反復凍融對兔背最長肌肉品質特性和微觀結構的影響

張 丹，孫金輝，王曉香，尚永彪,2,3,*，彭增起

（1.西南大學食品科學學院，重慶 400715；2.農業部農產品貯藏保鮮質量安全評估實驗室（重慶），重慶 400715；3.重慶市特色食品工程技術研究中心，重慶 400715；4.南京農業大學食品科技學院，南京 210095）

反復凍融對兔背最長肌肉品質特性和微觀結構的影響

張 丹1，孫金輝1，王曉香1，尚永彪1,2,3,*，彭增起4

（1.西南大學食品科學學院，重慶 400715；2.農業部農產品貯藏保鮮質量安全評估實驗室（重慶），重慶 400715；3.重慶市特色食品工程技術研究中心，重慶 400715；4.南京農業大學食品科技學院，南京 210095）

研究反復凍融對兔肉品質特性和微觀結構的影響。兔背最長肌置于－40℃條件下冷藏7 d，取出并自然解凍后，測定兔肉的解凍損失、pH值、色澤、蒸煮損失、剪切力、蛋白質溶解度、肉糜流變學性質及微觀結構等。結果顯示：隨著凍結-解凍次數的增加，兔背最長肌肉的pH值、剪切力和溶解度都顯著降低（P＜0.05）；解凍損失和蒸煮損失顯著增加（P＜0.05），肌肉保水性下降；亮度（L*）和黃度（b*）逐漸增加，紅度（a*）顯著降低，表明肌肉反復凍融后失去了鮮肉應有的顏色；G’在加熱過程中也逐漸降低，兔肉蛋白形成凝膠的能力減弱；微觀結構發生明顯變化，肌內膜破裂、肌束間空隙增大、結構松散等。反復凍融導致兔肉的品質下降，微觀結構受到破壞。

兔肉；反復凍融；品質特性；流變學性質；微觀結構

冷凍是最方便、有效的貯藏原料肉的方法之一[1]，肉制品加工廠生產時采用的原料主要是凍肉，凍肉的品質對加工出品率、產品質量有顯著的影響[2]。冷凍肉的品質主要取決于冷凍技術和解凍技術，因為，在冷凍過程中肉內部形成大小不一的冰晶，會對細胞膜和組織結構造成機械傷害；解凍時導致汁液流失，營養成分喪失等，從而降低其品質[3]。此外，在現實生產過程中，由于冷鏈沒有完全形成，在多次的周轉、運輸和貯藏過程中，肉品會經歷反復的凍結和融化，更加劇了對肉品質的影響。國內外一些學者已經注意到反復凍融對肌肉品質的不利影響，但目前的研究主要集中在水產品上，如Boonsumrej等[4]研究了蝦肉隨凍融次數的增加，肌肉蛋白溶解度降低、肌纖維間間隙增大、剪切力增加等。反復凍融對兔背最長肌肉品質影 響的研究還未見報道。

我國全國各地都有兔肉的屠宰生產，但主要加工和消費地區在川渝兩地。屠宰后，兔肉通常要經歷屠宰場冷凍后運輸到當地中轉庫、當地中轉庫凍藏后運輸到異地中轉庫、異地中轉庫凍藏后運輸到深加工廠、深加工廠加工前再解凍使用，反復凍融次數有可能高達4～6次。研究反復凍融對兔肉品質和微觀結構的影響，旨在為兔肉的加工和冷鏈物流技術的進步提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實驗原料為活的雄性伊拉兔（4只），飼養周期2.5個月，平均體質量約2.3 kg，購自西南大學養兔場。

磷酸氫二鈉、EDTA、氯化鈉、牛血清白蛋白（bovine serum albumin）、氫氧化鈉、硫酸銅、甘油、戊二醛、甲醛、四氧化鋨、乙醇，均為分析純，來自成都科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設備

DF8517超低溫冰箱 韓國Ilshin公司；PHS-4C+酸度計 成都世紀方舟科技有限公司；UltraScan PRO測色儀 美國Hunter Lab公司；TA. XT2i物性測定儀 英國Stable Micro System公司；5810臺式高速離心機 德國Eppendorf公司；XHF-D高速分散器 寧波新芝生物科技股份有限公司；4K-15冷凍離心機 德國Sigma公司；722-P可見分光光度計 上海現科儀器有限公司；HR-1流變儀 美國TA公司；S-3400N掃描電鏡 日本日立公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品預處理

將4只活兔擊暈、屠宰后，取其背最長肌并切成3 cm左右的長條，分別用自封塑料袋密封后置于4 ℃冰箱中冷卻24 h，全過程于45 min內完成。將原料肉分為2組，第一組為對照組，凍融次數0次；第二組，將樣品放入40 ℃冰箱凍藏，7 d后取出，自然解凍至中心溫度為0～4 ℃，全過程為完成一次凍融。按上述第二組方法共反復凍融5次，每次取樣1袋，分別測定凍融0、1、3、5次的解凍損失、pH值、色澤、蒸煮損失、剪切力、蛋白質溶解度、肉糜流變學性質及微觀結構等指標。

1.3.2 解凍損失的測定

解凍損失由解凍前后肉（分別用濾紙擦去表面的水分）的質量變化來計算。

1.3.3 pH值的測定

按GB/T 9695.5—2008《肉與肉制品pH測定》[5]的方法進行測定。

1.3.4 兔背最長肌顏色的測定

肉樣的顏色用色差儀測定，每完成一次凍融測定肉樣的亮度（L*）、紅度（a*）和黃度（b*）。L*表征肉的光澤度，a*和b*表征肉的新鮮度。

1.3.5 蒸煮損失測定

將樣品準確稱質量并放入標記好的蒸煮袋中，然后置于沸水中煮制，控制樣品肌肉中心溫度達到70 ℃時，取出并用濾紙擦去表面水分后精確稱質量。蒸煮損失由蒸煮前后肉的質量變化來計算。

1.3.6 剪切力的測定

參照夏秀芳等[1]的測定方法。將熟制的樣品肉冷卻至0～4 ℃，用圓形取樣器沿著樣品肉肌纖維的方向旋轉取樣，取樣位置距離肉樣邊緣應不小于5 mm，且臨近的2個樣品的取樣邊緣間距也不應少于5 mm。然后采用TA. XT2i物性測定儀測定，選用HDP-BSW探頭，進刀速率為10 mm/s，進刀距離為25 mm，測定時必須垂直肌纖維的方向進行切割。

1.3.7 肌原纖維蛋白溶解度測定

1.3.7.1 肌原纖維蛋白的提取

肌原纖維蛋白的提取參照Xiong YoulingL.[6]的方法并稍加改進。剔除解凍后肉樣的脂肪和結締組織，精確稱取一定量的肉樣，用絞肉機將兔肉絞成2 mm大小的肉粒，并加入肉樣質量4倍體積的0.05 mol/L磷酸緩沖液（0.1 mol/L NaCl、5 mmol/L EDTA，pH 7.0），然后高速勻漿1 min，接著離心15 min（2000×g，4 ℃）后倒掉上清液，重復以上步驟兩次；加入4倍體積的0.1 mol/L NaCl溶液，高速勻漿30 s，離心15 min（2 000×g，4 ℃）后倒掉上清液；再加入8倍體積0.1 mol/L NaCl溶液，混勻后用4層紗布過濾，調整混合溶液的pH值為6.25，最后離心15 min（2 000×g，4 ℃），倒出上清液，沉淀即為肌原纖維蛋白。

1.3.7.2 蛋白質含量的測定

采用雙縮脲法[6]進行測定。

1.3.7.3 蛋白質溶解度的測定

參照并適當調整Kingsley等[7]的方法。配制2 mg/mL的肌原纖維蛋白溶液（取一定量提取的肌原纖維蛋白，溶于100 mL 0.6 mol/L的NaCl溶液中，攪拌并使其溶解完全），離心15 min（5 000×g，4 ℃），用雙縮脲法測定上清液的蛋白質含量。

1.3.8 兔肉糜流變學性質測定

取2～3 g肉糜進行流變學性質的測定，上樣后調節流變儀載樣上下板之間的距離為1 mm，兩平板邊緣用凡士林涂抹，防止水分蒸發。按程序對樣品進行加入升溫，升溫溫度范圍為10～90 ℃，升溫速率為1 ℃/min，自動記錄兔肉糜在加熱過程中的儲能模量（G’，彈性模量）隨溫度變化的曲線。

1.3.9 兔肉微觀結構分析

參照并適當調整Haga等[8]的樣品處理方法。將兔肉切成0.5 cm3左右的小塊，用0.1 mol/L磷酸緩沖液（pH 7）配制的2.5%戊二醛和4%甲醛混合溶液（1∶1，V/V）在4 ℃條件下預固定處理24 h；用0.1 mol/L，pH 7的磷酸緩沖液漂洗3次，每次30 min；再將肉樣放入用0.1 mol/L的磷酸緩沖液（pH 7）配制的1%四氧化鋨溶液在4 ℃中固定2 h，用蒸餾水漂洗3次；最后分別用體積分數為30%、50%、70%、90%和100%的乙醇梯度脫水，干燥后經高真空離子濺射鍍膜機噴金后用電子顯微鏡進行掃描觀察并拍照。

1.4 統計分析

所有實驗均重復測定3次，用Excel 2003對所得數據進行統計分析并作圖，用SPSS（Tukey HSD）進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 反復凍融對兔背最長肌pH值的影響

圖1 反復凍融對兔肉pH值的影響Fig.1 Effect of repeated freeze-thaw cycles on the pH of rabbit meat

由圖1可知，隨著凍融次數的增加，兔肉pH值呈先上升后下降的趨勢。未經過凍融的兔肉pH值為6.25，這與張崟等[9]用兔肉和羊肉驗證國標規定的肉與肉制品pH值的測定中所測得的兔肉pH值相同。凍融5次后，兔肉pH值降到5.98，與未經凍融處理的兔肉相比差異性顯著（P＜0.05），凍融后pH值降低主要是因為在反復凍融過程中，肌糖原在無氧條件下發生降解，從而產生乳酸；三磷酸腺苷（ATP）也分解產生磷酸肌酸等酸性物質[10]。隨著反復凍融次數的增加和凍藏時間的延長，乳酸和磷酸積累而導致pH值下降[11]。pH值與肉的新鮮程度、保水性和色澤等品質有密切的聯系，當pH值從7.0下降到5.0時，肉的保水性也隨之降低[10]，這與實驗中兔肉保水性下降的結果一致。

2.2 反復凍融對兔背最長肌顏色的影響

表1 反復凍融對兔肉顏色的影響Table 1 Effect of repeated freeze-thaw cycles on the color of rabbit meat

由表1可知，隨著凍融次數的增加，兔肉的亮度（L*）值不斷增加（P＜0.05）；紅度（a*）值顯著減小（P＜0.05）；黃度（b*）值逐漸增大，但凍融3次后和5次后相比變化不顯著（P＞0.05）。結果表明：反復凍融后，兔肉品質越來越差，肉色越發偏黃，這與樊金山等[12]研究快速冷卻對兔肉背最長肌肉品質中色澤變化趨勢的影響結果相同。

畜禽凍融過程中顏色變化的原因比較復雜，一般認為肉顏色的變化主要是因為脂肪氧化和肌紅蛋白結合狀態的改變引起的，紅度（a*）值下降一方面是因為在反復凍融過程中，水分丟失的同時也導致了色素相關物質流失；另一方面是因為凍融后pH值降低（酸物質增多），催化氧合肌紅蛋白氧化，導致高鐵肌紅蛋白大量積累所導致；L*（亮度）值和b*（黃度）值的上升主要和脂肪氧化有關[1,13]。

2.3 反復凍融對兔背最長肌保水性的影響

圖2 反復凍融對兔肉解凍損失的影響Fig.2 Effect of repeated freeze-thaw cycles on the thawing loss of rabbit meat

由圖2可知，隨著凍融次數增加，兔肉的解凍損失、蒸煮損失顯著增大（P＜0.05）。兔肉凍融1次的解凍損失為4.85%；反復凍融5次后的解凍損失達到15.38%。解凍損失增加表明兔肉保水性（water holding capacity，WHC）下降，WHC作為評定肉品質的重要指標之一，直接影響肉的風味、色澤、質地和凝結性等。公認優質豬肉的保水性應＞76%，解凍損失＜8.0%[1]，兔肉經反復凍融后的水分損失遠大于豬肉優質肉的要求；保水性下降主要是因為兔肉在反復凍融過程中，冰晶不斷形成和消失，使細胞膜和組織結構受到機械損害，解凍時細胞中的營養成分、可溶性蛋白和水分逐漸流失[14]，最終導致兔肉的保水性下降。

圖3 反復凍融對兔肉蒸煮損失的影響Fig.3 Effects of repeated freeze-thaw cycles on the cooking loss of rabbit meat

由圖3可知，新鮮兔肉的蒸煮損失為16.76%，反復凍融5次后兔肉的蒸煮損失高達30.47%，表明凍融前后蒸煮損失差異顯著（P＜0.05）。蒸煮損失也表明兔肉WHC下降，品質降低。主要是由于蒸煮 后肌肉的蛋白質變性，促進了肌球蛋白和肌動蛋白的結合，從而使肌原纖維收縮，導致保水性降低[15]。

2.4 反復凍融對兔背最長肌剪切力的影響

圖4 反復凍融對兔肉剪切力的影響Fig.4 Effect of repeated freeze-thaw cycles on the shear force of rabbit meat

由圖4可知，新鮮兔肉的剪切力為2.25 kg，經1次凍融后，剪切力有所上升（P＞0.05）；而后剪切力顯著下降（P＜0.05），反復凍融5次后剪切力下降到1.57 kg。剪切力值的變化與凍融次數有關，其變化趨勢與戚君等[13]和Shanks等[16]對羊肉和牛肉的相關品質研究中所得結果基本一致。凍融1次后，剪切力明顯上升可能是因為冷凍融解后保水性下降而導致肌肉收縮，使肌原纖維排列更加緊密，從而導致剪切力增加；而后剪切力下降，是因為凍融次數增加，冰晶反復形成和消失，使細胞膜和組織結構不斷受到機械損害而導致肌原纖維結構降解，從而使兔肉肌肉質構變軟[17-18]，反復凍融后肌肉細胞失水、兔肉間隙增大，也會導致剪切力降低[19]。

2.5 反復凍融對兔肉肌原纖維蛋白溶解度的影響

由圖5可知，兔肉肌原纖維蛋白溶解度隨凍融次數的增加而呈下降趨勢（P＜0.05），第5次凍融后下降了27.94%。Benjakul等[20]研究發現鱈魚在反復凍融5次后，鹽溶蛋白溶解度下降約50%。因實驗材料等不同，使得有的研究與本實驗結果在數值上有一定差別，但總體變化趨勢和結論是一致的。反復凍融使蛋白質的空間結構發生改變，使得蛋白質之間的作用增強，產生二硫鍵、氫鍵和疏水鍵等，從而導致蛋白質和水分子間的作用力減弱，蛋白質溶解度下降，肉的加工性能變差[20]。

圖5 反復凍融對兔肉肌原纖維蛋白溶解度的影響Fig.5 Effect of repeated freeze-thaw cycles on the solubility of myofibrillar protein of rabbit meat

2.6 反復凍融對兔肉糜流變學性質的影響

圖6 反復凍融兔肉糜在加熱過程中G’的變化Fig.6 Change in G’ of rabbit meat paste after repeated freeze-thaw cycles during thermal gelation

儲能模量（G’）是衡量蛋白凝膠能力的一個重要指標，G’值高意味著凝膠能力強。由圖6可知，反復凍融后的兔肉糜的G’值比新鮮兔肉糜的G’值明顯降低，但新鮮兔肉和反復凍融幾次后的G’值的變化趨勢基本一致，這與王良玉等[21]研究帶魚魚糜流變性、黃莉等[22]研究冷凍水餃肉餡肌原纖維蛋白流變性和邵懿[23]研究的冷凍竹莢魚凝膠特性等的變化趨勢結果相似。

在26 ℃以下G’值緩慢升高，可能是因為肌球蛋白結構發生變化，初步形成較弱的三維網絡結構[23]。在46 ℃左右G’值最小，主要是因為維持網狀結構的氫鍵在加熱過程中大量斷裂[24]；蛋白質的變性破壞了最初形成的較弱的網狀結構[25]及內源性蛋白酶被激活，蛋白質發生水解[26]。隨后凝膠強度繼續增加，直到65 ℃左右增加的趨勢變得緩慢，是因為變性的蛋白質凝聚最終形成了穩定的、不可逆的、三維網狀結構的凝膠。本實驗結果表明反復凍融降低了肉糜形成凝膠的能力，凍融次數越多，影響愈大。

2.7 反復凍融對兔背最長肌肉微觀結構的影響

圖7 反復凍融對兔肉微觀結構的影響（×50000）Fig.7 Effect of repeated freeze-thaw cycles on the microstructure of rabbit meat (× 500)

兔背最長肌反復凍融后肌纖維顯微結構如圖7所示，新鮮兔背最長肌肉的肌纖維排列較整齊且緊密，纖維間間隙較小；經過1、3、5次反復凍融后，肌纖維組織結構發生明顯變化：肌纖維明顯收縮、肌束間空隙明顯增大，肌內膜破裂、肌束形狀扭曲等。特別是經過第5次凍融后，肌纖維邊界不清、排列混亂、結構松散等。這與夏秀芳[1]、阿依木古麗[27]等的研究結果一致。結果表明，反復凍融嚴重影響兔肉的品質。

3 結 論

隨著兔肉背最長肌凍融次數的增加，肌肉的pH值、剪切力和溶解度都顯著降低（P＜0.05）；解凍損失和蒸煮損失顯著增加（P＜0.05），表明肌肉保水性下降；亮度（L*）和黃度（b*）逐漸增加，紅度（a*）顯著降低，表明肌肉反復凍融后失去了新鮮肉應有的顏色；G’在加熱過程中也隨凍融次數的增加而逐漸降低，兔肉蛋白形成凝膠的能力減弱；微觀結構發生明顯變化，肌內膜破裂、肌束間空隙增大、結構松散、肌纖維嚴重斷裂等。

由于反復凍融會導致肌肉結構和特性的變化，降低肉的品質特性（保水性、顏色等）和加工特性（溶解度、凝膠能力）等；且反復凍融次數越多，對品質特性的影響越大。所以，在兔肉的儲運過程中應盡可能地減少溫度的波動、減少反復凍融的頻率和程度；同時，建議加工企業在選購兔肉原料時，要調查兔肉原料的來源和運輸、周轉過程，盡可能避免選用反復凍融的原材料。

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Effects of Freeze-Thaw Cycle on the Quality Properties and Microstructure of Rabbit Muscle

ZHANG Dan1, SUN Jin-hui1, WANG Xiao-xiang1, S HANG Yong-biao1,2,3,*, PENG Zeng-qi4
(1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China; 2. Quality and Safety Risk Assessment Laboratory of Products Preservation (Chongqing), Ministry of Agriculture, Chongqing 400715, China; 3. Chongqing Special Food Programme and Tec hnology Research Center, Chongqing 400715, China; 4. College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

The purpose of this study was to research the effects of freeze-thaw cycle on the quality properties and microstructure of rabbit muscle. The rabbit longissimus dorsi was frozen for 7 d at － 40 ℃ and then allowed to naturally thaw. The thawing loss (TL), pH, color, cooking loss (CL), shear force (SF) protein solubility, rheological properties and microstructure of rabbit meat were studied. The results showed that with increasing the number of freeze- thaw cycles, the pH, SF and protein solubility were significantly decreased (P ＜ 0.05), while TL and CL were increased sig nificantly (P ＜ 0.05). L* (lightness) and b* (yellowness) rose gradually, whereas a* (redness) declined significantly (P ＜ 0.05). G’also declined gradually during the heating process. The microstructure was altered obviously, as indicated by endomysial breakdown, increased space between fibers, loose structure, and so on. After repeated freeze-thaw cycles, the quality properties of rabbit meat declined and the microstructure of muscle was damaged seriously.

rabbit; freeze-thaw cycle; quality properties; rheological properties; microstructure

TS251

A

1002-6630（2014）07-0038-05

10.7506/spkx1002-6630-201407008

2013-12-16

公益性行業（農業）科研專項 （201303144）；國家現代農業（兔）產業技術體系建設專項（CARS-44-D-1）

張丹（1990—），女，碩士研究生，研究方向為食品微生物。 E-mail：zhangdan023@foxmail.com

*通信作者：尚永彪（1964—），男，教授，博士，研究方向為農產品加工。E-mail：shangyb64@sina.com