影响猪肉品质的营养因素
左晓磊 石家庄市畜产品质量监测中心,河北 石家庄
摘要:本文论述了肉品质的常见指标,主要有肉色,嫩度,PH 值,风味和滴水损失,并对影响肉品质的能量,蛋白质, 碳水化合物,脂肪,维生素,微量元素及添加剂等营养因素进行了阐述. 关键词:肉品质,营养因素
肉是人类饮食的重要组成部分,广义地讲,凡作为人类食物的动物体组织均可称为肉,狭义的肉是指 动物的肌肉组织和脂肪组织以及附着于其中的结缔组织,微量的神经和血管.肌肉组织是肉的主体,它的 特性是支配肉的食用品质和加工性能,因此肉品质研究的主要对象是肌肉组织.对肉品质的评定,通常从 色,香,味,嫩等几个方面进行. 肉品质的评定主要包括胴体品质的评定,解剖学与感观评定,化学测定,物理学测定,组织学与组织 化学测定,生理学与生物化学测定及卫生学检验等方面.胴体品质的评定项目有活重,屠宰率,半净膛率, 全净膛率,腹脂,肌间脂肪,皮下脂肪,胸角等;解剖学与感观评定的主要有屠体重,腿重与腿比,胸肌 与胸肌率,腿肌重与腿肌率,翅重与翅比,肉色,肉弹性,气味等;化学测定包括对水分,脂肪和蛋白质 以及各种氨基酸含量,微量元素含量,维生素含量和胆固醇含量等的分析测定;物理学测定指标有肉色, 系水力,嫩度等;组织学与组织化学测定的肌纤维直径,肌纤维密度,肌节长度,肌肉内肌纤维和脂肪及 结缔组织面积比例等;生理学和生物化学测定主要有游离脂肪酸含量,肌苷酸含量等;卫生学检验包括宰 前卫生,宰后卫生,加工卫生,毒物学,微生物学,传染病学和寄生虫学等多学科的综合性检验.
1 肉品质的常见指标
1.1 肉色 肉的颜色是肌肉本身生理学,生物化学和微生物复杂变化的综合结果,主要取决于肌肉中的色素物 质――肌红蛋白和血红蛋白.动物放血充分,肌红蛋白占肉中色素的 80%～90%,肌红蛋白的多少和化学 状态变化造成不同动物,不同肌肉的颜色深浅不一,肌红蛋白越多,肉色越深.例如鸡腿肌发红色,而胸 肌发白色主要因为腿肌中肌红蛋白含量是胸肌的 5~10 倍.不同动物肌肉中肌红蛋白含量差异也较大,新 鲜肉兔肌红蛋白含量为 0.2mg/g,家禽肉为 0.2~1.8mg/g,猪肉为 0.6~4.0mg/g,羔羊肉为 2.0~6.0mg/g,牛 肉为 3.0~10.0mg/g.肌红蛋白为紫红色,与氧结合生成氧合肌红蛋白,呈鲜红色.肌红蛋白中含有亚铁血 红素,随着时间的延长,亚铁血红素中二价铁转化为三价铁,肌红蛋白和氧合肌红蛋白均被氧化成高铁肌 红蛋白,呈暗褐色,肌红蛋白在有硫化物存在时可被氧化生成绿色的硫代肌红蛋白,在有亚硝酸盐存在时 可反应生成粉红色的亚硝基肌红蛋白,而肌红蛋白加热后蛋白质变性形成球蛋白氯化血色原,为灰褐色, 是熟肉的典型色泽. 灰白色的 PSE 肉,黑色的 DFD 肉和黑切牛肉均为异质肉.PSE(pale,soft and exudative)肉是动物 应激的结果,肌肉的 PH 下降过快所造成,肌肉蛋白质变性,系水力下降,汁液大量渗出,肌纤维萎缩, 吸收光线能力弱,大部分光线反射回来,肌肉表现苍白而表现为 PSE 肉.DFD(dark,firm and dry)肉和
黑切牛肉发生机理相似,肌肉中糖酵解的终产物乳酸积累使肌肉 PH 下降,而受应激的动物肌肉中糖原消 耗较多,没有足够的糖原进行糖酵解,PH 只能降低到 6.0 左右,肌肉中的线粒体摄氧功能没有被抑制,大 量氧被线粒体摄去,抑制了氧和血红蛋白的性能,肌红蛋白大都以紫色的还原形式存在,使肉色发黑. 1.2 嫩度 肉的嫩度是指肉在食用时口感的老嫩,反映了肉的质地,由肌肉中各种蛋白质结构特性所决定.动物 屠宰后,由于供氧中断,肌肉内的能源物质(ATP,糖原等)逐渐耗尽,ATP 的产生靠糖酵解供给,即葡 萄糖产生 NADH 在乳酸脱氢酶(LDH)的催化下,将氢离子转给丙酮酸,丙酮酸被还原成乳酸,NADH 转化为 NAD,乳酸的渐渐积累,肌肉 PH 值下降.肌动蛋白和肌球蛋白由于屠宰刺激形成结合的肌动球蛋 白因缺乏能量而不能像活体那样分开,肌肉自身的收缩和延伸性丧失,导致肌肉僵直.僵直期肌肉处于收 缩状态,肉嫩度最差.肉在僵直后进入成熟阶段,破坏了原有肌肉结构支持体系,使结缔组织松散,纤维 状细胞骨架分解,Z 线断裂,肉的牢固性降低而变得柔嫩.肉的嫩度可用嫩度仪测定,单位用牛顿(N) 或公斤(kg)表示.肉的嫩度通常用剪切力来表示,平均剪切力值愈高表示肉愈老化,剪切力值愈低则肉 愈嫩. 1.3 PH 值 PH 值不仅是肌肉酸度的直观表现,而且对肌肉品质有重要的影响作用,是肉品质测定的重要的指标 之一.畜禽屠宰后,肌组织处于缺氧状态,却仍然要消耗 ATP,除短时间内磷酸肌酸由肌酸激酶使 ADP 外,不会再生成 ATP.这时随糖原酵解产生的乳酸使 PH 值降低,但随 ATP 分解生成的胺和低 PH 值使糖 酵解的酶活性减弱或失活,导致糖原分解停止,肌肉的 PH 值从而达到稳定状态即最终 PH 值.PH 值在一 定范围内降低对改善肌肉嫩度有一定的作用,研究发现 PH 值降低是由于 CASF 等酶的早期熟化作用而增 加肉的嫩度.PH 值直接影响肉的许多机械性能,如烹煮损失,干加工能力和保藏性等. 1.4 风味 肉的风味包括鲜味和香味,风味的形成机理很复杂,是各种化合物共同作用的结果.肉中的鲜味物质 基苷 IMP 和谷氨酸含量与肉的鲜味具有重要的相关作用,肌苷酸是构成肌肉鲜味的主要成分,而硫胺酸是 一种很重要的风味前体物质,不同品种之间肌肉肌苷酸和硫胺素含量的变化不同.食物中的鲜味主要成分 是谷氨酸钠,肌苷酸,鸟苷酸,琥珀酸钠,天冬氨酸钠和某些二肽(谷氨酰天冬氨酸,谷氨酰谷氨酸,谷 氨酰丝氨酸)等,谷氨酸钠等氨基酸类物质是肌肉鲜味的基本成分,在呈味上有强烈的增鲜作用.香味是 肌肉在烹饪过程中产生的,如脂类氧化产生醛酮,杂环类,酚类和含硫氨基酸热降解反应,氧化产物参与 的美拉德反应等都会产生风味物质. 1.5 滴水损失 肉的保水性能是肉品质重要的性状,影响肉的色,香,味,营养成分,多汁性,嫩度等品质,从而影 响肉的经济价值.肉的保水性能以系水力来衡量,即当肌肉受到外力作用时,其保持原有水分与添加水分 的能力.影响系水力的因素主要有胴体 PH 值,ATP,加热,肌肉蛋白质,脂类氧化程度,尸僵状态等. 肌肉系水力常用滴水损失来表示,即在不施加外力的情况下,肌肉液体的损失量.肌肉 PH 值能够改变肌
肉蛋白质带电荷的状况,对系水力具有很大影响,肌肉 PH 值接近蛋白质等电点(5.0～5.4). 肌肉中的水分包括水化水,不易流动水和自由水,其中以不易流动水为主,占总水分的 80%,通常测 定系水力主要是指这部分水.各种动物中兔肉系水力最高,其次为牛肉,鸡肉,马肉.系水力与与肉品质 量和食用价值密切相关.肌肉中的水分主要以吸附状态存在,肌肉蛋白质是高度带电荷的化合物,因而能 吸附大量水分.活体猪肌肉 PH 值为 7.2~7.4,此时蛋白质分子带净负电荷,能够吸附大量水,且蛋白质分 子间相互排斥,也为水分留下了足够的空间,此时肌肉的系水力高.猪屠宰后,由于糖原的酵解和乳酸积 累,PH 值下降,蛋白质带净负电荷的数量减少,吸附水的能力降低,当 PH 值下降到接近肌肉蛋白质的等 电点(5.0~5.5)时,蛋白质的净电荷为零,此时肌肉的系水力最低.PH 值降低的另一效应是使肌原纤维 的肌球蛋白和肌动蛋白的负电荷减少,相互间的排斥力降低,肌原纤维细丝间的空间减少,大量水分被挤 出.在肌肉熟化过程中,肌原纤维降解产生的胺类使肌肉 PH 值升高,肌肉的系水力也随之升高.另外, 肌肉中蛋白质含量越高,脂类氧化程度越低,系水力越大.此外还有 pH 值,肌间脂肪含量,硫代巴比妥 酸反应物值,风味等指标来量化评定肉品质量.
2 营养因素对肉品质的影响
研究发现影响肉品质的因素有多种,例如遗传,营养,环境,屠宰等,其中营养在肉品质的调控上起 重要作用. 2.1 能量水平对肉品质的影响 饲粮中能量水平对动物的生长发育性能,胴体瘦肉率,肉的风味,嫩度,多汁性等具有重要影响. Wu 等(1981)发现,饲喂肉牛高能日粮,能够提高背腰最长肌中胶原蛋白的溶解性,从而改善肉的嫩度. 研究发现,用 100%裸燕麦饲喂猪,猪肉的风味浓度高于玉米喂猪时的风味浓度.方立超等(2002)研究 表明,降低饲粮能量水平可增加胸肌率,腿肌率,而胸肉钙激活蛋白酶的活性随饲粮能量水平的增加而减 小.吕进宏等(2004)发现增加饲粮能量水平,能够使鸡肉水分含量减少,而鸡肉脂肪沉积持续增加. 2.2 蛋白水平对肉品质的影响 饲粮中蛋白质水平及氨基酸水平对肉品质具有一定的影响作用.Goerl 等(1995)研究发现饲粮中随 着蛋白质水平的增加,28~104kg 猪胴体背膘下降,瘦肉率增加,肌肉大理石纹减少,肉嫩度下降.Mcclain (1997)研究表明,日粮蛋白质摄入不足可能降低胶原蛋白的合成数量, 并减少胶原蛋白交联结构的形式, 从而改善肉嫩度.邹勇等(2003)研究表明,日粮蛋白水平提高 4%能显著降低肉仔鸡的腹脂率;日粮的 蛋白水平提高 6%时能显著降低肉仔鸡的腹脂率和血清中的总胆固醇的含量,同时能提高肉仔鸡的胸肌率. 研究发现,补充赖氨酸对肌肉纤维类型没有影响,但能增加某些肌肉面积和肌纤维的直径,增加背长肌面 积,降低肌肉的多汁性和嫩度,添加色氨酸可以有效降低 PSE 肉的发生.Hurwitz 等(1998)报道,采食 含蛋白质 22%的日粮的肉鸡与采食 18%或 20%的肉鸡比较, 胴体醚浸出物和腹脂重随蛋白质的降低而增加, 随赖氨酸或精氨酸的添加而降低,胸肌也随赖氨酸或精氨酸的添加而升高[13]. 2.3 碳水化合物对肉品质的影响 碳水化合物对肉品质影响的报道较少,但研究发现,饲喂玉米,高粱的肉鸡,比饲喂小麦的脂肪沉积
多,更容易发生脂肪肝,除高粱外,肉味和鲜嫩度则无大差异.Pethick 等(1998)研究发现猪在屠宰前适 量补充糖份可以有效预防 DFD 肉的发生,但有可能增高 PSE 肉的发生率. 2.4 脂肪对肉品质的影响 肉中的脂肪不仅影响肉的适口性,风味和嫩度及肉类的加工,还与日粮中的脂肪酸有密切关系,饲粮 脂肪不仅影响胴体脂肪的数量使其体脂变软而且影响脂肪酸的形成.改变日粮中脂肪的组分和含量,会影 响肌肉中的脂肪酸类型和水平,从而改善肉的风味和嫩度.美国营养学家 HaroldⅡRosson 认为,肌内脂肪 的下降,会导致猪肉食用品质特别是嫩度,风味和多汁性等品质的下降. 易中华等(2000)研究报道,日粮中加入饱和油脂或氢化油脂,可以减少脂肪酸的沉积,有利于改善 肉质.但是当猪肉中添加不饱和脂肪酸含量超过 0.5%,就会产生明显的鱼腥味.而王述柏等(1998)研究 发现,在饲料中添加高度不饱和脂肪酸—红花籽油,鱼油及壳聚糖可调节鸡肉中的多不饱和脂肪酸含量, 降低鸡肉中胆固醇的含量.小泽正明 (1992)报道,饲料中添加含不饱和脂肪酸较多的大豆油可明显提 高肌肉中不饱和脂肪酸的含量,并使鸡肉脂肪变软.马鸿胜等(1997)研究不同品种类型的鸡肉风味中报 道,亚油酸和亚麻酸的含量是影响风味的主要因素.Dverland 等(1996)研究表明,猪饲粮中添加 1%或 3%的鱼油,能够显著增加体脂中多不饱和脂肪酸的含量. 2.5 维生素对肉品质的影响 各种维生素对肉品质具有不同的影响. 维生素 C 具有缓解屠宰应激的作用,Mouro 等(1992)试验研究表明,在日粮中添加 250mg/g 的维生 素 C 可改善猪肉的 pH 值和颜色,减少 PSE 肉的发生.维生素 C 还具有抗氧化性,防止脂肪的氧化,提高 肉质.美国衣阿华大学的学者发现,饲料里添加 783mg/kg 的维生素 C,可提高猪眼肌中的水分潴留,色 泽以及肉色的稳定性.研究认为,糖原酵解作用能够导致新鲜猪肉色泽和水分的丧失. 维生素 E 是一种高效抗氧化剂, 可抑制肌肉组织中脂肪的氧化. 在动物饲粮中添加高水平的维生素 E, 可减少脂类氧化速度和维持屠宰后细胞膜的完整性,改善肉质,使肉较长时间保持新鲜外观和颜色,并且 降低滴水损失.Westcott 等(1997)研究表明,每头牛每天添加 500mg/kg 维生素 E,饲养 100 天,可明显 改善牛肉颜色,提高牛肉的氧化稳定性.在猪日粮中添加维生素 E,可降低脂肪的氧化作用(降低酸败率) 和滴水损失(烹调前和烹调中的水分丧失),可改善猪肉的色泽并延长其货架寿命. Swanek 等(1997)报道, 在屠宰前 5～10 日给牛补充维生素 D3 可以使屠宰后 7 日的牛肉剪切力减少 7%～ 20%,改善了牛肉的嫩度.其作用机制可能是对肌肉钙水平的刺激性效应,提高肌肉中的蛋白酶活性,从 而促进了肉的嫩化. 同时有研究报道称,猪对维生素 B2(核黄素)的需要量随着其瘦肉组织沉积率的增长而大大增加. 2.6 微量元素对肉品质的影响 影响肉品质的微量元素有很多,主要有钙,磷,镁,铜,铬,硒,锰,铁等. 钙是肌肉收缩和肌原纤维降解酶系的激活剂,Clare 等(1997)研究报道,向猪胴体中注入氯化钙溶 液可显著改善肉的嫩度.研究表明,饲喂碳酸氢钙或草酸钙可延迟屠宰后猪肉 pH 下降,减少 PSE 肉的发 生,减少贮存时猪肉的滴水损失和降低屠宰后糖原酵解速度.
镁是大量的代谢酶途径的辅助因子,它能降低由钙产生的神经肌肉刺激和减少神经冲动引起的乙酰胆 碱的分泌,降低神经末梢和肾上腺儿茶酚胺的释放,它通过抑制屠宰前应激所导致的糖原分解反应来改善 肉品质.Gill(2001)研究报道,在猪饲粮中添加 0.2%～0.5%的醋酸镁能够使猪肉质量提高 7%,同时降 低 PSE 肉的发生率.Souze(1998)研究发现,屠宰前 5 天在猪日粮中添加天冬氨酸镁,能降低血浆内去 甲肾上腺素的浓度及肌肉中的乳酸浓度,提高其 pH 值,降低了肌肉的失水率,减少 PSE 肉的发生. 高铜饲粮不仅能增加体内脱饱和酶的活性造成胴体变软,而且还会导致铜在肝,肾中富集.Charlotte 等(1999)报道,添加高剂量的铜增加了猪肉中 SOD 的活性,抑制了猪肉贮存过程中的脂质氧化[25]. 铬通过葡萄糖耐受因子(GTF)协同和增强胰岛素的功能,促进脂肪的分解和蛋白质的合成,降低脂 肪总量和脂肪率,同时 GTF 可改变皮质醇的合成,从而影响动物对应激的反应.Page 等(1993)在肥育 猪饲料中添加有机铬,能显著降低背膘厚度,提高瘦肉率.Close 等(1997)研究表明,猪饲粮中添加甲 基吡啶铬不但可以提高肥育猪的眼肌面积,减低膘厚和提高胴体瘦肉率,而且可以减轻应激反应,从而减 少 PSE 肉和 DFD 肉. 硒是动物体内抗氧化酶如谷胱甘肽过氧化酶(GSH-PX),磷脂谷胱甘肽过氧化酶(PGSH-PX)等重 要成分,对体内氢或脂过氧化物有较强的还原作用,从而保护肉质.Eden 等(1996),Munoz 等(1996) 研究报道,饲粮中补充硒能显著降低胴体滴水损失,改善肉的嫩度,使胴体长久保持亮丽的色泽和新鲜外 观. Ferket 等(1994)认为,饲粮高镁(1000mg/kg)可在动物应激状态中作为肌肉松弛剂和镇静剂,减少 屠宰时儿茶酚胺的分泌,降低糖原分解和糖酵解速度,改善肉质,减少 PSE 肉的发生[23]. 锰是动物必需的微量元素之一. Sands 等 (1999) 研究发现, 热中性环境下在肉鸡饲粮中添加 240mg/kg 锰,可有效降低其腹脂沉积. 铁是血红蛋白和肌红蛋白的必要组成部分,对保持肉色具有重要的作用,铁缺乏会导致过氧化物酶活 性下降,细胞代谢过程中产生的过氧化氢的清除发生障碍,过氧化氢作用于细胞膜上的蛋白质巯基,影响 膜的完整性,加速脂质过氧化,使肉质下降,产生异味. 2.7 添加剂对肉品质的影响 多种饲料添加剂也能改善畜禽的肉品质.刘雨龙等(1994)研究报道,添加 0.05%或 0.1%的大蒜,能 明显降低母鸡的腹脂.刘彦慈等(2004)研究表明,在艾维茵肉鸡日粮中添加中草药添加剂能改善脂肪酸 成分,同时使肉质鲜嫩.许梓荣等(2002)报道,从肉仔鸡日粮中添加 50mg/kg L-肉碱能提高肉鸡的胸肌 率,降低腹脂率和皮脂厚.王宗沛等(2001)研究表明,在艾维茵肉鸡日粮中添加 1000mg/kg 的甜菜碱显 著改善肉质,肌肉中肌酸和肌红蛋白含量显著增加.王友明等(2003)研究报道,在艾维茵肉鸡日粮中添 加酵母核酸可以显著提高肌肉肌苷酸和腺苷酸含量,分别为 22.16%~35.03%(P<0.05)和 41.44%~55.86% (P<0.05).John Eggert(1999))报道,饲喂共扼亚油酸能改善猪眼肌色泽,硬度和肌间脂肪,有利于猪 肉产品的色泽稳定性.