影響豬肉品質變化因素的研究

詹 毅，孫勁松，劉 洋，李欣妍，王新惠

（1.成都大學 旅游與文化產業學院，四川成都 610100；2.成都大學 食品與生物工程學院，四川 成都 610100；3.長江師范學院，重慶 400000）

食品由多種成分組成，通常可看作是水分和干物質的混合。未凍結食品的熱物性與食品溫度關系不密切，通常可以作為常數處理。食品凍結后，食品中的水分部分或全部結為冰，并且有潛熱放出，所以凍結食品的熱物性與食品中水分的結冰率存在密切的關系。同時，由于溫度不同，食品中結冰率也不同，因此在食品中的水分全部結成冰之前，凍結食品的熱物性與溫度有密切關系。

豬肉是最常見的肉類食品，在日常生活中通常需要冷凍保鮮以保證在一定時間內質量安全性。有研究表明[1]，冷凍后的豬肉比新鮮的豬肉更為安全，質量更好。然而，在冷凍過程中，隨著時間、溫度、比熱容等因素的變化，其水分含量、菌落總數、酸價等也會隨之變化，其中水分含量、菌落總數、酸價也是評價豬肉品質的重要指標[2-3]。因此，通過各評價指標建立相對應的數學模型來研究時間、溫度和比熱容對凍豬肉品質的影響，初步計算冷凍豬肉過程中的熱負荷。通過監測豬肉在-18，6，25℃3個不同的溫度下的微生物總量、酸價與水分含量，分析豬肉的溫度與微生物、脂肪酸氧化、水分丟失率及其品質保存時間之間的關系。

1 試驗方法

1.1 原材料的準備

新鮮屠宰的豬肉，屠宰后立即放入-40℃速凍間中冷凍，后將豬肉切割成10 cm×10 cm×5 cm質量約為350 g的肉塊，分成3組，分別放入3種不同溫度-18，6，25℃下貯藏，待樣品的溫度達到貯藏目標環境溫度時開始計時。貯藏開始和結束分別取一次樣進行理化指標檢測，測定其酸價、菌落總數、水分含量等，每次3個平行樣品。

1.2 設備和試劑

BCD-507WDPT型對開雙開門變頻風冷冰箱，海爾集團公司產品；ESJ182-4型電子天平，天津博達宏力稱重設備有限公司產品；生化培養箱，上海益恒實驗儀器有限公司產品；高壓蒸汽滅菌鍋，上海醫用核子儀器廠產品；電熱恒溫鼓風干燥箱，上海森信實驗儀器有限公司產品；超凈工作臺，金壇市虹盛儀器廠產品；ZNCL-TS型磁力攪拌器，上海越眾儀器設備有限公司產品；ZD-2型自動電位滴定儀，四川匯巨儀器設備有限公司產品；組織搗碎機，四川天金儀表成套設備有限公司產品。

乙醚、無水乙醇、瓊脂等試劑均為化學純，成都科隆化學品有限公司提供。

1.3 理化指標測定

1.3.1 菌落總數

根據GB/T 4789.2—2010《食品衛生微生物學檢驗菌落總數測定》的方法進行操作，并按照GB 4789.2—2003標準，菌落總數小于4 lgCFU/g為新鮮肉，4~6 lgCFU/g為次鮮肉，大于6 lgCFU/g為變質肉。

1.3.2 酸價

根據GB 5009.229—2016《冷溶劑自動電位滴定法》的方法進行酸價測定。

1.3.3 水分含量

采用常壓干燥法測定[4]豬肉中水分百分含量（%）的計算公式，如公式（1）所示：

式中：G0——恒質量后蒸發皿質量，g；

G——恒質量后稱量皿和樣品質量，g；

G'——干燥恒質量后稱量皿與樣品的質量，g。

2 數學模型的建立

2.1 凍結終點水分凍結率

由食品中水分凍結率公式[5-6]，即可得到冷凍豬肉中水分凍結率的表達式，如下公式（2）和（3）所示：

式中：ω——凍結終點溫度時的食品水分凍結率，%；

t——食品最初溫度，℃；

t1——食品凍結終點溫度，℃；

a，b——常數，食品組成材料而定。

根據以上公式，經驗證得出公式（2）是一種較粗略的計算食品中水分凍結率的辦法，而公式（3）是根據試驗數據推出的一種較準確的水分凍結終率的計算公式。當研究對象為同種食品且質量一定時，可以認為a，b為固定值，且食品初始溫度t相同，所以食品中水分的凍結率僅與凍結終溫t1有關。由公式（3）可知，當食品最初溫度t相同時，食品凍結終點溫度t1越小，食品水分凍結率越大。

2.2 食品凍結比熱關系模型

通常在計算食品冷凍熱負荷時，常將食品的冷凍過程分為3個階段，即冷卻階段、結冰階段、凍后降溫階段[7]。然而，食品的凍結比熱是為了計算食品凍后降溫階段熱負荷而提出的。因此，食品凍結比熱的計算表達式如公式（4）所示：

式中：m——食品在凍結終溫時的的結冰率，%；

W——食品含水率，%；

CS——水的比熱，J/（kg·℃）；

Cb——冰的比熱，J/（kg·℃）；

Cg——食品中干物質的比熱，J/（kg·℃）)；

C0——未凍結食品的比熱，J/（kg·℃）.

因此，由從公式（4）得到食品凍結比熱與食品凍結過程中的溫度無關，并且通常認為水的比熱CS為4.2 kJ/（kg·℃）、冰的比熱Cb為2.1 kJ/（kg·℃），所以食品凍結比熱Cm只與未凍結食品的比熱C0、食品的含水率W和食品在凍結終溫時的結冰率m有關，而食品的結冰率又受到食品本身性質的影響。所以，當初溫相同的情況下，影響同一食品凍結比熱大小的變量只有冷凍終溫。

不同溫度冷凍豬肉的比熱容見表1。

表1 不同溫度冷凍豬肉的比熱容

根據檢測，在豬肉水分比例在76.8%時，冷凍溫度的豬肉比熱容表（見表1）：當豬肉溫度從-5~-25℃降低時，檢測的比熱容由4.78 kJ/（kg·℃）到2.96 kJ/（kg·℃）依次遞減，說明冷凍溫度越低，豬肉的比熱容越小。根據表1中數據可知計算得到回歸方程（5）為：

式中：X——溫度，℃；

Y——比熱容，kJ/(kg·℃)。

并且R2=0.986 6說明冷凍豬肉溫度與比熱容之間存在較好的線性關系。于是可以利用溫度與比熱關系的回歸方程（公式5），計算出豬肉的冷凍熱負荷。即冷凍熱負荷的計算如公式（6）所示：

式中：M——豬肉的質量，kg；

Y1，Y2——分別為初溫和終溫時豬肉的比熱，kJ/(kg·℃)。

利用以上方法得到利用豬肉凍結比熱初步計算出豬肉的冷凍熱負荷，比運用傳統名義的凍結比熱計算得出的結果更為精確，也更加符合肉類食品冷凍的實際變化過程。利用公式（6）可以計算出，1 kg豬肉從25℃冷凍到6℃和-18℃分別所需要的冷凍熱負荷為1.78 kJ和4.12 kJ。

該方法僅考慮豬肉在凍結過程中的焓值變化情況，而實際冷凍豬肉過程的熱負荷受到多種因素的影響[8]。因此，建立完善的冷凍熱負荷計算方法是以后冷藏冷凍食品行業重要的研究方向。

3 結果與分析

各溫度下貯藏前后豬肉的理化數據見表2。

表2 各溫度下貯藏前后豬肉的理化數據

冷凍肉類食品在冷藏過程中無時無刻不受到各種因素的影響，其品質與冷凍時間及冷凍溫度有著密切的關系[9]。通過試驗分別將豬肉冷凍在-18，6，25℃3個不同溫度下，經過48 h冷凍時間，監測各溫度下微生物總量、酸價及水分含量情況（見表2）：-18℃貯藏條件下，通過貯藏前后對比，發現豬肉樣品的酸價含量升高了2.90%，菌落總數增加了15.60%，水分含量降低了1.40%；6℃貯藏條件下，豬肉樣品的酸價含量升高了3.41%，菌落總數增加了30.40%，水分含量降低了3.79%；25℃貯藏條件下，豬肉樣品的酸價含量升高了6.19%，菌落總數增加了52.80%，水分含量降低了6.50%。說明經過相同的貯藏時間，若貯藏溫度越高，則酸價含量越高，菌落總數越多，水分的流失越多，即豬肉的品質越差。

此外，除去時間、溫度的影響，還存在一些其他因素會對冷凍豬肉品質產生影響。在肉質解凍過程中，肉溫的升高會影響微生物生長及一些其他反應。解凍速度、解凍速率、解凍方式和解凍介質等都是影響解凍后肉類品質的重要因素。郭潔玉[10]發現射頻解凍和微波解凍的豬肉丸感官品質、質構品質較高，菌落總數較低，品質下降較慢。冷凍過程中的溫度變化過大會影響肉制品內冰晶的形成，黃鴻兵[11]發現溫度波動越劇烈豬肉品質下降越快，表現在TVB-N值增大，而不會影響蛋白乳化能力，TABRS等。除此之外，李先明等人[12]研究發現，密封包裝和抽氣貼體包裝可以有效地維持凍肉品質，抽氣貼體包裝的效果優于密封包裝，更具有可行性。常海軍等人[13]研究表明，凍融次數增多也會嚴重降低豬肉的保水性和食用價值。因此，商家在運輸過程中應保證全程冷鏈運輸，減少凍融次數。此外，消費者也可以通過盡量減少從市場到餐桌的時間，做到“少買，勤買”，防止豬肉存放時間過長。

4 結論

冷凍豬肉的品質與人們的生活質量息息相關，因此很有必要對其品質變化進行研究。詳細分析了凍結終點溫度和食品的凍結比熱關系模型，并利用豬肉凍結比熱計算豬肉冷凍熱負荷，計算結果更準確，更符合肉類食品冷凍的實際變化過程，并進一步分析了豬肉在冷凍過程中，其品質隨時間、溫度、比熱容等因素的變化而發生相應的變化情況。通過試驗測試，得到冷凍豬肉其水分含量、菌落總數和酸價的變化情況。總體表現為溫度越低，貯藏時間相同的情況下，細菌增加越少、肉類脂肪酸氧化反應越慢、水分丟失越少，即肉類品質保存時間越長。并且貯藏溫度越低，該溫度下貯藏的豬肉比熱越低，即溫度下降1℃所需要的能量越少，并能夠達到更好的貯藏效果。通過研究分析豬肉6℃冷藏、25℃常溫和-18℃冷凍的貯藏方式，結合豬肉的保質期、安全性的評估，認為-18℃冷凍更有利于豬肉的貯藏。