不同相對濕度對牛肉解凍效率及解凍后品質的影響

潘曉倩 張順亮 李素 趙冰 周慧敏 喬曉玲 陳文華 李家鵬 曲超

摘 要：以新鮮牛肉為對照，探究低溫條件（5 ℃）下，不同相對濕度（relative humidity，RH）（50%、75%、98%）解凍對牛肉解凍時間、保水性、pH值、色澤、嫩度、蛋白溶解度及丙二醛含量的影響。結果表明：與新鮮牛肉相比，解凍會降低牛肉保水性、嫩度、色澤方面的品質，促進蛋白變性與脂肪氧化的發生;隨著解凍RH的增加，解凍效率明顯提高，解凍汁液損失率降低，蛋白溶解度增加，蒸煮損失和pH值在不同解凍RH樣品間變化不明顯;同時，高RH能夠改善牛肉解凍后的色澤和嫩度品質，緩解脂肪氧化，而RH 75%解凍的樣品優于RH 98%解凍樣品。因此，在一定范圍內提高解凍RH更有利于提高解凍效率，降低解凍過程對牛肉保水性的影響，保持色澤、嫩度品質，緩解肌肉蛋白變性和脂肪氧化，改善解凍牛肉品質。

關鍵詞：牛肉;相對濕度;品質;解凍效率

Abstract： This study was conducted to analyze the effect of different thawing relative humidities （RH， 50%， 75% and 98%） on the quality characteristics of frozen beef using fresh beef as control. The changes of thawing time， water holding capacity （WHC）， pH value， color， tenderness， protein solubility and malondialdehyde （MDA） content were investigated. The results showed that compared with fresh beef， thawing could deteriorate the WHC， tenderness and color and promote protein denaturation and fat oxidation. The thawing efficiency was obviously improved， thawing loss was reduced and protein solubility was increased with the increase of RH. Cooking loss and pH value were not significantly changed among thawing treatments. Furthermore， high humidity thawing could improve the color and tenderness and alleviate lipid oxidation， and better effect was achieved at 75% RH than at 98% RH. Therefore， increasing the thawing humidity within a certain range could enhance the thawing efficiency， maintain the WHC， color and tenderness， and alleviate protein denaturation and lipid oxidation， thereby improving the quality of thawed beef.

Keywords： beef; relative humidity; quality; thawing efficiency

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20190411-076

中圖分類號：TS251.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2019）09-0025-05

引文格式：

潘曉倩， 張順亮， 李素， 等. 不同相對濕度對牛肉解凍效率及解凍后品質的影響[J]. 肉類研究， 2019， 33（6）： 25-29. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20190411-076. ? ?http：//www.rlyj.net.cn

PAN Xiaoqian， ZHANG Shunliang， LI Su， et al. Effect of different relative humidities on thawing efficiency and quality characteristics of frozen beef[J]. Meat Research， 2019， 33（6）： 25-29. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20190411-076.

http：//www.rlyj.net.cn

中國是目前世界上僅次于美國和巴西的第三大牛肉生產國，牛肉屬于優質畜產品，隨著我國居民收入水平的提高，牛肉在城鄉居民肉類消費中的比重不斷攀升。隨著我國居民消費結構的進一步改善，牛肉消費比重將持續上升，市場前景廣闊[1-2]。冷凍貯藏是目前應用最廣泛的肉品貯藏保鮮方式，冷凍肉是進出口貿易與地區間流通時原料肉的主要形態[3-4]。冷凍肉品在解凍過程中普遍存在汁液流失、色澤劣變[5]、風味損失[6]及結構質地改變[7]等品質劣變情況，不僅給生產企業帶來嚴重的經濟損失，同時也造成肉品品質下降，給消費者的健康帶來隱患。肉品品質劣變過程包括復雜的物理損傷、蛋白質氧化變性、脂質氧化和微生物繁殖等[6，8]。眾多學者研究發現，適宜的凍結和解凍方案可大大降低冷凍肉品的品質劣變[5，9]。

近年來，肉類解凍方式越來越多樣化，除了傳統的空氣解凍和水解凍方法外，還有一些新型的解凍方式，包括超聲波解凍[10]、微波解凍[11]、高壓靜電場解凍[12]等，與傳統解凍技術相比較，新型解凍方式往往能提高解凍效率，但仍存在受熱不均、設備技術要求高等許多局限性，以至于并未全面推廣[13]，傳統的空氣解凍和水解凍法仍是目前眾多生產企業應用的主要解凍方式。研究表明，低溫解凍能夠有效抑制微生物生長繁殖，保持肉品解凍品質[14-15]。Yu等[16]比較不同溫度解凍對雞胸肉和雞腿肉剪切力與肌原纖維碎裂指數（myofibril fragmentation index，MFI）的影響，發現0 ℃條件下解凍的樣品具有比在18 ℃條件下解凍樣品更高的MFI和更低的剪切力，獲得與冷鮮肉相當的嫩度。

張春暉等[17]研究表明，低溫高濕變溫解凍能顯著降低羊肉解凍過程中的品質劣變。張昕等[18]發現，相對濕度（relative humidity，RH）90%的低溫解凍可緩解肌肉蛋白質變性，減少解凍汁液流失，并改善雞胸肉色澤。然而，目前國內外對不同RH解凍條件對肉品解凍效率與解凍后品質的影響研究較少，尤其是低溫條件下牛肉解凍最佳RH參數的篩選研究鮮有提及。因此，本研究以未經冷凍-解凍處理的新鮮牛霖為原料，經-30 ℃靜止空氣凍結后，對解凍RH參數進行篩選，探究50%、75%和98% 3 個不同解凍RH對牛肉解凍時間、解凍后食用品質、蛋白質變性程度和脂肪氧化程度的影響，以期改善解凍后牛肉品質，為企業生產加工過程中選擇合適的冷凍牛肉解凍方案提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

牛霖 河北福成五豐食品股份有限公司。

磷酸鉀等化學試劑（均為分析純） 北京化學試劑廠;BCA蛋白濃度測定試劑盒 北京索萊寶科技有限公司。

1.2 儀器與設備

CR-400色差計 柯尼卡-美能達（中國）投資有限公司;ME104電子分析天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司;SSN-11E中心溫度記錄儀 深圳宇問加壹傳感系統有限公司;KBF恒溫恒濕箱 德國Binder公司;TA.XT Plus物性測試儀 英國Stable Micro Systems公司;Synergy H4酶標儀 美國伯騰儀器有限公司;Sorvall Lynx 4000冷凍離心機 賽默飛世爾科技（中國）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 凍結處理

凍結處理的方法參照文獻[6]。

1.3.2 解凍處理

3 組凍藏樣品分別用電鉆在肉塊側面中心位置打孔并插入中心溫度記錄儀（每5 min記錄1 次），然后置于恒溫恒濕箱中采用低溫（5 ℃）、不同RH（50%、75%、98%）進行解凍，直到肉塊中心溫度達2 ℃時，解凍結束，選取瘦肉部分進行相關指標的測定。

1.3.3 指標測定

1.3.3.1 解凍時間

將中心溫度記錄儀的溫度傳感器探頭插入樣品幾何中心部位，每5 min記錄1 次肉樣中心溫度，時刻觀察中心溫度記錄儀顯示的溫度，直到肉塊中心溫度達（2.0±0.5） ℃時為解凍終點，記錄解凍時間。

1.3.3.2 保水性

保水性通過解凍汁液損失率和蒸煮損失率來衡量。

解凍汁液損失率測定：解凍前在樣品中心打孔后稱質量（m1），解凍結束后，用濾紙輕輕擦干肉品表面汁液，再次稱質量（m2），解凍汁液損失率按照式（1）計算。

蒸煮損失率測定：解凍完成后，稱取整塊肉質量（m3），然后進行煮制，煮制參照NY/T 2793—2015《肉的食用品質客觀評價方法》[19]進行，將肉塊放入塑料蒸煮袋，包裝好后放入72 ℃水浴中，肉塊完全浸沒，當肉塊中心溫度達到70 ℃時立即取出肉樣，將肉樣（袋）放入流水中冷卻30 min后取出，用濾紙輕輕擦干肉樣表面汁液，稱質量（m4），蒸煮損失率按照式（2）計算。

1.3.3.3 pH值

采用肉類專用pH計測定，每個樣品取不同位置測定

3 次，取平均值。

1.3.3.4 顏色

利用色差計對樣品表面顏色進行測定，分別得到亮度值（L*）、紅度值（a*）和黃度值（b*），每塊肉樣表面取4 個不同位置檢測，然后取其平均值作為該樣品的顏色值，總色差值ΔE按照式（3）計算[20]。

1.3.3.5 嫩度

將煮制完冷卻至室溫的熟肉樣品沿肌纖維方向分切成多個厚1.0 cm、長2.0 cm、寬1.0 cm的肉柱，用物性測試儀，選擇楔形探頭，樣品剪切時的速率設為0.83 mm/s，沿垂直肌纖維方向剪切肉柱，記錄剪切力，每組產品重復測定8 次，計算平均值。

1.3.3.6 蛋白溶解度

參照Joo等[21]的方法，略作修改，分別測定肌漿蛋白、肌原纖維蛋白和總蛋白的溶解度。

肌漿蛋白溶解度：稱取1.00 g切碎肉樣，加入20 mL預冷的0.025 mol/L磷酸鉀緩沖液（pH 7.2），冰浴勻漿2 次（10 000 r/min，1 min），4 ℃振動抽提過夜，冷凍離心20 min（10 000×g、4 ℃）后取上清，用蛋白濃度測定試劑盒測定肌漿蛋白含量。肌漿蛋白溶解度以每克肉所含蛋白毫克數表示（mg/g）。

總蛋白溶解度：稱取1.00 g切碎肉樣，加入20 mL預冷的0.10 mol/L磷酸鉀緩沖液（pH 7.2，緩沖液中含1.1 mol/L碘化鉀），冰浴勻漿2 次（10 000 r/min、1 min），4 ℃振動抽提過夜，冷凍離心20 min（10 000×g、4 ℃）后取上清，用蛋白濃度測定試劑盒測定總蛋白含量。總蛋白溶解度以每克肉所含蛋白毫克數表示（mg/g）。

肌原纖維蛋白溶解度表示為總蛋白溶解度與肌漿蛋白溶解度之差。

1.3.3.7 丙二醛含量

脂肪氧化程度通過測定肉品中丙二醛的含量表示，參照GB 5009.181—2016《食品安全國家標準 食品中丙二醛的測定》[22]。

1.4 數據處理

通過SPSS 18.0軟件對實驗所得數據的方差顯著性進行分析，P<0.05時差異顯著，解凍溫度曲線等實驗結果繪圖采用Origin 8.5軟件。

2 結果與分析

2.1 不同RH條件下解凍牛肉的中心溫度變化

在5 ℃的低溫條件下，冷凍牛肉在不同RH（50%、75%和98%）環境下解凍過程中心溫度變化情況如圖1所示。解凍溫度通過最大冰晶形成區域所需要的時間占整體解凍時間的較大部分，最大冰晶形成區域的溫度范圍為-5～-1 ℃，與肉品凍結曲線相一致[23]。在RH 50%、75%和98%的條件下，肉塊完成解凍過程所需時間分別為20.42、19.17、16.33 h，可見隨著環境RH的增加，解凍時間縮短，即解凍速率提高。與張昕等[18]的研究結果不同，這可能與肉品種和分割情況有關。

2.2 不同RH條件下解凍對牛肉保水性的影響

不同RH條件下解凍后，牛肉保水性主要通過解凍汁液損失和蒸煮損失來評價。由表1可知，隨著環境RH的增加，解凍汁液損失率有降低的趨勢，尤其是RH 98%的條件下，解凍汁液損失率顯著低于RH 50%和RH 75%的解凍肉樣品（P<0.05）。這主要是由于高RH條件可在一定程度上保護樣品蛋白水合面，以此降低樣品表面水分的蒸發，同時在RH 98%的條件下，由于環境濕度接近飽和，解凍初期肉樣表面溫度較低，環境中的水分可能會在肉樣表面凝結，從而降低解凍汁液損失。與新鮮牛肉相比，冷凍-解凍處理會顯著增加牛肉樣品的蒸煮損失率（P<0.05），但不同RH解凍的牛肉樣品蒸煮損失率之間不存在顯著差異。

pH值會通過改變蛋白質分子的靜電荷效應而影響肉品保水性，Leygonie等[24]研究表明，肉品解凍過程中流失的一部分礦物質及小分子蛋白可能會改變肉中離子平衡，導致pH值略微下降。對照組新鮮牛肉與經不同RH解凍的牛肉樣品pH值之間不存在顯著差異，可見解凍RH對牛肉pH值影響不大。

2.3 不同RH條件下解凍對牛肉嫩度的影響

嫩度是影響牛肉品質的重要指標之一，常用剪切力表示，一般在一定范圍內，剪切力越小說明嫩度越好[25]。與鮮肉相比，肉品經過凍藏-解凍過程后汁液損失會增加，而汁液損失與肉的嫩度相關[26]。小寫字母不同，表示差異顯著（P<0.05）。圖3同。

由圖2可知，牛肉在不同RH條件下解凍后，剪切力不同程度地增加，其中RH 50%條件下解凍的牛肉與新鮮牛肉相比剪切力顯著升高（P<0.05），而RH 75%和RH 98%解凍的牛肉剪切力與新鮮牛肉相比有所增加，但變化不顯著。這可能是由于高RH環境下解凍能避免肉品水分的過多流失，更有利于牛肉嫩度的保持。

2.4 不同RH條件下解凍對牛肉色澤的影響

一般而言，肉品經冷凍-解凍后，色澤新鮮度有所下降。由表2可知，與新鮮牛肉相比，解凍后牛肉的L*顯著下降，這可能是由于解凍造成汁液損失，降低肉品表面光澤，且在較高RH條件下（75%和98%）解凍的牛肉L*下降幅度顯著低于RH 50%條件下解凍的牛肉，可見，高RH環境更有利于維持解凍牛肉的光澤。解凍過程中發生的蛋白質和脂肪氧化會導致肉品a*下降、b*升高[27]，RH 75%條件下解凍的牛肉a*更接近鮮肉水平，且ΔE最小，說明該條件下解凍肉樣色澤變化最小。RH增加到98%時，ΔE增大，原因可能是解凍初期，在RH 98%接近飽和濕度的條件下，環境中的水分可能會在肉樣表面凝結，后期這部分凝結的水分隨之解凍，導致肉樣表面發白。在RH 50%的條件下，ΔE最大，說明在一定范圍內增加RH能夠保護肉樣蛋白水合面，降低解凍色澤劣變程度，這與邸靜等[2]的研究結果相符。

2.5 不同RH條件下解凍對牛肉蛋白溶解度的影響

蛋白溶解度與肉品冷凍-解凍過程中的品質降低直接相關，是評價肌肉蛋白變性程度的常用指標，溶解度下降是蛋白質發生變性的跡象[24]。余小領[28]研究表明，冷凍和解凍工藝主要通過影響肌原纖維蛋白的溶解度進而間接影響全蛋白溶解度。

由表3可知：不同RH解凍均會不同程度降低牛肉蛋白溶解度，其中RH 98%條件下解凍的牛肉蛋白溶解度變化較小，與新鮮牛肉相比沒有顯著差異（P>0.05）;隨著解凍RH的降低，蛋白溶解性逐漸下降，RH 50%條件下解凍的牛肉總蛋白、肌漿蛋白和肌原纖維蛋白溶解度均顯著低于RH 75%和RH 98%條件下解凍的牛肉，而RH 75%和RH 98%條件下解凍牛肉的蛋白溶解度沒有顯著差異（P>0.05），說明解凍RH增加，蛋白溶解度提高，更有利于改善蛋白質變性現象。

2.6 不同RH條件下解凍對牛肉脂肪氧化程度的影響

丙二醛是肉品中脂肪氧化產物，其含量越高代表脂肪氧化程度越嚴重。由圖3可知，新鮮牛肉中丙二醛含量為0.18 mg/kg，經冷凍-解凍工藝處理后，肉樣中丙二醛含量均顯著高于對照組新鮮牛肉（P<0.05）。其中RH 50%解凍肉樣中丙二醛含量最高，當解凍RH增加至75%時，牛肉中丙二醛含量最低，達0.28 mg/kg;當解凍RH繼續增加至98%時，牛肉中丙二醛含量有所增加，這可能是由于RH的增大促進了肉品表面微生物生長繁殖，在微生物代謝的影響下，加快了肉品中的脂肪氧化。

3 結 論

新鮮牛肉經冷凍-解凍工藝處理后，保水性、嫩度、蛋白溶解度均有所下降;色澤變差，脂肪氧化產物丙二醛含量增加。增加解凍RH有利于提高解凍效率。一般來講，影響解凍效率的2 個主要外在因素是食物表面傳熱系數及其周圍解凍介質的溫度[29]，高RH環境主要提高了肉品表面傳熱系數，從而加快解凍速率。隨著解凍RH升高，解凍汁液損失率減小，蛋白溶解度增加，蒸煮損失率和pH值在不同解凍RH樣品間變化不明顯。就解凍后色澤、嫩度、脂肪氧化程度而言，RH 75%解凍的牛肉優于RH 50%和RH 98% 2 組。綜合分析，在一定范圍內提高解凍RH更有利于提高解凍效率，降低解凍過程對牛肉保水性的影響，保持色澤、嫩度品質，緩解肌肉蛋白質變性和脂肪氧化，改善解凍牛肉品質。但當RH接近飽和時可能由于濕度增加促進了微生物的生長繁殖，同時造成肉品表面過多水分凝結，導致脂肪氧化程度增加和a*有所下降。

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