反复冻融对羊肉品质的影响.doc

反复冻融对羊肉品质的影响(SRTP)摘要：【目的】研究反复冷冻-解冻对羊肉品质特性和微观结构的影响，为肉类保鲜提供科学依据。【方法】羊肉后腿长肌经过反复冻结（-4，15 h）、解冻（室温解冻）后，测定肌肉解冻损失(thawing loss, TL)、煮制损失（cooking loss，CL）、剪切力（cutting force，CF）、压力损失（pressing loss, PL）、微观结构、肉的颜色（(L*，a*和 b*值）、硫代巴比妥酸值（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）等指标。【结果】随着冷冻-解冻次数的增加，羊肉的 TL、CL、WL、TBARS、L*和 b*值明显增大(P0.05)，肌纤维排列混乱断裂、肌纤维间隙增大、结构疏松、肌内膜破裂，a*值逐渐变小；冷冻-解冻 1 次后猪肉 CF 明显高于新鲜羊肉，超过 3 次后，CF 逐渐变小。【结论】反复冷冻-解冻过程严重破坏了肌肉微观结构、降低了羊肉品质。关键词：冷冻-解冻循环；羊肉；微观结构；品质特性Abstract:Objectivestudy the Influence ofrepeatedfreeze-thawingon the quality characteristicsand microstructure of mutton, in order to provide a scientific basisfor keeping freshnessof meat. MethodsAfter repeatedfreezing(-4 , 1d),thawing(thawat room temperature) of back legsmuscles, measure thawingloss (thawing loss, TL),cookingloss(cooking loss, CL),cutting force(cutting force, CF),pressing loss(pressing loss, PL),micro-structure,color(L *, a *andb * values),thiobarbituricacid value(thiobarbituric acid reactive substances, TBARS)and other indicators. With the incrense offreezingthawing cycles times,muttonTL, CL, WL, TBARS, L *andb * valuesincreased significantly(P 0.05),musclefibersconfusion and fracture, gap became larger,structure became loose,muscle membranerupture, a *valuesbecame smaller gradually ;afterfrozen-thawingone time,CFwas significantly higher thanfreshmutton, more than threetimes, CFbecame smaller and smaller. Conclusionrepeatedfreezingthawing processseverely damagedmuscle microstructure, reducing thequality ofmutton.Keywords: frozen-thawingcycle;mutton; microstructure;quality characteristics【研究意义】冷冻能抑制肉中大多数微生物的生长繁殖，降低酶的活性，因此相对安全卫生、货架期较长，同时它还可以有效的增加肉制品消费的机动性和可支配性。因此，冷冻是贮藏原料肉最有效最方便的方法之一。但是，冷冻肉制品在冷冻的过程中会产生大小不一的冰晶，进而对肌细胞的膜结构和微观组织结构造成机械伤害，从而降低肉的品质;特别是由储藏时温度较低、而在运输和销售时温度较高，这样的温度变化波动所引起的肉制品反复冻融，会引起肉中一系列生化反应，进而降低肉的品质。因此研究反复冷冻-解冻对羊肉品质的影响具有重要指导意义。【前人研究结果】Hale(1981)报道，反复冻结会引起鱼肉肌纤维收缩,损失较大。Sriket(2007)研究表明，黑老虎虾和白老虎虾经过反复冻结对肌肉微观结构的影响得出,经过多次反复冻融后肌肉的纵切面变化明显；Z带损失,且白老虎虾损失的更明显,从肌肉的横切面看,肌束间空间增大,肌内膜破裂、蛋白质变性。Hansen和Ballin等发现，随着反复冻融次数的增加，肉样的颜色会发生变化，其中亮度值(L*)增大，Junche等认为亮度的增加是和蛋白质的变性、降解有一定的联系，冻融过程中伴随着蛋白的降解，因而肉的亮度值也会相应的增大。国内孔保华等也认为随着反复冻融次数的增加，TBA值会不断增大，这是由于冻融使得细胞破裂，使得细胞氧化酶在细胞中被释放出来，引起的氧化还原反应导致。余小领等研究认为肉样在冷冻处理后，由组织结构紧密，肌纤维排列整齐，变得组织结构松散，肌纤维排列杂乱无序。因此反复的冻结、解冻对羊肉样品的微观结构也有破坏作用，也会使得组织结构产生空隙。【本研究切入点】目前国外内关于反复冻融循环对肉品质的影响主要集中在水产品（各类鱼虾）上，而关于羊肉反复冻融的研究未见报道。【拟解决的关键问题】本试验以羊肉后腿长肌为研究对象，研究不同的冷冻-解冻次数对羊肉微观结构（包括横切面、纵切面）和羊肉品质特性的影响，为肉类冷藏提供科学依据。1 材料与方法1.1 材料 兰州小西湖市场市售新鲜羊后腿肉，去除筋膜后，切成 180 g 左右肉块, 2成熟7d备用。1.2 主要仪器及试剂仪器：电子天平，T2 K 型热电耦测温仪 ，嫩度仪，美能达CR400便携式色差仪， pH 计，扫描电镜，离心机，电炉，754型分光光度计，压力计。试剂：0.02mol/L硫代巴比妥酸溶液、25%三氯乙酸-盐酸溶液、氯仿、2.5%pH 6.8戊二醛、pH 6.8磷酸缓冲液、乙醇、叔丁醇，试验所用试剂均为分析纯。1.3 方法1.3.1原料肉处理取以上备好的原料肉, 垂直肌原纤维方向切成厚度为 3 cm 的肉片,用自封袋包装,除去包装中空气,然后分别按-4在冰箱冷冻15 h室温解冻15 h,随机分为8 组, 第一组为对照组,不进行冷冻;第二组,冻融一次；第三组,冻融二次；第四组,冻融三次，依次类推；依次完成第1,2,3,4,5,6,7,9次冷冻-解冻过程后进行指标测定，每组同时设3个重复。1.3.2肉解冻损失（thawing loss，TL）测定 样品分别在解冻前、后，用吸水纸擦去表面渗出水分后准确称量其重量分别为Wl和W2，每个样同时设 3个重复。解冻损失 (Thawing 1oss)表示为: 解冻损失(%)=(W1 W2)/WlX1001.3.3肌肉煮制损失（cooling loss，CL）测定 试验肉样精确称重后放入 100的沸水中煮制，用热电耦测温仪测量肉样中心温度，待肉样中心温度达到 70时，将肉样取出冷却后精确称重，每个样同时设3个重复，肌肉煮制损失用煮制前后肉的重量变化来计算： 煮制损失=煮制前肉重煮制后肉重100%13.4压力损失(pressing loss, PL) 测定采用34 kg压力法测定。取250 g肉样,平置在洁净的案板上，用直径2.532cm的圆形取样器（面积约5cm2），切取中心部分样品一块，其厚度为1cm,立即用0.001 g的天平称质量，然后放置于铺有多层吸水性好的定性中速滤纸的压力计平台上，以水分不透出，全部被吸进为度，加压至34 kg保持5分钟，撤去压力后立即称肉样质量，加压前后质量差即为失水力，每个样同时设3个重复。 失水率 (%)=(W1-W2)/W11001.3.5熟肉剪切力（cutting force，CF）测定 新鲜肉，第 12、34、5、7、9 次冷冻-解冻后的肉样在沸水中煮制，用热电耦测温仪测量肉样中心温度，待肉样中心温度达到 70时，将肉样取出冷却至室温后，用圆形取样器沿与肌纤维平行的方向钻取肉样，取样位置应距离样品边缘不少于 5 mm，两个取样的边缘间距不少于 5 mm，用嫩度仪测定每个肉猪的剪切力值，每个样品重复3 次6。1.36肌肉颜色测定取完全解冻的肉样,在空气中放置15 min让其充分曝光,然后用美能达CR400便携式色差仪测定其L*(亮度)、a*(红度)和b*(黄度)。L 值表示样品的亮度，该值越大，说明肉样的光泽度越好；a*值表示肉样的红色度，该值越高，说明肉的颜色越好，肉越新鲜；b*值表示肉样的黄度，该值越高，说明肉越不新鲜。1.3.7 硫代巴比妥酸值（thiobarbituric acidreactive substances，TBARS）的测定取5g羊肉切碎，加12.5L25%三氯乙酸(TCA)和10mL蒸馏水，高速均质30s，1000g离心20min，中速滤纸过滤，取2mL上清液，加入2mL0.02mol/L硫代巴比妥酸(TBA)，沸水浴20min，流水冷却5min，在532nm处测定吸光度(空白样为 lmLTCA+1mL蒸馏水+2mLO.02mol/LTBA)。丙二醛含量以1，1，3，4-四乙氧基丙烷 (TEP)标定后折算。计算公式如下：TBARS（mgkg-1）=A5329.48 式中，A532为溶液的吸光值；9.48 为常数。1.3.8 pH值的测定 用酸度计进行测定，将探头插入到肉样中，使pH计电极与肌肉中的组织液充分接触，待pH计读数稳定后记录。1.3.9 扫描电镜（scanning electron micrograph micrograph，SEM）观察肌肉微观结构按等显微镜分析的方法并略加调整，用光学显微镜分别对肉样的横剖面和纵剖面进行分析。取待测样品，切成约 2 mm5 mm的小条，2.5%、pH 6.8 戊二醛浸泡过夜固定，用 0.1 molpH 6.8 磷酸缓冲液洗涤 3 次，每次 10 min。然后分别用 50%、70%、80%、90%乙醇进行脱水，每次 10 min；再用 100%乙醇脱水 3 次，每次 10 min，最后用氯仿脱脂 1 h 后，依次用 100%乙醇叔丁醇（=11）和叔丁醇各置换 1 次，每次 15 min。用 ES-2030（HITACHI）型冷冻干燥仪对样品进行干燥。扫描操作：样品观察面向上粘贴在扫描电镜样品台上，用 E-1010（Giko）型离子溅射镀膜仪进行离子溅射喷金，扫描电镜观察。1.3.10统计分析 所得数据均为3次重复的平均值，采用SPSS 16. 0对测定指标进行方差分析、多重比较和相关分析。2 结果与分析2.1 反复冷冻-解冻对猪肉的解冻损失、煮制损失、剪切力和脂肪氧化的影响从表 一 看出，随着冷冻-解冻次数的增加，羊肉的解冻损失、煮制损失不断增加且差异显著（P0.05）。解冻损失、煮制损失增加表明肌肉保水性（waterholding capacity，WHC）下降，保水性是指肉在外力作用下，如在加压、切碎、加热、冷冻、解冻、腌制等加工或贮藏条件下保持其原有水分与添加水分的能力。它的高低可直接影响到肉的风味、颜色、质地、嫩度、凝结性等，是肉质评定的重要指标之一，一般认为优质羊肉的保水性应高于 76%，解冻失水率小于8.0%，羊肉经过反复冷冻-解冻后水分损失远高于优质肉的要求。肉的嫩度（meat tenderness）是消费者最重视的食用品质之一，它决定了肉在食用时口感的老嫩，是反映肉质地（texture）的指标，在实际生产中通常用剪切力值表示肉嫩度的高低，一般剪切力值大于 4 kg 肉就比较老了，难以被消费者所接受。从表 一 得出，羊肉在经过一次反复冷冻-解冻后 CF 为 4.12 kg，即肉的嫩度下降了；而经过第 3、第 5 次冷冻-解冻后，肉的CF 分别达到了 2.65 kg 和 2.16 kg，与新鲜肉相比分别降低了 8.3%和 26%，肉的嫩度增加了。这一结果与肌肉的微观结构变化情况相一致，肉在经过多次冷冻-解冻后肌纤维发生明显断裂，肉的剪切力降低。随着冷冻-解冻次数的增加，加速了羊肉中脂肪的氧化（表 一），即 TBARS 明显增大，且与新鲜肉相比差异显著（P0.05）。这是由于肉类食品中脂肪氧化多发生在细胞膜水平上，反复冷冻-解冻引起冰晶的多次重新形成，损坏了肌细胞的结构、失去肌纤维的完整性，加速了脂肪氧化。冷冻-解 解冻损失 煮制损失 剪切力 硫代巴比妥酸值冻次数 TL(%) CL(%) CF(%) TBARS(mg/kg)0157 3.510.03c12.890.03b18.270.11a15.610.57c30.691.35b33.791.65b46.222.40a2.890.44b4.120.35a2.651.03bc2.160.45c0.180.01d0.270.04c0.400.02b0.500.02a所得数值是三次重复+标准差：同一列不同字母表示差异显著（P0.05）.下同 表一不同冷冻解冻次数对羊肉解冻损失、煮制损失、压力损失、剪切力和脂肪氧化的影响2.2 反复冷冻-解冻对羊肉颜色的影响肉的颜色本身对肉的营养价值和风味并无多大影响，其重要意义在于它是肌肉的生理学、生物化学和微生物学变化的外部表现，通过感官给消费者以好或坏的影响。从表二 可以看出反复冷冻-解冻对肌肉 L*、a*、和 b*值的影响。鲜肉的 L*、a*、和 b*值是 48.38、20.04、和 18.56；随着冻融次数的增加，肌肉的 a*值逐渐减少、L*和 b*值（黄色）逐渐增大。即肉的红度值减小、黄度值增大，肉的可接受程度降低，有研究表明冻结过程中，肉颜色的变化主要是由于脂肪氧化引起的。从表 一 和表 二 可以看出肉的颜色与肌肉组织中脂肪氧化程度（TBARS 值）相一致。冷冻-解冻次数 亮度（L） 红度（a） 黄度（b）0 48.352.14d 20.040.97a 18.560.81c1 51.291.54c 18.360.31b 20.520.44b5 55.220.22b 15.720.10c 21.800.70a7 65.090.21a 11.650.49d 21.730.33a 表二 不同的冷冻解冻次数对羊肉颜色的影响2.3 反复冷冻-解冻对羊肉微观结构的影响。 经过反复冷冻-解冻后，肌纤维的组织结构发生了显著的变化：随着冷冻-解冻次数的增加，肌纤维发生明显收缩、肌束间的空隙增大、结缔组织（肌内膜）破裂。在肌肉中结缔组织膜富有一定弹性，起着保持肌肉完整性、防止肌纤维受到损伤的作用，结缔组织破裂表明肌肉组织完整性丧失、致密结构被破坏、营养成分流失。新鲜羊肉肌纤维彼此平行排列、结构紧密，经过了 1、2、3、4、5、7 次冷冻-解冻后肌纤维排列混乱、结构疏松、形状扭曲、并伴有明显的断裂，冷冻-解冻次数越多肌纤维断裂越严重。特别是经过第 5 次冷冻-解冻后，肌纤维边界模糊、排列紊乱、部分蛋白溃散、偏聚、断开，肌肉组织中出现大小不等的空泡。3 讨论经过多次冻融后，羊肉的品质特性受到严重影响：不断冻结-解冻引起冰晶不断再形成、细胞水分从细胞内转移到细胞外，对肌肉细胞膜和细胞器造成机械损伤，肌肉的保水能力下降，肌肉的煮制损失、解冻损失随着冻融次数的增加而增大。这一结论与Lagerstedt 等17研究结果相一致，即肌肉冻结后细胞膜受到破坏，使肉有更低的保水能力和更高的水分损失，使肉缺少多汁性。水分损失越多表明肌肉保水能力越差，重量损失越多，对肉的品质影响越严重。随着肌肉水分渗出保水能力的下降，使肉失去很多有营养价值的成分，如各种氨基酸、核苷酸、色素等，这不仅降低了肉的营养价值，还严重影响了肉的食用品质，如嫩度、颜色等。肌肉的剪切力是反映肉嫩度高低的指标，是肌肉中结缔组织的含量与性质及肌原纤维蛋白的化学结构状态的总体反映。肌肉中所含成分不同（特别是胶原蛋白）、肌肉处理过程不同，肌肉会表现不同的剪切力。经过一次冷冻-解冻后，肌肉中的水分损失过多，使肉的剪切力提高，嫩度降低；随着冷冻-解冻次数的增加，肌纤维明显断裂、结缔组织膜严重破坏，肉的完整性丧失，肉的嫩度降低，这与 Shanks 等的结果相一致，即反复冷冻-解冻破坏了结缔组织结构的完整性，使羊肉后退长肌有更低的剪切力。但与 Sriket 等研究虾肉的剪切力随着冷冻-解冻次数的增加而增大不相符，这可能是由于肉的嫩度还受其它因子的影响，如品种、取样部位等。肉类食品在冷冻-解冻过程中，脂肪氧化是评价肉品品质变化情况最主要的指标之一。脂肪氧化会使肉类制品风味劣变、褪色、营养破坏、甚至可能产生毒素。羊肉后退长肌经过反复冷冻-解冻后加速脂肪的氧化，使肉的红度值下降、黄度值增高。这是由于脂肪氧化与黄度值呈正相关，在肌内膜上脂肪酸氧化形成的自由基、羰基可以与肌肉蛋白褐色素中的自由氨基发生反应，加速褐色素物质的形成，使肌肉的红度值下降。Yu 等研究发现，随着火鸡肉脂肪氧化的增强，肌肉的 a*值减少、b 值增大，这可能是由于肉在冷冻-解冻时脂肪氧化过程中发生了非酶褐变，生成了黄色素、磷脂氧化生成胺类物质引起的。冷冻-解冻过程中冰晶反复形成、体积的增大也会使肌纤维发生收缩或断裂、引发肌原纤维蛋白变性、肌细胞组织结构破裂。反复冷冻-解冻过程诱使肌原纤维蛋白质中主要蛋白发生变性降解，使电泳条带变淡。反复冷冻-解冻破坏了蛋白质的完整性和营养价值，失去了消费者食用肉类提供优质蛋白的真正意义。Hernndez-Herrero等报道黑鳕鱼在冻藏程中大分子的蛋白（肌球蛋白的重链）电泳条带没有发生明显的变化，而一些连接蛋白发生了明显的降解。Pornrat等报道，冻藏破坏了肌原纤维蛋白结构的完整性使虾肉的质地变软，剪切力变小。随着冷冻-解冻次数的增加，肌肉的微观结构也发生了明显的变化：肌纤维完整性丧失、肌纤维间的紧密程度变小，使肌纤维彼此排列混乱、肌肉组织结构疏松；肌肉中的结缔组织（如肌纤维膜结缔组织）破裂，使肌肉失去鲜肉应具有的微观结构。4 结论羊肉后退长肌随着冷冻-解冻次数的增加，肌肉的解冻损失、煮制损失增加，肌肉保水性下降；脂肪氧化加速、失去了新鲜肉应有的颜色；结缔组织膜破裂、肌肉结构松散、肌纤维断裂，肉的嫩度发生明显的变化；肌原纤维蛋白质发生明显降解。因此反复冷冻-解冻引起肌肉结构和特性的变化，降低了肉的食用品质（颜色、嫩度、保水性等），破坏了肌肉的微观结构和蛋白质的结构，使肌肉失去营养价值。所以在运输、贮藏、消费过程中应健全冷藏链技术，防止温度波动引起肌肉的反复冷冻-解冻，进而减少肌肉品质的劣变。5 参考文献1 HANNE C B, RIKKEHA, HE