不同真空冷卻方式對水煮豬肉塊不同部位品質(zhì)的影響

陳 華　劉寶林　宋曉燕　劉 洋

(上海理工大學(xué)低溫生物與食品冷凍研究所　上海　200093)

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不同真空冷卻方式對水煮豬肉塊不同部位品質(zhì)的影響

陳 華劉寶林宋曉燕劉 洋

(上海理工大學(xué)低溫生物與食品冷凍研究所上海200093)

為探究不同真空冷卻方式對肉塊不同部位品質(zhì)的影響，實驗以水煮豬肉為研究對象，對比分析了普通真空冷卻和浸沒式真空冷卻兩種方法對肉塊冷卻效果(失重率、降溫均勻性)及不同部位品質(zhì)(色澤和質(zhì)構(gòu))的差異。結(jié)果表明：與普通真空冷卻相比，浸沒式真空冷卻能有效地減小肉塊的失重率(P<0.05)；而普通真空冷卻的肉塊各部位降溫比浸沒式真空冷卻更為均勻；兩種冷卻方式處理后肉塊中部及內(nèi)部的亮度值和紅度值均沒有顯著差異 (P>0.05)，但浸沒式真空冷卻的肉塊外部亮度明顯增加(P<0.05)；質(zhì)構(gòu)結(jié)果顯示，浸沒式真空冷卻后，肉塊中部和內(nèi)部的硬度和咀嚼性均顯著減小(P<0.05)，只有肉塊外部的彈性明顯減小(P<0.05)，中部和內(nèi)部的彈性及各部位的回復(fù)性均無明顯變化(P>0.05)。

真空冷卻；水煮豬肉；失重率；品質(zhì)

隨著食品安全問題的不斷出現(xiàn)，熟肉制品的安全也越來越受到人們的重視[1-2]。而溫度是影響食品質(zhì)量安全最重要的參數(shù)之一，例如，在41～46 ℃之間，肉類產(chǎn)品中的病原性微生物會快速繁殖并產(chǎn)生毒素[3]。為控制肉制品中微生物的繁殖，保持其品質(zhì)，必須使加工后的高溫肉制品快速冷卻[4-5]。

傳統(tǒng)的冷卻方法如風(fēng)冷、水冷等冷卻時間較長，無法滿足肉制品的快速冷卻要求[6]。為提高冷卻速率，真空冷卻[7-9](vacuum cooling,VC)被應(yīng)用到熟肉以及肉制品的快速冷卻中，并發(fā)揮了極大作用。它不僅可以實現(xiàn)快速冷卻，還能改善冷卻后肉制品品質(zhì)[10]。

真空冷卻是使食品中的自由水在低壓下快速汽化，通過吸收食品自身熱量使其快速降溫的一種方法。但是與傳統(tǒng)風(fēng)冷相比，真空冷卻后食品的失重較大，將蔬菜從25 ℃降到4 ℃失重大約為4%[11]，而將熟肉從75 ℃冷卻到4 ℃失重可達(dá)10%[12-13]，這對商業(yè)化生產(chǎn)十分不利。此外，肉塊過度失水可導(dǎo)致其嫩度和多汁性下降[7,14]。為減小真空冷卻失重，浸沒式真空冷卻(immersion vacuum cooling,IVC)被提出，它是將食品浸沒在湯汁或清水中進(jìn)行真空冷卻，與真空冷卻原理不同的是，浸沒式真空冷卻不僅靠水分的蒸發(fā)，還有食品和浸沒液之間的熱傳導(dǎo)和熱對流。研究表明[1,15]，浸沒式真空冷卻不僅能有效地解決真空冷卻失水嚴(yán)重這一問題，還能延長冷卻后食品的貨架期[16]。然而，由于浸沒液的存在，使熱量在肉塊中傳遞較慢，而延長了冷卻時間，所以浸沒式真空冷卻速率相對低于普通真空冷卻[5]。

近年來，IVC被廣泛應(yīng)用于肉制品的研究，任杰等[17]對大塊肉醬雞(1.0 kg)的研究發(fā)現(xiàn)，與自然冷卻相比，IVC和VC冷卻后樣品的氧化程度均增大，這可能是因為冷卻后雞肉內(nèi)部形成了更大的孔隙所致。也有大量對小塊肉的研究，如小塊雞胸肉[18-19](0.1～0.3 kg)、雞腿[20](0.1 kg)等。Houska M等[21]最早將不同形狀的小塊牛肉 (0.1～0.6 kg)應(yīng)用于IVC發(fā)現(xiàn)，含有肌原纖維較少的肉塊(如圓切牛肉塊)，IVC后增重更多，這是因為肌原纖維之間的孔隙較少限制了水分的蒸發(fā)，因此減少了失重。由此可見，小塊肉因內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)不同也會影響其冷卻效果。而無論肉塊的大小，目前的研究大多集中在冷卻后產(chǎn)品的品質(zhì)與失重這兩個方面，對于冷卻過程中存在的水分遷移以及因水分遷移而引起食品各部位結(jié)構(gòu)和品質(zhì)變化等問題，相關(guān)的研究較少。馮朝輝等[16]研究了不同浸沒式冷卻方式對煮香腸貨架期的影響，發(fā)現(xiàn)無論哪種冷卻方式，香腸外部的L、a、b值均沒有顯著性差異，而香腸內(nèi)部的亮度值整體低于外部。由此可見，冷卻過程中水分的遷移對食品不同部位的品質(zhì)有很大影響。金聽祥等[22]對真空冷卻過程中肉塊不同部位含水率進(jìn)行了相關(guān)實驗研究，結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)真空冷卻結(jié)束后，熟肉中心與表面的含水率之差高達(dá)8.44%，來自中心和表面的質(zhì)量損失分別占總質(zhì)量損失的13.14%和86.86%。而通過真空冷卻前后肉塊不同部位的品質(zhì)變化來探究冷卻過程中水分遷移這一問題，目前的研究很少。

感官品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)品質(zhì)是肉制品很重要的食用品質(zhì)，而含水量的變化對其有直接影響[23]。本實驗分別采用VC和IVC兩種方法對水煮豬肉進(jìn)行冷卻，并對比分析了兩種方法對肉塊冷卻效果及不同部位的品質(zhì)影響，對進(jìn)一步探究冷卻后肉塊不同部位水分的分布與內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)變化有一定的參考價值。此外，通過冷卻后肉塊不同部位品質(zhì)的變化，可在生產(chǎn)過程中采取一定的保護(hù)措施來改善冷卻后肉制品的品質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料與儀器

新鮮豬肉； 雙變頻真空預(yù)冷機(jī)(課題組自制，見參考文獻(xiàn)[2,13])；JM -B3002電子天平；HH-1 恒溫水浴鍋；TA-XT2i質(zhì)構(gòu)儀；CR-400色差儀。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品的處理

1)將新鮮豬肉除去脂肪等，修剪成10 cm×6 cm×4 cm的長方體，分別稱重并標(biāo)記。

2)隨機(jī)取一個肉樣進(jìn)行色差和質(zhì)構(gòu)的測定，作對照。

3) 將其余肉塊放在85 ℃的水浴鍋里煮45 min后撈出，用吸水紙吸干表面水分，迅速稱重并做標(biāo)記。

4) 隨機(jī)取三塊煮好的肉，對每塊肉的外、中、內(nèi)三部分進(jìn)行取樣并做好標(biāo)記，分別測定色差和質(zhì)構(gòu)。

5)將其余肉塊隨機(jī)分為兩組，分別進(jìn)行真空冷卻和浸沒式真空冷卻。真空冷卻終溫設(shè)為8 ℃，冷卻終壓為800 Pa，當(dāng)熱電偶檢測到肉塊中心溫度降至8 ℃時，關(guān)閉預(yù)冷機(jī)。浸沒式真空冷卻時，將肉放在盛有室溫(25 ℃)蒸餾水的容器里，使水恰好淹沒肉塊。

6)冷卻后及時稱重，按照步驟4操作取樣測定。

1.2.2 冷卻均勻性分析

在冷卻過程中，將熱電偶分別插到肉塊的外、中、內(nèi)三個部位，通過真空冷卻機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將不同時刻不同部位的溫度采集下來，利用上述公式計算可得。冷卻過程中同一時刻，肉塊不同部位溫度的標(biāo)準(zhǔn)差即可代表降溫的均勻性。

(1)

(2)

1.2.3 冷卻失重率的計算

冷卻失重率(%)=(冷卻前樣品質(zhì)量-冷卻后樣品質(zhì)量)×100/冷卻前樣品質(zhì)量

(3)

1.2.4 色澤的測定[24]

每種處理的肉塊用CR-400色差計測定其L、a、b值。取樣時沿肌肉垂直的方向切取厚度2 cm的肉塊，每個樣平行測定6次。色差計開機(jī)校正后緊扣肉樣表面進(jìn)行肉色測定。

1.2.5 質(zhì)構(gòu)的測定

樣品切成1.5 cm×1 cm×1 cm的規(guī)格，用TA-XT2i型質(zhì)構(gòu)儀測定樣品的硬度、彈性、咀嚼性和回復(fù)性，每個肉樣平行測定6次。測定前將樣品用保鮮袋包住并在室溫下放置0.5 h，剔除低溫影響。質(zhì)構(gòu)分析參數(shù)設(shè)定如下：測前速率：1.00 mm/s，測中速率：5.00 mm/s，測后速率：5.00 mm/s，壓縮比：50%，2次下壓間隔時間：5.0 s，負(fù)載力：5.0 g，探頭類型：P/50，數(shù)據(jù)收集率：200 p/s，測定環(huán)境溫度：25 ℃。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

利用Excel2003和spss18.0等統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計，并對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析(One-Way ANOVA)，用Duncan多重比較分析差異的顯著性(取α=0.05)，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同冷卻方式對降溫速率的影響

如圖1所示，肉塊中心溫度降到10 ℃時，真空冷卻和浸沒式真空冷卻所用的時間分別為34 min、50 min，兩者所用時間均符合USDA所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)[25]：將熟肉制品中心溫度54.4 ℃冷卻到26.6 ℃的時間不能超過90 min。

圖1 冷卻過程中肉塊不同部位的降溫曲線Fig.1 Real-time temperature curves of different parts inside samples during cooling process

兩種冷卻方式下，在剛開始的20 min內(nèi)，不同部位肉塊的溫度下降幅度都比較大，之后降溫曲線變得平緩。這是由于在冷卻開始階段，隨著真空室壓力的迅速降低，水的沸點也相應(yīng)降低，當(dāng)壓力低于或等于肉塊溫度所對應(yīng)的飽和壓力時，肉塊中的水分就會劇烈沸騰，以蒸氣的形式不斷逸出，從而使肉塊溫度迅速下降[26]。而隨著肉塊溫度的快速降低，其內(nèi)部水分所產(chǎn)生的分壓力與真空室內(nèi)的壓差不斷變小，水分蒸發(fā)速率逐漸變慢，所以最后溫度下降變得較為緩慢。

觀察兩種冷卻方式下肉塊不同部位的降溫曲線發(fā)現(xiàn)，均是外部溫度降溫速率最快。其原因是真空預(yù)冷降溫開始于肉塊外部，此時物料表面的水分大量蒸發(fā)，然而由于肉塊內(nèi)部的水分?jǐn)U散至表面的量小于物料表面蒸發(fā)的量，使得外部溫度快速下降，這也是造成普通真空預(yù)冷后肉塊表面變干的原因。金聽祥等[4]通過建立熟肉真空冷卻過程中水分遷移的數(shù)學(xué)模型來分析水分遷移機(jī)理發(fā)現(xiàn)：1)水蒸氣的遷移主要是沿著徑向方向向外遷移；2)隨著真空冷卻過程的進(jìn)行，沸騰界面由熟肉表面向中心移動。此外，在浸沒式真空冷卻過程中，熱傳導(dǎo)是主要的傳熱方式，冷量通過水由外部向內(nèi)部傳遞給肉塊，同樣導(dǎo)致肉塊外部降溫最快。

2.2 不同冷卻方式對肉塊降溫均勻性的影響

圖2 不同冷卻方式肉塊降溫速率的標(biāo)準(zhǔn)差Fig.2 Standard deviation of cooling rates of different parts

不同部位的降溫速率將直接影響肉塊降溫的均勻程度，而不同值之間的均勻程度通常可用標(biāo)準(zhǔn)差來描述，標(biāo)準(zhǔn)差值越大表示均勻程度越差。由圖2所示，冷卻開始后的前4 min，真空冷卻樣品各部位之間降溫速率的均勻程度不如浸沒式真空冷卻。這是由于真空冷卻主要依靠自身水分的蒸發(fā)而降溫，而浸沒式真空冷卻主要是熱傳導(dǎo)，在冷卻開始階段，真空冷卻速率大于浸沒式真空冷卻，所以造成了較大的標(biāo)準(zhǔn)差。在之后的冷卻過程中，真空冷卻各部位冷卻速率的標(biāo)準(zhǔn)差較小且曲線趨于平緩，而浸沒式真空冷卻波動較大。這是因為浸沒式真空冷卻過程中，肉塊所處的水環(huán)境對其外部與內(nèi)部的水分蒸發(fā)有不同程度的抑制，且水與肉塊之間的熱傳導(dǎo)同樣導(dǎo)致了各部位降溫有較大的差異。由此可見，與浸沒式真空冷卻相比，真空冷卻過程中肉塊各部位降溫速度更加均勻，這與孫大文等[27]的研究結(jié)論一致。因此，在實際生產(chǎn)過程中，要根據(jù)食品原料本身的特性及生產(chǎn)目的而選取最合適的冷卻方法，使食品快速實現(xiàn)冷卻目的的同時，也要考慮冷卻后食品各部位的品質(zhì)。

2.3 不同冷卻方式對失重率的影響

圖3 不同處理方式肉塊的失重率Fig.3 The weight loss of the water-cooked meat with different cooling method

如圖3所示，真空冷卻后肉塊的失重率為(8.61±0.28)%，而浸沒式真空冷卻后的失重率為(-0.13±0.34)%，真空冷卻得到更大的失重率。這是由于真空冷卻過程中，肉塊溫度的下降主要依靠肉塊自身的水分蒸發(fā)，故冷卻后失水較多；而浸沒式真空冷卻的肉塊，其周圍的浸沒液阻礙了水分的蒸發(fā)，此外，冷卻結(jié)束后真空室內(nèi)壓力回升，差壓使部分水滲透到肉塊內(nèi)部，故冷卻后質(zhì)量反而有所上升[4]。杜穎等[20]以雞肉做研究對象，測得浸沒式冷卻失重為(-0.10±0.02)%，這與本實驗結(jié)果相一致。而劉宇等[26]以25 ℃純水做浸沒液，測得羊肉的浸沒式真空冷卻失重率為(1.30±0.50)%，這可能與羊肉和豬肉內(nèi)部肌纖維之間的孔隙率不同有關(guān)。

2.4 不同冷卻方式對肉塊不同部位色澤的影響

肉的色澤是肌肉生理學(xué)、生物化學(xué)等變化的外部表現(xiàn)，通過感官給消費者以好或壞的印象[28]，它也是衡量肉塊品質(zhì)的一個重要的感官指標(biāo)。以下(表1～表3)分別對比分析了不同處理方式對肉塊各部位色澤的影響：

由表1～表3可知，與煮熟的肉塊相比，VC后肉塊各部位的亮度值(L值)均無顯著變化(P>0.05)，而肉塊中部的紅度值(a值)明顯減小(P<0.05)，這是因為冷卻過程中水分的遷移增加了肌纖維之間的分離，形成了一個減色效應(yīng)[14]，從而導(dǎo)致a值減小，這與McDonald K等[29]的結(jié)論一致。然而，冷卻后肉塊外、中、內(nèi)部的b值顯著減小(P<0.05)，說明VC后對肉塊的色澤有一定的改善。

表1 不同處理方式肉塊的外部色澤

注：同一列不同字母表示不同處理方式之間差異顯著(P<0.05)。

表2 不同處理方式肉塊的中部色澤

注：同一列不同字母表示不同處理方式之間差異顯著(P<0.05)。

表3 不同處理方式肉塊的內(nèi)部色澤

注：同一列不同字母表示不同處理方式之間差異顯著(P<0.05)。

由表1～表3同樣可知，與煮熟的肉塊相比，IVC處理后肉塊外部的L值顯著增加(P<0.05)，外部與內(nèi)部的b值顯著減小(P<0.05)，而各部位的a值均無顯著變化(P>0.05)。有研究表明[30]，L值與肉塊表面的水分含量有一定的關(guān)系，水分損失越大色素在肉塊表面的積累也就越大，則L值會越低。而在IVC過程中，肉塊始終浸沒在水中，冷卻后肉塊質(zhì)量不但沒有減小反而有所增加，因此，IVC后肉塊的L值較大，杜穎等[20]也曾得到了相同的結(jié)論。IVC冷卻后肉塊外部和內(nèi)部的b值明顯減小(P<0.05)，說明IVC對肉塊的色澤也有一定的改善。在實際生產(chǎn)過程中，要根據(jù)食品原料的本身屬性結(jié)合生產(chǎn)目的而選取合適的冷卻方法。

2.5 不同冷卻方式對質(zhì)構(gòu)的影響

每種處理方式后分別對肉塊外部、中部和內(nèi)部的質(zhì)構(gòu)進(jìn)行了測定，并選取了具有代表性的指標(biāo)硬度、彈性、咀嚼性、回復(fù)性進(jìn)行了顯著性分析，結(jié)果如表4～表6所示。

表4 不同處理方式肉塊外部的質(zhì)構(gòu)測定

注：同一列不同字母表示不同處理方式之間差異顯著(P<0.05)。

表5 不同處理方式肉塊中部的質(zhì)構(gòu)測定

注：同一列不同字母表示不同處理方式之間差異顯著(P<0.05)。

表6 不同處理方式肉塊內(nèi)部的質(zhì)構(gòu)測定

注：同一列不同字母表示不同處理方式之間差異顯著(P<0.05)。

由表4～表6可知，生肉經(jīng)高溫烹煮后質(zhì)構(gòu)參數(shù)發(fā)生了很大變化(P<0.05)，這主要是熱變性使肌肉中不同蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化所致[31]。與煮熟的肉塊相比，VC處理后肉塊各部位的質(zhì)構(gòu)參數(shù)均沒有顯著性差異(P>0.05)，而IVC處理后肉塊各部位的硬度和咀嚼性均明顯減小(P<0.05)。這是因為肉塊微觀結(jié)構(gòu)和水分的變化與TPA參數(shù)有密切的關(guān)系[32]，IVC過程中，肉塊周圍的浸沒液阻礙了水分的蒸發(fā)，樣品失水較少，此外，冷卻結(jié)束后壓力回升使肉塊失去的水分得到一定補償，因此，冷卻后肉塊的硬度和咀嚼性都顯著減小，這與李靜等[33]的研究結(jié)果相一致。而IVC后肉塊外部的彈性明顯減小，這可能是冷卻時間較長，肉塊長時間浸泡在水中所致。

真空冷卻主要是依靠水分蒸發(fā)從而使得產(chǎn)品降溫，水分蒸發(fā)也就是水分遷移的過程。不同真空冷卻方法使水分發(fā)生不同程度的遷移，進(jìn)而造成冷卻后不同部位的含水量有差異，而肉制品不同范圍含水量對產(chǎn)品的硬度、彈性以及咀嚼性都有不同的影響[23]。另外，水的復(fù)雜移動可能會改變?nèi)獾奈⒂^結(jié)構(gòu)，金聽祥等[22]通過透射電子顯微鏡研究水分遷移對熟肉組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與真空冷卻前相比，不管在熟肉中心還是表面，真空冷卻后肌肉纖維之間形成了更大的孔隙。因此，接下來有必要結(jié)合肉塊各部位的微觀結(jié)構(gòu)變化去分析其質(zhì)構(gòu)品質(zhì)。

3 結(jié)論與展望

本文研究了真空冷卻和浸沒式真空冷卻對水煮豬肉塊的影響，側(cè)重分析了兩種方法對冷卻效果(失重率、降溫速率和降溫均勻性)和冷卻后肉塊各部位的品質(zhì)(色澤和質(zhì)構(gòu))的差異，并得出了以下結(jié)論：

1)真空冷卻的肉塊降溫更快，冷卻至10 ℃僅需34 min(為浸沒式真空冷卻的3/5)，且肉塊各部位降溫的均勻性也優(yōu)于浸沒式真空冷卻。但是浸沒式真空冷卻能有效改善肉塊的失重率，這對于提高企業(yè)生產(chǎn)效益十分有利。

2)從色澤和肉塊不同部位的質(zhì)構(gòu)參數(shù)可知，經(jīng)浸沒式真空冷卻后的肉塊外部的亮度值更高，銷售品相更好，更容易被消費者接受；冷卻后肉塊中部和內(nèi)部的硬度和咀嚼性明顯減小(P<0.05)。而真空冷卻后肉塊外部變得干癟、色澤偏暗，這說明真空冷卻過程中肉塊內(nèi)部水分發(fā)生了較大程度的遷移。

由此可知：兩種冷卻方法各有優(yōu)缺點，都能夠在一定程度上提高生產(chǎn)效率，但在實際生產(chǎn)過程中，要根據(jù)食品本身的特性及企業(yè)效益選擇合適的冷卻方法。對于部分肉制品，真空預(yù)冷前可做適量噴水處理或者冷卻過程中用含水透氣性材料包裹來改善其外部的品質(zhì)；對于部分果蔬，可用浸沒式真空冷卻來取代傳統(tǒng)的水冷；水分是影響食品品質(zhì)的一個重要因素，可運用低場核磁技術(shù)進(jìn)一步研究冷卻過程中水分的分布和運動；要想更為準(zhǔn)確地解釋冷卻后豬肉各部位品質(zhì)的變化，可通過石蠟切片或者冰凍切片技術(shù)從微觀結(jié)構(gòu)上綜合分析冷卻對肉塊品質(zhì)的影響。

本文受中國博士后科學(xué)基金(2014M561491)項目資助。(The project was supported by China Postdoctoral Science Foundation(No.2014M561491).)

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About the corresponding author

Liu Baolin, male, professor, School of Medical Instrument and Food Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, E-mail:blliuk@163.com. Research fields: food freezing and cold store, cryobiology, refrigeration and cryogenic engineering．

Effect of Different Vacuum Cooling Methods on the Qualities of Different Parts of Water-cooked Pork

Chen HuaLiu BaolinSong XiaoyanLiu Yang

(Institute of Cryobiology and Food Freezing, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai, 200093, China)

Vacuum cooling (VC) and immersion vacuum cooling (IVC) were carried out to explore their effects on the quality of different parts of water- cooked pork. The weight loss, cooling rate and qualities (pH, color and TPA) of different parts of the meat were measured after cooling. Results showed that IVC could achieve a lower weight loss (P<0.05) compared to VC. However, a better temperature uniformity of the sample was found during VC compared to IVC. Both the brightness and redness values of the central and internal parts have not presented significant differences (P>0.05) between the samples undergone VC and IVC respectively. However, IVC can increase the lightness value of the external part significantly (P<0.05) compared to VC. Both the hardness values and chewiness values of both the central and internal parts were significantly reduced (P<0.05) after IVC, while there was no significant difference between the samples treated by VC and IVC respectively for the springiness and resilience values of all locations inside samples except external part.

vacuum cooling; water-cooked pork; weight loss ; qualities

0253- 4339(2016) 04- 0112- 07

10.3969/j.issn.0253- 4339.2016.04.112

國家科技支撐計劃(2013BAD19B00)資助項目。(The project was supported by the Key Technologies R&D Program of China(No.2013BAD19B00).)

2015年11月24日

TS205；TS251.5+1

A

簡介

劉寶林，男，教授，博士，上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院，E-mail:blliuk@163.com。研究方向:食品冷凍冷藏、低溫生物醫(yī)學(xué)、制冷及低溫工程。