空气解冻温度对猪里脊肉品质的影响

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　　摘 要：以冷冻猪里脊肉为研究对象，在4、12、20、30 ℃温度条件下对其进行空气解冻，测定猪里脊肉解冻时间、汁液流失率、蒸煮损失率、保水性、pH值、色泽、水分分布、质构和微观结构等特性变化。结果表明：猪里脊肉汁液流失率与解冻时间呈非线性关系;12、20 ℃空气解冻对猪里脊肉的保水性影响较小;不同空气解冻温度对猪里脊肉pH值、亮度值和红度值无显著影响;30 ℃空气解冻对猪里脊肉中不易流动水影响最小，稳定性最好，其次为20、4、12 ℃;与对照组鲜肉相比，不同温度空气解冻处理组猪里脊肉蒸煮后硬度存在显著差异（P<0.05）;12 ℃空气解冻后猪里脊肉中肌纤维间空隙变大。不同空气解冻温度对猪里脊肉品质的影响存在差异性。
　　关键词：猪里脊肉;空气解冻;温度;水分分布;品质
　　Abstract： Frozen pork tenderloin meat was thawed in air at 4， 12， 20 or 30 ℃. Changes in thawing time， thawing loss， cooking loss， water holding capacity， pH value， color， water distribution， texture and microstructure were examined. The results showed that there was a nonlinear relationship between thawing loss and thawing time. Air thawing at 12 and 20 ℃ had the least effect on water holding capacity of pork tenderloin meat. Different air-thawing temperatures had no significant effect on pH value， brightness value and redness value. Air thawing at 30 ℃ had the least effect on immobilized water in meat， leading to the best stability， followed by thawing at 20， 4 and 12 ℃. Compared with fresh meat， there was significant difference （P < 0.05） in the hardness of different air-thawing treatments after cooking. After thawing at 12 ℃， the space between muscle fibers in pork tenderloin meat became larger. Different air-thawing temperatures had different effect on the quality of pork tenderloin meat.
　　Keywords： pork tenderloin meat; air thawing; temperature; water distribution; quality
　　因季節、地域等因素，肉制品流通贮藏过程中会采用冷冻方式。冷冻已成为全球出口肉类首选的保鲜方法，但是冷冻会使肉品中的大部分水在冰点以下经历相变而生长出冰晶，降低肉品的保水能力，主要表现为冻肉解冻后的汁液损失，汁液损失对蛋白质功能有直接影响[1]，进一步导致肉感官、嫩度及色泽变差、蛋白质和脂肪氧化、营养成分流失等现象出现，从而降低肉品质量[2-3]。冻结和解冻过程对猪里脊肉品质均有不同程度的影响，其中解冻对猪里脊肉的影响大于冻结[4-5]。因此，研究不同解冻方式和解冻温度对最大限度保持肉品质具有重要意义。
　　目前，冷冻肉类的常用解冻方法有空气解冻、水解冻等传统方法[6]和微波解冻[7-8]、超声辅助解冻[9-10]、欧姆电阻解冻[11]等新型解冻方法，这些新型解冻方法在解冻速率和肉类品质保持方面有较大优势，但在应用成本和产品品质改善方面也存在一定限制，如微波解冻存在边角过热效应，由于解冻速率较快，肉块的四周已发生蛋白质变性现象，其中心可能依然是冻结状态。目前，企业和工厂实际应用较多的解冻方法是空气解冻和水解冻，空气解冻作为一种传统解冻方法具有操作简单、成本低的特点[12]。空气解冻的温度、时间对于解冻后肉的品质有着十分重要的影响。由于空气解冻消耗时间较长，其对猪肉品质的影响程度较大[13]，低温空气解冻改善了猪肉的色泽、保水性和嫩度[14]，不同空气解冻温度影响猪肉的品质特性[15-16]。不同解冻处理温度对于解冻速率的影响较大，而解冻速率对于冷冻肉品质的影响目前没有一致性结论。
　　本研究采用不同温度对冷冻猪里脊肉进行空气解冻，设计温度梯度包括4（冰箱解冻温度，即冷藏解冻）、12（肉类屠宰厂常用车间工作温度）、20（一般室温温度）、30 ℃（较高室温温度），研究低温、常温、高温等不同空气解冻温度对冷冻猪里脊肉品质变化的影响，分析解冻时间、汁液流失、蒸煮损失、保水性、pH值、颜色、水分分布、质构和微观结构等特性变化，为冷冻肉空气解冻技术在食品工业中的实际应用提供理论依据。
　　1 材料与方法
　　1.1 材料与试剂
　　新鲜猪里脊肉（冷却保鲜肉）宰后在冷库排酸成熟后经冷链运送到超市，在郑州市家联华超市一次性购买来自同一头猪的里脊肉。
　　1.2 仪器与设备
　　HH-4A数显恒温水浴锅 常州润华电器有限公司;YP20002多功能电子天平 上海衡平科学仪器有限公司;TA. new plus物性测试仪 英国Stable Micro System公司;NMI20低场核磁共振仪 上海纽迈电子科技有限公司;X-Rite Ci6x色差计 上海罗中科技发展有限公司;BPC-250F生化培养箱 上海一恒科学仪器有限公司;DELTA-320 pH计 北京联合科力科技有限公司;LGJ-50FD真空冷冻干燥机 北京松源华兴科技发展有限公司;SU8010冷场发射扫描电子显微镜 日本日立公司;Testo 405-V1高精度热敏式风速仪 德图仪器国际贸易（上海）有限公司。 　　1.3 方法
　　1.3.1 样品处理
　　沿肌肉纤维走向将原料肉切成长方体肉块（约为8.0 cm×3.0 cm×2.5 cm），质量约为65 g，用保鲜膜包裹后置于-20 ℃冰箱冷冻48 h。进行解冻实验时将冷冻肉样取出，揭去保鲜膜，分别置于一次性培养皿中，放入温度设定为4、12、20、30 ℃的培养箱中进行空气解冻，肉块周围空气流速0.1～0.3 m/s;待肉块中心温度达到0 ℃将其从培养箱中取出，进行相关指标测定。每个处理组6 块肉样，以冷却鲜肉作为对照组。
　　1.3.2 解冻时间测定
　　将多路温度测定仪的探头置于肉样中心，测定肉样中心温度随解冻时间的变化情况，当肉样中心温度达到0 ℃时视为到达解冻终点，记录解冻时间。
　　1.3.3 解冻汁液流失率测定
　　取出冷冻肉样，揭去保鲜膜后称质量，即为肉样解冻前质量（m1），解冻完成后，用滤纸吸干肉样表面汁液后称质量，为肉样解冻后质量（m2）。汁液流失率按式（1）计算。
　　1.3.4 蒸煮损失率测定
　　冷冻肉样解冻完成后，取一定质量肉样用于pH值和水分分布测定，称取剩余肉块质量（m3）后，将其置于真空袋中，放入80 ℃水浴锅中保持30 min，使肉块中心温度达到约75 ℃，取出置于4 ℃冰箱中，12 h后从冰箱取出，放置至室温后，用滤纸吸干表面汁液后称质量（m4）。蒸煮损失率按式（2）计算。
　　1.3.5 保水性测定
　　肉样保水性主要通过汁液流失率和蒸煮损失率来衡量，总损失率按式（3）计算，其值越大，肉样保水性越差。
　　1.3.6 pH值测定
　　冷冻肉样解冻完成后，称取10 g待测肉样置于烧杯中，加入90 mL蒸馏水，使用绞肉机将其绞成匀浆，随后将pH计探头插入匀浆中，待读数稳定后记录pH值。
　　1.3.7 色泽测定
　　冷冻肉样解冻完成后，利用色差计对肉品表面色泽进行测定，其中L*代表亮度值，a*代表红度值，b*代表黄度值。每个肉样重复测定3 次，结果取平均值。
　　1.3.8 水分分布测定
　　冷冻肉样解冻完成后，沿肌肉纤维走向切成1.1 g左右的条状，置于1.5 mL离心管中，放入圆柱型核磁管中，使用CPMG序列校准后测定横向弛豫时间T2。测量室温度为（32.00±0.01） ℃，采样点数为816 034，接收谱宽为200 kHz，经过20 次重复扫描获得数据。
　　1.3.9 质构测定
　　将测定蒸煮损失率之后的肉块切成3.0 cm×2.5 cm×2.0 cm的块状，采用物性测定仪的TPA模式进行测定。参数设定：探头P/6;测前速率2.00 mm/s;测中速率1.00 mm/s;测后速率5.00 mm/s;压缩比40%;测定时间间隔5.0 s。每个样品重复测定3 次，结果取平均值。
　　1.3.10 微观结构观察
　　冷冻肉样解冻完成后，沿肌肉纤维方向切成3.0 cm×1.5 cm×1.0 cm的条状肉块，放入保鲜袋中，置于-80 ℃冰箱冷冻贮藏;待所有样品冷冻之后，将样品放入冷冻干燥机中进行40 h冷冻干燥，之后采用扫描电子显微镜观察解冻肉横切面的微观结构。
　　1.4 数据处理
　　利用PASW Statistics 18.0软件进行数据分析，使用单因素方差分析对数据进行分析，采用Duncan’s方法進行多重比较，P<0.05为差异显著;利用Excel 2016软件绘图。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同空气解冻温度下冷冻猪里脊肉的解冻时间
　　由表1可知，空气解冻温度为4 ℃时，肉样解冻时间约为5.0 h，12 ℃时解冻时间约为3.0 h，20 ℃时解冻时间约为2.3 h，30 ℃时解冻时间约为1.8 h。随着空气解冻温度的升高，肉样解冻时间缩短。
　　2.2 空气解冻温度对冷冻猪里脊肉汁液流失率的影响
　　由图1可知，不同空气解冻温度条件下肉样汁液流失率差异显著（P<0.05）。空气解冻温度为12 ℃时，肉样汁液流失率最大，其次分别为空气解冻温度30、4、20 ℃时;空气解冻温度为4 ℃时，肉样汁液流失率显著低于12 ℃时（P<0.05），空气解冻温度为20 ℃时，肉样汁液流失率与4 ℃时差异不显著，但显著低于其他组（P<0.05）;空气解冻温度为30 ℃时，肉样汁液流失率较高，这与陈春光[17]的研究结果相似，其采用10、15、20、25、30 ℃空气解冻猪后腿肉，结果表明，20 ℃和25 ℃时解冻汁液流失率最小，15 ℃和30 ℃时解冻汁液流失率最大，10 ℃时汁液流失率较大。
　　4 ℃空气解冻时，较低的温度对氧化反应有抑制作用[18]，同时降低了肉样中心与表面的温差，缓慢的解冻过程为肌肉组织吸收由冰晶融化产生的水提供了充足时间，有利于解冻汁液重新回渗入细胞[19-21]，从而达到降低汁液流失率的效果;12 ℃与4 ℃空气解冻相比温度升高，解冻时间显著减少，肉样汁液流失率显著增加;然而，20 ℃与12 ℃空气解冻相比温度升高，解冻时间显著减少，汁液流失率显著减少;30 ℃空气解冻较快，肌肉无法及时吸收由冰晶融化产生的水，同时解冻温度相对较高，蛋白质氧化变性程度较大，导致汁液流失率增大。综合来看，肉样汁液流失率与空气解冻时间呈非线性关系。
　　2.3 空气解冻温度对冷冻猪里脊肉蒸煮损失率和保水性的影响
　　由图2可知，不同空气解冻温度条件下肉样蒸煮损失率差异显著（P<0.05）。与对照组相比，空气解冻温度为12 ℃时，肉样蒸煮损失率最小，而此时肉样汁液流失率反而最大，由此可以推测，汁液流失率较大导致猪里脊肉中的水分（包括不易流动水）严重流失，使得蒸煮时可流失的水分减少，因此蒸煮损失率反而较小，这与Farouk等[22]的报道部分一致，他们发现，冷冻肉解冻后，由于汁液损失而失去水分，解冻后肉样的蒸煮损失率低于新鲜肉。20 ℃空气解冻后肉样的蒸煮损失率相对较小，4、30 ℃空气解冻后肉样的蒸煮损失率均较大。4 ℃空气解冻过程中，通过最大冰晶形成带时间较长，对肌肉微观结构损害较大，因此肉样蒸煮损失率相对较高;30 ℃空气解冻过程中温度较高，蛋白质氧化变性程度较大，蒸煮损失率相对较高。肉样冻结时形成的冰晶对细胞膜和组织结构造成损害，挤压肌原纤维，使得水分结合较疏松，不易流动水流出，这些损害表现为解冻肉蒸煮损失率明显增大[23]。 　　肉样的汁液流失率和蒸煮损失率共同反映其保水性，二者的总损失率越大，肉样保水性越差。解冻会破坏肉样的致密结构，使肉样肌纤维收缩，肌纤维束空隙变大，从而导致肉样保水性降低[1]。
　　2.4 空气解冻温度对冷冻猪里脊肉pH值的影响
　　由图4可知，不同空气解冻温度条件下肉样pH值无显著变化，维持在5.50～5.70。肉类的酸碱度受解冻而非冷冻过程的影响[24]，解冻会引起肌肉中矿物质元素和小分子蛋白质的混合物随着汁液一起流失，增加溶质浓度，从而造成pH值的略微下降[2，25]。4、20、30 ℃空气解冻后肉样pH值均低于5.60，而12 ℃较低温解冻后肉样pH值大于5.65，系水力相对较好，这与12 ℃空气解冻猪里脊肉保水性较好的研究结果相一致。
　　2.5 空气解冻温度对冷冻猪里脊肉色泽的影响
　　颜色是衡量猪肉品质的重要指标，是影响消费者对肉制品接受程度最直观的因素[26]。由表2可知，与对照组鲜肉相比，不同空气解冻温度条件下肉样L*和a*无显著差异，L*普遍降低，4、12、20 ℃条件下解冻肉样a*则略微升高，30 ℃条件下a*略微下降，Xia Xiufang等[27]研究表明，肉样解冻过程中，肌红蛋白的氧化和降解会导致肉样色泽劣变。与对照组鲜肉相比，4、12、20 ℃空气解冻条件下肉样b*显著增大（P<0.05），而30 ℃条件下无显著变化，可能是由于30 ℃条件下解冻时间较短，肉样与空气接触时间较少，氧化程度较低，因而b*较低，且最接近鲜肉的色泽，对肉色的保持效果最好，4、12、20 ℃空气解冻条件下对肉色的保持效果无显著差异。
　　2.6 空气解冻温度对冷冻猪里脊肉水分分布的影响
　　根据Bertram等[28]的报道，宰后初期猪里脊肉中存在3 种水分，即结合水、不易流动水和自由水。T2b代表结合水（1～10 ms，和大分子紧密相连的水）出峰时间，P2b代表结合水占猪里脊肉中总水分的比例，T21、P21分别代表不易流动水（30～60 ms，位于高度组织化蛋白质结构内部的水或细胞水）的出峰时间及其占猪里脊肉中总水分的比例，T22、P22代表自由水（100～400 ms，肌原纤维蛋白外部水或细胞外水）的出峰时间及其占猪里脊肉中总水分的比例[29]。
　　由图5A、5D可知，不同温度空气解冻对猪里脊肉中结合水的出峰时间和峰面积比无显著影响。结合水的结构性质很稳定，即使在很大外力作用下，其与蛋白质结合的状态也无法改变，所以结合水不影响肉品的系水力。大多数不易流动水被困在肌纤维和细胞膜之间，尤其是贮存水分的肌纤维蛋白[30]对提高肌肉组织的保水能力起着至关重要的作用。T21越小，不易流动水与底物的结合越牢固[31-32]。由图5B、5E可知，与对照组鲜肉相比，30 ℃空气解冻导致T21显著减小（P<0.05），不易流动水的稳定性增大（出峰时间缩短）。与对照组鲜肉相比，P21由于解冻而显著减小（P<0.05），其中12 ℃空气解冻时P21最小，且与对照组差异显著（P<0.05），与解冻后汁液流失率较大表现出相关性。同时，4、20 ℃空气解冻时P21与对照组相比也呈现显著差异（P<0.05），30 ℃空气解冻时P21与对照组最为接近。猪肉冻结过程中，内部形成冰晶，对肌原纤维结构造成挤压，导致解冻时部分不易流动水流出，存留其中的不易流动水更加稳定，表现为出峰时间前移，不易流动水峰面积比例显著下降[33]。因此，30 ℃空气解冻对猪里脊肉中不易流动水的保持效果最好，其次為20、4、12 ℃空气解冻。由图5C、5F可知，解冻会导致猪里脊肉中T22显著增大（P<0.05），降低自由水的稳定性，同时P22显著增大（P<0.05），其中12 ℃空气解冻时P22最大，其次为4、20、30 ℃空气解冻，与汁液流失率呈现出较大的相关性。自由水受外界干扰程度较大[34]，它是解冻时汁液流失的直接来源，而且解冻过程也会引起肉品中的一部分不易流动水“态变”成为自由水，使得汁液流失率增大[35]。
　　综上所述，30 ℃解冻对猪里脊肉的水分保持效果最佳，其次为20、4、12 ℃解冻。
　　2.7 空气解冻温度对冷冻猪里脊肉质构特性的影响
　　由表3可知，与对照组鲜肉相比，不同空气解冻温度条件下肉样硬度存在显著差异（P<0.05），均略微升高，但不同温度处理组之间硬度无显著差异，黏附性和咀嚼度与对照组相比无显著变化。4 ℃空气解冻后肉样弹性较小，与对照组差异显著（P<0.05），其余3 个处理组与对照组差异均不显著，且弹性均略微降低。结果表明，解冻会使猪里脊肉口感变硬，这与Zhang Xin等[36]的研究结果一致，不同解冻处理的肉块蒸煮后剪切力均显著增大。在解冻过程中，肌肉的肌原纤维蛋白发生一定程度的变性，肌肉内部组织结构发生一定变化，导致肉样蒸煮后硬度增加。不同解冻方式对肉品咀嚼性和弹性影响的差异主要与解冻过程中肉中蛋白质的物化性质和新鲜度相关，随着冻结肉进入融化阶段，蛋白质逐渐分解为小分子物质，使肉的质构特性发生变化[37]。
　　2.8 空气解冻温度对冷冻猪里脊肉微观结构的影响A. 对照组;B. 4 ℃空气解冻;C. 12 ℃空气解冻;D. 20 ℃空气解冻;E. 30 ℃空气解冻。
　　由图6可知，在对照组鲜肉和12 ℃空气解冻肉样中可以清晰地观察到结缔组织膜，结缔组织膜起着保持肌肉完整性、防止肌纤维受到损伤的作用[1]。4、20、30 ℃空气解冻肉样中没有观察到结缔组织膜，可能是由于拍摄位置的问题。整体看来，4、20、30 ℃空气解冻肉样肌纤维间的分布与对照组鲜肉相比没有较大差异，12 ℃空气解冻肉样肌纤维间的空隙稍大，这可能与12 ℃解冻条件下汁液损失率较大、肌肉系水力较差有关。
　　3 结 论
　　不同空气解冻温度对猪里脊肉解冻时间、汁液流失率、蒸煮损失率、保水性、b*、T21、P21、T22、P22、质构、微观结构等品质影响较大。不同空气解冻处理组样品蒸煮后硬度均显著增加，但不同处理组间无显著差异，同时弹性降低。4 ℃空气解冻对于猪里脊肉的品质变化会产生一定的影响，12 ℃空气解冻条件下肉样的汁液流失率与蒸煮损失率之和最小，即猪里脊肉的保水性最好。30 ℃条件下空气解冻具有一定的优点，如解冻时间最短、b*与鲜肉最为接近、对肉色的保持效果最好，同时对猪里脊肉的水分保持效果最佳，解冻后肉样不易流动水含量与鲜肉最为接近，稳定性最好，其次为20、4、12 ℃。12 ℃空气解冻条件下，肌纤维空隙较大，其他不同温度空气解冻条件下，猪里脊肉的微观结构无明显变化。 　　参考文献：
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