不同冷凍方式對真空解凍豬肉品質的影響

惠慶玲，鄒同華，宋睿琪，張坤生

(天津商業大學,天津市制冷技術重點實驗室，天津，300134)

肉是人類主要的蛋白質來源，也是一些礦物質和維生素的來源。我國是世界肉類生產大國，無論肉類消費結構如何變化，豬肉始終是肉類消費的主體[1]。凍結豬肉制品是當前豬肉主要的消費形式之一[2]，屠宰后的豬及家用豬肉一般都會經過冷凍處理，而凍結豬肉食用之前需要解凍，凍結豬肉中含有大量儲存著營養物質的冰晶，在解凍過程中，有些營養成分會隨著冰晶的融化而流失。因此，冷凍方式和解凍方式的選擇對其品質影響極為顯著，選擇合適的冷凍方式和解凍方式尤為重要[3]。

食品凍結的方式多樣，根據熱交換介質的不同有空氣式、浸漬式、板式凍結法等方式[4]。利用溫度較低的微凍液將食品完全浸沒后，進行熱交換實現快速凍結的一種凍結方式稱為浸漬式凍結法[5]。微凍液需要具有較低的凍結點和較好熱傳導性。林婉玲等[6]研究表明與常規空氣冷卻法相比，浸漬式冷凍速率快，各項感官品質皆更優，對于凍蝦品質的保持更有利。白京等[7]以豬肉為研究對象，通過對不同冷凍方式處理的豬肉進行品質指標監測觀察，得出浸漬式冷凍方式處理后的樣品保水性優于其他方式的結論[7-8]。錢書意等[9]在不同凍結溫度條件下對牛肉進行了凍結實驗，實驗表明，凍結溫度越低，凍結所需時長越短，同時對冷凍后的樣品進行了品質檢測，得出了凍結溫度與牛肉的失水率、蛋白理化特性有顯著相關性的結論。

空氣解凍、水解凍等作為傳統的解凍方式，存在解凍速度慢，能耗高，產品解凍損失大的缺點。真空解凍作為一種新型的解凍方式，具有解凍效果均勻、解凍溫度低等優點[10]。真空解凍是指利用低溫水蒸氣與冷凍肉交換熱量達到解凍的目的，解凍過程中不會出現加熱不均或溫度過高導致營養大量流失的現象[11]。近年來，有不少國內外學者對真空解凍方式的應用進行了研究。LI等[12]研究表明真空解凍對豬背最長肌蛋白構象的損害較小。WANG等[13]發現真空解凍對豬背最長肌的肌原纖維蛋白凝膠特性的影響顯著低于傳統的水浸解凍方法。宋睿琪等[14]研究了在不同壓力下，真空解凍對豬肉品質的影響，結果表明真空解凍可有效提高豬肉的解凍效率和保水能力，以保證豬肉的品質。

由以上研究可知，用真空解凍法來解凍豬肉是一種很好的選擇。當用真空解凍法來解凍豬肉時，選擇合適的冷凍方式尤為重要。目前還沒有學者研究冷凍方式的不同對真空解凍豬肉品質的影響，本文以不同冷凍方式的豬肉為研究對象，研究冷凍方式的改變對真空解凍豬肉品質的影響，為冷凍方式的選擇提供了參考依據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

豬肉，同一批次，購于天津市麥德龍超市，單塊質量約1 kg，12塊，質量約12 kg。

1.2 儀器與設備

DCZKJD-10型真空解凍機，贛州市大昌冷氣設備工程有限公司；BS224S型電子秤，Sartorius公司；FA25型均質機，FLUKO公司；pH計，Hanna公司；轉換型冷藏冷凍箱，合肥美的電冰柜有限公司；AZ8361電導率儀，臺灣衡欣設備有限公司；GP10，日本橫河公司；TA-XTC質構儀，Stable Micro systems公司；超級恒溫水浴鍋，上海百典儀器設備有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 原料的處理

將購買來的豬肉進行簡單的清理、分割，切成形狀大小大致相等的立方體(約1 kg重，12 cm×12 cm×12 cm)，將測溫熱電偶插入肉品中心編號標記后，裝入自封袋中，根據需求進行冷凍處理。不同冷凍方式實驗組將樣品分別置于-35 ℃、-25 ℃空氣式和-35 ℃、-25 ℃微凍液浸漬式條件下進行冷凍，并將冷凍過程中的溫度曲線進行記錄。

1.3.2 豬肉的真空解凍

將4種冷凍方式的肉樣取出，與解凍箱內的溫度傳感探頭連接，設定條件為壓力100 Pa，溫度15 ℃進行解凍，對解凍曲線進行記錄，從-18 ℃開始記錄，溫度上升至4 ℃后，停止記錄，進行品質檢測。

1.3.3 測定指標

1.3.3.1 凍結速率的測定

通過記錄樣品中心溫度隨時間的變化可以得出其凍結速率，具體方法為將樣品中的熱電偶與數據采集器連接后將其放入不同凍結環境中冷凍，記錄間隔為5 min，直至到達凍結終點，記錄各組所需的時間，然后將數據整理生成凍結速率曲線。

1.3.3.2 解凍汁液損失率的測定

參考鄭旭等[15]的實驗方法，取豬肉凍結樣品，稱取質量為m1，將解凍后的豬肉樣品取出后，用濾紙吸去表面水分，稱取質量為m2，解凍汁液損失率計算如公式(1)所示：

(1)

1.3.3.3 蒸煮汁液損失率

參考鄭旭等[15]的實驗方法，取豬肉凍結樣品，其解凍后用濾紙拭去表面水分的質量為m2，將樣品采用聚乙烯包裝袋密封后，于80 ℃水浴鍋中進行蒸煮10 min，冷卻至室溫后，用濾紙拭去表面水分，稱取質量記為m3。蒸煮汁液損失計算如公式(2)所示：

(2)

1.3.3.4 pH值的測定

參考譚明堂等[16]的實驗方法，將解凍后的樣品，稱取10 g加入100 mL超純水后用均質機進行均質，用pH計測量。

1.3.3.5 電導率的測定

參考胡新等[17]的實驗方法，將解凍后的樣品稱取5 g，用濾紙拭去表面水分，放入25 mL純水中，室溫條件下靜置20 min后，將電導率儀插入測試。

1.3.3.6 質構性的測定

將解凍后的樣品切成1.5 cm×1.5 cm×1.5 cm的立方體，并設置質構儀的檢測參數[18]：整個測試環境溫度為20 ℃，設置探頭測前、測中以及回程的速率分別為2.00、1.00、1.00 mm/s，樣品下壓時形變量為50%，測試過程中使用P/50型探頭，負載力為5 g，期間進行2次下壓，每次的時間間隔為5 s。

1.4 數據處理方式

本實驗中所有數據均用進行3次平行試驗的平均值±標準偏差表示，繪圖軟件采用的是Origin 8.0，單因素方差分析、多因素方差分析皆由SPSS 2.0軟件進行，差異顯著性為P<0.05，同時進行皮爾森相關性分析。

2 結果與分析

2.1 不同冷凍方式對豬肉冷凍速率的影響

凍結速率的快慢是評價凍結方式的重要因素之一。豬肉分別在-35 ℃空氣、-35 ℃浸漬式、-25 ℃空氣、-25 ℃浸漬式冷凍條件下進行凍結時的溫度隨時間的變化曲線，如圖1所示。選取起始凍結溫度為4 ℃，冷凍終點為-18 ℃間的數據進行曲線的繪制，所需的時間分別為8.08、6.79、11.47以及10.41 h。-35 ℃浸漬式冷凍法冷凍速率最快。由圖1可知，凍結方式相同，凍結溫度越低，凍結速率越快，而在相同冷凍溫度的條件下，浸漬式冷凍方式的速率遠遠快于空氣冷凍法。這是由于低溫微凍液的導熱系數遠大于空氣介質，傳熱效率高，因此可以實現較為快速的降溫[19]。

圖中4條曲線均與典型凍結曲線的趨勢一致，且明顯存在3個凍結階段。第一階段，在溫度從4 ℃降到0 ℃過程中，樣品溫度隨著冷凍時間的增加快速下降，相同溫度條件下，浸漬式冷凍速率明顯高于空氣冷凍速率，且-25 ℃的浸漬式凍結速率也大于-35 ℃的空氣凍結速率。第二階段，在溫度從0 ℃下降到-5 ℃的過程中，各冷凍條件下的凍結速率均明顯減慢，凍結過程進入相變區，該階段也是凍結過程中的關鍵階段，在-35 ℃空氣、-35 ℃浸漬式、-25 ℃空氣、-25 ℃浸漬式冷凍條件下，相變過程的持續時長分別為4.69、1.60、8.44、4.44 h。由圖1可知，豬肉經過-35 ℃浸漬式冷凍時，通過最大冰晶帶最為迅速，-25 ℃浸漬式冷凍的通過時間比-35 ℃空氣冷凍法短0.25 h，可以說明冷凍方式比溫度對通過最大冰晶帶的速率的影響更大。第三階段，通過最大冰晶生成區后，各冷凍方式的溫度迅速下降直至凍結終點，冷凍速率增大。此階段內可以看出，空氣冷凍法處理的樣品凍結速率要高于浸漬式冷凍法，這是由于該階段內浸泡樣品的微凍液量有限，在一定容積內，隨著凍結過程的進行，微凍液溫度上升，導致浸漬式冷凍法處理的樣品凍結速率有一定程度的下降。綜上所述，-35 ℃浸漬式冷凍具有最好的冷凍效果。

圖1 不同冷卻方式對豬肉冷凍速率的影響Fig.1 Effect of different cooling methods on pork freezing rate

2.2 不同冷凍方式對真空解凍豬肉保水性的影響

當肉類受到擠壓、凍融等來自外界因素影響時，保有其原有水分和添加水分的能力稱為肉的保水性。保水性是肉質評定的關鍵標準之一，保水性較高的肉類，其物質、營養物質等流失較少，質地、顏色的改變也較小，肉質越柔嫩。在肉類工業中，提高肉類的保水性，可以有效減少肉類的損耗，避免嚴重的經濟損失[20]。肌肉的保水性取決于肌原纖維蛋白質的網狀結構及蛋白質所帶的靜電荷的數量。該指標可以通過肉類的解凍損失率、蒸煮損失率、pH及電導率等反映[21]。

2.2.1 不同冷凍方式對真空解凍豬肉解凍損失率和蒸煮損失率的影響

肉類解凍后會因為汁液的流失有一定的質量損失，通常用解凍損失率來表示，其中大部分的水分流失是來源于肌肉纖維的間隙，解凍損失率越小，說明解凍后產品的汁液、營養等成分流失越少，品質保持得越好。由圖2可以看出，對不同冷凍方式的凍結豬肉進行真空解凍后，-35 ℃浸漬式冷凍法處理后的樣品的解凍損失率最低為1.40%，-25 ℃空氣冷凍法處理后的樣品解凍損失率最高為1.82%，且冷凍方式的改變，使得解凍損失率變化顯著(P<0.05)，凍結溫度越低，解凍損失率越小，浸漬式冷凍法處理后的樣品解凍損失率小于空氣冷凍法。這是由于解凍速率越快，冰晶生成速率均勻，對于細胞的機械擠壓程度越輕，使得解凍時細胞產生的刺破現象較少，組織結構損失也較輕，避免了大量的汁液流失。

蒸煮損失率用于反映肉類煮熟前后重量的損失，從解凍后到烹飪結束過程中，肉類因為失水會造成明顯的營養流失和經濟損失。圖2展示了不同冷凍方式處理后的豬肉經蒸煮后的損失率，經過-35 ℃空氣、-35 ℃浸漬式、-25 ℃空氣、-25 ℃浸漬式冷凍法凍結的樣品，真空解凍后的蒸煮損失率別為5.00%、4.53%、8.94%以及5.03%，其中經-35 ℃浸漬式冷凍法處理后的樣品蒸煮損失率最低，與解凍損失率結果一致。且經方差分析顯示，冷凍方式的改變對于蒸煮損失率的影響顯著(P<0.05)。目前對于肉類持水性的研究表明[22]，解凍后產生的大量汁液流失可能源自于蛋白質發生了氧化變性，生成了羥基和二硫鍵，使得肌肉蛋白結構發生改變，引起了蒸煮后的肉品水分損失。由上述結論可得出，-35 ℃浸漬式冷凍法和-35 ℃空氣冷凍法處理后的豬肉，經真空解凍后均具有較好保水性，其中-35 ℃浸漬式冷凍法處理的豬肉，保水性最好。

圖2 不同冷凍方式對真空解凍豬肉解凍損失率 和蒸煮損失率的影響Fig.2 Effect of different freezing methods on thawing loss rate and cooking loss rate of vacuum thawed pork注：同一指標下不同字母表示具有顯著性差異(P<0.05)(下同)

2.2.2 不同冷凍方式對真空解凍豬肉pH值及電導率的影響

pH 值通常是用于評價肉品中酶活性、肌原纖維結構中電荷的穩定性、蛋白質的變性等重要因素之一[23]，這些因素可以直接影響到肉類的保水性大小，從而影響其新鮮程度。圖3為經不同冷凍方式處理后的豬肉，在相同真空解凍工藝條件下解凍后進行pH值檢測的結果，如圖3所示，冷凍方式的不同對解凍后樣品pH值影響不顯著(P<0.05)，冷凍溫度較低的2組測試結果皆高于溫度較高的測試組，但其pH差值不大，這是由于冷凍溫度都較低，且解凍環境為真空，微生物及酶的活性受到了抑制，因此各實驗組的pH值均維持的較好，未出現大量電解質流失而造成的pH下降。

電導率也常常用于觀察樣品中電解質的流失情況，通?？梢杂脕砼袛嘟M織內部的破壞程度，從而判斷解凍工藝的優劣程度。由圖3可以看出，-35 ℃浸漬式冷凍法電導率較比其他實驗組明顯偏低，電導率值隨著冷凍方式的改變變化顯著(P<0.05)，浸漬式冷凍法處理后的樣品不同溫度組間差距較小，說明浸漬式冷凍法可以較好的緩解肉品電解質的流失。相同冷凍方式情況下，溫度較低的實驗組電導率值也維持在較低水平上，是因為在低溫條件下，凍結速率更快，細胞內部承受的機械壓力更小，纖維結構完好，細胞膜破壞程度較小，組織液沒有大量損失，因此肉品維持在較好的品質水平上。

圖3 不同冷凍方式對真空解凍豬肉pH值和 電導率的影響Fig.3 Effects of different freezing methods on pH value and conductivity of vacuum thawed pork

2.3 不同冷凍方式對真空解凍豬肉質構性的影響

質構儀是檢測樣品感官品質和質地的重要測量方式之一。硬度反映了樣品受到外力時，如進入口腔時牙齒擠壓肉塊時對抗形變的能力大小，而彈性用來表示經受壓力后的樣品恢復到原來形狀的程度，二者同時反映了肉質的口感及松緊程度。咀嚼度反映了樣品在口腔內咀嚼過程中消耗的能量大小，在一定范圍內，與肉樣的口感呈正相關[24]。由表1可以看出，不同冷凍方式對解凍后豬肉的硬度、彈性、咀嚼度具有顯著影響(P<0.05)，而對于黏聚性、膠著度、回復性等指標，不同冷凍方式對其影響不明顯(P>0.05)。-35 ℃浸漬式冷凍法處理過的樣品其彈性、硬度、咀嚼度均高于其他實驗組，說明該條件處理后的樣品結構最為完整，水分損失和細胞結構的破壞較小，口感更好。且在-35 ℃條件下處理后的2組實驗結果接近，都較-25 ℃條件下處理的樣品測試結果高，說明較低的凍結溫度可以對保證肉質口感良好以及避免肉質結構松散方面有利。由此可以得出，經-35 ℃浸漬式冷卻法處理后的肉樣質構性品質最佳，其次為-35 ℃空氣冷凍法。

表1 不同冷凍方式對真空解凍豬肉質構性的影響Table 1 Effects of different freezing methods on texture of vacuum thawed pork

2.4 不同冷凍方式下各指標間的Pearson相關性分析

表2展示了不同冷凍方式下真空解凍后豬肉保水性各指標間的Pearson相關性分析。由表2可知，改變冷凍方式對解凍損失率的變化影響非常顯著(P<0.01)，與此同時也與pH值具有顯著的相關性(P<0.05)，這是由于不同冷凍方式處理過的樣品通過最大冰晶生成區所耗費時間不同，而該區域內冰晶的生成大小、是否均勻影響到細胞結構的完整性，從而決定了解凍后汁液損失以及電荷流失情況。除此之外可以看出，蒸煮損失率與pH、電導率間具有非常顯著的相關性(P<0.01)，蒸煮損失率較高的實驗組，電導率值也較大，pH值也對應有所下降，表明了蒸煮損失率與樣品中電解質的流失有一定的關聯。

表2 不同冷凍方式下豬肉保水性各指標間的 Pearson相關性分析Table 2 Pearson correlation analysis among the water retention indexes of pork under different freezing methods

表3展示了不同冷凍方式下真空解凍后豬肉質構性各指標間的Pearson相關性分析，可以看出，不同冷凍方式對解凍后豬肉的彈性、咀嚼度具有非常顯著的相關性(P<0.01)，因此，在分析不同冷凍方式對真空解凍豬肉的質構性影響時，其彈性和咀嚼度能作為有效評價的主要依據，但仍需和其他因素進行綜合評價。而肉品的咀嚼度則與彈性、硬度顯著相關(P<0.01)，說明當肉品的硬度、彈性較好時，其咀嚼度也保持在較好的水平。樣品的回復性則與彈性、咀嚼度呈現負相關，而與膠著度正相關(P<0.05)，即樣品的膠著度越好，其回復性越好，而其彈性和咀嚼度則較差。

表3 不同冷凍方式下豬肉質構性各指標間的 Pearson相關性分析Table 3 Pearson correlation analysis among the texture indexes of pork under different freezing methods

3 結論

本文通過改變冷凍方式，探究了不同冷凍方式對真空解凍豬肉的影響，得出以下結論：不同冷凍方式的凍結時間：-35 ℃浸漬式<-35 ℃空氣<-25 ℃浸漬式<-25 ℃空氣；冷凍方式的改變對真空解凍豬肉的解凍損失率、蒸煮損失率和pH值及電導率影響顯著(P<0.05)，其中冷凍方式為-35 ℃浸漬式冷凍時，真空解凍后豬肉的保水性較好；在質構性方面，冷凍方式的改變對豬肉的硬度、彈性、咀嚼度具有顯著性相關性(P<0.05)，而對于黏聚性、膠著度、回復性等指標，影響不明顯(P>0.05)，其中冷凍方式為-35 ℃浸漬式冷凍時，真空解凍后豬肉的質構性較好。綜上所述，浸漬式冷凍比空氣式冷凍更適用于真空解凍法解凍豬肉，其中-35 ℃浸漬式冷凍豬肉經過真空解凍后具有較好的品質，該結論為冷凍豬肉的凍結方式和解凍方式的選擇提供了參考依據。