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日期20020620名称营养与猪肉品质
副类别营养与肉、蛋品质
类别饲料转化
正文数据来源 营养与猪肉品质
减少"旨肪和提高瘦肉率是近半个世纪来猪遗传育种工作的主要目标,并在生长速度快、饲料报酬高、高瘦肉率的品种或品系的培育方面取得了很大进展。然而,猪瘦肉率的提高对猪肉感官品质也带来了不少负面影响。如正常猪肉呈一种红色,瘦肉有坚实感,结构细致而无过多的水分渗出,并含有适量的大理石花纹,如果烹调适当,正常猪肉应该多汁、细嫩、营养丰富、美味可口。但是,随着肉猪生长速度的不断提高,加上各种饲养环境应激,使有些市售猪肉址现肉色苍白或深暗,水分渗出或坚硬,猪肉粗糙,且缺少风味。典型的劣质猪肉有PSE肉和DFD肉。因此,在保持较高瘦肉率的同时,如何提高猪肉的品质则成为现代养猪生产中的重要课题。 (一)劣质猪肉的产生机理
1.PSE和DFD猪肉产生的机理Pethick等(1997)报道,猪屠宰后肌肉pH下降的速度和最终pH是决定猪肉的色泽、多汁性、嫩度的关键因素(图2-90)。肌肉pH可用猪宰后45min背最长肌的pH(pH1)和猪宰后24h头半棘肌的pH(pH2)表示。活体猪肌肉pH为7.2~7.4,屠宰后,肌糖原发生酵解,使肌肉pH下降。正常猪肉的pH1为6.0~6.5;PSE肉的ph1为5.1~5.5,DFD肉的pH2大于6.5。pH下降使肌肉系水力、肌纤维状态、折光性等改变而影响肉色、多汁性和嫩度。在活猪体内肌肉蛋白质分子带净负电荷,能够吸附大量水,且因蛋白质分子间相互排斥,肌原纤维呈舒张状态,也为水分留下了足够的空间,此时肌肉的系水力高。Swatland(1992)报道,猪宰后肌肉pH下降时,蛋白质带净负电荷的数量减少,肌肉系水力下降;肌原纤维收缩,导致水分分布改变,大量水分从肌原纤维压迫流出,且水溶性肌浆蛋白质变性并沉积在肌原纤维表面,促使肌原纤维蛋白析出,使系水力进一步下降。当pH下降到接近肌肉蛋白质的等电点(pH5.0~5.5)时,蛋白质的净电荷为零,肌肉系水力最低,食用品质最差。一般在出现尸僵时,肌肉的pH约为5.5。肌肉在熟化过程中,由于肌原纤维降解产生胺类,使肌肉pH升高,肌肉系水力也随着升高,食用品质得以改善。
pH下降速度和程度与肉质的关系
正常肌肉的pH下降缓慢,肌纤维渐渐萎缩,渗出的肌浆由于肉温度下降而凝胶化,滞留在正常的肌内膜和肌细胞之间,肌肉切面无过多汁液流出。Swatland(1992)报道,PSE肉则是当肉温度还几乎未下降时,pH就过早过快地下降,使肌纤维急剧萎缩,肌内膜断裂,肌浆未达凝胶化就渗出,肌肉表面存在大量水分,使大部分照射到肉表面的光线被反射回来而使肌肉表现苍白。DFD肉由于pH几乎不变,肌纤维不发生萎缩,肌肉系水力高,肌浆保持在细胞内而肌肉表面干燥,大部分照射到肌肉表面的光线被吸收使肉呈现深色。PSE肉在蒸煮和熏烤过程中失重迅速,加工产量降低;在制作罐头肉品时,煮出的汁液、脂肪等增多,而肌原纤维蛋白的可溶性降低,肉的品质大大下降。DFD肉在烹调过程中水分损失少,食用品质优于PSE肉,但仍不宜作加工用,因在腌制过程中水分损失少,盐分渗透受到限制,从而有利于微生物的生长,大大缩短了保存期。
肌肉内脂肪含量对烤猪排嫩度的影响
(Wood等,1992)
此外,Ramsey(1990)、Wood等(1992)报道,猪肉风味和嫩度下降也与现代猪种的肌肉内脂肪(IMF)含量降低有关。Wood (1992)报道,认为肌肉内脂肪通过两方面的作用来改善肉的嫩度(表2-92),一是切断了肌纤维束间的交联结构,二是有利于咀嚼过程中肌纤维的断裂。为获得最佳食用品质,肌肉内脂肪(含量至少应达2%,高于3%时则对嫩度无明显改善的作用。也有学者(deVries和van derWal,1992)认为,肌肉内脂肪含量高,虽有利于改善猪肉嫩度,但肌肉内脂肪达2%以上时,消费者即可用肉眼观察到肌肉内脂肪,而抱怨太肥。所以,一般认为肌肉内脂肪最好不超过2%。 Cameron和Enser(1991)研究了猪肌肉内脂肪酸含量和猪肉食用品质之间的关系;Close(1997)报道,如果饱和脂肪酸和一元不饱和脂肪酸含量高,猪肉嫩度、多汁性、香味及总可接受程度的评分值则高;但如果多不饱和脂肪酸的含量高,上述评分值则低。
猪肌肉内脂肪酸组成与食用品质的相关系数
(Cameron和Enser,1991))
2.猪肉异常味产生的机理Close(1997)、文杰(1998)、苏宁(1998)等报道,猪肉的异常味有膻味和脂类酸败味。未阉割公猪肉产生膻味的概率很高。膻味由脂肪组织中的雄烯酮和粪臭素(Skatole,3-甲基吲哚)引起。雄烯酮属于睾丸类固醇,来源于睾丸,具有尿臊味,其含量与性别有关。粪臭素是后肠内微生物降解色氨酸产生的挥发性化合物。粪臭素的含量也受性别的影响,未阉割公猪的代谢能力较高,肠道细胞的新陈代谢较快,所产生的细胞碎片是后肠粪臭素合成所需色氨酸的来源;性激素可抑制肝中降解粪臭素的酶,因而未阉割公猪降解血中粪臭素的能力较低。雄烯酮或粪臭素水平与公猪膻味的相关系数在0.4~0.8之间。引起膻味的阈值:粪臭素为0.20~0.25 mg/kg,雄烯酮为0.5~1 mg/kg。脂类酸败味由脂类氧化引起,所产生的醛类和醇类组成复杂的化合物,其气味和味道很难为消费者所接受。脂类氧化始于肌细胞膜和亚细胞膜上的磷脂,不仅产生异味,而且在熟肉贮存过程中产生陈腐味。由于生物膜的完整性受到破坏,还会导致更多的滴汁损失,微生物滋生,大大缩短肉的贮存期。此外,脂类氧化不仅使肉中多不饱和脂肪酸、脂溶性维生素、色素含量下降,有些尾产物还可引起癌变和致畸。肌肉中脂类的氧化程度受多种因素的影响,最主要的是多不饱和脂肪酸的水平,当多不饱和脂肪酸含量达到150mg/kg以上时,脂肪就易发生氧化酸败;一般认为,含量在100~140rog/kg时,比较安全。 (二)提高猪肉品质的营养因素
猪肉品质受遗传基因控制。研究表明,有3种基因与猪肉品质相关。一是氟烷基因(halothanegene,Hal),可引起猪应激敏感性增强,易产生PSE肉或DFD肉。若屠宰前应激时间短,猪肌肉糖原含量高,则屠宰后,糖原酵解迅速,pH下降快,产生PSE肉;若宰前应激时间较长,猪体内糖原基本上耗尽,屠宰后pH下降少,产生DFD肉。二是RN(rendement napole)基因,Warner(1997)报道,该基因可使肌糖原提高70%,蛋白质含量降低,猪宰后最终pH低(酸肉),若用于加工火腿,出肉率降低5%~6%。三是影响肌肉内脂肪含量的基因,中国梅山猪和杜洛克猪具有这种基因,Gerbens等(1996)发现心脏脂肪酸结合蛋白(H-FABP)基因影响肌肉脂肪含量,其“aa/dd/HH”基因型猪,肌肉内脂肪含量高,猪肉品质好。 营养因素可缓减猪的应激,参与影响代谢过程。提高猪肉品质的营养措施有以下几个方面: 1.饲养水平对猪肉品质的影响饲养水平直接影响生长速度和体内蛋白质及脂肪的比例。Close(1997)报道,饲养水平可改善猪肉的食用品质。与限食20%的猪相比,自由采食的猪所产的肉更嫩。美国肉类与家畜研究委员会(MLC)及Wood等(1992)报道,在20~80kg阶段,自由采食组的生长速度可提高20%,瘦肉率下降,肌肉内脂肪含量提高,猪肉品质及肉嫩度均得到改善,其次是多汁性,但对风味无影响。肉质提高的原因可能是提高了肌肉内脂肪比例和瘦肉的沉积所致。Warkup和Kempster(1991)认为,瘦肉的快速沉积是最重要的原因。瘦肉沉积快,意味着蛋白质快速周转,肌纤维降解酶系活性升高,从而改善嫩度。Aberle等(1981)认为,猪生长速度快时,肌肉内新合成的胶原蛋白比例高,即盐溶性胶原蛋白含量高,因其交联程度小,溶解性高,猪肉嫩度得以改善。
自由采食与限食20%对猪肉质的影响
(Wood等,1992)
关于能量水平对猪肉品质影响的研究报道较少。Hall和Hunt(1982)报道,能量水平对胶原蛋白总量的影响很小,但可显著影响盐溶性和酸溶性胶原蛋白的比例及胶原蛋白的交联程度。Wu等(1981)报道,饲以高能日粮时,提高了牛背最长肌中胶原蛋白的溶解性。Aberle等(1981)报道,低能饲粮可降低牛肉胶原蛋白的溶解性,从而导致牛肉嫩度下降。 有关饲粮蛋白质和氨基酸摄人量对猪肉食用品质的影响研究较少。Goerl等(1995)研究饲粮蛋白质水平对猪肉品质的影响发现(表2-95),随饲粮蛋白质水平增加,28~104 kg体重猪的胴体背膘肌肉大理石纹及肉嫩度下降,而瘦肉率增加。可见,蛋白质不足能显著地改变猪肉的食用品质。其原因可能与肌肉内脂肪含量的升高和低蛋白饲粮促使体内蛋白质周转加快有关。日粮蛋白质摄人不足能降低胶原蛋白的合成量,并减少胶原蛋白交联结构的形成,这可能与低蛋白饲粮改善肉嫩度有关。但Goerl et a1.(1995)的试验在改变饲粮CP水平时,是否注意了各饲粮的氨基酸保持比例一致,尚不清楚。
饲粮粗蛋白质水平对胴体构成的影响
2.日粮脂肪水平对猪肉品质的影响目前,人们试图从两个方面调控猪肉中脂肪酸组成。第一,增加猪肉中不饱和脂肪酸(油酸、亚油酸)含量,降低饱和脂肪酸量;第二,提高猪肉中ω-3多不饱和脂肪酸[ω-3 PUFA(参见脂肪与脂肪酸)下同]含量。Irie等(1992)、Larick等(1992)报道,ω-3 PUFA可预防人类心血管疾病的产生。有助于脑的发育。但Irie等(1992)报道,随着猪肉中不饱和脂肪酸的比例增加,猪胴体脂肪变软,脂肪氧化酸败程度增加,猪肉产生鱼腥味等,从而引起品质下降。Overland等(1996)的研究结果表明,在10~100 kg阶段,饲粮中添加1%或3%鱼油对猪的生长性能、瘦肉率、胴体脂肪等无显著影响,但显著增加脂肪中多不饱和脂肪酸(C20:5,C22:5,C22:6)的含量,脂肪异味和臭味增大,而且随着鱼油的用量增加更加明显。从10~60 kg添加鱼油,60 kg以后换为3%大豆油,仍然显著增加胴体脂肪中多不饱和脂肪酸含量及异味和臭味程度。 既要提高猪肉中不饱和脂肪酸含量,又要保证猪肉的质量不受影响,目前认为可行的方法有2种途径。一是控制饲粮中脂肪的来源、数量和饲喂时间。一般认为,日粮脂肪中含有12%的多不饱和脂肪酸是影响肉质的安全限度。Miller等(1990)比较了在玉米豆粕饲粮中添加10%的动物脂肪、10%的红花籽油、10%的向日葵油和10%的菜籽(canola)油对猪肉品质的影响。结果发现,在宰前90d饲喂红花籽油和菜籽油对肉的嫩度、风味等肉质指标有明显影响,喂菜籽油的影响最大,该组猪肉产生异味的频率比其他组高36%。 Overland等(1996)认为,为了提高猪肉中的EPA和DHA含量而在日粮中添加鱼油时,可采用肥育期停用鱼油来保证猪肉品质不受影响。二是在添加油脂时,同时添加高量的维生素E。机理见后。 3.矿物质对猪肉品质的影响矿物质在猪体内主要参与代谢调控,因而对于控制引起肉质变化的代谢和生化过程非常重要。影响肉质的矿物元素主要有钙、镁、铜、铁、锌、锰、铬和硒。钙是肌肉收缩和肌原纤维降解酶系的激活剂,对肉的嫩度有很大的影响。人们正试图探讨通过调控饲粮钙的水平来改善猪肉品质。镁是调节神经肌肉兴奋性、保证肌肉正常功能的重要元素。高剂量镁可提高肌肉的初始pH,降低糖原酵解速度,减慢pH的降低,从而延迟应激敏感猪尸僵的发生,提高猪肉品质。高剂量镁(1 000 mg/kg)可在动物应激状态中作为肌肉松弛剂和镇静剂,能够减少屠宰时儿茶酚胺的分泌,降低糖原分解速度和糖酵解速度,从而改善肉质,减少PSE肉的发生,有机形式镁更为有效。Warner(1997)报道,在生长期和肥育期经常添加延胡索酸镁或在屠宰前5天饲粮添加天冬氨酸镁(MgAsp、对照和试验饲粮分别含镁1300mg/kg和2300mg/kg),均可显著降低血浆去甲肾上腺素浓度,肌肉中乳酸浓度低,pH高,滴汁损失减少,无PSE发生(对照PSE发生率为33%)。MgAsp在饲粮中添加时间短,而效果明显,尤其是对屠宰前有应激的猪效果更明显。高铜(125~250 mg/kg)是生产上广泛应用的生长促进剂。但高铜对猪肉品质有不良影响,使体脂变软,发生率高达80%。由于不饱和脂肪酸含量和肌肉铜含量增高,脂类氧化程度增加,容易产生陈腐味。但由于铜也是超氧化物歧化酶的辅助因子,构成机体抗氧化系统的第一道防线,对防止自由基产生有重要作用,因而,最好在饲粮中使用适量有机铜。铁是血红蛋白和肌红蛋白的重要组成成分,对肉色的形成有决定性作用;同时,又是机体抗氧化系统过氧化氢酶的辅助因子,对防止脂类氧化保持肉味有重要作用。血红素铁和非血红素铁(NHI)与肉烹调中产生的陈腐味有关,Miller等(1994)认为,它们能加速脂类过氧化反应,研究还发现,日粮中的铁达200 mg/kg时,可显著增加NHI和硫代巴比妥酸反应产物值(TBARS),且TBARS与NHI呈显著相关关系。因此,应控制饲粮中的铁水平,最好使用适量有机形式的铁。铬是近年来动物营养研究中令人感兴趣的领域,铬是猪的必需微量元素。饲粮添加铬,可能有两方面作用。一是铬能提高生长激素基因的表达,从而提高猪的瘦肉率、日增重和饲料转化率,降低胴体脂肪。二是具有抗热应激功能。张敏红(1997)报道,猪应激期间会导致体内铬的排出增加。铬作为葡萄糖耐量因子(GTF)的成分,能提高胰岛素的活性。铬可通过改变皮质醇的分泌量和胰岛素的活性而影响动物对应激的反应,具有减缓应激的作用。该效应已在人和动物试验中得到证实。用生长期肉牛试验证实,补铬能降低血清皮质醇免疫球蛋白水平,牛行为上变得较为安静。Close(1997)报道,在猪饲粮中添加铬可望减轻猪在运输期间和屠宰前的应激,从而减少PSE肉和DFD肉的发生,尤其是对异常活跃和对应激敏感的猪。饲粮中铬的添加形式主要是有机铬,如吡啶羧酸铬及酵母铬。目前,国内兴起使用有机铬的热潮。但必须强调的是,不管有机铬是改善猪性能和胴体组成,还是在抗应激提高肉质方面的作用,都是有条件的。Page(1993)研究证实,添加吡啶羧酸铬对猪肉质(失水率、熟肉率、剪切力)无显著影响;Boleman(1995)进一步证实了这一结果,通过肉质品尝表明加铬对嫩度和多汁性也无影响。因此,添加铬来改善肉质尚需进一步研究。 硒是体内抗氧化系统谷胱甘肽过氧化物酶(GSHpx,的组成部分,GSHpx存在于细胞内,能清除细胞内的过氧化物,保护脂类不被氧化。Mahan(1996)报道,在细胞膜内面存在着一种特殊的磷脂氢过氧化物谷胱甘肽过氧化物酶(PGSHpx),其活性很高,是非常有效的抗自由基防线,与维生素E协同作用,对防止细胞膜磷脂的氧化和保证细胞膜完整性起着非常重要的作用。在猪饲粮中添加有机硒能够显著降低猪肉滴汁损失,改善肉的嫩度和总可接受性。此外,锌和锰也是超氧化物歧化酶的激活剂,提高饲粮中Zn和Mn的水平,也有助于防止PSE猪肉的产生。 4.维生素对猪肉品质的影响在维生素对猪肉品质的影响方面,研究较多且对肉质有显著改善作用的维生素是维生素E。维生素E作为主要的抗氧化剂,对肉质的改善主要与其抗氧化功能有关。维生素E可直接与多种有机过氧化物结合而终止过氧化反应链。维生素E是脂溶性化合物,而其他许多生物抗氧化剂[如维生素C、谷胱甘肽过氧化物酶(GSHpx),过氧化物歧化酶等]都是水溶性的,只能在细胞内的水环境中发挥作用。而维生素E可存在于细胞膜内,与GSHpx一道对防止细胞膜的脂类过氧化反应,维持细胞膜的完整性。维生素E还能有效抑制鲜猪肉中高铁血红蛋白的形成,增强氧合血红蛋白的稳定性,从而延长鲜肉的货架寿命。此外,在猪日粮中添加维生素E(每千克饲料100~200mg),能够显著降低脂类过氧化反应,延长猪肉和理想肉色的保存时间,减少滴汁损失。Asghar等(1991)报道,以TBARS作标识。从肉质氧化角度考虑,饲粮添加100IU/kg和200 IU/kg维生素E,意味着分别使猪肉在4℃的贮存时间延长4d和7d;猪肉的鲜红值(Huntera值)在猪肉贮存6d内仍能维持较高水平,尤其是高量添加时(P<0.05)。与低水平添加(10IU/kg)比较,添加200IU/kg维生素E使猪肉滴汁损失在猪肉解冻后3、6和10d,分别减少46%、39%和34%。Monahan等(1994)应用荧光探针[1,6-二苯基-1,3,5-己三烯(DPH)],对肌肉细胞膜和亚细胞膜进行标记,探针所标记的区域膜受损,则流动性下降,l值(荧光各向异性现象)增大。结果发现,TBARS值和rs值呈正相关(r=0.84),说明膜结构的改变与脂质的氧化有关,从而直接证明了维生素E维护细胞膜完整性的作用,进一步解释了添加维生素E能够降低滴汁损失的机制。前已述及鱼油中含有丰富的EPA和DHA两种高不饱和脂肪酸,都具有良好的保健功能。人们试图在猪饲粮中使用鱼油或鱼粉,以生产出“营养功能性”猪肉。但这无疑会增加脂类的过氧化反应,使猪肉品质变差,并产生异味。齐广海等(1997)报道,在家禽的试验已表明,在饲粮中添加维生素E,可以改善富含EPA和DHA鸡肉的稳定性。Leskankh等(1997)比较了3种饲粮对52~95 kg猪胴体脂肪酸和肉质的影响:设A、B、C 3个组,A组加3%的混合油脂(牛油脂:大豆油为4:1)+100 mg/kg维生素E;B组加2%的菜籽油+100mg/kg维生素E+1%鱼油;C组加2%的菜籽油+250 mg/kg维生素E+1%鱼油。结果发现,B、C组猪肉中的α-亚麻酸、EPA、DHA的含量高于A组,而α-亚麻酸和花生四烯酸都低于A组;B组猪肉嫩度和猪肉异味高于A组(P<0.05),而C组的肉异味比B组低,说明,高量添加维生素E有改善猪肉品质的作用。因此,在含鱼油的饲粮中添加维生素E可望成为获得肉质好并具有保健功能的猪肉的有效办法。Monahan等(1992)研究表明:在含大豆油饲粮中添加维生素E 200 mg/kg,亦可提高猪肉的脂质氧化稳定性。当日粮含有劣质脂类时,提高日粮维生素E含量,也能弥补劣质脂类氧化对猪肉品质的不良影响。
饲料中添加维生素E对猪肉解冻后滴汁损失的影响
(Asghar等,1991)
除了维生素E以外,维生素C亦参与体内的抗氧化反应,并具有抗应激、缓减猪屠宰后pH下降速度的功效。 维生素B2也可起到抗氧化剂作用,维生素B2是谷胱甘肽还原酶的辅酶,该酶可催化氧化型谷胱甘肽转化成还原型谷胱甘肽。维生素B2也可提高猪肉pH。生物素作为脂肪酸合成酶系的辅酶,能够减少脂肪中不饱和脂肪酸含量,防止脂肪酸的过氧化反应,并可降低高铜引起的软脂发生率。维生素B1的热降解产物是猪肉香味的构成成分。此外,Coelho等(1994)还推荐了矿物元素和维生素通过调控,降低PSE猪肉发生率的建议量(表2-97)。
调控猪PSE肉发生率的微量养分的推荐量
(Coelho,1994)
5.添加剂在日粮中添加β-肾上腺素能兴奋剂(β-adrenergic agonis,简称:β-兴奋剂或:β-AA)或猪生长激素(porcine somatotrophin,PST)均能提高猪瘦肉率,减少脂肪沉积。但β-兴奋剂可使猪应激敏感性增强,产生PSE肉,乳酸积累量高,影响猪肉品质,残留于肉中的β-兴奋剂还会影响用户健康。Tarrant(1987)报道,应用β-兴奋剂降低内源蛋白酶活性,从而影响猪肉在成熟过程中的嫩化,使肉的嫩度下降。肉的成熟过程变慢。不仅如此,β-兴奋剂使肌原纤维降解抑制酶含量增加100%~150%,从而阻碍肉的嫩化。可见,β-兴奋剂对改善猪肉品质弊大于利,许多科学发达国家均已禁用。Soloman等(1990)、Esstn-Gustavsson(1992)报道,应用PST可导致猪背最长肌中各种肌纤维体积增大,甚至出现肥大纤维。这可能是由于维生素E缺乏引起,因而细胞膜完整性易被破坏,猪肉品质趋于下降。Mфller等(1992)报道,应用PST可使猪背膘和眼肌中的不饱和脂肪酸含量显著增加。美国食品与药物管理局(FDA)已从20世纪90年代初开始先是批准牛生长激素(bovine somatotrophin,BST)用于生产,近期对猪生长激素的使用也将逐步放开。鉴于对人类的安全卫生问题,欧洲许多国家禁用,目前中国也禁止使用。



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