宰后糖酵解潜力对肉质的影响及宰前饲养管理调控

华南农业大学动物科学学院 雷 剑 冯定远 左建军

1 肉中糖原储备及其可能的代谢机制

动物肌肉中糖原主要储备于糖原前体和大分子糖原两个糖原池。Lomako等（1993）报道，碳水化合物/蛋白质比值较高的称为大分子糖原（最高分子质量约为104kDa），糖蛋白含量为0.35%；蛋白质/碳水化合物比值相对较高的为糖原前体（分子质量低于 400 kDa），糖蛋白含量约为10%。活体肌肉中，糖原前体和大分子糖原两个糖原池有不同代谢调节机制，可相互转化，但具体转化途径尚不清楚 （Bee等，2006；Granham等，2001）。研究证实，糖原合酶、糖原前体合酶、分支酶和大分子糖原合酶等参与了糖蛋白合成为糖原前体进而转变大分子糖原的过程 （Lomako等，1993），而脱支酶和糖原磷酸化酶则参与了糖原前体和大分子糖原转化为糖原和单糖的过程 （YIä-Ajos等，2007；Bee 等，2006）。 动物宰后，这两个糖原池消失，肉中糖原前体和大分子糖原仍可分解为糖原或单糖（如葡萄糖），且伴随着糖酵解的发生，肉中大分子糖原、糖原前体和游离葡萄糖浓度均有不同程度降低 （YIä-Ajos 等，2007；Bee 等，2006；Rosenvold 等，2001）。

2 糖酵解潜力对肉质的影响

Monin 和 Sellier（1985）认为，肉中糖酵解潜力 （GP）=2×（糖原浓度+葡萄糖浓度+6-磷酸葡萄糖浓度）+乳酸浓度。随后，该公式被广泛应用于评估糖酵解与肉质关系。由上式可见，肉中糖原和单糖浓度直接影响GP的大小，且糖原池中原有的糖原前体和大分子糖原并不直接参与糖酵解过程（Bee等，2006；Hamilton 等，2002；Rosenvold 等，2001），而是首先要转化为不含蛋白质的糖原和单糖（Lomako等，1993）。许多研究证实，宰后肉中糖原含量可影响糖酵解的程度和速度，致使乳酸产生量和pH值发生改变，也影响肉色、滴水损失、多汁性、嫩度等肉质指标（Bee等，2006；Hamilton等，2002；Rosenvold 等，2001）。

2.1 pH 肉中pH的变化除受高能磷酸化合物的含量、ATP的周转率和肌肉组织的缓冲能力影响外，主要取决于屠宰时糖原储备水平。YIä-Ajos等（2007）报道，脱支酶活性和GP对肉终pH变化贡献度为40%。Hamilton等（2002）报道，活猪肌肉GP、宰后肉GP与肉游离葡萄糖浓度相关系数为 0.47 ～ 0.7（P<0.001），而活体 GP、宰后肉 GP和游离葡萄糖浓度与终pH的相关系数分别为-0.31、-0.49 和-0.62 （P<0.01）。 Rosenvold 等（2001）研究表明，猪背最长肌中糖储备量越高，GP越大，乳酸浓度越大，因而pH降幅也越大，肉质差异也越大。这与Miller等（2000）、Rosenvold等（2003）和 Bee等（2006）的研究结果类似。pH 是评价肉质的一个重要指标，其下降速度决定了白肌肉（PSE）是否产生（pH接近 5.0），其下降的程度也影响肉色、系水力、蒸煮损失和嫩度等。如宰前肌肉中糖储备消耗较多，则容易产生黑干肉（DFD）（一般pH大于6.0）。由此可见，一定水平的糖酵解对保证良好肉质具有重要作用。

2.2 系水力 肌肉中的水分主要以吸附状态与高度带电的蛋白质相结合。而pH能改变肌肉中蛋白质带电荷，因而对肉中系水力有一定影响。动物宰后，由于糖原酵解作用和乳酸累积，pH下降，当达到等电点时，肌动蛋白、肌球蛋白等蛋白质发生凝固和收缩而成颗粒状，使得游离水增多，造成肉的系水力下降。Bee等（2007）报道，宰后45 min肉pH与其在储存1 d和4 d后滴水损失相关系数分别为-0.49和-0.51，而宰后6 h肉pH与其在储存1 d和4 d后滴水损失相关系数为-0.56和-0.60。 Hamilton 等（2002）报道，活体 GP、宰后 GP、游离葡萄糖浓度和终pH与滴水损失的相关系数分别为 0.34、0.43、0.55 和-0.755（P<0.01）。Miller等（2000）研究表明，高GP的背最长肌滴水损失和其肉汁渗出率显著高于低GP组，这与Bee等（2006）的研究认为半腱肌糖储和GP水平低，其蒸煮损失也较低的结果类似。

2.3 肉色 肉色受肌红蛋白状态、氧化作用及光线反射的影响。当光线照射到猪肉表面时，由于其表面存在水分，一部分光线被反射回来；进入肌肉中的光线，大部分经散射后又反射回来，部分光线被肌红蛋白吸收而呈现颜色，被反射回来光线越多，则表现越苍白。由此可以推测，反射光线的数量与肉表面水分含量呈正比。当肉中糖储越多，GP越大，乳酸越多，pH越低，而系水力也越低，渗出至肉表面的水分越多，因此肉色越亮。Bee等（2006）研究证明，肉中糖储量低和GP低的半腱肌，其亮度值（L* 值）较低。Miller等（2000）研究报道，较高水平GP的猪背最长肌其L*值较大。Hamilton 等（2002）研究报道，L* 值与活体 GP、宰后GP、游离葡萄糖、终pH的相关系数分别为0.34（P<0.01）、0.43（P<0.001）、0.55（P<0.001）和-0.75（P<0.001）。猪PSE肉表面水分渗出较多，且肌纤维处于收缩状态，大部分光线照射到肉表面就被反射回来，因而肉色亮度值较高；而猪DFD肉表面干燥，系水力较高，使肌原纤维膨胀而吸收大部分照射到肌肉表面的光线，因而肉呈现出深暗肉色。

2.4 嫩度 影响嫩度的主要因素有肌纤维状态、结缔组织中胶原蛋白种类和交联状态、肌内脂肪和肌肉中蛋白降解酶等。在肉的熟化过程中，肌纤维 蛋白 （如 desmin、talin、vinculin、connectin、filamin、nebulin等）的降解对肉质嫩度有一定影响（Huff-Lonergan 等，2005；Huff-Lonergan 和 Lonergan，1995）。钙激活蛋白和组织蛋白酶参与了肌纤维蛋白的降解过程 （Bee等，2007；Huff-Lonergan等，2005；Huff-Lonergan 和 Lonergan，1995），而宰后肉中pH变化程度和速度可影响钙激活蛋白活性，pH降低可增加desmin和talin的降解数量，进而增加猪背最长肌的嫩度 （Bee等，2007）。Miller等（2000）研究表明，高GP可改善肉的嫩度和降低肉剪切力。Rosenvold等（2001）研究报道，猪背最长肌中糖储可影响钙激活蛋白及其抑制剂——钙蛋白酶抑制蛋白（calpastatin）的活性，且以饲粮策略降低糖储可降低肉钙激活蛋白活性和提高calpastatin活性，提示肉中蛋白质降解较少，肉质嫩度较低。由此可见，GP水平对肉质嫩度具有重要作用。

3 宰前饲养管理对肉质的调控

3.1 饲喂体系

3.1.1 碳水化合物来源与水平 Rosenvold等（2003）报道，低消化率碳水化合物显著降低了猪背最长肌大分子糖原含量和总糖原含量，而对照组糖原前体在宰后变化幅度较大，表明糖原前体和大分子糖原是肌肉中两个不同的糖原池且两者功能不同，可通过饲粮调控改变肉中糖储含量。Bee等（2006）报道，在等能和等蛋白质条件下，以不同消化率碳水化合物配制两种饲粮饲喂肥育猪，结果表明，饲喂低消化率碳水化合物显著降低肥育猪背最长肌糖原、大分子糖原以及糖原分解中间物浓度，降低背最长肌、半腱肌GP值，减少半腱肌暗部乳酸的产生和提高终pH，降低半腱肌L*值、黄度值（b*值）和滴水损失。以上结果与Hansen等（2000）报道的骨骼肌中大分子糖原含量随饲粮中碳水化合物水平降低而减少一致。由此可见，通过质量限饲和数量限饲等饲喂制度调控碳水化合物来源和水平，可改变肌肉中糖储含量，进而影响GP和肉质。

3.1.2 宰前绝食 绝食可影响动物机体糖储水平。Leheska等（2003）研究报道，与自由采食相比，宰前48 h禁食可显著降低背最长肌GP，提高终pH，降低7 d肉质渗出率、24 h滴水损失以及蒸煮损失。Warriss（1982）报道，宰前绝食24 h可显著降低猪肌肉中糖储含量和提高pH。而Savenije等（2002）研究结果显示，宰前5 h对肉鸡禁食可增加肝脏糖原消耗，但对血糖、血液乳酸浓度和肌肉中糖储含量以及肉质无显著影响。造成上述结果差异的原因可能是禁食时间长短不同所致。Sugden等（1976）研究证实，动物禁食19 h后，肝脏糖储损失比例占总损失64%，肌肉糖储损失占36%，而在禁食43 h后，肝脏糖储损失比例占总损失61%，而肌肉糖储损失占39%，可见禁食时间长短对肌肉糖储影响较大。

3.1.3 镁 应激刺激机体肾上腺素和去甲肾上腺素（即儿茶酚胺类激素）的分泌，其可促进胞内第二信使——环磷酸腺苷（cAMP）合成和糖酵解。研究表明，宰前注射天冬氨酸镁能显著降低猪（Kaemmerer 和 Keitzmann，1984） 和大鼠（Kietzmann，1989）血中儿茶酚胺和皮质醇的浓度，并最终降低机体对应激的敏感性（Golf，1994）。Schecheter等（1992）研究表明，宰前5 d添加天冬氨酸镁可降低宰后猪肉糖酵解速度。Hamilton等（2002）以七水硫酸镁形式提供3.2 g/d镁饲喂肥育猪，结果发现镁显著降低了正常GP和高GP猪肉L*值和滴水损失。唐仁勇等（2008）结果表明，添加天冬氨酸镁也显著降低猪臀肌L24h*值和提高钙激活蛋白与组织蛋白酶mRNA的比值，改善嫩度，并有提高肌肉pH和降低滴水损失的趋势。

3.1.4 糖原分解酶抑制剂 草酸是三羧酸循环的中间产物之一，其可通过抑制糖原酵解酶的关键酶——丙酮酸激酶，从而有效抑制肌肉糖酵解。Kremer等（1998a）研究证实，宰前添加草酸钠能有效减缓猪肉pH下降速度并减少储存过程中滴水损失，表明草酸抑制了糖酵解发生。维生素C在机体内可代谢转化为草酸，因此其有类似于草酸抑制糖酵解的作用 （Pion等，2004；Kremer等，1999；Tonon 等，1998）。 Kremer等（1999）研究显示，维生素C能显著提高宰后猪肉pH值和减少滴水损失。此外，栎精也是乳酸脱氢酶的抑制剂，其广泛存在于蔬菜和水果中，且能被动物直接吸收。Kremer等（1998b）研究报道，在饲料中添加2.5 mg/kg和12.5 mg/kg栎精能提高宰后 20～180 min肉的pH并显著降低滴水损失，但对肉色L* 值无显著影响。 而 Førde-Skjærvika 等（2006）研究表明，草酸钠和栎精对大西洋鳕鱼肉糖储和pH无显著影响，这可能是由于动物种类和添加水平不同等因素所致。Jerez等（2003）研究表明，柠檬酸钠和氟化钠也能显著抑制糖酵解发生，提高肉中糖原含量、pH以及NAD+/NADH值，而柠檬酸钠还具有改善半腱肌和棘上肌嫩度的作用。

3.1.5 糖酵解pH降低的缓冲剂 Lawrie（1991）报道，猪肌肉中含有一种由甘氨酸与3-甲基组氨酸组成的二肽，可作为缓冲剂防止糖酵解代谢时血 pH 的剧烈下降。Førde-Skjærvika 等（2006）研究显示，在大西洋鳕鱼饲粮中添加12～48 g/kg组氨酸显著提高了鱼肉中游离组氨酸含量和pH，降低鱼肉的液体漏失，表明组氨酸是糖酵解pH降低的潜在有效缓冲剂。

3.2 管理体系

3.2.1 运输过程

3.2.1.1 运输时限和运输密度 Savenije等（2002）研究结果显示，运输1.5 h可增加肝脏糖原消耗，但对血糖和血液中乳酸浓度以及肌肉中糖储无显著影响。Leheska等（2003）研究报道，宰前运输30 min或2.5 h，猪肉GP未受到显著影响；但运输8 h后，GP显著下降，背最长肌pH升高，肉色变黑；24 h滴水损失、7 d肉质渗出率、蒸煮损失以及剪切力显著降低。Warriss等（1998）研究认为，在281 kg/m2的运输密度下，猪可以躺下休息，运输3 h对猪产生的应激较小，对糖储和肉质影响不大。Guardia等（2004）研究结果发现，运输时限小于3 h且运输密度低的猪群发生PSE肉比例要比运输时限高于3 h和高密度的猪群低。Bee等（2006）研究报道，在0.67 m2/头的运输密度下运输3 h，可使猪肉半腱肌暗部GP、背最长肌和半腱肌L*值、b*值显著降低，使背最长肌中vinculin降解增加和滴水损失降低，使半腱肌中titin水解进而提高肌肉的嫩度。而Perez等（2002）研究报道，15 min的短程运输可对猪产生应激，提高血中乳酸和皮质醇水平，意味着促进糖储转化和提高GP。由此可见，运输时限和运输密度对糖储备和肉质的影响比较复杂，若宰前运输时限和运输密度适度，可适度消耗糖原储备，降低宰后肉GP和pH的提高，进而改善肉质。但在短时间给予剧烈应激，则可增加能量消耗并加速糖酵解，导致pH下降，对宰后肉质产生不良影响。

3.2.1.2 运输人员 研究表明，运输人员行为对动物产生积极影响时，宰后肉中糖原水平则较高（Lensink等，2000），可能是由于此种积极行为可减轻应激对动物的影响，从而减少糖原的消耗（Lensink 等，2000）。 Lensink 等（2000）研究报道，与消极行为相比，运输人员的积极行为可减弱肉牛对人的恐惧，致使肉牛更容易被装载上车，卸载时心跳也较低，且宰后肉中pH、水分含量和红度显著降低，且肉色较亮，提示肉中糖储备量和GP较高。

3.2.2 宰前电击处理 动物宰后肌肉发生尸僵过程，在这个转化过程中，肌肉内肌酸磷酸、ATP和糖原等能源物质逐步耗尽。随后，ATP主要通过无氧条件下的糖酵解途径产生，致使乳酸积累和pH降低，影响肉质。宰前电击致晕处理促使了肌肉内能源物质消耗和糖酵解发生。Sante等（2000）研究结果显示，宰前电击处理可显著降低火鸡胸大肌中糖储量，且电击频率增加，肌肉糖储水平降低幅度加大，胸肌中乳酸和IMP的生成量以及ATP、磷酸肌酸的消耗量增加，pH降低，蒸煮损失增加，表明电击频率不宜过大。分析其原因可能是电击频率过大会可过分促进糖酵解的供能作用，从而增加乳酸产生并降低pH。Owen和Sams（1999）研究结果表明，宰前电击处理可降低火鸡宰后胸肉pH和R值 （黄嘌呤核苷与腺苷的比值），并促进尸僵过程。Solomon等（1986）也发现，给予电刺激可降低公羔羊宰后3 h背最长肌的pH和剪切力。

4 小结

肌肉中的糖原前体和大分子糖原两个糖储并未直接参与糖酵解过程，而是首先进行葡萄糖等单糖的转化，推测对此转化过程中关键酶的活性进行调控，也可改善肉质。综上所述，肌肉中的糖储对肉质有重要作用，通过饲喂体系和管理体系可调控肉中糖储水平，对改善肉质有重要意义。

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