溫度波動(dòng)對(duì)冷卻豬肉品質(zhì)的影響

魏里朋,何承云,康壯麗,魯 飛,馬漢軍,王正榮,趙圣明,朱明明

(河南科技學(xué)院食品學(xué)院,河南新鄉(xiāng) 453003)

生豬屠宰后在常溫下存放極易腐敗,將屠宰后的豬胴體經(jīng)過(guò)檢疫合格后24 h內(nèi)快速降溫到0～4 ℃,并且在后續(xù)處理環(huán)節(jié)保持該溫度的鮮肉稱(chēng)為冷卻肉[1]。與冷凍肉相比,冷卻肉不經(jīng)過(guò)低溫和形成冰晶,內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)不會(huì)受到嚴(yán)重的破壞,所以冷卻肉的汁液和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不會(huì)過(guò)多流失,口感和風(fēng)味受到的影響較小[2];與熱鮮肉相比,經(jīng)過(guò)冷卻處理后,微生物的生長(zhǎng)可以得到很好的控制,從而延長(zhǎng)保質(zhì)期,因此,冷卻肉以其新鮮、味美、營(yíng)養(yǎng)、衛(wèi)生等優(yōu)點(diǎn)受到消費(fèi)者的喜愛(ài)[3-4]。

消費(fèi)者在購(gòu)買(mǎi)過(guò)程中最直接的判斷標(biāo)準(zhǔn)就是肉色,而色澤與pH、剪切力、儲(chǔ)藏?fù)p失等指標(biāo)密切相關(guān)[5]。冷藏溫度在運(yùn)輸和保藏過(guò)程中會(huì)發(fā)生波動(dòng),影響冷卻肉品質(zhì)。目前對(duì)于冷卻肉的保藏主要從微生物、保鮮劑、包裝技術(shù)、冷藏溫度等方面進(jìn)行研究[6]。而溫度波動(dòng)對(duì)于冷卻肉的色澤、pH等品質(zhì)所產(chǎn)生的影響是不可忽視的,但關(guān)于溫度波動(dòng)對(duì)冷卻肉品質(zhì)影響的報(bào)道相對(duì)較少。

因此,本試驗(yàn)主要研究冷藏條件下溫度波動(dòng)對(duì)冷卻肉品質(zhì)和保水性的影響,為冷卻肉在冷藏過(guò)程中的品質(zhì)控制提供理論支持。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

豬背最長(zhǎng)肌 購(gòu)于眾品集團(tuán)。

CR-400色差計(jì) 日本美能達(dá)公司;PQ00l臺(tái)式NMR分析儀 上海紐邁電子有限公司;C-LM4數(shù)顯式肌肉嫩度儀 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院;電熱式水浴鍋 山東諸城市新旭東機(jī)械有限公司;AUY120電子天平 日本島津公司;pH計(jì) 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 豬背最長(zhǎng)肌的冷藏 宰后冷卻24 h的豬背最長(zhǎng)肌分2個(gè)批次隨機(jī)取回,共有樣本120塊(60頭豬),使用保鮮膜包裹后放置加有冰袋的泡沫保溫箱中,1 h內(nèi)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。將豬背最長(zhǎng)肌切成5 cm×5 cm×4 cm的肉塊,使用托盤(pán)包裝,分別在4 ℃,0和4 ℃(記0～4 ℃)各2 h,4和8 ℃(記4～8 ℃)各2 h條件下冷藏0、24、48和72 h,取樣待用。

1.2.2 pH測(cè)定 取豬背最長(zhǎng)肌5 g,將肉樣剪成碎末放于小燒杯中加入45 mL蒸餾水,用勻漿機(jī)混勻后在室溫靜置10 min左右,測(cè)定pH。每組測(cè)定5次。

1.2.3 冷藏?fù)p失率 冷藏?fù)p失率按式(1)計(jì)算,每組測(cè)定3次。

冷藏?fù)p失率(%)=(m1-m2)×100/m1

式(1)

式中:m1為冷藏前豬背最長(zhǎng)肌質(zhì)量;m2冷藏后豬背最長(zhǎng)肌質(zhì)量。

1.2.4 蒸煮損失率 將真空包裝的豬背最長(zhǎng)肌在75 ℃水中煮制30 min至中心溫度72 ℃,撈出放入流水中冷卻,至中心溫度降至室溫。蒸煮損失率按式(2)計(jì)算,每組測(cè)定3次。

蒸煮損失率(%)=(m1-m2)×100/m1

式(2)

式中:m1為蒸煮前豬背最長(zhǎng)肌質(zhì)量;m2為蒸煮后豬背最長(zhǎng)肌質(zhì)量。

1.2.5 色差的測(cè)定方法 使用色差計(jì)對(duì)豬背最長(zhǎng)肌表面不同部位進(jìn)行測(cè)定,標(biāo)準(zhǔn)白色比色板為L(zhǎng)*=96.86,a*=-0.15,b*=1.87。其中L*代表亮度值,a*代表紅度值,b*代表黃度值,每組測(cè)定5次。

1.2.6 剪切力的測(cè)定 使用肌肉嫩度儀來(lái)測(cè)定生豬背最長(zhǎng)肌的剪切力。先順著肌原纖維方向切成3 cm×1.5 cm×1.5 cm的長(zhǎng)方體肉柱。用剪切儀沿垂直于肌原纖維的方向剪切肉柱,記下剪切力值(N),每組測(cè)定5次。

1.2.7 NMR自旋-自旋馳豫時(shí)間(T2)測(cè)量 稱(chēng)取重量為2 g左右的生豬背最長(zhǎng)肌放入直徑為15 mm的核磁管后放入NMR分析儀中。測(cè)量溫度為32 ℃,質(zhì)子共振頻率為22.6 MHz。參數(shù)如下:τ-值為(90 °脈沖和180 °脈沖之間的時(shí)間)為200 μs。重復(fù)掃描32次,重復(fù)間隔時(shí)間為6.5 s,得到12000個(gè)回波,每個(gè)測(cè)試至少4次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本實(shí)驗(yàn)所有處理重復(fù)4次,每個(gè)值是平均值±SD。應(yīng)用軟件SPSS v.18.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,使用單因素方差分析(ANOVA)的方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,當(dāng)p<0.05時(shí),組間存在顯著差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度波動(dòng)對(duì)冷卻豬背最長(zhǎng)肌pH的影響

pH是反映屠宰后肌糖原酵解速率的重要指標(biāo),也是判斷生理正常肉或異常肉(PSE或DFD肉)的依據(jù)[7]。通常冷卻肉的一級(jí)鮮度pH為5.8～6.2,二極鮮度pH為6.3～6.6,而變質(zhì)肉的pH則達(dá)到6.7以上[8]。溫度波動(dòng)對(duì)不同冷藏時(shí)間冷卻豬背最長(zhǎng)肌pH的影響如圖1所示。在冷藏初期,肌肉的組織細(xì)胞仍然進(jìn)行新陳代謝,肌糖原發(fā)生酵解,ATP分解,分別產(chǎn)生乳酸、磷酸等酸性物質(zhì),導(dǎo)致肌肉的pH逐漸降低[9]。隨著時(shí)間的推移,pH整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì),與李苗云等[10]的研究結(jié)果一致。這是因?yàn)槿庵械牡鞍踪|(zhì)在微生物和酶的作用下被分解為小分子的氨和胺類(lèi)化合物等堿性物質(zhì)[11-12]。但在相同冷藏時(shí)間下,0～4 ℃的pH最小,主要原因是隨著溫度的升高,氫鍵、疏水作用等化學(xué)鍵被破壞,蛋白質(zhì)的立體結(jié)構(gòu)崩塌,其酸性基團(tuán)減少[13],且溫度為4 ℃時(shí),溫度恒定,微生物的生長(zhǎng)與酶活性都能穩(wěn)定的發(fā)揮作用,使得蛋白質(zhì)被分解為小分子的氨和胺類(lèi)化合物等堿性物質(zhì)[11],造成pH升高。在0～4 ℃溫度波動(dòng)區(qū)間時(shí)可以在一定程度上抑制微生物生長(zhǎng)[14],使堿性物質(zhì)的生成相對(duì)較少,pH的上升程度也相對(duì)較小。而在4～8 ℃這個(gè)溫度波動(dòng)區(qū)間中,微生物生長(zhǎng)加快,在相同時(shí)間內(nèi)堿性物質(zhì)生成較多。另外在0～4 ℃的溫度波動(dòng)中,隨著時(shí)間的增長(zhǎng),pH顯著升高(p<0.05)。

圖1 溫度波動(dòng)對(duì)冷卻豬背最長(zhǎng)肌pH的影響

2.2 溫度波動(dòng)對(duì)冷卻豬背最長(zhǎng)肌冷藏?fù)p失率的影響

由圖2可知,不同溫度波動(dòng)對(duì)豬背最長(zhǎng)肌冷藏?fù)p失率影響顯著(p<0.05)。冷藏?fù)p失率隨著溫度升高而顯著增大(p<0.05),隨著冷藏時(shí)間延長(zhǎng),冷藏?fù)p失率也顯著增大(p<0.05),因?yàn)榧∪庵械牡鞍踪|(zhì)分子所帶靜電荷之間相互吸引可以將水分納入蛋白質(zhì)高分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的立體空間中,隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng),蛋白質(zhì)降解,水分發(fā)生流失,肌肉產(chǎn)生冷藏?fù)p失。Bowker等[15]報(bào)道了隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng),肉樣滴水損失顯著增加。而在相同的冷藏時(shí)間中,0～4 ℃溫度波動(dòng)區(qū)間的冷藏?fù)p失率相比于4 ℃和4～8 ℃的波動(dòng)區(qū)間的冷藏?fù)p失率較小。可能因?yàn)殡S著溫度的增加和冷藏時(shí)間的延長(zhǎng),微生物繁殖速度較快,酶的活性增大[16],導(dǎo)致蛋白質(zhì)降解的程度也逐漸增大,所能吸附的水分也相應(yīng)減少,水分流失增大。

圖2 溫度波動(dòng)對(duì)冷卻豬背最長(zhǎng)肌冷藏?fù)p失率的影響

2.3 溫度波動(dòng)對(duì)冷卻豬背最長(zhǎng)肌蒸煮損失率的影響

肌肉的持水性是衡量冷卻肉品質(zhì)的主要指標(biāo)。由圖3可知,蒸煮損失率隨著溫度波動(dòng)的升高顯著增加(p<0.05),同時(shí)也隨冷藏時(shí)間的延長(zhǎng)而顯著增加(p<0.05)。在相同的冷藏時(shí)間下,0～4 ℃的波動(dòng)區(qū)間的蒸煮損失率最小(p<0.05)。溫度越高,對(duì)肌纖維的影響越大;冷藏時(shí)間越長(zhǎng),肌纖維的變化越明顯,肌纖維橫向收縮是造成汁液流失通道變寬,保水能力下降的主要原因[17]。延長(zhǎng)冷藏時(shí)間或者升高冷藏溫度,肌肉自身的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了較大的破壞,造成蒸煮損失率增加。

圖3 溫度波動(dòng)對(duì)冷卻豬背最長(zhǎng)肌蒸煮損失率的影響

2.4 溫度波動(dòng)對(duì)冷卻豬背最長(zhǎng)肌色差的影響

由表1可知,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),0～4 ℃冷藏下,L*值的差異并不顯著(p>0.05);4 ℃冷藏下,24 h時(shí)顯著降低(p<0.05),48 h以后顯著升高(p<0.05),而48和72 h時(shí)差異不顯著(p>0.05);4～8 ℃冷藏,L*值在0～48 h之間的差異不顯著(p>0.05),72 h時(shí)顯著降低(p<0.05)。隨著冷藏溫度的升高,L*值變化加快,因?yàn)槔洳販囟容^高,肌肉氧化速度加快[18],造成L*值在4～8 ℃下72 h時(shí)顯著降低(p<0.05)。0～4 ℃冷藏,a*值在24和48 h時(shí)顯著升高(p<0.05),且差異不顯著(p>0.05),72 h時(shí)顯著降低(p<0.05),但仍顯著高于0 h(p<0.05);4 ℃冷藏,24和48 h時(shí)a*值顯著升高(p<0.05),但24 h顯著高于48 h,72 h時(shí)顯著降低(p<0.05),與0 h差異不顯著(p<0.05);4～8 ℃冷藏,a*值的變化趨勢(shì)與4 ℃冷藏時(shí)一致,但72 h時(shí)a*值更低。肌肉的a*值與高鐵肌紅蛋白含量相關(guān)[19],較高溫度下,a*值變化較快,這是因?yàn)榧〖t蛋白與氧氣結(jié)合生成氧合肌紅蛋白和高鐵肌紅蛋白的速率加快[20-21]。胡勝杰等[22]研究表明a*值在冷藏12 h時(shí)顯著(p<0.05)增大,24～36 h時(shí)變化不顯著,48 h以后顯著減小(p<0.05)。隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng),b*值顯著升高(p<0.05)。高溫加速b*值的升高,因?yàn)榧∪獗砻嫖⑸锎x加速,硫化肌紅蛋白含量增加,造成b*值升高,肌肉品質(zhì)下降[23]。

表1 溫度波動(dòng)對(duì)冷卻豬背最長(zhǎng)肌色差的影響(L*,a*,b*值)

2.5 溫度波動(dòng)對(duì)冷卻豬背最長(zhǎng)肌剪切力的影響

不同冷藏時(shí)間和溫度波動(dòng)影響冷卻肉的剪切力(圖4)。隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng)剪切力顯著下降(p<0.05),0～4 ℃冷藏,剪切力在0和24 h時(shí)差異不顯著(p>0.05),在48和72 h時(shí)顯著降低(p<0.05),且兩者之間差異不顯著(p>0.05);4 ℃冷藏,剪切力在0 h最大,在24、48和72 h時(shí)顯著下降(p<0.05),且24和48 h時(shí)差異不顯著(p>0.05),72 h時(shí)最小;4～8 ℃冷藏,0、24、48和72 h時(shí)差異顯著(p<0.05),隨著時(shí)間的延長(zhǎng),剪切力顯著下降(p<0.05)。隨著冷藏溫度的升高,剪切力降低速度加快。因?yàn)樵谳^高溫度下,鈣激活蛋白酶活性增加,加速了肌纖維中起連接、支架作用蛋白質(zhì)的水解,引起細(xì)胞結(jié)構(gòu)的弱化,造成肌肉松軟,促使肉嫩度的增加[24-25]。延長(zhǎng)冷藏時(shí)間,鈣激活蛋白酶作用時(shí)間增加,也能夠降低肌肉的剪切力[26]。

圖4 溫度波動(dòng)對(duì)冷卻豬背最長(zhǎng)肌剪切力的影響

2.6 NMR質(zhì)子弛豫分析

NMR質(zhì)子自旋-自旋弛豫時(shí)間和峰面積比例能夠用來(lái)反映冷卻肉中水分的遷移和分布[27]。表2所示,NMR質(zhì)子自旋-自旋初始弛豫時(shí)間共有3個(gè)特征峰:T2b、T21和T22。T2b為結(jié)合水,表示肌肉中與蛋白質(zhì)等大分子結(jié)合的水分子和部分肌內(nèi)脂肪中的水分子,在0～10 ms之間;T21為束縛水,表示肌纖維內(nèi)和肌纖維間結(jié)合較緊密的水分子,20～100 ms之間;T22為自由水,表示冷卻肉中能夠自由流動(dòng)的水分,在350～600 ms之間[28]。隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng),T2b的起始弛豫時(shí)間呈增加的趨勢(shì),0和24 h時(shí)所用處理組差異不顯著(p>0.05),48 h時(shí),4和4～8 ℃處理組顯著高于0～4 ℃處理組(p<0.05),4～8 ℃處理組在72 h時(shí)最高,表明溫度波動(dòng)對(duì)結(jié)合水的影響較大,特別是高溫波動(dòng)時(shí)。T21和T22的起始弛豫時(shí)間隨著波動(dòng)溫度的升高而顯著增大(p<0.05),束縛水和自由水與肌肉的結(jié)合越來(lái)越松散[29],水分子移動(dòng)增強(qiáng)。延長(zhǎng)冷藏時(shí)間和溫度波動(dòng)能夠使水分子與蛋白質(zhì)等底物的結(jié)合越來(lái)越松散,加速水分的遷移。

表2 溫度波動(dòng)對(duì)豬背最長(zhǎng)肌的弛豫時(shí)間(ms)的影響

由表3可知,溫度波動(dòng)對(duì)豬背最長(zhǎng)肌的不同狀態(tài)水的峰比例影響顯著(p<0.05),變化最大的主要是束縛水和自由水。隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng),所用處理組的束縛水比例降低,結(jié)合水和自由水比例增加,這與冷藏?fù)p失結(jié)果一致。因?yàn)槔洳貢r(shí)間增加,部分肌肉組織和結(jié)締組織被降解,親水基團(tuán)暴露,增加了結(jié)合水的比例[30-31]。由于肌肉結(jié)構(gòu)被破壞,蛋白質(zhì)和水分之間的作用力、毛細(xì)管力等降低,部分水分被擠出肌肉組織,增加自由水的比例。在相同冷藏時(shí)間下,波動(dòng)溫度升高,結(jié)合水和自由水比例增加,束縛水比例降低。72 h時(shí),0～4和4 ℃處理組中結(jié)合水(P21)和自由水(P22)比例差異不顯著,說(shuō)明低溫變溫冷藏和恒溫冷藏能夠降低水分的遷移速度,有利于冷卻肉中水分的保持。以上結(jié)果表明,隨著冷藏時(shí)間的增加和波動(dòng)溫度的升高,豬背最長(zhǎng)肌的保水性降低。

表3 溫度波動(dòng)對(duì)豬背最長(zhǎng)肌的峰面積比例(%)的影響

3 結(jié)論

在4 ℃,0和4 ℃各2 h,4和8 ℃各2 h下冷藏72 h,背最長(zhǎng)肌的品質(zhì)變化顯著(p<0.05),冷藏?fù)p失率和蒸煮損失率增加(p<0.05),剪切力降低(p<0.05);升高波動(dòng)溫度,pH、b*值、冷藏?fù)p失率和蒸煮損失率顯著增加(p<0.05),剪切力顯著降低(p<0.05),在4和8 ℃各2 h冷藏條件下,72 h時(shí)豬背最長(zhǎng)肌的冷藏?fù)p失率和蒸煮損失率最大,L*值和剪切力最小。隨著冷藏時(shí)間延長(zhǎng)和冷藏溫度高溫波動(dòng),豬背最長(zhǎng)肌中水分與蛋白質(zhì)等底物結(jié)合有利于松散,結(jié)合水和自由水比例升高,束縛水比例下降。綜上所述,冷藏溫度波動(dòng)在4 ℃以下有利于保持豬背最長(zhǎng)肌的品質(zhì)。