出水猪肉现象形成机制初探_樊坤.pdf

-29-中国动物检疫 2012 年第 29 卷第 4 期近年来，在动物检疫工作实践中，时常会发现鲜猪肉大量渗出肉汁的现象，老百姓一般称这种猪肉为“出水肉”。笔者认为，“出水猪肉”是一种严重的白肌肉现象，“出水猪肉”发生了与白肌肉相同的生物化学变化，但由于“出水肉”生猪体内肌糖原水平大大高于一般生猪，导致其终极pH值比一般白肌肉更低，加剧了肉质的渗出，从而形成“出水猪肉”。1家畜宰后肌糖原代谢机理1.1糖原代谢介绍家畜生命活动主要能量是血液中的葡萄糖，动物消化饲料形成葡萄糖进入血液形成血糖，多余的葡萄糖以糖原形式储存于肝脏细胞和肌肉细胞，呈大小不等的颗粒状，分别形成肝糖原和肌糖原。肝糖原可以分解为葡萄糖补充血糖。肌糖原不能直接分解成葡萄糖，必须先分解产生乳酸，经血液循环到肝脏，再在肝脏内转变为肝糖原或分解成葡萄糖。家畜在较为平静的状态下，肌糖原分解产生乳酸的效应不强，生成的少量乳酸被血液带走，不会在肌肉内堆积。家畜在紧张、运动等状况下，血糖不能满足肌肉的消耗，此时肌糖原开始大量分解为乳酸，为运动的肌肉供能，此时能形成乳酸堆积，但只要家畜是活的，经过一段时间，肌肉内堆积的乳酸可以被代谢掉。肌糖原仅占肌肉重量的1%到2%，但家畜宰后肌糖原生化变化很大程度上决定着肉的品质1。1.2组织蛋白酶的作用动物细胞内有组织蛋白酶，其功能是分解蛋白质，酸性环境有利于组织蛋白酶发挥作用。当动物存活时，机体pH值较高，抑制了这种酶的活性。动物宰杀后，血液循环停止，乳酸将在肌肉内积累。乳酸的产生使肉中的酸性增强，pH值下降到5.7左右，这使得组织蛋白酶的活性增强，肌肉中的蛋白质部分地水解。当这种水解强度适当时，肉会逐渐变软，成熟的肉品变得鲜嫩，更合人的胃口，此时形成的是正常肉。1.3白肌肉形成机制家畜在宰前短时间内感觉恐惧、被殴打或粗暴驱赶，家畜彼此之间打架，这些外界压力会使得储存于肌肉细胞内的肌糖原被释放出来，进入血液，又随血流散布于全身。肌糖原本以颗粒状储存于细胞内，溶于血液及体液后，更易于形成乳酸。家畜宰后，乳酸不能随血液循环到肝脏，机体对乳酸的消解作用停止，且胴体尚温暖，肌糖原将迅速崩解为乳酸2。如果胴体不能迅速降温，肌糖原分解为乳酸的效应将持续更长的时间。以上这些因素会造成过多的乳酸堆积，使得组织蛋白酶对蛋白质的水解强度增加，大量的肌肉细胞崩解，肉质渗出，猪肉纤维变得苍白、柔软，此时就形成白肌肉，英文为PSE肉（pale，soft，exudative；苍白、柔软、渗出）。白肌肉主要发生于猪肉，也能发生于牛肉、羊肉和禽肉。1.4暗硬干肉形成机制当家畜在宰前长时间进行消耗性运动、承受压力，则肌糖原被消耗掉。家畜宰后由于肌糖原过少，形成不了足够的乳酸，pH值下降不多，其数值在6以上，组织蛋白酶对蛋白质的水解不够强，将形成暗色、坚硬、干燥的肉质，英文称为DFD肉（dark，firm and dry；暗、硬、干）。暗硬干肉可发生于牛肉、猪肉和羊肉。自左至右分别为白肌肉（PSE）、正常肉（Normal）、暗硬干肉“出水猪肉”现象形成机制初探樊坤1，唐红2，戴雯2（1.安庆市畜牧局，安徽安庆246000；2.蚌埠市畜产品安全检测中心，安徽蚌埠233000）摘要：本文从肌糖原代谢角度分析了白肌肉、正常肉和暗硬干肉的形成机制，分析了酸化肉pH值变化特点及酸化肉形成机制，介绍了导致生猪对压力及刺激过敏的PSS基因，以及导致猪肌糖原含量高的RN基因，建议逐步从我国商品猪中排除这两种基因。本文总结了形成“出水肉”的四个因素，阐述了“出水猪肉”的卫检意义。关键词：白肌肉；酸化肉；出水猪肉；PSS基因；RN基因中图分类号：S851.33 文献标识码：B 文章编号：1005-944X（2012）04-0029-04-30-中国动物检疫 2012 年第 29 卷第 4 期（DFD），图片显示了色泽由浅到深、渗出性由高到低的变化趋势（图1）3。1.5“出水猪肉”不同于白肌肉显然“出水猪肉”类似于白肌肉，但我国白肌肉发生频率很高，据1996年3月 安徽省蚌埠市肉食批发市场猪白肌肉调查报告，白肌肉发生率为12.2%4，另据安徽农业大学 猪白肌病和白肌肉的鉴别要点 的白肌肉调查，发现我国部分地区白肌肉发生率高达60%70%5。这么多的白肌肉案例，却很少有消费者投诉。这是因为白肌肉的渗出性还在消费者容忍范围内，肉质在感官上还是接近正常肉；而“出水猪肉”渗出性极为严重，且随着时间推移肉汁越渗越多，肉质感官上也迥异于正常肉。“出水猪肉”与白肌肉在颜色苍白、质地柔软和渗出液多的基本性质上是类似的，但从表现烈度上看，“出水猪肉”与白肌肉差别明显，必然有其独特的形成机理。2“酸化肉”现象在学术界深入研究过白肌肉及暗硬干肉之后，研究人员发现另一种不正常的肉，生猪在宰杀前没有承受压力和刺激，宰杀后猪肉短时间如45分钟内，其pH值与正常肉没区别，相比之下白肌肉的pH值已下降很多，可是在宰后67小时后，这种肉的pH值仍继续下降，而且比白肌肉pH值更低，肉色更苍白，渗出液也更多。因为这种肉终极pH值极低，称这种肉为酸化肉，英文名称为“acid meat”，因为这种酸化肉常发生于汉普夏猪及汉普夏杂交猪，这种酸化效应又被称为“汉普夏效应”（Hampshire effect），酸化肉仅指猪肉。2.1酸化肉pH值变化特性上图来自加拿大安大略省农业食品农村事务部的一项研究，宰后45分钟酸化肉的pH值与正常肉差不多，都在6.2以上，而白肌肉pH值已下降到5.5以下，可是宰后6小时以后直至48小时时，白肌肉pH值没什么变化，而酸化肉的pH值却继续下降，最终酸化肉的pH值大大低于白肌肉6。酸化肉在颜色苍白、质地柔软、渗出液多的基本性质上与白肌肉相同，烈度却更强（图2）。2.2酸化肉肌糖原含量高酸化肉的“汉普夏效应”形成原因是形成这种猪肌肉内的肌糖原水平比正常猪肉高很多，有报道称要高出正常猪肉肌糖原含量70%，自肌糖原转化而来的乳酸也多得多，最终导致酸化肉比白肌肉色泽更苍白、质地更柔软、渗出液更多7。3白肌肉和酸化肉的基因学分析3.1白肌肉的基因学分析由于白肌肉对肉的品质有很大损害，对白肌肉成因的研究很多，人们发现虽然白肌肉可以发生于几乎任何猪身上，但对压力和刺激十分敏感的猪最易发生白肌肉现象。1991年加拿大学者发现了导致猪对压力敏感的基因PSS基因（Porcine Stress Syndrome，猪压力综合征基因）8，具有PSS基因的猪不但容易发生白肌肉现象，发生白肌肉的烈度也比较大。PSS基因是一种不完全隐性基因，两个等位基因呈NN为正常猪；两个等位基因呈Nn为携带者，产出的猪肉pH值比正常猪肉稍低，出现白肌肉的可能性比正常猪大；两个等位基因呈nn为典型压力综合征猪，经常出现白肌肉现象。由于带PSS基因的猪常常对氟烷（halothane一种麻醉药）过敏，所以PSS基因又被称为氟烷过敏基因（HalN为显性、正常等位基因；Haln为隐性、易导致白肌肉的不正常等位基因），并可以用氟烷检测哪些猪易发生猪压力综合征并出现白肌肉。3.2酸化肉的基因学分析酸化肉对肉的品质也有不良的影响，人们发现汉普夏猪及汉普夏杂交猪，肌肉内肌糖原含量高，发生酸化肉的可能性很大。1985年法国科学家Monin 和 Sellier第一次发现控制肌糖原含量高低的基因（Rendement Napole Gene，简写为RN）9，导致肌肉内肌糖原含量高的等位基因RN是显性的，而导致肌肉内肌糖原含量正常的等位基因rn是隐性的，亲代任何一方有RN等位基因都表现出肌肉高肌糖原。导致高肌糖原含量的基因被称为RN基因。4“出水猪肉”形成机制-31-中国动物检疫 2012 年第 29 卷第 4 期4.1形成“出水猪肉”的生理过程从上文分析可以看出，白肌肉与酸化肉表现形式是类似的，但它们的形成机制却不同，白肌肉是由于PSS基因及宰前压力与刺激，导致肌肉细胞内的呈颗粒状储存的肌糖原被释放出来，溶入血液并散布于全身体液，肌糖原从细胞内颗粒状态变为细胞外溶解状态，这一变化增强了肌糖原分解为乳酸的进程。牲畜宰后乳酸无法被血流带入肝脏消解，酮体酸性增强，促进了组织蛋白酶对蛋白质的水解作用，从而形成白肌肉；而酸化肉是由于RN基因导致某些猪肌肉内肌糖原含量过高，源源不断的为乳酸的形成提供原料而造成。知道这两个原因后，读者会自然提出一个问题，即如果某些生猪既有PSS基因又有RN基因，则会怎样？国外已经有研究证明，这种情况下白肌肉的表现将更加强烈，PSS基因可以加强RN基因的表达效果6。这就解释了“出水猪肉”极其严重的渗出性。具有RN基因的生猪本来肌肉内的肌糖原含量就超过正常猪70%，同时该猪又具有PSS基因，对压力和刺激十分敏感。家畜宰前大量肌糖原被释放到血液中，在血液中肌糖原更快的酵解形成乳酸，宰后无血液循环，这些过量的乳酸积存在肌肉内，酸性环境有利于组织蛋白酶分解蛋白质，细胞膜含有很多蛋白质，所以细胞膜消融、破裂，大量肌细胞破裂肉汁流出。夏季的高温使得胴体温度不易下降，较高的温度也有利于组织蛋白酶活动。由于RN基因的作用，生猪肌细胞含有过量的肌糖原，可以源源不断的生成乳酸，使得组织蛋白酶在长时间的酸性环境下不断破坏肌细胞，使得猪肉出水越来越严重。4.2导致“出水猪肉”的四个因素总结上文，“出水猪肉”由以下四个因素导致：宰前生猪承受压力和刺激；生猪带有PSS基因；生猪带有RN的影响基因；宰后胴体未能迅速冷却。所有“出水猪肉”的形成都可归因为以上四个因素，而要防止形成“出水猪肉”，就要设法消除这四个因素的影响，由于本文重在阐述“出水猪肉”形成机制，在此不详述纷繁复杂的具体方法。5白肌肉、酸化肉和“出水肉”的品质特点5.1广义白肌肉及狭义白肌肉本文至此已介绍白肌肉、酸化肉和“出水肉”三个概念，这三种肉表现出来的基本特征是一样的，但表现烈度从白肌肉到酸化肉到“出水肉”越来越严重。白肌肉这个概念可以分为广义的白肌肉和狭义的白肌肉，广义的白肌肉包含猪压力综合症白肌肉、酸化肉和“出水肉”，狭义的白肌肉仅指猪压力综合症白肌肉，本文所提及的白肌肉如没有特别说明都是指狭义的白肌肉即猪压力综合症白肌肉。形成白肌肉的生猪，宰前发生猪压力综合症，宰后pH值迅速下降至最低点，后续时间pH不再明显下降。酸化肉是宰后短时间内pH值下降很少，其下降速度等同于正常肉，但随着时间推移肌肉细胞内过量的肌糖原不断酵解成乳酸，使得肉的pH值在长时间内不断下降，pH最低点比白肌肉更低。“出水肉”兼有白肌肉与酸化肉的特性，在宰后短时间pH值下降很快，这一点上同于白肌肉，在其后的几个小时的长时间内，其pH值继续下降，这一点又类似于酸化肉，最终造成肉汁大量渗出，老百姓遂称之为“出水肉”。5.2白肌肉、酸化肉和“出水猪肉”的品质特点白肌肉、酸化肉和“出水猪肉”不仅在生肉时保水性差，在烹饪过程中将再一次大量释放水分，仍然是“出水猪肉”在烹饪时“出水”最多。由于大量肉汁渗出，经过烹饪后熟肉收缩而僵硬，口感差。白肌肉、酸化肉和“出水猪肉”也不适宜于制作肉质品，剁成肉馅后很松散，不易聚拢成型。5.3筛查排除PSS基因和RN基因白肌肉、酸化肉和“出水猪肉”较为有利的方面是PSS基因和RN基因都是导致生猪瘦肉率高的基因，但西方国家认为瘦肉率的提高不能抵销肉品质下降的损失，这些国家已不再一味追求瘦肉率，而是用基因检测方法将PSS基因和RN基因从商品猪种中筛查出去。据美国2005年统计，该国白肌肉发生率为3.4%，较三年前有明显下降10。我国的养猪业还是很重视瘦肉率，对肉品品质的关注度不够高，随着我国居民生活水平的提高，我国也应当从商品猪群中逐渐排除PSS基因和RN基因。6白肌肉、酸化肉和“出水猪肉”的卫检意义6.1白肌肉、酸化肉和“出水猪肉”不易腐败白肌肉、酸化肉和“出水猪肉”的高渗出性使得人们怀疑这种肉易腐败，其实这是错误的，这些肉的低pH值、高酸性使得细菌很难生长，据加拿大圭尔夫大学研究，白肌肉比正常肉更不易腐败，拥有更长的货架时间11。与白肌肉、酸化肉、“出水猪肉”和正常肉相比，暗硬干肉pH值高，酸碱性达到中性水平，不能抑制细菌生长，最容易腐败。6.2白肌肉、酸化肉和“出水猪肉”渗出肉汁易形成污染白肌肉、酸化肉和“出水猪肉”比正常肉更不易腐败并不代表它们比正常肉更安全，相反由于这几种肉都会较多的渗出肉汁，会污染消费者家的厨房和冰箱，渗出的肉汁在初期含大量乳酸，pH值低、酸性高，细菌不易生长，但是经过较长时间当乳酸也分解以后，肉汁pH值将升高到6以上，pH值呈中性的肉汁极有利于细（下转第 36 页）-36-中国动物检疫 2012 年第 29 卷第 4 期diagnostic tests and vaccinesM.4th ed.Paris，France：Office of International Epizootes，2000.4 Tan S W，Omar A R，Aini I，et al.Detection of Newcastle disease virus using a SYBR green I real time polymerase chain reactionJ.Acta of Virology，2004，48（1）：23-28.5 弋英，陈继明，王志亮，等.SYBR Green I模式荧光RT-PCR鉴别新城疫病毒毒力J.中国农业科学，2006，39（1）：215-218.6 张鹤晓，赖平安，高志强，等.荧光RT-PCR检测活禽和禽产品中新城疫病毒中强毒株的研究J.中国兽医杂志，2006，42（3）：3-6.7 岳华，俞宁，汤承，等.实时荧光定量RT-PCR检测中、强毒力新城疫病毒RNAJ.中国兽医学报，2007，27（3）：300-304.8 Watzinger F，Ebner K，Lion T.Detection and monitoring of virus infections by real-time PCRJ.Molecular Aspects of Medicine，2006，27（2/3）：254-298.9 阳成波，印遇龙，黄瑞林，等.实时定量RT-PCR的原理及方法J.免疫学杂志，2003，19（S1）：145-150.10 欧阳松应，杨冬，欧阳红生，等.实时荧光定量PCR技术及其应用J.生命的化学，2004，24（1）：74-76.11 Orlando C，Pinzani P，Pazzagli M.Developments in quantitative PCRJ.Clinical Chemistry and Laboratory Medicine，1998，36（5）：255-269.12 Pei Q L，Zhang J，Claude P M，et al.Development of a multiplex real-time polymerase chain reaction for the 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