冷藏时间对冷却猪肉糜凝胶特性的影响

王春彦,王 锐,康壮丽,*,陆学军,马汉军,宋照军

(1.河南科技学院食品学院,河南新乡 453003; 2.众品集团,河南长葛 461500)

我国是肉类生产消费大国,猪肉消费一直占据相当大的比重。随着我国肉制品深凝胶行业的飞速发展,种类丰富、营养和口感俱佳的猪肉糜类制品深受广大消费者的喜爱[1]。由于冷却肉的水分没有形成冰晶,0～4 ℃冷藏过程中，微生物和酶的活动仍在进行,所以易发生干耗、脂肪氧化和蛋白质分解等引起的表面发粘、发霉、变色等不良变化,严重制约着冷却肉的品质和凝胶性能[2-3]。长期冷藏的冷却肉所表现出凝胶性能退化的问题，一直困扰着各大肉制品凝胶企业[4]。所以,在冷却肉肉糜制品生产凝胶过程中,如何严格把握冷藏时间,降低冷藏损失,保持冷却肉的凝胶特性,既是研究的重点也是实际生产中的难点[5]。

冷却肉中，蛋白质的凝胶特性是影响肉糜类制品独特品质的重要因素,肉糜制品加热形成高度有序的网状凝胶结构，可吸附大量水分,为风味物质以及水溶性营养成分提供基质,影响着肉制品的组织结构、风味及保水、保油性[6]。目前，对冷却肉的研究多集中在冷藏过程中肉自身品质(如脂肪、蛋白质氧化,风味改变,颜色退化等)的变化,对如何发挥冷却肉最好的凝胶性能未做出深入研究。Pomponio等[7]研究了冷却肉在2～4 ℃和-1 ℃左右保藏对脂肪和蛋白质氧化的影响,发现随着冷藏时间的延长,脂肪和蛋白质氧化加重,但低温能够降低脂肪和蛋白质氧化的速率。腐胺、精胺和亚精胺的含量随着冷藏时间的延长而增加,造成色泽和风味变差[8-9]。Choe等[10]发现，在冷藏过程中，蛋白质氧化造成粉碎猪肉保水性降低。在实际生产中,容易造成冷却肉的积压,降低凝胶类肉制品的质构和保水保油性能。因此,本实验通过分析冷藏(4 ℃)不同时间冷却猪肉糜pH、蒸煮得率、色泽、质构和流变特性等的变化,研究不同冷藏时间对冷却猪肉糜凝胶性能的影响,为实际生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

猪背最长肌(水分,73.12%;蛋白质,23.03%;脂肪,2.06%) 来源于养殖6个月,重量为100±5 kg的长白猪,宰后24 h的温度为2～4 ℃,pH为5.77,由众品集团提供;食盐 食品级。

ShimadzuAUY120电子天平 日本岛津公司;绞肉机 山东嘉信食品机械有限公司;StephanUMC-5C斩拌机 德国;T25高速匀浆器 德国IKA公司;Hanna pH计 意大利;HH-42水浴锅 常州国华电器有限公司;CR-400色差计 日本美能达公司;TA-XT.plus质构仪 英国Stable Micro-system公司;Thermo scientific流变仪 德国HAAKE MARS;离心机 美国Beckman L-80-XP Ultracentrifuge;干燥箱 上海博讯实业有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 原料预处理 将猪背最长肌去除可见结缔组织后，切成(3×3×3) cm3的肉块,使用托盘包装(避光、不透氧),每份500 g,储存于4 ℃冰箱中。冷藏1、3、5和7 d后，分别取样进行猪肉糜加工。

1.2.2 猪肉糜制备 将冷藏后的猪肉取出,使用绞肉机(6 mm)绞碎后称取400 g,每份添加100 g冰水和10 g NaCl。具体方法如下:将猪肉、NaCl放入斩拌机,以1500 r/min斩拌30 s,并缓慢的加入1/3的冰水;1500 r/min斩拌30 s,并缓慢的加入1/3的冰水;3000 r/min斩拌60 s,并缓慢的加入剩余的冰水(中心温度低于10 ℃)。取35 g斩拌好的肉糜，装入50 mL的离心管中,500 r/min离心3 min完全除去肉糜中的气泡,然后80 ℃水浴煮制25 min(中心温度72 ℃),放入冰水混合物中冷却至中心温度20 ℃左右,放入0～4 ℃冰箱中过夜。

1.2.3 指标测定

1.2.3.1 pH测定 取10 g生猪肉糜,放入40 mL预冷的双蒸水中,使用匀浆器15000 r/min匀浆10 s,采用经标准缓冲溶液校准过的pH计进行测定,每组测定3次。

1.2.3.2 蒸煮得率测定 熟猪肉糜过夜冷却后,从离心管中取出,用吸水纸将熟猪肉糜外部的渗出液吸取干净,分别对熟猪肉糜的重量进行测定,蒸煮得率按照以下公式计算,每组样品测定4次。

蒸煮得率(%)=熟猪肉糜重量/生猪肉糜重量×100

1.2.3.3 色差测定 使用色差计对熟猪肉糜中心部位进行测定,标准白色比色板为L*=96.76,a*=-0.15,b*=1.85。其中,L*代表亮度值,a*代表红度值,b*代表黄度值。每组样品测定4次。

1.2.3.4 质构的测定 将熟猪肉糜在室温环境中回温2 h(保持内外温度一致)后，切成表面平整的圆柱形肉柱(直径,2 cm;高,2 cm),使用P/36R探头进行质构测定,参数如下:测试前速度为2.0 mm/s,测试速度为2.0 mm/s,测试后速度为2.0 mm/s;压缩比50%;时间5 s,得到熟猪肉糜的硬度值、弹性、内聚性、咀嚼性。每组样品测定5次。

1.2.3.5 流变特性的测定 将生猪肉糜均匀涂抹于测量平台上,选用35 mm不锈钢圆形平板探头进行流变特性测定。参数如下:频率0.1 Hz,间隙0.1 mm,先20 ℃保温10 min,升温区间20～90 ℃,加热速率2 ℃/min,得到存储模量(G′)的变化。每组样品测定3次。

1.3 统计分析

本实验重复4次,每组数据包含平均值±标准差,n=4。应用软件SPSS v.18.0(SPSS Inc.,USA)进行统计分析,使用单因素方差分析(ANOVA)的方法对数据进行分析,当p<0.05时,认为组间存在显著差异。

2 结果与分析

2.1 生猪肉糜pH的变化分析

冷藏0 d生猪肉糜的pH为5.77,1和3 d时，pH略微升高到5.81和5.96(图1),该变化可能与猪肉在冷藏条件下的解僵排酸延迟有关[11]。冷藏到第5 d时pH下降至5.71。杨文婷等[12]报道了肌肉中的肌糖原充分酵解产生乳酸,ATP分解产生磷酸,且微生物的生长繁殖也会产生酸性物质,这些酸性物质致使肌肉的pH降低。冷藏第7 d的生猪肉糜pH回升至5.92,主要原因是肌肉中蛋白酶及微生物分解酶等的作用,使得部分蛋白质被分解,产生了多肽和氨基酸,生成了氨及胺类等碱性含氮物质,致使冷却猪肉糜的pH有所回升[13]。

图1 冷藏不同时间对生猪肉糜pH的影响Fig.1 Effect of different cold storage time on the pH of raw pork batters注:不同字母表示组间存在显著差异(p<0.05),图2同。

2.2 猪肉糜的蒸煮得率分析

由图2可得到,冷藏0～3 d的猪肉糜，其蒸煮得率最高(86.28%左右),冷藏5和7 d后降至78.46%。因为肌肉在冷藏过程中，细胞仍会发生代谢活动产生能耗,在细胞内酶和部分微生物的作用下,发生脂肪氧化和蛋白质水解,肌肉的组织结构遭到破坏,造成水分流失和持水力下降,导致肉糜的蒸煮得率降低和保水性下降[14]。Lund等[15]研究表明:冷藏期间冷却肉蒸煮得率的改变与pH的变化相关。当pH下降时,蛋白质正电荷被中和,降低分子间电荷斥力,蛋白质网络收缩,内部多余水分被挤出,致使蒸煮得率降低;当pH升高时,正电荷增加,分子间电荷斥力也随之增加,蛋白质网络恢复松散状态,空间结构增大,容纳更多水分,蒸煮得率增加,保水性提高。

图2 冷藏不同时间对生猪肉糜蒸煮得率的影响Fig.2 Effect of different cold storage time on the cooking yield of raw pork batters

2.3 猪肉糜色泽的变化分析

如表1所示,随着冷藏时间的延长,L*值在第5 d显著下降(p<0.05),至第7 d时，差异不显著(p>0.05),a*值先升高后降低,b*值差异不显著(p>0.05)。Ding等[16]发现猪肉在冷藏初期,肌肉水分含量较高,蛋白质还未变性或者变性程度低,组织结构较完整,保水性较好。随着冷藏时间的增加,蛋白质开始变性,破坏组织结构,形成的猪肉糜凝胶保水性降低,L*值降低,这与蒸煮得率的结果一致(图2)。许多文献报道了，肌红蛋白与氧气结合生成氧合肌红蛋白,氧合肌红蛋白为鲜红色[17-18]。延长冷藏时间,pH升高抑制了氧合肌红蛋白生成,暗褐色的高铁肌红蛋白生成速率增大影响猪肉糜凝胶的a*值[19]。

表1 冷藏不同时间对熟猪肉糜色泽的影响Table 1 Effect of different cold storage time on the color of cooked pork batters

2.4 质构分析

由表2可知,冷藏时间对熟猪肉糜的硬度、弹性、内聚性和咀嚼性影响显著。随着冷藏时间的增加,硬度、弹性、内聚性和咀嚼性显著下降(p<0.05),但冷藏5 d后，差异不显著(p>0.05)。冷藏第0～3 d时,由于微生物和酶的分解作用,肌肉组织变的松散,导致熟猪肉糜的硬度、弹性、内聚性和咀嚼性降低[20]。冷藏第3～5 d时,由于pH降低,造成熟猪肉糜质构下降。随着冷藏时间的延长(5～7 d),水分过度流失,肌肉纤维开始紧缩,降低肌原纤维蛋白的溶解和溶出量,造成凝胶结构劣变[21-22]。

表2 冷藏不同时间对熟猪肉糜质构的影响Table 2 Effect of different cold storage time on the texture of cooked pork batters

2.5 猪肉糜的流变性分析

在猪肉糜的热动态流变性测定中,G′的大小能够反映猪肉糜凝胶强度及硬度的大小,G′越大,表明形成的凝胶硬度越大,凝胶结构越好[23-24]。由图3可知,4 ℃冷藏0、1、3、5和7 d的猪肉糜，其G′的流变曲线变化趋势相似,且都呈现出三个阶段。在20～53 ℃时，G′值基本保持平稳,因为加热初始，蛋白质分子之间刚开始交联,形成的凝胶结构相对较弱,G′值变化不明显;随着温度升高,肌球蛋白尾部发生变性,破坏已形成的凝胶网络结构,G′在54～58 ℃之间缓慢下降[25-27];58 ℃以后,G′值快速增加,一直到80 ℃,在此阶段,由于蛋白质的聚集和凝胶的形成,半溶胶受热转变为弹性胶体,表明猪肉糜从一个具有粘弹性的溶胶状态向弹性的凝胶网络结构转变[28-29]。在72 ℃时，0、1和3 d的G′值差异不显著(p>0.05),72～90 ℃,0和1 d的G′值最大,第7 d的G′值最小,这与质构的结果一致。

图3 冷藏不同时间对生猪肉糜储能模量(G′,kPa)的影响Fig.3 Effect of different cold storage time on the dynamic storage modulus(G′,kPa)of raw pork batters

3 结论

随着冷藏时间的延长,冷却猪肉糜的pH、色泽、蒸煮得率、质构和流变性差异显著(p<0.05)。与0和1 d相比,冷藏3 d猪肉糜的pH显著升高,L*值、蒸煮得率和72 ℃时的G′均不存在显著性差异(p>0.05),硬度、弹性、内聚性和咀嚼性在冷藏0和1 d时最好。冷藏5和7 d时,蒸煮得率下降5%,熟猪肉糜的L*值、质构和72 ℃时的G′显著降低。综上所述,冷却肉在进行凝胶肉糜制品加工时，应减少冷藏时间,在冷藏3 d后，凝胶性能大幅下降。