不同冷卻方式對低溫熟制豬肉品質的影響

王文艷，韓 硯，楊雅新，袁子夢，魏 貞，熊國遠, ，楊林偉

（1.河南農業職業學院食品工程學院，河南鄭州 451450；2.安徽農業大學茶與食品科技學院/安徽省農產品加工工程實驗室，安徽合肥 230036；3.江蘇雨潤肉類產業集團有限公司，江蘇南京 210000）

低溫肉制品是指在常壓下通過蒸、煮、熏、烤等加工方法，使肉制品的中心溫度達到75～85 ℃的肉制品，能更好地保留營養，且肉質富有彈性、咀嚼感較強、肉質鮮嫩、脆軟、多汁[1-2]。然而，由于采用低溫熱處理，微生物殺滅不徹底，各種致病菌很容易在食品中繁殖，例如大腸桿菌、彎曲桿菌屬和沙門氏菌屬等[2]。在肉品加工過程中除了熱處理方法外，合適的冷卻方式亦是延長肉類和肉制品保質期的有效方法[3]。在冷卻過程中，熟肉制品中的微生物增殖存在一個55～10 ℃的風險區，因此低溫肉制品在烹飪后需要快速冷卻，將肉冷卻到安全溫度，以最大限度減少存活的生物體繁殖生長[4]。因此，建議將烹飪后的熟肉中心溫度在2.5 h內從74 ℃冷卻到10 ℃[5]。

目前，國內大部分企業多是采用水冷[6]、風冷[7]、自然冷卻等傳統方法對食品進行冷卻，傳統冷卻方式的冷卻速率較慢，會嚴重影響冷卻后低溫熟制豬肉的品質，耗能較高，增加生產成本[8]。由于肉類固有的低導熱系數（約為0.5 W/（m·K）），傳統冷卻方式把熟制肉制品快速冷卻到安全溫度是一個巨大挑戰[9]。國內外對熟肉制品除了傳統冷卻方式外，采用其他的冷卻方式主要有：冷藏冷卻[10]、快速降溫冷卻[11]、真空冷卻[3]等。冷藏冷卻是在0～4 ℃條件下進行，是目前熟肉制品普及性最廣的冷卻方式之一[12]。冷凍冷卻是在低于-18 ℃條件下進行，在防止微生物腐敗和延緩氧化變質延長肉制品保質期發揮重要作用。根據Lu等[13]報道，目前冷凍研究主要是利用不同方式控制冰晶形成和分布來提高肉制品質量，未來研究趨勢和挑戰在于將實驗室成果轉化為工業應用。真空冷卻是最有潛力的快速冷卻技術之一，原理是將含水物料在密閉真空的條件下通過水分蒸發傳熱而將物料自身得到迅速降溫的一種冷卻技術[14]。真空冷卻比自然冷卻快了20倍以上，比鼓風冷卻快了大約12倍[15]。即使在真空室中分層堆放的熟肉，真空冷卻仍然可以實現比傳統氣流冷卻更加均勻的冷卻[16]。目前真空冷卻的研究在于優化操作過程和控制條件從而有效提高真空冷卻的性能[9]，不同減壓方式下真空冷卻改善食品品質，實現了均勻的冷卻和可接受的產品色澤[17]。在熟肉制品烹飪前和冷卻后注入鹽水，即真空浸漬冷卻，可明顯降低冷卻損失[18]。近年來，關于高溫熟肉制品不同冷卻方式的研究報道較為廣泛，但是關于不同冷卻方式尤其冷凍冷卻對低溫熟制豬肉的相關研究鮮有報道。并且肉制品在烹飪過程中細胞膜的破裂導致磷脂暴露在空氣中，進一步加速了后續貯藏期間的氧化酸敗[19]，經過不同冷卻方式后的低溫熟制豬肉的貯藏期品質變化尚不清楚。

本研究設計以豬肉為原材料，采取冷藏冷卻、冷凍冷卻和真空冷藏冷卻三種冷卻方式來對低溫熟制后的豬里脊肉進行降溫處理，測量其在冷卻時以及冷卻后貯藏期間的品質變化，為低溫肉制品冷卻技術提供理論依據，有利于進一步建立低溫肉制品的冷卻體系。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

豬去皮里脊肉 購于上海大潤發有限公司合肥國購店；食鹽 中國鹽業股份有限公司；三氯乙酸、硫代巴比妥酸、乙二胺四乙酸二鈉 國藥集團化學試劑有限公司，均為分析純。

WB2000-IXA全自動測色色差計 上海滬粵明科學儀器有限公司；BCD-551WKM冰箱 合肥美的冰箱有限公司；BC/BD-102HT冰箱 青島海爾特種冰柜有限公司；ZD-85氣浴恒溫振蕩箱 常州國宇儀器制造有限公司；DHP-9082電熱恒溫培養箱 上海一恒科學儀器有限公司；GZY-P10-Y超凈純水機

湖南科爾頓水務有限公司；JA503電子分析天平常州市幸運電子設備有限公司；HH-M8水浴鍋 上海赫田科學儀器有限公司；V-1600可見紫外分光光度計 鄭州南北儀器有限公司；TA.XT Plus質構儀

英國Stable Micro System公司；PEN3電子鼻 德國AIRSENSENSE公司；TP677電子溫度計 米特爾儀器有限公司；電熱鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司；DQW360/2B外抽真空充氣包裝機 展新迪斯艾機械（上海）有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 豬肉的前處理

1.2.1.1 樣品預處理 將冷鮮豬里脊肉去皮并去除筋膜，切成大小均勻（約100 g）的肉塊，將電子溫度計探頭插入樣品中心（約1.5 cm）處，在沸水（1%食鹽、70%水，以肉的質量為基準）中進行蒸煮，當電子溫度計顯示溫度達到80 ℃時撈出，按以下3種冷卻方式進行處理[20]。

1.2.1.2 冷卻處理 將煮制中心溫度達到80 ℃的豬里脊肉裝入同款包裝袋中，分別置于冰箱冷藏（4 ℃）、冷凍（-18 ℃）和抽真空后冷藏（4 ℃真空冷藏冷卻）三種方式冷卻處理，當肉塊中心溫度冷卻到10 ℃后取出進行各指標的測量。另外，每組冷卻處理后的樣品均在4 ℃下貯藏12 d（其中對樣品TBA的測量延長至16 d），每隔4 d測定貯藏期間的相關指標。

1.2.2 冷卻速率和質量損失比的測定 在樣品冷卻處理時，用電子溫度計探頭插入樣品中心（約1.5 cm）處，測定樣品溫度變化直至中心溫度降至10 ℃時，記錄所用時間，計算冷卻速率。

三種冷卻方式前后，用吸油紙輕輕吸干樣品表面水分并放入托盤中，分別用天平快速測量并記錄豬肉樣品的質量變化。根據以下公式計算低溫熟制豬肉的質量損失比R。

其中：M1、M2分別為冷卻前、后樣品的質量：g。

1.2.3 樣品色澤的測定 3種冷卻方式處理后樣品，采用經標準白板校正后的便攜式色差儀對其表面3個不同位置進行測定，每個樣品三次測定的平均值作為該樣品的亮度值L*、紅度值a*和黃度值b*。

1.2.4 樣品質構特性的測定 參照Schreuders等[21]和姜雪娟等[22]的方法，并稍作修改。冷卻后的樣品切成約2 cm×2 cm×1.5 cm的均勻塊狀，用質構儀TPA模式進行測定。選用P/50探頭，測前速度為2.00 m/s，測試速度1.00 mm/s，測后速度為1.00 mm/s，壓縮比為30%，兩次壓縮中停頓時間：5.0 s，設置為2次循環。硬度是壓縮樣品所需的最大力；彈性是去除變形力后樣品恢復原始狀態的能力；黏聚性是樣品在斷裂前可達到的變形程度；咀嚼性是將固體食物咀嚼到可吞咽狀態所需的能量；回復性是第一次下壓時樣品形變之前的面積與形變之后的面積比值[23]。取以上5個指標進行分析。

1.2.5 硫代巴比妥酸（TBA）值的測定 參照GB 5009.181-2016《食品安全國家標準食品中丙二醛的測定》第二法：分光光度法測定冷卻處理后及貯藏期間樣品的TBA值[24]。

1.2.6 樣品貯藏期間氣味的測定 參照Wen等[25]的方法并略作修改，樣品經冷卻處理后置于4 ℃環境下貯藏，取不同貯藏時間（0、4、8、12 d）的樣品5 g切碎裝入50 mL離心管中，用封口膜封口，放入37 ℃恒溫培養箱中恒溫培養30 min。用電子鼻進行氣味的提取測定，所得的數據使用主成分分析法（PCA）進行分析。電子鼻參數設定：根據Barbosa-Pereira等[26]的實驗方案，采樣時間1.0 s，并且每次分析后，用過濾的空氣對傳感器系統進行120 s的清洗，歸零時間5.0 s，預進樣時間5.0 s，測量時間120.0 s，傳感器倉流量400 mL/min，初始注射流量400 mL/min，G/GO值40.000。

1.3 數據處理

每組實驗均采取至少3次重復，實驗圖表采用Origin 2021軟件進行作圖處理，試驗數據采用SPSS24.0軟件進行ANOVA單因素方差分析，多重比較采用Duncan法，P＜0.05表示差異顯著。試驗數據以“平均值±標準差（Mean±SD）”來表示。

2 結果與分析

2.1 低溫熟制豬肉的冷卻速率和質量損失比

如表1所示，冷藏冷卻所用的時間最長為92 min，平均速率為0.76 ℃/min；冷凍冷卻所用時間最短為43 min，平均速率為1.63 ℃/min，而真空冷藏冷卻時長為64 min，平均速率為1.09 ℃/min，介于兩者之間。由此可知，不同冷卻方式對豬肉的冷卻降溫有顯著影響（P＜0.05）。郭維璐等[27]發現采用真空冷卻白切豬手將平均核心溫度降到了10 ℃的平均速率為1.10 ℃/min，Schmidt等[18]采用真空冷卻熟制的雞胸肉和Dong等[28]采用真空冷卻水煮豬肉均得出了與本實驗相近的平均冷卻速率。冷藏冷卻和冷凍冷卻具有相同的傳熱原理，都是外界傳導介質把樣品熱量帶走，其最主要的驅動力就是溫差，冷凍冷卻溫度更低（-18 ℃），傳導熱量的速度更快，所以降溫冷卻速率更快。

表 1 低溫熟制豬肉的冷卻速率和質量損失比Table 1 Cooling rate and mass loss ratio of low temperature cooked pork

由表1可知，不同冷卻方式對產品的質量損失有顯著性差異（P＜0.05）。冷藏冷卻處理組的質量損失顯著最多為6.67%（P＜0.05），而冷凍冷卻和真空冷藏冷卻處理組的質量損失較小，可能是由于真空冷卻使熟制產品處于真空狀態，減少了水分從肉品中蒸發出來，同時通過傳導降溫，導致更小的質量損失。冷凍冷卻處理組的質量損失最小，可能是由于冷凍冷卻溫度降低下降速率快，導致豬肉塊的表面形成一層冰層，使得水分的蒸發散失減少[29]，與Sikes等[30]對熟制牛肉采取快速冷凍方式降溫，研究其質量損失的結論基本一致。

2.2 冷卻方式對豬肉色澤的影響

色澤是衡量豬肉品質的重要因素之一，也是影響消費者購買肉制品時主要且直觀的感官指標之一。如表2所示，在亮度L*值方面，真空冷藏冷卻處理組的L*值最低為70.85，冷凍冷卻的最高為73.70，其中冷凍冷卻與真空冷藏冷卻處理組間有顯著差異（P＜0.05）。在紅度a*值方面，冷凍冷卻處理組最高為3.82，真空冷藏冷卻最低為2.06（P＜0.05），說明冷凍冷卻的熟制豬肉具有較好的紅色，而真空冷藏冷卻處理豬肉的紅色損失是由于真空袋中氧氣分壓過低，使肌紅蛋白轉化成高鐵肌紅蛋白，對其貨架展示過程帶來了一定影響[31]；在黃度方面，真空冷藏冷卻b*值最高為14.24，與其他兩種冷卻方式均有顯著性差異（P＜0.05），推斷可能是在冷卻過程中，由于溫差以及真空的環境導致兩種冷卻方式的pH、微生物、水分活度出現較大偏差，使得樣品色差出現顯著性差異（P＜0.05）。結論與馮志華[32]采用兩種快速冷卻（溫度不同）和常溫冷卻對豬肉色澤差異測定的研究結果相似。

表 2 冷卻方式對豬肉色澤的影響Table 2 Effect of cooling methods on pork color

2.3 冷卻方式對豬肉質構特性的影響

由表3可知，三種冷卻方式在彈性、黏聚性和回復性方面差異性不顯著（P＞0.05）。冷藏冷卻處理的硬度值最高，為13647.14±51.47 g，明顯大于冷凍冷卻（7032.05±30.97 g）和真空冷藏冷卻處理組（8570.63±28.63 g），三種不同的冷卻方式對低溫熟制豬肉的硬度影響存在顯著性差異（P＜0.05）。一般認為，硬度值越小，豬肉水分含量會較大，表現出多汁性[33]，這與上述各組處理樣品的質量損失（主要是水分損失）結果基本一致。在咀嚼性方面冷藏冷卻也顯著高于其他兩組（P＜0.05）。Dai等[34]認為溫度差、樣品中水分含量以及冷卻過程中的溫度、pH、蛋白質、生物酶等變化差異不同，都會可能導致冷凍冷卻和真空冷藏冷卻的硬度、咀嚼度比較低。

表 3 冷卻方式對豬肉質構特性的影響Table 3 Effect of cooling methods on texture characteristics of pork

2.4 冷卻方式對豬肉及其貯藏期間TBA值的影響

2.4.1 冷卻方式對豬肉TBA值的影響 TBA值通常是被用來分析肉制品中脂肪的氧化酸敗程度，TBA值越小就表明氧化腐敗程度越低；TBA值越大，就表明氧化酸敗程度越高[35]。由圖1可知，冷藏冷卻的TBA值最高為0.06 mg/kg，冷凍冷卻的TBA值最低為0.033 mg/kg，真空冷藏冷卻為0.035 mg/kg，冷凍冷卻和真空冷藏冷卻兩組無顯著性差異（P＞0.05），但均與冷藏冷卻有顯著性差異（P＜0.05），冷凍冷卻和真空冷藏冷卻對于抑制脂肪酸敗明顯更優。根據Feng 等[10]關于熟制香腸的冷水冷卻（4 ℃）以及真空冷卻與本文得出的相似結論，推斷可能是冷藏冷卻、冷凍冷卻和真空冷藏冷卻分別創造了低溫和真空的狀態，在這兩種環境下，脂肪很難受到微生物等的影響而酸敗。冷凍冷卻使樣品更快的越過了臨界溫度，所以微生物繁殖的風險更小。真空冷藏冷卻沒有冷凍冷卻同樣的低溫環境并且冷卻時間更長，但是由于真空環境，同樣降低了不良微生物的生長風險。

圖 1 冷卻方式對豬肉TBA值的影響Fig.1 Effects of different cooling methods on TPA of pork

2.4.2 冷卻方式對貯藏期豬肉TBA值的影響 由圖2可知，冷藏冷卻、冷凍冷卻和真空冷藏冷卻三種冷卻方式處理的熟制豬肉的TBA值隨著貯藏的時間而增加，在前12 d的TBA值在增長速度上都比較緩慢，且冷藏冷卻在不同貯藏時間的TBA均大于其他兩組，在第12 d時達到0.237 mg/kg，與冷凍冷卻和真空冷卻兩組相比顯著增加（P＜0.05）。在第16 d時，冷藏冷卻的TBA值相對與其他兩種冷卻方式增長速度明顯提高，達到0.443 mg/kg，與其它兩種冷卻方式均有顯著性差異（P＜0.05），真空冷藏冷卻和冷凍冷卻處理組在0 d的TBA值差異不明顯，推斷可能是冷藏冷卻的樣品在貯藏過程中，脂肪的自動氧化與酶促氧化導致TBA值出現增長差異[36]。當TBA值超過0.5 mg/kg，肉會產生明顯異味，僅冷藏冷卻在16 d時接近該數值[37]。根據低溫熟制豬肉的TBA值在冷卻至中心溫度10 ℃以及后續貯藏期間的變化趨勢，說明真空冷藏和冷凍冷卻在一定程度上可以抑制熟制豬肉冷卻過程中脂肪的氧化，具有更小TBA值，有利于減少低溫熟制豬肉脂肪氧化腐敗。

圖 2 不同冷卻方式對貯藏期豬肉TBA值的影響Fig.2 Effects of different cooling methods on TBA value of pork during storage

2.5 冷卻方式對豬肉及其貯藏期間的氣味影響

對三種冷卻方式冷卻后的低溫熟制豬肉的揮發性物質采用主成分分析法進行分析，通過主成分分析可以從多元變量中得出最主要和貢獻率最大的因子，并進一步地觀察和比較不同樣品之間的主成分分析值在空間的分布差異[38]。三種冷卻方式冷卻后的豬肉及其在貯藏期間氣味的影響結果如圖3所示，數據的采集點所在的區域在主成分分析圖中有特定的分布區域且互不重疊，說明主成分分析法適合該樣品的分析[39]。圖3中第一主成分的貢獻率為84.95%，第二主成分的貢獻率為7.93%，總貢獻率為92.88%，高于90%，所以樣品的所有基本信息基本上都可以代表。第0 d時，真空冷藏冷卻距離其他兩組均較遠，揮發性物質差距較大，而冷藏冷卻與冷凍冷卻處理組距離相近，推斷可能是在真空條件下，一些揮發性物質如芳香烴、醛類、醇類等在肉中能更好的保留[40]。第4 d時，三種樣品組之間揮發性成分差別也不大，揮發性成分差別不大；第8、12 d三種冷卻方式的樣品組之間的區域面積距離增加且都較遠，揮發性成分差別顯著。結果顯示：三種冷卻方式在剛冷卻完低溫熟制豬肉短時間內，采取真空冷卻的樣品的氣味、揮發性成分差別較大，另外兩組之間差別不大，而在第8 d之后，三組樣品的氣味、揮發性成分差異顯著。

圖 3 冷卻方式對豬肉及其貯藏期間的氣味影響Fig.3 Effects of cooling methods on the odor of pork during storage

3 結論

本研究分析了三種不同冷卻低溫熟制豬肉的方法，并分析了后續貯藏期間（16 d）的氣味和TBA值的變化。結果為真空冷藏冷卻和冷凍冷卻處理熟制豬肉具有較快的冷卻速率，最小的質量損失。冷凍冷卻熟制豬肉具有最好的紅度值，而真空冷藏冷卻具有最小的L*值和a*值，冷卻后的熟制豬肉顏色較差。冷凍冷卻和真空冷藏冷卻處理的熟制豬肉具有較好的嫩度，其中冷凍冷卻熟制的豬肉嫩度最好。真空冷卻對熟制豬肉氣味影響較大；冷凍冷卻和真空冷卻處理有助于減少熟制豬肉及其在貯藏期間的脂肪氧化腐敗程度。本文得出了三種不同冷卻方式對低溫熟制豬肉品質影響的相關結果和規律，為低溫熟制肉品的冷卻工藝提供了一定的科學理論依據和參考。但是對樣品微生物等指標和冷凍冷卻與真空冷藏冷卻的工藝能耗對比研究等尚未開展，并且冷凍冷卻和真空冷藏冷卻除了色澤上差異較大，其他質量方面對比并不顯著。后續應當從更為深層次的機理上探討，有待進一步地深入研究。