反復凍融對羊肉品質的影響

李孟孟，李騰飛 ，杜鵬飛 ，王維婷，王守經，柳堯波，胡 鵬，孫蘇軍，高 峰，李 晴

（1.河北工程大學生命科學與食品工程學院，河北邯鄲 056038；2.山東省農業科學院農產品研究所山東省農產品精深加工技術重點實驗室農業農村部新食品資源加工重點實驗室，山東濟南 250100）

目前，中國肉類消費主要以鮮肉制品和冷凍肉制品為主，在運輸和消費環節中，尤其是偏遠地區冷凍肉的運輸過程中，經常出現溫度波動現象，造成肉制品的反復凍融，進而導致品質下降[1?4]。羊肉，肉質細嫩，營養全面，具有低脂肪高蛋白的特點，深受人們喜愛。但是羊肉作為受地域影響比較大的一種肉制品，在運輸流通環節中，容易出現反復凍融的現象[5]。

反復凍融會使新鮮肉及冷凍肉制品中營養成分流失，蛋白質、脂肪、肌纖維等發生一系列生理生化反應，從而影響肉制品的品質，嚴重破壞了肉制品的品質特性，降低了肉制品的食用價值[6?9]。常海軍等[10]分析了反復凍融對豬肉品質的影響，探討了該過程中一系列參數如全蛋白和肌漿蛋白含量、脂肪氧化、全質構等食用品質的變化，結果顯示豬肉在經過了反復的凍融處理之后，其品質將會顯著下降。劉文營等[11]研究反復凍融牛肉品質和流失汁液分析，隨著凍融次數的增加，牛肉的pH呈現下降、微生物菌落總數增加、汁液流失率和溶解性蛋白損失增加，以及溶解性蛋白的變性溫度也有變化。反復凍融會使得肉品性質發生變化，影響牛肉的食用品質和安全性。鄧思楊等[12]研究凍融次數對鏡鯉魚肌原纖維蛋白功能和結構特性變化的影響，反復凍融破壞了鏡鯉魚肌原纖維蛋白的完整結構，降低了蛋白質的功能特性。

凍融處理對羊肉品質影響的相關研究較少。戚軍等[13]結合低場核磁技術研究了羊肉凍融過程中持水力的變化，結果表明羊肉凍融后持水力顯著降低，應避免流通過程中出現的反復凍融現象。張宏博等[14]通過對色澤、剪切力、解凍損失等結果的測定，研究了反復凍融對巴美肉羊肉品質的影響，結果表明反復凍融過程中巴美羊肉品質下降明顯。已有的研究主要針對反復凍融過程中羊肉的保水性、色澤和剪切力等的變化。因此，從食用品質特性、揮發性鹽基氮、菌落總數等方面全面了解反復凍融對羊肉品質的影響具有重要意義。

本文從解凍損失、蒸煮損失、pH、剪切力、硫代巴比妥酸值（TBARS）、揮發性鹽基氮（TVB-N）、菌落總數、水分狀態等多方面研究反復凍融對羊肉制品品質的影響，以期為企業制定科學的生產規程和提高冷凍羊肉制品的食用品質提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

湖羊 購自臨清潤林牧業有限公司，本實驗選用的原料為湖羊肉背最長肌肉，選擇飼養管理和屠宰條件一致，12 月齡湖羊，成熟時間均為60 h的湖羊肉；氯化鉀、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、硼酸，甲基紅等 均購自國藥集團化學試劑有限公司；實驗中所用試劑 均為分析純。

SW-CJ-2FB超凈工作臺 蘇州凈化設備有限公司；LDZX-50KBS蒸汽滅菌器 上海申安醫療器械廠；SHX 150 III生化培養箱 上海樹立儀器儀表有限公司；低溫培養箱 上海一恒科學儀器有限公司；FSH-2可調高速勻漿機 常州市偉嘉儀器制造有限公司；紫外可見分光光度計 賽默飛世爾科技公司；pH計 梅特勒-托利多集團；食品質構儀 美國FTC 公司；低場核磁共振分析儀 蘇州紐邁分析儀器股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料處理 取屠宰后，成熟時間為60 h的湖羊背最長肌肉，去除表面的結締組織和脂肪，將處理好的背脊沿與肌纖維垂直的方向切成質量相近（100±5） g、形狀相似的肉塊，用塑料冷凍包裝袋分別包裝，除去包裝袋中空氣，隨機分成6 組，每組8 份羊肉樣，然后放入冰箱內冷凍，循環凍融處理肉樣。具體如下：第1組為鮮肉對照組（不進行冷凍），第2組為凍融1次組，即湖羊背脊肉先放置于?18 ℃冷凍24 h，然后流水解凍至完全1次。第3組為凍融2次組，即重復第2組步驟2次；第4組為凍融3次組，即重復第2組步驟3次；第5組為凍融4次組，即重復第2組步驟4次；第6組為凍融5次組，即重復第2組步驟5次。

1.2.2 解凍損失率測定 對尚未進行解凍的肉樣精確稱重，所對應質量m1（g），當樣品已經解凍之后，將其外表面上的汁液全部擦干，然后進行稱重得到m2（g），根據式（1）計算解凍損失率。每組樣品設置8個重復。

1.2.3 蒸煮損失率測定 解凍完成后選取羊肉背最長肌部分，切成大小、形狀相近，重50 g左右的肉塊。精確稱量肉樣m3（g），將肉樣放到蒸煮袋中，放于80 ℃水浴中，待中心溫度達到75 ℃時計時20 min。然后將其取出，冷卻至室溫，然后進行稱重得到m4（g），根據式（2）分析蒸煮損失率。每組樣品設置8個重復。

1.2.4 pH測定 在含有1 g肉樣的試管中，加入9 mL 0.1 mol/L氯化鉀溶液并用勻漿機混勻，然后用pH計測定。每組樣品設置8個重復。

1.2.5 硫代巴比妥酸值（TBARS）的測定 根據常海軍等[10]提出的方法進行測定。稱取10 g湖羊肉，絞碎后加入25 mL蒸餾水和25 mL三氯乙酸（25%），均質后離心，在2 mL上清液中加入相同體積的硫代巴比妥酸（0.02 mol/L），沸水浴20 min，冷卻后測定吸光度值。TBARS值以每千克脂質氧化樣品溶液中丙二醛的毫克數表示。每組樣品設置8個重復。

1.2.6 揮發性鹽基氮（TVB-N）的測定 參考國家標準《食品安全國家標準-食品中揮發性鹽基氮的測定》[15]方法進行測定。每組樣品設置8個重復。

1.2.7 剪切力測定 參照張昕等[16]的方法對羊肉剪切力進行測定。每個樣品測量5 次。取厚度為5 cm左右的肉塊，去除表面結締組織和脂肪，水浴加熱至中心溫度為70 ℃，0～4 ℃條件下放置24 h，冷卻后，用取樣器沿與肌纖維平行的方向取樣，測定剪切力值。每組樣品設置8個重復。

1.2.8 菌落總數測定 參照GB/T4789.2-2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》[17]進行的測定。每組樣品設置8個重復。

1.2.9 低電場核磁共振分析 參照戚軍等[13]和Zhang等[18]的方法對羊肉中的水分狀態進行測定。準確稱取1 g湖羊肉，放入直徑15 mm的核磁管中，進行核磁測定，采用CPMG序列進行測量。主要參數設定如下：測試溫度為32 ℃；質子共振頻率為22.6 MHz；每個樣品重復采樣20 次，τ值（90 °脈沖和180 °脈沖之間的時間）為200 μs；重復間隔時間為6.5 s得到3000個回波 ,得到的圖為指數衰減圖形。每組樣品設置8個重復。

1.3 數據處理

使用SPSS 20.0軟件進行數據處理。

2 結果與分析

2.1 反復凍融對羊肉食用品質的影響

圖1 不同凍融次數對羊肉解凍損失率的影響Fig.1 Effect of freeze-thaw cycles on the thawing loss of mutton

圖2 不同凍融次數對羊肉解凍損失率和蒸煮損失率總和的影響Fig.2 Effect of freeze-thaw cycles on sum of thawing loss rate and cooking loss rate of mutton

2.1.1 反復凍融對羊肉保水性的影響 由圖1和圖2可知，隨著反復凍融次數的增加，羊肉的解凍損失率顯著升高（P<0.05）；解凍損失率和蒸煮損失率總體呈現升高趨勢，凍融前3次，變化顯著（P<0.05），凍融4次及5次時變化不顯著（P>0.05）。引起上述現象的原因主要是肌肉被冷凍解凍后，細胞內水分變成冰晶，體積增大刺破了細胞膜，細胞整體出現了損壞，細胞液流失造成了較顯著的解凍失水率，隨著凍融次數的增加，細胞結構受到較大的破壞，發生了不可逆變化，肉的保水性能也達到了極限值，解凍損失率和蒸煮損失率趨于平穩[19]。

2.1.2 反復凍融對羊肉pH的影響 羊肉中的pH是反應肉品質變化的重要指標[20]。圖3為反復凍融狀態下羊肉pH的變化趨勢，由圖3可知，隨著反復凍融次數的增加，羊肉pH呈下降趨勢。在前期0～4次反復冷凍解凍狀態下，下降趨勢顯著（P<0.05）。第4次和第5次凍融次數下，下降趨勢不顯著（P>0.05）。原因可能是，隨著反復凍融次數的增加，汁液流失增加，解凍時糖酵解不斷產生乳酸，這是pH降低的主要原因，同時解凍過程激活磷酸化酶，也會導致pH降低，當pH下降到肌原纖維蛋白的等電點時，此時肌原纖維蛋白的持水力最低，引起水分的大量流失，下降趨勢顯著，隨著水分流失達到飽和，pH下降速率變化不顯著[20]。

圖3 不同凍融次數對羊肉pH的影響Fig.3 Effect of freeze-thaw cycles on the pH of mutton

2.1.3 反復凍融對羊肉硫代巴比妥酸值（TBARS）的影響 TBARS是脂肪氧化的最要參考指標。圖4為不同凍融次數狀態下羊肉硫代巴比妥酸值（TBARS）的變化，隨著反復凍融次數的增加，TBARS呈顯著升高趨勢（P<0.05）。原因主要是隨著冷凍解凍次數的增加，冰晶不斷刺破細胞，細胞的完整組織結構不斷被破壞，加速了脂肪的氧化[21?22]。

圖4 不同凍融次數對羊肉TBARS的影響Fig.4 Effect of freeze-thaw cycles on the TBARS of mutton

2.1.4 反復凍融對羊肉揮發性鹽基氮（TVB-N）的影響 由圖5可知,在進行多次凍融處理之后，羊肉的TVB-N值顯著升高（P<0.05）。新鮮羊肉的揮發性鹽基氮值為1.06 mg/100 g，在進行了5次的冷凍解凍之后數值達到了7.77 mg/100 g。隨著不斷的冷凍解凍處理，冰晶破壞了肌纖維的結構，肌纖維結構的降解和水分的不斷流失促使微生物的進一步增殖，產生大量的胺類及小分子物質，導致羊肉中TVB-N不斷增加[2]。

圖5 不同凍融次數對羊肉TVB-N的影響Fig.5 Effect of freeze-thaw cycles on the TVB-N of Mutton

2.1.5 不同凍融次數對羊肉剪切力的影響 肉的嫩度是消費者最重視的食用品質之一，是反映肉質地的指標，在實際生產中通常用剪切力值表示肉嫩度的高低[23]。根據圖6可知,在進行多次反復凍融的處理后，羊肉的剪切力值呈先上升后下降的趨勢，整體來講仍然呈下降趨勢。新鮮羊肉的剪切力為3.25 kg，在進行2次凍融后的剪切力提高到4.59 kg，與新鮮羊肉相比差異性顯著（P<0.05），在進行4次凍融后剪切力下降到3.21 kg，和新鮮肉所需的力度大致一致（P>0.05）。剪切力在第1次凍融之后明顯增加，可能是由于保水性的下降使得肌肉收縮，剪切力增加。隨后剪切力下降，主要是由于多次的冷凍解凍操作使得肌纖維斷裂，組織結構破壞[20]。

圖6 不同凍融次數對羊肉剪切力的影響Fig.6 Effect of freeze-thaw cycles on the shear force of mutton

2.2 反復凍融過程中微生物菌落總數的變化

由圖7可知，隨著反復凍融次數的增加，菌落總數呈現顯著增加的趨勢（P<0.05）。經過2 次凍融時微生物菌落總數仍然保持在300 CFU/g左右，但是經過第3次凍融微生物達到 4000 CFU/g以后，微生物顯著性增加（P<0.05），第4次凍融以后的凍融樣品微生物菌落總數均接近或者超過6000 CFU/g。微生物菌落總數隨著凍融次數增加而增加的可能原因為，經歷凍融的肉樣會有汁液流出，這提供了微生物所需的營養素。在解凍階段，豐富的營養和適宜的溫度使得微生物迅速增長[8]。

圖7 不同凍融次數對羊肉菌落總數的影響Fig.7 Effect of freeze-thaw cycles on the total number of colonies of mutton

2.3 反復凍融對羊肉水分狀態的影響

圖8 不同凍融次數對羊肉橫向豫馳時間分布Fig.8 Effect of freeze-thaw cycles on the moisture condition of mutton

表1 不同凍融次數羊肉中不同形態的水比例變化Table 1 Effect of freeze-thaw cycles on different forms of water content of mutton

圖8為不同凍融次數影響下羊肉橫向豫馳時間分布，測量結果（表1）顯示有3個明顯峰。豫馳時間0～10 ms的峰代表結合水（T21），結合水為與蛋白質表面緊密結合的水；豫馳時間10～100 ms的峰代表不易流動水（T22），不易流動水為存在于肌纖維蛋白基質內部的水分，是羊肉中主要的水分存在形式；豫馳時間100 ms以上的峰代表自由水（T23），自由水為存在于細胞外能自由流動的水[24?25]。由表1可以看出，隨著反復凍融次數的增加，結合水比例沒有顯著性變化（P>0.05）；不易流動水比例呈上升趨勢，凍融第5次比凍融前4次顯著性升高（P<0.05）；自由水比例呈下降趨勢，凍融過的肉與鮮肉相比出現顯著性下降（P<0.05）。原因主要是：因為結合水是與蛋白質緊密結合的水，所以結合水對羊肉的保水性基本沒有影響。隨著不斷的冷凍解凍處理，肌細胞受到冰晶的不斷破壞，自由水以解凍汁液的形式損失，比例呈現不斷下降趨勢。不易流動水的比例增加與損失汁液的一部分回吸有關[13]。

表2顯示了在對羊肉進行不同次數的凍融操作之后水分橫向弛豫時間的T2變化，由表可知羊肉T21（結合水）在不斷地冷凍解凍當中無顯著差異（P>0.05）。不過T22（不易流動水）隨著凍融次數的增加時間發生位移。T22與反復凍融次數呈負相關，可能是因為凍融使肌原纖維蛋白分子空間結構發生變化，肌原纖維蛋白無法收集更多的水原子，持水力下降，也說明凍融后T22對應水分的移動性即自由度下降了。T22時間越短，水與底物之間的連接更加緊致。T23（自由水）先上升隨后開始下降，意味著此部分的水分移動性并不穩定。

表2 不同凍融次數羊肉中水分橫向弛豫時間變化Table 2 Effect of freeze-thaw cycles on transverse relaxation time of water of mutton

3 結論

羊肉經過反復凍融后，pH和保水性下降，硫代巴比妥酸值、揮發性鹽基氮值和菌落總數均增加，嫩度呈總體下降趨勢。低場核磁共振T2弛豫時間分析結果表明，隨著反復凍融次數的增加，結合水比例基本沒有變化；不易流動水比例上升；自由水比例下降。通過分析豫馳時間T2的變化，不易流動水和自由水兩種水分狀態發生轉變。反復的冷凍解凍過程中，冰晶的長大和重結晶不斷破壞了細胞結構，嚴重降低了羊肉食用品質。該研究為反復凍融引起羊肉品質下降提供了理論依據。因此，在實際生產過程及流通中應完善羊肉冷鏈管理以避免產生反復凍融現象。