低溫環境下灘羊肉制品貯藏時間的研究

牛佳，劉貴珊，柏霜，羅瑞明，吳亮亮

(寧夏大學 農學院，銀川 750021)

低溫環境下灘羊肉制品貯藏時間的研究

牛佳，劉貴珊，柏霜，羅瑞明*，吳亮亮

(寧夏大學 農學院，銀川 750021)

采用低場核磁共振(LF-NMR)技術對灘羊肉制品中的水分進行測定，根據其弛豫特性的變化，可反映出不同灘羊肉制品的貯藏終點。結果表明：低場核磁共振技術研究灘羊肉制品在低溫貯藏過程中水分分布情況及水分遷移變化規律，能夠準確判斷肉制品的貯藏時間。通過低場核磁共振技術并結合主成分分析快速檢測出清蒸羊羔肉的貯藏終點為60天，羊肉臊子的貯藏終點為70天，羊棒骨的貯藏終點為70天，白水羊肉的貯藏終點為40天，手抓羊肉的貯藏終點為60天。

灘羊肉；低場核磁共振技術(LF-NMR)；橫向弛豫時間(T2)；貯藏終點；弛豫特性

寧夏灘羊肉制品作為當地民族特色產品深受廣大群眾喜愛，但在儲藏過程中伴隨著水分流失，灘羊肉品質也受到一定影響。水分是肉制品中重要的組成部分，肉制品因含有水分而變得新鮮，也因含有水分而易腐敗變質[1]。該實驗利用低場核磁技術研究了0～5 ℃貯藏過程中的清蒸羊羔肉、羊棒骨、羊肉臊子等灘羊肉制品的水分分布情況及水分遷移變化規律，并利用主成分分析法對灘羊肉制品的貯藏終點進行了判別。

目前，對灘羊肉制品中水分的測定通常用蒸煮損失、滴水損失等方法來宏觀地說明水分含量的變化，但無法微觀地表征水分的具體存在形式及遷移變化規律[2]。低場核磁共振(LF-NMR)能夠簡單、快速、無損地檢測樣品，反映出物料內部水分的分布狀態，是目前國際上用于研究肌肉中水分遷移規律及確定水分存在狀態的常用方法[3]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

新鮮灘羊肉、輔料：均購于寧夏新百超市。

1.1.2 試劑

三氯乙酸、EDTA、氯仿、2-硫代巴比妥酸、TBA、濃鹽酸、氯化鎂、次甲基藍、硼酸、乙醇、甲基紅、PCA平板計數培養基、三水合亞鐵氰化鉀、二水合醋酸鋅、十水合四硼酸二鈉、亞硝酸鈉、磺胺、N-1-萘乙烯二胺二鹽酸鹽、濃鹽酸：均為分析純，購于銀川偉博鑫生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

PH-280型手持pH計 杭州陸恒生物科技有限公司；AL240型電子天平 上海梅特勒-托利多儀器有限公司；無菌真空包裝艙 寧夏大學清真食品工程技術研究中心，東莞市益健包裝機械有限公司；SF-100CZ型超凈工作臺 深圳市云峰凈化技術有限公司；721G-100型分光光度計 杭州科曉化工儀器設備有限公司；HHS-11-4型恒溫水浴鍋 杭州康納科技有限公司；YX-280D型壓力蒸汽滅菌器 深圳市良誼實驗室儀器有限公司；LRH-150B型生化培養箱 廣東省醫療器械廠；WSC-S型色差計 北京精密科學儀器有限公司；BCD-215TDGA型冰箱；TA-XT2i型質構儀 英國Stable Microsystem公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝

清蒸羊羔肉：原料肉解凍→分割→蒸煮→無菌真空包裝→常壓低溫殺菌→成品→貯藏；

羊棒骨、白水羊肉、手抓羊肉：原料肉解凍→分割→腌制→煮制→無菌真空包裝→常壓低溫殺菌→成品→貯藏；

羊肉臊子：原料肉解凍→分割→腌制→煸炒→煮制→無菌真空包裝→常壓低溫殺菌→成品→貯藏。

1.3.2 NMR 橫向弛豫時間(T2) 測定

NMR弛豫特性的測量在NMI20低場脈沖核磁共振分析儀上進行。在溫度為32 ℃、質子共振頻率為22.4 MHz下，采用CPMG脈沖序列(90°脈沖和180°脈沖之間的時間t=200 μs)，采樣點數TD=241000，重復采樣次數NS=8，譜寬SW=100 kHz，重復間隔時間TR=1200 ms，得到以指數形式衰減的核磁信號。將2 g左右的樣品放入直徑15 mm的核磁管中，保鮮膜封口，然后放入分析儀中，每個測試至少3個重復。

1.3.3 樣品NMR成像方法

將2 g左右的樣品放入直徑15 mm的核磁管中，然后放入核磁共振成像分析儀進行成像分析。通過多層自旋回波序列得到灘羊肉樣品圖像[4]。本實驗選擇冠狀面(X-0，Y-1，Z-0)進行成像，中心頻率為23.226 MHz，重復等待時間為1000 s，回波時間為17.6 ms，最后經8次掃描，重復累加而得倒成像圖譜。

1.3.4 pH值的測定

按照GB/T 9695.5-2008《肉與肉制品pH測定》進行測定。

1.3.5 系水力的測定

[5]，切取肉樣(10 g左右)，用無紡布擦拭其表面水滴后稱取其質量，離心1200 s(2500 r/min)，再用無紡布擦拭其表面水滴后稱取其質量，按式 (1)計算系水力：

式(1)

式中：W為系水力，%；m0為離心前灘羊肉的質量，g；m1為離心后灘羊肉的質量，g。

1.3.6 色澤的測定

參照Wulf D M等[6]的方法，開袋后用濾紙除去表面的水分，用色差儀測定a*值，每個樣品選擇3 個位置測定，每個位置重復3 次，取平均值。

1.3.7 TPA質構分析

測定方法應用TPA質構分析，測定參數：測試前速率：1.00 mm/s，測試中速率：1.00 mm/s，測試后速率：5.0 mm/s，探頭：P35，2次下壓時間間隔為5 s，觸發點負載：5 g，壓縮比：50%。

1.3.8 剪切力的測定

參數設置：測前速率2.0 mm/s；測中速率2.0 mm/s；測后速率10.0 mm/s[7]；距離30.0 mm；觸發力20 g。探頭HDP-BSW，垂直肌纖維方向剪切，每個樣品測定3 次，取平均值。

1.3.9 TBARS值的測定

樣品在組織搗碎機中均質，取搗碎的肉樣10 g，加入50 mL 7.5%的三氯乙酸(含0.1% EDTA)，振搖30 min，雙層濾紙過濾2次，取5 mL上清液加入5 mL 0.02 mol/L TBA溶液，90 ℃水浴中保溫40 min，取出冷卻1 h，離心5 min(1600 r/min)，上清液中加入5 mL 氯仿振搖，靜置分層后取上清液，分別在532 nm和600 nm處比色，記錄吸光值，按式(2)計算TBARS值[8]：

TBARS(10-2mg/g)=(A532-A600)/155×1/10×72.6×100。

式(2)

1.3.10 TVB-N值的測定

按照GB/T 5009.44-2003《肉與肉制品衛生標準的分析方法》[9]中半微量定氮法測定。

1.3.11 菌落總數的測定

菌落總數的檢測參照GB/T 4789.2-2010《食品衛生微生物學檢驗 菌落總數測定》進行測定。

1.4 數據處理

所有試驗數據用Origin 8.0進行繪圖，SPSS 21.0軟件進行方差分析(Ducan法進行多重比較)和相關性分析，Matlab軟件進行主成分回歸分析。上述試驗進行3次重復，結果采用(平均值±標準差)表示[10]。

2 結果與討論

2.1 低溫貯藏過程中灘羊肉制品弛豫特性的變化

5種灘羊肉制品在貯藏過程中的水分分布變化圖譜見圖1～圖5。

圖1 貯藏過程中手抓羊肉水分分布的變化

圖2 貯藏過程中清蒸羊羔肉水分分布的變化

圖3 貯藏過程中羊肉臊子水分分布的變化

圖4 貯藏過程中羊棒骨水分分布的變化

圖5 貯藏過程中白水羊肉水分分布的變化

由圖1～圖5可知，5種產品水分子分布經反演后均呈現出3個峰，且5種產品的出峰范圍大致相同，分別為：T21(1.6～6.3 ms)，T22(11.4～102.3 ms)，T23(88.3～285.3 ms)。根據出峰時間及峰面積大小可知，3個峰代表了灘羊肉制品在貯藏過程中水分的3種不同存在狀態：其中T21代表結合水，即細胞分子間的水，與肌肉蛋白質親水基團緊密相連；T22代表不易流動水，存在于肌原纖維和網狀組織間，占水分的絕大多數；T23代表自由水，僅受毛管束縛力作用，與肌肉結合最不緊密，是最容易失去的水[11]。同時從T2譜圖變化中可以明顯看出，隨著儲藏期的延長，不易流動水不斷減小，自由水不斷增加，反映了肌原纖維內部水不斷遷移到外部空間變成自由水的過程[12]。

貯藏過程中3種產品橫向弛豫時間(T2)的變化見表1～表3。

表1 貯藏過程中灘羊肉制品結合水的橫向弛豫時間變化Table 1 Change of bound water relaxation time of Tan mutton during storage

注：表中同列不同小寫字母表示差異性顯著(P<0.05)，表2和表3同。

表3 貯藏過程中灘羊肉制品自由水的橫向弛豫時間變化Table 3 Change of free water relaxation time of Tan mutton during storage

在整個貯藏期間，3種產品的T21弛豫時間均向快弛豫方向移動，但波動較小，無顯著差異(P<0.05)。

隨著貯藏時間的延長，5種產品的不易流動水的弛豫時間值均先減小后增大[13,14]。手抓羊肉和清蒸羊羔肉在0～40天時，不易流動水的弛豫時間向快弛豫方向移動，大于40天時，不易流動水的弛豫時間向慢弛豫方向移動，且差異顯著(P<0.05)；而羊肉臊子和羊棒骨在0～50天時，不易流動水的弛豫時間向快弛豫方向移動，大于50天時，不易流動水的弛豫時間向慢弛豫方向移動，差異顯著(P<0.05)；對照組的白水羊肉在0～30天時，不易流動水的弛豫時間向快弛豫方向移動，大于30天時，不易流動水的弛豫時間向慢弛豫方向移動，差異顯著(P<0.05)。說明手抓羊肉、清蒸羊羔肉、羊肉臊子、羊棒骨以及白水羊肉分別在40，50，30天時，水分子的自由度逐漸變大，一部分不易流動水轉化為自由水。可能是到了貯藏后期，由于微生物作用和化學變化，導致肌纖維結構松散，出現大量小孔，導致不易流動水的流動性增強[15-18]。

隨著貯藏時間的延長，5種產品的T23值先增大后減小。實驗組的4種產品同時貯藏0～40天時，自由水的弛豫時間向慢弛豫方向移動，差異顯著(P<0.05)，貯藏50～80天時，自由水的弛豫時間向快弛豫方向移動，變化不顯著(P>0.05)；而對照組的白水羊肉貯藏0～30天時，自由水的弛豫時間向慢弛豫方向移動，貯藏40～80天時，自由水的弛豫時間向快弛豫方向移動，差異不顯著(P>0.05)。說明在貯藏前階段，自由水的移動性越來越強；貯藏后階段，自由水的流動性變弱，幾乎不發生移動。

貯藏過程中灘羊肉制品的低場核磁共振弛豫質子密度的變化[19]見圖6～圖10。

圖6 貯藏過程中手抓羊肉低場核磁弛豫質子密度的變化

圖7 貯藏過程中清蒸羊羔肉低場核磁弛豫質子密度的變化

圖8 貯藏過程中羊肉臊子低場核磁弛豫質子密度的變化

圖9 貯藏過程中羊棒骨低場核磁弛豫質子密度的變化

圖10 貯藏過程中白水羊肉低場核磁弛豫質子密度的變化

圖中A21，A22，A23分別為T21，T22，T23所對應的峰面積比例，分別代表結合水含量、不易流動水含量以及自由水含量[20,21]。由圖6～圖10可知，5種產品的結合水A21的含量隨著時間的延長，數值范圍均在0.01～0.05之間波動，無顯著的差異(P>0.05)。

隨著貯藏時間的延長，5種產品的不易流動水A22的含量總體呈現下降趨勢，而自由水A23的含量呈上升趨勢。當貯藏到40，60，70天時，白水羊肉、手抓羊肉、清蒸羊羔肉、羊肉臊子和羊棒骨的不易流動水A22的含量略有上升，而后達到穩定狀態；而自由水A23的含量略有下降，隨后達到穩定狀態。可能是因為隨著貯藏期的延長，在微生物的作用下，使得肌肉松弛，肌原纖維和網狀組織空間結構增大，出現大量的孔隙，導致一部分不易流動水流出，轉化為自由水，而使得A22含量減少，同時造成A23含量增加；到貯藏后期，由于微生物的大量繁殖，導致原本松散的肌原纖維變得緊密，導致不易流動水不再發生變化，而自由水遷移到產品表面最終失去。而此時從感官評定來看，產品的色澤變暗，表面發干，保水性降低，已不可食用。

圖11 貯藏過程中手抓羊肉的核磁成像圖

圖12 貯藏過程中清蒸羊羔肉的核磁成像圖

圖13 貯藏過程中羊肉臊子的核磁成像圖

圖14 貯藏過程中羊棒骨的核磁成像圖

圖15 貯藏過程中白水羊肉的核磁成像圖

由圖11～圖15可知，5種產品的圖像亮度隨著貯藏時間的延長而變暗。與貯藏前期相比，貯藏后期的灘羊肉制品的圖像表現出中間較亮，外圍較暗，是由于在貯藏過程中，微生物大量生長繁殖，灘羊肉制品表面最先受到污染，致使不易流動水遷移程度增大，部分不易流動水轉變為自由水，使自由水含量增加，導致水分向外滲出，而中心的肌纖維蛋白破壞程度較低，使得水分不易流動，從而表現出圖像較亮。

2.2 貯藏過程中灘羊肉制品的理化微生物指標與弛豫特性的相關性分析

貯藏過程中灘羊肉制品的理化微生物指標與弛豫特性的相關性分析見表4～表8。

表4 貯藏過程中手抓羊肉理化微生物指標與弛豫特性的相關性分析Table 4 Correlation analysis of indexes considered and T2 of hand-grasped mutton during storage

注：表中上標“*”代表顯著性水平；“*”代表顯著，P<0.05；“**”代表極顯著，P<0.01，表5～表8同。

表5 貯藏過程中清蒸羊羔肉理化微生物指標與弛豫特性的相關性分析Table 5 Correlation analysis of indexes considered and T2 of steamed lamb during storage

表6 貯藏過程中羊肉臊子理化微生物指標與弛豫特性的相關性分析Table 6 Correlation analysis of indexes considered and T2 of diced mutton during storage

表7 貯藏過程中羊棒骨理化微生物指標與弛豫特性的相關性分析Table 7 Correlation analysis of indexes considered and T2 of sheep leg bone during storage

表8 貯藏過程中白水羊肉理化微生物指標與弛豫特性的相關性分析Table 8 Correlation analysis of indexes considered and T2 of whitewater boiled mutton during storage

由表4～表8可知，5種產品的弛豫特性指標與其他指標之間具有顯著的相關性(P<0.05)。弛豫時間T22、質子密度A22與系水力、剪切力、pH呈現正相關(P<0.05)，與TBARS、TVB-N、菌落總數呈現負相關(P<0.05)；而弛豫時間T23、質子密度A23與之相反。其中手抓羊肉、清蒸羊羔肉和白水羊肉的a*與弛豫時間T22、質子密度A22呈正相關(P<0.05)，與弛豫時間T23、質子密度A23呈負相關(P<0.05)；而羊肉臊子和羊棒骨的a*則與弛豫時間T22、質子密度A22呈負相關(P<0.05)，與弛豫時間T23、質子密度A23呈正相關。同時可以看出，這5種產品弛豫時間T22與產品的TBARS、菌落總數呈現極顯著的相關性(P<0.01)，而質子密度A22，A23與產品的系水力、剪切力TVB-N、菌落總數都呈現出極顯著的相關性[22，23](P<0.01)。

通過相關性分析可知，5種產品的弛豫特性指標與系水力、剪切力、TBARS、TVB-N、菌落總數具有極顯著的關系(P<0.01)，故可通過樣品弛豫特性的變化來判斷其品質的變化。

2.3 結合主成分分析法判定灘羊肉制品的貯藏終點

2.3.1 手抓羊肉貯藏終點的判定

將不同貯藏時間下的手抓羊肉的LF-NMR弛豫特性指標數據進行主成分分析，并得到相應變量在該主成分中的載荷量及方差貢獻率，見表9。

表9 手抓羊肉貯藏過程中各LF-NMR 弛豫特性 在各主成分中的載荷量及方差貢獻率Table 9 Principal component loading and cumulative variance contribution rate of LF-NMR characteristics of hand-grasped mutton during storage

由表9可知，不同貯藏時間的手抓羊肉的弛豫特性可由2個主成分表示，A22，A23，T21在PC1中起決定作用；T22和T23對PC2的貢獻率顯著。其中PC1和PC2的貢獻率分別為78.83%和12.86%，二者的累積貢獻率達到了91.69%>85%，說明這2個主成分保留了91.69%的原始數據信息[24]。對不同貯藏時間的手抓羊肉樣品的LF-NMR弛豫特性數據進行分析，建立各指標的主成分表達式：

F1=0.140T21+0.227A21-0.363T22+0.427A22+0.107T23-0.291A23。

式(3)

F2=0.137T21-0.344A21+0.732T22-0.244A22-0.463T23-0.067A23。

式(4)

以PC1，PC2的綜合評價指標得分值(F1，F2)繪制不同貯藏時間的手抓羊肉樣品的PC1和PC2得分圖，見圖16。

圖16 手抓羊肉不同貯藏時間的PC1和PC2得分圖

主成分得分圖上的間隔距離可說明不同樣品類間的品質差異，間隔越遠說明其品質特性差別越大。由圖16可知，隨著貯藏時間的延長，手抓羊肉的主成分得分分布逐漸向右上方移動，逐漸遠離0天時的得分，即品質越來越差。貯藏0～30天時，主成分得分都在PC1和PC2負半軸的范圍內，區分度不是很顯著；而貯藏40～60天時，手抓羊肉主成分得分均處在PC2的正半軸，說明貯藏40～60天，手抓羊肉的品質發生一定的變化；但在PC1方向上很難區分0～60天手抓羊肉的品質變化；而貯藏70～80天時，其得分均處于PC1和PC2的正半軸，在PC1方向上可以很好地區分開不同貯藏時間的手抓羊肉，即貯藏70～80天時，手抓羊肉的品質已經發生了很大的變化，表觀上手抓羊肉基本已經腐敗，不可食用。故可通過LF-NMR[25,26]并結合主成分分析快速檢測出手抓羊肉的貯藏終點為60天。

2.3.2 其他4種灘羊肉制品貯藏終點的判定

數據處理的方法同2.3.1，經主成分分析后得到清蒸羊羔肉、羊肉臊子、羊棒骨、白水羊肉的弛豫特性指標可由2個主成分表示，其累計貢獻率分別為92.42%，88.67%，89.72%，87.35%；且通過因子得分圖可知，在PC1方向上能很好地區分出0～60天和70～80天清蒸羊羔肉的品質，0～70天和80天羊肉臊子的品質，0～70天和80天羊棒骨的品質，0～40天和50～80天白水羊肉的品質。故可通過LF-NMR并結合主成分分析快速檢測出清蒸羊羔肉的貯藏終點為60天，羊肉臊子和羊棒骨的貯藏終點為70天，白水羊肉的貯藏終點為40天。

3 結論

本文利用LF-NMR技術研究了灘羊肉制品在低溫貯藏過程中水分分布情況及水分遷移變化規律，同時對灘羊肉制品的弛豫特性指標和理化微生物指標進行了相關性分析，最后利用主成分分析法對灘羊肉制品的貯藏終點進行判定，結果表明：清蒸羊羔肉的貯藏終點為60天，羊肉臊子的貯藏終點為70天，羊棒骨的貯藏終點為70天，白水羊肉的貯藏終點為40天，手抓羊肉的貯藏終點為60天，這為今后研究灘羊肉制品低溫環境貯藏終點的判定提供了依據。

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Study on Storage Time of Tan Mutton Products in Low Temperature

NIU Jia, LIU Gui-shan, BAI Shuang, LUO Rui-ming*, WU Liang-liang

(College of Agriculture, Ningxia University, Yinchuan 750021, China)

Use low field-nuclear magnetic resonance (LF-NMR) technology to determine the moisture in Tan mutton products. The change of relaxation characteristics can reflect the storage destination of different Tan mutton products. The results show that using low field-nuclear magnetic resonance technique to study the distribution and change rule of moisture during low-temperature storage can accurately determine the storage time of meat products. Using low field-nuclear magnetic resonance technology combined with principal component analysis could quickly detect that the steamed lamb's storage destination is 60 days, the diced mutton's storage destination is 70 days, the sheep leg bone's storage destination is 70 days, the whitewater boiled mutton's storage destination is 40 days and the hand-grasped mutton's storage destination is 60 days.

Tan mutton;low field-nuclear magnetic resonance (LF-NMR);transverse relaxation time (T2);storage destination;relaxation characteristics

2017-01-18 *通訊作者

新絲路經濟帶清真食品生產技術升級與品牌創新模式研究及應用示范(2015BAD29B05)

牛佳(1992-)，女，碩士，研究方向：畜產品貯藏與加工；

羅瑞明(1964-)，男，教授，博士，研究方向：畜產品貯藏與加工。

TS251.53

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.07.008

1000-9973(2017)07-0033-08