歐姆加熱解凍法對(duì)豬肉理化及氧化特性的影響

戴 妍，邵樂(lè)樂(lè)，鄔 威2，，劉 毅，李興民，戴瑞彤

（1. 重慶化工職業(yè)學(xué)院，環(huán)境與質(zhì)量檢測(cè)學(xué)院，重慶 401228；2. 西南大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，重慶 400715；3. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083）

一直以來(lái)，冷凍處理因其有效抑制細(xì)菌繁殖、貯藏時(shí)間較長(zhǎng)、維持食用品質(zhì)及節(jié)約生產(chǎn)成本等優(yōu)勢(shì)，是畜產(chǎn)品、水產(chǎn)貯藏保鮮的主要手段[1-2]，然而冷凍肉品在使用前必須要進(jìn)行解凍操作，解凍是貯藏加工中比較重要的工藝，通常需要在室溫或者冷藏條件下進(jìn)行。但是，如果解凍時(shí)間較長(zhǎng)，可能引起肉品物理、化學(xué)、營(yíng)養(yǎng)、微生物變化，導(dǎo)致食用品質(zhì)下降（可溶性蛋白大量溶出、肉汁滲出、組織變軟、色澤變化、風(fēng)味下降），以及較高的能量損耗[2-3]，根據(jù)Xia X 等人[4]的分析，在4 ℃自然解凍豬肉的理化特性和質(zhì)量損失比直接浸入到冷水中解凍、流水解凍、微波解凍和常溫解凍等方法最為接近新鮮豬肉。傳統(tǒng)解凍方法解凍時(shí)間較長(zhǎng)、汁液流失率較高，可能導(dǎo)致肉中微生物生長(zhǎng)迅速、營(yíng)養(yǎng)成分流失加劇、肌肉能量損失加大，開(kāi)發(fā)新的解凍技術(shù)對(duì)于提高冷凍肉整體品質(zhì)有非常重要的意義。因此，越來(lái)越多的研究集中于開(kāi)發(fā)可替代的解凍方式，從而更好解決上述問(wèn)題。目前，常用的解凍方式主要有空氣解凍、流水解凍，而新解凍方式集中于電解凍（歐姆加熱解凍、高壓脈沖電場(chǎng)解凍）、高壓解凍、微波輔助解凍、真空蒸汽解凍、射頻解凍等）[1，3]。

歐姆加熱解凍是一種全新的電極加熱解凍方法。在電場(chǎng)作用下，電流通過(guò)導(dǎo)電性的食物時(shí)，帶電能量充分釋放，引發(fā)食品自熱現(xiàn)象，從而達(dá)到解凍的效果。研究表明，這種解凍方式在解凍工藝中發(fā)揮了很重要的作用，當(dāng)歐姆加熱解凍電壓梯度為10～30 V/cm 時(shí)，與新鮮樣品相比，由于組織結(jié)構(gòu)的變化引起解凍牛肉片質(zhì)構(gòu)特性（硬度、咀嚼性和膠黏度）顯著變化，而其余指標(biāo)變化不大[5]。Duygu B 等人[6]也發(fā)現(xiàn)，歐姆加熱解凍肉品具有解凍速度快和汁液損失小等優(yōu)勢(shì)。Liu L 等人[2]使用歐姆加熱解凍法成功解凍金槍魚(yú)肉，深入研究頻率（50，20 Hz） 對(duì)于金槍魚(yú)不同部位解凍的影響，研究表明解凍效果與食品的電導(dǎo)率有關(guān)，當(dāng)使用平行電流，同時(shí)去除魚(yú)肉表面膜影響時(shí)，歐姆加熱解凍后魚(yú)肉的電導(dǎo)率最好，解凍效果最佳。目前，歐姆解凍肉品的理化特性和氧化的影響方面還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)更多研究，為了深入研究歐姆解凍肉品的可行性和特性，以豬肉背最長(zhǎng)肌為研究對(duì)象，通過(guò)比較鮮豬肉、水浴解凍肉，初步考查歐姆解凍豬肉顏色、解凍損失、蒸煮率損失、pH 值、剪切力、肌紅蛋白等色素蛋白含量、蛋白降解、氧化水平及組織結(jié)構(gòu)等方面的變化，為完善歐姆解凍肉品的工業(yè)化提供理論基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

將4 頭6 月齡、110 kg 長(zhǎng)白雜交豬宰殺后，放在4 ℃冷庫(kù)中成熟1 d，除去可見(jiàn)背膘后取背最長(zhǎng)?。↙ongissimus dorsi），北京市順義鵬程食品有限公司提供；蛋白酶抑制劑PMSF、蛋白酶抑制劑混合物，Amresco 公司提供；三羥甲基氨基甲烷、乙二胺四乙酸二鈉、十二烷基硫酸鈉、丙烯酰胺、甲叉雙丙烯酰胺、甘氨酸、過(guò)硫酸銨、N,N,N',N'- 四甲基乙二胺、甘油、β -巰基乙醇、溴酚藍(lán)、二流蘇糖醇、尿素、硫脲、考馬斯亮藍(lán)R-250、Bradford 試劑盒、0.45 μm 水系濾膜、鹽酸胍、三羥甲基氨基甲烷、5,5'-二硫代雙（2-硝基苯甲酸） （DTNB）、乙二胺四乙酸二鈉、苯甲基磺酰氟、疊氮化鈉以及牛血清白蛋白BSA 等，索來(lái)寶有限公司提供；蛋白marker（biolabs P7710），北京百靈克公司提供；其他試劑，北京藍(lán)弋公司提供。

1.2 儀器與設(shè)備

歐姆加熱設(shè)備和水浴加熱槽子，實(shí)驗(yàn)室自制[7]；熱電偶溫度計(jì)，北京工業(yè)溫度傳感器有限公司產(chǎn)品；FA-25 型超細(xì)勻漿器，上海FLUKO 流體機(jī)械制造有限公司產(chǎn)品；Evolution60 型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，美國(guó)熱電公司產(chǎn)品；TA instruments Q200 型差熱掃描量熱儀DSC，美國(guó)TA 公司產(chǎn)品；Mini-PROTEAN Tetra Cell system 型蛋白電泳儀，美國(guó)Biorad 公司產(chǎn)品；S-3400N 型掃描電鏡，日本Hitachi 公司產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 豬肉塊冷凍解凍處理

對(duì)照處理（NT），新鮮豬肉，不經(jīng)過(guò)任何冷凍解凍處理；解凍處理組分為歐姆（Ohmic，OH） 和水?。╳aterbath，WB） 解凍處理組。解凍處理組首先使用鋒利的刀切割肉塊形狀大致為3 cm×3 cm×10 cm，肉質(zhì)量為110±10 g。將切好的肉塊用聚乙烯薄膜包裹，在-25 ℃冰箱中直到肉樣完全凍上。解凍前，樣品放置-18 ℃冰箱中12 h[8]。凍肉樣品分別用水浴和歐姆加熱進(jìn)行解凍，水浴加熱解凍將水浴鍋溫度調(diào)至25 ℃，肉塊解凍到中心溫度不低于4 ℃后進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定，歐姆加熱解凍參考文獻(xiàn)[7]的方法，將凍肉夾在2 個(gè)電極之間，采用10 V/cm進(jìn)行加熱解凍，加熱至肉塊中心溫度不低于4 ℃，關(guān)閉電源，將肉塊取出，進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)分析。

1.3.2 解凍損失、蒸煮損失和pH 值測(cè)定

解凍損失參考文獻(xiàn)[9]的方法進(jìn)行測(cè)定，解凍損失由公式（1） 表示。

將解凍好的肉取（50 g） 放到透明蒸煮袋中，放置85 ℃水浴中直到肉塊的中心溫度達(dá)到75 ℃，再保持30 min 后取出，用濾紙擦拭肉塊表面至沒(méi)有明顯汁液存在，蒸煮率損失由公式（2） 表示[10]。

pH 值參照Dai Y 等人[11]的方法進(jìn)行測(cè)定。

1.3.3 顏色、剪切力分析

顏色測(cè)定參考文獻(xiàn)[12]，用Minolta CR-400 型測(cè)色色差計(jì)分別測(cè)定對(duì)照組、歐姆解凍組及水浴解凍組的肉品色澤，任意取豬肉塊表面4 個(gè)不同的位置進(jìn)行色澤測(cè)定。測(cè)定指標(biāo)包括亮度值L*值（Lightness）、紅度值a*值（Redness/greenness） 和黃度值b*值（Yellowness/ brownness）。

剪切力測(cè)定參考文獻(xiàn)[12]，把經(jīng)過(guò)蒸煮后的肉塊切割成1 cm×1 cm×5 cm 的肉塊，切割方向平行于肌纖維方向。然后用質(zhì)構(gòu)儀（TA-XT2） 進(jìn)行剪切力的測(cè)試。

1.3.4 肌原纖維蛋白小片化和可溶性蛋白濃度分析

肌原纖維蛋白小片化指數(shù)的測(cè)定參考文獻(xiàn)[13]。把解凍后的樣品粉碎，取2.5 g 樣品，加入到25 mL 0.02 mol/L pH 值7.0 的磷酸鉀緩沖液（100 mmol/L KCl、1 mmol/L EDTA，1 mmol/L MgCl2，1 mmol/L NaN3） 中。4 ℃下離心（1 000×g，15 min）。將肌纖維反復(fù)提取離心3 次后，稀釋至0.5 mg/mL，于波長(zhǎng)540 nm 處測(cè)定吸光度。MFI 指數(shù)=吸光度×200。

可溶性蛋白濃度分析參考文獻(xiàn)[11]，可溶性肌原纖維蛋白的含量（mg/g） = 可溶性總蛋白含量（mg/g） -可溶性肌漿蛋白含量（mg/g）。

1.3.5 蛋白質(zhì)的差熱掃描及色素蛋白含量分析

DSC 分析參照文獻(xiàn)[11]進(jìn)行測(cè)定，樣品的氧合肌紅蛋白含量、去氧肌紅蛋白含量、高鐵肌紅蛋白含量及總肌紅蛋白含量參考文獻(xiàn)[12]進(jìn)行測(cè)定。

1.3.6 肌漿蛋白與肌原纖維蛋白的提取及SDS-PAGE分析

肌漿蛋白和肌原纖維蛋白的提取方法和SDSPAGE 電泳條件參考文獻(xiàn)[13-14]測(cè)定。

1.3.7 蛋白質(zhì)氧化與脂肪氧化分析

蛋白質(zhì)氧化（游離巰基、羰基） 和脂肪氧化分析方法參考文獻(xiàn)[14]。游離巰基含量的結(jié)果表示為μmol/mg，羰基含量表示為μmol DNPH/mg。脂肪氧化分析以硫代巴比妥酸（TBARS） 表示，TBARS 值表示為mg MDA/kg。

1.3.8 肌肉肌纖維組織結(jié)構(gòu)測(cè)定

肌纖維組織結(jié)構(gòu)用透射電鏡分析參考文獻(xiàn)[11]。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

用SPSS16.0 數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行分析，ANOVA 及Duncan 檢測(cè)法用于分析同對(duì)照組、水浴解凍處理組、歐姆解凍處理組肉品各指標(biāo)的顯著性差異（p＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 歐姆解凍和水浴解凍對(duì)肉塊解凍時(shí)間的影響

歐姆解凍凍豬肉塊所需時(shí)間為37±2 min，而水浴解凍凍豬肉塊所需時(shí)間為115±2 min，歐姆解凍肉塊所需時(shí)間為水浴解凍時(shí)間的1/3。

2.2 解凍損失、蒸煮率損失、pH 值及剪切力的影響

歐姆和水浴解凍的豬肉塊解凍損失、蒸煮率損失，pH 值及剪切力的變化分析見(jiàn)表1。

表1 歐姆和水浴解凍的豬肉塊解凍損失、蒸煮率損失，pH 值及剪切力的變化分析

由表1 可知，歐姆解凍和水浴解凍方式對(duì)豬肉的解凍損失、蒸煮率損失、pH 值及剪切力的影響。歐姆解凍和水浴解凍的豬肉塊的解凍損失和pH 值上無(wú)顯著性差異（p>0.05）。歐姆解凍的豬肉塊蒸煮率損失（30.04 %） 顯著低于（p＜0.05） 對(duì)照組豬肉塊（35.28%），對(duì)照組鮮肉的總水分損失含量與對(duì)照組無(wú)顯著差別（p>0.05）。蒸煮率損失及解凍損失是營(yíng)養(yǎng)肉品工業(yè)化生產(chǎn)質(zhì)量非常重要的指標(biāo)之一，較高的蒸煮率損失可能會(huì)導(dǎo)致肉中汁液損失加劇和感官質(zhì)量顯著改變[15-16]。徐志善等人[17]認(rèn)為凍肉隨著解凍過(guò)程中導(dǎo)致肉中一部分汁液流失，因此最后解凍肉的蒸煮率損失可能低于鮮肉樣品，由于水浴加熱解凍比歐姆加熱解凍溫度較高，解凍時(shí)間較慢，引起鮮肉中的內(nèi)源酶解作用弱，肉品嫩化作用不完全，引起較高的蒸煮率損失[18]。

2.3 肉色分析

歐姆解凍和水浴解凍的豬肉塊顏色的影響分析見(jiàn)表2。

表2 歐姆解凍和水浴解凍的豬肉塊顏色的影響分析

由表2 可知，對(duì)照組、歐姆解凍組和水浴解凍組的顏色分析。肉和肉制品的顏色是表征肉品新鮮程度、影響消費(fèi)者可接受性非常重要的因素之一[19]。歐姆解凍組和水浴解凍組的亮度L*值（53.27～53.51）和黃度b*值（10.89～11.06） 顯著高于對(duì)照組（p＜0.05）。對(duì)照組和歐姆解凍組的紅度a*值（4.99～5.06） 顯著高于（p＜0.05） 水浴解凍處理組（3.76）。L*值增加和a*值下降可能與球蛋白降解、肌漿蛋白析出、蛋白質(zhì)的交聯(lián)、色素置換，肉品褪色及高鐵肌紅蛋白的形成有關(guān)[20]。由于水浴解凍組解凍時(shí)間較長(zhǎng)，造成肉長(zhǎng)時(shí)間與氧氣接觸，引起肉中去氧肌紅蛋白和氧合肌紅蛋白轉(zhuǎn)化為高鐵肌紅蛋白，使得肉的a*值下降，褪色現(xiàn)象發(fā)生。

2.4 色素蛋白含量分析

歐姆解凍和水浴解凍的豬肉塊肌紅蛋白等色素蛋白含量分析見(jiàn)表3。

表3 歐姆解凍和水浴解凍的豬肉塊肌紅蛋白等色素蛋白含量分析

由表3 可知，對(duì)照組、歐姆解凍和水浴解凍處理組色素蛋白含量分析。肉和肉制品顏色與其內(nèi)部的總肌漿蛋白含量、氧合肌紅蛋白、去氧肌紅蛋白和高鐵肌紅蛋白的相對(duì)含量息息相關(guān)[21]。對(duì)照組、歐姆解凍和水浴解凍處理組中肉塊的總肌紅蛋白含量、去氧肌紅蛋白及氧合肌紅蛋白比例無(wú)顯著差異（p>0.05)。而水浴解凍處理組肉塊的高鐵肌紅蛋白比例（45.23%） 顯著高于（p＜0.05） 歐姆解凍處理組（39.68%）。原因可能是由于水浴解凍時(shí)間較長(zhǎng)，而且解凍溫度較高，造成肉中高鐵肌紅蛋白的轉(zhuǎn)化率相應(yīng)提高，引起肉品褪色[12]。

2.5 肌原纖維蛋白小片化及可溶性蛋白濃度分析

歐姆解凍和水浴解凍的豬肉塊可溶性蛋白含量和肌原纖維蛋白小片化分析見(jiàn)表4。

表4 歐姆解凍和水浴解凍的豬肉塊可溶性蛋白含量和肌原纖維蛋白小片化分析

由表4 可知，對(duì)照組、歐姆解凍和水浴解凍對(duì)豬肉可溶性蛋白質(zhì)含量和肌原纖維小片化指數(shù)影響分析。肌原纖維小片化指數(shù)作為肉和肉制品嫩化關(guān)鍵的影響因子，隨肉品宰后內(nèi)源酶活力的增強(qiáng)和氧含量的增加而增加[13]。對(duì)照組和歐姆組豬肉肌原纖維小片化指數(shù)（45.90～48.16） 顯著低于（p＜0.05） 水浴解凍處理組（64.83），歐姆處理組豬肉可溶性肌纖維蛋白含量（87.07 mg/g） 顯著高于（p＜0.05） 對(duì)照處理組（50.28 mg/g）。對(duì)照組豬肉總可溶性肌漿蛋白含量（65.12 mg/g） 顯著高于（p＜0.05） 歐姆組和水浴解凍處理組豬肉（51.37～51.97 mg/g）。肉中可溶性蛋白質(zhì)含量與嫩度值呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[22]，肌原纖維蛋白溶解隨內(nèi)源酶的作用逐步升高，對(duì)照組、歐姆組和水浴解凍處理組肉塊的總可溶性蛋白含量無(wú)顯著性差異（p>0.05）。隨著解凍的進(jìn)行，歐姆和水浴解凍處理組豬肉蛋白內(nèi)源酶發(fā)生充分作用，使肉中肌纖維蛋白輕微降解，從而提高肌原纖維蛋白小片化程度和可溶性肌原纖維蛋白含量，達(dá)到了肉質(zhì)嫩化的效果。而鮮肉中可能由于內(nèi)源酶作用不完全，肉質(zhì)嫩化不充分。

2.6 蛋白質(zhì)的差熱掃描分析

歐姆解凍和水浴解凍豬肉塊蛋白質(zhì)的差熱掃描分析見(jiàn)表5。

表5 歐姆解凍和水浴解凍豬肉塊蛋白質(zhì)的差熱掃描分析

差熱掃描量熱儀技術(shù)主要是能夠測(cè)定食物系統(tǒng)的蛋白質(zhì)熱轉(zhuǎn)變等參數(shù)[23]。DSC 熱流曲線中可以表明蛋白質(zhì)的吸收溫度峰和熱焓（ΔH） 變化。對(duì)照組、歐姆解凍和水浴解凍豬肉有3 個(gè)明顯的溫度吸收峰，分別在55.43～56.01 ℃，66.07～66.64 ℃，77.48～77.60 ℃。生雞肉中DSC 圖中也呈現(xiàn)出這樣3 個(gè)明顯的吸收峰[24]，與試驗(yàn)結(jié)果一致。對(duì)照組、歐姆解凍、水浴解凍組豬肉的3 個(gè)吸收峰溫度并無(wú)顯著性差異，歐姆解凍組與對(duì)照組ΔH 無(wú)顯著差異（p>0.05）。

2.7 肌漿蛋白和肌原纖維蛋白的SDS-PAGE 電泳分析

歐姆和水浴解凍豬肉的肌漿蛋白和肌原纖維蛋白電泳圖譜見(jiàn)圖1。

圖1 歐姆和水浴解凍豬肉的肌漿蛋白和肌原纖維蛋白電泳圖譜

由圖1 可知，對(duì)照組、歐姆解凍、水浴解凍豬肉的肌漿蛋白質(zhì)和肌原纖維蛋白質(zhì)的電泳條帶整體變化不大，從左側(cè)肌漿蛋白質(zhì)電泳條帶中可以看出，水浴解凍處理組豬肉蛋白條帶（50～60，30～40，20～25 kDa） 發(fā)生了輕微的弱化現(xiàn)象，蛋白條帶弱化可能伴隨著析出的肌漿蛋白結(jié)合到肌原纖維蛋白之上，引發(fā)肉品褪色[25]。由于水浴解凍時(shí)間較長(zhǎng)、溫度較高，可能隨著解凍損失的加劇，更多的肌漿蛋白降解，掩飾紅色的形成。

從肌原纖維蛋白電泳條帶來(lái)看，對(duì)照組的蛋白條帶在80～100，50～60，30～40，20～25 kDa 發(fā)生了輕微弱化，而歐姆解凍組與水浴解凍組豬肉肌纖維蛋白條帶整體區(qū)別不大。在以往鑒定出的電泳條帶中，主要對(duì)應(yīng)α -輔肌動(dòng)蛋白、肌鈣蛋白T+、原肌球蛋白、肌鈣蛋白等，這些蛋白質(zhì)條帶在鮮肉中發(fā)生了輕微的弱化，顯示鮮肉中內(nèi)源酶的作用較弱，肌原纖維小片化不完全，肉質(zhì)嫩化作用不完全[26]。

2.8 脂肪以及蛋白質(zhì)氧化分析

歐姆和水浴解凍的豬肉塊的脂肪和蛋白質(zhì)氧化分析見(jiàn)表6。

由表6 可知，對(duì)照組、歐姆解凍組、水浴解凍組的脂肪氧化和蛋白質(zhì)氧化分析。由于解凍過(guò)程中隨著肉中汁液的流失，脂肪氧化作用加劇[27]。對(duì)照處理組的TBARS（0.13 mg MDA/kg） 含量顯著低于（p＜0.05） 歐姆解凍與水浴解凍處理組（0.26，0.34 mg MDA/kg）。由于歐姆解凍和水浴解凍處理都涉及到解凍汁液流失問(wèn)題，因此相比新鮮豬肉，脂肪氧化程度略高。而三者的羰基含量無(wú)顯著性差異（p>0.05）。對(duì)照組游離巰基含量（112.16 μmol/mg）顯著高于（p＜0.05） 歐姆解凍處理組（82.28 μmol/mg）。結(jié)果表明，電極解凍方式可能會(huì)引發(fā)肉品中蛋白質(zhì)變性，由于蛋白質(zhì)氧化可能導(dǎo)致肉中游離巰基含量減少，引發(fā)蛋白質(zhì)的聚集與交聯(lián)作用，最終引起肉質(zhì)變硬。

表6 歐姆和水浴解凍的豬肉塊的脂肪和蛋白質(zhì)氧化分析

2.9 肌纖維組織結(jié)構(gòu)電鏡分析

對(duì)照組、歐姆和水浴解凍豬肉肌纖維透射電鏡圖（×15 000，縱切面） 見(jiàn)圖2。

圖2 對(duì)照組、歐姆和水浴解凍豬肉肌纖維透射電鏡圖（×15 000，縱切面）

由圖2 可知，3 種處理方式中肉品的肌纖維排列規(guī)則且有非常完整的Z 線、I 帶和A 帶。歐姆解凍和水浴解凍處理組的肌節(jié)收縮，肌節(jié)長(zhǎng)度變短。肌纖維的收縮伴隨著肉中肌原纖維蛋白質(zhì)的降解和解凍過(guò)程中部分汁液滲出[11]，影響整體肉品品質(zhì)。

3 結(jié)論

與對(duì)照組相比，歐姆解凍和水浴解凍組顯著改變了豬肉顏色、肌原纖維蛋白小片化程度、可溶性肌漿蛋白含量、TBARS 值和肌節(jié)長(zhǎng)度。歐姆解凍大約是水浴解凍時(shí)間的1/3，歐姆解凍的肉品MetMb%、MFI 參數(shù)較低，a*值較高，其他參數(shù)無(wú)明顯變化。因此，歐姆解凍處理可以在節(jié)約解凍時(shí)間的前提下，能夠保持較好的肉品品質(zhì)，品質(zhì)更為接近鮮肉。