近年来，随着生活水平的提高，人们对肉制品的要求越来越高。为适应消费者的需求以及肉品工业发展的需要，很多学者致力于研究如何提高肉制品的食用品质，尤其是改善肉制品嫩度的新方法、新技术、新工艺。电刺激（electrical stimulation，ES）技术被许多学者用于提高肉品嫩度。电刺激是指将动物宰杀放血后，采用一定的电压及频率作用于胴体一定时间，从而起到加速成熟、改善肉质的方法。由于电刺激处理能够引发肌肉强烈收缩，加速肌肉中肌糖原的消耗，使糖酵解速率增快，胴体在短时间内形成低pH值环境，因此缩短了肉的成熟时间，改善了肉的嫩度，是国内外公认的一种绿色、安全的肉品成熟嫩化技术[1-5]。
电刺激主要分为低压电刺激（low-voltage electrical stimulation，LVES）和高压电刺激（high-voltage electrical stimulation，HVES），一般认为高于100 V为高压电刺激，低于100 V为低压电刺激[6-7]，有关低压和高压电刺激效果的对比，不同学者得出的结论不尽相同，但多数学者认为二者均能达到较好的嫩化效果，出于安全考虑，多数企业倾向于选择低压电刺激。Davey等[4]曾研究发现宰后30 min内进行电刺激处理能够显著改善羊胴体肌肉冷收缩，将僵直前期由10 h缩短为1～2 h，在改善羊肉品质的同时可降低生产成本。Mao Yanwei等[8]研究发现，电刺激电压、时间及方法、动物品种及状态均对电刺激的效果有重要影响。新疆的肉品工业发展较缓慢，再加上本地区少数民族聚居，受民族及宗教信仰影响，目前将电刺激技术用于改善肉质的企业不多，并且新疆肉羊品种繁多，对于宰后电刺激技术在新疆多浪羊中的应用鲜有相关研究。因此，本实验以地方品种多浪羊为材料，宰后立即进行低压电刺激处理，探讨电刺激对多浪羊肉品质的影响，并获得适合新疆多浪羊肉嫩化的电刺激参数。
所有实验羊只均来自新疆图木舒克市疆南牧业有限公司，选取6 月龄左右工厂集约化养殖公羊20 只（（29.35±4.18）kg），采用传统方式宰杀，宰后采用超低压鼻轨电刺激系统对胴体进行电刺激，电刺激时间分别设定为0（对照组，NES）、30（ES30）、60 s（ES60）和90 s（ES90）。电刺激处理后将胴体沿脊柱分成两半，采用跟腱吊挂方式置于4 ℃排酸间冷却成熟24 h。取背最长肌用于后续相关实验研究，并且根据不同实验要求分别将其进行真空包装后4 ℃贮藏待测或取样后立即液氮冻藏并贮藏于－20 ℃冰箱待测。
三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）、二磷酸腺苷（adenosine diphosphate，ADP）、一磷酸腺苷（adenosine monophosphate，AMP）和肌苷酸（inosine monophosphate，IMP）标准品（色谱纯） 美国Sigma-Aldrich公司；肌糖原测定试剂盒及乳酸测定试剂盒（比色法） 南京建成生物工程研究所；KCl、K3PO4、乙二胺四乙酸、MgCl2、NaN3等试剂均为国产分析纯。
DCJ-II型超低压电刺激仪（输出电压为70 V，最大输出电流为2.0 A，电刺激频率为50 Hz） 南京亨达食品机械有限责任公司；Alliance 2695高效液相色谱仪 美国Waters公司；HI9125便携式pH计 意大利Hanna公司；C-LM3嫩度仪由东北农业大学研发；CR400便携式色度仪 日本柯尼卡美能达公司；Avanti J-E落地式高速冷冻离心机 美国Beckman Coulter公司；SpectraMax M3酶标仪 美国Molecular Devices公司。
1.3.1 pH值测定
pH值的测定采用便携式pH计，将探针插入待测肉样，分别测定不同处理组1 h的pH值（pH1 h）、3 h的pH值（pH3 h）、14 h的pH值（pH14 h）、1 d的pH值（pH1 d）、3 d的pH值（pH3 d）和7 d的pH值（pH7 d），同一个时间点每个样品取不同部位测定3～5 次，结果取平均值。
1.3.2 贮藏损失率测定
将肉样真空包装后置于4 ℃条件下贮藏7 d，按式（1）计算贮藏损失率。
1.3.3 蒸煮损失率测定
将肉样放入蒸煮袋中78 ℃水浴加热，把热电耦测温仪的探针插入肉样的中心部位，测量肉样中心温度达到75 ℃时，按式（2）计算蒸煮损失率。记录宰后1 d和7 d后羊肉的蒸煮损失率。
1.3.4 剪切力测定
将1.3.3节中蒸煮后的肉样沿肌纤维平行方向取1 cmh1 cmh2 cm长条形肉样3～5 个，用嫩度仪沿肌纤维垂直方向剪切肉样，记录宰后1 d和7 d羊肉的剪切力。
1.3.5 肌原纤维小片化指数的测定
取多浪羊背最长肌2.0 g于研钵中，加入8 mL缓冲液（100 mmol/L KCl、20 mmol/L K3PO4、1 mmol/L乙二胺四乙酸、1 mmol/L MgCl2、1 mmol/L NaN3，pH 7.1）研磨，4 ℃、1 000 r/min离心10 min，弃上清液，用缓冲液洗涤沉淀并离心，沉淀重悬后采用双缩脲法测定蛋白质量浓度，然后将蛋白质量浓度调整为0.5 mg/mL，在540 nm波长处测定吸光度。所得结果乘以200，即为肌原纤维小片化指数（myof i bril fragmentation index，MFI）[9]。
1.3.6 色度测定
采用便携式色差仪测定肉样的色度，分别记录宰后1 d和7 d的L*、a*、b*值。具体操作为：取背最长肌样品，去除肉样的表层脂肪和肌膜，整理成长方体形，用便携式色度仪测定不同时间肌肉的L*值（亮度）、a*值（红度）、b*值（黄度）。使用色差仪前，先用配套的白板对其进行校正。测定前将肉样切开，切面在空气中暴露10 min。每个样品测定5 个不同部位，结果取平均值。
1.3.7 肌肉能量代谢指标测定
肌肉糖原和乳酸的测定分别采用肌糖原测定试剂盒及乳酸测定试剂盒。
ATP、ADP、AMP和IMP的测定方法参照李姣龙[10]的方法。样品前处理：取0.3 g肉样加1.5 mL体积分数7%高氯酸，冰浴匀浆后在15 000 r/min、4 ℃下离心10 min，取850 μL上清液用1.03 mol/L KOH溶液调pH值至7.0，然后在相同条件下离心10 min，取上清液用0.22 μm滤膜过滤，采用高效液相色谱测定ATP、ADP、AMP、IMP含量。高效液相色谱测定参数：流速1.0 mL/min，上样量10 μL，柱温30 ℃，V（甲醇）∶V（流动相）＝13.5∶86.5，紫外检测波长254 nm，时间15 min。
数据以平均值±标准差表示。对实验采集的数据采用SAS 9.1软件进行单因素方差分析（One-way ANOVA），不同处理组之间的差异使用Duncan多重比较，以P＜0.05表示差异显著。
图1 电刺激及成熟时间对多浪羊肉pH值的影响
Fig.1 Effect of ES and postmortem aging time on mutton pH
从图1中可以看出，电刺激对多浪羊肉pH值有显著影响。宰后1 h和3 h，电刺激组的pH值均显著低于对照组（0 s）（P＜0.05），且前者的pH值下降速率明显快于后者。电刺激组宰后3 h pH值降到6.0以下，对照组在宰后14 h左右降到6.0以下。多浪羊肉宰后成熟1 d后所有处理组的pH值差异不再显著（P＞0.05），这表明电刺激处理能够加快多浪羊宰后24 h内肌肉pH值的下降速率，但可能对羊肉的极限pH值无显著影响。
图2 电刺激对多浪羊肉贮藏损失的影响
Fig.2 Effect of ES on mutton purge loss
图3 电刺激及成熟时间对多浪羊肉蒸煮损失的影响
Fig.3 Effect of ES and postmortem aging time on mutton cooking loss
从图2、3可以看出，电刺激处理对多浪羊肉持水力有显著影响。由图2可知，与对照组相比，电刺激处理60s和90 s能够显著降低多浪羊肉宰后7 d的贮藏损失率（P＜0.05）。由图3可知，宰后1 d，电刺激组的蒸煮损失率显著低于对照组（P＜0.05）。成熟7 d后，电刺激组与对照组的蒸煮损失率差异不显著（P＞0.05）。这说明电刺激处理能够增加宰后初期羊肉的持水能力，但随着成熟时间的延长，电刺激处理对羊肉持水能力的影响逐渐降低。
图4 电刺激及成熟时间对多浪羊肉嫩度的影响
Fig.4 Effect of ES and postmortem aging time on mutton tenderness
从图4可以看出，电刺激对宰后1 d多浪羊肉嫩度有显著影响，电刺激组剪切力显著低于对照组（P＜0.05），并且随着电刺激时间的延长，剪切力逐渐减小。成熟7 d后，所有实验组的剪切力差异不显著（P＞0.05）。各实验组成熟7 d的剪切力均显著低于宰后1 d（P＜0.05），这表明宰后成熟也有利于多浪羊肉嫩度的改善。
MFI是反映肌肉细胞内部肌原纤维及其骨架蛋白完整程度的重要指标，其大小与肉质嫩度有较高的相关性。MFI越大，说明肌原纤维内部结构受破坏的程度越严重，嫩度越高[11]。有研究指出，肌原纤维断裂成小片的原因主要是由Ca2＋作用引起的。动物宰后肌质网功能被破坏，Ca2＋被释放引起肌浆中的浓度升高，进而激活相关酶系统，使Z线蛋白变脆易发生断裂[12]。因此，很多学者将MFI作为预测畜禽肉嫩度的重要指标[13-14]。
图5 电刺激及成熟时间对多浪羊肉MFI的影响
Fig.5 Effect of ES and postmortem aging time on muscle MFI
如图5所示，在本研究中，电刺激处理及宰后成熟对多浪羊肉MFI均有显著影响。宰后1、3、7 d电刺激组的MFI均显著高于对照组（P＜0.05），并且ES60组的MFI均最大。成熟3 d和7 d，ES60组的MFI显著高于ES30组和ES90组（P＜0.05）。这说明电刺激处理能够改善多浪羊肉嫩度，而且ES60组表现最好。通常的解释是由于电刺激作用使肌浆网的正常结构破坏更严重，Ca2＋释放量增加，使钙激活酶系统活性更强，导致MFI升高[15]。实验各组的MFI均随着成熟时间的延长而增大，这与2.3节中多浪羊肉随着成熟时间的延长，剪切力显著降低的结果相一致。
肉色是由肉的光散射特性和肌红蛋白的含量及化学状态所决定。关于电刺激处理对肉色的影响，不同的学者持不同观点[16]。由表1可知，电刺激处理仅对宰后3 d的L*值和b*值有显著影响，ES60组和ES90组的L*值和b*值均显著低于对照组（P＜0.05），ES90组的b*值显著低于ES30组（P＜0.05），并且L*值和b*值随着电刺激时间的延长而呈下降趋势，其他无显著差异（P＞0.05）。这表明电刺激处理能够降低宰后3 d多浪羊肉的亮度和黄度。
表1 电刺激及成熟时间对多浪羊肉色度的影响
Table1 Effect of ES and postmortem aging time on mutton color values
注：同行肩标小写字母不同表示差异显著（P＜0.05）；下同。
色度 成熟时间/d NES ES30 ES60 ES90 L*1 43.10±3.78 44.65±1.31 43.38±4.90 41.92±3.59 3 47.77±4.27a45.95±1.36ab43.13±3.28b42.73±1.48b7 45.45±4.22 45.59±1.17 43.40±3.44 44.88±2.87 a*1 15.90±1.56 16.62±1.37 16.74±0.71 16.82±1.33 3 16.16±1.80 17.07±0.98 17.92±1.02 16.98±0.987 17.58±1.57 17.83±1.32 18.39±1.61 17.83±2.20 1 6.24±1.01 6.55±0.66 5.76±1.79 5.36±1.28 3 6.62±0.67a6.21±0.32ab5.41±0.93bc5.00±0.54c7 6.27±0.81 6.43±0.49 5.90±1.10 5.76±0.81 b*
表2 电刺激对多浪羊肉肌肉能量代谢指标的影响
Table2 Effect of ES and postmortem aging time on muscle energy metabolism indexes in Duolang sheep
注：对于同一指标，同列肩标大写字母不同表示差异显著（P＜0.05）；ND.未检出。
指标 宰后时间/h NES ES30 ES60 ES90糖原含量/（mg/g）3 2.16±0.09Aa 1.55±0.19b 1.51±0.12b 1.50±0.08b 14 1.65±0.09Ba 1.45±0.10b 1.46±0.09b 1.46±0.16b 24 1.58±0.15Ba 1.44±0.07ab 1.40±0.10ab 1.39±0.11b乳酸含量/（mg/g）3 0.99±0.11Bb 1.15±0.06Ba 1.18±0.03Ba 1.19±0.08Ba 14 1.13±0.10B 1.20±0.10B 1.22±0.07AB 1.23±0.07B 24 1.33±0.16A 1.34±0.09A 1.36±0.16A 1.37±0.13A ATP含量/（μg/g）3 371.44±13.87Aa252.04±17.45Ab224.41±15.77Ac202.83±19.11Ac 14 131.71±4.92Ba 37.50±2.60Bb 33.39±2.35Bbc 30.18±2.84Bc 24 ND ND ND ND ADP含量/（μg/g）3 219.37±18.28Aa180.18±5.13Ab 179.82±7.19Ab 176.86±6.07Ab 14 213.85±17.82Aa116.50±3.32Bb 116.26±4.65Bb 114.35±3.93Bb 24 117.98±9.83Ba 82.33±2.34Cb 82.16±3.28Cb 80.81±2.77Cb AMP含量/（μg/g）3 25.54±3.82Bc 50.84±2.58Bb 56.11±1.64Ba 58.86±2.55Ba 14 54.72±8.19Ac 76.26±3.87Ab 84.17±2.46Aa 88.29±3.83Aa 24 58.37±8.73Aa 18.15±0.92Cb 20.04±0.59Cb 21.02±0.91Cb 3 40.48±1.51Cd 80.04±5.54Ca 71.26±5.01Cb 64.41±6.07Cc 14 190.41±7.11Bb236.63±16.39Ba240.69±14.81Ba245.43±17.95Ba 24 341.59±12.75Aa278.39±19.28Ab287.87±17.42Ab294.03±21.11Ab IMP含量/（μg/g）
表2所示为电刺激处理对多浪羊肉宰后肌肉中糖原、乳酸、ATP、ADP、AMP及IMP含量的影响。从中可以看出，电刺激处理对宰后多浪羊肉3 h和14 h的糖原含量有显著影响，3 个电刺激组的糖原含量均显著低于对照组（P＜0.05），而电刺激组之间差异不显著（P＞0.05），宰后24 h 电刺激90 s的羊肉中糖原含量显著低于对照组（P＜0.05），而电刺激30 s和60 s与对照组差异不显著（P＞0.05），这说明电刺激处理能够显著降低宰后初期（14 h内）多浪羊肉中的糖原含量。电刺激处理对宰后3 h多浪羊肉的乳酸含量有显著影响，3 个电刺激组的乳酸含量均显著高于对照组（P＜0.05），电刺激组之间差异不显著（P＞0.05），而14 h以后各组肌肉中乳酸含量差异不显著（P＞0.05）。电刺激处理能够显著加快肌肉中ATP的降解，从表2可以看出，宰后初期（14 h以内），3 个电刺激组肌肉中ATP含量均显著低于对照组（P＜0.05），ES60组和ES90组总体也显著低于ES30组（P＜0.05），ES60组与ES90组之间差异不显著（P＞0.05），宰后24 h各实验组肌肉中基本检测不到ATP。电刺激对多浪羊肉中ADP含量也有显著影响，宰后24 h内，电刺激处理能够显著加快ADP的降解，电刺激各组的ADP含量均显著低于对照组（P＜0.05），但电刺激组之间差异不显著（P＞0.05）。电刺激处理对肌肉中AMP和IMP的生成同样有显著影响，电刺激组AMP和IMP的生成量均显著高于对照组（P＜0.05）。
动物屠宰后，肌肉中ATP、ADP、AMP和IMP的降解及生成情况如式（3）[17]所示。
电刺激处理提高了肌肉糖酵解速率，加快了宰后胴体糖原和ATP消耗，使糖酵解终点提前，肌肉中乳酸、AMP和IMP含量显著升高[18]。由表2也可以看出，宰后14 h，电刺激组AMP和IMP含量显著高于对照组，也充分证实了这一结论。
自从1951年电刺激技术应用于改善肉品质以来，关于电刺激对各种畜禽宰后肌肉品质的影响已进行了大量而深入的研究。有学者发现，电刺激会导致畜禽宰后早期肌肉pH值的快速降低[6,19-20]，这主要是由于电刺激加速了肌肉中糖原无氧酵解产生乳酸以及ATP降解产生氢离子所导致[21]。研究还发现，不同品种畜禽电刺激后达到极限pH值的时间不一样，有研究人员得出电刺激加快了宰后初期24 h内牛肉pH值的下降速度，宰后24 h达到极限pH值，24 h以后电刺激组与对照组的pH值无显著差异[22-23]。郎玉苗等[20]认为ES组牦牛肉在宰后12 h即达到极限pH值，而NES组在宰后18 h达到极限pH值。Channon等[24]指出猪从宰后40 min到8 h，电刺激组的pH值均显著低于对照组，即宰后8 h猪背最长肌达到极限pH值。本研究与以上结论一致，电刺激显著加快了多浪羊宰后初期pH值下降速率，电刺激组14 h达到极限pH值，而对照组1 d达到极限pH值，而电刺激对多浪羊肉的极限pH值无显著影响。
关于电刺激对持水力影响的看法和报道各不相同，对于不同品种的动物其影响不尽相同。多数学者均得出电刺激对猪肉持水力有负面影响，增加了猪肉的滴水损失和水猪肉的发生率[24]，Taylor等[25]指出，合适的电刺激处理能够显著改善猪肉背最长肌的持水力，对猪胴体宰后5 min即进行电刺激处理能够增加猪肉持水力，但宰后20 min进行电刺激处理则降低了猪肉持水力。电刺激对牛、羊肉持水力的影响不同，有研究人员发现电刺激会导致牛羊肉持水力下降[26-28]，但也有学者得出电刺激对宰后牦牛、肉的持水力无显著影响的结论[20,24]。还有研究发现肌肉持水力与电刺激电压密切相关，多数学者研究认为高压电刺激会引起肌肉持水力的降低[2,9,30-32]，而低压电刺激具有提高肌肉持水力的作用[7,28]。本研究发现，低压电刺激处理能够显著改善宰后初期多浪羊肉的持水力，但随着成熟时间的延长，电刺激处理对羊肉持水能力的影响逐渐降低。
电刺激处理是目前改善各种动物肉品质、获得理想嫩度的最佳方法[33]。电刺激能够改善畜禽肉嫩度得到了国内外多数学者的一致认可[19-20,22,24-25,34-35]，在本研究中也得出了相同结论，电刺激处理能够显著改善多浪羊宰后1 d的嫩度。电刺激能够改善嫩度，是因为肌肉冷收缩被阻止，蛋白质水解程度增加，肌肉纤维受到物理破坏等[36]；但也有学者得出电刺激组嫩度与对照组差异不显著的结论[23,27]，这可能与电刺激处理方法、动物胴体状态及动物品种有密切关系[37]。MFI也与肌肉嫩度密切相关，它反映了肌肉纤维被降解及被破坏的程度，其被破坏程度越大，肌纤维的物理损伤越严重，相应的剪切力越小，嫩度越好[38-39]。μ-钙激活酶的作用会导致MFI的增大，电刺激导致肌浆网破裂，肌浆网中钙离子的大量释放激活了钙激活酶，降解肌肉蛋白质进而导致MFI的快速升高[15]。电刺激能够提高MFI得到多位学者的一致认可[22,40]，并且电刺激作用能够明显提高肌肉的最终MFI[35]。本研究中，ES60组在宰后1、3 d和7 d时的MFI均显著高于对照组和ES30组，这与郑祖林等[35]的结论完全一致。本研究中ES60组在宰后3 d和7 d时的MFI也显著高于ES90组，可能是因为电刺激60 s适用于多浪羊，时间过长不利于多浪羊肉品质的改善，并且Geesink等[22]也指出，电刺激时间过长对肌肉嫩度和MFI均有不利影响。
电刺激能够改善宰后一定时间内畜禽的肉色[28]，尤其是对红度有显著改善作用[7]，并且刺激电压对肉色有重要影响。Toohey等[41]指出在高压电刺激（550 V）作用下，羊肉红度显著增高，而Ledward等[42]则得出低压电刺激（45 V）对肉色没有显著影响。电刺激胴体肌肉的红度增高，是因为氧化反应的底物和中间产物被快速利用而减少了空气中氧的利用率，进而使氧更进一步深入到肉中，增加了氧合肌红蛋白的亮红色所致，但低压电刺激一般不会引起这种颜色的改变[43]。本研究所用的刺激电压为70 V，属于低压电刺激，研究发现仅ES60组和ES90组宰后3 d多浪羊肉的L*值和b*值显著低于对照组，而其他时间各实验组羊肉色度差异不显著，与其他学者的研究结论[20,24,44]基本相吻合。
肌肉能量代谢对畜禽肉品质有重要影响。一般认为肌肉能量代谢主要影响肌肉的pH值[10]，而Fabiansson等[18]指出，电刺激处理能够加速肌肉能量的消耗，电刺激过程中能量消耗率可以升高10 倍，而电刺激后能量消耗率升高2 倍，肌肉能量消耗的增加与其嫩度的改善也密切相关。糖原的分解被认为是嫩度改善的最好的指标之一[18]，而肌肉中乳酸含量常与肌糖原含量一起用于评价肌肉无氧糖酵解程度与肌肉品质[45]。ATP是维持动物生命活动的直接能量来源，是所有动物组织细胞内生物能量转化的高能磷酸化合物[46]。IMP是影响肌肉风味和鲜味的重要物质，肌肉中IMP含量现已成为衡量肌肉品质优劣的重要指标[17,47]。电刺激处理加速动物宰后胴体糖酵解代谢，从而使糖原分解、ATP消耗、乳酸生成，pH值的下降速度被改变，最终避免了冷收缩，改善了肌肉品质[48]。本研究结果充分证实了这一点，电刺激处理使多浪羊宰后肌肉糖酵解终点提前，糖原、ATP和ADP的消耗以及乳酸、AMP和IMP的生成速率均加快，缩短了冷却时间，改善和提高了多浪羊肉品质，并且降低了生产成本，提高了企业的经济效益。
综合以上研究表明，低压电刺激可以有效改善新疆多浪羊羊肉品质，尤其是对羊肉的嫩度改善更加显著，缩短了成熟时间，并且电刺激60 s处理组综合表现最佳。所以，可以将电压70 V、频率50 Hz、电刺激时间60 s作为新疆多浪羊宰后电刺激的参数推广应用。
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Effect of Postmortem Electrical Stimulation on Meat Quality of Xinjiang Duolang Sheep
第一作者简介：闫祥林（1971—）（ORCID: 0000-0003-2099-5618），男，博士研究生，研究方向为肉品质量与安全控制。E
mail: yxl@njau.edu.cn
*通信作者简介：周光宏（1960—）（ORCID: 0000-0002-8960-2141），男，教授，博士，研究方向为畜产品加工。E
mail: ghzhou@njau.edu.cn
闫祥林, 任晓镤, 刘瑞, 等. 宰后电刺激对新疆多浪羊肉品质的影响[J]. 食品科学, 2019, 40(3): 71-77.doi:10.7506/spkx1002-6630-20171024-273. http://www.spkx.net.cn
YAN Xianglin, REN Xiaopu, LIU Rui, et al. Effect of postmortem electrical stimulation on meat quality of Xinjiang Duolang sheep[J]. Food Science, 2019, 40(3): 71-77. (in Chinese with English abstract)doi:10.7506/spkx1002-6630-20171024-273. http://www.spkx.net.cn