復合磷酸鹽浸泡條件對冷藏牛蛙腿肉品質的影響

王希搏,顏浩昆,榮建華,胡楊*

(1.華中農業(yè)大學 食品科學技術學院,武漢 430070;2.生物活性肽技術湖北省工程研究中心,湖北 荊州 434000)

牛蛙(RanacatesbeianaShaw)俗名美國水蛙[1],原產于北美洲地區(qū),現(xiàn)已遍及世界各大洲,是各地食用蛙的主要養(yǎng)殖種類。牛蛙可食用部分可分為牛蛙腿、前胸和軀干,其中牛蛙腿占總可食用部分質量的約60%,牛蛙腿肉營養(yǎng)豐富,肉質細嫩,味道鮮美,以鮮食為主[2]。牛蛙肉水分含量較高,在宰殺后,即使處于冷藏條件下,肌肉也易失水,烹飪后其咀嚼性和口感較柴,品質劣化,嚴重制約了生鮮牛蛙制品的市場化和規(guī)模化發(fā)展,因此研究牛蛙腿肉在冷藏期間的品質維持技術顯得尤為必要和迫切。

磷酸鹽作為水分保持劑,在食品工業(yè)中的應用主要集中在大宗畜禽肉(牛肉、豬肉和雞肉等)[3-5]、速凍面食制品(水餃、饅頭等)[6-7]和冷凍海產品(魚、蝦等)等方面,在牛蛙中的應用鮮見報道。磷酸鹽可以提升蝦仁體系的pH值,使肌肉遠離等電點,利于肌肉保水;且磷酸鹽在肉中發(fā)揮類似于ATP的作用,促進蝦仁肌動球蛋白解離,使蝦仁結構松弛,肌肉蛋白分子能最大程度地吸收和鎖住水分,從而具有很好的保水、鎖水效果[8]。磷酸鹽中的焦磷酸鹽可以解離肌動球蛋白,從而大大提高鹽溶性蛋白質含量且不破壞肉的纖維[9],使肌原纖維處于膨脹狀態(tài),蛋白質網(wǎng)絡空間增大,使得吸水力顯著提升[10]。本試驗以牛蛙為原料,探究復合磷酸鹽對冷藏期間牛蛙腿肉理化品質、感官品質的影響,為牛蛙產品的開發(fā)提供了依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

牛蛙:規(guī)格(250±30) g,采購于武漢市白沙洲農副產品大市場;復合磷酸鹽:湖北興發(fā)化工集團股份有限公司。

1.2 試劑

甲醛、對苯二酚、鉬酸銨、亞硫酸鈉(均為分析純):國藥集團化學試劑有限公司。

1.3 主要儀器與設備

NMI20-025V-1型低場核磁共振儀 上海紐邁電子科技有限公司;NIB610型倒置生物顯微鏡 安徽耐可視科技股份有限公司;TA-XT 2i型質構儀 英國Stable Micro Systems公司。

1.4 方法

1.4.1 樣品處理

挑選健康、體重為250 g左右的牛蛙。在宰殺前,對牛蛙進行低溫麻醉,即將活牛蛙放置于38 L保溫箱中2 h后取出,使牛蛙處于昏迷狀態(tài)。將牛蛙宰殺后去除蛙蹼,剝離蛙皮,去除內臟,取脊椎尾部以下部位即為牛蛙腿,清洗干凈后放在碎冰上備用。將牛蛙腿肉放入復合磷酸鹽溶液中于4 ℃下浸泡,浸泡濃度分別為0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%,浸泡時間分別為8,10,12,14,16 h,浸泡料液比分別為1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7。空白組為不浸泡復合磷酸鹽溶液、直接包裝的牛蛙腿肉。將浸泡好的牛蛙腿肉放置于方篩中瀝干5 min后采用12絲食品級PE自封袋(14 cm×17 cm)密封包裝。置于4 ℃冰箱中貯藏4 d,測定指標。

根據(jù)單因素試驗結果確定復合磷酸鹽浸泡的條件范圍,以浸泡濃度、浸泡時間、浸泡料液比為因素,以感官評分為指標設計三因素三水平正交試驗,確定最佳浸泡工藝參數(shù),正交試驗因素水平見表1。

1.4.2 感官評價

將冷藏后的牛蛙腿肉取出、清洗、切分,油炸溫度200 ℃,時間70 s。由經(jīng)過培訓的6名感官評價員依次對油炸后牛蛙腿肉的色澤、氣味、滋味、咀嚼性、口感進行感官評定,牛蛙腿肉感官評價標準見表2,總分由6項評分加權得到。

表2 牛蛙腿肉感官評價標準

1.4.3 質構測定

室溫下使用TA-XT物性測試儀測定牛蛙腿肉的質構特性。將牛蛙腿肉腹面朝上水平放置在測試儀平臺上,將牛蛙大腿內側中部對準測試探頭,探頭測試部位應盡量遠離腿骨。每次測試選擇相同部位,牛蛙左、右腿各測試一次。選擇全質構(TPA)模式,壓縮比50%,測試探頭為P/0.25S,測前速率為2 mm/s,測試速率為1 mm/s,測后速率為1 mm/s,觸發(fā)力為5 g,測定間隔時間為5 s。TPA結果采用TPA-Macro分析。

1.4.4 浸泡增重率和冷藏損失率

1.4.4.1 浸泡增重率

取出浸泡好的牛蛙,于方篩中瀝干5 min,稱其質量并記錄,浸泡增重率按下式計算。

式中:W為浸泡增重率,%;M1為浸泡前牛蛙腿肉質量,g;M2為浸泡后牛蛙腿肉質量,g。

1.4.4.2 冷藏損失率

將冷藏一定時間后的牛蛙腿肉從包裝袋中取出,于方篩中瀝干5 min后稱其質量,冷藏損失率按下式計算。

式中:W為冷藏損失率,%;M1為冷藏前牛蛙腿肉質量,g;M2為冷藏后牛蛙腿肉質量,g。

1.4.5 低場核磁

用手術刀鈍性分離牛蛙股三頭肌,將樣品順肌肉纖維方向切割成質量約3.00 g的肉塊,用濕濾紙擦干樣品表面水分,放入核磁樣品管中進行低場核磁共振測定,每組設置3個平行樣。選擇自旋回波(Carr-Purcell-Meiboom-Gill,CPMG)脈沖序列進行樣品的測試。測試條件:氫質子共振頻率20 MHz,采樣頻率(SW)100 kHz,回波數(shù)(NECH)6 000,回波時間(TE)0.5 ms,重復2次,等待時間(TW)3 000 ms,90°脈寬(P1)10.00 μs,180°脈寬(P2)20.0 μs,采樣點數(shù)(TD)=300 002,射頻頻率漂移量(O1)=620 019.5,所得數(shù)據(jù)應用核磁共振反演軟件得到樣品中水分橫向弛豫時間T2的反演圖譜,以表征不同樣品中不同組分的水分弛豫時間及峰面積。

1.4.6 組織結構觀察

用手術刀鈍性分離牛蛙股三頭肌,制作組織切片[11]。倒置顯微鏡鏡檢,圖像采集后用Image J進行圖像分析。

1.4.7 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2010軟件和SPSS 24.0軟件進行數(shù)據(jù)處理,采用Duncan檢驗進行顯著性分析,采用Origin 2021軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 浸泡濃度對牛蛙腿肉品質的影響

2.1.1 浸泡濃度對牛蛙腿肉感官品質的影響

由圖1可知,經(jīng)復合磷酸鹽溶液浸泡的牛蛙腿肉在色澤、口感、咀嚼性和感官總分上都明顯高于空白組,復合磷酸鹽組牛蛙腿肉色澤更加均勻,蛙肉多汁嫩滑,有彈性,纖維細膩,更易嚼碎。可見,復合磷酸鹽溶液可有效改善冷藏牛蛙腿肉烹飪后的品質。隨著復合磷酸鹽濃度的上升,滋味逐漸下降,主要是磷酸鹽產生金屬澀味[12],咀嚼性和口感評分以及感官總分呈先上升后穩(wěn)定的趨勢,2%和2.5%復合磷酸鹽組牛蛙腿肉的口感、咀嚼性評分最高。

圖1 浸泡濃度對牛蛙腿肉感官品質的影響

2.1.2 浸泡濃度對牛蛙腿肉質構特性的影響

由表3可知,隨著復合磷酸鹽濃度的增加,牛蛙腿肉的硬度先降低后升高,彈性變化不大,咀嚼性逐漸增加。可見,復合磷酸鹽溶液對牛蛙腿肉的質構特性影響顯著。

表3 浸泡濃度對牛蛙腿肉質構特性的影響

2.1.3 浸泡濃度對牛蛙腿肉浸泡增重率、冷藏損失率的影響

由圖2可知,隨著復合磷酸鹽濃度的增加,牛蛙腿肉的浸泡增重率逐漸降低,從12.59%降低至8.47%。低濃度復合磷酸鹽溶液降低了細胞外液的滲透壓,使細胞內的滲透壓大于細胞外的滲透壓,肌纖維吸水膨脹,低濃度樣品的滲透壓差值明顯大于高濃度樣品,從而使低濃度樣品的浸泡增重率大于高濃度樣品[13]。

圖2 浸泡濃度對牛蛙腿肉浸泡增重率、冷藏損失率的影響

復合磷酸鹽組的冷藏損失率顯著高于空白組,表明冷藏過程中,浸入到牛蛙腿肉的復合磷酸鹽溶液有一部分流失。隨著復合磷酸鹽濃度的增加,冷藏損失率先上升后下降,溶液的pH值升高,蛋白質的靜電作用力增強,pH值的升高還會使肌纖維膨脹,從而使肉中的水分得以保留[14]。磷酸鹽與金屬離子結合后會促使肌動蛋白解離,增加肉蛋白的溶解性,從而提高持水性[15]。蛋白質與水的結合能力也隨著離子強度的增加而增加[16-17]。當復合磷酸鹽濃度為1%～2.5%時,隨著濃度增加,pH值逐漸提高,浸泡液的離子強度增大,利于肌纖維膨脹和肌原纖維蛋白溶出,故牛蛙腿肉對水分的保留作用增強[18]。

2.1.4 浸泡濃度對牛蛙腿肉水分存在狀態(tài)的影響

低場核磁共振技術(LF-NMR)是一種快速、非侵入式的研究物質和食品中水分遷移變化規(guī)律的方法。對牛蛙腿肉弛豫時間數(shù)據(jù)進行多指數(shù)擬合,得到在冷藏條件下牛蛙腿肉在不同復合磷酸鹽浸泡濃度下的低場核磁共振圖譜,見圖3。

圖3 浸泡濃度對牛蛙腿肉弛豫時間T2i分布的影響

由圖3和表4可知,浸泡濃度不同,牛蛙腿肉樣品在0～10 000 ms之間均呈現(xiàn)3個峰,弛豫時間T2越短,說明水分的自由度越低。3個峰對應牛蛙腿肉樣品的3種水分狀態(tài):T21(1～10 ms)為與大分子緊密結合的結合水,該部分水分相對含量變化不明顯;T22(10～100 ms)為不易流動水,主要為存在于肌原纖維和膜之間的水;T23(>100 ms)為位于肌原纖維結構之外的自由水。與空白組相比,經(jīng)復合磷酸鹽溶液浸泡的牛蛙腿肉相對應的3個峰均明顯左移,這表明復合磷酸鹽溶液可以使冷藏牛蛙腿肉的水分自由度降低,水分流動性減小。隨著復合磷酸鹽濃度的增加,不易流動水相對含量逐漸增加,從94.01%升到96.32%,而自由水相對含量降低,從2.87%降到0.22%,磷酸鹽具有持水作用,能夠促使牛蛙腿肉中自由水向不易流動水遷移,綜上所述,復合磷酸鹽溶液可以有效增強對冷藏牛蛙腿肉中水分的束縛以及降低自由水的相對含量,增強牛蛙腿肉的保水性,且此作用隨著浸泡濃度的增加而增強。

表4 浸泡濃度對牛蛙腿肉弛豫時間及峰比例的影響

2.1.5 浸泡濃度對牛蛙腿肉組織結構的影響

由圖4可知,牛蛙肌細胞均呈完好的多邊形,與新鮮組相比,空白組牛蛙肌細胞明顯脫水收縮,細胞間隙增大;隨著復合磷酸鹽濃度的增大,牛蛙肌細胞間隙與空白組相比逐漸減小,肌纖維趨于圓潤,當復合磷酸鹽濃度為2%和2.5%時,觀察到牛蛙腿肉肌纖維明顯溶脹。

圖4 浸泡濃度對牛蛙腿肉組織結構的影響(10×10)

由圖5可知,相比于空白組,復合磷酸鹽組細胞間隙面積占比更小。且當濃度從0.5%增加至1.5%時,細胞間隙面積占比無明顯變化,仍顯著大于新鮮組。而當濃度從2%增加至2.5%時,各組細胞間隙面積占比逐漸減小,且減小的幅度較大,牛蛙細胞間隙面積占比明顯小于新鮮組。可見,適宜濃度的復合磷酸鹽溶液可以改善冷藏牛蛙腿肉的組織結構,使牛蛙的肌纖維溶脹變得圓潤,從而緩解冷藏過程中肌纖維收縮失水、細胞間隙增加。

圖5 浸泡濃度對牛蛙細胞間隙面積占比的影響

2.2 浸泡時間對牛蛙腿肉品質的影響

2.2.1 浸泡時間對牛蛙腿肉感官品質的影響

由圖6可知,經(jīng)復合磷酸鹽溶液浸泡的牛蛙腿肉在色澤、口感、咀嚼性和感官總分上都明顯高于空白組。隨著浸泡時間的延長,牛蛙腿肉的咀嚼性和口感評分及感官總分先緩慢上升后趨于平緩,浸泡14 h和16 h的牛蛙腿肉油炸后表面呈淺黃色,易嚼碎,軟硬適中。復合磷酸鹽溶液可有效改善冷藏4 d后牛蛙腿肉的感官品質,而且適當延長浸泡時間可有效加強這一效果。

2.2.2 浸泡時間對牛蛙腿肉質構特性的影響

由表5可知,隨著浸泡時間的延長,經(jīng)復合磷酸鹽溶液浸泡的牛蛙腿肉的硬度逐漸增加,彈性逐漸降低,咀嚼性無顯著變化。復合磷酸鹽溶液可明顯影響牛蛙腿肉的質構特性,且浸泡時間對牛蛙腿肉質構特性的影響顯著。

表5 浸泡時間對牛蛙腿肉質構特性的影響

2.2.3 浸泡時間對牛蛙腿肉浸泡增重率、冷藏損失率的影響

由圖7可知,隨著浸泡時間的延長,牛蛙腿肉的浸泡增重率逐漸增加。隨著浸泡時間的延長,牛蛙腿肉中浸入的復合磷酸鹽不斷增加,pH值和離子強度隨之增加,在靜電斥力的作用下蛋白結構產生更多的空間,使更多的水分子得以容納,牛蛙腿肉的質量增加[19]。復合磷酸鹽組的冷藏損失率顯著高于空白組,隨著浸泡時間的不斷延長,冷藏損失率緩慢降低,降低幅度較小。

圖7 浸泡時間對牛蛙腿肉浸泡增重率、冷藏損失率的影響

2.2.4 浸泡時間對牛蛙腿肉水分存在狀態(tài)的影響

浸泡時間對牛蛙腿肉弛豫時間T2i分布的影響見圖8,浸泡時間對牛蛙腿肉弛豫時間及峰比例的影響見表6。

圖8 浸泡時間對牛蛙腿肉弛豫時間T2i分布的影響

由圖8和表6可知,復合磷酸鹽組牛蛙腿肉對應的3個峰與空白組相比均明顯左移,表明1.5%復合磷酸鹽可以增加冷藏牛蛙腿肉對水分的束縛性。隨著浸泡時間的延長,經(jīng)復合磷酸鹽溶液浸泡的牛蛙腿肉的T21、T22無明顯變化,T23先增加后穩(wěn)定,說明延長復合磷酸鹽浸泡時間會使自由水的流動性降低,但對結合水和不易流動水無明顯影響。T21為結合水,該部分水分相對含量變化不明顯;隨著復合磷酸鹽浸泡時間的延長,不易流動水相對含量逐漸增加,從92.83%升到96.14%,而自由水相對含量降低,從3.78%降到0.79%。綜上所述,復合磷酸鹽溶液可以有效增強對冷藏牛蛙腿肉中水分的束縛以及降低自由水的相對含量,增強牛蛙腿肉的保水性,且此作用隨著浸泡時間的延長而增強。

2.2.5 浸泡時間對牛蛙腿肉組織結構的影響

由圖9可知,隨著浸泡時間的延長,牛蛙腿肉細胞排列明顯趨于密集,細胞間隙變小。肌纖維溶脹,更加圓潤。由圖10可知,復合磷酸鹽溶液導致牛蛙腿肉肌纖維間隙面積占比減小,且隨著浸泡時間的延長呈現(xiàn)出先緩慢降低后快速降低至穩(wěn)定的趨勢。可見,1.5%復合磷酸鹽溶液可以使牛蛙腿肉細胞間隙縮小,且浸泡時間為14～16 h時復合磷酸鹽對牛蛙腿肉的作用效果更強,可以明顯減弱冷藏對牛蛙腿肉組織結構的影響。

圖9 浸泡時間對牛蛙腿肉組織結構的影響(10×10)

圖10 浸泡時間對牛蛙細胞間隙面積占比的影響

2.3 浸泡料液比對牛蛙腿肉品質的影響

2.3.1 浸泡料液比對牛蛙腿肉感官品質的影響

由圖11可知,與未浸泡復合磷酸鹽溶液的牛蛙腿肉相比,經(jīng)復合磷酸鹽溶液浸泡的牛蛙腿肉在色澤、口感、咀嚼性和感官總分上顯著高于空白組,這表明復合磷酸鹽溶液可有效改善油炸牛蛙腿肉的色澤、口感和咀嚼性。浸泡料液比對冷藏4 d的牛蛙腿肉感官品質的影響較小,增加料液比不能有效增強復合磷酸鹽溶液對牛蛙腿肉的改善效果。

圖11 浸泡料液比對牛蛙腿肉感官品質的影響

2.3.2 浸泡料液比對牛蛙腿肉質構特性的影響

由表7可知,隨著浸泡料液比的不斷增加,牛蛙腿肉各項質構特性變化均不明顯,各組間無顯著性差異(P>0.05)。

表7 浸泡料液比對牛蛙腿肉質構特性的影響

2.3.3 浸泡料液比對牛蛙腿肉浸泡增重率、冷藏損失率的影響

由圖12可知,復合磷酸鹽組牛蛙腿肉的冷藏損失率顯著高于空白組,隨著浸泡料液比從1∶3增加至1∶7,各組牛蛙腿肉的浸泡增重率和冷藏損失率無顯著性差異(P>0.05)。

圖12 浸泡料液比對牛蛙腿肉浸泡增重率、冷藏損失率的影響

2.3.4 浸泡料液比對牛蛙腿肉水分存在狀態(tài)的影響

浸泡料液比對牛蛙腿肉弛豫時間T2i分布的影響見圖13,浸泡料液比對牛蛙腿肉弛豫時間及峰比例的影響見表8。

圖13 浸泡料液比對牛蛙腿肉弛豫時間T2i分布的影響

表8 浸泡料液比對牛蛙腿肉弛豫時間及峰比例的影響

由圖13和表8可知,復合磷酸鹽組牛蛙腿肉的T21、T22、T23顯著小于空白組(P<0.05)且對應的3個峰與空白組相比均明顯左移,說明浸泡1.5%復合磷酸鹽12 h可以顯著增強冷藏牛蛙腿肉對水分的束縛性,但對結合水、不易流動水和自由水的相對含量無明顯影響,說明浸泡料液比對牛蛙腿肉水分存在狀態(tài)無顯著影響。

2.3.5 浸泡料液比對牛蛙腿肉組織結構的影響

由圖14和圖15可知,經(jīng)復合磷酸鹽溶液浸泡的牛蛙腿肉細胞間隙小于空白組,浸泡料液比的變化對牛蛙腿肉細胞間隙的大小影響不顯著,經(jīng)復合磷酸鹽溶液浸泡的5組牛蛙腿肉之間無顯著性差異(P>0.05)。

圖14 浸泡料液比對牛蛙腿肉組織結構的影響(10×10)

圖15 浸泡料液比對牛蛙細胞間隙面積占比的影響

綜上可知,1.5%～2.5%的復合磷酸鹽、浸泡時間10～14 h對冷藏牛蛙腿肉的品質有顯著影響,對感官品質、組織結構、水分狀態(tài)都具有較好的改善作用。但增加浸泡料液比對這一改善作用無明顯影響,因此選擇浸泡濃度1.5%～2.5%、浸泡時間10～14 h和浸泡料液比1∶3～1∶5(基于節(jié)約成本考慮)進行正交試驗。

2.4 復合磷酸鹽浸泡工藝的優(yōu)化

2.4.1 正交試驗

為了確立較優(yōu)的浸泡條件,根據(jù)單因素試驗結果,以浸泡濃度、浸泡時間、浸泡料液比為因素,以感官評分為指標設計三因素三水平正交試驗來優(yōu)化浸泡工藝,試驗設計和結果見表9,方差分析見表10。

表9 正交試驗結果與分析

表10 浸泡工藝正交試驗方差分析

由表9和表10可知,復合磷酸鹽浸泡條件對牛蛙腿肉的影響大小為浸泡時間>浸泡濃度>浸泡料液比,浸泡時間和浸泡濃度對牛蛙腿肉感官評分的影響顯著,而浸泡料液比對牛蛙腿肉感官評分的影響不顯著。同時,A因素以A2為最佳,B因素以B3為最佳,C因素以C3為最佳,綜上,A2B3C3為最佳組合,即最優(yōu)浸泡條件為浸泡濃度2%、浸泡時間14 h、浸泡料液比1∶5。因為浸泡料液比對感官評分的影響不顯著,同時為了節(jié)省生產成本,所以后續(xù)安排浸泡濃度2%、浸泡時間14 h、料液比1∶3～1∶5和正交試驗中感官總分最高的2組進行比較來進一步驗證最佳工藝。

2.4.2 驗證試驗

驗證試驗結果見表11。

表11 驗證試驗結果

由表11可知,3,4,5組的感官總分優(yōu)于1,2組,而3,4,5組無顯著性差異。第3組浸泡料液比為1∶3,成本最低,此時可得到口感和咀嚼性較優(yōu)的牛蛙腿肉。在此條件下浸泡的牛蛙腿肉的磷酸鹽添加量為2.04 g/kg,未超過GB 2760-2014《食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》中的5 g/kg(以PO43-計)。故復合磷酸鹽最佳浸泡條件為浸泡濃度2%、浸泡時間14 h、浸泡料液比1∶3。

3 結論

本試驗研究了復合磷酸鹽對冷藏過程中牛蛙腿肉品質的影響,結果表明,復合磷酸鹽改善了冷藏牛蛙腿肉的質構和感官品質,從微觀上看,促進肌纖維溶脹,細胞失水減少,從 LF-NMR 橫向弛豫時間T2和核磁成像圖可以看出,隨著復合磷酸鹽濃度和浸泡時間的增加,不易流動水T22逐漸增加,而自由水T23逐漸減少,綜合上述評價結果,復合磷酸鹽的浸泡前處理可以較好地保證牛蛙腿肉的品質,延緩牛蛙腿肉的品質劣變。