不同电压击晕对獭兔生理信号及宰后兔肉品质的影响

王稳航,徐倩倩,刘 婷,贾鸿茭,滕安国,刘安军

(天津科技大学食品工程与生物技术学院,天津 300457)

不同电压击晕对獭兔生理信号及宰后兔肉品质的影响

王稳航,徐倩倩,刘 婷,贾鸿茭,滕安国,刘安军

(天津科技大学食品工程与生物技术学院,天津 300457)

本文研究了电击晕屠宰时,不同电压对獭兔致晕后生理参数(脑电波、心电波)、胴体质量、兔肉品质(蒸煮损失率、滴水损失率、剪切力)的影响。实验分为四组,以手砍脑干颈椎致晕法为对照组,其他三组分别用90、120、150V电压头部电击獭兔3s致晕,然后割动脉放血,取其股二头肌(biceps femoris)测定相关指标分析。结果发现,与对照组相比,电击后獭兔脑电波呈癫痫状,随电击电压的增大癫痫状脑电波振幅增大,其心电波主峰频率也比对照组加快。同时,电击致晕獭兔出现不同程度胴体瘀斑、骨折和出血等现象。随着击晕电压的增大,兔肉蒸煮损失率和滴水损失率均显著增大。同时电击晕处理能增大兔肉剪切力,降低兔肉嫩度。以上结果表明,与脱颈处死相比,电击致晕降低了兔肉品质,其随着电压强度的增加而更加明显。按照屠宰需要及考虑动物福利的原则,选用90V电压为獭兔适宜击晕电压。

獭兔,电击晕,生理信号,兔肉品质

近年来,国内兔产业呈现稳步快速的发展态势,我国已成为世界上最大的兔肉生产、出口国[1]。然而,我国兔肉加工利用率低、兔肉工业化深加工生产企业少、兔肉类制品仅占肉类总产量的9.7%[2],因此一些企业与科研人员专注于家兔的工业化屠宰与精加工的研究与开发。击晕是畜禽工业化屠宰的一个必要环节。动物屠宰前的击晕方式包括:机械击晕、气体击晕和电击晕。电击晕是目前广泛使用的一种致昏方法,电击晕处理时,电流通过动物脑部造成癫痫状态而使其昏厥,从而达到放血良好与操作安全的效果。屠宰行业调查显示,高达92%的企业采用电击的方式使畜禽致晕[3]。

电击晕处理对肉的品质会产生不良影响。电击昏处理会在通电的瞬间使动物血压升高,导致一些末端毛细血管破裂,形成肌内血斑,并且在通电的过程中动物应激挣扎而导致胴体出现骨折现象。胴体的瘀斑、骨折和出血都会影响胴体品质[4-5]。同时,电击晕处理对肉的pH、色度、保水性和嫩度会产生一定的影响。据Vergara等[6]研究发现宰前电击晕处理使羊肉的pH下降速度加快,但它并没有影响羊肉的色度、保水性和嫩度。据张文红报道[7],电击晕处理使猪肉的L*和a*增大,使肉的保水性下降,增大了PSE肉的发生。根据Alvarado等[8]研究发现,电击晕处理也可以从肌肉微观结构上影响肉质品质。

目前,电击晕仍是规模化兔屠宰的致晕方法,应用范围较广,但几乎没有人对其进行过具体研究,包括电击对兔胴体、肉品质等的影响。因此,本实验以北方饲养量较大的肉毛兼用型兔种-獭兔为研究对象,研究在不同电压电击晕条件下,对獭兔致晕后生理信号和胴体、肉品质的影响,为实际獭兔屠宰提供一些参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

獭兔 48只,雄性,4月齡,体重(2±0.5)kg,购自河北武强一小型养殖厂。

MP150多通道生理信号采集器 美国BIOPAC公司;DH-1005A型连续可变高频电源 济南盛鑫电子科技有限公司;TD6001电子天平 天津天马衡基仪器有限公司;PHS-3C型pH计 上海理达仪器厂;HH-8型数显恒温水浴锅 金坛市金城国胜实验仪器厂;TA.XTPluse物性仪 英国Stable Microsystem公司;CIE-LAB全自动色差计 Minolta公司。

1.2 实验方法

1.2.1 实验分组 实验分4组,每组12只用于胴体、肉品质分析及生理信号检测。分组时采取随机原则,宰前禁食12～18h,不禁水。

1.2.2 宰前电击晕处理 采用DH-1005A型连续可变高频电源电击。参考G. María等的方法并加以调整,三组电击晕组致昏电压分别为90、120、150V,频率均为160Hz[9],电击时间为3s(生理信号采集时以未击晕组为对照,胴体及肉质品质分析时以手砍脑干颈椎致晕法为对照组)。电击晕时采取头部电击的方式,以两个外皮绝缘的金属夹作为正负两极分别夹兔头部两侧眼眶上方,预先用水打湿该部分兔毛以增强其导电性。

1.2.3 ECG的描记与分析 将电击晕后的獭兔立即固定,四肢固定,提起皮肤将银质电极插入皮下,并滴一滴生理盐水,电极的连接方式:VIN+连接左下肢,VIN-连接右上肢,GND连接右下肢。调节仪器参数:放大器增益设置在2000,高通滤波器设置在0.05Hz,低通滤波器设置在35Hz OFF。等待动物安静后,用多通道生理信号采集器检测兔的心电图。每组取3只,进行心电图的描记,并进行比较。

1.2.4 EEG的描记与分析 将兔四肢固定,提起皮肤将银质电极插入皮下,并滴一滴生理盐水,电极连接方式:取两眼外眦与外耳门连线的前中1/3交点作一连线,并于此连线中点旁开1mm处扎入皮下。接地线扎入脖子后面。仪器参数同1.2.2,等待动物安静后,用多通道生理信号采集器检测兔的脑电图。每组取3只,进行心电图的描记,并进行比较。

1.2.5 屠宰与分割 当兔致晕后,观察并记录其生理反应并参考范成强等[10]的屠宰方法,将兔后腿倒挂,割开颈部动脉,充分放血。然后剥皮、分割胴体。取股二头肌(biceps femoris),除可见的结缔组织和脂肪,大小为1cm×1cm×3cm,重量为(5±1)g。将样品在-18℃保存,测定相关指标。

1.2.6 兔肉pH的测定 屠宰取股二头肌后,分别在45min、24h时分别测各组肉的pH变化。取2g獭兔肉加入18mL蒸馏水,12000r/min的条件下均质20s,于室温放置20min。过滤后上清液使用pH计测定其酸度[11]。

1.2.7 兔肉滴水损失率的测定 将宰后12h的冷冻股二头肌肉样置于4℃冰箱放置12h解冻,然后称重,将肉样品挂到有曲别针改造的小钩上,外面罩上塑料袋,用细绳将口封死,避免兔肉贴附塑料袋的壁将小钩悬挂于4℃冰箱24h。取出后用吸水纸吸取表面水分后,称重。每组测三组平行,计算滴水损失率[12]。

1.2.8 兔肉蒸煮损失率的测定 在4℃冰箱平衡12h股二头肌肉样解冻后称重,然后外面罩上塑料袋,将数显温度计的温度探头插入肉的中心位置,扎紧袋口,将其放入80℃的水浴锅,当中心温度达到75℃时,取出肉样,放入4℃冰箱过夜,用吸水纸去除水分,称重。每组测三组平行,计算蒸煮损失率[12]。

1.2.9 兔肉剪切力的测定 将宰后低温冷藏24h的兔股二头肌外面罩上塑料袋,将数显温度计的温度探头插入肉的中心位置,扎紧袋口,将其放入80℃的水浴锅(大概时间为20min),当肌肉样品的中心温度达到75℃时取出,然后放入4℃冰箱,冷却2h,使肌肉样品的中心温度达到4℃,进行剪切力测定,应用的是Warner-Bratzler的方法,,用物性仪测定,刀头要平行于纹理切割其中,探头为HDP/BS;测前速度为1.5mm/s;测中速度为1.5mm/s;测后速度为10.0mm/s;负载类型为Auto-40g[13]。

1.2.10 兔肉色度的测定 在检测前,先用黑板、白板校准色度计。取出肉样,在4℃冰箱中平衡12h使兔肉解冻,取出后使样品的大小为1cm×1cm×3cm,然后放入自封袋内,将装有肉的塑封袋铺平展,用CIE-LAB全自动色差计各测三次,然后分别求平均值,得出L*值(Lightness亮度)、a*值(redness红色度)和b*值(yellowness黄色度)[14]。

1.3 数据处理

所有实验均测三次平行,所得数据均以平均值±标准差(Means±SD)的形式表示。实验数据用Origin 8.6 进行统计处理,确定其方差(ANOVA)和显著性差异。p<0.05代表组间差异具有显著性意义。

2 结果与分析

2.1 不同电压击晕后獭兔生理信号的变化

表1 电击晕后獭兔生理活动主观观察Table 1 Subjective observation of physiological signals and carcass quality after electrical stunning

注:同行不同字母表示差异显著(p<0.05)。

表1结果表明:随着电压的升高,獭兔痉挛时间及恢复意识所需时间显著延长(p<0.05)。电击后,兔出现四肢蹬直、全身痉挛、眼珠突出、牙齿磨动等生理现象,然后出现不同程度的晕厥,随后意识慢慢恢复正常,意识恢复后放到平地,兔后肢仍然会出现无力的现象。

2.2 不同电压击晕后兔的心脑电图变化

据研究,成功的击晕特点是:呼吸中断、过度分泌唾液、抽搐和蹬腿等活动增加,学术上称为强直性阵痉挛[15]。在一些电击晕强直性阵挛性的阶段时獭兔无意识的抽搐和蹬腿时主观观察结果不明显,所以检测脑电图我们可以判断击晕效果,尤其是在高频电击晕处理猪的宰前击晕时[16]。

由图1可知,90、120和150V处理组都产生癫痫样波,所以证明三组电压均能使动物成功被击晕,并且随着电压的增大,癫痫样波的振幅逐渐增大。这个研究结果和Anil等[17]在兔电击晕中是相一致的。

图1 不同电压电晕后兔脑电图变化Fig.1 Rabbit EEG of different stunning voltage with different voltage注：a：未电击晕组；b：90V处理组； c：120V处理组；d；150V处理组，图2、图3同。

由图2显示,在电击处理前,心电图清晰有规律,电击晕处理后,心电图出现杂峰,并且频率加快,随着电压的增加,心电图主峰出现的频率加快。根据研究,电击晕处理后,动物全身痉挛,心脏同样剧烈收缩,血压升高,所以电击处理后心跳加快。由图2也可以看出,四组实验组獭兔均有心脏电活动,证明电击晕并没有导致獭兔死亡,獭兔仍保持心脏活动。

图2 不同电压击晕后兔心电图的变化Fig.2 Rabbit ECG of different stunning voltage with different voltage

2.3 不同电压击晕对兔胴体质量的影响

由图3可以看出,与对照组相比,90、120V电击晕獭兔出现不同程度胴体瘀斑、出血现象,电压增大到150V时,獭兔出现骨折现象。

图3 不同胴体质量照片Fig.3 The picture of different carcass quality

2.4 不同电压击晕对兔肉pH的影响

宰后肌肉pH下降的速率对于肌肉的保水性具有关键性作用。Henckel P等认为宰后45min的pH代表了宰后代谢的发展,反映出宰后pH的下降速度,与肌肉的保水性有很强的相关性[18]。从图4可以看出:宰后45min不击晕组的pH显著大于电击晕组的值(p<0.05)。并且随着击晕电压的增大各个处理组的pH略有降低,但各组间pH无显著性差异。这表明与不击晕组相比,电击晕加速了兔胴体肌肉糖原代谢,导致pH的快速下降。宰后24h对照组的pH与宰前电击晕处理组的pH无显著差异。

图4 不同电压击晕对宰后45min和24h兔肉pH的影响Fig.4 The effect of different stunningvoltages on rabbit meat pH at 45min and 24h postmortem注:不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。

造成宰后45min pH的变化的原因是,与没有宰前电击晕处理的对照组相比电击晕处理组电流直接穿过兔胴体,使兔肌肉发生剧烈的痉挛收缩,消耗了肌肉中的ATP,加快宰后肌肉糖酵解代谢速度,使乳酸积累,从而导致了pH的快速下降[19-20]。这个结果与 Paulick等[21]和Channon等[22]认为宰前电击晕处理使pH下降是一致的。

2.5 不同电压击晕对兔肉保水性的影响

肉的保水性,是指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,是肉最重要的品质之一。从图5可以看出:宰前电击晕电压对宰后肌肉的保水性有显著影响,对照组的滴水损失率(2.81%)和蒸煮损失率(35.19%)显著低于各电击晕处理组(p<0.05);90V电压的电击晕处理的蒸煮损失率显著低于120V及150V处理组(p<0.05)。随着电压的增大,滴水损失率和蒸煮损失率逐渐增大。所以宰前电击晕处理对肉的保水性有不利影响,且这种影响与电压强度存在正相关性。

图5 不同电压击晕对兔肉滴水损失和蒸煮损失的影响Fig.5 The effect of different stunning voltages on drip loss and cooking loss of rabbit meat注:不同小写字母表示蒸煮损失差异显著(p<0.05), 不同大写字母表示滴水损失差异显著(p<0.05)。

pH的下降是影响肉的滴水损失率和蒸煮损失率的重要的因素[23-24]。非电击晕处理的保水性显著高于非电击晕处理组,可能是因为击晕处理动物的胴体熟化开始的比较早,使肌肉的蛋白水解作用减小了肌小节之间的间隙,降低了粗丝和细丝之间的静电斥力造成肌肉结构的改变,使水分流失,另一方面可能由于迅速下降的pH造成蛋白质变性降低了肉的保水性。

2.6 不同电压击晕对兔肉色度的影响

由表2得知,各电击晕组间兔肉亮度L*值比对照组的L*值都有所上升,但差异并不显著。肉的红度a*值,90V处理组及150V处理组均有所下降,而120V处理组a*值却稍有上升。b*值变化没有规律。各处理组之间兔肉宰后24h的L*、a*和b*值没有显著差异(p>0.05)。所以宰前电击晕处理并不能对兔肉的色泽产生影响。本实验结果与Velarde等[25]在羊和猪的研究一致。

表2 不同电击晕电压对兔肉色泽的影响Table 2 The effect of different stunning voltages on color of rabbit meat

2.7 不同电压击晕对兔肉剪切力的影响

图6 不同电压击晕对兔肉剪切力的影响Fig.6 The effect of different stunning voltages on rabbit meat shear force注:不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。

肉的嫩度是消费者关注的重要品质指标之一,肌肉剪切力的大小可以反映肉的嫩度,二者呈现负相关关系。图6显示不同宰前电击晕电压对宰后肌肉的剪切力有显著影响,非电击晕处理的对照组的剪切力显著低于电击晕处理组(p<0.05);90V处理组的剪切力也显著小于120V处理组和150V处理组;但120V处理组和150V处理组的剪切力差异不显著。所以宰前电击晕处理对肉的嫩度有不利影响。有研究表明,calpain的酶活降低不仅与底物有关和Ca2+浓度有关,还与pH有关[26]。本实验电击晕处理组的pH迅速下降,能够降低calpain的酶活,从而影响了肉质嫩化,使剪切力增大。Immonen等的研究[27]也与本实验研究结果相一致,所以宰前电击晕处理组中,90V处理组对兔肉的嫩度影响要优于120V和150V的处理组。

3 结论

通过以上实验可知,90、120、150V电压电击均能使獭兔晕厥。与宰前未电击晕处理的兔相比电击晕处理会造成兔的胴体品质降低,出现瘀斑、出血点和骨折的现象;并且也造成了兔肉食用品质降低,包括:pH降低、保水性变差和嫩度的降低。电击晕电压越大,兔肉品质越差。由于屠宰需要及考虑动物福利的原则,90V电压适宜用于獭兔电击晕。为适宜击晕电压。

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Effect of different voltage on the physiological signals of Rex rabbit and its meat quality

WANG Wen-hang,XU Qian-qian,LIU Ting,JIA Hong-jiao,TENG An-guo,LIU An-jun

(School of Food Engineering & Biotechnology,Tianjin University of Science & Technology,Tianjin 300457,China)

The physiological signal of Rex rabbit(electroencephalogram,electrocardiogram)treated with different voltage stunning and the meat quality(cooking loss,drip loss,shear force)after slaughter were studied. The Rex rabbits were randomly divided into four groups,one group with hammering brainstem cervical by hand method as control,others were treated with 90,120,150V voltage shock for 3s,leading to head dizzy. After arterial bleeding,biceps femoris was cut from carcass and detected for meat quality. Carcass bruising,fractures,bleeding at different extents were discovered in the electrical stunning groups while these phenomena was not found in control group. Electrical stunning made Rex rabbits to be epileptiform. Meantime,the amplitude of electroencephalogram(EEG)was improved and frequency of the main peak of electrocardiogram(ECG)were increased with the increasing electrical voltage. With voltage increasing,the cooking loss,the drip loss and the shear force of biceps femoris were significantly increased while the tenderness was decreased. The results showed that compared with stunned by hammering brainstem cervical by hand method,electrical stunning reduced meat quality of Rex rabbit,which was more apparent with the increasing voltage. According to the principles of slaughter and animal welfare needs,it was suggested that 90V was optimal to electrical stunning for Rex rabbit.

rex rabbit;electrical stunning;physiological signal;meat quality

2014-04-01

王稳航(1977-),男,博士,副研究员,研究方向：动物源性食品加工与控制,食品大分子结构、性质与功能。

国家公益性行业(农业)科研专项(201303082-3);天津市科技支撑计划重点项目(合同13ZCZDNC01700)。

TS251.1

A

1002-0306(2015)01-0058-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.01.003