解凍方式對凍結雞湯流變與蛋白質的影響

唐 棋 夏楊毅,2 侯佰慧 梅甜恬

(1. 西南大學食品科學學院，重慶 400715；2. 重慶市特色食品工程技術研究中心，重慶 400715)

雞湯的營養物質易被人體吸收利用，身體虛弱或術后病人食用不僅增強食欲，還能短期改善精神狀況[1]。傳統雞湯熬制時間較長，方便的即食凍結雞湯對生活節奏快的人們無疑是更好地選擇。而凍藏是儲藏食品較好的辦法之一[2]，且雞湯凍藏能較好保持其營養品質和延長貨架期[3]，工業上常用-40 ℃進行速凍處理，而家用冰箱僅能完成-20 ℃緩凍處理，2種凍結雞湯的品質差異顯著[4]。解凍是凍藏食品食用前的最后一個環節，對于解凍的相關研究主要集中在解凍方式和解凍工藝對雞肉營養物質[5]、品質[6]、風味[7]的影響。

食品流變特性反映流體性能，與物質組成有關，為食品開發、工藝設計等提供參考[8]。相關研究主要集中在果汁、乳制品等方面[9]，而關于雞湯的流變特性的研究相對較少，僅有酶解熬制[10]和不同凍結速率[4]對雞湯流變特性影響的研究，而解凍后雞湯流變特性不僅與雞湯物質組成和營養有關，更是影響雞湯口感和風味的重要特性[11]。因此，本研究結合實際情況，研究雞湯解凍后油脂凝結分層現象，擬探討微波、高溫水浴、室溫空氣3種解凍方式對凍結雞湯的流變和蛋白質的影響，為實現即食凍結雞湯的工業化提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

湘佳青腳母雞：日齡150 d，體重1.5 kg，購于重慶北碚永輝超市；

牛血清蛋白生化試劑：分析純，上海伯奧生物科技有限公司；

羥脯氨酸生化試劑：分析純，德國Ruibio公司；

氯胺T、對二甲氨基苯甲醛、濃硫酸、五水硫酸銅、氫氧化鈉、酒石酸鉀鈉：分析純，成都市科龍化工試劑廠。

1.2 儀器設備

冰箱：BCD-160TB型，青島海爾股份有限公司；

電磁爐：C21-RT2121型，廣東美的生活電器制造有限公司；

熱電偶溫度計；YHT309型，深圳市源恒通科技有限公司；

數顯恒溫水浴鍋：HH-S6型，常州普天儀器制造有限公司；

微波爐：G80F20CN2L-B8型，格蘭仕微波爐電器有限公司；

冷凍離心機：AvantiJ-30I型，美國貝克曼庫爾特公司；

可見分光光度計：722-P型，上海現科儀器有限公司；

流變儀：DHR-1型，美國TA公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品制備

(1) 雞湯熬煮處理：凈膛，清洗，切割成大小為3 cm×3 cm×3 cm塊狀，沸水預煮3 min去血水，控水后稱重，按料液比1∶2 (g/mL)加水煮沸后，微沸熬煮3 h。冷卻至室溫，然后用2層200目無菌紗布過濾，4 500 r/min離心20 min 去脂肪，分裝于已滅菌離心管中，密封用于整個試驗。

(2) 雞湯凍結處理：于冰箱冷藏室(4 ℃)預冷6 h，中心溫度降為10 ℃后，隨機分成2組，分別放入-20，-40 ℃冰箱恒溫凍結。雞湯中心溫度至-18 ℃時完成凍結，3 d內進行解凍處理。

(3) 微波解凍：將裝有樣品的離心管置于微波爐中，選擇“快速解凍”模式，每個離心管解凍時間5 min，為了保證解凍均勻，每隔10 s快速搖晃離心管，進行指標測定。

(4) 高溫水浴解凍：將凍結雞湯置于恒溫搖床中高溫(70 ℃)水浴解凍，設置振動，中心溫度至5 ℃結束解凍，進行相關測定。

(5) 室溫空氣解凍：將凍結雞湯置于(25±1) ℃、周圍沒有熱源的環境中，30 min搖晃一次，中心溫度至5 ℃結束解凍，進行相關測定。

1.3.2 指標測定

(1) pH的測定：按GB 5009.237—2016《食品安全國家標準 食品pH的測定》執行。

(2) 電導率的測定：取20 mL解凍完成的雞湯樣品，平衡至室溫，具體操作參照文獻[12]。

(3) 流變指標測定：分析剪切速率與黏度、剪切應力的關系，具體操作參照文獻[10]。用 Origin 8對數據進行處理。用冪律方程[式(1)]對雞湯流變曲線數據進行回歸分析，得到K、n、復相關系數R2。

τ=K×γn，

(1)

式中：

τ——剪切應力，Pa；

K——稠度系數，Pa·sn；

γ——剪切速率，s-1；

n——流體指數。

(4) 可溶性蛋白含量測定：取解凍結束的樣品0.5 mL于試管中，用蒸餾水定容至1 mL，樣品∶雙縮脲試劑=1∶4(體積比)，混均，靜置30 min，于540 nm波長下測定吸光值。采用牛血清標準溶液繪制標準曲線(y=0.048 7x+0.177 9，R2=0.999 2)。

(5) 膠原蛋白含量測定：稱取4 g雞湯于燒瓶中，加入3 mol/L 硫酸溶液30 mL，水解，用蒸餾水定容至250 mL；雞湯水解產物∶氯胺T試劑∶對二甲氨基苯甲醛顯色劑=2∶1∶1(體積比)；60 ℃水浴20 min，冷卻后放置30 min，于558 nm 波長下測定吸光度，采用羥脯氨酸標準品繪制標準曲線(y=0.203 4x+0.003 2，R2=0.998 7)。通過式(2)計算膠原蛋白含量。

(2)

式中：

X——雞湯中膠原蛋白含量，mg/g；

K——膠原蛋白水解為羥脯氨酸系數，11.1；

A——標準曲線得出雞湯中羥脯氨酸的含量，μg/mL；

M——雞湯的質量，g；

F——單位換算系數，1 000；

S——稀釋倍數，2 500。

(6) 雞湯全蛋白的提取和蛋白特性的測定：解凍雞湯5 000 r/min 離心30 min，取上清液；脫脂，雞湯∶正己烷=1∶1(體積比)，取下清液；沉淀，樣液∶三氯乙酸(5%)=1∶5(體積比)，沉淀為解凍雞湯全蛋白，透析后冷凍干燥得到雞湯蛋白粉備用。取3 g雞湯蛋白粉，加入85 ℃保溫的5% SDS溶液27 mL，均質5 min，85 ℃保溫1 h，4 000 r/min離心20 min后，取上清液定量用于蛋白指標測定。

全蛋白的乳化性根據文獻[13]采用濁度法測定；表面疏水性根據文獻[14]的方法測定；總巰基基團含量的測定根據文獻[15]使用Ellman試劑法進行測定；羰基的測定根據文獻[16]的測定方法。

1.4 數據分析

采用Spss 17.0軟件進行統計分析，使用LSD法(P<0.05)比較平均值之間的差異性。所檢測指標重復測定3次，試驗數據采用平均值±標準差形式。

2 結果與分析

2.1 對凍結雞湯pH值的影響

pH可以衡量體系酸堿環境，影響雞湯口感。如圖1所示，從同一凍結雞湯的3種解凍方式來看，室溫空氣解凍雞湯pH與新鮮雞湯最接近且最低(P<0.05)，而微波解凍和高溫水浴解凍雞湯pH與新鮮雞湯差異顯著(P>0.05)，與常海軍等[11]研究結論相似。遲雪露等[17]研究表明牛乳酸度值差異與脂肪含量有關，雖然雞湯是蛋白、脂肪等多種物質的混合體系，但本試驗雞湯靜置，離心去除部分脂肪，簡化為粗蛋白體系。因此pH變化可能是蛋白質二三級結構的穩定主要靠次級鍵，包括氫鍵、疏水鍵以及范德華力等，這些次級鍵易受環境因素影響引起氨基酸殘基側鏈間的結合變化，改變蛋白質結合H離子能力，使體系pH值發生變化[18]。對于同一解凍方式，微波和高溫水浴解凍后的2種凍結雞湯間pH值差異不顯著(P>0.05)，但-20 ℃凍結雞湯室溫空氣解凍后的pH高于-40 ℃凍結雞湯，且差異顯著(P<0.05)，與劉書來等[19]發現快速凍結鰹魚pH較低的結論一致。

小寫字母不同代表同一凍結溫度下不同解凍方式間差異顯著(P<0.05)；大寫字母不同代表同一解凍方式下不同凍結溫度間差異顯著(P<0.05)

圖1 解凍方式對凍結雞湯pH的影響

Figure 1 Effects of different thawing methods on pH of frozen chicken soup

2.2 對凍結雞湯電導率的影響

電導率受溶液中所含鹽成分、離子成分等組成物質的影響，一定程度上可以反映體系中物質的變化情況[20]。如圖2所示，從同一凍結雞湯的3種解凍方式來看，室溫空氣解凍雞湯電導率最低(P<0.05)，不同凍結溫度間，微波解凍和高溫水浴解凍雞湯電導率差異不顯著(P>0.05)，沙小梅等[21]研究表明蛋白含量較高或pH值較低的體系，電導率值大，與本研究結果一致。對于同一解凍方式的2種凍結雞湯而言，-20 ℃凍結雞湯解凍后的電導率高于-40 ℃凍結雞湯的，且室溫空氣解凍組差異顯著(P<0.05)，可能是長時間的室溫空氣解凍，蛋白結構會被慢速凍結所形成的較大冰晶顆粒破壞，改變氨基酸側鏈基團周圍水的結合狀態，溶解度發生變化，與侯佰慧等[4]的研究結果一致。

小寫字母不同代表同一凍結溫度下不同解凍方式間差異顯著(P<0.05)；大寫字母不同代表同一解凍方式下不同凍結溫度間差異顯著(P<0.05)

圖2 解凍方式對凍結雞湯電導率的影響

Figure 2 Effects of different thawing methods on electrical conductivity of frozen chicken soup

2.3 對凍結雞湯流變特性的影響

如圖3所示，剪切速率為0～50 s-1時，解凍雞湯黏度迅速下降，50 s-1之后逐漸趨于平穩，此流體具有假塑性。初始的解凍雞湯黏度較大是由于蛋白質分子間基團的相互作用隨著剪切速率增加，湯體中物質周圍的水環境被破壞，相互作用力減弱，進而改變了解凍雞湯黏度出現剪切稀化現象。剪切速率相同條件下，同一解凍方式的-20 ℃凍結雞湯室溫空氣解凍后黏度大于-40 ℃凍結組，微波解凍和高溫水浴解凍后的雞湯黏度變化趨勢線幾乎完全重合，且均低于室溫空氣解凍組。可能是-40 ℃快速凍結雞湯的冰晶體積小，室溫空氣解凍后的湯體更均勻、體系流動阻力更小；但微波和高溫水浴解凍速度快，導致解凍雞湯中蛋白之間的結構遭到破壞，因此剪切力值較低、黏度值較小[4]，表明微波和高溫水浴解凍對雞湯黏度的影響大于凍結速率引起的。

圖3 解凍方式對凍結雞湯黏度的影響

如圖4所示，隨剪切速率的增大，室溫空氣解凍組的剪切應力較微波和高溫水浴解凍組增加快，但都屬于非線性增大關系。剪切速率相同條件下，同一解凍方式的-20 ℃凍結雞湯室溫空氣解凍后剪切應力大于-40 ℃凍結組，并明顯高于其他解凍方式；剪切速率為0～300 s-1時，微波和高溫水浴解凍雞湯的剪切應力沒有區別、趨勢線幾乎重合，超過300 s-1后的剪切應力才有所差異。說明室溫空氣解凍條件下的雞湯流體剪切應力更受凍結速率影響，但微波和高溫水浴解凍方式對雞湯體系結構和剪切應力影響作用大于凍結速率。由圖4數據進行非線性回歸擬合分析，結果如表1所示。室溫空氣解凍組的R2為0.982 83，0.939 86，表明回歸方程對室溫空氣解凍組的流變特性曲線進行了較好的擬合。室溫空氣解凍組的稠度系數較其他解凍組高，與黏度結果一致。所有解凍組的流態指數都<1，表明解凍后雞湯具有假塑性。

Goudoulas等[22]通過研究混合物質體系的流變特性，得出其流變動力學與純物質體系不同，混合物質體系的流變學特性更為復雜。而雞湯是混合體系的一種，因此流變特性會與體系中的蛋白特性和物質組成等因素有關。

表1不同解凍方式雞湯的靜態流變參數?

Table 1 Static rheological parameters of chicken soup with different thawing methods

解凍方式K/ (Pa·sn)nR2-20 ℃微波解凍0.210 890.370 850.830 28-20 ℃高溫解凍0.210 890.370 850.841 84-20 ℃室溫解凍0.180 630.401 430.982 83-40 ℃微波解凍0.267 730.456 440.839 12-40 ℃高溫解凍0.223 870.358 400.829 71-40 ℃室溫解凍0.250 870.332 720.939 86

? 小寫字母不同代表同一凍結溫度下不同解凍方式間差異顯著(P<0.05)；大寫字母不同代表同一解凍方式下不同凍結溫度間差異顯著(P<0.05)。

圖4 解凍方式對凍結雞湯剪切應力的影響

Figure 4 The effects of different thawing methods on shear stress of frozen chicken soup

2.4 對凍結雞湯蛋白質組成和氧化特性的影響

2.4.1 可溶性蛋白含量 雞湯是包含蛋白、肽、脂肪、礦物元素等物質的復雜體系，但蛋白類仍是主體，相應的組成和特性變化對雞湯的流變有著顯著影響。

由圖5可知，從同一凍結雞湯的3種解凍方式來看，高溫水浴解凍雞湯的可溶性蛋白含量最低(P<0.05)，與張根生等[23]的研究結果一致。對于同一解凍方式的2種凍結雞湯而言，-40 ℃凍結雞湯的可溶性蛋白含量與-20 ℃凍結雞湯差異顯著(P<0.05)。白登榮等[24]研究發現肌原纖維蛋白分子間通過二硫鍵橋形成不溶性蛋白質聚集體和蛋白質的氧化變性，導致可溶性蛋白質含量降低；而微波解凍使凍結物品在一定頻率的電磁波作用下快速完成解凍，耗時短，從而使體系在蛋白質容易變性的溫度帶即-5～0 ℃停留時間短，蛋白損失少。而凍結使體系中水分的重新分布，而蛋白質表面與水分接觸的功能性基團由于表面分布的水分被移去，產生濃縮效應，使蛋白質發生變性[25]，解凍后導致蛋白質溶解性降低，表現為可溶性蛋白含量降低，試驗結果表明快速凍結可減少聚集變性。

2.4.2 膠原蛋白含量 膠原蛋白在體系中起到乳化和增稠作用，與雞湯口感密切相關[26]。如圖6所示，從同一凍結雞湯的3種解凍方式來看，室溫空氣解凍雞湯膠原蛋白含量顯著高于其他解凍方式(P<0.05)，且微波解凍和高溫水浴解凍雞湯膠原蛋白含量沒有顯著差異(P>0.05)。肽鍵將各種氨基酸連接起來構成膠原蛋白，解凍處理促使側鏈氫鍵與離子鍵被破壞，多聚體變為低聚體，膠原蛋白含量偏低。對于室溫空氣解凍后的2種凍結雞湯而言，-20 ℃凍結雞湯室溫空氣解凍后的膠原蛋白含量顯著低于-40 ℃凍結雞湯(P<0.05)，因為凍結溫度越高，冰晶越大，對膠原蛋白纖維空間結構的損傷越嚴重，使膠原蛋白分子發生較大程度的分解[27]。溶液黏度會因膠原蛋白濃度改變而發生顯著變化，進而影響雞湯黏稠度，黏稠度大的雞湯口感更為細膩和醇厚[28]。因此雞湯的流變性質與雞湯體系中的可溶性蛋白與膠原蛋白含量以及蛋白結構特性有一定的關系。

小寫字母不同代表同一凍結溫度下不同解凍方式間差異顯著(P<0.05)；大寫字母不同代表同一解凍方式下不同凍結溫度間差異顯著(P<0.05)

圖5 解凍方式對凍結雞湯可溶性蛋白含量的影響

Figure 5 Effects of different thawing methods on soluble protein content of frozen chicken soup

2.4.3 巰基含量 雞湯凍結后解凍處理，相當于完成一次凍融過程，使雞湯蛋白氧化特性受到影響，而氧化程度可用巰基含量表示。如圖7所示，從同一凍結雞湯的3種解凍方式來看，室溫空氣解凍雞湯的巰基含量顯著高于其他解凍方式(P<0.05)；對于同一解凍方式的2種凍結雞湯，-20 ℃凍結雞湯室溫空氣解凍后的巰基含量顯著低于-40 ℃凍結雞湯(P<0.05)。表明微波解凍和高溫水浴解凍蛋白質分子的結構變化暴露了分子內部的巰基，加快湯體中自由基對分子基團的攻擊，此外研究[29]表明在蛋白質變性與降解過程中巰基含量顯著降低，而室溫空氣解凍方式對巰基含量的影響相對較弱，與蛋白含量結果一致。研究[30]還發現增加凍融次數可以降低蛋白巰基含量，因此速凍雞湯食用時按需解凍，避免反復凍融的發生，降低各種促氧化物質如自由基對蛋白質分子的攻擊。

小寫字母不同代表同一凍結溫度下不同解凍方式間差異顯著(P<0.05)；大寫字母不同代表同一解凍方式下不同凍結溫度間差異顯著(P<0.05)

圖6 解凍方式對凍結雞湯膠原蛋白含量的影響

Figure 6 Effects of different thawing methods on collagen content of frozen chicken soup

小寫字母不同代表同一凍結溫度下不同解凍方式間差異顯著(P<0.05)；大寫字母不同代表同一解凍方式下不同凍結溫度間差異顯著(P<0.05)

圖7 解凍方式對凍結雞湯巰基含量的影響

Figure 7 Effects of different thawing methods on sulphur content of frozen chicken soup

2.4.4 羰基含量 由于蛋白質肽鏈上帶有NH—及NH2—基團，其氨基酸側鏈受到自由基的攻擊，使其斷裂形成羰基，從而導致羰基含量增加，使蛋白質氧化程度增大。如圖8所示，3種解凍方式對雞湯的羰基含量均有顯著影響(P<0.05)，且室溫空氣解凍雞湯的羰基含量最低(P<0.05)，與朱文慧等[29]的研究結果類似，凍結雞湯所形成的冰晶，在微波和高溫水浴的較高溫度下迅速融化，造成物質結構發生變化，自由基攻擊概率變大，羰基含量變大。且同一解凍方式的-40 ℃凍結雞湯的羰基含量顯著低于-20 ℃凍結雞湯(P<0.05)，進一步說明快速凍結可緩解羰基產生。

2.4.5 表面疏水性與乳化活性 蛋白質的表面疏水性能表示蛋白質的變性程度，它與蛋白質分子表面疏水性氨基酸的相對含量有關。對某種蛋白質來說，表面疏水性與蛋白質的變性程度呈正相關[30]。如表2所示，3種解凍方式對雞湯的疏水性均有顯著影響(P<0.05)，高溫水浴解凍雞湯的疏水性最高(P<0.05)，蛋白質的疏水性基團在高溫條件下逐漸暴露，表面疏水性也就隨著疏水殘基增多而增大[29]。同一解凍方式的-40 ℃凍結雞湯的疏水性顯著高于-20 ℃凍結雞湯(P<0.05)，慢速凍結使得蛋白與蛋白之間發生聚合的概率增大，肽鍵通過疏水相互作用發生聚集變性，導致表面疏水性下降[31]。

體系穩定性與物質乳化活性和乳化穩定性有關。如表2所示，從同一凍結雞湯的3種解凍方式來看，雞湯高溫水浴解凍后的乳化活性顯著低于其他2種解凍方式(P<0.05)，這是因為乳化活性與表面疏水性呈負相關[32]。從同一凍結雞湯的3種解凍方式來看，微波和高溫水浴解凍雞湯的乳化穩定性與室溫空氣解凍雞湯差異顯著(P<0.05)；由于解凍后，體系的黏度降低，從而導致物質的擴散系數和沉降速度增加，不利于體系穩定性[33]。對于同一解凍方式，-20 ℃凍結雞湯室溫空氣和高溫水浴解凍后的乳化穩定性顯著高于-40 ℃凍結雞湯(P<0.05)，與不同凍結速率下雞湯體系中油脂含量、卵磷脂、明膠分子等物質百分比不同有關。為了提高雞湯乳化穩定性，調節體系油脂含量或者復配蔗糖酯、黃原膠或卡拉膠等乳化劑，可防止雞湯處理后分層。

小寫字母不同代表同一凍結溫度下不同解凍方式間差異顯著(P<0.05)；大寫字母不同代表同一解凍方式下不同凍結溫度間差異顯著(P<0.05)

圖8 解凍方式對凍結雞湯羰基含量的影響

Figure 8 The effects of different thawing methods on carbonyl content of frozen chicken soup

表2解凍方式對速凍雞湯表面疏水性與乳化活性的影響?

Table 2 The effects of different thawing methods on surface hydrophobicity and emulsifying activity of frozen chicken soup

解凍方式溴酚藍/μg乳化活性/(m2·g-1)乳化穩定性/%-20 ℃微波10.16±0.30Bb4.21±0.01Bb29.28±0.32Ac-20 ℃高溫12.57±0.30Ba3.37±0.12Bc35.71±1.15Ab-20 ℃室溫7.92±0.30Bc6.86±0.29Aa39.61±0.93Aa-40 ℃微波13.26±0.30Ac4.51±0.18Aa26.91±0.32Ab-40 ℃高溫16.19±0.30Aa4.23±0.03Ab28.99±0.50Bb-40 ℃室溫15.33±0.30Ab4.75±0.12Ba35.44±1.24Ba

? 小寫字母不同代表同一凍結溫度下不同解凍方式間差異顯著(P<0.05)；大寫字母不同代表同一解凍方式下不同凍結溫度間差異顯著(P<0.05)。

3 結論

凍藏雞湯的品質特性會受凍結速率的影響，而微波、高溫水浴和室溫空氣解凍是常用的解凍方法，室溫空氣解凍溫度較低、時間相對較長，而微波和高溫水浴解凍過程的溫度較高、速度較快。室溫空氣解凍、微波和高溫水浴解凍后的凍結雞湯均屬于剪切稀化的假塑性流體；隨著剪切速率的增加，凍結雞湯解凍后的剪切應力與黏度，呈相反變化趨勢；2種凍結雞湯室溫空氣解凍后黏度和剪切應力均大于其他解凍方式，但微波解凍和高溫水浴解凍后的黏度和剪切應力趨勢線幾乎完全重合。凍結雞湯室溫空氣解凍后的膠原蛋白含量、可溶性蛋白含量、巰基含量和乳化活性均顯著高于微波解凍和高溫水浴解凍(P<0.05)。因此，解凍方式對凍結雞湯流變和蛋白特性有影響，且微波和高溫水浴解凍對凍結雞湯的影響比室溫空氣解凍更大。但不同解凍方式以及適合熱食的長時間微波和高溫水浴解凍對凍結雞湯品質和風味變化仍需進一步研究。