摘要：該課題研究了一種新型霧化噴淋-立體通風的宰前靜養(yǎng)裝置對肉雞夏季運輸后肉質(zhì)的影響。共分為以下2個處理:1)運輸組(transport and rest, TR),45分鐘運輸,1小時休息；2)霧化噴淋-立體通風組(transport followed water-misting sprays and three-dimensional forced ventilation, TWFR),45min運輸,15分鐘霧化噴淋-立體通風，45分鐘休息。與TR組相比,TWFR處理顯著地提高了肉雞的pH24值(24 小時)(P＜0.05)。TWFR處理也顯著降低了雞肉的滴水損失和蒸煮損失(P＜0.05),這種作用與明顯降低的核磁共振T21弛豫時間和顯著較高的拉曼光譜酪氨酸雙峰(I850/I830)比值(P＜0.05)有關(guān)。TWFR和TR處理后的肉拉曼光譜的α-螺旋和β-折疊含量呈現(xiàn)顯著差異(P＜0.05),這種差異可歸因于宰前靜養(yǎng)措施引起的蛋白質(zhì)構(gòu)象的變化。本研究表明,霧化噴淋-立體通風是夏季肉雞屠宰中一種有效的肉質(zhì)保證技術(shù)。

　　關(guān)鍵詞：核磁共振；肉雞；拉曼光譜；霧化噴淋；立體通風；肉品質(zhì)

　　近年來，由于禽肉消費量的增加和深加工的即食食品的種類不斷增多，對優(yōu)質(zhì)生雞肉的需求逐漸增加。在影響禽肉品質(zhì)的多種相互影響的因素中，肉雞的宰前處理（例如，飼料戒斷、捕捉、裝箱、運輸和靜養(yǎng)）與死亡率、胴體降級和肉品質(zhì)密切相關(guān)。宰前處理不當會對雞造成嚴重的應(yīng)激反應(yīng)。應(yīng)激反應(yīng)與動物的行為、生理和情緒狀態(tài)相關(guān)，它會感到某種情況對身體或精神狀態(tài)的正常運作構(gòu)成威脅。以屠宰前肉雞的熱應(yīng)激為例，研究人員在宰前環(huán)境方面重視肉雞夏季運輸導(dǎo)致的應(yīng)激。通過熱暴露引起肉雞宰前的熱應(yīng)激，進而導(dǎo)致肉雞肌肉蛋白質(zhì)的氧化穩(wěn)定性降低，這可能是降低蛋白質(zhì)機能的原因。

　　通常，采用礦物質(zhì)膳食替代品、噴水和通風來緩解動物飼養(yǎng)期間的高環(huán)境溫度。為了減輕屠宰前的熱應(yīng)激，屠宰場配備了屋頂，保護禽類在靜養(yǎng)期間免受陽光照射。其他解決方案，如水噴淋，也可以在屠宰前為動物營造舒適的環(huán)境，從而防止熱應(yīng)激。然而，水噴淋的單一處理不能有效地解決微環(huán)境中缺氧的問題，因為當進行噴淋時，裝載雞的運輸車處于靜止狀態(tài)，而且這種普通的管道淋浴器給整個板條箱帶來的水分布不均勻，有些雞受到大量水噴淋，導(dǎo)致冷應(yīng)激；同時其他雞可能無法獲得足夠的水噴淋。作為應(yīng)對不利的宰前熱應(yīng)激的策略，我們建造了一個新設(shè)施，即一個配備立體通風和霧化噴淋的封閉區(qū)域。該設(shè)施的特點是極小的液滴（直徑約0.05毫米）、封閉空間內(nèi)的三維立體通風，旨在緩解夏季運輸后家禽的熱應(yīng)激。核磁共振（NMR）弛豫測量和拉曼散射光譜分別可以提供肉樣品中水質(zhì)子的遷移和肉蛋白分子中的肽鏈構(gòu)象。本研究采用低場NMR和拉曼光譜的方法，觀測夏季運輸后霧化噴淋和立體通風對完整雞胸肉品質(zhì)的影響。

　　該實驗使用45天齡的混合性別的愛拔益加肉雞。在32℃的環(huán)境溫度和約2米/秒的風速下，將肉雞從農(nóng)場用卡車運輸45分鐘到屠宰場。肉雞裝在長75厘米、寬55厘米、高27厘米的板條箱中。一個箱子裝7到8只雞。雞在箱子中的密度可保證空氣流暢。每輛卡車的容量約為裝2 500只雞。抵達屠宰場后，5輛滿載的卡車采用2種方法進行處理：1）休息1小時（TR），靜養(yǎng)區(qū)域的休息溫度為29℃，相對濕度為60％; 2）15分鐘霧化噴淋立體通風和45分鐘休息（TWFR）。每種方法都使用7只雞。因此，總共70只肉雞用于實驗（5輛卡車，7只雞×2種處理方法）。在封閉的棚屋中進行霧化噴淋立體通風。通過協(xié)調(diào)兩個過程實現(xiàn)立體通風：1）用位于棚壁右側(cè)和左側(cè)的6個風扇供應(yīng)空氣; 2）用放置在屋頂上的風扇提供上升氣流（圖1）。用6個噴嘴完成霧化噴淋，噴嘴能在0.6 MPa的壓力下進行0.05 mm的水霧噴霧。進行霧化噴淋立體通風的環(huán)境溫度為26℃，相對濕度為70%。

　　休息后，所有肉雞被電擊暈（15 V：交流電，750 Hz，每只10秒）并立即屠宰。宰后30分鐘內(nèi)，在4℃溫度下取出兩個胸大?。≒M）肌肉，放進實驗室，在宰后24小時評估肉品質(zhì)。

注：1.抽風機；2.噴頭；3. 通風機

　　在肉勻漿中監(jiān)測45分鐘和24小時的雞胸肉pH值。使用Ultra Turrax T25（IKA，德國），在含有碘乙酸鈉（5mmol / L）和氯化鉀（150mmol / L）的pH值為7.0的45mL冰冷的緩沖液中，以6 000 r / min的速度持續(xù)30 s，將約5g切碎的胸肉均質(zhì)化。使用pH值計（FE-20，梅特勒-托利多儀器有限公司，蘇黎世，瑞士）測定勻漿的pH值。

　　將每個肉樣品修剪成特定的形狀（1cm×1cm×3cm），然后在4℃溫度下懸掛在氣密容器蓋子的鉤子上24小時。滴水損失表示為與初始樣品重量相比在24小時內(nèi)重量減輕的百分比。

　　將PM雞胸肌肉放置于薄壁塑料袋中，然后在80℃水中煮至內(nèi)部溫度達到75℃。 用可插入肉中的探針用數(shù)字溫度計監(jiān)測肉的內(nèi)部溫度。煮熟后，將袋子從水中取出，然后放在自來水下20分鐘。從袋中取出肌肉，用濾紙使其干燥，然后稱重。蒸煮損失表示為蒸煮前后的重量變化百分比，由3次重復(fù)的平均值計算得到結(jié)果。

　　使用先前研究的改進程序測量剪切力。在獲得蒸煮損失的測量值之后，然后將相同的肌肉用于蒸煮剪切力的測定。切下來自一個樣品的3片肌肉條（20毫米×15毫米×5毫米）。將這些肉條稱重，然后置于TA-XT2i上，該TA-XT2i配備有一個Warner-Bratzler剪切刀片（十字頭速度為1mm / s）并橫切纖維軸。計算并記錄每條肌肉的平均剪切力（表示為克）。

　　根據(jù)以前的研究略微修改的程序進行NMR弛豫時間測量。從PM雞胸肉切下約2克樣品置于玻璃管（直徑：15毫米）中，然后插入Niumag脈沖NMR分析儀的NMR探針中。檢測采用32℃時22.6 MHz的共振頻率和（0.5±0.08）T的磁場強度。使用Carr-Purcell-Meiboom-Gill序列測量橫向弛豫（T2），τ值為200μs。獲得12000個回波的數(shù)據(jù)，作為32次掃描重復(fù)。后續(xù)掃描之間的重復(fù)時間為6.5秒。通過在Multi-Exp Inv分析軟件下應(yīng)用多指數(shù)擬合模型來分析回波。記錄3個弛豫時間（T21，T22和T23）。水分群（P21和P22）分別表示為峰（T21和T22）面積與總峰面積的比率。每次測量重復(fù)三次。

　　按照先前的研究方法稍作修改，對生肉和熟肉的樣品進行拉曼實驗。從PM肌肉切下約0.5g樣品，用Jobin Yvon Labram HR800拉曼光譜儀在載玻片上鋪展以進行拉曼測量。對每種類型的肉樣品至少重復(fù)3次測量。得到的光譜在500至3 050 cm -1的范圍內(nèi)。每個肉樣品的光譜在以下條件下獲得：三次掃描，60秒暴露時間，2cm -1分辨率和120cm -1/分的取樣速度，每1cm -1收集一次數(shù)據(jù)。使用Labspec 3.01c版對光譜進行平滑處理、基線校正，并相對于苯基丙氨酸帶在1003cm -1處歸一化。確定肉蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)，并按照與文獻中描述的相同標準從光譜中減去水譜后，表示為α-螺旋，β-折疊，β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲構(gòu)象的百分比。

　　使用SAS 9.2 for Windows進行描述性統(tǒng)計和單因素方差分析，顯著性水平P <0.05，每只肉雞的平均值作為重復(fù)。用鄧肯的最小顯著差異法確定不同處理方法的多重比較。

　　TWFR處理方法可以緩解生肉和熟肉的水分損失（參見表1）。TWFR處理旨在減少由宰前因素（如天氣、運輸時間和微環(huán)境）導(dǎo)致的肉雞應(yīng)激反應(yīng)。夏季運輸，特別是下午，對雞熱應(yīng)激起著較大影響，可以使滴水損失和蒸煮損失分別增加1.04％和1.21％的水分損失。運輸時間和溫度增加了豬的熱應(yīng)激和肉質(zhì)的敏感性。熱應(yīng)激可導(dǎo)致基因表達或代謝酶的生理變化。一項研究表明，雞肝中的733個基因表達有差異;其中有些與能量代謝有關(guān)，而另一些則與免疫功能調(diào)節(jié)有關(guān)。作為一種重要的與肉品質(zhì)顯著相關(guān)的骨骼肌代謝酶，p-AMPK也因運輸壓力而發(fā)生變化。從實驗設(shè)計的角度來看，剝奪宰前休息定會對我們的研究產(chǎn)生對比效果，然而，考慮到家禽加工業(yè)的實際應(yīng)用，宰前不休息建議與動物福利的概念不一致，會使肉品質(zhì)大幅下降。與TWFR處理肉相比，TR肉具有較高的滴水損失和蒸煮損失以及較低的pH值（P <0.05）。一些研究人員已證明低pH值與生雞胸肉的持水能力差之間存在顯著關(guān)系，最終肌肉pH值被認為在確定商業(yè)加工的肉雞胸肉的持水能力方面發(fā)揮更大作用] 。質(zhì)地軟是雞胸肉的缺陷之一，可能歸因于高的宰后溫度加上快速糖酵解和pH值從宰后45分鐘到24小時的下降。我們的研究發(fā)現(xiàn)，TWFR處理可以提高雞胸肉的剪切力（P <0.05）。這可能與TWFR組較低的pH值下降度相關(guān)。

　　注：a，b表示在同一列中沒有共同上標明顯不同（P＜0.05）。TR是來自肉雞的肉，運輸時間為45分鐘，休息1小時；TWFR是來自肉雞的肉，運輸時間為45分鐘，隨后是15分鐘的霧化噴淋立體通風和45分鐘的休息，下同。

　　2.2 NMR弛豫時間

　　圖2顯示了生肉和熟肉樣品的分布式水質(zhì)子NMR T2弛豫時間。以下稱為T21，T22和T23的3個水分群成分在肉樣品中檢測，1 毫秒左右的次要成分，30至40 毫秒之間的主要成分，以及900至1700 ms之間的第3成分（參見表2）。并非所有3種水分群成分都可以同時顯示在一個樣品上，例如T23代表TR和TWFR肉，T21代表TWFR-C肉。我們樣本的弛豫時間范圍從不到1毫秒到近1700毫秒，與其他研究人員所涵蓋的最小弛豫時間（小于1000毫秒）相比更大。根據(jù)峰值鑒定方面的文獻，T21成分代表與大分子密切相關(guān)的水，T22成分代表肌原纖維內(nèi)的水，T23成分對應(yīng)于肌原纖維晶格外的水，即肉中額外的肌原纖維水。

　　對于煮熟的樣品，TWFR-C顯示出比TR-C明顯更低的T23弛豫時間值（P＜0.05）。核弛豫時間的減少意味著水的流動性降低。與TR肉相比，TWFR肉具有相當窄的T22峰寬（見圖2）。TWFR肉的T22分布較窄可能是由于避免了嚴重的熱應(yīng)激，這可能導(dǎo)致肌纖維蛋白質(zhì)的更大破壞。與普通肉相比，這種破壞導(dǎo)致橫向肌絲收縮增加，表明肉系統(tǒng)水質(zhì)子群的環(huán)境發(fā)生了明顯變化。

　　注：從上到下（T22）是TWFR，TR，TWFR-C，TR-C；TR-C煮熟的TR肉； TWFR-C是煮熟的TWFR肉，下同。

圖2  運輸后霧化噴淋立體通風對生雞胸肉和熟雞胸肉的T2弛豫時間分布的影響

表2  運輸后霧化噴淋立體通風對T2弛豫時間的影響

　　霧化噴淋立體通風后，與TR組相比，TWFR肉的結(jié)合水含量（T21）下降，相應(yīng)的非流動水含量增加。該結(jié)果可歸因于TR組肉的空間結(jié)構(gòu)的適度變性和一定程度的膨脹。當然，這并不意味著從宏觀角度來看TWFR組肉的保水性差。與T21狀態(tài)水相比，T22狀態(tài)水與宏觀保水性密切相關(guān)，是最重要的研究對象。在TWFR上測定的T22分數(shù)多于TR，在TWFR-C上檢測到的T22分數(shù)多于TR-C（參見圖3）。更多的T22分數(shù)意味著肌原纖維內(nèi)空間的肌原纖維內(nèi)有更多的質(zhì)子（主要是水）。與從TWFR肉獲得的參數(shù)相比，TR肉的側(cè)向肌絲間距的收縮導(dǎo)致T22群體的減少和T23群體的相應(yīng)增加。與TWFR處理的肉相比，TR肉的側(cè)向肌絲間距較小，因為pH值（5.74）降低了蛋白質(zhì)之間的靜電排斥，而TWFR肉的pH值（5.91）則遠離肌原纖維蛋白質(zhì)（pH值5.2）的等電位點。

　　肉雞熱應(yīng)激實驗結(jié)果表明，氧化應(yīng)激是肉雞在高溫環(huán)境下保護性的生理反應(yīng)。例如，高溫運輸可以增加肉雞的嗜異性細胞/淋巴細胞比率和血漿肌酸激酶活性，并減少嗜酸性粒細胞計數(shù)。這些保護性生理反應(yīng)會影響雞肉的品質(zhì)，特別是保水性。處在高熱環(huán)境中超過2小時后，肉雞肌肉蛋白的氧化穩(wěn)定性和蛋白質(zhì)溶解度降低。夏季運輸0.5小時導(dǎo)致保水性下降，并出現(xiàn)肉發(fā)白、發(fā)軟和滲出性（PSE）。目前，在高溫下運輸應(yīng)激的解決方案主要涉及在屠宰前調(diào)節(jié)肉雞的食物，例如補充抗壞血酸、生育酚和牛至等，以提高肉雞的抵抗力。我們對肉雞水分狀況的低場核磁共振的定量研究表明運輸后霧化噴淋立體通風可提高非流動水的比例，從而提高肉品質(zhì)。

　　TR和TWFR肉及其煮熟樣品在500至3 050 cm-1區(qū)域歸一化前的拉曼光譜如圖4和圖5所示。TR和TWFR肉及煮熟樣品之間的拉曼帶強度變化主要表明二級結(jié)構(gòu)的變化和局部環(huán)境的變化。

　　在肉類加工過程中，二硫鍵在蛋白質(zhì)之間的相互作用中發(fā)揮重要角色，以實現(xiàn)肉蛋白質(zhì)的功能。當C-C-S-S-C-C組的構(gòu)象為“gauche-gauchegauche”時，含有胱氨酸殘基的蛋白質(zhì)和肽通常顯示出接近510cm-1的條帶。構(gòu)象“gauche-gauche-trans”和“trans-gauche-trans”附加條帶出現(xiàn)在分別為525和540cm-1 。 生肉拉曼光譜顯示TR和TWFR分別位于532和530cm-1處的弱帶（參見表3）。因此，這兩個條帶可以分配到gauche-gauche-trans構(gòu)象。與TR相比，TWFR明顯具有更高的強度（P <0.05）。加熱后，對于TR和TWFR，該拉曼頻帶的最大強度向低頻移動，這與熱誘導(dǎo)帶移結(jié)果一致。強度的降低可能表明gauche-gauche-trans構(gòu)象轉(zhuǎn)換為其他構(gòu)象。

　　除了觀察二硫鍵的變化外，芳香族氨基酸鏈還具有幾個特征拉曼帶（表3），其中一些可用于監(jiān)測微環(huán)境的極性或參與氫鍵[18]。760cm-1附近的峰值強度的下降可能是由于Trp側(cè)鏈的兩親性環(huán)境的變化。詳細地說，Trp側(cè)鏈的微環(huán)境從埋藏的疏水環(huán)境變?yōu)闃O性水溶劑，這種變化將進一步發(fā)揮蛋白質(zhì)之間的疏水作用。760cm-1附近的拉曼光譜帶的歸一化強度表明TWFR低于TR（P <0.05）。然而，蒸煮后，TR-C和TWFR-C之間沒有顯著差異（P> 0.05）。因此，暴露的色氨酸可能在伴隨夏季熱應(yīng)激產(chǎn)生的有害變化的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用中起作用。

表3  運輸后噴淋通風的拉曼光譜帶歸一化強度

　　在差異光譜（855和828cm-1）中計算的酪氨酸雙峰的強度比被認為是酪氨酸苯氧基組的氫鍵的良好指標。不同的條件，如暴露（0.9-1.45）或埋藏（0.7-1.0），可以通過這個比率確定。表3表明TR和TWFR肉的酪氨酸雙峰（I850 / I830）比率均高于1.0，表明酪氨酸殘基暴露并有能力參與中等或弱氫鍵結(jié)合。與TWFR肉相比，TR肉顯示出明顯較低的酪氨酸雙峰（I850 / I830）比率（P <0.05）。這種減少可能表明，在類似PSE的肉蛋白中，較少的酪氨酸殘基經(jīng)受含水的或極性環(huán)境，與PSE肉樣品的研究相同。當動物遇到代謝和生理紊亂時，氧化應(yīng)激可能會損害免疫系統(tǒng)的保護屏障，并通過蛋白質(zhì)改性（如羰基化反應(yīng)）帶來特定的持水能力品質(zhì)特性。蛋白質(zhì)氧化的體外實驗研究表明，羥基自由基處理肌原纖維蛋白可導(dǎo)致肌球蛋白重鏈二硫鍵交聯(lián); Ca-ATP酶活性增加而K-ATP酶減少。這些活動表明，代表肌球蛋白的酶活性位點的硫醇基組已被修改。氧化還可以導(dǎo)致肌球蛋白的交聯(lián)，蛋白質(zhì)功能減少的氧化改性可以通過羰基反應(yīng)進行[31]。該研究還表明，盡管TR和TWFR肉在蒸煮后沒有區(qū)別（P> 0.05），宰前熱應(yīng)激可引起微環(huán)境（酪氨酸雙峰）變化。

　　考慮到對涉及酰胺I帶的肽鍵的氫鍵結(jié)合方案變化的敏感性，帶波數(shù)的范圍可用于估計蛋白質(zhì)構(gòu)造（α-螺旋，β-折疊，β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲）。通常，具有高α-螺旋含量的蛋白質(zhì)表明以1 645-1 657cm -1為中心的酰胺I帶，而β-折疊結(jié)構(gòu)主要表明在1 665-1 680cm -1處的帶。含有高比例未定義或無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)具有接近1 660 cm-1的酰胺I帶。

　　可以根據(jù)從X射線晶體學(xué)獲得的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)與拉曼酰胺I帶的光譜參數(shù)之間的統(tǒng)計分析來執(zhí)行蛋白質(zhì)構(gòu)造的定量分析。使用Alix方法的結(jié)構(gòu)輪廓和二級結(jié)構(gòu)百分比的結(jié)果如圖6所示，用于未加熱和加熱的肉樣品。與TR肉相比，TWFR肉具有不同的二級結(jié)構(gòu)含量（P <0.05），TWFR肉由59.03％α-螺旋和16.54％β-折疊組成。與TWFR肉相比，TR肉顯示出更高的α-螺旋含量和較低的β-折疊含量。加熱后，TR和TWFR的α-螺旋部分趨于下降（P <0.05），同時β-折疊結(jié)構(gòu)的增加（P <0.05）。通過酰胺III帶振動光譜進一步證實加熱后α-螺旋和β-折疊之間的這些轉(zhuǎn)變。在肉煮熟之后，來自TR和TWFR樣品的強度增加在1 232-1 240cm -1的范圍內(nèi)（參見圖4）。加熱后，TR和TWFR之間在α-螺旋部分的降低程度和加熱后β-折疊結(jié)構(gòu)的增加程度上沒有差別。

圖6  運輸噴淋通風后由酰胺帶估算的二級結(jié)構(gòu)分數(shù)

　　在2800-3050 cm-1區(qū)域中的拉曼光譜變化可能用于監(jiān)測C-H拉伸。在2 940 cm-1附近C-H拉伸帶的位置移動到更高的波數(shù)可能表明該帶對微環(huán)境的極性和蛋白質(zhì)變性的敏感性。圖5顯示了熱處理后CH拉伸帶的變化。對于TR和TR-C肉，拉伸帶位置從2934略微移動到2936 cm-1，而對于TWFR和TWFR-C肉，拉伸帶位置從2933 cm-1移向更高頻率2934 cm-1。對類似PSE肉的研究也表現(xiàn)出相似的變化，這與蛋白質(zhì)解折疊和疏水作用相關(guān)的脂肪族殘基的微環(huán)境有關(guān)[5]。

　　短時間內(nèi)的急性應(yīng)激促使肌肉代謝率的增加。這種快速糖酵解引起磷酸化酶變性與肌原纖維蛋白結(jié)合，從而產(chǎn)生蒼白和滲出的特點。在這項研究中，拉曼光譜檢測表明，霧化噴淋-立體通風夏季運輸后對肉雞蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)和帶位置移動的C-H伸展振動產(chǎn)生影響，為解決肉雞夏季運輸?shù)臒釕?yīng)激提供理論依據(jù)。

　　總之，霧化噴淋立體通風可以提高雞肉的保水性，分別表現(xiàn)為減少2.02％的水分損失和減少3.92％的蒸煮損失。進一步的低場NMR研究發(fā)現(xiàn)，保水性的改善主要是通過增加肉雞在不易流動的水中的比例來實現(xiàn)的（T22）。拉曼光譜顯示來自TWFR處理肉雞蛋白質(zhì)的α-螺旋（59.03％）較低，這意味著更高的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。