冷卻和冷凍對豬背最長肌動態黏彈性和凝膠特性的影響

田銳花，靳紅果，朱 易，萬可慧，高菲菲，盧桂松，王復龍，彭增起*

(南京農業大學食品科技學院，教育部肉制品加工與質量控制重點實驗室，江蘇 南京 210095)

目前，食用肉根據銷售前的處理方式不同可分為3種：熱鮮肉、冷卻肉和冷凍肉。熱鮮肉是指畜禽在屠宰加工后未經冷卻處理的肉；冷卻肉是指快速冷卻使剛屠宰后的牲畜胴體溫度在24h內降為0～4℃，并在后續的流通過程中始終處于0～4℃范圍內冷鏈之下的肉；冷凍肉，一般采用－25℃以下的低溫使肉快速降溫并完全凍結，然后保存在－18℃條件下的肉。

在肉類工業中乳化類產品的制備上，冷藏肉相對于熱鮮肉應用較多，然而，根據貯存條件的不同(溫度、持續時間、溫度波動等)，冷藏會引起肉品化學結構的改變。這一改變大大是由于蛋白特性的改變，因此肌肉會喪失功能特性，導致肉類產品質量的下降[1-2]。在牲畜屠宰以及之后的冷藏過程中，肌肉會發生一系列的生物化學變化，其間溫度變化會對肌肉組織結構產生影響，使肌肉的品質特性發生變化，從而嚴重影響到肉品的功能特性[3-6]。凝膠特性是肉制品非常重要的功能特性，直接影響到肉制品的商品價值。

目前，關于冷卻和冷凍對豬肉動態黏彈性和凝膠特性方面的影響研究未見報道。本實驗研究冷卻肉、冷凍肉的pH值、蛋白溶解度、動態黏彈性和凝膠特性(凝膠保水性、凝膠彈性、凝膠強度)，同時與熱鮮肉的相關特性相比較，從而揭示3種肉功能特性上的差異，為以后的生肉消費和加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

實驗所用的60塊豬肉分別來源于20頭不同個體的背最長肌，其中每頭豬的3塊肉分別通過以下3種方式處理：熱鮮肉：取樣后(約宰后3～4h)測定；冷卻肉：取樣后使其迅速冷卻，在0～4℃條件下冷藏，貯藏24h后測定；冷凍肉：取樣后放入－29℃的低溫凍結柜中凍結至少48h，實驗時用冰水解凍后測定。

1.2 試劑與儀器

氯化鈉 廣東省汕頭市西隴化工廠；焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉 美國Sigma公司；六偏磷酸鈉 成都市科龍化工試劑廠。

Litre Blender組織搗碎機 德國Waring Commerical公司；Beckman Avanti J-E高速離心機 美國Beckman Coulter公司；PH211型臺式pH計 葡萄牙Hanna公司；722N型可見分光光度計 上海精密科學儀器有限公司；TA.XT Plus型物性測試儀 英國Stable Micro Systems公司；Physica MCR301型流變儀 奧地利Anton Paar公司。

1.3 方法

1.3.1 背最長肌勻漿物的制備

取肉樣，剔除可見結締組織和脂肪組織后切成約1cm3的小塊，稱取100g后，加入3倍體積(V/m)的NaCl溶液或含有0.1%混合磷酸鹽(焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉質量比2∶1∶1)的NaCl溶液，用組織搗碎機勻漿30s(轉10s停10s)，之后用紗布過濾去除結締組織，5000r/min離心5min，去除氣泡。制好后置于4℃冰箱中待用。

1.3.2 pH值測定

將pH計探頭插入到勻漿物中，記錄pH計讀數，每個肉樣測定3次。

1.3.3 蛋白溶解度測定

測定勻漿物的蛋白質質量濃度，然后稀釋至2mg/mL，8000r/min離心10min，取上清液測其蛋白質量濃度，根據式(1)計算蛋白溶解度。

1.3.4 動態黏彈性的測定

采用流變儀測定動態黏彈性。取冷藏的勻漿物樣品置于載物臺與圓形平板之間，載物臺與平板間距為1mm。采用PP50探頭，0.1Hz的振動頻率振動樣品，應變為2%。從25℃以1℃/min的速率升溫至85℃。

1.3.5 凝膠的制備

取適量勻漿物于10mL離心管和25mL小燒杯中，置于水浴鍋中加熱，從25℃以1℃/min的速率升溫至75℃，保溫20min。取出后冷卻，隨后均置于4℃冷柜中保存，取出凝膠后在室溫條件下放置1h待測。

1.3.6 凝膠保水性的測定

將制備好的凝膠于5000×g離心10min后稱總質量，用濾紙吸除分離出的水分后再稱其質量，然后根據式(2)計算保水性。每個樣品4個平行，取平均值。

式中：m1為離心管和離心除水后的凝膠的總質量/g；m2為離心管和離心前的凝膠總質量/g；m為離心管的質量/g。

1.3.7 凝膠強度和彈性的測定

凝膠強度和彈性均使用TA.XT Plus型物性測試儀Return to restart程序測定，主要設定參數如下：

強度：探頭：P/0.5s；測前速率：2.0mm/s；測試速率：1.0mm/s；測后速率：1.0mm/s；壓縮形變：50%；觸發力：5g。彈性：探頭：P/50；測前速率：2.0mm/s；測試速率：1.0mm/s；測后速率：1.0mm/s；壓縮形變：50%；觸發力：2g。

1.4 統計分析

本實驗所有數據均采用SAS 8.01進行方差分析，采用OriginPro8.SR4作圖。

2 結果與分析

2.1 熱鮮肉、冷卻肉、冷凍肉勻漿物的pH值

表1 熱鮮肉、冷卻肉、冷凍肉勻漿物的pH值(±s，n=3)Table 1 pH of fresh, chilled and frozen meat homogenates(±s，n=3)

表1 熱鮮肉、冷卻肉、冷凍肉勻漿物的pH值(±s，n=3)Table 1 pH of fresh, chilled and frozen meat homogenates(±s，n=3)

處理組 熱鮮肉 冷卻肉 冷凍肉不添加磷酸鹽 6.65±0.01 5.75±0.03 5.66±0.01添加磷酸鹽 6.69±0.02 5.92±0.02 5.73±0.03

由表1可知，熱鮮肉的pH值明顯高于冷卻肉和冷凍肉，其中冷卻肉的pH值略高于冷凍肉，而添加磷酸鹽的肉勻漿物pH值要高于沒有添加磷酸鹽的。這主要由于宰后5～6h的熱鮮肉剛進入僵直期，未經過肉中肌糖原酵解過程，所以pH值較高。有研究[7]顯示，剛屠宰后的肉pH值為中性，之后由于氧氣供應中斷，肌糖原酵解生成乳酸使肉的pH值逐漸下降，一直到阻止糖原酵解的酶具有活性為止，這時的pH值稱為極限pH值。當達到極限pH值時，在短期內即開始逐漸回升，由肉的尸僵期經過排酸期到達肉的成熟期。Rees等[8]研究發現豬肉在宰后18h內已達到其極限pH值。冷卻肉、冷凍肉在宰后24h以上的冷藏冷凍過程中已經經過僵直排酸過程，在之后的成熟過程中pH值會稍微上升。而此處所測的冷卻肉和冷凍肉的勻漿物pH值遠低于熱鮮肉勻漿物，應該是由于冷處理過程中可溶性蛋白的溶出影響了其pH值的變化，并且冷凍肉在解凍過程中流失了大量的水溶性蛋白，使pH值更小。磷酸鹽的添加使肉的pH值升高，這與前人的研究結果[9]一致。

2.2 熱鮮肉、冷卻肉、冷凍肉的蛋白溶解度

圖1 鮮肉、冷卻肉、冷凍肉的蛋白溶解度(n=3)Fig.1 Protein solubility of fresh, chilled and frozen meat (n=3)

由圖1可知，添加磷酸鹽可以使3種肉的蛋白溶解度升高，這是因為多聚磷酸鹽添加到肉中會與肌肉中蛋白質發生相互作用，焦磷酸鹽可以增加肌絲之間的電荷排斥作用，促進肌原纖維膨潤，解離肌動球蛋白，提高蛋白溶解度[10]；三聚磷酸鹽在肌肉內源酶的作用下水解為焦磷酸鹽，同樣可以解離肌動球蛋白，使蛋白更易溶解于鹽溶液中[11]。熱鮮肉和冷卻肉的蛋白溶解度差異不大，均高于冷凍肉的蛋白溶解度。這主要是冷凍肉凍結過程中冰晶的破壞作用，使肌肉組織受到損傷，蛋白質發生凍結變性的原因[12]。冷凍過程對于肉制品的全蛋白溶解度和肌原纖維蛋白溶解度有顯著影響，溶解度的降低是蛋白質變性的跡象[13]，與冷凍過程中肉品質的降低直接相關。

2.3 熱鮮肉、冷卻肉、冷凍肉的勻漿物動態黏彈性

圖2 磷酸鹽對熱鮮肉勻漿物動態黏彈性的影響(n=3)Fig.2 Effect of phosphate on dynamic viscoelasticity of fresh meat homogenate (n=3)

圖3 磷酸鹽對冷卻肉勻漿物動態黏彈性的影響(n=3)Fig.3 Effect of phosphate on dynamic viscoelasticity of chilled meat homogenate (n=3)

圖4 磷酸鹽對冷凍肉勻漿物動態黏彈性的影響(n=3)Fig.4 Effect of phosphate on dynamic viscoelasticity of frozen meat homogenate (n=3)

由圖2～4可知，添加磷酸鹽可使最終儲能模量(G’)升高，這是因為磷酸鹽的添加使更多的可溶性蛋白溶解或被提取，因而參與凝膠形成的蛋白增多，使三維網絡結構形成的交聯數增加。Xiong YoulingL.等[14]也證明了這一點。從熱鮮肉、冷卻肉、冷凍肉3種肉的G’變化曲線看來，在低溫時(45℃以下)G’上升都比較緩慢，然而添加磷酸鹽的冷卻肉在此階段G’上升很快，這可能與加熱過程中蛋白網絡結構的變化有關，也有可能是磷酸鹽的水解影響。在50℃附近，3種肉出現不同程度的劣化，無論是否添加磷酸鹽，熱鮮肉的G’始終沒有出現下降，而其他兩種肉都不同程度的有所下降。這可能是由于熱鮮肉的可溶性蛋白較多，加熱過程中的蛋白變性或者結構的變化沒有影響到其在50℃附近三維網絡結構的交聯數，致使G’基本保持不變或上升緩慢，而其他兩種肉受到影響使G’下降。3種肉主要在53～72℃范圍內一步式形成凝膠[15]。無論是否添加磷酸鹽，熱鮮肉、冷卻肉最終的G’比冷凍肉高，應該是由于這兩種肉制成的勻漿物中，溶出的可溶性蛋白較多，即蛋白溶解度較高，最終形成的蛋白交聯數也多。而冷凍肉在解凍過程中損失了較多的水溶性蛋白，導致最終G’偏低。

2.4 熱鮮肉、冷卻肉、冷凍肉的凝膠保水性

圖5 熱鮮肉、冷卻肉、冷凍肉的凝膠保水性(n=3)Fig.5 Gel WHC of fresh, chilled and frozen meat (n=3)

由圖5可知，熱鮮肉的保水性在有否添加磷酸鹽的情況下都顯著高于其他兩種肉，這與之前所測的pH值大小順序一致，Zheng Min等[16]指出肌肉蛋白的pH值在等電點(5.4)附近時保水性最差，隨著pH值的升高將得到改善。磷酸鹽的添加可以提高3種肉的凝膠保水性，這是因為多聚磷酸鹽可以提高肉品的pH值，使pH值偏離等電點，增加肌肉蛋白質的負電荷數，進而增強了肌原纖維之間的靜電排斥作用，使一些蛋白鏈展開，離子基團暴露。最終提高了肉在蒸煮過程中的持水性，減少了水分流失。

在牲畜的活體組織中，水牢固地存在于肌肉組織中，這時肌肉的保水能力強，因此剛屠宰的熱鮮肉保水能力很高。有研究認為豬肉中水分含量的變化主要與僵直和解僵狀態有關，宰后一段時間，肌肉進入僵直狀態，保水能力變差，部分自由水在樣品測定前的處理過程中損失掉，導致最終水分含量偏低；隨著時間的延長，僵直逐漸解除，肌肉保水能力有所增加，處理過程中的水分損失稍有減少。但成熟時間進一步延長時，肌纖維微觀結構發生變化，保水能力逐漸下降[2]，因此冷卻肉的保水性較差。肌肉組織中的水在結冰時體積增大9%，形成的冰晶將對肌肉纖維產生膨壓，導致肌肉蛋白質膠體結構的破壞，使肌肉的保水能力降低。同時在冰晶形成過程中，未結冰部分的溶質濃度逐漸升高，致使可溶性蛋白質發生鹽析作用從溶液中析出，可溶性蛋白的量減少，致使保水性進一步減少[17]，因此冷凍肉的保水性最差。

2.5 熱鮮肉、冷卻肉、冷凍肉的凝膠強度、凝膠彈性

圖6 熱鮮肉、冷卻肉、冷凍肉的凝膠強度(n=3)Fig.6 Gel strength of fresh, chilled and frozen meat (n=3)

圖7 熱鮮肉、冷卻肉、冷凍肉的凝膠彈性(n=3)Fig.7 Gel elasticity of fresh, chilled and frozen meat (n=3)

由圖6～7可知，熱鮮肉相對于其他兩種肉來說，凝膠強度和彈性都相對好很多，在不添加磷酸鹽時，熱鮮肉的凝膠強度達684.93g·mm，比冷卻肉529.20g·mm，比冷凍肉高出429.07g·mm；添加磷酸鹽后，3種肉的凝膠強度差異減少。不添加磷酸鹽時，3種肉的凝膠彈性差異不大，熱鮮肉為0.40，比冷卻肉高0.05，比冷凍肉高0.03；而當添加磷酸鹽后，熱鮮肉的凝膠彈性增加很多，達到0.71，其他兩種肉凝膠彈性也有所增加。可以看出，熱鮮肉的凝膠特性相對最好，這是因為熱鮮肉的蛋白溶解度最高。磷酸鹽的添加可以顯著提高肉的凝膠特性，這與磷酸鹽對3種肉勻漿物G’的影響相符，這也主要是因為磷酸鹽的添加能顯著提高蛋白溶解度。蛋白質的溶解是形成凝膠的前提條件，它可以反映蛋白質分子在不同環境條件和加工時的變化，蛋白溶解度的提高會導致凝膠特性的增強。磷酸鹽對凝膠彈性的影響要顯著低于對凝膠強度的影響，以前的研究[18-19]也表明多聚磷酸鹽的添加對凝膠彈性影響不大，可以顯著提高凝膠強度。

3 結 論

冷藏處理方式的不同對3種肉的動態黏彈性和凝膠特性產生了不同的影響。熱鮮肉勻漿物的pH值最高，添加磷酸鹽時pH值為6.69，不添加磷酸鹽時pH值為6.65；其蛋白溶解度也最高，添加與不添加磷酸鹽時分別為66.97%和60.41%；其凝膠保水性、凝膠強度和凝膠彈性都最高，在添加磷酸鹽的情況下各個值為96.69%、1360.74g·mm、0.71，不添加磷酸鹽時為94.26%、684.93g·mm、0.40，同時熱鮮肉具備較好的動態黏彈性。冷卻肉勻漿物的pH值較低，為5.92(添加磷酸鹽)和5.75(不添加磷酸鹽)，蛋白溶解度相對熱鮮肉也較低，兩種情況下為66.7%(添加磷酸鹽)和59.34%(不添加磷酸鹽)，導致其凝膠特性較差，添加磷酸鹽時冷卻肉的凝膠保水性、凝膠強度和凝膠彈性分別為89.97%、1236.65g·mm、0.45，不添加磷酸鹽時為81.84%、155.73g·mm、0.35，冷卻肉的動態黏彈性也相對較好。冷凍肉勻漿物的pH值最低，分別為5.73(添加磷酸鹽)和5.66(不添加磷酸鹽)；蛋白溶解度最低分別為60.69%(添加磷酸鹽)和55.42%(不添加磷酸鹽)；其凝膠保水性最低，分別為68.12%(添加磷酸鹽)和63.50%(不添加磷酸鹽)，但凝膠強度和凝膠彈性都比熱鮮肉低比冷卻肉高，其值添加磷酸鹽時為1317.23g·mm和0.51，不添加磷酸鹽時為255.86g·mm和0.37，其動態黏彈性也最差。磷酸鹽對于3種肉凝膠特性的影響與其對3種肉勻漿物流變特性的影響基本一致。冷藏處理方式的不同導致了3種肉不同的凝膠特性。低溫處理破壞了豬肉背最長肌的凝膠特性從而影響了其功能特性，因而熱鮮肉的功能特性相對最好。

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