抗凍劑與浸漬冷凍協同處理對調理牛排凍藏期品質的影響

摘 要：為闡明抗凍劑與浸漬冷凍協同處理對調理牛排凍藏品質的影響，以牛肉為原料，添加調味料或輔料，經加工制成調理牛排。調理牛排樣品采用空氣凍結、抗凍劑、浸漬凍結和抗凍劑與浸漬凍結聯合處理進行冷凍處理。將牛排置于－30 ℃冰柜凍藏90 d，分別在0、30、60、90 d測定解凍損失率、汁液損失率、蒸煮損失率、質構特性、剪切力、色澤和硫代巴比妥酸反應物（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）值及觀察牛排微觀結構。結果表明：與其他處理組相比，抗凍劑與浸漬凍結聯合處理組的調理牛排解凍損失率、汁液損失率、蒸煮損失率均明顯降低，且TBARS值也明顯低于其他處理組；此外，該處理組調理牛排的亮度值和紅度值較高，組織結構中肌纖維排列整齊、最緊密。綜上，采用抗凍劑與浸漬凍結聯合處理調理牛排不僅能促使其組織結構緊密以保持較好的保水性，而且可保持其肉色穩定。

關鍵詞：調理牛排；抗凍劑與浸漬凍結聯合處理；保水性；肉色

Effects of Combined Treatment of Antifreeze Agent and Immersion Freezing on Quality of

Prepared Beef Steaks during Frozen Storage

WU Mengxia1， WANG Xiaofan2， WANG Zhouping2， LI Cong1， WANG Ying1，3，*， XU Baocai1，3，*

（1. School of Food and Biological Engineering， Hefei University of Technology， Hefei 230601， China;

2. School of Food Science and Technology， Jiangnan University， Wuxi 214122， China;

3. Engineering Research Center of Bio-Process of Ministry of Education， Hefei University of Technology， Hefei 230601， China）

Abstract： The purpose of this study was to clarify the effect of the combination of antifreeze and immersion freezing on the quality of frozen prepared beef steaks. Four groups were set up： i） control group， vacuum packaging before frozen storage; ii） antifreeze group， incorporation of antifreeze during tumbling vacuum; iii） immersion freezing group; and iv） antifreeze + immersion freezing group. Beef steaks were frozen at ?30 "℃ for up to 90 days. The thawing loss， juice loss， cooking loss， texture characteristics， shear force， color and thiobarbituric acid reactive substances （TBARS） value were measured after 0， 30， 60 and 90 days， and the microstructure was observed. The results showed that compared with the other treatment groups， the thawing loss， juice loss， cooking loss and TBARS value were significantly decreased in the antifreeze + immersion freezing group. In addition， for the combined treatment group， the brightness and redness values were higher， and muscle fiber arrangement was orderly and tightest among the four groups. Conclusion： The combination of immersion freezing and antifreeze can not only make the tissue structure of prepared beef steaks more compact to maintain better water retention capacity， but also keep its color stability.

Keywords： prepared beef steaks; combined treatment of antifreeze and immersion freezing; water retention capacity; meat color

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20231221-114

中圖分類號：TS251.52 " " " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2024）01-0061-06

引文格式：

吳夢霞， 汪小帆， 王周平， 等. 抗凍劑與浸漬冷凍協同處理對調理牛排凍藏期品質的影響[J]. 肉類研究， 2024， 38（1）：

61-66. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20231221-114. " "http：//www.rlyj.net.cn

WU Mengxia， WANG Xiaofan， WANG Zhouping， et al. Effects of combined treatment of antifreeze agent and immersion freezing on quality of prepared beef steaks during frozen storage[J]. Meat Research， 2024， 38（1）： 61-66. （in Chinese with English abstract） DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20231221-114. " "http：//www.rlyj.net.cn

調理牛排是以牛肉為原料，添加適量調味料或輔料，經過適當加工，未經殺菌處理的冷凍產品。因其具有食用方便、附加值高和營養均衡等優點，深受消費者喜愛，具有較好的發展前景[1]。市場上，調理牛排主要以冷凍形式銷售，因為冷凍不僅能夠顯著抑制腐敗微生物快速生長，而且可以減緩生物化學反應進程[2]。然而，肉制品在冷凍過程中肌纖維（肌肉細胞）內會形成大量冰晶，致使細胞損傷，引起肉制品解凍損失嚴重、汁液營養損失、感官和質構劣變等問題[3]。此外，傳統冷凍方式能耗大、凍結時間較長，不僅會增加成本，還浪費時間[4]。這些問題嚴重限制了調理牛排發展。

為減少解凍損失、保持肉制品品質，許多研究在肉制品中添加適量抗凍劑[5-6]。糖類和多元醇中含有大量羥基，因此具有吸水性強的特點，能夠降低冷凍肉制品中水分遷移以減少汁液損失，是較常用的抗凍劑[7]。相較于傳統冷凍方式，浸漬凍結具有凍結速率快、能耗低、凍結質量好等優點，是一種較理想的新型冷凍加工技術[8]。近年來研究發現，我國冷凍食品廠將從日本進口的浸漬式快速冷凍機投入到魚貝類等水產品速凍中，最終實現生產規模化。還有學者研發了新型浸漬式凍結設備，即通過將食品包裝后再浸漬凍結，可以用于冷凍蟹棒等即食食品。然而，浸漬式凍結過程仍然存在缺陷，如載冷劑質量下降和載冷劑溶質滲入被凍物料等現象[4]，導致浸漬式快速凍結技術至今無法得到廣泛應用；并且浸漬凍結主要應用于速凍水產品和生鮮果蔬，但在調理肉制品領域的應用較單一[8-9]。

基于此，有學者對冰柜凍結、浸漬凍結和平板凍結法對調理牛排在凍藏期內品質的影響進行了研究。結果表明，經過浸漬凍結處理的調理牛排，其色澤、保水能力、質構特性等方面均優于冰柜凍結組和平板凍結組[10]。

此外，針對調理牛排研制了新型功能性抗凍劑配方（海藻糖1.8%（m/m）、聚葡萄糖3.3%（m/m）、黃原膠0.5%（m/m））[11]。為更好地保持調理牛排品質，本研究通過抗凍劑和浸漬凍結聯合技術對調理牛排進行凍藏處理，研究該冷凍方式對調理牛排品質的影響，旨在為工業研發調理牛排凍藏新技術提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

牛后臀肉（烏拉圭牛，2 歲齡，雄性，n＝5）購自南京蘇果超市，置于冰盒中40 min內運回實驗室。

海藻糖、真空包裝袋（聚乙烯塑料袋） 上海萬利達食化有限公司；食用鹽、白砂糖、異抗壞血酸鈉"雨潤集團工廠；氯化鉀、碳酸氫鈉和碳酸鈉等試劑 國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

VT50真空滾揉機 瑞士Suhner AG公司；DZ-400/2S真空包裝機 山東小康機械有限公司；CR21G Ⅲ高速冷凍離心機 日本Hitachi Koki公司；C-LM3B數顯式肌肉嫩度儀 東北農業大學食品學院；TA.XT Plus質構儀 美國FTC公司；飛納臺式掃描電子顯微鏡"復納科學儀器（上海）有限公司；HH-6數顯恒溫水浴鍋 江蘇國華電器有限公司；DW-60W308超低溫保存箱 浙江捷盛低溫設備有限公司；U-5100比率光束分光光度計 長沙科美分析儀器有限公司；CR-400色差計 日本柯尼卡美能達公司。

1.3 方法

1.3.1 腌制液配制

參考謝勇[12]的方法，并稍作修改。腌制液配方（以樣品質量分數計）：食鹽2%、白砂糖0.4%、異抗壞血酸鈉0.12%、碳酸氫鈉0.6%、碳酸鈉0.4%和冰水20%。

1.3.2 調理牛排制作工藝流程

參考謝勇[12]的流程，稍作改進。將后臀肉進行修整，剔除脂肪、肌膜、結締組織等，沿肌纖維方向將肉分割成質量（100±5）g、體積8 cm×6 cm×2 cm的肉塊進行腌制，共48 塊。將分割后的原料肉和腌制液添加到真空滾揉機內，腌制2 h。其中滾揉過程中每20 min間歇10 min，設置參數為0～4 ℃、真空度小于－0.7 bar、轉速20 r/min。得到調理牛排后用于后續處理。

1.3.3 調理牛排凍藏處理

將腌制完成后的牛排用聚乙烯袋單獨包裝，調理牛排隨機分成4 組，每組12 塊，凍藏90 d。每30 d測定相應指標，每個時間點檢測3 塊。具體處理如下：1）空氣凍結組（對照組）：牛排真空包裝后置于－30 ℃冰箱凍藏；2）抗凍劑組：將抗凍劑（海藻糖1.8%、聚葡萄糖3.3%、黃原膠0.5%，以牛排質量計）滾揉添加入牛排中，真空包裝后置于－30 ℃冰箱凍藏；3）浸漬凍結組：牛排真空包裝后置于凍結液（含28%乙醇、10%甜菜堿、8%丙二醇、4%氯化鈉，m/m）中，于－30 ℃浸漬12 h后，置于－30 ℃冰箱凍藏；4）抗凍劑聯合浸漬凍結組：將上述抗凍劑滾揉添加入牛排中，真空包裝后放入上述凍結液中，于－30 ℃浸漬速凍12 h，后置于－30 ℃冰箱凍藏。

1.3.4 調理牛排指標測定

每組調理牛排分別在貯藏0、30、60、90 d時取出3 塊樣品，置于4 ℃冰箱進行解凍。待樣品中心溫度達到2 ℃左右時，取出測定以下實驗指標[13]。

1.3.4.1 剪切力和質構特性測定

剪切力測定參照張萌等[14]的方法，并稍作修改。將肉塊放入蒸煮袋后，插入熱電偶溫度計，當肉樣內部中心溫度達到75 ℃后，沿肌纖維方向切成1 cm×1 cm×2 cm的肉樣，使用數顯示肌肉嫩度儀測定剪切力。剪切力測定時，沿樣品肌纖維垂直方向切割樣品，測前、測后速率均為2.0 mm/s，測試速率為1.0 mm/s，下壓距離為0.5 cm。每組樣品做5 個平行實驗，結果取平均值。

質構測定參照謝勇[12]的方法，稍作修改。采用全質構特性分析模式，采用平底柱狀探頭P50，將樣品放置于臺面，探頭以1 mm/s的速率向下移動，將樣品壓縮2 次（間隔5 s），每次壓縮至原始厚度的50%，觸發力5 g、測試速率和返回速率均為5 mm/s。每組樣品做5 個平行實驗。

1.3.4.2 色澤測定

參照Wang Ying等[3]的方法。首先對樣品進行處理，調理牛排解凍后，用濾紙吸取表面水分。色差計測定前用白板進行校準，選用D65光源（10°）、測量區域8 mm進行測量，平行測定5 個測定點。測定結果用亮度值（L*）、紅度值（a*）和黃度值（b*）表示。

1.3.4.3 解凍損失率測定

取冷凍牛排，稱質量。待解凍后，使用濾紙吸取表面水分，并稱質量。調理牛排解凍損失率按式（1）計算。

（1）

1.3.4.4 汁液損失率測定

參照Stika等[15]描述的方法。取（2.0±0.2）g樣品于離心管（帶有濾紙）中，稱肉樣和離心管總質量；離心（4 ℃、500 r/min）10 min后稱肉樣和離心管總質量。調理牛排汁液損失率按式（2）計算。

（2）

1.3.4.5 蒸煮損失率測定

取樣品（5.0±0.5）g，解凍后的樣品用濾紙吸取表面水分，置于燒杯中，稱質量；80 ℃水浴加熱至肉樣中心溫度達到75 ℃取出，冷卻至室溫后稱其質量。調理牛排蒸煮損失率按式（3）計算。

（3）

1.3.4.6 硫代巴比妥酸反應物（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）值測定參考Faustman等[16]的方法并改進。取10 g調理牛排樣品切碎于燒杯中，向燒杯中加入20 mL蒸餾水（被測樣品），向不含牛排樣品的燒杯中加入1 mL蒸餾水作為空白樣品。用均質機高速均質（30 s、10 000 r/min）后，向被測樣品中加入25 mL體積分數25%三氯乙酸（trichloroacetic acid，TCA）溶液，空白樣品中加入1 mL TCA溶液，然后將被測樣品與空白樣品離心（4 ℃、3 000×g、20 min），用濾紙過濾后取2 mL上清液，向其中加入2 mL 0.02 mol/L硫代巴比妥酸溶液，在沸水浴中加熱20 min，再流水冷卻5 min，最后于532 nm波長處測定樣品吸光度。TBARS值按式（4）計算。

（4）

1.3.4.7 調理牛排微觀結構觀察

參照謝勇[12]的方法進行操作，稍作修改。取貯藏30 d的樣品，切成1 mm×1 mm×1 mm大小，置于固定液（含體積分數2.5%戊二醛和1.0 g/100 mL四氧化鋨，pH 7.4）中固定2 h。使用磷酸鹽緩沖液漂洗3 次（每次15 min）；再依次使用體積分數30%、50%、70%、80%、90%乙醇溶液進行梯度洗脫（每次15 min）；最后，使用不同體積比（分別為1∶3、1∶1、3∶1）叔丁醇-乙醇依次漂洗樣品，每次漂洗10 min。將脫水后樣品置于通風櫥中脫醇，然后真空冷凍干燥48 h。取出干燥樣品后噴金鍍膜，隨后使用掃描電子顯微鏡觀察，放大倍數500 倍。

1.4 數據處理

數據采用SPSS軟件處理，對數據進行單因素方差分析和Duncan’s檢驗。Origin 8.0軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同冷凍處理對調理牛排質構特性和剪切力的影響

肉制品的質構特性直接關系到肉質嫩度及其他食用品質，是評價肉制品的關鍵指標。由圖1A可知，4 種冷凍方式處理的調理牛排硬度在凍藏90 d內均明顯下降。這可能與調理牛排制作過程中的滾揉、腌制工藝相關，滾揉可以有效提高肉制品嫩度，而腌制用的鹽類則可保持肉中水分，降低其硬度[17]。在凍藏期內，抗凍劑組、浸漬凍結組和抗凍劑聯合浸漬凍結組調理牛排硬度明顯高于對照組，抗凍劑中含有海藻糖等多種糖類，能夠促使肉中形成均勻小冰晶，減小肌肉內部水分損失[10]。浸漬液具有較高凍結速率，產生冰晶較小，有助于降低冷凍對調理牛排組織的破壞[3]。此外，由圖1B可知，4 組調理牛排彈性均隨著貯藏時間延長而下降，這是由于調理牛排經過凍結處理后，形成的冰晶破壞了肌原纖維結構完整性，導致彈性降低[18]。

嫩度是評價肉制品的重要指標[19]。嫩度增加與冷凍貯藏時間緊密相關，剪切力越小，嫩度越高，肉制品嫩度將隨冷凍和解凍處理而增加[12]。由圖1C可知，4 種冷凍條件下，調理牛排的剪切力均隨凍藏時間延長呈先升高后下降的趨勢。原因是凍藏過程中產生的冰晶會影響肌纖維延展性及可拉伸性，降低肌肉可塑性；此外，解凍后汁液損失加大，導致肌肉纖維水分含量減少，因此，需要更大的剪切力來切斷肌肉纖維，從而導致剪切力增加[20]。隨著凍藏時間延長，冰晶逐漸增大，促使肌原纖維結構損壞，無法維持完整性，造成剪切力下降。空氣凍結組調理牛排的剪切力在凍藏60、90 d時明顯高于其他3 組，表明抗凍劑、浸漬凍結或二者聯合處理均能明顯提高調理牛排在凍藏期的嫩度。原因是抗凍劑含有多糖，因此含有大量羥基，吸水性較強，能夠降低肉中水分遷移以減少汁液損失[7]；浸漬凍結速率快、凍結質量好、形成的冰晶較小，可以最小化肌肉內部水分損失率，并且對肌肉結構造成的機械性損傷較小[12]。

2.2 不同冷凍處理對調理牛排色澤的影響

肉色能夠直接影響消費者購買欲。由圖2可知，4 個處理組調理牛排L*與a*均呈逐漸降低趨勢，而b*逐漸上升。原因是肉色在貯藏過程中逐漸變暗、發黃。Stika等[15]指出，凍藏期間牛排a*下降是因為肌紅蛋白、氧合肌紅蛋白的氧化反應以及高鐵肌紅蛋白還原酶活力均會被低溫抑制，高鐵肌紅蛋白積累，感官上表現為肉制品a*下降而褐變。調理牛排b*上升可能與蛋白質降解和脂肪氧化有關。此外，凍藏60、90 d時，調理牛排經過抗凍劑聯合浸漬凍結處理后，其L*明顯高于其他3 組。凍藏60 d，抗凍劑聯合浸漬凍結組調理牛排的a*明顯大于其他3 組。原因可能是抗凍劑中糖類物質與浸漬冷凍協同作用抑制蛋白質氧化，從而達到護色作用[20]。

2.3 不同冷凍處理對調理牛排保水性的影響

由圖3可知，4 組調理牛排在凍藏期的解凍損失率、汁液損失率和蒸煮損失率均呈上升趨勢。這是由于在凍藏過程中，調理牛排肌纖維（肌肉細胞）中形成的冰晶使細胞膜損傷，導致細胞外液和部分內液流出；此外，冷凍使蛋白質發生變性，其保水能力下降，水分不能與蛋白質分子重新結合，最終遷移出來[21-22]。細胞中冰晶體積也會隨著凍藏時間延長而變大，長時間凍藏造成肉制品中冰晶約占總水分含量的90%～95%，使肉制品可塑性減小，造成解凍損失、蒸煮損失、汁液損失等增大[23-25]。與其他3 組相比，抗凍劑聯合浸漬凍結組調理牛排的解凍損失率、汁液損失率和蒸煮損失率均明顯降低，這可能是因為調理牛排經過浸漬凍結聯合抗凍劑處理時凍結速率較快，肌肉組織中形成的冰晶較小、數量較少，且蛋白質變性程度較低，保水能力好[26]。

2.4 不同冷凍處理對調理牛排TBARS值的影響

由圖4可知，隨著凍藏時間延長，4 組調理牛排TBARS值均增加。這是由于調理牛排貯藏過程中肌肉組織中游離脂肪酸逐漸增多，同時被緩慢氧化成醛、酮、酸等小分子物質，促使TBARS值不斷上升[27-28]，因此常用TBARS值判斷脂肪氧化程度。空氣凍結組調理牛排的TBARS值明顯高于其他3 組，說明直接冷凍能夠明顯促使調理牛排TBARS值增加。與其他3 組相比，抗凍劑聯合浸漬凍結組的TBARS值最小，說明聯合處理能夠減緩調理牛排肌肉組織氧化，有利于延長調理牛排貯藏時間。

2.5 不同冷凍處理對調理牛排微觀結構的影響

由圖5可知，與其他處理組相比，抗凍劑聯合浸漬凍結處理后的調理牛排組織結構較緊密，肌纖維排列整齊。這是因為冷凍促使肌肉中冰晶生長，冰晶的產生導致調理牛排組織結構松散、間隙較大[3]。而抗凍劑聯合浸漬凍結組中不僅抗凍劑能溶解冰晶、減緩冰晶生長，而且浸漬凍結時凍結速率較快，使冰晶形成較小、分布均勻。因此，2 種抗凍技術很大程度上減小了凍結對調理牛排組織細胞的損傷[29-30]。

3 結 論

本研究分析抗凍劑與浸漬凍結聯合處理對調理牛排凍藏品質的影響。結果表明，與空氣凍結、抗凍劑、浸漬凍結方式相比，該聯合技術能夠減少調理牛排在凍藏過程中的解凍損失率、汁液損失率、蒸煮損失率和TBARS值，還能促使調理牛排組織結構緊密以保持較好的保水性，而且可以保持肉色穩定性。該聯合技術能夠緩解各技術局限性，為工業上調理牛排凍藏技術的創新提供支持。

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