不同冷凍方式下豬肉貯藏期持水力的變化

夏 列 蔣愛(ài)民 盧 艷 栗俊廣 問(wèn)小龍 李 彥

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

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)畜產(chǎn)加工與質(zhì)量安全控制實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510642；2.廣東省畜禽產(chǎn)品加工工程技術(shù)研究開(kāi)發(fā)中心,廣東 廣州 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，以空氣為媒介進(jìn)行凍結(jié)（風(fēng)冷冷凍）仍是應(yīng)用最為廣泛的一種凍結(jié)方法，但風(fēng)冷冷凍的凍結(jié)速率慢，干耗大，對(duì)食品的損傷較大[1]。此外，應(yīng)用比較廣泛的還有間接冷凍法與直接冷凍法。間接凍結(jié)法是指食品與經(jīng)制冷劑（或載冷劑）冷卻的載具直接接觸，而與制冷劑（或載冷劑）間接接觸來(lái)進(jìn)行凍結(jié)。直接接觸凍結(jié)則是指食品(包裝或不包裝)與冷凍液直接進(jìn)行熱交換(包括噴淋法、浸漬法兩種方法)，其熱交換面積大，可使食品迅速降溫凍結(jié)。其中，浸漬式冷凍作為一種快速冷凍技術(shù)與傳統(tǒng)的風(fēng)冷冷凍和間接接觸凍結(jié)相比，具有節(jié)能、高效、干耗低和提高產(chǎn)品最終質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)[2]。

水分是肉中含量最高且極為重要的化學(xué)組分，其含量及分布狀態(tài)與肉或肉制品的色澤、質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味等食用品質(zhì)具有直接關(guān)系[3]。目前，傳統(tǒng)的測(cè)定肉與肉制品中水分的方法主要有解凍汁液流失率、加壓失水率、蒸煮損失率、貯藏?fù)p失率、離心法、滴水損失率、Kaufmanu濾紙法和拿破率法(Napoleyield)等方法[4，5]。這些傳統(tǒng)的測(cè)定方法雖操作簡(jiǎn)單，但對(duì)樣品都有一定的破壞性，且不能反映肉與肉制品水分的空間分布信息[6,7]。而LF-NMR利用對(duì)氫離子感受性較強(qiáng)的物理學(xué)原理，能夠檢測(cè)出肉與肉制品中水分的含量與分布狀態(tài)的信息，操作便捷且無(wú)需破壞樣品[8]。

本試驗(yàn)通過(guò)解凍汁液流失率、蒸煮損失率與加壓失水率，以及核磁共振技術(shù)測(cè)定出的豬肉儲(chǔ)藏期間水分的弛豫性質(zhì)變化（T2），來(lái)反映兩種不同冷凍方式處理下豬肉儲(chǔ)藏期間持水力的變化，旨在找出一種能有效保持肉中水分的冷凍方法，并為快速檢測(cè)豬肉儲(chǔ)藏期間持水力的變化提供一種新技術(shù)，也為以后深入的機(jī)理探討提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

豬肉背最長(zhǎng)?。涸缀蠹s3～4 h的豬胴體，廣州市肉聯(lián)廠；

冷凍液：主要原料為水與乙醇，廣州澤明試劑公司。

1.2 設(shè)備

浸漬式冷凍機(jī)：定做；

低場(chǎng)核磁共振儀：PQOOl型，上海紐邁電子科技有限公司；

精密電子天平：BS110S型，北京賽多利斯天平有限公司；

溫度記錄儀：RC-30B Temperature data Logger型，上海精創(chuàng)電器制造有限公司；

質(zhì)構(gòu)儀：TA-XT plus型，英國(guó)SMS公司；

真空包裝機(jī)：DZQ400/ZD型，浙江葆春包裝機(jī)械總廠；

電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：DHG-9073BS-Ⅲ型，上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 豬肉冷凍前的預(yù)冷處理

(1)樣品處理：先將豬肉切成長(zhǎng)寬高均為5 cm，重量為300 g的塊狀正方體后分裝，真空包裝備用。

(2)預(yù)冷處理：將分割包裝好的肉塊置于（4±1）℃的冰箱中預(yù)冷12 h，預(yù)冷前的溫度為28℃左右，預(yù)冷后的溫度為10℃。

1.3.2 冷凍處理 將經(jīng)預(yù)冷處理的肉塊分別置于-35℃的浸漬冷凍機(jī)和冷庫(kù)中進(jìn)行凍結(jié)，冷凍至中心溫度為-5℃和-18℃時(shí)，取出并保藏于-5℃和-18℃的冰箱中。每種冷凍處理均做中心溫度為-5℃和-18℃2個(gè)樣，作為對(duì)照。

1.3.3 解凍的方法 將冷凍后的豬肉放在4℃的冰箱中，待肉塊的中心溫度達(dá)到2℃左右時(shí)，取出檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)。

1.3.4 測(cè)定方法

(1)NMR自旋—自旋馳豫時(shí)間 (T2)：NMR馳豫測(cè)量在紐邁臺(tái)式脈沖NMR分析儀PQOOl上進(jìn)行。測(cè)試條件：質(zhì)子共振頻率為21.6 MHz，測(cè)量溫度為30℃。用直徑為3 cm的打孔器自解凍后的肉塊上取出6個(gè)圓柱型樣，并用手術(shù)刀與直尺將樣品的長(zhǎng)度切取至2 cm，然后裝入特制的平底試管中上機(jī)測(cè)定。-5℃的肉塊每周測(cè)定1次NMR，-18℃的肉塊則每2周測(cè)定1次。

(2)解凍汁液流失率：樣品分別在解凍前（W1）和解凍后（W2）稱重，然后按式（1）計(jì)算解凍汁液流失率 Xt：

式中：

Xt——解凍汁液流失率，%；

W1——解凍前樣品質(zhì)量，g；

W2——解凍后樣品質(zhì)量，g。

(3)蒸煮損失率：一定大小（約2 cm×2 cm×3 cm）的肉樣在85℃水浴鍋中蒸煮20min，蒸煮前稱重（Wb）。蒸煮后冷卻到室溫，用吸水紙吸干水分，然后再次稱重（Wa）[9]。蒸煮損失率表示為Xc：

式中：

Xc——蒸煮損失率，%；

Wb——蒸煮前樣品質(zhì)量，g；

Wa——蒸煮后樣品質(zhì)量，g。

(4)加壓失水率：利用TA-XT plus質(zhì)構(gòu)儀，采用濾紙加壓法（filter paper pressmethod）進(jìn)行測(cè)定。取完整肉塊1 g置于濾紙上，另一片濾紙置于其上，定壓1 000 g壓1min，加壓前后分別稱重，記錄加壓前重量（Wb）和加壓后重量（Wa）,則加壓條件下的保水性可以用加壓失水率Xp（pressing loss）表示:

式中：

Xp——加壓失水率，%；

W2——加壓后肉樣重量，g；

W1——加壓前肉樣重量，g。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理 運(yùn)用SPSS 17.0對(duì)所測(cè)指標(biāo)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 解凍汁液流失率隨貯藏時(shí)間的變化

由表1可知，4種冷凍處理組的解凍汁液流失率隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)都呈緩慢上升的趨勢(shì)。貯藏14 d前，浸漬-5℃肉塊的汁液流失率與其它組的汁液流失率有顯著差異(P<0.05)，顯著低于其它各組（P<0.01）,貯藏 14 d 后，浸漬-18 ℃肉塊的汁液流失率與其它各組的汁液流失率有顯著差異（P<0.05）,均顯著低于其它各組（P<0.01）。貯藏28 d時(shí)，風(fēng)冷-18℃肉塊與浸漬-5℃沒(méi)有顯著差異（P>0.05）,28 d后，則差異顯著（P<0.05）,風(fēng)冷-18℃肉塊的要顯著低于浸漬-5℃的肉塊（P<0.01）。在整個(gè)貯藏過(guò)程中（除0 d外），風(fēng)冷-5℃肉塊的汁液流失率均與其它各組有顯著差異（P<0.05）,均顯著高于其它各組（P<0.01）。

表1 解凍汁液流失隨貯藏時(shí)間的變化覮Table1 Changes of thaw drip loss during storage time

2.2 不同冷凍處理豬肉貯藏期間蒸煮損失的變化

由表2可知，浸漬-5℃與風(fēng)冷-5℃處理組的蒸煮損失率隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)緩慢增加，貯藏14 d后，浸漬-18℃肉塊與風(fēng)冷-18℃肉塊的蒸煮損失率趨向平穩(wěn)（P>0.01）。貯藏7 d前，浸漬-5℃肉塊的蒸煮流失率與其它他組的蒸煮流失率有顯著差異(P<0.05)，顯著低于其它各組（P<0.01）,貯藏7 d后，浸漬-18℃肉塊的蒸煮流失率與其它各組的蒸煮流失率有顯著差異（P<0.05）,均顯著低于其他各組（P<0.01）。

2.3 不同冷凍處理豬肉貯藏期間加壓失水率的變化

由表3可知，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，4種冷凍處理組的加壓失水率都呈上升的趨勢(shì)，至貯藏42 d時(shí)，均顯著增加（P＜0.01），其中浸漬-18℃組的增加值明顯小于其它3組。在貯藏前14 d，浸漬-5℃組的加壓失水率顯著小于其它3組，從14 d開(kāi)始，加壓失水率顯著上升，超過(guò)浸漬-18℃組。在同一貯藏時(shí)間，風(fēng)冷-5℃組的加壓失水率多高于其它3組，風(fēng)冷處理組的加壓失水率總體高于浸漬處理組。

表2 蒸煮損失率隨貯藏時(shí)間的變化Table2 Cooking loss rate changes during storage time

表2 蒸煮損失率隨貯藏時(shí)間的變化Table2 Cooking loss rate changes during storage time

不同小寫字母代表組內(nèi)的顯著性（字母不同代表顯著性差異，P<0.05），不同大寫字母代表組間的顯著性（字母不同代表顯著性差異，P<0.05）。

冷凍方式冷凍中心溫度/℃解凍汁液流失率/%0 d 7 d 14 d 21 d 28 d 35 d 42 d浸漬風(fēng)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 加壓失水率隨貯藏時(shí)間的變化Table3 Pressurized water loss rate changes during storage time

表3 加壓失水率隨貯藏時(shí)間的變化Table3 Pressurized water loss rate changes during storage time

不同小寫字母代表組內(nèi)的顯著性（字母不同代表顯著性差異，P<0.05），不同大寫字母代表組間的顯著性（字母不同代表顯著性差異，P<0.05）。

冷凍方式冷凍中心溫度/℃解凍汁液流失率/%0 d 7 d 14 d 21 d 28 d 35 d 42 d浸漬風(fēng)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，短期貯藏時(shí)浸漬-5℃肉塊的持水力最好，長(zhǎng)期貯藏則以浸漬-18℃肉塊的持水力最好。因?yàn)閷⑷鈽永鋬龅街行臏囟葹?5℃時(shí)，肉中的水分并未完全凍結(jié)，從而對(duì)肌肉細(xì)胞的損傷較小，但隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，浸漬-5℃肉樣易出現(xiàn)重結(jié)晶，冰晶不斷增大，從而對(duì)肌肉細(xì)胞的損傷也增大。對(duì)比兩種不同的冷凍方式可知，浸漬式冷凍要明顯優(yōu)于風(fēng)冷冷凍，主要是因?yàn)榻n式冷凍的冷凍速率較快，形成的冰結(jié)晶細(xì)小而均勻，對(duì)肌肉細(xì)胞的損傷較小。

2.4 不同冷凍處理豬肉貯藏期中NMR T2值的變化

研究[10-15]表明，根據(jù)肉與肉制品中水分的橫向弛豫時(shí)間的分布，可區(qū)分出肉中有3種狀態(tài)水，分別為結(jié)合水、不易流動(dòng)水與自由水，也有研究[16-19]指出它們的T2值范圍分別為T2B(1～10ms)、T21(30～60ms)、T22(100～400ms或 200～500ms)。為了分析的方便，采用馳豫圖每個(gè)組分峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)間作為T2。

由圖1可知，4種不同處理方式下的T2B都呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，而T值越低，表明水的移動(dòng)性越低，與環(huán)境結(jié)合越緊密[20]。四者的T2B之所以都呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，是因?yàn)槔鋬銮捌诩∪饫w維收縮，大分子內(nèi)部和大分子之間的結(jié)構(gòu)更為緊湊，從而與水也結(jié)合得更為緊密，T2B值降低。貯藏28 d后，各大分子物質(zhì)都發(fā)生了化學(xué)變化，如：脂肪、蛋白質(zhì)的氧化與水解等。因而大分子的結(jié)構(gòu)也隨之改變，最終削減了與水分結(jié)合的能力，使得T2B值升高。另外，從圖1中還可觀察到浸漬式冷凍T2B的值都比風(fēng)冷式的要低(P<0.01)，主要是因?yàn)榻n式冷凍的速率比風(fēng)冷式快，形成的冰晶細(xì)小且均勻[20]，對(duì)肌肉的損傷較小。

圖1 肉中T2B隨儲(chǔ)藏時(shí)間的變化趨勢(shì)圖Figure 1 T2B changes diagram ofmeat during storage

T21反映肌動(dòng)蛋白/原肌球蛋白細(xì)纖絲與肌球蛋白粗纖絲之間的水分，即不易流動(dòng)水的移動(dòng)性。由圖2可知，4種處理下的T21值都呈先升高后降低的趨勢(shì)，原因是凍藏期間，冰晶不斷增大，增加了對(duì)肌肉纖維的破壞性，使T21值上升，不易流動(dòng)水的流動(dòng)性增大，更易轉(zhuǎn)化為自由水。但冰晶生長(zhǎng)到一定程度后便不再擴(kuò)大，與Martino等[21]研究牛肉凍藏期間的冰晶生長(zhǎng)趨勢(shì)基本一致。從而T21值下降，流動(dòng)性減弱。此外，4種處理下的T21值呈現(xiàn)升高趨勢(shì)時(shí)的時(shí)間有所不同，風(fēng)冷-5℃、風(fēng)冷-18℃都在儲(chǔ)藏14 d后T21值上升，而浸漬-5℃是在儲(chǔ)藏21 d后才上升，浸漬-18℃則在儲(chǔ)藏28 d后才上升。因此，浸漬式處理的肉塊比風(fēng)冷式的保水性更好。而浸漬式中-5℃的T21值均小于-18℃的(P<0.01)，說(shuō)明-5℃處理下肉塊中的不易流動(dòng)水的移動(dòng)性比-18℃的要差，更有利于肉中水分的保持。

圖2 肉中T21隨儲(chǔ)藏時(shí)間的變化趨勢(shì)圖Figure 2 T21 changes diagram ofmeat during storage

T22反映肌原纖維蛋白外部水包括肌漿蛋白部分的水分，即自由水的移動(dòng)性。由圖3可知，-5℃的肉塊中自由水的變化較-18℃的較顯著(P<0.05)，且4種處理下其自由水T22值的變化趨勢(shì)與圖2中的不易流動(dòng)水的變化趨勢(shì)較為吻合，如：圖2中風(fēng)冷-5℃的T21值在儲(chǔ)藏14 d時(shí)開(kāi)始上升，圖3中浸漬-5℃的T22值也隨之升高，說(shuō)明不易流動(dòng)水向自由水進(jìn)行了轉(zhuǎn)化。與Bertram等[22]研究肌肉中水分轉(zhuǎn)移的結(jié)論一致。對(duì)比4種不同處理下的T22值，可觀察出在儲(chǔ)藏14 d前，浸漬-5℃的T22值最低，表現(xiàn)出了最優(yōu)的保水性（P<0.01），而14 d后，浸漬-18℃的肉塊則表現(xiàn)出了最好的保水性(P<0.01)。解凍汁液流失率與自由水的流動(dòng)性息息相關(guān)[22]，圖3中T22值的變化規(guī)律與表1中的解凍汁液流失率的變化規(guī)律一致，說(shuō)明低場(chǎng)核磁共振技術(shù)測(cè)定的T2值可以有效反映肉中持水力的變化，是一種更為先進(jìn)，更加便捷的測(cè)定肉中持水力變化的方法。

圖3 肉中T22隨儲(chǔ)藏時(shí)間的變化趨勢(shì)圖Figure 3 T22 changes diagram ofmeat during storage

3 結(jié)論

水分是肉與肉制品中含量最高且非常重要的化學(xué)組分，其含量與肉及肉制品的系水力直接關(guān)系到肉與肉制品的加工特性。因此，找出一種能有效保持肉中水分的方法和一種快速檢測(cè)肉中水分變化的技術(shù)顯得尤為重要。試驗(yàn)結(jié)果表明：浸漬式冷凍處理肉塊的T2值、解凍汁液流失率、蒸煮損失率與加壓失水率均顯著低于風(fēng)冷冷凍組（P＜0.01）。浸漬-5℃的肉塊在14 d之前表現(xiàn)出比浸漬-18℃肉塊更好的保水性，14 d后反之。說(shuō)明短期貯藏以浸漬-5℃處理為好，而長(zhǎng)期貯藏則以浸漬-18℃處理更優(yōu)。通過(guò)核磁共振技術(shù)測(cè)定出的T21值、T22值與兩種不同冷凍處理的肉塊的蒸煮損失率、解凍汁液流失、加壓失水率具有相同的變化趨勢(shì)。由此表明，核磁共振技術(shù)是一種快速便捷的測(cè)定冷凍肉中水分變化的方法。

1 杜江萍，冷凍肉品儲(chǔ)藏期間品質(zhì)變化及控制措施[J].肉類研究，2009(11)：14～17

2 盧艷,蔣愛(ài)民,鄧栓林.凍結(jié)速率對(duì)凍鴨品質(zhì)特性的影響研究[J].食品與機(jī)械，2012，28(3):40～44

3 周光宏.肉品學(xué)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社,1999:253～328.

4 黃明,羅欣.熱處理對(duì)牛肉剪切力值及蒸煮損失的影響[J].肉類工業(yè),1999,10(11):24.

5 Lee S,Norman JM,Kauffman R G.Use of electrical conductivity to predictwater holding capacity in post-rigor[J].Meat Science,2000(55):385～389.

6 Bertram H C,Straadt i K,Jensen JA,et al.Relationship between water mobility and distribution and sensory attributes in pork slaughtered at an age between 90 and 180 days[J].Meat Science,2007(77):190～195.

7 Hazlrwood C F,Nichols B L.Evidence for the existence of aminimum of two phases so ordered water in skeletalmuscle[J].Nature,1969(222):24～32.

8 汪紅志,張學(xué)龍,武杰.核磁共振成像技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程[M].北京:科學(xué)出版社,2008:3～18.

9 Wu Zhiyun,Bertram H C,Kohler A,et al.Influence of aging and salting on protein secondary structures and water distribution in uncooked and cooked pork.a combined FT-IR microspectroscopy and 1HNMR relaxometry study[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2006,54(22):8 589～8 597.

10 Brown R JS,Capozzi F,Cavani C,et al.Relationships between1H NMR relaxation data and some technological parameters ofmeat:a chemometric approach[J].Journal of Magnetic Resonance,2000,147(1):89～94.

11 Cope FW.Nuclear magnetic resonance evidence using D2O for structured water in muscle and brain[J].Biophys J.,1969,9(3):303～319.

12 Finch E D,Harmon JF,Muller B H.Pulsed NMR measurements of the diffusion constant of water in muscle[J].Archives of Biochemistry and Biophysics,1971,147(1):299～310.

13 Fjelkner-Modig S,Tormberg E.Water distribution in porcine M.longissimus dorsi in relation to sensory properties[J].Meat Science,1986,17(3):213～231.

14 Tornberg E,Andersson A,Goransson A,et al.Water and fat distribution in pork in relation to sensory properties[M].Puolannee,Demeyer D I,Ruusunen M,et al.Pork quality,genetic and metabolic factors.Oxon:CAB International,1993:239～258.

15 Bertram H C,Karlsson A H,Andersen H J.The significanceof cooling rate on water dynamics in porcinemuscle from heterozygote carriers and non-carriers of the halothane gene-a low-field NMR relaxation study[J].Meat Science,2003,65(4):1 281～1 291.

16 Renou JP,Kopp J,Gatellier P,et al.NMR relaxation ofwater protons in normal and malignant hyperthermia-susceptible pigmuscle[J].Meat Science,1989,26(2):101～114.

17 Bertram H C.Field gradient CPMG applied on postmortem muscles[J].Magnetic Resonance Imaging,2004,22(4):557～563.

18 Bertram H C,Karlsson A H,Rasmusen M,et al.Origin ofmultiexponential T2relaxation inmusclemyowater[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2001,49(6):3 092～3 100.

19 李志新，胡松青，陳玲.食品冷凍理論和技術(shù)進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技，2007(6)：223～225.

20 戚軍，高菲菲，李春保.低場(chǎng)NMR研究?jī)鋈谶^(guò)程中羊肉持水力的變化[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2010，26(3)：617～622

21 Martino M N，Zaritzky N E.Ice crystal size modificationsduring frozen beef storage[J].Journal of Food Science，1988，53(6)：1 631～1 637.

22 Bertram H C，Karlssonah，Ra Smussenm，et al.Originofmuhiexponential relaxation in musclemyowater[J].Journal ofAgricultural and Food Chemistry，2001,49(6)：3 092～3 100.