歐姆加熱解凍法對豬肉理化及氧化特性的影響

戴 妍，邵樂樂，鄔 威2，，劉 毅，李興民，戴瑞彤

（1. 重慶化工職業學院，環境與質量檢測學院，重慶 401228；2. 西南大學動物科學技術學院，重慶 400715；3. 中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京 100083）

一直以來，冷凍處理因其有效抑制細菌繁殖、貯藏時間較長、維持食用品質及節約生產成本等優勢，是畜產品、水產貯藏保鮮的主要手段[1-2]，然而冷凍肉品在使用前必須要進行解凍操作，解凍是貯藏加工中比較重要的工藝，通常需要在室溫或者冷藏條件下進行。但是，如果解凍時間較長，可能引起肉品物理、化學、營養、微生物變化，導致食用品質下降（可溶性蛋白大量溶出、肉汁滲出、組織變軟、色澤變化、風味下降），以及較高的能量損耗[2-3]，根據Xia X 等人[4]的分析，在4 ℃自然解凍豬肉的理化特性和質量損失比直接浸入到冷水中解凍、流水解凍、微波解凍和常溫解凍等方法最為接近新鮮豬肉。傳統解凍方法解凍時間較長、汁液流失率較高，可能導致肉中微生物生長迅速、營養成分流失加劇、肌肉能量損失加大，開發新的解凍技術對于提高冷凍肉整體品質有非常重要的意義。因此，越來越多的研究集中于開發可替代的解凍方式，從而更好解決上述問題。目前，常用的解凍方式主要有空氣解凍、流水解凍，而新解凍方式集中于電解凍（歐姆加熱解凍、高壓脈沖電場解凍）、高壓解凍、微波輔助解凍、真空蒸汽解凍、射頻解凍等）[1，3]。

歐姆加熱解凍是一種全新的電極加熱解凍方法。在電場作用下，電流通過導電性的食物時，帶電能量充分釋放，引發食品自熱現象，從而達到解凍的效果。研究表明，這種解凍方式在解凍工藝中發揮了很重要的作用，當歐姆加熱解凍電壓梯度為10～30 V/cm 時，與新鮮樣品相比，由于組織結構的變化引起解凍牛肉片質構特性（硬度、咀嚼性和膠黏度）顯著變化，而其余指標變化不大[5]。Duygu B 等人[6]也發現，歐姆加熱解凍肉品具有解凍速度快和汁液損失小等優勢。Liu L 等人[2]使用歐姆加熱解凍法成功解凍金槍魚肉，深入研究頻率（50，20 Hz） 對于金槍魚不同部位解凍的影響，研究表明解凍效果與食品的電導率有關，當使用平行電流，同時去除魚肉表面膜影響時，歐姆加熱解凍后魚肉的電導率最好，解凍效果最佳。目前，歐姆解凍肉品的理化特性和氧化的影響方面還沒有發現更多研究，為了深入研究歐姆解凍肉品的可行性和特性，以豬肉背最長肌為研究對象，通過比較鮮豬肉、水浴解凍肉，初步考查歐姆解凍豬肉顏色、解凍損失、蒸煮率損失、pH 值、剪切力、肌紅蛋白等色素蛋白含量、蛋白降解、氧化水平及組織結構等方面的變化，為完善歐姆解凍肉品的工業化提供理論基礎數據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

將4 頭6 月齡、110 kg 長白雜交豬宰殺后，放在4 ℃冷庫中成熟1 d，除去可見背膘后取背最長肌（Longissimus dorsi），北京市順義鵬程食品有限公司提供；蛋白酶抑制劑PMSF、蛋白酶抑制劑混合物，Amresco 公司提供；三羥甲基氨基甲烷、乙二胺四乙酸二鈉、十二烷基硫酸鈉、丙烯酰胺、甲叉雙丙烯酰胺、甘氨酸、過硫酸銨、N,N,N',N'- 四甲基乙二胺、甘油、β -巰基乙醇、溴酚藍、二流蘇糖醇、尿素、硫脲、考馬斯亮藍R-250、Bradford 試劑盒、0.45 μm 水系濾膜、鹽酸胍、三羥甲基氨基甲烷、5,5'-二硫代雙（2-硝基苯甲酸） （DTNB）、乙二胺四乙酸二鈉、苯甲基磺酰氟、疊氮化鈉以及牛血清白蛋白BSA 等，索來寶有限公司提供；蛋白marker（biolabs P7710），北京百靈克公司提供；其他試劑，北京藍弋公司提供。

1.2 儀器與設備

歐姆加熱設備和水浴加熱槽子，實驗室自制[7]；熱電偶溫度計，北京工業溫度傳感器有限公司產品；FA-25 型超細勻漿器，上海FLUKO 流體機械制造有限公司產品；Evolution60 型紫外可見分光光度計，美國熱電公司產品；TA instruments Q200 型差熱掃描量熱儀DSC，美國TA 公司產品；Mini-PROTEAN Tetra Cell system 型蛋白電泳儀，美國Biorad 公司產品；S-3400N 型掃描電鏡，日本Hitachi 公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 豬肉塊冷凍解凍處理

對照處理（NT），新鮮豬肉，不經過任何冷凍解凍處理；解凍處理組分為歐姆（Ohmic，OH） 和水浴（waterbath，WB） 解凍處理組。解凍處理組首先使用鋒利的刀切割肉塊形狀大致為3 cm×3 cm×10 cm，肉質量為110±10 g。將切好的肉塊用聚乙烯薄膜包裹，在-25 ℃冰箱中直到肉樣完全凍上。解凍前，樣品放置-18 ℃冰箱中12 h[8]。凍肉樣品分別用水浴和歐姆加熱進行解凍，水浴加熱解凍將水浴鍋溫度調至25 ℃，肉塊解凍到中心溫度不低于4 ℃后進行相關指標的測定，歐姆加熱解凍參考文獻[7]的方法，將凍肉夾在2 個電極之間，采用10 V/cm進行加熱解凍，加熱至肉塊中心溫度不低于4 ℃，關閉電源，將肉塊取出，進行相關指標分析。

1.3.2 解凍損失、蒸煮損失和pH 值測定

解凍損失參考文獻[9]的方法進行測定，解凍損失由公式（1） 表示。

將解凍好的肉取（50 g） 放到透明蒸煮袋中，放置85 ℃水浴中直到肉塊的中心溫度達到75 ℃，再保持30 min 后取出，用濾紙擦拭肉塊表面至沒有明顯汁液存在，蒸煮率損失由公式（2） 表示[10]。

pH 值參照Dai Y 等人[11]的方法進行測定。

1.3.3 顏色、剪切力分析

顏色測定參考文獻[12]，用Minolta CR-400 型測色色差計分別測定對照組、歐姆解凍組及水浴解凍組的肉品色澤，任意取豬肉塊表面4 個不同的位置進行色澤測定。測定指標包括亮度值L*值（Lightness）、紅度值a*值（Redness/greenness） 和黃度值b*值（Yellowness/ brownness）。

剪切力測定參考文獻[12]，把經過蒸煮后的肉塊切割成1 cm×1 cm×5 cm 的肉塊，切割方向平行于肌纖維方向。然后用質構儀（TA-XT2） 進行剪切力的測試。

1.3.4 肌原纖維蛋白小片化和可溶性蛋白濃度分析

肌原纖維蛋白小片化指數的測定參考文獻[13]。把解凍后的樣品粉碎，取2.5 g 樣品，加入到25 mL 0.02 mol/L pH 值7.0 的磷酸鉀緩沖液（100 mmol/L KCl、1 mmol/L EDTA，1 mmol/L MgCl2，1 mmol/L NaN3） 中。4 ℃下離心（1 000×g，15 min）。將肌纖維反復提取離心3 次后，稀釋至0.5 mg/mL，于波長540 nm 處測定吸光度。MFI 指數=吸光度×200。

可溶性蛋白濃度分析參考文獻[11]，可溶性肌原纖維蛋白的含量（mg/g） = 可溶性總蛋白含量（mg/g） -可溶性肌漿蛋白含量（mg/g）。

1.3.5 蛋白質的差熱掃描及色素蛋白含量分析

DSC 分析參照文獻[11]進行測定，樣品的氧合肌紅蛋白含量、去氧肌紅蛋白含量、高鐵肌紅蛋白含量及總肌紅蛋白含量參考文獻[12]進行測定。

1.3.6 肌漿蛋白與肌原纖維蛋白的提取及SDS-PAGE分析

肌漿蛋白和肌原纖維蛋白的提取方法和SDSPAGE 電泳條件參考文獻[13-14]測定。

1.3.7 蛋白質氧化與脂肪氧化分析

蛋白質氧化（游離巰基、羰基） 和脂肪氧化分析方法參考文獻[14]。游離巰基含量的結果表示為μmol/mg，羰基含量表示為μmol DNPH/mg。脂肪氧化分析以硫代巴比妥酸（TBARS） 表示，TBARS 值表示為mg MDA/kg。

1.3.8 肌肉肌纖維組織結構測定

肌纖維組織結構用透射電鏡分析參考文獻[11]。

1.4 統計方法

用SPSS16.0 數據分析軟件對各指標進行分析，ANOVA 及Duncan 檢測法用于分析同對照組、水浴解凍處理組、歐姆解凍處理組肉品各指標的顯著性差異（p＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 歐姆解凍和水浴解凍對肉塊解凍時間的影響

歐姆解凍凍豬肉塊所需時間為37±2 min，而水浴解凍凍豬肉塊所需時間為115±2 min，歐姆解凍肉塊所需時間為水浴解凍時間的1/3。

2.2 解凍損失、蒸煮率損失、pH 值及剪切力的影響

歐姆和水浴解凍的豬肉塊解凍損失、蒸煮率損失，pH 值及剪切力的變化分析見表1。

表1 歐姆和水浴解凍的豬肉塊解凍損失、蒸煮率損失，pH 值及剪切力的變化分析

由表1 可知，歐姆解凍和水浴解凍方式對豬肉的解凍損失、蒸煮率損失、pH 值及剪切力的影響。歐姆解凍和水浴解凍的豬肉塊的解凍損失和pH 值上無顯著性差異（p>0.05）。歐姆解凍的豬肉塊蒸煮率損失（30.04 %） 顯著低于（p＜0.05） 對照組豬肉塊（35.28%），對照組鮮肉的總水分損失含量與對照組無顯著差別（p>0.05）。蒸煮率損失及解凍損失是營養肉品工業化生產質量非常重要的指標之一，較高的蒸煮率損失可能會導致肉中汁液損失加劇和感官質量顯著改變[15-16]。徐志善等人[17]認為凍肉隨著解凍過程中導致肉中一部分汁液流失，因此最后解凍肉的蒸煮率損失可能低于鮮肉樣品，由于水浴加熱解凍比歐姆加熱解凍溫度較高，解凍時間較慢，引起鮮肉中的內源酶解作用弱，肉品嫩化作用不完全，引起較高的蒸煮率損失[18]。

2.3 肉色分析

歐姆解凍和水浴解凍的豬肉塊顏色的影響分析見表2。

表2 歐姆解凍和水浴解凍的豬肉塊顏色的影響分析

由表2 可知，對照組、歐姆解凍組和水浴解凍組的顏色分析。肉和肉制品的顏色是表征肉品新鮮程度、影響消費者可接受性非常重要的因素之一[19]。歐姆解凍組和水浴解凍組的亮度L*值（53.27～53.51）和黃度b*值（10.89～11.06） 顯著高于對照組（p＜0.05）。對照組和歐姆解凍組的紅度a*值（4.99～5.06） 顯著高于（p＜0.05） 水浴解凍處理組（3.76）。L*值增加和a*值下降可能與球蛋白降解、肌漿蛋白析出、蛋白質的交聯、色素置換，肉品褪色及高鐵肌紅蛋白的形成有關[20]。由于水浴解凍組解凍時間較長，造成肉長時間與氧氣接觸，引起肉中去氧肌紅蛋白和氧合肌紅蛋白轉化為高鐵肌紅蛋白，使得肉的a*值下降，褪色現象發生。

2.4 色素蛋白含量分析

歐姆解凍和水浴解凍的豬肉塊肌紅蛋白等色素蛋白含量分析見表3。

表3 歐姆解凍和水浴解凍的豬肉塊肌紅蛋白等色素蛋白含量分析

由表3 可知，對照組、歐姆解凍和水浴解凍處理組色素蛋白含量分析。肉和肉制品顏色與其內部的總肌漿蛋白含量、氧合肌紅蛋白、去氧肌紅蛋白和高鐵肌紅蛋白的相對含量息息相關[21]。對照組、歐姆解凍和水浴解凍處理組中肉塊的總肌紅蛋白含量、去氧肌紅蛋白及氧合肌紅蛋白比例無顯著差異（p>0.05)。而水浴解凍處理組肉塊的高鐵肌紅蛋白比例（45.23%） 顯著高于（p＜0.05） 歐姆解凍處理組（39.68%）。原因可能是由于水浴解凍時間較長，而且解凍溫度較高，造成肉中高鐵肌紅蛋白的轉化率相應提高，引起肉品褪色[12]。

2.5 肌原纖維蛋白小片化及可溶性蛋白濃度分析

歐姆解凍和水浴解凍的豬肉塊可溶性蛋白含量和肌原纖維蛋白小片化分析見表4。

表4 歐姆解凍和水浴解凍的豬肉塊可溶性蛋白含量和肌原纖維蛋白小片化分析

由表4 可知，對照組、歐姆解凍和水浴解凍對豬肉可溶性蛋白質含量和肌原纖維小片化指數影響分析。肌原纖維小片化指數作為肉和肉制品嫩化關鍵的影響因子，隨肉品宰后內源酶活力的增強和氧含量的增加而增加[13]。對照組和歐姆組豬肉肌原纖維小片化指數（45.90～48.16） 顯著低于（p＜0.05） 水浴解凍處理組（64.83），歐姆處理組豬肉可溶性肌纖維蛋白含量（87.07 mg/g） 顯著高于（p＜0.05） 對照處理組（50.28 mg/g）。對照組豬肉總可溶性肌漿蛋白含量（65.12 mg/g） 顯著高于（p＜0.05） 歐姆組和水浴解凍處理組豬肉（51.37～51.97 mg/g）。肉中可溶性蛋白質含量與嫩度值呈負相關關系[22]，肌原纖維蛋白溶解隨內源酶的作用逐步升高，對照組、歐姆組和水浴解凍處理組肉塊的總可溶性蛋白含量無顯著性差異（p>0.05）。隨著解凍的進行，歐姆和水浴解凍處理組豬肉蛋白內源酶發生充分作用，使肉中肌纖維蛋白輕微降解，從而提高肌原纖維蛋白小片化程度和可溶性肌原纖維蛋白含量，達到了肉質嫩化的效果。而鮮肉中可能由于內源酶作用不完全，肉質嫩化不充分。

2.6 蛋白質的差熱掃描分析

歐姆解凍和水浴解凍豬肉塊蛋白質的差熱掃描分析見表5。

表5 歐姆解凍和水浴解凍豬肉塊蛋白質的差熱掃描分析

差熱掃描量熱儀技術主要是能夠測定食物系統的蛋白質熱轉變等參數[23]。DSC 熱流曲線中可以表明蛋白質的吸收溫度峰和熱焓（ΔH） 變化。對照組、歐姆解凍和水浴解凍豬肉有3 個明顯的溫度吸收峰，分別在55.43～56.01 ℃，66.07～66.64 ℃，77.48～77.60 ℃。生雞肉中DSC 圖中也呈現出這樣3 個明顯的吸收峰[24]，與試驗結果一致。對照組、歐姆解凍、水浴解凍組豬肉的3 個吸收峰溫度并無顯著性差異，歐姆解凍組與對照組ΔH 無顯著差異（p>0.05）。

2.7 肌漿蛋白和肌原纖維蛋白的SDS-PAGE 電泳分析

歐姆和水浴解凍豬肉的肌漿蛋白和肌原纖維蛋白電泳圖譜見圖1。

圖1 歐姆和水浴解凍豬肉的肌漿蛋白和肌原纖維蛋白電泳圖譜

由圖1 可知，對照組、歐姆解凍、水浴解凍豬肉的肌漿蛋白質和肌原纖維蛋白質的電泳條帶整體變化不大，從左側肌漿蛋白質電泳條帶中可以看出，水浴解凍處理組豬肉蛋白條帶（50～60，30～40，20～25 kDa） 發生了輕微的弱化現象，蛋白條帶弱化可能伴隨著析出的肌漿蛋白結合到肌原纖維蛋白之上，引發肉品褪色[25]。由于水浴解凍時間較長、溫度較高，可能隨著解凍損失的加劇，更多的肌漿蛋白降解，掩飾紅色的形成。

從肌原纖維蛋白電泳條帶來看，對照組的蛋白條帶在80～100，50～60，30～40，20～25 kDa 發生了輕微弱化，而歐姆解凍組與水浴解凍組豬肉肌纖維蛋白條帶整體區別不大。在以往鑒定出的電泳條帶中，主要對應α -輔肌動蛋白、肌鈣蛋白T+、原肌球蛋白、肌鈣蛋白等，這些蛋白質條帶在鮮肉中發生了輕微的弱化，顯示鮮肉中內源酶的作用較弱，肌原纖維小片化不完全，肉質嫩化作用不完全[26]。

2.8 脂肪以及蛋白質氧化分析

歐姆和水浴解凍的豬肉塊的脂肪和蛋白質氧化分析見表6。

由表6 可知，對照組、歐姆解凍組、水浴解凍組的脂肪氧化和蛋白質氧化分析。由于解凍過程中隨著肉中汁液的流失，脂肪氧化作用加劇[27]。對照處理組的TBARS（0.13 mg MDA/kg） 含量顯著低于（p＜0.05） 歐姆解凍與水浴解凍處理組（0.26，0.34 mg MDA/kg）。由于歐姆解凍和水浴解凍處理都涉及到解凍汁液流失問題，因此相比新鮮豬肉，脂肪氧化程度略高。而三者的羰基含量無顯著性差異（p>0.05）。對照組游離巰基含量（112.16 μmol/mg）顯著高于（p＜0.05） 歐姆解凍處理組（82.28 μmol/mg）。結果表明，電極解凍方式可能會引發肉品中蛋白質變性，由于蛋白質氧化可能導致肉中游離巰基含量減少，引發蛋白質的聚集與交聯作用，最終引起肉質變硬。

表6 歐姆和水浴解凍的豬肉塊的脂肪和蛋白質氧化分析

2.9 肌纖維組織結構電鏡分析

對照組、歐姆和水浴解凍豬肉肌纖維透射電鏡圖（×15 000，縱切面） 見圖2。

圖2 對照組、歐姆和水浴解凍豬肉肌纖維透射電鏡圖（×15 000，縱切面）

由圖2 可知，3 種處理方式中肉品的肌纖維排列規則且有非常完整的Z 線、I 帶和A 帶。歐姆解凍和水浴解凍處理組的肌節收縮，肌節長度變短。肌纖維的收縮伴隨著肉中肌原纖維蛋白質的降解和解凍過程中部分汁液滲出[11]，影響整體肉品品質。

3 結論

與對照組相比，歐姆解凍和水浴解凍組顯著改變了豬肉顏色、肌原纖維蛋白小片化程度、可溶性肌漿蛋白含量、TBARS 值和肌節長度。歐姆解凍大約是水浴解凍時間的1/3，歐姆解凍的肉品MetMb%、MFI 參數較低，a*值較高，其他參數無明顯變化。因此，歐姆解凍處理可以在節約解凍時間的前提下，能夠保持較好的肉品品質，品質更為接近鮮肉。