不同真空預(yù)冷終溫對新鮮牛肉品質(zhì)的影響

廖彩虎，單 斌，鐘瑞敏，黃國清，賴望航

（韶關(guān)學(xué)院英東食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東韶關(guān)512005）

真空預(yù)冷是利用降低壓強(qiáng)來降低水的沸點(diǎn)，依靠物料表面和組織內(nèi)水分蒸發(fā)帶走物料熱量的冷卻方法，所以凡是含有自由水及孔隙結(jié)構(gòu)的物料均能采用真空預(yù)冷來進(jìn)行冷卻。McDonald[1]認(rèn)為真空預(yù)冷的使用有兩個(gè)前提條件：其一，樣品應(yīng)該具有較大的表面積以方便水分的傳遞；其二，由于樣品失水率的增加而可能引起的結(jié)構(gòu)或者外觀的改變不會(huì)導(dǎo)致樣品經(jīng)濟(jì)損失和感官問題。目前真空預(yù)冷是果蔬采后快速降低呼吸強(qiáng)度、消除田間熱和呼吸熱、保持鮮度內(nèi)在品質(zhì)以及延長貨架期的最有效手段。

目前真空預(yù)冷技術(shù)已經(jīng)被國內(nèi)外學(xué)者大量地應(yīng)用到果蔬類[2-3]、熟肉制品類[4]、果醬[5]中。李文香等[6]以2、4、6℃作為預(yù)冷終溫對草莓保鮮的研究，結(jié)果表明預(yù)冷終溫至2℃存在著凍害現(xiàn)象。施冰心等[7]研究了不同的真空預(yù)冷終溫（4、6、8℃）對豆腐的影響，結(jié)果表明真空預(yù)冷至4℃對豆腐品質(zhì)影響最小。張海峰[8]通過對影響鮮羊肉真空降溫效果的真空室壓強(qiáng)、物料質(zhì)量、補(bǔ)水率三個(gè)主要因素分別進(jìn)行了單因素試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)真空室壓強(qiáng)一定時(shí)，隨著樣品重量增加，物料最終冷凍溫度先降低后升高，降溫速率先增大后減小。新鮮肉的傳統(tǒng)預(yù)冷方式主要有風(fēng)冷、水冷、冰冷等，而風(fēng)冷仍然是新鮮牛肉預(yù)冷的主要方式，但是風(fēng)冷速度慢，預(yù)冷時(shí)間長，大大增加了受微生物污染的隱患。目前，針對不同真空預(yù)冷終溫和傳統(tǒng)預(yù)冷作比較對新鮮牛肉的研究還鮮見報(bào)告，本文主要通過對不同的真空預(yù)冷終溫（2、4、6℃）與傳統(tǒng)預(yù)冷方式（-18℃冷庫、0℃冷庫預(yù)冷至4℃）作比較來探討不同的預(yù)冷方式對牛肉理化指標(biāo)的影響，以此來確定最佳的預(yù)冷方式。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮的牛肉 每塊牛肉的重量為（250±10）g，形狀大小一致，厚度為2～3cm，全部采購于韶關(guān)市第一農(nóng)貿(mào)市場，采購時(shí)間為上午7點(diǎn)。選取牛肉外脊部分，去除表面的筋，同時(shí)按照牛肉的纖維組織進(jìn)行切割，避免切斷牛肉纖維。預(yù)冷后，將所有樣品用密封袋（PVC材料）包裝，然后將樣品于（0±2）℃的冷庫放置24h。

KM-50真空預(yù)冷機(jī) 東莞科美斯制冷設(shè)備有限公司；Testo175-T2溫度計(jì) 德國德圖公司；Testo174H溫濕度計(jì) 德國德圖公司；CR-400色差計(jì)日本美能達(dá)儀器公司；TA-XT2i質(zhì)構(gòu)儀 英國SMS公司；TAQ100差示掃描量熱儀 美國TA公司。

1.2 真空預(yù)冷

實(shí)驗(yàn)設(shè)定產(chǎn)品的終溫分別為2、4、6℃，冷媒介質(zhì)的溫度設(shè)為-13～-8℃箱內(nèi)絕對壓強(qiáng)由1個(gè)大氣壓下降到650Pa所需要的時(shí)間為3m in。

1.3 指標(biāo)的測定

1.3.1 失水率的測定 稱量好新鮮牛肉的重量m1，待預(yù)冷后再稱量牛肉的重量m2，實(shí)驗(yàn)平行三次。失水率公式如下：

1.3.2 溫濕度的測定 采用德圖Testo175-T2電子溫度記錄儀插入豬肉中心進(jìn)行溫度測量，儀器精度為±0.5℃，分辨率為0.1℃，測量速率為10s～24h；采用德圖Testo174H電子溫濕度記錄儀放在牛肉表面進(jìn)行濕度測量，儀器溫濕度的精度為±0.5℃和±3% RH，溫濕度的分辨率為±0.1℃和±0.1%RH，測量頻次為1m in～24h。

1.3.3 色差的測定 色差計(jì)使用前需進(jìn)行白板、黑板矯正。新鮮牛肉的顏色用色差計(jì)進(jìn)行測定，測定牛肉的L*、a*、b*值預(yù)冷后牛肉的顏色用色差計(jì)進(jìn)行測定，測定L*、a*、b*值。每個(gè)樣進(jìn)行8次平行實(shí)驗(yàn)?？偵睢鱁計(jì)算公式如下：

式中：△L*=L*-L；△a*=a*-a；△b*=b*-b；L：新鮮牛肉的L*；a：新鮮牛肉的a*；b：新鮮牛肉的b*。

1.3.4 質(zhì)構(gòu)的測定 采用TA-XT2i型質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行測定，平行10次，主要測定5種質(zhì)構(gòu)特性參數(shù)即硬度、耐咀性和回復(fù)性、黏著性、粘聚性。測定外脊作為研究對象，規(guī)格1.5cm×1.5cm×0.5cm。測定前將樣品用保鮮袋包住并在室溫下放置0.5h，剔除低溫影響。測定條件為，探頭型號：P35；測前速率：2.00mm/s；測試速率：2.00mm/s；測后速率：10.00mm/s；壓縮變形率：40%；探頭兩次測定間隔時(shí)間：5.00s；觸發(fā)類型：自動(dòng)[9]，硬度、彈性、咀嚼性、恢復(fù)性等數(shù)據(jù)由質(zhì)構(gòu)儀軟件分析所得。

1.3.5 差示掃描量熱儀（DSC）的測定 參考Deng[10]和陳韜[11]的方法并修改如下：取16～18mg牛肉放于鋁盤（固體盤）中，立刻密封后，放入DSC儀中，在30℃的溫度下以5℃/min升到120℃。冷卻方式為液氮，樣品吹掃氣和保護(hù)氣（氮?dú)猓兌龋?9%），實(shí)驗(yàn)時(shí)將氣閥調(diào)到最小檔，保證有充足氮?dú)饧纯?，?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用TA Universal analysis分析所得。

1.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

真空預(yù)冷至牛肉中心溫度分別為2、4、6℃。傳統(tǒng)預(yù)冷采用（-18±2）℃冷庫、（0±2）℃冷庫預(yù)冷牛肉中心溫度至4℃終止，其中冷庫中空氣流速為1～1.5m/s，相對濕度90%～95%。預(yù)冷后，將所有樣品用密封袋（PVC材料）包裝，然后將樣品于（0±2）℃的冷庫放置24h后進(jìn)行理化指標(biāo)檢測。

1.5 數(shù)據(jù)處理

測定分析結(jié)果采用SPSS 13.0 forW indows和Excel 2003進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)結(jié)果均采取均值±標(biāo)準(zhǔn)差形式。指標(biāo)的比較采用最小顯著差異法（least significant difference，LSD），取95%置信度（p＜0.05）。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同的預(yù)冷方式對牛肉的失水率影響

表1反映了不同的預(yù)冷方式對牛肉失水率的影響。由表1可以看出，不同的預(yù)冷方式對牛肉失水率存在著顯著性差異（p＜0.05）。其中，-18℃冷庫預(yù)冷對牛肉的失水率最低，為1.47%，要低于0℃冷庫對牛肉的失水率2.36%，且存在著顯著性差異（p＜0.05）。冷庫對牛肉的失水率要低于真空預(yù)冷對牛肉的失水率。

隨著真空預(yù)冷牛肉終溫的下降，其對牛肉的失水率也隨之增加，分別為3.66%、4.33%、5.13%，且存在著顯著性差異（p＜0.05）。Drummond L等[12]應(yīng)用真空預(yù)冷、水浸漬真空預(yù)冷和傳統(tǒng)風(fēng)冷等三種預(yù)冷技術(shù)對煮熟后的牛肉從中心72℃降至4℃。結(jié)果表明，真空預(yù)冷后的水分損失最大，為13.5%，要遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)風(fēng)冷預(yù)冷后6.2%的失水率。其原因是真空預(yù)冷依靠蒸發(fā)自身的水分來達(dá)到降溫的目的，所以失水率要大于通過風(fēng)冷預(yù)冷的失水率，終溫越低，其失水率也越大。

2.2 不同預(yù)冷方式對牛肉的降溫曲線

表1 不同的預(yù)冷方式對新鮮牛肉的失水率Table1 Water loss of fresh beef at different precoolingway

圖1反映了真空預(yù)冷對牛肉中心、牛肉表面、真空預(yù)冷箱體、-18℃冷庫、0℃冷庫的降溫曲線。真空預(yù)冷對牛肉的降溫速度要明顯快于其他的預(yù)冷方式，以牛肉最終的預(yù)冷溫度4℃為例，真空預(yù)冷將牛肉降至4℃所需要的時(shí)間為12min，-18℃冷庫預(yù)冷將牛肉降至4℃需要24min，而0℃冷庫預(yù)冷將牛肉降至4℃需要的時(shí)間為95min，真空預(yù)冷在對牛肉預(yù)冷的速度上具有明顯優(yōu)勢。不同的真空預(yù)冷終溫對牛肉的降溫曲線較為接近，而且都呈現(xiàn)出反S的形狀。真空預(yù)冷對牛肉表面的溫度下降曲線可以看出，開始下降速度要大于中心溫度的下降速度，然后進(jìn)入平緩階段，其原因是水分蒸發(fā)開始于牛肉的表面，此時(shí)物料表面的水分大量蒸發(fā)，引起表面溫度的快速下降，然而隨著物料表面水分的快速蒸發(fā)，牛肉內(nèi)部的水分?jǐn)U散至表面的速度達(dá)不到物料表面蒸發(fā)的速度，使得牛肉表面的降溫曲線變得平緩，導(dǎo)致牛肉表面非常干燥。箱體的降溫有一個(gè)快速下降的階段，隨后變得平緩，基本維持在16～17℃左右。

圖1 不同預(yù)冷方式對牛肉的中心及表面降溫曲線Fig.1 Cooling curve of the central and surface part in fresh beef at different precoolingway

2.3 真空預(yù)冷箱體內(nèi)相對濕度變化曲線

圖2反映了真空預(yù)冷對箱體內(nèi)（含牛肉）和空箱（不含牛肉）的相對濕度及對牛肉中心溫度下降曲線的變化。當(dāng)箱體內(nèi)無樣品的時(shí)候，真空預(yù)冷對箱體內(nèi)相對濕度的變化曲線是先快速下降，然后出現(xiàn)一個(gè)幾乎一條直線，即濕度不變，最后又快速上升。其原因是隨著總壓下降，水蒸氣分壓也隨之下降，且此溫度下的純水飽和蒸汽壓幾乎不變，所以相對濕度快速下降；當(dāng)真空度恒定時(shí)，水蒸氣分壓不再發(fā)生改變，所以相對濕度維持不變；當(dāng)箱體打開時(shí)，隨著總壓的上升，其水蒸氣分壓也快速上升，所以相對濕度快速上升（無樣品時(shí)，箱體內(nèi)溫度幾乎不變，所以飽和蒸汽壓幾乎不變）。

當(dāng)箱體內(nèi)面含有牛肉進(jìn)行真空預(yù)冷時(shí)，其相對濕度曲線趨勢與無樣品時(shí)相似，不同的是恒壓過程中相對濕度緩慢上升，其原因可能是牛肉水分的蒸發(fā)，使得水蒸氣分壓增加。對含樣品進(jìn)行真空預(yù)冷時(shí)，當(dāng)時(shí)間為5～6m in時(shí)，相對濕度出現(xiàn)了一個(gè)拐點(diǎn)，而這個(gè)拐點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)，溫度曲線下降的速率也開始快速增加；同樣在13m in左右時(shí)，當(dāng)濕度開始上升時(shí)，即開始卸壓階段，溫度也出現(xiàn)了上升的拐點(diǎn)。Ozturk H M等[13]利用不同終壓的真空預(yù)冷技術(shù)對西生菜進(jìn)行研究，結(jié)果表明，無論終壓為0.7kPa還是1.5kPa，西生菜在真空預(yù)冷過程中其相對濕度都經(jīng)歷一個(gè)快速的下降，再快速的上升，然后再緩慢的下降，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果與本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果有所出入。其原因在于本實(shí)驗(yàn)將溫濕度計(jì)放在肉制品表面，而文獻(xiàn)作者將溫濕度放入西生菜內(nèi)部。

圖2 真空預(yù)冷箱體內(nèi)相對濕度變化曲線及牛肉降溫曲線Fig.2 Relative humidity change curve of vacuum cooling chamber and cooling curve of fresh beef

2.4 不同的預(yù)冷方式對牛肉質(zhì)構(gòu)的影響

表2反映了不同的預(yù)冷方式對牛肉質(zhì)構(gòu)的影響。由表2可知，不同的預(yù)冷方式對牛肉的硬度、彈性、咀嚼性、恢復(fù)性均存在著顯著性的差異（p＜0.05）。預(yù)冷以后，其硬度較新鮮牛肉均有所增加；彈性和恢復(fù)性較新鮮牛肉均有所下降。

-18℃冷庫的牛肉其硬度小于0℃冷庫，咀嚼性、彈性和恢復(fù)性均大于0℃冷庫，與新鮮牛肉更為接近。不同的真空預(yù)冷終溫對牛肉也存在著顯著性差異（p＜0.05），特別是當(dāng)真空預(yù)冷的終溫為2℃時(shí)，其硬度和咀嚼性較其他預(yù)冷方式均達(dá)到最大，彈性和恢復(fù)性較其他預(yù)冷方式均達(dá)到最小，較新鮮牛肉的質(zhì)構(gòu)差異最大。真空預(yù)冷至4℃較6℃其硬度和彈性更接近新鮮牛肉，而真空預(yù)冷至6℃較4℃其咀嚼性和恢復(fù)性更接近新鮮牛肉，真空預(yù)冷至4℃、6℃其對牛肉的質(zhì)構(gòu)差異性不顯著（p＞0.05）。從總體分析可以看出，真空預(yù)冷終溫4℃較牛肉預(yù)冷更為適合。

表2 不同的預(yù)冷方式對新鮮牛肉的質(zhì)構(gòu)值Table2 Value of TAP of fresh beef at different precooling way

2.5 不同的預(yù)冷方式對牛肉色差值的影響

表3 不同的預(yù)冷方式對新鮮牛肉的色差值Table3 Value of chromatism of fresh beef at different precoolingway

表3反映了不同的預(yù)冷方式對牛肉色差值的影響。不同的預(yù)冷方式對牛肉的L*、a*、b*均存在著顯著性差異（p＜0.05）。預(yù)冷后，牛肉的L*值除0℃冷庫預(yù)冷較新鮮有增大之外，其他較新鮮的均發(fā)生了下降，說明預(yù)冷以后牛肉的色澤變暗淡；a*值均較新鮮的有所增加，即牛肉的顏色變紅；b*值均較新鮮的也都發(fā)生了增加，牛肉的色澤變黃。冷庫-18℃預(yù)冷較冷庫0℃預(yù)冷，其L*、a*、b*都更接近于新鮮牛肉值，除a*外，均存在著顯著性差異（p＜0.05）。不同的真空預(yù)冷終溫除L*之外，也均存在著顯著性差異（p＜0.05）。真空預(yù)冷至4℃后，其L*值均大于真空預(yù)冷至2℃和6℃的L*值，與新鮮肉制品的色差值更接近。真空預(yù)冷終溫6℃，其a*、b*較真空預(yù)冷終溫2℃和4℃值更接近新鮮牛肉值，但與真空預(yù)冷至4℃相比，差異性不顯著（p＞0.05）。從總色差值△E來看，真空預(yù)冷至6℃的總色差值最小，為3.15；冷庫0℃預(yù)冷的色差值最大，為9.31。真空預(yù)冷至4、6℃的色差值最小。綜合分析，真空預(yù)冷4、6℃都較適合牛肉的預(yù)冷。

2.6 不同的預(yù)冷方式對牛肉DSC的影響

圖3為典型的牛肉肌肉蛋白質(zhì)DSC熱流圖。其中，峰Ⅰ表示肌球蛋白頭部的變性，所以峰Ⅰ的變性焓值最能反映冷凍過程中肌肉蛋白質(zhì)的變性程度相對于峰Ⅱ、峰Ⅲ；峰Ⅱ表示肌球蛋白尾部和肌漿蛋白的變性；峰Ⅲ表示肌動(dòng)蛋白的變性。其中，變性焓值反映了蛋白質(zhì)的變性程度，變性焓值越小，其蛋白質(zhì)變性越嚴(yán)重，數(shù)據(jù)如表4所示。

表4反映了不同的預(yù)冷方式對牛肉峰Ⅰ、峰Ⅱ、峰Ⅲ變性溫度和變性焓值的影響。不同的預(yù)冷方式對峰Ⅰ、峰Ⅱ、峰Ⅲ的變性焓值存在著顯著性差異（p＜0.05）。預(yù)冷后，峰Ⅰ、峰Ⅱ、峰Ⅲ的變性焓值較新鮮的牛肉值均減少，說明預(yù)冷過程中，其蛋白質(zhì)均發(fā)生不同程度的變性。-18℃冷庫預(yù)冷較0℃冷庫預(yù)冷，其變性焓值都更接近于新鮮牛肉，即-18℃冷庫預(yù)冷更能防止肌球蛋白、肌漿蛋白、肌動(dòng)蛋白的變性，其原因可能是快速的預(yù)冷方式更能夠防止蛋白質(zhì)的變性。不同的真空預(yù)冷終溫，其變性焓值存在顯著性差異（p＜0.05）。真空預(yù)冷至4℃峰Ⅰ、峰Ⅲ的變性焓值相對于其他的預(yù)冷方式更接近于新鮮牛肉；然而，真空預(yù)冷至2℃的峰Ⅱ的變性焓值反而較其他真空預(yù)冷終溫的高，更接近新鮮的牛肉。峰Ⅰ的變性焓值反映了肌球蛋白變性，肌球蛋白的變性通常反映牛肉的變性程度。說明真空預(yù)冷4℃較其他的預(yù)冷方式防止蛋白質(zhì)變性的效果更好。

3 結(jié)論

真空預(yù)冷較傳統(tǒng)風(fēng)冷冷卻方式在降溫速率上具有明顯的優(yōu)勢，可以極大程度上縮短牛肉胴體預(yù)冷的時(shí)間。真空預(yù)冷新鮮牛肉中心溫度至4℃較其他預(yù)冷終溫在理化指標(biāo)更為理想。但失水率過大仍然是真空預(yù)冷的缺陷，可以從以下二個(gè)方面進(jìn)行，一是采用水浸漬真空預(yù)冷、多階段恒壓水浸漬真空預(yù)冷技術(shù)等解決水分損失過大等問題；二是補(bǔ)充水分、合理安排裝載量及有效控制壓強(qiáng)下降的大小。

表4 不同的預(yù)冷方式對新鮮牛肉的差示掃描熱量值分析結(jié)果Table4 DSC analysis results of different precooling way at fresh beef

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