不同凍結和解凍方式對豬肉品質的影響

,, ,2, ,2,*

(1.南京農業大學食品科技學院,江蘇南京210095;2.江蘇省肉類生產與加工質量安全控制協同創新中心,江蘇南京 210095)

不同凍結和解凍方式對豬肉品質的影響

胡新1,姚亞明1,王鵬1,2,屠康1,2,*

(1.南京農業大學食品科技學院,江蘇南京210095;2.江蘇省肉類生產與加工質量安全控制協同創新中心,江蘇南京 210095)

為探究凍結和解凍方式對豬肉品質的影響,以解凍汁液流失率,pH,脂類氧化(TBARS)值,蛋白質溶解度,滋味及微觀結構的變化作為豬肉品質的評定指標。采用-18、-27、-70 ℃三種凍結溫度進行凍結,凍結后-18 ℃凍藏3 d,每個凍結組解凍時均分別采用4 ℃低溫空氣、25 ℃靜水、25 ℃空氣三種方式進行解凍。結果表明:凍結方式與解凍方式對豬肉品質均有不同程度的影響。通過多因素方差分析可以得出,解凍汁液流失、蛋白質溶解度同時受凍結、解凍方式影響顯著(p<0.05)。pH受凍結、解凍方式影響不顯著(p>0.05);TBARS受解凍方式影響顯著(p<0.05),受凍結方式影響不顯著(p>0.05);解凍方式是影響滋味變化主要因素;-70 ℃凍結和4 ℃低溫解凍能夠較好地保持豬肉品質。

凍結,解凍,肉制品,豬肉,品質

肉品的保藏方法很多,其中低溫凍結處理能抑制酶的活性、微生物生長繁殖,是目前最好的肉類食品保鮮的方法[1]。凍結肉品質變化由許多因素決定,包括凍結、解凍速率、凍藏溫度和凍藏過程中溫度的波動,運輸零售和消費過程中的凍融循環等[2-3]。為了獲得高質量的原料肉,保證凍結肉在解凍后仍然保持良好的品質,就需要選擇適當的凍結和解凍方法。工業生產追求快速凍結和解凍,而家庭主要以低溫解凍,靜水,空氣解凍,流水解凍等方式為主[4]。鄧敏[5]采用浸漬凍結方式研究不同凍結速率對草魚品質研究,發現隨著凍結速率的增加草魚汁液流失率減小,蛋白質冷凍變性減小;Xiong[6]等研究發現20 ℃下解凍牛肉肌纖維發生強烈收縮(51%),造成保水性降低。張春暉[7]等將空氣解凍與低溫高濕變溫相比,低溫高濕變溫解凍方法對羊肉進行解凍能夠顯著降低羊肉解凍過程中的品質劣變。

現有的研究大多只將凍結、解凍分開單獨進行研究,分別考慮凍結、解凍對肉品質的影響。無法判斷不同方式凍結的豬肉在短暫凍藏后解凍方式對其品質具體的影響。本研究將-18、-27、-70 ℃三種凍結方式凍結的豬肉在短暫的凍藏之后,每個凍結組解凍時均分別以4 ℃低溫、25 ℃靜水、25 ℃空氣下解凍,通過多因素方差分析,確定豬肉不同的品質指標受凍結和解凍的影響程度,確定在凍結和解凍過程中主要的影響因素。為實際肉品的凍結,解凍提供參考依據。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

豬背最長肌 南京衛崗菜市場雨潤肉制品專賣店;氫氧化鈉、酒石酸鉀鈉、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀 西隴化工;三氯乙酸、2-硫代巴比妥酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、五水合硫酸銅 國藥集團化學試劑有限公司。

RC-4溫度記錄儀 杭州美控自動化技術有限公司;HLC002型電子分析天平 華馳電子有限公司;FCD-215SEA柜式冰箱 青島海爾特種冰箱有限公司;DW-86L729超低溫冰箱 海爾生物醫療設備;CTHI-250B恒溫恒濕箱 美國施都凱(STIK)上海有限公司;HH-4型數顯恒溫水浴鍋 常州國華電器有限公司;SA402B味覺分析系統(電子舌) 日本insent公司;UV1800紫外可見分光分度計 日本島津;3K15型高速冷凍離心機 德國Sigma公司;S-3000N型掃描電鏡 日本日立。

1.2實驗方法

1.2.1 豬肉處理 實驗材料為豬背最長肌,購買后半小時內運回實驗室。實驗前除去豬肉表面脂肪及筋腱組織,切分為(100±5) g的肉塊,大小約為5 cm×4 cm×3 cm。

1.2.2 凍結方式 切分后豬肉隨機分為4組,每組12塊。對照組(新鮮肉樣)不進行處理;凍結處理組分別置于-18、-27、-70 ℃條件下進行凍結,待各組肉塊中心溫度達到-18 ℃時取出,置于-18 ℃條件下凍藏3 d。

1.2.3 解凍方法 實驗時每個凍結組分別采用 4 ℃低溫,25 ℃靜水,25 ℃空氣進行解凍。

1.2.3.1 4 ℃解凍 取出凍結后的肉樣置于(4±1) ℃的冰箱內進行解凍,以肉塊中心溫度達4 ℃為解凍終點。

1.2.3.2 25 ℃靜水解凍 取出凍結后的肉樣置于水量一定(25±1) ℃的恒溫水浴鍋中完全浸沒,以肉塊中心溫度達到 4 ℃為解凍終點。

1.2.3.3 25 ℃空氣解凍 取出凍結后的肉樣置于塑料托盤中,于(25±1) ℃,濕度85%的恒溫恒濕箱內,以肉塊中心溫度達到 4 ℃為解凍終點。

1.2.4 指標測定

1.2.4.1 凍結曲線 采用探針式溫度記錄儀進行記錄,將探針插入肉塊中心,每隔1 min記錄一次溫度值。

1.2.4.2 解凍汁液流失率 參考Utrera[8]方法,記錄解凍前豬肉塊質量m1,解凍后用吸水紙擦干肉塊表面的水分,記錄質量m2,汁液流失率表示為:

汁液流失率(%)=(m1-m2)/m1×100

式(1)

1.2.4.3 pH 參照余小領[9]方法,取5 g肉樣剪碎,加入45 mL超純水搖勻后測定。每個樣品重復測定3次取平均值。

1.2.4.4 TBARS值 參考Mousakhani[10]方法,取10 g肉樣剪碎,加入50 mL 7.5%的三氯乙酸(含0.1% EDTA),振蕩30 min,濾紙過濾。取上清液5 mL,加入5 mL 0.02 mol/L 2-硫代巴比妥酸溶液,沸水浴保溫40 min,取出冷卻至室溫,向其中加入5 mL 氯仿搖勻,靜置分層后取上清液分別在532 nm和600 nm處比色,記錄吸光度值并用以下公式計算TBARS值:以每100 g肉中丙二醛的毫克數來表示。

TBARS值=(A532 nm-A600 nm)/155×(1/10)×72.6×100

式(2)

1.2.4.5 肌肉蛋白質溶解度 參考Lan[11]方法,將1 g肉樣加20 mL冰預冷的1.1 mol/L碘化鉀的0.1 mol/L磷酸鉀緩沖液(pH=7.3),冰水浴勻漿20 s×3 次,4 ℃振蕩抽提5 h。8000 r/min離心10 min,上清液用雙縮脲法測定蛋白濃度,溶解度表示為mg/g。

1.2.4.6 滋味測定 參考顧偉鋼[12]方法改進,將肉塊解凍之后,取50 g肉樣,加入3倍質量的水,沸水煮制30 min,煮制過程保持水量穩定。冷卻后將肉塊與湯汁一起勻漿20 s×2次,靜置5 min保證滋味物質溶出,5000 r/min離心10 min。取上清液濾紙過濾,除去油脂后使用電子舌進行測定。

1.2.4.7 掃描電鏡微觀結構觀察 參照馮憲超[13]方法進行處理。

1.3數據處理

實驗數據為3次重復實驗結果的平均值,測定結果用SPSS Statistic 20.0軟件對數據進行處理分析。使用多因素方差分析、單因素方差分析、主成分分析對數據進行分析,以均值±標準差(mean±SD)表示。利用Excel(Office 2013,Microsoft)作圖。

2 結果與分析

2.1凍結曲線

圖1 不同凍結溫度下豬肉的凍結曲線Fig.1 Frozen curve of pork at different freezing temperatures

不同凍結溫度下豬肉的凍結曲線如圖1所示。凍結過程中冰晶的形態主要由通過最大冰晶生成帶的時間決定[14]。Leygonie[15]研究表明凍結時較快的通過最大冰晶生成帶形成冰晶體積小數量多分布較均勻,對組織結構破壞較小。由圖1知,三種凍結溫度下的豬肉凍結曲線符合典型凍結溫度曲線且存在明顯凍結三階段。-70、-27、-18 ℃凍結時豬肉通過冰晶生成帶(-5～0 ℃)用時分別為103、190、214 min,-70 ℃條件下凍結所用時間最短、-18 ℃所用時間最長。

2.2解凍時間

豬肉解凍時間如表1所示。比較三種解凍方式的解凍時間:4 ℃低溫解凍耗時最長,達到14.50 h;25 ℃靜水解凍用時最短為0.33 h。不同解凍方式因解凍環境溫度及解凍機制存在差異,故達到解凍終點所需要時間不同,這與余力[16]對兔肉解凍研究結果相似。

表1 凍結豬肉解凍所需時間(h)Table 1 Time required for thawing frozen pork

2.3解凍汁液流失率

如表2所示,凍結方式與解凍方式對豬肉解凍汁液流失率均有影響。在三種凍結溫度下,-18 ℃凍結汁液流失均最多(4 ℃低溫,25 ℃靜水,25 ℃空氣解凍汁液流失分別為5.74%、6.60%、6.00%);豬肉在-70 ℃凍結條件下解凍汁液流失率均為最小(4 ℃低溫,25 ℃靜水,25 ℃空氣解凍汁液流失分別為4.80%、5.28%、5.11%)。由表3多因素方差分析知,凍結方式對汁液流失率影響極顯著(p<0.01)并且隨著凍結溫度降低逐漸下降。其原因可能是由于較低的凍結溫度下豬肉能較快通過冰晶生成帶,形成的冰晶對細胞結構破壞較小。

表2 不同凍結方式和解凍方式對豬肉汁液流失率的影響Table 2 Effects of different freezing and thawing methods on the drip loss values

注:數值表示為平均值±標準差,不同的解凍方式縱列用不同的小寫字母表明差異顯著(p<0.05);不同的凍結方式橫行用不同的大寫字母表示差異顯著(p<0.05)。表5、表7同。

表3 多因素方差分析表(凍結方式/解凍方式)Table 3 Multivariate analysis of variance(freezing/thawing) 因變量:汁液流失率

注:Sig.<0.01為極顯著水平Sig.<0.05為差異顯著。

表4、表6、表8同。表3表明解凍方式對汁液流失率影響差異顯著(p<0.05),其中25 ℃靜水解凍汁液流失率最高,4 ℃低溫解凍汁液流失率最低,可能由于水的導熱能力大于空氣使靜水解凍速度大于空氣解凍[17],較慢的解凍有利于水分有充分的時間滲透遷移到組織之中,同時在靜水中解凍溫度上升較快引起肌纖維收縮使汁液流失增大[18]。Ali[19]指出蛋白質在凍結、解凍中的變性也會導致汁液流失率的增加。

2.4pH

pH是衡量肉類品質的一個重要指標,它與肉品的色澤,保水性關系相當密切。由圖2和表4可知,各凍結、解凍處理組之間、鮮樣與處理組之間，pH變化較小，差異均不顯著(p>0.05),Benjalul[20]研究表明凍藏過程中,隨著時間增加pH逐漸降低,這里pH變化差異不顯著(p>0.05)。但與余小領[9]研究結果一致,可能是本實驗中豬肉凍藏時間相對于Benjalul凍藏12個月時間較短。pH對豬肉保水性起著重要作用[21]。而本實驗中pH變化沒有差異,因此pH不是凍結解凍中豬肉品質變化的原因。

圖2 不同凍結和解凍方式對豬肉pH的影響Fig.2 Effect of different freezingand thawing methods on pork pH

表4 多因素方差分析表(凍結方式/解凍方式)Table 4 Multivariate analysis of variance(freezing/thawing) 因變量:pH

表5 不同凍結方式和解凍方式對豬肉TBARS值的影響Table 5 Effects of different freezing and thawing methods on the TBARS values

表6 多因素方差分析表(凍結方式/解凍方式)Table 6 Multivariate analysis of variance(freezing/thawing) 因變量:TBARS值

表7 不同凍結方式和解凍方式對豬肉蛋白質溶解度的影響Table 7 Effects of different freezing and thawing methods of protein solubility

表8 多因素方差分析表(凍結方式/解凍方式)Table 8 Multivariate analysis of variance(freezing/thawing) 因變量:蛋白質溶解度

2.5脂肪氧化

TBARS值是反映脂肪氧化酸敗的一個重要指標,其值的大小直接反映豬肉脂肪氧化程度。TBARS值越大豬肉的脂肪氧化越嚴重[22]。表5反映了不同凍結解凍方式對豬肉TBARS值的影響。相對于新鮮的豬肉,凍結與解凍后豬肉的TBARS值均顯著(p<0.05)增加。在凍結方式上,由表6可以看出凍結方式對脂肪氧化程度影響差異不顯著(p>0.05),可能是低溫環境抑制了脂肪氧化反應,短時間凍藏對脂肪氧化沒有明顯的影響。

相對于凍結方式,解凍方式對脂肪氧化影響差異極顯著(p<0.01),其中4 ℃低溫解凍影響最小,4 ℃低溫解凍與25 ℃靜水解凍之間差異不大,可能是低溫解凍雖然對脂肪氧化有一定的抑制作用，但是時間較長,25 ℃靜水解凍時間短,脂肪氧化程度低。25 ℃空氣解凍較慢且與空氣接觸時間較長,使其脂肪氧化程度顯著高于前兩種解凍方式。凍結過程中的冰晶生成和解凍的溫度時間是影響豬肉脂肪氧化程度的兩個主要原因。Benjakul[20]等認為凍結過程中冰晶形成對豬肉肌纖維破壞使一些抗氧化酶失活,同時釋放出的Fe2+會加速脂肪氧化的速度;而解凍過程由于溫度及時間不同,會導致豬肉不同的氧化程度。

2.6蛋白質溶解度

蛋白質溶解性是肉品重要的性質之一,特別是在肉品加工過程中起到很重要的作用。因為肌肉蛋白質的功能特性只有在蛋白質處于高溶解狀態下才能表現出來[23]。由表7、表8知,凍結方式、解凍方式對蛋白質溶解度均產生極顯著影響(p<0.01),-18 ℃凍結蛋白質溶解度下降最多(4 ℃低溫,25 ℃靜水,25 ℃空氣解凍汁液流失分別為18.61%、29.20%、20.17%);豬肉在-70 ℃凍結條件下蛋白質溶解度下降最小(4 ℃低溫,25 ℃靜水,25 ℃空氣解凍汁液流失分別為0.60%、23.76%、9.03%)。較高的凍結溫度加快蛋白質溶解性的下降。降低凍結溫度能較好保存了蛋白質性質,-70 ℃凍結下4 ℃低溫解凍的蛋白質溶解度和未凍結之間不存在顯著差異;4 ℃低溫解凍下蛋白質溶解度較25 ℃靜水解凍、25 ℃空氣解凍溶解性好。25 ℃靜水解凍條件下溶解性最差,可能是由于較快的解凍方式加速了蛋白質的氧化使蛋白質發生變性降低溶解性。

2.7豬肉的滋味變化

豬肉的滋味是評價豬肉食用品質的一個重要指標。由圖3 二維主成分得分圖知第一、二主成分方差貢獻率分別為:57.24%和28.11%,總貢獻率為85.35%,此數據已經可以較好的反映原始數據中大部分數據信息,可以反映樣品的整體情況。由圖3可以看出電子舌能夠對豬肉樣品能夠進行有效區分,新鮮樣與處理組之間較遠,不同凍結方式同種解凍方式的豬肉樣本相互聚集,因此解凍方式是影響豬肉滋味變化的主要因素。

圖3 不同凍結、解凍方式豬肉滋味主成分得分圖Fig.3 Principal component score plotfor pork flavor with different freezing and thawing methods注：1.鮮樣;2.-18 ℃凍結25 ℃靜水解凍;3.-27 ℃凍結25 ℃靜水解凍;4.-70 ℃凍結25 ℃靜水解凍;5.-18 ℃凍結25 ℃空氣解凍;6.-70 ℃凍結25 ℃空氣解凍;7.-27 ℃凍結25 ℃空氣解凍;8.-18 ℃凍結低溫解凍;9.-27 ℃凍結低溫解凍;10.-70 ℃凍結低溫解凍。

解凍時間長短,溫度高低會影響豬肉中酶的活性,導致風味氨基酸含量的變化,使滋味產生差異,圖4味覺雷達圖可知,在苦味、咸澀、鮮味幾種基本味覺和澀味回味、鮮味回味幾種回味中,鮮味(Umami)和鮮味的豐富度(richness)的變化最為顯著。

圖4 不同凍結、解凍方式豬肉味覺雷達圖Fig.4 Radar plot for pork tastewith different freezing and thawing methods

2.8肌纖維微觀結構觀察

通過掃描電鏡可以觀察豬肉的微觀結構,研究凍結及解凍過程對肌肉微觀結構的影響。從SEM結果可以看出三種凍結方式對豬肉肌纖維結構均產生明顯的破壞,未凍結的豬肉肌纖維束排列緊密,間隙較小。-18 ℃凍結對豬肉肌纖維束的破壞程度較-27 ℃嚴重;-70 ℃凍結條件下豬肉組織結構破壞程度最輕,肌纖維結構得到的較好保持。可能是較低的凍結溫度下豬肉肌纖維之間形成的冰晶較細小,且圓度較大,肌纖維結構受冰晶影響較小破壞程度較小。

圖5 不同凍結方式下豬肉SEM圖像(200×)Fig.5 SEM diagram of the porkwith different freezing methods(200×)注：A：鮮樣；B：-18 ℃凍結；C：-27 ℃凍結；D：-70 ℃凍結；解凍方式為4 ℃低溫解凍。

從圖6可以看出,解凍方式對豬肉微觀結構的影響要比凍結方式影響更明顯。解凍方式會導致肌束膜遭到破壞,從而導致肌肉組織喪失完整性,致密結構被破壞,肌纖維束間空隙變大,則使肌肉保水性下降,水分更易滲出而帶來嚴重的汁液流失。25 ℃靜水解凍使肌纖維破壞程度最大,這與本實驗中25 ℃靜水解凍導致豬肉較大的汁液流失率相一致。

圖6 不同解凍方式下豬肉SEM圖像(200×)Fig.6 SEM diagram of the porkwith different thawing methods(200×)注：A：4 ℃低溫解凍；B：25 ℃空氣解凍；C：25 ℃靜水解凍；凍結方式為-18 ℃凍結。

3 結論

凍結和解凍對豬肉品質在不同的方面有著不同的影響。其中豬肉的解凍汁液流失率,蛋白質溶解性同時受凍結和解凍方式的影響顯著(p<0.05),快速凍結和慢速解凍均能減小汁液流失和蛋白質溶解性下降速率。凍結方式對豬肉TBARS值的影響不顯著(p>0.05),可能是由于低溫能抑制脂肪氧化;在解凍中由于溫度上升,肉塊與空氣接觸時間不同導致不同程度氧化,低溫解凍能在一定程度上抑制脂肪氧化,空氣解凍時肉塊與空氣接觸時間較長,因此脂肪氧化最大。凍結、解凍過程均對豬肉滋味產生影響,其中解凍方式是影響豬肉滋味變化的主要因素;滋味的變化主要是鮮味和鮮味豐富度的變化。

掃描電鏡結果可以看出,凍結處理由于冰晶的作用會使肌纖維間隙變大,隨著凍結溫度降低,肌纖維破壞程度減小。相對于凍結方式,解凍方式對肌纖維影響更大,在25 ℃靜水解凍時,肌纖維束已經出現了明顯的破壞。

綜上所述:凍結和解凍、解過程對豬肉品質均有著不同程度方面的影響,其中解凍對豬肉的影響大于凍結。-70 ℃凍結和4 ℃低溫解凍對品質影響較小能較好地保持豬肉品質。

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Effectsofdifferentfreezingandthawingmethodsonporkquality

HUXin1,YAOYa-ming1,WANGPeng1,2,TUKang1,2,*

(1.College of Food Science and Technology,Nanjing Agriculture University,Nanjing 210095,China;2.Jiangsu Collaborative Innovation Center of Meat Productionand Processing,Quality and Safety Control,Nanjing 210095,China)

To explore the effects of different freezing and thawing methods on the quality of pork. The thawing loss rate,pH,TBARS value,protein solubility,microstructure and the taste were measured to evaluate the quality of pork. Pork was frozen at -18,-27,-70 ℃ respectively,and each freeze group of the frozen meat was thawed at 4 ℃,25 ℃(in water),25 ℃(in air)after 3 days storage. The results showed that the effect of freezing and thawing methods had different influence on pork quality. By multi-factor variance analysis,thawing loss and protein solubility were significantly(p<0.05)influenced by freezing and thawing methods. The pH value was not influenced by freezing and the thawing methods,TBARS values were significantly(p<0.05)influenced by thawing methods. For the taste,the effects of thawing methods were greater than that of freezing methods. Freezing at -70 ℃ and thawing at 4 ℃ could keep the quality of pork meat.

freezing;thawing;meat products;pork;quality

TS251.5

A

1002-0306(2017)19-0278-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.19.051

2017-03-24

胡新(1991-)，男，碩士研究生，研究方向：農產品貯藏與加工，E-mail:2015808104@njau.edu.cn。

*通訊作者:屠康(1968-)，男，博士，教授，研究方向：農產品無損檢測、貯藏與加工，E-mail:kangtu@njau.edu.cn。

國家自然科學基金面上項目(31571769);安徽省科技攻關項目(1604a0702031)。