凍融循環(huán)下雞肉品質(zhì)變化的低場(chǎng)核磁共振研究

李 玫，李苗云*，趙改名，張秋會(huì)，柳艷霞，高曉平，周曉梅

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南省肉制品加工與質(zhì)量安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450002)

禽肉以其低脂、高營(yíng)養(yǎng)等特性而越來(lái)越受到消費(fèi)者的青睞。目前，我國(guó)雞肉大多是以凍藏方式進(jìn)行流通和銷售。雖然冷凍運(yùn)輸環(huán)節(jié)的溫度控制較為嚴(yán)格，但由于銷售和管理的不完善，冷鏈環(huán)節(jié)存在較大的溫度波動(dòng)[1]，冷凍雞肉常出現(xiàn)凍融循環(huán)現(xiàn)象。

國(guó)內(nèi)外有關(guān)凍融對(duì)凍肉品質(zhì)影響的研究主要集中在肌肉蛋白結(jié)構(gòu)和蛋白功能特性方面[2-5]，但這些方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力且樣品破壞程度較大。LF-NMR作為一種快速、無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，通過(guò)測(cè)定反映水分子存在狀態(tài)的橫向弛豫時(shí)間T2來(lái)分析水分子與肌肉組織的相互作用[6-7]等。大量研究已證實(shí)LF-NMR弛豫時(shí)間與傳統(tǒng)重力學(xué)方法，如Honikel袋法和離心法測(cè)定的WHC之間具有一定的相關(guān)性[8-12]。Bertram等[10]根據(jù)T2確定肌肉中含有3種水群。Li Chunbao等[13]和Bertram等[14]研究了豬肉NMR數(shù)據(jù)及其食用品質(zhì)(肉色及剪切力)和煮制特性的相關(guān)性。

目前，反復(fù)凍融對(duì)雞肉食用品質(zhì)影響的研究較少且鮮有從水分分布及流動(dòng)性角度解釋其變化。因此應(yīng)用LF-NMR技術(shù)研究?jī)鋈谘h(huán)下雞肉中水分分布和流動(dòng)特性，結(jié)合食用品質(zhì)變化，解釋反復(fù)凍融對(duì)雞肉食用品質(zhì)的影響，為冷凍雞肉品質(zhì)的在線評(píng)價(jià)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

生鮮雞胸肉購(gòu)置于焦作大用實(shí)業(yè)有限公司，產(chǎn)品始終處于低溫狀態(tài)(0～2℃)。取3塊大小一致的完整雞胸肉，用自封袋包裝置于－18℃冰柜中凍藏。每48h取出置于(5±1)℃條件下解凍，24h后重新置于－18℃冰柜中凍藏。如此反復(fù)，分別于貯藏0、3、9、15d，即凍融0、1、3、5次取解凍后肉樣進(jìn)行指標(biāo)分析。

1.2 儀器與設(shè)備

PQ001 MicroMR柜式核磁共振成像儀 上海紐邁電子科技有限公司；Minolta Color Miniscan CR400色差儀 日本美能達(dá)公司；EasyMix拍擊式均質(zhì)機(jī) 法國(guó)AES集團(tuán)；ALLEGRA-64A高速冷凍離心機(jī) 美國(guó)Beckman Coulter有限公司；MIR-254低溫恒溫培養(yǎng)箱 日本三洋科研醫(yī)療設(shè)備；雷磁PXSJ-216 pH計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 LF-NMR實(shí)驗(yàn)

沿肌纖維方向取2.0g左右，修整為2cm×1cm×1cm的肉樣，放入直徑為15mm核磁專用檢測(cè)管中測(cè)定。每?jī)鋈谝淮沃貜?fù)測(cè)定5次，分析其弛豫特征值。

選用PQ001核磁共振成像分析儀(射頻線圈直徑為15mm，磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.55特斯拉，1H共振頻率為22.7MHz，測(cè)量溫度為32℃)。選用硬脈沖CPMG序列[15]測(cè)定肉樣橫向弛豫時(shí)間T2，其主要參數(shù)設(shè)置為：τ值(90°脈沖和180°脈沖間隔時(shí)間)為100s，重復(fù)采樣4次，重復(fù)采樣等待時(shí)間為3s，獲得4000個(gè)自旋回波。使用儀器自帶反演軟件(NIUMAG T1T2T2*Invert Ver 4.08)，設(shè)置反演參數(shù)對(duì)自由誘導(dǎo)指數(shù)衰減曲線進(jìn)行T2反演，獲得T2弛豫圖譜，主要包括各弛豫過(guò)程的弛豫幅值及其對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)。應(yīng)用加權(quán)算術(shù)平均數(shù)法計(jì)算各個(gè)橫向弛豫過(guò)程的弛豫時(shí)間。

1.3.2 肌纖維持水力的測(cè)定

1.3.2.1 解凍損失

肉樣解凍前稱量，解凍后用吸水紙擦去表面滲出水分并記錄質(zhì)量，按式(1)計(jì)算解凍損失率。每檢測(cè)點(diǎn)平行測(cè)定3次。

式中：m1為解凍前肉質(zhì)量/g；m2為解凍后肉質(zhì)量/g。

1.3.2.2 離心損失

取解凍后肉樣10.0g，稱取質(zhì)量，4℃條件下5000r/min離心10min后吸水紙吸取肉表面水分，記錄質(zhì)量，按式(2)計(jì)算離心損失率。每檢測(cè)點(diǎn)平行測(cè)定3次。

式中：m1為離心前肉質(zhì)量/g；m2為離心后肉質(zhì)量/g。

1.3.3 肉浸液pH值的測(cè)定

參照Ngapo等[16]的方法，稍作修改。稱取約10.0g絞碎肉樣于均質(zhì)袋中，加100mL蒸餾水，置于拍打式均質(zhì)機(jī)中均質(zhì)100s后單層濾紙過(guò)濾取濾液備用。將校準(zhǔn)后的pH計(jì)電極浸沒(méi)在肉浸液中，記錄樣液25℃時(shí)的讀數(shù)。每檢測(cè)點(diǎn)平行測(cè)定3次。

1.3.4 肉色的測(cè)定

應(yīng)用CIE Lab色彩空間模型[17]定量描述肉樣的色澤變化情況。解凍后肉樣置于空氣中曝光10min。使用CR400便攜式色差儀(白板校準(zhǔn)，D65光源，2°標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)角)在肉樣表面選取9個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，每檢測(cè)點(diǎn)平行測(cè)定3次。

1.4 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用SAS 9.2統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析，多重比較采用Duncan法。

2 結(jié)果與分析

2.1 凍融循環(huán)對(duì)自旋-自旋弛豫過(guò)程的影響

圖 1 雞肉橫向弛豫時(shí)間T2分布Fig.1 Distribution of transverse relaxation time in chicken

由圖1可知，弛豫圖譜上顯示4個(gè)峰，其中0～10ms(T2b)間有兩個(gè)小峰，代表與肌肉蛋白分子表面極性基團(tuán)緊密結(jié)合的化合水；10～100ms(T21)的峰為主峰，其信號(hào)達(dá)到總信號(hào)的90%以上，該峰代表肌原纖維內(nèi)截留的不易流動(dòng)水，為肌肉中水分的主要存在形式；100～1000ms(T22)間組分代表肌原纖維晶格內(nèi)的自由水[18]。這與大多數(shù)相關(guān)研究結(jié)果不同，其原因可能與原料肉品種、核磁共振分析測(cè)試條件[19]、反演算法以及弛豫結(jié)果分析方法等不同有關(guān)。

表 1 凍融次數(shù)對(duì)雞肉橫向弛豫時(shí)間的影響Table 1 Effect of freezing-thawing frequency on transverse relaxation time

由表1可知，凍融后T2b無(wú)顯著變化(P＞0.05)。隨凍融次數(shù)增加，T21顯著降低(P＜0.05)，由新鮮雞肉的51.60ms依次下降為凍融1次的50.19ms，凍融3次的47.96ms和凍融5次的42.87ms，這表明不易流動(dòng)水群的移動(dòng)性變差，其不易流動(dòng)性增強(qiáng)，原因可能是凍融引起肌原纖維蛋白空間構(gòu)象發(fā)生變化而造成蛋白質(zhì)持水能力的下降。T22代表肌肉中的自由水群，凍融1次后下降為162.92ms，與新鮮雞肉的218.26ms相比差異顯著，但是凍融1、3、5次之間無(wú)顯著差異，其變化趨勢(shì)可能與肌漿蛋白的冷凍變性有關(guān)[20]。

2.2 雞肉持水性能的變化

表 2 凍融次數(shù)對(duì)雞肉持水性的影響Table 2 Effect of freezing-thawing frequency on WHC

肉品貯藏及加工過(guò)程中的WHC是衡量其加工特性及經(jīng)濟(jì)價(jià)值的重要指標(biāo)之一，該指標(biāo)還會(huì)對(duì)感官特性產(chǎn)生影響，如水分損失高表明肉樣多汁性較差。由表2可知，雞肉凍融3次的解凍損失率和離心損失率較凍融1次均變化不顯著，但凍融5次與凍融3次相比均顯著增大(P＜0.05)，分別由6.29%和15.00%增大為15.08%和19.16%，這可能與肌細(xì)胞膜完整性隨凍融次數(shù)的增加發(fā)生嚴(yán)重破壞，肌束間隙增大有關(guān)。

2.3 雞肉pH值的變化

表 3 凍融次數(shù)對(duì)雞肉pH值的影響Table 3 Effect of freezing-thawing frequency on pH

由表3可知，隨凍融次數(shù)的增加，雞肉的pH值從6.043下降為5.773且變化顯著(P＜0.05)。由于肉汁中部分水分凍結(jié)為冰晶，肌細(xì)胞脫水，胞液的濃縮效應(yīng)會(huì)增加離子強(qiáng)度，導(dǎo)致微環(huán)境緩沖能力降低從而造成pH值變化。pH值主要會(huì)對(duì)肌原纖維蛋白凈電荷產(chǎn)生影響[7,21]，其變化會(huì)誘導(dǎo)肌絲橫向收縮，肌原纖維內(nèi)持留的水分流出。pH值下降程度越大，肌原纖維蛋白質(zhì)變性越嚴(yán)重[22-23]，據(jù)此可推斷隨凍融次數(shù)的增加，雞肉肌原纖維變性程度加深。

2.4 雞肉肉色的變化

表 4 凍融次數(shù)對(duì)雞肉肉色的影響Table 4 Effect of freezing-thawing frequency on color

由表4可知，凍融至第3次時(shí)，解凍后雞肉亮度值、紅度值和黃度值均比鮮肉顯著增大(P＜0.05)，而凍融5次時(shí)，紅度值和黃度值均下降顯著(P＜0.05)。凍融循環(huán)過(guò)程中，汁液流失到達(dá)肌肉表面，使肌肉的亮度顯著增加[14]。凍藏過(guò)程中因脂質(zhì)氧化和肌紅蛋白冷凍變性或長(zhǎng)期低溫貯藏，高鐵肌紅蛋白還原酶活性受到抑制，高鐵肌紅蛋白積累而引起紅度值下降。黃度值的增加可能與脂肪氧化程度的加深有關(guān)。

2.5 相關(guān)性分析

表 5 橫向弛豫時(shí)間與品質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性分析Table 5 Correlational analysis between transverse relaxation time and quality indexes

由表5可知，T21與凍融次數(shù)和亮度值顯著相關(guān)(P＜0.05)，與解凍損失和離心損失高度負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別是－0.936和－0.791，與pH值的相關(guān)系數(shù)為0.946；T2b與黃度值顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.05)；3個(gè)水群的橫向弛豫時(shí)間彼此相關(guān)。肌肉蛋白的微環(huán)境是NMR T2弛豫特性的決定性因素[18]，可以根據(jù)該指標(biāo)分析蛋白質(zhì)的變性程度，即蛋白質(zhì)-水相互作用的變化。T21與肌原纖維橫截面面積[9]及肌節(jié)長(zhǎng)度[23]呈正相關(guān)，該值下降表明不易流動(dòng)水的移動(dòng)性下降。Li Chunbao等[13]研究認(rèn)為不易流動(dòng)水與肌肉保水性間的關(guān)系較為重要。

3 結(jié) 論

凍融循環(huán)及凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)顯著影響雞胸肉色澤及持水力等食用品質(zhì)，因此雞肉在流通過(guò)程中，應(yīng)盡可能避免出現(xiàn)凍融現(xiàn)象。根據(jù)凍融過(guò)程中肌肉3個(gè)水群的橫向弛豫時(shí)間的變化可知，借助肌纖維水分分布與流動(dòng)情況判斷凍肉品質(zhì)變化具有一定的可行性。通過(guò)分析該指標(biāo)與品質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，T21與亮度值及凍融次數(shù)間顯著相關(guān)(P＜0.05)且與解凍損失、離心損失等持水性指標(biāo)高度負(fù)相關(guān)。由此，選擇T21作為在線評(píng)價(jià)凍融后雞肉持水性能及其食用品質(zhì)變化的一個(gè)重要指標(biāo)。

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