不同冷冻方式下猪肉贮藏期持水力的变化

夏 列 蒋爱民 卢 艳 栗俊广 问小龙 李 彦

XIA Lie1,2 JIANG Ai-min1,2 LU Yan1,2 LIJun-guang1,2 WEN Xiao-long1,2 LIYan1,2

（1.华南农业大学畜产加工与质量安全控制实验室，广东 广州 510642；2.广东省畜禽产品加工工程技术研究开发中心,广东 广州 510642）

(1.South China Agricultural University Livestock Processing and the Quality and Safety Control Laboratories,Guangzhou,Guangdong 510642,China;2.The Center of Livestock and Poultry Products Processing and Development of Engineering Technology Research in Guangdong Province,Guangzhou,Guangdong 510642,China)

目前，以空气为媒介进行冻结（风冷冷冻）仍是应用最为广泛的一种冻结方法，但风冷冷冻的冻结速率慢，干耗大，对食品的损伤较大[1]。此外，应用比较广泛的还有间接冷冻法与直接冷冻法。间接冻结法是指食品与经制冷剂（或载冷剂）冷却的载具直接接触，而与制冷剂（或载冷剂）间接接触来进行冻结。直接接触冻结则是指食品(包装或不包装)与冷冻液直接进行热交换(包括喷淋法、浸渍法两种方法)，其热交换面积大，可使食品迅速降温冻结。其中，浸渍式冷冻作为一种快速冷冻技术与传统的风冷冷冻和间接接触冻结相比，具有节能、高效、干耗低和提高产品最终质量的优点[2]。

水分是肉中含量最高且极为重要的化学组分，其含量及分布状态与肉或肉制品的色泽、质构、风味等食用品质具有直接关系[3]。目前，传统的测定肉与肉制品中水分的方法主要有解冻汁液流失率、加压失水率、蒸煮损失率、贮藏损失率、离心法、滴水损失率、Kaufmanu滤纸法和拿破率法(Napoleyield)等方法[4，5]。这些传统的测定方法虽操作简单，但对样品都有一定的破坏性，且不能反映肉与肉制品水分的空间分布信息[6,7]。而LF-NMR利用对氢离子感受性较强的物理学原理，能够检测出肉与肉制品中水分的含量与分布状态的信息，操作便捷且无需破坏样品[8]。

本试验通过解冻汁液流失率、蒸煮损失率与加压失水率，以及核磁共振技术测定出的猪肉储藏期间水分的弛豫性质变化（T2），来反映两种不同冷冻方式处理下猪肉储藏期间持水力的变化，旨在找出一种能有效保持肉中水分的冷冻方法，并为快速检测猪肉储藏期间持水力的变化提供一种新技术，也为以后深入的机理探讨提供指导。

1 材料与方法

1.1 原料与试剂

猪肉背最长肌：宰后约3～4 h的猪胴体，广州市肉联厂；

冷冻液：主要原料为水与乙醇，广州泽明试剂公司。

1.2 设备

浸渍式冷冻机：定做；

低场核磁共振仪：PQOOl型，上海纽迈电子科技有限公司；

精密电子天平：BS110S型，北京赛多利斯天平有限公司；

温度记录仪：RC-30B Temperature data Logger型，上海精创电器制造有限公司；

质构仪：TA-XT plus型，英国SMS公司；

真空包装机：DZQ400/ZD型，浙江葆春包装机械总厂；

电热恒温鼓风干燥箱：DHG-9073BS-Ⅲ型，上海新苗医疗器械制造有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 猪肉冷冻前的预冷处理

(1)样品处理：先将猪肉切成长宽高均为5 cm，重量为300 g的块状正方体后分装，真空包装备用。

(2)预冷处理：将分割包装好的肉块置于（4±1）℃的冰箱中预冷12 h，预冷前的温度为28℃左右，预冷后的温度为10℃。

1.3.2 冷冻处理 将经预冷处理的肉块分别置于-35℃的浸渍冷冻机和冷库中进行冻结，冷冻至中心温度为-5℃和-18℃时，取出并保藏于-5℃和-18℃的冰箱中。每种冷冻处理均做中心温度为-5℃和-18℃2个样，作为对照。

1.3.3 解冻的方法 将冷冻后的猪肉放在4℃的冰箱中，待肉块的中心温度达到2℃左右时，取出检测各项指标。

1.3.4 测定方法

(1)NMR自旋—自旋驰豫时间 (T2)：NMR驰豫测量在纽迈台式脉冲NMR分析仪PQOOl上进行。测试条件：质子共振频率为21.6 MHz，测量温度为30℃。用直径为3 cm的打孔器自解冻后的肉块上取出6个圆柱型样，并用手术刀与直尺将样品的长度切取至2 cm，然后装入特制的平底试管中上机测定。-5℃的肉块每周测定1次NMR，-18℃的肉块则每2周测定1次。

(2)解冻汁液流失率：样品分别在解冻前（W1）和解冻后（W2）称重，然后按式（1）计算解冻汁液流失率 Xt：

式中：

Xt——解冻汁液流失率，%；

W1——解冻前样品质量，g；

W2——解冻后样品质量，g。

(3)蒸煮损失率：一定大小（约2 cm×2 cm×3 cm）的肉样在85℃水浴锅中蒸煮20min，蒸煮前称重（Wb）。蒸煮后冷却到室温，用吸水纸吸干水分，然后再次称重（Wa）[9]。蒸煮损失率表示为Xc：

式中：

Xc——蒸煮损失率，%；

Wb——蒸煮前样品质量，g；

Wa——蒸煮后样品质量，g。

(4)加压失水率：利用TA-XT plus质构仪，采用滤纸加压法（filter paper pressmethod）进行测定。取完整肉块1 g置于滤纸上，另一片滤纸置于其上，定压1 000 g压1min，加压前后分别称重，记录加压前重量（Wb）和加压后重量（Wa）,则加压条件下的保水性可以用加压失水率Xp（pressing loss）表示:

式中：

Xp——加压失水率，%；

W2——加压后肉样重量，g；

W1——加压前肉样重量，g。

1.3.5 数据处理 运用SPSS 17.0对所测指标进行分析。

2 结果与分析

2.1 解冻汁液流失率随贮藏时间的变化

由表1可知，4种冷冻处理组的解冻汁液流失率随着贮藏时间的延长都呈缓慢上升的趋势。贮藏14 d前，浸渍-5℃肉块的汁液流失率与其它组的汁液流失率有显著差异(P<0.05)，显著低于其它各组（P<0.01）,贮藏 14 d 后，浸渍-18 ℃肉块的汁液流失率与其它各组的汁液流失率有显著差异（P<0.05）,均显著低于其它各组（P<0.01）。贮藏28 d时，风冷-18℃肉块与浸渍-5℃没有显著差异（P>0.05）,28 d后，则差异显著（P<0.05）,风冷-18℃肉块的要显著低于浸渍-5℃的肉块（P<0.01）。在整个贮藏过程中（除0 d外），风冷-5℃肉块的汁液流失率均与其它各组有显著差异（P<0.05）,均显著高于其它各组（P<0.01）。

表1 解冻汁液流失随贮藏时间的变化覮Table1 Changes of thaw drip loss during storage time

2.2 不同冷冻处理猪肉贮藏期间蒸煮损失的变化

由表2可知，浸渍-5℃与风冷-5℃处理组的蒸煮损失率随着贮藏时间的延长缓慢增加，贮藏14 d后，浸渍-18℃肉块与风冷-18℃肉块的蒸煮损失率趋向平稳（P>0.01）。贮藏7 d前，浸渍-5℃肉块的蒸煮流失率与其它他组的蒸煮流失率有显著差异(P<0.05)，显著低于其它各组（P<0.01）,贮藏7 d后，浸渍-18℃肉块的蒸煮流失率与其它各组的蒸煮流失率有显著差异（P<0.05）,均显著低于其他各组（P<0.01）。

2.3 不同冷冻处理猪肉贮藏期间加压失水率的变化

由表3可知，随着贮藏时间的延长，4种冷冻处理组的加压失水率都呈上升的趋势，至贮藏42 d时，均显著增加（P＜0.01），其中浸渍-18℃组的增加值明显小于其它3组。在贮藏前14 d，浸渍-5℃组的加压失水率显著小于其它3组，从14 d开始，加压失水率显著上升，超过浸渍-18℃组。在同一贮藏时间，风冷-5℃组的加压失水率多高于其它3组，风冷处理组的加压失水率总体高于浸渍处理组。

表2 蒸煮损失率随贮藏时间的变化Table2 Cooking loss rate changes during storage time

表2 蒸煮损失率随贮藏时间的变化Table2 Cooking loss rate changes during storage time

不同小写字母代表组内的显著性（字母不同代表显著性差异，P<0.05），不同大写字母代表组间的显著性（字母不同代表显著性差异，P<0.05）。

冷冻方式冷冻中心温度/℃解冻汁液流失率/%0 d 7 d 14 d 21 d 28 d 35 d 42 d浸渍风冷31.09±0.60cB 28.93±1.06cA 34.71±1.47fD 32.08±0.99bC-5-18-5-18 19.37±1.84aA 23.86±0.94aB 25.47±1.77abC 23.29±0.37aB 19.88±1.01aA 22.85±4.09aB 24.46±0.28aC 22.04±0.88aB 29.14±0.23bcB 27.32±0.22bA 28.99±0.40cdB 31.43±3.50bC 28.02±0.19bB 27.10±1.30bA 27.75±0.75bcB 30.37±0.01bC 30.44±0.77bcB 28.15±0.09bA 32.79±0.44efC 30.08±0.02bB 31.59±0.49cB 26.62±1.53bA 31.05±0.11deB 31.13±0.76bB

表3 加压失水率随贮藏时间的变化Table3 Pressurized water loss rate changes during storage time

表3 加压失水率随贮藏时间的变化Table3 Pressurized water loss rate changes during storage time

不同小写字母代表组内的显著性（字母不同代表显著性差异，P<0.05），不同大写字母代表组间的显著性（字母不同代表显著性差异，P<0.05）。

冷冻方式冷冻中心温度/℃解冻汁液流失率/%0 d 7 d 14 d 21 d 28 d 35 d 42 d浸渍风冷35.40±0.59eB 29.35±1.13dA 38.76±1.33eC 38.61±1.55cC-5-18-5-18 17.80±0.69aA 19.71±0.58aB 20.44±0.33aBC 21.30±0.66aC 19.63±0.55bA 23.19±0.40bB 25.74±0.27bC 22.07±0.50aB 19.00±0.75abA 25.80±0.77cB 27.52±0.82bC 28.70±0.72bC 29.23±0.60cB 25.50±0.88cA 34.15±0.51cC 31.35±1.24bB 33.51±0.58dC 29.06±0.66dA 37.24±0.53deD 30.27±0.71bB 32.00±0.39dB 25.00±0.38bcA 36.09±0.48cdC 35.04±0.69cC

由以上分析可知，短期贮藏时浸渍-5℃肉块的持水力最好，长期贮藏则以浸渍-18℃肉块的持水力最好。因为将肉样冷冻到中心温度为-5℃时，肉中的水分并未完全冻结，从而对肌肉细胞的损伤较小，但随着贮藏时间的延长，浸渍-5℃肉样易出现重结晶，冰晶不断增大，从而对肌肉细胞的损伤也增大。对比两种不同的冷冻方式可知，浸渍式冷冻要明显优于风冷冷冻，主要是因为浸渍式冷冻的冷冻速率较快，形成的冰结晶细小而均匀，对肌肉细胞的损伤较小。

2.4 不同冷冻处理猪肉贮藏期中NMR T2值的变化

研究[10-15]表明，根据肉与肉制品中水分的横向弛豫时间的分布，可区分出肉中有3种状态水，分别为结合水、不易流动水与自由水，也有研究[16-19]指出它们的T2值范围分别为T2B(1～10ms)、T21(30～60ms)、T22(100～400ms或 200～500ms)。为了分析的方便，采用驰豫图每个组分峰值对应的时间作为T2。

由图1可知，4种不同处理方式下的T2B都呈现先降低后升高的趋势，而T值越低，表明水的移动性越低，与环境结合越紧密[20]。四者的T2B之所以都呈现先降低后升高的趋势，是因为冷冻前期肌肉纤维收缩，大分子内部和大分子之间的结构更为紧凑，从而与水也结合得更为紧密，T2B值降低。贮藏28 d后，各大分子物质都发生了化学变化，如：脂肪、蛋白质的氧化与水解等。因而大分子的结构也随之改变，最终削减了与水分结合的能力，使得T2B值升高。另外，从图1中还可观察到浸渍式冷冻T2B的值都比风冷式的要低(P<0.01)，主要是因为浸渍式冷冻的速率比风冷式快，形成的冰晶细小且均匀[20]，对肌肉的损伤较小。

图1 肉中T2B随储藏时间的变化趋势图Figure 1 T2B changes diagram ofmeat during storage

T21反映肌动蛋白/原肌球蛋白细纤丝与肌球蛋白粗纤丝之间的水分，即不易流动水的移动性。由图2可知，4种处理下的T21值都呈先升高后降低的趋势，原因是冻藏期间，冰晶不断增大，增加了对肌肉纤维的破坏性，使T21值上升，不易流动水的流动性增大，更易转化为自由水。但冰晶生长到一定程度后便不再扩大，与Martino等[21]研究牛肉冻藏期间的冰晶生长趋势基本一致。从而T21值下降，流动性减弱。此外，4种处理下的T21值呈现升高趋势时的时间有所不同，风冷-5℃、风冷-18℃都在储藏14 d后T21值上升，而浸渍-5℃是在储藏21 d后才上升，浸渍-18℃则在储藏28 d后才上升。因此，浸渍式处理的肉块比风冷式的保水性更好。而浸渍式中-5℃的T21值均小于-18℃的(P<0.01)，说明-5℃处理下肉块中的不易流动水的移动性比-18℃的要差，更有利于肉中水分的保持。

图2 肉中T21随储藏时间的变化趋势图Figure 2 T21 changes diagram ofmeat during storage

T22反映肌原纤维蛋白外部水包括肌浆蛋白部分的水分，即自由水的移动性。由图3可知，-5℃的肉块中自由水的变化较-18℃的较显著(P<0.05)，且4种处理下其自由水T22值的变化趋势与图2中的不易流动水的变化趋势较为吻合，如：图2中风冷-5℃的T21值在储藏14 d时开始上升，图3中浸渍-5℃的T22值也随之升高，说明不易流动水向自由水进行了转化。与Bertram等[22]研究肌肉中水分转移的结论一致。对比4种不同处理下的T22值，可观察出在储藏14 d前，浸渍-5℃的T22值最低，表现出了最优的保水性（P<0.01），而14 d后，浸渍-18℃的肉块则表现出了最好的保水性(P<0.01)。解冻汁液流失率与自由水的流动性息息相关[22]，图3中T22值的变化规律与表1中的解冻汁液流失率的变化规律一致，说明低场核磁共振技术测定的T2值可以有效反映肉中持水力的变化，是一种更为先进，更加便捷的测定肉中持水力变化的方法。

图3 肉中T22随储藏时间的变化趋势图Figure 3 T22 changes diagram ofmeat during storage

3 结论

水分是肉与肉制品中含量最高且非常重要的化学组分，其含量与肉及肉制品的系水力直接关系到肉与肉制品的加工特性。因此，找出一种能有效保持肉中水分的方法和一种快速检测肉中水分变化的技术显得尤为重要。试验结果表明：浸渍式冷冻处理肉块的T2值、解冻汁液流失率、蒸煮损失率与加压失水率均显著低于风冷冷冻组（P＜0.01）。浸渍-5℃的肉块在14 d之前表现出比浸渍-18℃肉块更好的保水性，14 d后反之。说明短期贮藏以浸渍-5℃处理为好，而长期贮藏则以浸渍-18℃处理更优。通过核磁共振技术测定出的T21值、T22值与两种不同冷冻处理的肉块的蒸煮损失率、解冻汁液流失、加压失水率具有相同的变化趋势。由此表明，核磁共振技术是一种快速便捷的测定冷冻肉中水分变化的方法。

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