反復(fù)凍融對羊肉品質(zhì)的影響

李孟孟，李騰飛 ，杜鵬飛 ，王維婷，王守經(jīng)，柳堯波，胡 鵬，孫蘇軍，高 峰，李 晴

（1.河北工程大學生命科學與食品工程學院，河北邯鄲 056038；2.山東省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品研究所山東省農(nóng)產(chǎn)品精深加工技術(shù)重點實驗室農(nóng)業(yè)農(nóng)村部新食品資源加工重點實驗室，山東濟南 250100）

目前，中國肉類消費主要以鮮肉制品和冷凍肉制品為主，在運輸和消費環(huán)節(jié)中，尤其是偏遠地區(qū)冷凍肉的運輸過程中，經(jīng)常出現(xiàn)溫度波動現(xiàn)象，造成肉制品的反復(fù)凍融，進而導致品質(zhì)下降[1?4]。羊肉，肉質(zhì)細嫩，營養(yǎng)全面，具有低脂肪高蛋白的特點，深受人們喜愛。但是羊肉作為受地域影響比較大的一種肉制品，在運輸流通環(huán)節(jié)中，容易出現(xiàn)反復(fù)凍融的現(xiàn)象[5]。

反復(fù)凍融會使新鮮肉及冷凍肉制品中營養(yǎng)成分流失，蛋白質(zhì)、脂肪、肌纖維等發(fā)生一系列生理生化反應(yīng)，從而影響肉制品的品質(zhì)，嚴重破壞了肉制品的品質(zhì)特性，降低了肉制品的食用價值[6?9]。常海軍等[10]分析了反復(fù)凍融對豬肉品質(zhì)的影響，探討了該過程中一系列參數(shù)如全蛋白和肌漿蛋白含量、脂肪氧化、全質(zhì)構(gòu)等食用品質(zhì)的變化，結(jié)果顯示豬肉在經(jīng)過了反復(fù)的凍融處理之后，其品質(zhì)將會顯著下降。劉文營等[11]研究反復(fù)凍融牛肉品質(zhì)和流失汁液分析，隨著凍融次數(shù)的增加，牛肉的pH呈現(xiàn)下降、微生物菌落總數(shù)增加、汁液流失率和溶解性蛋白損失增加，以及溶解性蛋白的變性溫度也有變化。反復(fù)凍融會使得肉品性質(zhì)發(fā)生變化，影響牛肉的食用品質(zhì)和安全性。鄧思楊等[12]研究凍融次數(shù)對鏡鯉魚肌原纖維蛋白功能和結(jié)構(gòu)特性變化的影響，反復(fù)凍融破壞了鏡鯉魚肌原纖維蛋白的完整結(jié)構(gòu)，降低了蛋白質(zhì)的功能特性。

凍融處理對羊肉品質(zhì)影響的相關(guān)研究較少。戚軍等[13]結(jié)合低場核磁技術(shù)研究了羊肉凍融過程中持水力的變化，結(jié)果表明羊肉凍融后持水力顯著降低，應(yīng)避免流通過程中出現(xiàn)的反復(fù)凍融現(xiàn)象。張宏博等[14]通過對色澤、剪切力、解凍損失等結(jié)果的測定，研究了反復(fù)凍融對巴美肉羊肉品質(zhì)的影響，結(jié)果表明反復(fù)凍融過程中巴美羊肉品質(zhì)下降明顯。已有的研究主要針對反復(fù)凍融過程中羊肉的保水性、色澤和剪切力等的變化。因此，從食用品質(zhì)特性、揮發(fā)性鹽基氮、菌落總數(shù)等方面全面了解反復(fù)凍融對羊肉品質(zhì)的影響具有重要意義。

本文從解凍損失、蒸煮損失、pH、剪切力、硫代巴比妥酸值（TBARS）、揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）、菌落總數(shù)、水分狀態(tài)等多方面研究反復(fù)凍融對羊肉制品品質(zhì)的影響，以期為企業(yè)制定科學的生產(chǎn)規(guī)程和提高冷凍羊肉制品的食用品質(zhì)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

湖羊 購自臨清潤林牧業(yè)有限公司，本實驗選用的原料為湖羊肉背最長肌肉，選擇飼養(yǎng)管理和屠宰條件一致，12 月齡湖羊，成熟時間均為60 h的湖羊肉；氯化鉀、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、硼酸，甲基紅等 均購自國藥集團化學試劑有限公司；實驗中所用試劑 均為分析純。

SW-CJ-2FB超凈工作臺 蘇州凈化設(shè)備有限公司；LDZX-50KBS蒸汽滅菌器 上海申安醫(yī)療器械廠；SHX 150 III生化培養(yǎng)箱 上海樹立儀器儀表有限公司；低溫培養(yǎng)箱 上海一恒科學儀器有限公司；FSH-2可調(diào)高速勻漿機 常州市偉嘉儀器制造有限公司；紫外可見分光光度計 賽默飛世爾科技公司；pH計 梅特勒-托利多集團；食品質(zhì)構(gòu)儀 美國FTC 公司；低場核磁共振分析儀 蘇州紐邁分析儀器股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料處理 取屠宰后，成熟時間為60 h的湖羊背最長肌肉，去除表面的結(jié)締組織和脂肪，將處理好的背脊沿與肌纖維垂直的方向切成質(zhì)量相近（100±5） g、形狀相似的肉塊，用塑料冷凍包裝袋分別包裝，除去包裝袋中空氣，隨機分成6 組，每組8 份羊肉樣，然后放入冰箱內(nèi)冷凍，循環(huán)凍融處理肉樣。具體如下：第1組為鮮肉對照組（不進行冷凍），第2組為凍融1次組，即湖羊背脊肉先放置于?18 ℃冷凍24 h，然后流水解凍至完全1次。第3組為凍融2次組，即重復(fù)第2組步驟2次；第4組為凍融3次組，即重復(fù)第2組步驟3次；第5組為凍融4次組，即重復(fù)第2組步驟4次；第6組為凍融5次組，即重復(fù)第2組步驟5次。

1.2.2 解凍損失率測定 對尚未進行解凍的肉樣精確稱重，所對應(yīng)質(zhì)量m1（g），當樣品已經(jīng)解凍之后，將其外表面上的汁液全部擦干，然后進行稱重得到m2（g），根據(jù)式（1）計算解凍損失率。每組樣品設(shè)置8個重復(fù)。

1.2.3 蒸煮損失率測定 解凍完成后選取羊肉背最長肌部分，切成大小、形狀相近，重50 g左右的肉塊。精確稱量肉樣m3（g），將肉樣放到蒸煮袋中，放于80 ℃水浴中，待中心溫度達到75 ℃時計時20 min。然后將其取出，冷卻至室溫，然后進行稱重得到m4（g），根據(jù)式（2）分析蒸煮損失率。每組樣品設(shè)置8個重復(fù)。

1.2.4 pH測定 在含有1 g肉樣的試管中，加入9 mL 0.1 mol/L氯化鉀溶液并用勻漿機混勻，然后用pH計測定。每組樣品設(shè)置8個重復(fù)。

1.2.5 硫代巴比妥酸值（TBARS）的測定 根據(jù)常海軍等[10]提出的方法進行測定。稱取10 g湖羊肉，絞碎后加入25 mL蒸餾水和25 mL三氯乙酸（25%），均質(zhì)后離心，在2 mL上清液中加入相同體積的硫代巴比妥酸（0.02 mol/L），沸水浴20 min，冷卻后測定吸光度值。TBARS值以每千克脂質(zhì)氧化樣品溶液中丙二醛的毫克數(shù)表示。每組樣品設(shè)置8個重復(fù)。

1.2.6 揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）的測定 參考國家標準《食品安全國家標準-食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定》[15]方法進行測定。每組樣品設(shè)置8個重復(fù)。

1.2.7 剪切力測定 參照張昕等[16]的方法對羊肉剪切力進行測定。每個樣品測量5 次。取厚度為5 cm左右的肉塊，去除表面結(jié)締組織和脂肪，水浴加熱至中心溫度為70 ℃，0～4 ℃條件下放置24 h，冷卻后，用取樣器沿與肌纖維平行的方向取樣，測定剪切力值。每組樣品設(shè)置8個重復(fù)。

1.2.8 菌落總數(shù)測定 參照GB/T4789.2-2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數(shù)測定》[17]進行的測定。每組樣品設(shè)置8個重復(fù)。

1.2.9 低電場核磁共振分析 參照戚軍等[13]和Zhang等[18]的方法對羊肉中的水分狀態(tài)進行測定。準確稱取1 g湖羊肉，放入直徑15 mm的核磁管中，進行核磁測定，采用CPMG序列進行測量。主要參數(shù)設(shè)定如下：測試溫度為32 ℃；質(zhì)子共振頻率為22.6 MHz；每個樣品重復(fù)采樣20 次，τ值（90 °脈沖和180 °脈沖之間的時間）為200 μs；重復(fù)間隔時間為6.5 s得到3000個回波 ,得到的圖為指數(shù)衰減圖形。每組樣品設(shè)置8個重復(fù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 20.0軟件進行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 反復(fù)凍融對羊肉食用品質(zhì)的影響

圖1 不同凍融次數(shù)對羊肉解凍損失率的影響Fig.1 Effect of freeze-thaw cycles on the thawing loss of mutton

圖2 不同凍融次數(shù)對羊肉解凍損失率和蒸煮損失率總和的影響Fig.2 Effect of freeze-thaw cycles on sum of thawing loss rate and cooking loss rate of mutton

2.1.1 反復(fù)凍融對羊肉保水性的影響 由圖1和圖2可知，隨著反復(fù)凍融次數(shù)的增加，羊肉的解凍損失率顯著升高（P<0.05）；解凍損失率和蒸煮損失率總體呈現(xiàn)升高趨勢，凍融前3次，變化顯著（P<0.05），凍融4次及5次時變化不顯著（P>0.05）。引起上述現(xiàn)象的原因主要是肌肉被冷凍解凍后，細胞內(nèi)水分變成冰晶，體積增大刺破了細胞膜，細胞整體出現(xiàn)了損壞，細胞液流失造成了較顯著的解凍失水率，隨著凍融次數(shù)的增加，細胞結(jié)構(gòu)受到較大的破壞，發(fā)生了不可逆變化，肉的保水性能也達到了極限值，解凍損失率和蒸煮損失率趨于平穩(wěn)[19]。

2.1.2 反復(fù)凍融對羊肉pH的影響 羊肉中的pH是反應(yīng)肉品質(zhì)變化的重要指標[20]。圖3為反復(fù)凍融狀態(tài)下羊肉pH的變化趨勢，由圖3可知，隨著反復(fù)凍融次數(shù)的增加，羊肉pH呈下降趨勢。在前期0～4次反復(fù)冷凍解凍狀態(tài)下，下降趨勢顯著（P<0.05）。第4次和第5次凍融次數(shù)下，下降趨勢不顯著（P>0.05）。原因可能是，隨著反復(fù)凍融次數(shù)的增加，汁液流失增加，解凍時糖酵解不斷產(chǎn)生乳酸，這是pH降低的主要原因，同時解凍過程激活磷酸化酶，也會導致pH降低，當pH下降到肌原纖維蛋白的等電點時，此時肌原纖維蛋白的持水力最低，引起水分的大量流失，下降趨勢顯著，隨著水分流失達到飽和，pH下降速率變化不顯著[20]。

圖3 不同凍融次數(shù)對羊肉pH的影響Fig.3 Effect of freeze-thaw cycles on the pH of mutton

2.1.3 反復(fù)凍融對羊肉硫代巴比妥酸值（TBARS）的影響 TBARS是脂肪氧化的最要參考指標。圖4為不同凍融次數(shù)狀態(tài)下羊肉硫代巴比妥酸值（TBARS）的變化，隨著反復(fù)凍融次數(shù)的增加，TBARS呈顯著升高趨勢（P<0.05）。原因主要是隨著冷凍解凍次數(shù)的增加，冰晶不斷刺破細胞，細胞的完整組織結(jié)構(gòu)不斷被破壞，加速了脂肪的氧化[21?22]。

圖4 不同凍融次數(shù)對羊肉TBARS的影響Fig.4 Effect of freeze-thaw cycles on the TBARS of mutton

2.1.4 反復(fù)凍融對羊肉揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）的影響 由圖5可知,在進行多次凍融處理之后，羊肉的TVB-N值顯著升高（P<0.05）。新鮮羊肉的揮發(fā)性鹽基氮值為1.06 mg/100 g，在進行了5次的冷凍解凍之后數(shù)值達到了7.77 mg/100 g。隨著不斷的冷凍解凍處理，冰晶破壞了肌纖維的結(jié)構(gòu)，肌纖維結(jié)構(gòu)的降解和水分的不斷流失促使微生物的進一步增殖，產(chǎn)生大量的胺類及小分子物質(zhì)，導致羊肉中TVB-N不斷增加[2]。

圖5 不同凍融次數(shù)對羊肉TVB-N的影響Fig.5 Effect of freeze-thaw cycles on the TVB-N of Mutton

2.1.5 不同凍融次數(shù)對羊肉剪切力的影響 肉的嫩度是消費者最重視的食用品質(zhì)之一，是反映肉質(zhì)地的指標，在實際生產(chǎn)中通常用剪切力值表示肉嫩度的高低[23]。根據(jù)圖6可知,在進行多次反復(fù)凍融的處理后，羊肉的剪切力值呈先上升后下降的趨勢，整體來講仍然呈下降趨勢。新鮮羊肉的剪切力為3.25 kg，在進行2次凍融后的剪切力提高到4.59 kg，與新鮮羊肉相比差異性顯著（P<0.05），在進行4次凍融后剪切力下降到3.21 kg，和新鮮肉所需的力度大致一致（P>0.05）。剪切力在第1次凍融之后明顯增加，可能是由于保水性的下降使得肌肉收縮，剪切力增加。隨后剪切力下降，主要是由于多次的冷凍解凍操作使得肌纖維斷裂，組織結(jié)構(gòu)破壞[20]。

圖6 不同凍融次數(shù)對羊肉剪切力的影響Fig.6 Effect of freeze-thaw cycles on the shear force of mutton

2.2 反復(fù)凍融過程中微生物菌落總數(shù)的變化

由圖7可知，隨著反復(fù)凍融次數(shù)的增加，菌落總數(shù)呈現(xiàn)顯著增加的趨勢（P<0.05）。經(jīng)過2 次凍融時微生物菌落總數(shù)仍然保持在300 CFU/g左右，但是經(jīng)過第3次凍融微生物達到 4000 CFU/g以后，微生物顯著性增加（P<0.05），第4次凍融以后的凍融樣品微生物菌落總數(shù)均接近或者超過6000 CFU/g。微生物菌落總數(shù)隨著凍融次數(shù)增加而增加的可能原因為，經(jīng)歷凍融的肉樣會有汁液流出，這提供了微生物所需的營養(yǎng)素。在解凍階段，豐富的營養(yǎng)和適宜的溫度使得微生物迅速增長[8]。

圖7 不同凍融次數(shù)對羊肉菌落總數(shù)的影響Fig.7 Effect of freeze-thaw cycles on the total number of colonies of mutton

2.3 反復(fù)凍融對羊肉水分狀態(tài)的影響

圖8 不同凍融次數(shù)對羊肉橫向豫馳時間分布Fig.8 Effect of freeze-thaw cycles on the moisture condition of mutton

表1 不同凍融次數(shù)羊肉中不同形態(tài)的水比例變化Table 1 Effect of freeze-thaw cycles on different forms of water content of mutton

圖8為不同凍融次數(shù)影響下羊肉橫向豫馳時間分布，測量結(jié)果（表1）顯示有3個明顯峰。豫馳時間0～10 ms的峰代表結(jié)合水（T21），結(jié)合水為與蛋白質(zhì)表面緊密結(jié)合的水；豫馳時間10～100 ms的峰代表不易流動水（T22），不易流動水為存在于肌纖維蛋白基質(zhì)內(nèi)部的水分，是羊肉中主要的水分存在形式；豫馳時間100 ms以上的峰代表自由水（T23），自由水為存在于細胞外能自由流動的水[24?25]。由表1可以看出，隨著反復(fù)凍融次數(shù)的增加，結(jié)合水比例沒有顯著性變化（P>0.05）；不易流動水比例呈上升趨勢，凍融第5次比凍融前4次顯著性升高（P<0.05）；自由水比例呈下降趨勢，凍融過的肉與鮮肉相比出現(xiàn)顯著性下降（P<0.05）。原因主要是：因為結(jié)合水是與蛋白質(zhì)緊密結(jié)合的水，所以結(jié)合水對羊肉的保水性基本沒有影響。隨著不斷的冷凍解凍處理，肌細胞受到冰晶的不斷破壞，自由水以解凍汁液的形式損失，比例呈現(xiàn)不斷下降趨勢。不易流動水的比例增加與損失汁液的一部分回吸有關(guān)[13]。

表2顯示了在對羊肉進行不同次數(shù)的凍融操作之后水分橫向弛豫時間的T2變化，由表可知羊肉T21（結(jié)合水）在不斷地冷凍解凍當中無顯著差異（P>0.05）。不過T22（不易流動水）隨著凍融次數(shù)的增加時間發(fā)生位移。T22與反復(fù)凍融次數(shù)呈負相關(guān)，可能是因為凍融使肌原纖維蛋白分子空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，肌原纖維蛋白無法收集更多的水原子，持水力下降，也說明凍融后T22對應(yīng)水分的移動性即自由度下降了。T22時間越短，水與底物之間的連接更加緊致。T23（自由水）先上升隨后開始下降，意味著此部分的水分移動性并不穩(wěn)定。

表2 不同凍融次數(shù)羊肉中水分橫向弛豫時間變化Table 2 Effect of freeze-thaw cycles on transverse relaxation time of water of mutton

3 結(jié)論

羊肉經(jīng)過反復(fù)凍融后，pH和保水性下降，硫代巴比妥酸值、揮發(fā)性鹽基氮值和菌落總數(shù)均增加，嫩度呈總體下降趨勢。低場核磁共振T2弛豫時間分析結(jié)果表明，隨著反復(fù)凍融次數(shù)的增加，結(jié)合水比例基本沒有變化；不易流動水比例上升；自由水比例下降。通過分析豫馳時間T2的變化，不易流動水和自由水兩種水分狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變。反復(fù)的冷凍解凍過程中，冰晶的長大和重結(jié)晶不斷破壞了細胞結(jié)構(gòu)，嚴重降低了羊肉食用品質(zhì)。該研究為反復(fù)凍融引起羊肉品質(zhì)下降提供了理論依據(jù)。因此，在實際生產(chǎn)過程及流通中應(yīng)完善羊肉冷鏈管理以避免產(chǎn)生反復(fù)凍融現(xiàn)象。