閆祥林，任曉鏷,2，劉 瑞，程玉平，張萬剛，周光宏,*

（1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，肉品加工與質(zhì)量控制教育部重點實驗室，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；2.塔里木大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，南疆特色農(nóng)產(chǎn)品深加工兵團重點實驗室，新疆 阿拉爾 843300）

近年來，隨著生活水平的提高，人們對肉制品的要求越來越高。為適應(yīng)消費者的需求以及肉品工業(yè)發(fā)展的需要，很多學(xué)者致力于研究如何提高肉制品的食用品質(zhì)，尤其是改善肉制品嫩度的新方法、新技術(shù)、新工藝。電刺激（electrical stimulation，ES）技術(shù)被許多學(xué)者用于提高肉品嫩度。電刺激是指將動物宰殺放血后，采用一定的電壓及頻率作用于胴體一定時間，從而起到加速成熟、改善肉質(zhì)的方法。由于電刺激處理能夠引發(fā)肌肉強烈收縮，加速肌肉中肌糖原的消耗，使糖酵解速率增快，胴體在短時間內(nèi)形成低pH值環(huán)境，因此縮短了肉的成熟時間，改善了肉的嫩度，是國內(nèi)外公認的一種綠色、安全的肉品成熟嫩化技術(shù)[1-5]。

電刺激主要分為低壓電刺激（low-voltage electrical stimulation，LVES）和高壓電刺激（high-voltage electrical stimulation，HVES），一般認為高于100 V為高壓電刺激，低于100 V為低壓電刺激[6-7]，有關(guān)低壓和高壓電刺激效果的對比，不同學(xué)者得出的結(jié)論不盡相同，但多數(shù)學(xué)者認為二者均能達到較好的嫩化效果，出于安全考慮，多數(shù)企業(yè)傾向于選擇低壓電刺激。Davey等[4]曾研究發(fā)現(xiàn)宰后30 min內(nèi)進行電刺激處理能夠顯著改善羊胴體肌肉冷收縮，將僵直前期由10 h縮短為1～2 h，在改善羊肉品質(zhì)的同時可降低生產(chǎn)成本。Mao Yanwei等[8]研究發(fā)現(xiàn)，電刺激電壓、時間及方法、動物品種及狀態(tài)均對電刺激的效果有重要影響。新疆的肉品工業(yè)發(fā)展較緩慢，再加上本地區(qū)少數(shù)民族聚居，受民族及宗教信仰影響，目前將電刺激技術(shù)用于改善肉質(zhì)的企業(yè)不多，并且新疆肉羊品種繁多，對于宰后電刺激技術(shù)在新疆多浪羊中的應(yīng)用鮮有相關(guān)研究。因此，本實驗以地方品種多浪羊為材料，宰后立即進行低壓電刺激處理，探討電刺激對多浪羊肉品質(zhì)的影響，并獲得適合新疆多浪羊肉嫩化的電刺激參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

所有實驗羊只均來自新疆圖木舒克市疆南牧業(yè)有限公司，選取6 月齡左右工廠集約化養(yǎng)殖公羊20 只（（29.35±4.18）kg），采用傳統(tǒng)方式宰殺，宰后采用超低壓鼻軌電刺激系統(tǒng)對胴體進行電刺激，電刺激時間分別設(shè)定為0（對照組，NES）、30（ES30）、60 s（ES60）和90 s（ES90）。電刺激處理后將胴體沿脊柱分成兩半，采用跟腱吊掛方式置于4 ℃排酸間冷卻成熟24 h。取背最長肌用于后續(xù)相關(guān)實驗研究，并且根據(jù)不同實驗要求分別將其進行真空包裝后4 ℃貯藏待測或取樣后立即液氮凍藏并貯藏于－20 ℃冰箱待測。

三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）、二磷酸腺苷（adenosine diphosphate，ADP）、一磷酸腺苷（adenosine monophosphate，AMP）和肌苷酸（inosine monophosphate，IMP）標準品（色譜純） 美國Sigma-Aldrich公司；肌糖原測定試劑盒及乳酸測定試劑盒（比色法） 南京建成生物工程研究所；KCl、K3PO4、乙二胺四乙酸、MgCl2、NaN3等試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

DCJ-II型超低壓電刺激儀（輸出電壓為70 V，最大輸出電流為2.0 A，電刺激頻率為50 Hz） 南京亨達食品機械有限責(zé)任公司；Alliance 2695高效液相色譜儀 美國Waters公司；HI9125便攜式pH計 意大利Hanna公司；C-LM3嫩度儀由東北農(nóng)業(yè)大學(xué)研發(fā)；CR400便攜式色度儀 日本柯尼卡美能達公司；Avanti J-E落地式高速冷凍離心機 美國Beckman Coulter公司；SpectraMax M3酶標儀 美國Molecular Devices公司。

1.3 方法

1.3.1 pH值測定

pH值的測定采用便攜式pH計，將探針插入待測肉樣，分別測定不同處理組1 h的pH值（pH1h）、3 h的pH值（pH3h）、14 h的pH值（pH14h）、1 d的pH值（pH1d）、3 d的pH值（pH3d）和7 d的pH值（pH7d），同一個時間點每個樣品取不同部位測定3～5 次，結(jié)果取平均值。

1.3.2 貯藏損失率測定

將肉樣真空包裝后置于4 ℃條件下貯藏7 d，按式（1）計算貯藏損失率。

1.3.3 蒸煮損失率測定

將肉樣放入蒸煮袋中78 ℃水浴加熱，把熱電耦測溫儀的探針插入肉樣的中心部位，測量肉樣中心溫度達到75 ℃時，按式（2）計算蒸煮損失率。記錄宰后1 d和7 d后羊肉的蒸煮損失率。

1.3.4 剪切力測定

將1.3.3節(jié)中蒸煮后的肉樣沿肌纖維平行方向取1 cmh1 cmh2 cm長條形肉樣3～5 個，用嫩度儀沿肌纖維垂直方向剪切肉樣，記錄宰后1 d和7 d羊肉的剪切力。

1.3.5 肌原纖維小片化指數(shù)的測定

取多浪羊背最長肌2.0 g于研缽中，加入8 mL緩沖液（100 mmol/L KCl、20 mmol/L K3PO4、1 mmol/L乙二胺四乙酸、1 mmol/L MgCl2、1 mmol/L NaN3，pH 7.1）研磨，4 ℃、1 000 r/min離心10 min，棄上清液，用緩沖液洗滌沉淀并離心，沉淀重懸后采用雙縮脲法測定蛋白質(zhì)量濃度，然后將蛋白質(zhì)量濃度調(diào)整為0.5 mg/mL，在540 nm波長處測定吸光度。所得結(jié)果乘以200，即為肌原纖維小片化指數(shù)（myof i bril fragmentation index，MFI）[9]。

1.3.6 色度測定

采用便攜式色差儀測定肉樣的色度，分別記錄宰后1 d和7 d的L*、a*、b*值。具體操作為：取背最長肌樣品，去除肉樣的表層脂肪和肌膜，整理成長方體形，用便攜式色度儀測定不同時間肌肉的L*值（亮度）、a*值（紅度）、b*值（黃度）。使用色差儀前，先用配套的白板對其進行校正。測定前將肉樣切開，切面在空氣中暴露10 min。每個樣品測定5 個不同部位，結(jié)果取平均值。

1.3.7 肌肉能量代謝指標測定

肌肉糖原和乳酸的測定分別采用肌糖原測定試劑盒及乳酸測定試劑盒。

ATP、ADP、AMP和IMP的測定方法參照李姣龍[10]的方法。樣品前處理：取0.3 g肉樣加1.5 mL體積分數(shù)7%高氯酸，冰浴勻漿后在15 000 r/min、4 ℃下離心10 min，取850 μL上清液用1.03 mol/L KOH溶液調(diào)pH值至7.0，然后在相同條件下離心10 min，取上清液用0.22 μm濾膜過濾，采用高效液相色譜測定ATP、ADP、AMP、IMP含量。高效液相色譜測定參數(shù)：流速1.0 mL/min，上樣量10 μL，柱溫30 ℃，V（甲醇）∶V（流動相）＝13.5∶86.5，紫外檢測波長254 nm，時間15 min。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)以平均值±標準差表示。對實驗采集的數(shù)據(jù)采用SAS 9.1軟件進行單因素方差分析（One-way ANOVA），不同處理組之間的差異使用Duncan多重比較，以P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 電刺激對多浪羊肉pH值的影響

圖1 電刺激及成熟時間對多浪羊肉pH值的影響Fig.1 Effect of ES and postmortem aging time on mutton pH

從圖1中可以看出，電刺激對多浪羊肉pH值有顯著影響。宰后1 h和3 h，電刺激組的pH值均顯著低于對照組（0 s）（P＜0.05），且前者的pH值下降速率明顯快于后者。電刺激組宰后3 h pH值降到6.0以下，對照組在宰后14 h左右降到6.0以下。多浪羊肉宰后成熟1 d后所有處理組的pH值差異不再顯著（P＞0.05），這表明電刺激處理能夠加快多浪羊宰后24 h內(nèi)肌肉pH值的下降速率，但可能對羊肉的極限pH值無顯著影響。

2.2 電刺激對多浪羊肉持水能力的影響

圖2 電刺激對多浪羊肉貯藏損失的影響Fig.2 Effect of ES on mutton purge loss

圖3 電刺激及成熟時間對多浪羊肉蒸煮損失的影響Fig.3 Effect of ES and postmortem aging time on mutton cooking loss

從圖2、3可以看出，電刺激處理對多浪羊肉持水力有顯著影響。由圖2可知，與對照組相比，電刺激處理60s和90 s能夠顯著降低多浪羊肉宰后7 d的貯藏損失率（P＜0.05）。由圖3可知，宰后1 d，電刺激組的蒸煮損失率顯著低于對照組（P＜0.05）。成熟7 d后，電刺激組與對照組的蒸煮損失率差異不顯著（P＞0.05）。這說明電刺激處理能夠增加宰后初期羊肉的持水能力，但隨著成熟時間的延長，電刺激處理對羊肉持水能力的影響逐漸降低。

2.3 電刺激對多浪羊肉剪切力的影響

圖4 電刺激及成熟時間對多浪羊肉嫩度的影響Fig.4 Effect of ES and postmortem aging time on mutton tenderness

從圖4可以看出，電刺激對宰后1 d多浪羊肉嫩度有顯著影響，電刺激組剪切力顯著低于對照組（P＜0.05），并且隨著電刺激時間的延長，剪切力逐漸減小。成熟7 d后，所有實驗組的剪切力差異不顯著（P＞0.05）。各實驗組成熟7 d的剪切力均顯著低于宰后1 d（P＜0.05），這表明宰后成熟也有利于多浪羊肉嫩度的改善。

2.4 電刺激對多浪羊肉MFI的影響

MFI是反映肌肉細胞內(nèi)部肌原纖維及其骨架蛋白完整程度的重要指標，其大小與肉質(zhì)嫩度有較高的相關(guān)性。MFI越大，說明肌原纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)受破壞的程度越嚴重，嫩度越高[11]。有研究指出，肌原纖維斷裂成小片的原因主要是由Ca2＋作用引起的。動物宰后肌質(zhì)網(wǎng)功能被破壞，Ca2＋被釋放引起肌漿中的濃度升高，進而激活相關(guān)酶系統(tǒng)，使Z線蛋白變脆易發(fā)生斷裂[12]。因此，很多學(xué)者將MFI作為預(yù)測畜禽肉嫩度的重要指標[13-14]。

圖5 電刺激及成熟時間對多浪羊肉MFI的影響Fig.5 Effect of ES and postmortem aging time on muscle MFI

如圖5所示，在本研究中，電刺激處理及宰后成熟對多浪羊肉MFI均有顯著影響。宰后1、3、7 d電刺激組的MFI均顯著高于對照組（P＜0.05），并且ES60組的MFI均最大。成熟3 d和7 d，ES60組的MFI顯著高于ES30組和ES90組（P＜0.05）。這說明電刺激處理能夠改善多浪羊肉嫩度，而且ES60組表現(xiàn)最好。通常的解釋是由于電刺激作用使肌漿網(wǎng)的正常結(jié)構(gòu)破壞更嚴重，Ca2＋釋放量增加，使鈣激活酶系統(tǒng)活性更強，導(dǎo)致MFI升高[15]。實驗各組的MFI均隨著成熟時間的延長而增大，這與2.3節(jié)中多浪羊肉隨著成熟時間的延長，剪切力顯著降低的結(jié)果相一致。

2.5 電刺激對多浪羊肉色度的影響

肉色是由肉的光散射特性和肌紅蛋白的含量及化學(xué)狀態(tài)所決定。關(guān)于電刺激處理對肉色的影響，不同的學(xué)者持不同觀點[16]。由表1可知，電刺激處理僅對宰后3 d的L*值和b*值有顯著影響，ES60組和ES90組的L*值和b*值均顯著低于對照組（P＜0.05），ES90組的b*值顯著低于ES30組（P＜0.05），并且L*值和b*值隨著電刺激時間的延長而呈下降趨勢，其他無顯著差異（P＞0.05）。這表明電刺激處理能夠降低宰后3 d多浪羊肉的亮度和黃度。

表1 電刺激及成熟時間對多浪羊肉色度的影響Table1 Effect of ES and postmortem aging time on mutton color values

2.6 電刺激對多浪羊肉肌肉能量指標的影響

表2 電刺激對多浪羊肉肌肉能量代謝指標的影響Table2 Effect of ES and postmortem aging time on muscle energy metabolism indexes in Duolang sheep

表2所示為電刺激處理對多浪羊肉宰后肌肉中糖原、乳酸、ATP、ADP、AMP及IMP含量的影響。從中可以看出，電刺激處理對宰后多浪羊肉3 h和14 h的糖原含量有顯著影響，3 個電刺激組的糖原含量均顯著低于對照組（P＜0.05），而電刺激組之間差異不顯著（P＞0.05），宰后24 h 電刺激90 s的羊肉中糖原含量顯著低于對照組（P＜0.05），而電刺激30 s和60 s與對照組差異不顯著（P＞0.05），這說明電刺激處理能夠顯著降低宰后初期（14 h內(nèi)）多浪羊肉中的糖原含量。電刺激處理對宰后3 h多浪羊肉的乳酸含量有顯著影響，3 個電刺激組的乳酸含量均顯著高于對照組（P＜0.05），電刺激組之間差異不顯著（P＞0.05），而14 h以后各組肌肉中乳酸含量差異不顯著（P＞0.05）。電刺激處理能夠顯著加快肌肉中ATP的降解，從表2可以看出，宰后初期（14 h以內(nèi)），3 個電刺激組肌肉中ATP含量均顯著低于對照組（P＜0.05），ES60組和ES90組總體也顯著低于ES30組（P＜0.05），ES60組與ES90組之間差異不顯著（P＞0.05），宰后24 h各實驗組肌肉中基本檢測不到ATP。電刺激對多浪羊肉中ADP含量也有顯著影響，宰后24 h內(nèi)，電刺激處理能夠顯著加快ADP的降解，電刺激各組的ADP含量均顯著低于對照組（P＜0.05），但電刺激組之間差異不顯著（P＞0.05）。電刺激處理對肌肉中AMP和IMP的生成同樣有顯著影響，電刺激組AMP和IMP的生成量均顯著高于對照組（P＜0.05）。

動物屠宰后，肌肉中ATP、ADP、AMP和IMP的降解及生成情況如式（3）[17]所示。

電刺激處理提高了肌肉糖酵解速率，加快了宰后胴體糖原和ATP消耗，使糖酵解終點提前，肌肉中乳酸、AMP和IMP含量顯著升高[18]。由表2也可以看出，宰后14 h，電刺激組AMP和IMP含量顯著高于對照組，也充分證實了這一結(jié)論。

3 討 論

自從1951年電刺激技術(shù)應(yīng)用于改善肉品質(zhì)以來，關(guān)于電刺激對各種畜禽宰后肌肉品質(zhì)的影響已進行了大量而深入的研究。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，電刺激會導(dǎo)致畜禽宰后早期肌肉pH值的快速降低[6,19-20]，這主要是由于電刺激加速了肌肉中糖原無氧酵解產(chǎn)生乳酸以及ATP降解產(chǎn)生氫離子所導(dǎo)致[21]。研究還發(fā)現(xiàn)，不同品種畜禽電刺激后達到極限pH值的時間不一樣，有研究人員得出電刺激加快了宰后初期24 h內(nèi)牛肉pH值的下降速度，宰后24 h達到極限pH值，24 h以后電刺激組與對照組的pH值無顯著差異[22-23]。郎玉苗等[20]認為ES組牦牛肉在宰后12 h即達到極限pH值，而NES組在宰后18 h達到極限pH值。Channon等[24]指出豬從宰后40 min到8 h，電刺激組的pH值均顯著低于對照組，即宰后8 h豬背最長肌達到極限pH值。本研究與以上結(jié)論一致，電刺激顯著加快了多浪羊宰后初期pH值下降速率，電刺激組14 h達到極限pH值，而對照組1 d達到極限pH值，而電刺激對多浪羊肉的極限pH值無顯著影響。

關(guān)于電刺激對持水力影響的看法和報道各不相同，對于不同品種的動物其影響不盡相同。多數(shù)學(xué)者均得出電刺激對豬肉持水力有負面影響，增加了豬肉的滴水損失和水豬肉的發(fā)生率[24]，Taylor等[25]指出，合適的電刺激處理能夠顯著改善豬肉背最長肌的持水力，對豬胴體宰后5 min即進行電刺激處理能夠增加豬肉持水力，但宰后20 min進行電刺激處理則降低了豬肉持水力。電刺激對牛、羊肉持水力的影響不同，有研究人員發(fā)現(xiàn)電刺激會導(dǎo)致牛羊肉持水力下降[26-28]，但也有學(xué)者得出電刺激對宰后牦牛、肉的持水力無顯著影響的結(jié)論[20,24]。還有研究發(fā)現(xiàn)肌肉持水力與電刺激電壓密切相關(guān)，多數(shù)學(xué)者研究認為高壓電刺激會引起肌肉持水力的降低[2,9,30-32]，而低壓電刺激具有提高肌肉持水力的作用[7,28]。本研究發(fā)現(xiàn)，低壓電刺激處理能夠顯著改善宰后初期多浪羊肉的持水力，但隨著成熟時間的延長，電刺激處理對羊肉持水能力的影響逐漸降低。

電刺激處理是目前改善各種動物肉品質(zhì)、獲得理想嫩度的最佳方法[33]。電刺激能夠改善畜禽肉嫩度得到了國內(nèi)外多數(shù)學(xué)者的一致認可[19-20,22,24-25,34-35]，在本研究中也得出了相同結(jié)論，電刺激處理能夠顯著改善多浪羊宰后1 d的嫩度。電刺激能夠改善嫩度，是因為肌肉冷收縮被阻止，蛋白質(zhì)水解程度增加，肌肉纖維受到物理破壞等[36]；但也有學(xué)者得出電刺激組嫩度與對照組差異不顯著的結(jié)論[23,27]，這可能與電刺激處理方法、動物胴體狀態(tài)及動物品種有密切關(guān)系[37]。MFI也與肌肉嫩度密切相關(guān)，它反映了肌肉纖維被降解及被破壞的程度，其被破壞程度越大，肌纖維的物理損傷越嚴重，相應(yīng)的剪切力越小，嫩度越好[38-39]。μ-鈣激活酶的作用會導(dǎo)致MFI的增大，電刺激導(dǎo)致肌漿網(wǎng)破裂，肌漿網(wǎng)中鈣離子的大量釋放激活了鈣激活酶，降解肌肉蛋白質(zhì)進而導(dǎo)致MFI的快速升高[15]。電刺激能夠提高MFI得到多位學(xué)者的一致認可[22,40]，并且電刺激作用能夠明顯提高肌肉的最終MFI[35]。本研究中，ES60組在宰后1、3 d和7 d時的MFI均顯著高于對照組和ES30組，這與鄭祖林等[35]的結(jié)論完全一致。本研究中ES60組在宰后3 d和7 d時的MFI也顯著高于ES90組，可能是因為電刺激60 s適用于多浪羊，時間過長不利于多浪羊肉品質(zhì)的改善，并且Geesink等[22]也指出，電刺激時間過長對肌肉嫩度和MFI均有不利影響。

電刺激能夠改善宰后一定時間內(nèi)畜禽的肉色[28]，尤其是對紅度有顯著改善作用[7]，并且刺激電壓對肉色有重要影響。Toohey等[41]指出在高壓電刺激（550 V）作用下，羊肉紅度顯著增高，而Ledward等[42]則得出低壓電刺激（45 V）對肉色沒有顯著影響。電刺激胴體肌肉的紅度增高，是因為氧化反應(yīng)的底物和中間產(chǎn)物被快速利用而減少了空氣中氧的利用率，進而使氧更進一步深入到肉中，增加了氧合肌紅蛋白的亮紅色所致，但低壓電刺激一般不會引起這種顏色的改變[43]。本研究所用的刺激電壓為70 V，屬于低壓電刺激，研究發(fā)現(xiàn)僅ES60組和ES90組宰后3 d多浪羊肉的L*值和b*值顯著低于對照組，而其他時間各實驗組羊肉色度差異不顯著，與其他學(xué)者的研究結(jié)論[20,24,44]基本相吻合。

肌肉能量代謝對畜禽肉品質(zhì)有重要影響。一般認為肌肉能量代謝主要影響肌肉的pH值[10]，而Fabiansson等[18]指出，電刺激處理能夠加速肌肉能量的消耗，電刺激過程中能量消耗率可以升高10 倍，而電刺激后能量消耗率升高2 倍，肌肉能量消耗的增加與其嫩度的改善也密切相關(guān)。糖原的分解被認為是嫩度改善的最好的指標之一[18]，而肌肉中乳酸含量常與肌糖原含量一起用于評價肌肉無氧糖酵解程度與肌肉品質(zhì)[45]。ATP是維持動物生命活動的直接能量來源，是所有動物組織細胞內(nèi)生物能量轉(zhuǎn)化的高能磷酸化合物[46]。IMP是影響肌肉風(fēng)味和鮮味的重要物質(zhì)，肌肉中IMP含量現(xiàn)已成為衡量肌肉品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標[17,47]。電刺激處理加速動物宰后胴體糖酵解代謝，從而使糖原分解、ATP消耗、乳酸生成，pH值的下降速度被改變，最終避免了冷收縮，改善了肌肉品質(zhì)[48]。本研究結(jié)果充分證實了這一點，電刺激處理使多浪羊宰后肌肉糖酵解終點提前，糖原、ATP和ADP的消耗以及乳酸、AMP和IMP的生成速率均加快，縮短了冷卻時間，改善和提高了多浪羊肉品質(zhì)，并且降低了生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

綜合以上研究表明，低壓電刺激可以有效改善新疆多浪羊羊肉品質(zhì)，尤其是對羊肉的嫩度改善更加顯著，縮短了成熟時間，并且電刺激60 s處理組綜合表現(xiàn)最佳。所以，可以將電壓70 V、頻率50 Hz、電刺激時間60 s作為新疆多浪羊宰后電刺激的參數(shù)推廣應(yīng)用。