YU Xin,ZHOU Guitong,ZHAO Ziyi, et al.Analysis of quality change and safety evaluation of Gannan yak meat at different ages[J].Food and Fermentation Industries,2025,51(14):9-16.
牦牛是唯一能够充分利用青藏高原草地资源进行动物性生产的优势牛种和特有的遗传资源[1]。甘南牦牛被我国认定为优质地方品种遗传资源之一和重要的畜产品,具有高蛋白、低脂肪、低热量、氨基酸种类多等特点[2]。
随着肉制品行业的发展和国民经济水平的提高,人们对肉制品的需求日益增长,对肉制品的品质、安全等方面的要求与日俱增。有研究表明,影响牦牛肉品质的因素较多,除了饲养方式、品种等因素,年龄的差异也会对牦牛肉的品质与经济价值产生重要影响[3]。甘南牦牛的饲养户由于受地域、文化和经济的影响,对于所饲养牛羊存在严重的惜售心理,使其没有统一的屠宰年龄规范[4],导致牦牛生产者、经营者和消费者对牦牛肉的质量不能达成共识,对牦牛肉的优质优价造成影响[5]。CHO等[6]研究屠宰年龄对韩国韩牛品质影响发现,屠宰年龄对韩国韩牛肉色和脂质稳定性有负面影响。李娜等[3]对不同年龄云南本地牛品质研究发现,年龄对云南本地牛的嫩度、色泽、水分和脂肪含量影响最为显著(P<0.05)。徐瑛等[7]研究不同年龄对牦牛肉肉质品质的影响,发现随着年龄的增加肉色逐渐加深,剪切力和熟肉率增加显著(P<0.05),对牦牛肉食用品质有负面影响。马骋等[8]研究不同年龄对牦牛肉中脂肪酸与氨基酸含量的影响,发现>3～4岁的牦牛更适宜屠宰加工。BAI等[9]研究屠宰年龄对嫩度和持水力的影响,得出牦牛的适宜屠宰年龄为6～7岁。肉制品的重金属污染主要受到其生活环境、饲养环境等因素的影响[10]。同时为了防治动物疾病提高生产效率,在生产过程中不可避免地使用兽药,然而由于兽药的违规使用和畜禽动物年龄的增长,从而使药物在畜禽产品体内过量积累而导致兽药残留[11]。近年来关于不同年龄对甘南牦牛肉品质特性研究和安全性评价方面鲜有报道。
因此,适宜的屠宰年龄不仅能满足市场需求,又能增加牧民的经济收益。本研究对不同年龄牦牛肉食用品质、营养品质、重金属含量、兽药残留、蛋白质体外消化和抗氧化活性等方面进行系统的测定与分析,以期对甘南绿色牦牛屠宰年龄标准的规范和提高牧民经济收益提供理论依据及技术支持。
1.1.1 样品采集
牦牛肉根据当地实际屠宰情况随机选取甘南藏族自治州玛曲县的健康放牧2～4(A)、4～6(B)岁牦牛各10头,禁食12～24 h,禁水2 h,按照DB63/T 1785—2020《牦牛屠宰技术规程》屠宰,取牦牛背最长肌备用。
1.1.2 试剂
硝酸(≥70%)、EDTA(分析纯)、磷酸二氢钾(分析纯)、三氯乙酸(分析纯),国药集团;28种金属混标(100 μg/mL)、6种金属内标混标(100 μg/mL),国家有色金属及电子材料分析测试中心;胰蛋白酶(250 U/mg)、盐酸(分析纯)、胃蛋白酶(10 000 U/g),上海源叶生物科技有限公司。
CR-400便携式色差仪,Konica Minolta公司;便携式pH计,上海玖荣实业有限公司;C-LM嫩度仪,东北农业大学;电热鼓风干燥箱,上海一恒科学仪器有限公司;TMS-Pro质构分析仪,美国FTC公司;2695高效液相色谱仪,AllianceTM Waters公司;极光3微波消解仪,上海屹尧公司;GY-25石墨消解仪,浙江拓捷公司;iCAP TQ电感耦合等离子体质谱仪,赛默飞世尔科技公司。
1.3.1 牦牛肉感官评价
邀请10位受过培训的专业人员对牛肉感官指标进行评分,评分原则参考GB/T 22210—2008 《肉与肉制品感官评定规范》与GB/T 17238—2022 《鲜、冻分割牛肉》,具体评分细则如表1所示。
表1 牦牛肉感官评价评分
Table 1 Yak meat sensory evaluation score
评价指标标准评分肌肉有光泽,颜色呈暗红色10～15色泽肌肉尚有光泽,颜色呈暗红色5～10肌肉无光泽,颜色发黑1～5没有出水,牛肉表面不发黏15～25组织状态出水较多,牛肉表面不发黏10～15出水较多,牛肉表面发黏严重1～10弹性好,指压后凹陷立即恢复15～25弹性弹性一般,指压后凹陷缓慢恢复10～15弹性完全丧失,指压后凹陷明显1～10具有牦牛肉香气,且气味浓郁10～20气味具有牦牛肉香气,气味减轻5～10不具有牦牛肉香气,有不可接受异味1～5接受程度最高,购买欲强10～15总体可接受度可接受,购买欲一般5～10不可接受,购买欲弱1～5
1.3.2 肉色测定
使用色差计进行测定。
1.3.3 pH测定
使用pH计进行测定。
1.3.4 剪切力测定
参照NY/T 1180—2006《肉嫩度的测定 剪切力测定法》测定样品的剪切力。
1.3.5 失水率测定
根据BAI等[12]的方法略作修改采用压力法测定。记录肉样的初始质量m1,撤压后的肉样质量为m2。失水率的计算如公式(1)所示:
失水率
(1)
1.3.6 蒸煮损失测定
根据刘勇[13]的方法略作修改。记录初始称量结果m0,记录结束称量结果m1。蒸煮损失的计算如公式(2)所示:
蒸煮损失
(2)
1.3.7 系水力
系水力的计算如公式(3)所示:
系水力
(3)
1.3.8 质地剖面分析(texture profile analysis, TPA)
根据WANG等[14]的方法略作修改。利用取样器进行取样(面积3.5 cm×3.0 cm,高度2.0 cm)。TPA探头型号为FTCPT 2 A-50 mm,探头回升高度为30 mm,速率为30 mm/min,最小起始力设置为0.5 N,形变率为40%,数据收集频率设为100 Hz。
1.3.9 常规营养成分测定
水分:参考GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》测定;灰分:参考GB 5009.4—2016《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》测定;脂肪:参考GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》测定;蛋白质:参考GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》测定。
1.3.10 蛋白质消化率测定
胃消化液的配制:参照《中国药典》2020年版,二部,附录XA中的方法。
肠消化液的配制:参照《中国药典》2020年版,二部,附录XA、附录XV D中的方法。
消化率的计算如公式(4)所示:
(4)
式中:DT表示不同年龄组下的蛋白质消化率,%;W0表示消化前样品当中蛋白质含量,g;W1表示烘干后样品中蛋白质的含量,g。
1.3.11 硫代巴比妥酸的测定
参照王玉娇[15]的方法并稍加改进,称取10.0 g肉样加入50 mL质量分数为7.5%三氯乙酸溶液(含质量分数为0.1%的EDTA),过滤后加入5 mL 0.02 mol/L的硫代巴比妥酸溶液,90 ℃条件下加热45 min,离心10 min(4 500 r/min),离心结束后分别于532 nm和600 nm处测定上清液吸光度值,丙二醛(malondialdehyde,MDA)值的计算如公式(5)所示:
(5)
1.3.12 矿物质测定
参考GB 5009.268—2016 《食品安全国家标准 食品中多元素的测定》进行测定。
1.3.13 安全性指标测定
重金属:铅:参考GB 5009.12—2023《食品安全国家标准 食品中铅的测定》测定;镉:参考GB 5009.15—2023《食品安全国家标准 食品中镉的测定》测定;汞:参考SN/T 5141—2019《出口食品中汞形态的测定 液相色谱-电感耦合等离子体质谱法》测定;砷:参考SN/T 0448—2011《进出口食品中砷、汞、铅、镉的检测方法 电感耦合等离子体质谱法》测定;铬:参考GB 5009.123—2023《食品安全国家标准 食品中铬的测定》测定。
兽药残留:土霉素:参考GB 31658.17—2021《食品安全国家标准 动物性食品中四环素类、磺胺类和喹诺酮类药物残留量的测定 液相色谱-串联质谱法》测定;青霉素:参考GB/T 20755—2006《畜禽肉中九种青霉素类药物残留量的测定 液相色谱-串联质谱法》测定;阿笨达唑:参考GB/T 21324—2007《食用动物肌肉和肝脏中苯并咪唑类药物残留量检测方法》测定。
实验所得数据均用SPSS 27.0统计分析软件进行处理,结果均采用“平均值±标准差”来表示,使用Origin 2022进行绘图,采用Pearson correlation coefficient分析相关性。
感官评价是用于测量、分析和解释产品通过感官所引起反应的一种科学方法。根据图1可知,2～4岁的牦牛肉色泽、组织状态、弹性优势明显,这可能是因为随着年龄的增长,肌肉的保水性也会随之下降,使其组织结构松散,肉色偏向暗红色[16]。2～4岁的牦牛肉在气味和总体可接受度上优势明显,这可能是因为随着年龄的增长,牦牛肉中的脂肪酸和氨基酸含量也会随之发生变化,影响其风味[13]。2～4的牦牛肉其综合评分显著优于4～6岁实验组(P<0.05)。
图1 不同屠宰年龄牦牛肉感官评价雷达图
Fig.1 Radar diagram of the sensory evaluation of yak meat at different slaughter ages
肉色被消费者认为是新鲜或者有益健康的重要标志。由表2可知,随着牦牛屠宰年龄的增加,L*值、b*值显著减小、a*值显著增加(P<0.05)。肉类中的肌红蛋白含量随着动物年龄的增加而增加,从而年龄越大的动物其a*值越高[16]。LI等[17]研究年龄对秦川牛肉品质得出L*值、a*值显著增加(P<0.05),b*值无显著性变化(P>0.05),这与牦牛的生活环境海拔高、空气稀薄和氧分压较低有着紧密的联系,牦牛年龄越大,机体负荷越重,其需要的酶活动更大,导致肉的色泽加深[18]。由表2可知各实验组pH无显著性增加(P>0.05)。徐瑛[19]对不同年龄牦牛肉肉用品质研究发现,随着年龄的增加pH值无显著性差异(P>0.05)。这和本研究结论一致。王建文[20]对不同年龄伊犁马肉品质特性研究发现,随着年龄的增加pH值显著增加(P<0.05),这可能是因为动物种类不同所导致的。
表2 不同年龄对牦牛肉色泽的影响
Table 2 Effect of different ages on yak meat color
牦牛年龄/岁色度L*a*b*pH2～432.10±0.21a10.80±0.53b9.86±0.28a6.38±0.03a4～627.95±0.31b12.87±0.30a8.22±0.26b6.42±0.03a
注:不同小写字母代表不同年龄组牦牛肉实验结果差异显著(P<0.05)(下同)。
剪切力值直接体现肌肉嫩度的大小,由表3可知,随着年龄的增长剪切力由7.61 kgf显著增加为9.80 kgf(P<0.05)。这是因为屠宰年龄会影响牦牛肉中的肌纤维直径的变化,造成剪切力的增大,使肌肉嫩度下降[21]。谌启亮等[22]研究发现18～72月龄西门塔尔杂交肉牛肌纤维直径和剪切力值随年龄的增加而增加,从而导致其嫩度的降低,这和本研究结果相一致。肌肉的失水率、系水力和蒸煮损失可以用来评定肌肉的持水性能。表3中实验组牦牛肉随着年龄的增加,失水率和蒸煮损失分别从27.05%、68.86%显著增加到33.70%、73.57%(P<0.05),系水力从63.53%显著下降到49.94%(P<0.05)。造成这一结果的原因可能是肌肉蛋白质所带静电荷及蛋白质的网状结构空间改变从而影响失水率的变化[16]。随着年龄增长,肌肉组织间空隙变大,肌原纤维蛋白网格空间发生变化,从而导致蒸煮损失增加[21]。徐瑛等[7]研究结果表明3～7岁不同年龄段牦牛肉失水率和蒸煮损失显著增加,系水力显著减小(P<0.05),与本研究发现相一致。因此,屠宰年龄对加工品质影响显著(P<0.05),2～4岁牦牛肉的加工品质优于4～6岁牦牛肉。
表3 屠宰年龄对牦牛肉加工指标的影响
Table 3 Effect of slaughter age on yak meat processing index
牦牛年龄/岁剪切力/kgf失水率/%蒸煮损失/%系水力/%2～47.61±0.73b27.05±0.23b68.86±0.57b63.53±0.19a4～69.80±0.86a33.70±0.31a73.57±0.45a49.94±0.55b
肉的常规营养成分主要包括水分、脂肪、蛋白质、灰分等,对肉的营养及食用价值有决定性作用。由表4可知,随着年龄的增长水分含量显著降低(P<0.05),与系水力变化结果相符,这可能是因为随着年龄的增长,肌肉组织机构松散,保水性下降[9]。随着年龄的增长,脂肪含量显著增加(P<0.05),这是由于机体随着牦牛的不断生长发育,通过能量代谢相关激素和脂肪代谢关键酶不断进行调控,最终增强脂肪合成,降低脂肪的分解,达到脂肪堆积的目的[23]。随着年龄的增长,灰分和粗蛋白含量没有显著性变化(P>0.05)。徐瑛[19]对不同年龄牦牛肉肉用品质研究发现,牦牛随着年龄的增加水分含量显著降低(P<0.05),蛋白质含量和脂肪含量显著增加(P<0.05),灰分没有显著性变化(P>0.05)。其中蛋白质含量与本研究结果不同,可能是与饲养模式的优化和品种的改良有关[24-25]。
表4 常规营养成分测定结果
Table 4 Results of routine nutrient composition determination
牦牛年龄/岁水分/%灰分/%脂肪/%粗蛋白/%蛋白质消化率/%MDA含量/(mg/kg)2～474.15±0.28a1.06±0.02a1.64±0.01b25.54±0.10a82.92±0.61a1.11±0.07b4～667.31±0.29b1.08±0.02a2.02±0.06a25.80±0.12a79.55±0.83b1.36±0.05a
蛋白质的质量不仅取决于必需氨基酸的组成,还取决于其消化率[26]。由表4可知,随着年龄的增长,蛋白质消化率显著降低(P<0.05),这是由于随着屠宰年龄的增长蛋白质结构发生的改变引起的[9]。李彩云等[27]通过超高压联合乳酸钙处理对牦牛肉研究发现,蛋白质结构的改变会影响其与胃蛋白酶的结合构象,从而影响蛋白质在人体的消化。
丙二醛值越低说明脂肪氧化程度越低,抗氧化能力就越强,越能够起到保鲜和延长肉品货架期的作用[4]。由表4可知,随着年龄的增大MDA含量增加显著(P<0.05)。这可能是因为随着年龄增长,机体中线粒体清除自由基的能力减弱,从而导致了脂肪氧化程度增加[6]。CHO等[6]对不同屠宰年龄韩国牛肉抗氧化性研究发现,随着屠宰年龄的增长,MDA的含量增加显著(P<0.05),这与本研究结果一致。
TPA广泛应用于各类食品的质构分析,通过模仿咀嚼过程,能够客观反映食品硬度、内聚性、弹性、胶着性和咀嚼性等质构指标。由表5可知,随着年龄增长,牦牛肉的硬度和咀嚼性显著增加(P<0.05),内聚性、弹性和胶着性显著降低(P<0.05)。有研究表明肌纤维直径和肌纤维类型组成影响牛肉的质构特性,随年龄逐渐增加肌纤维直径和密度也随之增大[21]。还有研究证明随年龄增加,胶原蛋白交联度的增加和溶解性的降低使胶原蛋白的纤维网状结构更加稳定,增加肌肉结缔组织的强度,使得肌肉的质构品质发生劣变[28]。李升升等[29]对不同年龄牦牛平滑肌质构特性研究发现,随着年龄的增加牦牛平滑肌的硬度和咀嚼性显著增加,内聚性、弹性和胶着性显著降低(P<0.05),与本研究结果一致。因此,屠宰年龄对质构特性影响显著(P<0.05),2～4岁牦牛肉的质构特性优于4～6岁牦牛肉。
表5 屠宰年龄对牦牛肉质构特性的影响
Table 5 Effect of slaughter age on the texture characteristics of yak meat
牦牛年龄/岁硬度内聚性弹性胶着性咀嚼性2～482.23±0.58b0.68±0.02a0.77±0.05a53.69±2.39a51.61±6.72b4～6103.66±0.70a0.56±0.03b0.53±0.06b25.56±2.83b68.21±2.74a
矿物质是指构成动物组织和维持正常生理功能所必需的各种元素的总称,肉中含量为0.8%～1.2%,主要包括Mg、P、Ca、Fe、Zn等。由表6可知,随着年龄的增长各元素均呈现显著增加的趋势(P<0.05),这是由于矿物元素会随着牦牛年龄的增长而在其体内沉积所致[7]。
表6 矿物质元素测定结果 单位:μg/g
Table 6 Results of mineral element determination
年龄牦牛/岁镁Mg磷P钙Ca铁Fe锌Zn2～4212.56±10.93b1 886.22±27.42b1 492.73±22.13b30.87±1.84b40.13±3.44b4～6245.32±9.47a1 971.23±28.70a1 590.42±27.88a38.79±2.44a60.58±3.39a
根据实地考察甘南牦牛在生长期间的兽药使用为土霉素、青霉素和阿苯达唑,由表7可知,在兽药残留方面,各年龄段牦牛肉中都未检出土霉素、青霉素和阿苯达唑。重金属元素及有毒有害元素中镉和汞未检出,而铅、铬和砷的含量随年龄的增长而显著增加(P<0.05)。但是,铅、砷和铬的检出值远低于GB 2762—2022《食品安全国家标准 食品中污染物限量》中的限量值。重金属元素进入牦牛类体内主要通过呼吸道、消化道以及环境接触[30]。甘南牦牛肉中的重金属元素含量远低于国家标准,间接反映了甘南牧场环境状况良好。
表7 不同年龄牦牛肉中重金属元素、药物残留测定 单位:μg/g
Table 7 Determination of heavy metal elements and drug residues in yak meat at different age
指标最大限量2～4岁牦牛4～6岁牦牛铅(Pb)≤0.30.012 4±0.000 6b0.019 8±0.002 6a镉(Cd)≤0.1未检出未检出汞(Hg)≤0.05未检出未检出砷(As)≤0.50.005 2±0.001 2b0.011 3±0.001 4a铬(Cr)≤1.00.105 6±0.009 3b0.204 7±0.007 8a土霉素≤0.2未检出未检出青霉素≤0.05未检出未检出阿苯达唑≤0.1未检出未检出
青霉素作为抗生素药物,土霉素作为止泻药物,阿苯达唑作为驱虫药物。各试验组中均未检出此3种药物,这可能与饲养过程中免疫疫苗注射使用得当,以及放养场地和牛舍卫生较好有关,也可能与在放养条件下,牦牛活动量大进而提高了免疫力有关。因此,甘南牦牛肉是安全优质的产品。
由图2可知,不同年龄牦牛肉的L*值和b*值与a*值、蒸煮损失、脂肪含量、剪切力、蛋白质含量和MDA含量呈显著负相关(P<0.05),与系水力、水分含量和蛋白质消化率呈显著正相关(P<0.05)。不同屠宰年龄牦牛肉的剪切力与系水力、水分含量呈显著负相关(P<0.05),与脂肪、蛋白质含量呈极显著正相关(P<0.01)。不同屠宰年龄牦牛肉蒸煮损失与系水力、水分含量和蛋白质含量呈显著负相关(P<0.05),与脂肪和MDA含量呈显著正相关(P<0.05)。不同年龄牦牛肉系水力和水分含量与脂肪、蛋白质含量和MDA含量呈显著负相关(P<0.05),与蛋白质消化率呈极显著正相关(P<0.01)。袁静等[31]对不同热加工方式下猪肉品质及氧化特性的研究发现L*值与水分含量呈显著正相关(P<0.05),蒸煮损失与系水力、水分含量呈显著负相关(P<0.05)。徐瑛[19]对不同年龄牦牛肉肉用品质研究发现其剪切力与系水力、水分含量呈显著负相关(P<0.05),系水力和水分含量与脂肪、蛋白质含量呈显著负相关(P<0.05),蒸煮损失与系水力、水分含量和蛋白质含量呈显著负相关(P<0.05),剪切力与脂肪、蛋白质含量呈显著正相关(P<0.05),蒸煮损失与脂肪呈显著正相关(P<0.05)。赵立男等[32]对不同宰后成熟时间和不同部位的马肉品质研究发现,剪切力与脂肪呈正相关(P<0.05),与水分含量、蒸煮损失、系水力、b*值呈负相关(P<0.05)。
图2 不同屠宰年龄牦牛肉相关性热图
Fig.2 Heat map of yak meat correlation at different slaughter ages
注:红色表示正相关,蓝色表示负相关。**P<0.01,*P<0.05。
李娜等[3]研究发现年龄与水分含量和系水力呈显著负相关(P<0.05),与剪切力和蒸煮损失呈正相关(P<0.05)。FERREIRA[33]和
认为L*值和a*值是红肌肉质评定中2个最重要的指标。柴佳丽等[35]研究发现,随着水分含量的增加,L*值也随之增加,L*值与水分含量呈显著正相关(P<0.05)。李鹏等[18]研究发现L*值和b*值与a*值呈显著负相关(P<0.05),这可能是由于年龄的增长牦牛肉中的高铁肌红蛋白含量的增加有关。HUTCHINS等[36]报道,脂肪氧化与高铁肌红蛋白含量存在显著的正相关(P<0.05)。同时,还有研究学者发现向肉中添加抗氧化剂能阻止高铁肌红蛋白的形成[37-38]。李云霞等[21]研究发现年龄与剪切力呈负相关,这是由于年龄与肌纤维横截面积、肌纤维平均直径呈正相关(P<0.05),与肌纤维密度呈极显著负相关(P<0.05)所造成的。白雪原[16]研究发现系水力高能够更好地保留水分,有助于维持肌纤维的弹性和完整性,从而表现为较低的剪切力和蒸煮损失。结果表明,年龄的增长会使牦牛肉水分含量降低、肉质结构发生改变,导致色泽、嫩度、脂肪抗氧化性等品质的降低。
不同年龄牦牛肉感官评价从色泽、组织状态、弹性等方面进行综合评价分析得出2～4岁牦牛肉评分显著高于4～6岁牦牛肉(P<0.05);随着年龄的增加牦牛肉失水率、剪切力、硬度和咀嚼性增加显著,而内聚性、弹性、胶着性和蛋白质消化率显著降低(P<0.05),所以年龄的增长使其嫩度和感官品质下降;随着屠宰年龄的增加,牦牛肉中水分含量显著降低,脂肪含量显著增加(P<0.05),而蛋白质和灰分含量无显著性变化(P>0.05)。随着年龄的增加矿物质和重金属元素含量显著上升(P<0.05)。甘南牦牛肉中重金属含量及兽药残留均符合国家安全标准,符合人们对健康、绿色无污染肉品的要求;随着年龄的增长牦牛肉中MDA含量显著升高(P<0.05),会导致其脂肪过氧化程度的增加;相关性分析研究得出,年龄对牦牛肉的肉质品质有显著性影响(P<0.05),并且2～4岁牦牛肉品质最佳;综上所述,甘南牦牛的建议屠宰年龄为2～4岁,该年龄下的甘南牦牛肉既可以被消费者更加易于接受,带来更好的感官品质,又能够增加经济效益,降低养殖成本。
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