低場核磁共振研究凍融過程中犢牛肉品質(zhì)變化

原　琦，羅愛平，*，何光中

（1.貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院，貴州貴陽550025；2.貴州省畜牧獸醫(yī)科學(xué)研究所，貴州貴陽550025）

低場核磁共振研究凍融過程中犢牛肉品質(zhì)變化

原琦1，羅愛平1，*，何光中2

（1.貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院，貴州貴陽550025；2.貴州省畜牧獸醫(yī)科學(xué)研究所，貴州貴陽550025）

運(yùn)用低場核磁共振技術(shù)，探討反復(fù)凍融過程中犢牛肉水分分布狀態(tài)。研究橫向弛豫時(shí)間T2變化規(guī)律與食用品質(zhì)間的關(guān)系。結(jié)果表明：隨著凍融次數(shù)增加，解凍損失率變化顯著，加壓失水率和剪切力在3次凍融后顯著增加，亮度L先增加后減小，紅度a*逐漸減小，黃度b*逐漸增加。核磁共振檢測到犢牛肌肉中水分有結(jié)合水、不易流動(dòng)水和自由水三種狀態(tài)，橫向弛豫時(shí)間三個(gè)峰分別為T2b、T21、T22，其中T21與解凍次數(shù)、解凍損失率、加壓失水率和亮度均顯著相關(guān)（p＜0.05），T21可作為考察解凍犢牛肉品質(zhì)的參考指標(biāo)。

犢牛肉，食用品質(zhì)，反復(fù)凍融，橫向弛豫時(shí)間

我國犢牛產(chǎn)業(yè)近年來剛剛起步，在我國高檔賓館酒店?duì)倥０兹馓幱诟邇r(jià)位（160～270元/kg），主要依賴進(jìn)口。犢牛肉與普通牛肉相比，具有鮮嫩多汁、肉味鮮美、肉質(zhì)細(xì)嫩、肉色淺淡和營養(yǎng)豐富等特點(diǎn)，是深受消費(fèi)者歡迎的高檔奢侈肉制品[1-3]。

相對于新鮮肉，冷凍肉的低溫條件能抑制大多數(shù)微生物生長繁殖、降低酶活性、延長貨架期、增加肉制品消費(fèi)的機(jī)動(dòng)性和可支配性，但冷凍過程中將產(chǎn)生大量大小不一的冰晶，對肌細(xì)胞膜的組織結(jié)構(gòu)造成機(jī)械損害，降低肉的品質(zhì)[4-5]。解凍過程也將導(dǎo)致嫩度下降、營養(yǎng)成分流失、可溶性蛋白含量減少等，特別是由于貯藏時(shí)低溫，而運(yùn)輸和銷售時(shí)的溫度變化波動(dòng)引起的反復(fù)凍融，將引起一系列生理生化反應(yīng)，進(jìn)而影響肉的品質(zhì)。

國內(nèi)外有關(guān)凍融對凍肉品質(zhì)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，但這些方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力且樣品破壞程度較大。低場核磁共振技術(shù)（LF-NMR）對樣品不具破壞性和侵入性，而且靈敏度高，可以實(shí)時(shí)獲得數(shù)據(jù)并可在短時(shí)間內(nèi)獲得樣品中多種組分的弛豫時(shí)間曲線圖譜，從而能準(zhǔn)確地對樣品進(jìn)行分析鑒定[6]。Bertram[7]研究表明，LF-NMR的馳豫時(shí)間（T2）與Honikel袋法和離心法所測系水力的相關(guān)系數(shù)分別為-0.85和-0.77。Hullberg等[8]采用LF-NMR研究經(jīng)滾揉、煙熏處理的豬里脊肉水分?jǐn)U散與感官特性之間的關(guān)系。Gudjónsdóttir等[9]利用NMR對鱈魚進(jìn)行橫向和縱向H1弛豫時(shí)間的測定，研究了加鹽和改良的氣調(diào)包裝（MAP）對鱈魚深度冷藏的影響。

迄今，凍融對犢牛肉食用品質(zhì)影響的研究較少且鮮有從水分分布及流動(dòng)特性角度解釋其變化。本研究以犢牛肉背最長肌為研究對象，應(yīng)用LF-NMR技術(shù)研究凍融過程中馳豫時(shí)間（T2）的變化規(guī)律，分析該變化與食用品質(zhì)之間的關(guān)系，探討反復(fù)凍融對犢肉的影響，為奶公犢肉的進(jìn)一步研究和開發(fā)利用、精深加工提供科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

荷斯坦奶公犢中國（4月齡，體重140kg）。

NMI20-Analyst核磁共振成像分析儀上海紐邁電子科技有限公司；pH-l00型筆式pH計(jì)上海三信儀表廠；JA-1104N型電子天平上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司；C-LM3型數(shù)顯式肌肉嫩度儀東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院研發(fā)；WSC-S測色色差計(jì)上海精密科學(xué)儀器有限公司；加壓失水率測定儀實(shí)驗(yàn)室自制。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1荷斯坦奶公犢處理宰后迅速取其整個(gè)背最長肌，自封袋包裝，放入冰盒中，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，放置于4℃冰箱。宰后24h后，取200g肉樣6份，真空包裝，在-18℃凍結(jié)12h，然后在4℃解凍12h為1次凍融過程，反復(fù)重復(fù)上述過程。分別凍融0、1、3、5、7、10次處理。即宰后1、2、4、6、8、11d取肉樣進(jìn)行分析。

1.2.2低場核磁共振T2時(shí)間測定用手術(shù)刀沿肌纖維方向均勻切割成1cm×1cm×1cm肉塊。精確稱取1g肉樣，置于直徑為15mm核磁專用試管，輕微擠壓，排除多余空氣。測試條件[10]為：磁場強(qiáng)度0.47T，質(zhì)子共振頻率為22.6MHz，核磁線圈溫度32℃。CPMG脈沖序列，τ值（90°脈沖和180°脈沖之間的時(shí)間）200μs。重復(fù)掃描16次，重復(fù)間隔時(shí)間為3s，回波數(shù)3000，得到的圖為指數(shù)衰減圖形。數(shù)據(jù)反演軟件為上海紐邁電子科技有限公司提供的核磁共振弛豫時(shí)間反演擬合軟件Ver4.09，此軟件使用SIRT（Solid Iteration Redress Technique）迭代反演算法得到T2圖譜。

1.2.3解凍損失率樣品分別在解凍前和解凍后稱重，之后按照公式計(jì)算解凍損失率：

式中：m1和m2分別為解凍前和解凍后的質(zhì)量，g。

1.2.4加壓失水率采用經(jīng)Farouk等[11]改進(jìn)的加壓濾紙法。切取厚度為1.0cm的肉片，用直徑為2.523cm的取樣器切取、稱重。將肉樣置于雙層夾板之間，上下各墊18層濾紙，置于壓力計(jì)上，勻速加壓至68.66kPa，保持5min，撤除壓力后立即稱重。

式中：m1和m2分別為加壓前和加壓后的質(zhì)量，g。

1.2.5pH測定在肉樣上劃開新鮮切口，用pH-l00型筆式pH計(jì)直接測定切面pH。

1.2.6肉色測定均勻切取約0.5cm肉片，4℃氧合30min，用WSC-S測色色差計(jì)測定其L（亮度值）、a*（紅色值）、b*（黃色值），每次凍融測5個(gè)平行肉樣，取平均值。

1.2.7剪切力的測定用直徑為l.27cm的空心取樣器鉆取肉柱，然后用C-LM3型嫩度計(jì)測定每個(gè)肉柱的剪切力值，每個(gè)樣品至少取三根肉柱，取其平均值作為肉樣的剪切力值。

1.3數(shù)據(jù)處理

每個(gè)處理3次重復(fù)，應(yīng)用Origin 8.0軟件（美國OriginLab公司）繪制核磁數(shù)據(jù)圖；應(yīng)用SAS 8.0統(tǒng)計(jì)軟件（美國SAS軟件研究所）對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析和Cancorr典型相關(guān)性分析，不同處理間的差異應(yīng)用Duncan法多重比較。

2　結(jié)果與分析

2.1犢牛肉橫向弛豫時(shí)間

圖1　犢牛肉橫向弛豫時(shí)間參數(shù)Fig.1　The transverse relaxation time of veal

圖1可知，T2時(shí)間圖譜中出現(xiàn)3個(gè)峰，T2b（1～10ms）、T21（10～100ms）、T22（100～1000ms），與Bertram等[12-13]研究T2弛豫時(shí)間與豬肉保水性關(guān)系的結(jié)果基本吻合。即第一個(gè)峰時(shí)間T2b（1～10ms）代表結(jié)合水，約占總面積的4%，第二個(gè)主峰時(shí)間T21（40～60ms），代表不易流動(dòng)水，約占總面積的90%，第三個(gè)峰時(shí)間T22（150～400ms），代表自由水，約占總面積的5%。韓敏義等[10]研究豬肉肌原纖維蛋白熱誘導(dǎo)凝膠時(shí)檢測到四個(gè)組分，0.1～10ms之間出現(xiàn)了兩個(gè)峰，均認(rèn)為是結(jié)合水。李玫等[14]研究冷凍雞肉品質(zhì)變化時(shí)同樣為4個(gè)峰，及李春[15]研究冷卻條件對豬肉保水性影響時(shí)也是3～5個(gè)峰。這可能和樣品種類、測試條件、測試軟件型號以及回波峰點(diǎn)采集后的數(shù)據(jù)反演方法有關(guān)，有待進(jìn)一步研究。

2.2凍融次數(shù)對T2弛豫時(shí)間的影響

表1可知，隨著凍融次數(shù)的增加，T2b變化不顯著，即結(jié)合水變化不明顯。T21顯著下降，經(jīng)過多次凍融后，由最初49.07ms下降至41.24ms，即不易流動(dòng)水向結(jié)合水方向移動(dòng)。T22在凍融第1次后下降至223.66ms，與鮮肉相比變化顯著，之后隨著凍融次數(shù)增加呈下降趨勢?？赡苁怯捎诘蜏貙?dǎo)致蛋白質(zhì)二、三級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，與水分子的結(jié)合能力隨之變化，以及解凍時(shí)汁液流失有關(guān)[7]。第7次與第10次凍融之后的T22無顯著差異，戚軍等[16]研究解凍羊肉持水力變化時(shí)T22先增大后減小，可能是由于羊肉和犢牛肉的肌纖維結(jié)構(gòu)不同造成解凍之后的性質(zhì)差異。

表1　反復(fù)凍融后T2弛豫時(shí)間的變化Table.1　Changes of transverse relaxation time after freeze thaw cycles

2.3犢牛肉保水性與剪切力變化

表2　反復(fù)凍融后犢牛肉解凍損失率、加壓失水率及剪切力變化Table.2　Changes of thawing loss，pressure loss and shear force after freeze thaw cycles

保水性是肉類加工與貯藏過程中的重要指標(biāo)之一，水分流失的多少影響著肉品的感官與嫩度。通過測定解凍損失率和加壓失水率2個(gè)指標(biāo)，分析犢牛肉的保水性變化。表2可知，第1次解凍損失率僅為8.15%，隨著凍融次數(shù)的增加，解凍損失率顯著增加（p＜0.05），融凍10次解凍損失率為27.44%，是第1次凍融的3.4倍。

加壓失水率隨著凍融次數(shù)增加而顯著下降（p＜0.05）。鮮肉的加壓失水率從42.49%下降至36.33%，可能和細(xì)胞間隙水分流失，部分肌肉細(xì)胞組織破裂，大量液流出有關(guān)。由于肌肉組織發(fā)生了不可逆的變化，結(jié)合水分子的能力到達(dá)極限。

鮮肉的剪切力為33.55N，隨著凍融次數(shù)增加顯著增加（p＜0.05），第3次為38.87N，第7次為47.17N與第10次49.57N之間無差異（p＞0.05），剪切力增大是由于低溫冷凍增加肉中的冰晶，影響肌肉的延展性，減小肉的可塑性，增大剪切阻力[17-18]。

2.4犢牛肉顏色與pH變化

表3　反復(fù)凍融過程犢牛肉顏色和pH變化Table.3　Changes of meat color and pH after freeze thaw cycles

肉色是決定消費(fèi)者購買肉品的重要因素。由表3可知，反復(fù)凍融對犢牛肉L、a*、b*值的影響，犢牛鮮肉的亮度值為42.27，在凍融第1次變?yōu)?4.75，第3次時(shí)為48.97，顯著增加（p＜0.05），凍后的水分在肌肉組織表面起到潤滑、發(fā)亮的作用。第7次時(shí)為42.79，顯著下降（p＜0.05），隨著次數(shù)增加，汁液流失過多，導(dǎo)致亮度下降。紅度a*值隨著凍融次數(shù)增加而顯著減小，犢牛鮮肉為14.10，第1次凍融變?yōu)?3.29、第7次變?yōu)?1.32，顯著減小（p＜0.05），可能是由于肌紅蛋白變性所致。黃度b*值隨凍融次數(shù)增加而顯著增大（p＜0.05），鮮肉為31.55，第3次變?yōu)?8.87，第7次變?yōu)?7.17，與夏秀芳等[19]反復(fù)冷凍-解凍對豬肉品質(zhì)的研究結(jié)果一致。隨著凍融次數(shù)增加，pH從5.84緩慢下降至5.46。肌肉在冰點(diǎn)以下時(shí)，糖酵解酶活性受抑制，乳酸逐漸積累，pH緩慢下降。第10次之后回升至5.61，是由于肉中微生物和酶的作用，使部分蛋白質(zhì)和含氮化合物緩慢分解，產(chǎn)生堿性的含氮物質(zhì)所致[20]。

2.5凍融次數(shù)與食用品質(zhì)變化指標(biāo)的相關(guān)性分析

由表4可知，凍融次數(shù)和剪切力、T21、L值的相關(guān)系數(shù)分別為0.914、-0.951和0.988，顯著相關(guān)（p＜0.05），其中與T21、L值極顯著相關(guān)（p＜0.01）。凍融次數(shù)和加壓失水率、pH呈負(fù)相關(guān)，與肉色的a*、b*指標(biāo)之間相關(guān)性不顯著（p＞0.05）。弛豫時(shí)間T21和亮度之間相關(guān)系數(shù)為0.912，顯著相關(guān)（p＜0.05）。T2b代表的結(jié)合水與其他指標(biāo)相關(guān)性不顯著（p＞0.05），這與Brown等[21]運(yùn)用主成分分析法對豬肉核磁數(shù)據(jù)和滴水損失、蒸煮損失、色差、pH相關(guān)性分析的結(jié)果一致。

3　結(jié)論

犢牛肉背最長肌隨著凍融次數(shù)的增加，肌肉的解凍損失率、剪切力增加，保水性、嫩度下降。犢牛肉自身肉色淺淡，大量汁液流失后肌紅蛋白隨之流失，更加影響其肌肉色澤。因此反復(fù)凍融引起肌肉結(jié)構(gòu)和特性的變化，降低肉的食用品質(zhì)，使其失去營養(yǎng)價(jià)值。所以在運(yùn)輸、貯藏、消費(fèi)過程中應(yīng)健全冷藏鏈技術(shù)，防止溫度波動(dòng)引起的反復(fù)凍融，進(jìn)而減少犢牛肉品質(zhì)的劣變。

應(yīng)用低場核磁共振技術(shù)檢測到犢牛肉中的水有結(jié)合水、不易流動(dòng)水和自由水3種狀態(tài)，3種水分的分布情況能夠準(zhǔn)確預(yù)測犢牛肉的保水性動(dòng)態(tài)變化。相關(guān)性分析表明：T21與凍融次數(shù)、解凍損失率、加壓失水率和亮度顯著相關(guān)（p＜0.05）。因此T21可以作為犢牛肉快速檢測的參考指標(biāo)。

表4　反復(fù)凍融次數(shù)與食用品質(zhì)變化的相關(guān)性分析Table.4　Correlation analysis between freeze thaw cycles and eating quality changes

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Quality changes of veal during freeze-thaw cycles determined by LF-NMR

YUAN Qi1，LUO Ai-ping1，*，HE Guang-zhong2
（1.School of Liquor and Food Engineering，Guizhou University，Guiyang 550025，China；2.Guizhou Institute of Animal Science and Veterinary Medicine，Guiyang 550025，China）

The method of low field nuclear magnetic resonance（LF-NMR）was used to study the water distribution in veal during the process of freeze-thaw cycle.By analyzing transverse relaxation time，we found the correlations between LF-NMR parameters and meat quality changes.The results showed that with the increasing number of freeze-thaw time，the thawing loss changed significantly，the pressure loss and shear force showed a significant increase at the third time of freeze-thaw.The lightness value L increased first then decreased later，redness a*decreased gradually，yellowness b*increased gradually.The LF-NMR data indicated that three peaks of transverse relaxation times，T2b，T21and T22，which represented three different groups of water in muscle as bound water，immobilized water and free water，respectively.Among them，the T21had a significant correlation with the number of freeze-thaw time，thawing loss，pressure loss and lightness（p＜0.05）.As conclusion，the T21might be used as a reference indicator to evaluate thawed veal quality.

veal；eating quality；freeze-thaw cycle；transverse relaxation time

TS251

A

1002-0306（2015）04-0116-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.04.016

2014－06－04

原琦（1989-），男，碩士研究生，研究方向：畜產(chǎn)品加工。

羅愛平（1958-），女，本科，教授，研究方向：畜產(chǎn)品加工研究與開發(fā)。

貴州省科技廳科技計(jì)劃項(xiàng)目（黔科合NZ字[2012]3010）；貴州省農(nóng)業(yè)委員會項(xiàng)目（GZCYTX-0301-03）。