不同解凍方法對鵝腿肉理化特性和品質的影響

劉 磊,夏 強,曹錦軒,何 俊,潘道東,湯曉艷,王 穎,

（1.寧波大學食品與藥學學院,浙江 寧波 315800；2.農產品質量安全危害因子與風險防控國家重點實驗室,浙江 寧波 315211；3.中國農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所,農業農村部農產品質量安全重點實驗室,北京 100081）

2000 年我國鵝屠宰量為4.38億 只,2014年增加到6.18億 只,增幅達41.1%[1]。中國鵝肉產量占全球的95%,其次是埃及、匈牙利和波蘭,其中匈牙利是最大出口國之一[2]。鵝肉富含蛋白質、維生素及無機鹽等,其中蛋白質含量高達22.3%,脂肪含量僅為11%,具有高蛋白、低脂肪的特點[3-4],同時還兼具藥用和食療功能[5]。

解凍是凍結的逆過程,涉及凍結肉冰晶融化成水并被肉吸收而恢復到凍結前的新鮮狀態的變化過程,在鵝肉生產和銷售過程中廣泛應用[6]。研究表明,不恰當的解凍方法不僅破壞肉的理化特性,包括引發汁液損失、肌肉褐變、嫩度變差、脂肪氧化加劇、蒸煮損失增大以及蛋白質變性等,而且造成微生物性腐敗[7-9]。為保持冷凍肉在解凍后的加工特性,需要結合肉理化性質選擇適當的解凍方法,然而解凍過程鵝肉理化特性及品質變化報道較少。

低溫解凍和流水解凍在食品工業中應用廣泛,具備操作簡便、解凍肉品質量良好等優勢[10],但同時,低溫解凍耗時較長,設備占地面積大,不利于提高生產效率；而流水解凍存在易發生微生物污染、可溶性物質流失等問題。近年來,微波解凍獲得較多關注,該技術基于交變電場作用和微波的穿透能力,可對凍結品進行深層、快速解凍[11-12]。研究發現,在250 W微波功率下解凍的雞胸肉具有比低溫解凍雞胸肉更低的解凍損失,更好的保水能力、顏色穩定性和質地特性[13]。相反,對于豬背最長肌,微波解凍則顯著增加其解凍損失、蒸煮損失率和剪切力值,并影響色差變化[14]。因此,微波解凍受到凍結品理化和操作參數的影響,而微波解凍條件的鵝肉品質變化及影響機制則鮮見報道。

對于冷凍鵝肉,不同解凍方式究竟對鵝肉品質有怎樣的影響,以及這些影響是通過哪些理化因素來產生作用,是選擇解凍方式和優化相關參數的重要基礎問題。流水解凍、低溫解凍和微波解凍這3 種解凍方法雖各有優缺點,但都是工業上較常采用的解凍方法,具有代表性[15]。因此,本實驗以冷凍后的鵝腿肉為原材料,以解凍后產品的保水性、色澤、剪切力值、高鐵肌紅蛋白（metmyoglobin,MetMb）含量、蛋白質二級結構、pH值、硫代巴比妥酸反應物（thiobarbituric acid reactive substance,TBARS）值等指標,對上述3 種解凍方法進行比較,旨在為選擇解凍方法及操作參數提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 動物、材料與試劑

選取寧波市鎮海江南家禽育種有限公司草飼的75 日齡、質量約4.5 kg的浙東白鵝28 只,靜養12 h后進行集中屠宰,從頸部割斷血管,刺殺放血。95 ℃熱水燙漂10 min拔除羽毛、去除內臟后進行清洗,隨后迅速取出左、右腿。將56 只鵝腿分成4 組,每組14 只作為重復。分好的鵝腿肉真空包裝處理,密封在尼龍-聚乙烯復合包裝袋中,4 ℃冷卻貯藏12 h,后迅速冷凍至-24 ℃且于冷庫中冷凍貯藏兩周。分組解凍后,每只鵝腿樣品分成3 份,其中一份解凍后立即進行指標測定,另外兩份則解凍后分別在4 ℃貯藏3 d和6 d后進行測定。

2-硫代巴比妥酸（thibabituric acid,TBA）、乙二胺四乙酸（ethylene diamine tetraacetic acid,EDTA）、三氯乙酸、氯仿 國藥集團化學試劑有限公司；磷酸鹽緩沖溶液（phosphate buffered saline,PBS） 生工生物工程（上海）股份有限公司；所有試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

CR400色差儀 日本美能達公司；UV-480ZH型紫外-可見分光光度計 尤尼柯（上海）儀器有限公司；TR-5230溫度探針 日本T&D公司；M1-L213B微波爐（變頻） 廣東美的廚房電器制造有限公司；BCD-530WLDEB型冰箱 青島海爾股份有限公司；HH-4水浴鍋 常州澳華儀器有限公司；5805R離心機德國Eppendorf公司；AL204電子天平、FE20 pH計梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；C-LM3B數顯式肌肉嫩度儀 東北農業大學工程學院；TM-9202C數顯溫度計 廣東華福集團有限公司；inVia-Reflex拉曼光譜儀 法國Renishaw公司。

1.3 方法

1.3.1 解凍處理方法

1.3.1.1 流水解凍

從冷庫中取出其中14 只鵝腿,每只分成3 份,同時放在室溫下用自來水進行流水解凍,插入熱電偶動態觀察中心溫度,直至中心溫度達到4 ℃。

1.3.1.2 低溫解凍

將另外14 只鵝腿肉樣每只分成3 份,一同放置于4 ℃冰箱中進行解凍,同時插入熱電偶來動態觀察中心溫度,直至肉樣中心溫度達到4 ℃。

1.3.1.3 微波解凍

將余下28 只鵝腿等分為兩組,不同的微波解凍條件為：1）1 800 kW的頻率解凍鵝腿肉,溫度為45 ℃,時間為2 min,標記為微波解凍1鵝腿肉；2）1 800 kW的頻率解凍鵝腿肉,溫度為45 ℃,時間為6 min,標記為微波解凍2鵝腿肉。解凍過程中插入熱電偶動態觀察中心溫度,直至肉樣中心溫度達到4 ℃。

1.3.2 理化指標的測定

1.3.2.1 色澤測定

測定方法參考曹錦軒[16]的報道,肉色（L*、a*、b*）測定采用色差儀,肌肉表面切開暴露15 min后,以D65為光源,以標準板標定,測定鮮肉表面肉色。

1.3.2.2 滴水損失率測定

迅速取出解凍后的腿肉,記錄樣品質量（m1/g）。懸掛在一次性塑料杯中,放入4 ℃冷藏庫貯藏約20 h,取出樣品,用吸水紙吸干表面水分后再次稱質量（m2/g）。滴水損失率按公式（1）進行計算。

1.3.2.3 蒸煮損失率測定

將一定大小肉樣（約2 cm×2 cm×3 cm）在85 ℃水浴鍋中蒸煮20 min,插入熱電偶動態觀察中心溫度,直至中心溫度達到80 ℃,蒸煮前稱質量（m0/g）。蒸煮后冷卻到室溫,用吸水紙吸干水分,然后再次稱質量（m1/g）。蒸煮損失率按公式（2）進行計算。

1.3.2.4 剪切力的測定

參考謝媚等[17]的方法,將測完蒸煮損失率的樣品,順肌纖維方向,切成1 cm×1 cm×3 cm的塊狀,采用C-LM3肌肉嫩度測定儀測定其剪切力。

1.3.2.5 MetMb含量測定

MetMb含量的測定參考Krzywicki[18]的方法：取5 g肉樣于10 mL 0.04 mol/L、pH 6.8的PBS中,勻漿60～90 s,勻漿液在8 000×g離心30 min。得到肌漿蛋白粗溶液測量該溶液在525、572 nm和700 nm波長處的吸光度,MetMb含量按公式（3）進行計算。

式中：1.395為常數。

1.3.2.6 TBARS值測定

TBARS值的測定參照Wu Xiang等[19]的方法。取10 g肉樣絞碎,加入50 mL 7.5%（質量分數,下同）的三氯乙酸（含0.1% EDTA）,振搖30 min,雙層濾紙過濾兩次。取5 mL上清液加入5 mL 0.02 mol/L TBA溶液,100 ℃下水浴40 min,取出冷卻1 h,1 600×g離心5 min,上清液中加入5 mL氯仿搖勻,靜置分層后取上清液,分別在532 nm和600 nm波長處比色,記錄消光值。與TBA反應物質的量以每100 g肉中丙二醛的質量來表示。TBARS值按公式（4）進行計算。

式中：10為10 g樣品；72.6為丙二醛相對分子質量；100為100 g樣品；155為摩爾吸光系數/（L/（mol·cm））。

1.3.2.7 pH值的測定

pH值測定參考曹錦軒[16]的方法。將肉去除脂肪和肌腱后用絞肉機絞成肉糜,稱取3 g于錐形瓶中,并加入30 mL蒸餾水,與均質機中勻漿30 s。然后將pH電極直接插入其中,待穩定后讀數。

1.3.2.8 蛋白質構象的測定

采用拉曼光譜儀測定鵝腿肉蛋白質的二級結構。取解凍后肉樣壓片置于載物臺上,用50 倍長聚焦鏡頭將激光聚于載玻片上的樣品。采用633 nm氦-氖激光器,功率17 mW、分辨率2 cm-1、曝光時間30 s,獲取范圍為600～1 800 cm-1的拉曼光譜。所得圖譜均用Origin 7.0軟件進行平滑和基線校正,以苯丙氨酸在1 004 cm-1處的拉曼強度為內標進行歸一化。蛋白質二級結構的計算方法參照Alix等[20]的方法。

1.4 數據處理與統計

實驗數據均為3 次重復,并以平均值±標準偏差表示。使用SAS 8.0軟件進行數據處理,采用Duncan's進行多重比較。P＜0.05表示差異顯著,P＜0.01表示差異極顯著。

2 結果與分析

2.1 不同解凍方式對鵝腿肉色澤、pH值、脂肪氧化程度及MetMb含量的影響

從表1可知,鵝肉經過解凍后（0 d）,對4 種解凍方式的鵝肉L*值、a*值、TBARS值、pH值進行比較,結果均無顯著性差異（P＞0.05）；低溫解凍和微波解凍2的鵝肉b*值顯著低于流水解凍和微波解凍1（P＜0.05）；兩組微波解凍的鵝肉MetMb含量顯著低于另外兩種解凍方式的鵝肉（P＜0.05）。

表1 不同解凍方式對鵝腿肉色澤、pH值、脂肪氧化程度及MetMb含量的影響Table 1 Influence of different thawing methods on the color, pH, fat oxidation degree and MetMb content of goose meat

比較貯藏過程中L*、a*值和b*值隨貯藏時間的變化可知,鵝肉經過微波解凍后,貯藏一定時間,微波解凍1的鵝肉L*值先上升再顯著降低（P＜0.05）,其他解凍方式處理的鵝肉L*值未發生顯著變化（P＞0.05）。低溫解凍和微波解凍1處理的鵝肉L*值變化趨勢一致,流水解凍和微波解凍2處理的鵝肉變化趨勢一致。貯藏6 d后,4 種解凍方式均降低鵝肉的L*值,這與Galobart[21]和程天斌[22]等研究雞胸肉凍融過程及豬肉不同解凍方式L*值的變化一致。4 種方式解凍的鵝肉在貯藏期間除了微波解凍2處理組的鵝肉在貯藏6 d后a*值顯著降低（P＜0.05）,另外3 種處理方式均無明顯差異（P＞0.05）,但都呈現降低的趨勢,這可能是由于解凍過程中氧合肌紅蛋白隨著解凍滲出液流失,而長時間的微波解凍時間造成的氧合肌紅蛋白損失可能更大,所以a*值降低更顯著。微波解凍2處理組的鵝肉b*值在貯藏3 d和6 d后,顯著低于另外3 組處理方式（P＜0.05）。

以TBARS值表征脂肪氧化程度,4 種方式解凍的鵝肉TBARS值無顯著差異（P＞0.05）,但是在貯藏3～6 d,低溫解凍鵝肉TBARS值增加不顯著（P＞0.05）,其他組鵝肉均顯著性增加（P＜0.05）,但微波解凍與流水解凍鵝肉在貯藏6 d時,脂肪氧化程度沒有顯著性差異（P＞0.05）。上述結果表明,低溫解凍是抑制鵝肉解凍過程脂質氧化的有效方法,而流水解凍與微波解凍均誘發脂質氧化,這可能與流水和微波對蛋白質和脂質分子的擾動有關。

不同的解凍方式對鵝肉的pH值無顯著影響（P＞0.05）,解凍后各肉樣的pH值均在5.5～5.8,而動物肌肉的pH值一般在7.0左右,宰后由于氧氣供應中斷,肌糖原進行無氧酵解,在糖酵解酶的作用下,使肉pH值下降[23],pH值可在一定程度上反映肉的保水性和嫩度[24]。表1中可以看出,微波解凍1與低溫解凍處理組的鵝肉pH值相當,微波處理2與流水解凍處理組的鵝肉的pH值相當,但前兩組pH值小于后兩組,一般認為肌肉pH值在6.0左右有助于維持系水力[25],因此微波短時間解凍和低溫解凍鵝肉系水力更高。隨著貯藏時間延長,4 種解凍方法的pH值均呈增加趨勢,但是流水解凍與微波處理組2的鵝肉在第6天其pH值超過6.5,說明鵝腿肉已腐敗,微波解凍1與低溫解凍處理組的鵝腿肉貯藏時間明顯長于流水解凍和微波解凍2處理組的鵝腿肉。

由于脂質氧化和色素降解過程,肉類在冷凍儲存和解凍過程中會發生顏色變化[26],肉的顏色主要取決于肉中還原型肌紅蛋白、氧合型肌紅蛋白和MetMb三者比例[27]。由表1可以看出,在貯藏0～3 d,用微波解凍的鵝肉其MetMb含量顯著低于流水解凍和低溫解凍鵝肉（P＜0.05）,不同處理組的MetMb含量在0～3 d均呈現上升的趨勢,在3～6 d均出現降低,而低溫解凍組的鵝肉b*值與之變化一致,貯藏到第6天時,低溫解凍和微波解凍1處理組鵝肉MetMb含量顯著低于其他兩組（P＜0.05）。結果表明,低溫解凍和微波解凍能有效延緩鵝肉顏色的褐變。

2.2 不同解凍方式對鵝腿肉滴水損失率、蒸煮損失率和剪切力的影響

表2 不同解凍方式對鵝腿肉滴水損失率、蒸煮損失率和剪切力的影響Table 2 Influence of different thawing methods on dripping loss,cooking loss rate, and shear stress of goose meat

由表2可知,流水解凍鵝肉的滴水損失率最高,其次為微波解凍2、微波解凍1處理組和低溫解凍,結果與蒸煮損失率一致。在貯藏期間,所有樣品滴水損失率和蒸煮損失率均呈現上升趨勢,在貯藏6 d后,低溫解凍組滴水損失率和蒸煮損失率仍是最低,其次是微波解凍1處理組。因此,采用微波解凍1處理的鵝腿肉保水性劣于低溫解凍,但優于流水解凍,這與Xia Xiufang等[14]研究結果一致。短時間微波解凍可以有效緩解在解凍過程中冰晶體對細胞壁的破壞,對肌肉組織水分有良好的保持作用。

微波解凍與流水解凍鵝肉剪切力相當,但顯著大于低溫解凍（P＜0.05）。貯藏3 d后,與0 d相比,除微波解凍2處理組的剪切力值無顯著變化,另外3 種處理組均顯著增加（P＜0.05）,可能是由于貯藏時間延長,結締組織的含量與性質及肌原纖維蛋白的結構狀態發生很大的改變,嫩度呈現下降趨勢,從而導致肉品變質劣變。貯藏6 d之后,低溫解凍鵝肉剪切力值最小,與貯藏3 d相比變化也最小,其次是微波解凍1組。上述結果表明,低溫解凍在解凍后及貯藏期間能更好地維持凍結肉的嫩度及品質,其次是微波短時間解凍。

2.3 解凍后鵝腿肉蛋白質二級結構的變化

參照文獻[28],本研究拉曼光譜條帶的鑒定結果見表3。解凍后樣品貯藏期間的拉曼光譜如圖1～3所示。圖1表示各樣品解凍完成后未經貯藏（0 d）的拉曼光譜圖,圖2和圖3分別為貯藏3 d和6 d的拉曼光譜圖。

表3 鵝腿肉蛋白拉曼光譜條帶的鑒定Table 3 Assignment of Raman bands for goose thigh meat proteins

如圖1所示,鵝腿肉在830、937、1 004、1 455 cm-1出現明顯譜峰,其中1 650～1 680 cm-1被認為是酰胺I帶譜峰。Alix等[20]研究表明,蛋白質的二級結構和酰胺I帶最強峰的拉曼位移有關。解凍后的樣品在貯藏0 d時酰胺I帶最強峰的位置在1 660 cm-1左右,隨著貯藏時間的延長,各處理組位置發生不同程度的偏移。流水解凍組在1 600 cm-1處峰的相對強度最強,α-螺旋含量僅次于低溫解凍組,流水解凍和低溫解凍處理組α-螺旋結構的含量明顯高于兩個微波解凍組,說明低溫解凍對蛋白質二級結構影響最小,而微波解凍可能由于其受熱不均一使鵝腿肉蛋白質α-螺旋結構遭到破壞或者促使其轉化,在豬肉樣品中觀察到類似結果[14]。在貯藏過程中,低溫解凍組樣品中α-螺旋含量逐漸減少,β-折疊含量增加,可能是α-螺旋向β-折疊發生了轉化。與此同時,流水解凍和微波解凍1處理組α-螺旋含量先增加后減少,而微波解凍2處理組先減少后增加,表明鵝腿肉蛋白質在貯藏期間α-螺旋向β-折疊可能會相互轉化并影響肉質。

圖1 4 組解凍樣品貯藏0 d的拉曼光譜Fig.1 Raman spectra of frozen goose meat thawed by different methods after 0 day of storage at 4 ℃

圖2 4 組解凍樣品貯藏3 d的拉曼光譜Fig.2 Raman spectra of frozen goose meat thawed by different methods after 3 days of storage at 4 ℃

圖3 4 組解凍樣品貯藏6 d的拉曼光譜Fig.3 Raman spectra of frozen goose meat thawed by different methods after 6 days of storage at 4 ℃

由圖2可知,流水解凍組樣品酰胺III帶1 250 cm-1處峰強度明顯增大,這與酰胺I帶主峰位置向低波數方向移動、α-螺旋含量增加的變化一致。貯藏第6天,微波解凍2處理組酰胺I帶主峰位置向波數低方向移動,峰相對強度增加,α-螺旋含量增加；其他3 組α-螺旋含量均有不同程度減少,1 250 cm-1處譜峰趨于平緩或消失,可能與蛋白質降解有關。α-螺旋含量由大到小排序為：微波解凍1＞微波解凍2＞流水解凍＞低溫解凍,該結果表明解凍時間影響蛋白質二級結構,長時間低溫解凍可能促使α-螺旋結構被破壞,而微波解凍在解凍后α-螺旋含量相對較低,但貯藏后出現回升。因此,較低溫度微波快速解凍可能使蛋白質結構發生可逆變化。蛋白質骨架的振動,包括骨架C-C、C-N伸縮振動也能反映蛋白質結構的變化,937 cm-1處的譜帶被認為是α-螺旋結構[29],所有解凍樣品該峰相對強度在貯藏3 d內沒有明顯變化,之后流水解凍樣品強度明顯加強,低溫和微波解凍2處理組有略微加強,而微波解凍1處理組沒有明顯變化,這可能和蛋白質降解以及分子間的相互作用有關。

3 結 論

本實驗通過考察不同解凍方法對凍結肉理化性質與品質影響,結果表明,微波解凍功率和溫度相同的條件下,快速微波解凍可以明顯提高解凍肉的品質,而低溫解凍有助于維持鵝肉色澤、滴水損失率、蒸煮損失率和剪切力值以及抑制脂肪氧化。通過拉曼光譜對蛋白質的二級結構進行分析,發現低溫解凍對蛋白質構的影響較小,其次為微波解凍,流水解凍對蛋白質構影響最大。流水解凍不利于維持鵝肉品質特性,而微波解凍對鵝肉品質的影響雖大于低溫解凍,但是短時間微波解凍能使凍結鵝肉更好地保持理化屬性和品質,與低溫解凍效果相當,因此采用微波解凍技術解凍凍結肉以取代傳統流水解凍,在鵝肉解凍方面有一定潛在的應用價值。