凝膠硬度較高,西秦牛黃瓜條凝膠硬度較低；西秦牛霖肉凝膠彈性較高,西秦牛黃瓜條凝膠彈性較低。鹽溶性蛋白質(zhì)經(jīng)熱誘導(dǎo)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),通過毛細(xì)管力和電荷間相互作用固定水分,從而形成凝膠,且鹽溶性蛋白質(zhì)含量越高,形成的三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)越均勻且孔洞小,保水性就越好[46],其中蛋白質(zhì)中肌球蛋白占比越大,有助于可形成更均勻致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[47]。所以西秦牛黃瓜條較低的蛋白質(zhì)含量(18.54%)及較低的pH(5.54)導(dǎo)致了其凝膠硬度較低。

表5 兩種牛不同部位肉的凝膠特性測定結(jié)果Table 5 Gelatinization of meat from different parts of two cattle

3 結(jié)論

通過對寧夏與新疆兩個地區(qū)西門塔爾牛雜交牛牛肉理化特性比較發(fā)現(xiàn),2種西門塔爾牛雜交牛各部位肉理化特性存在差異。綜合解凍損失與蒸煮損失結(jié)果,西褐牛各部位肉保水性較好,熟肉制品出品率較高。就肉色而言,西秦牛肉色整體更加鮮紅,其牛霖、牛腱子和肩肉硬度較低,適于生產(chǎn)醬鹵制品。西褐牛脂肪含量較低,適于生產(chǎn)肉松類產(chǎn)品,西秦牛嫩度較好(尤其黃瓜條剪切力3.76 kg/cm2),適于煎炸、燒烤。就乳化凝膠特性而言,西秦牛牛腱子、肩肉均適合生產(chǎn)肉糜類產(chǎn)品。