冰点调节剂对猪肉糜品质特性的影响

崔跃慧，张世伟，朱迎春，闫玉雯

(山西农业大学 食品科学与工程学院，山西 太谷 030801)

猪肉是常见的的动物性食品，是人体动物蛋白和脂肪的重要来源。但由于微生物和酶的作用，猪肉易发生腐败变质而导致货架期变短。通常通过低温贮藏或冷冻贮藏的方法对猪肉进行保鲜，低温贮藏在一定时间能保证猪肉的卫生安全和感官品质，但货架期较短；冷冻贮藏货架期长，但对猪肉的组织细胞损伤较严重，因此冰温保鲜技术越来越受欢迎。

冰温保鲜技术由日本山根昭美博士首次提出[1]，也称为“第3代保鲜技术”。冰温贮藏防止食品中冰晶的形成，避免食品组织结构受到损伤，而且抑制微生物的生长。但冰温贮藏的技术瓶颈在于食品冰温带范围较小，贮藏温度不易精确控制。运用冰点调节技术可拓宽食品的冰温带，使食物更易贮藏。孙继英[2]试验表明冰点调节剂在降低食品冰点的同时，能一定限度的改善食品的口感风味，使其品质更好。何雪莹[3]表明冰点调节剂可以降低肉的冰点，有效抑制微生物的生长，对保持鱼肉品质特性、延长保质期具有良好的效果。

使用冰点调节剂降低冰点温度，扩大冰温带的冰温保鲜技术，多应用于水产品，在猪肉中的应用较少[4～7]。许立兴[8]研究结果表明，冰温保鲜能很好控制鸭胸肉的细菌总数和TVB-N值，延缓pH值升高；付丽[9]研究表明冰温保鲜效果明显优于冷藏保鲜，可使牛肉的货架期由5 d 延长至7 d；夏秀芳等[10]研究表明冷藏牛肉的肌原纤维蛋白降解程度比冰温保鲜的大，冷藏条件下的牛肉肌原纤维蛋白热稳定性亦不如冰温保鲜的高。本试验通过在猪肉糜中应用冰点调节剂，研究其对猪肉糜品质特性的影响，为冰温保鲜技术在猪肉中的应用提供理论依据和数据支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

原料：新鲜猪肉(背最长肌)，购于山西农业大学肉品专卖店。

试剂：甘氨酸，山梨糖醇为食品级，购买自深圳市振芯嘉贸易有限公司；氧化镁，硼酸，盐酸，丁基羟基茴香醚(BHA)，乙二胺四乙酸(EDTA)，三氯乙酸(TCA)，2-硫代巴比妥酸，氯仿，甲基红-次甲基蓝混合指示剂，以上试剂均为分析纯，购买自天津市凯通化学试剂有限公司；营养琼脂购买自北京索莱宝科技有限公司。

1.2 仪器与设备

ST2100pH计，奥豪斯仪器(常州)有限公司； HB6801固体温度探测仪，海宝仪器；DZKW-D-2电热恒温水浴锅，天津市大港区红杉实验设备厂；HPP-9272电热恒温培养箱，北京东联哈尔仪器制造有限公司；LD5-2B低速离心机，北京雷勃尔医疗器械有限公司；Scout SE-SE602F电子天平，奥豪斯仪器(常州)有限公司；FA25匀浆机，上海弗鲁克流体机械制造有限公司；RH-N50肉类嫩度测定仪，广州润湖仪器有限公司；CM-5色差仪，苏州科晟泰机械设备有限公司；半微量凯氏定氮仪。

1.3 试验方法

1.3.1 猪肉糜冰点的测定

取适量猪肉糜置于-20 ℃条件下贮藏，将热电耦温度计插入样品中心测温。待温度降至3 ℃时，每间隔1 min记录猪肉糜中心温度，绘制温度随时间变化的冻结散点图确定猪肉冰点[11]。

1.3.2 试验设计

(4)课堂小组演示。首先学生分组讨论，如在实现两台路由器的桥接实验时，小组通过前期的学习，课堂实验成功完成了路由器的桥接。每组代表讲述小组对此问题的看法，完成实验过程中遇到的问题、解决思路、如何撰写实验报告。通过小组演示，其他小组可以对照自己的实验过程，扬长避短。然后分组打分，教师总结评价。最后全班讨论答案总结经验，并给出下一节课程需要解决的问题。

通过前期试验，确定冰点调节剂的最优组合为： 0.8% 氯化钠、1.5% 蔗糖、0.4% 甘氨酸、0.09% 山梨酸(以肉重为基准)。

将猪肉斩拌成肉糜并分为3部分，一部分加入冰点调剂剂，贮藏于-4 ℃。另两部分为空白对照，在-1 ℃(冰温)、和-4 ℃(冷冻)贮藏。在贮藏第0、3、7、10、15、20、25天测定各种理化指标。

1.3.3 pH值的测定

参照GB 5009.237-2016《食品pH的测定》规定的方法进行测定。

1.3.4 TVC(total viable counts,TVC)的测定

参照GB /T 4789. 2-2016《食品微生物学检验：菌落总数测定》规定的方法进行平板计数。

1.3.5 TBARS(thiobarbituric acid value，TBARS)的测定

参考Liza John[12]的方法对猪肉糜TBARS进行测定。

1.3.6 TVB-N(total volatile base nitrogen，TVB-N)的测定

参照GB 5009.228-2016《食品中挥发性盐基氮的测定》的方法进行测定。

1.3.7 色差的测定

参照陈晓亮等的方法[13]，对猪肉糜的色差进行测定。

1.4 数据处理

试验均重复3次，结果用平均值±标准差表示。数据统计分析采用Excel软件，显著性差异分析(P<0.05)用statistix8.1中Turkey HSD程序，主成分分析使用SPSS 22软件。绘图采用Sigmaplot 10.0绘图软件。

2 结果与分析

2.1 猪肉肉糜冰点温度的确定

猪肉的冰点是评定其冻结状态的一个基本热力学参数。猪肉温度降至冰点时其内部水分开始结晶，由温度冻结曲线分析可知猪肉的冰点是-2.8～-3.2 ℃。而添加冰点调节剂后其冰点为-4.8～-5.0 ℃。添加冰点调节剂可以降低猪肉冰点，是因为冰点调节剂中的氯化钠和蔗糖扩散到肌肉细胞内，导致细胞内渗透压增大，肌肉内不可冻结水含量上升。而山梨糖醇是一种亲水性较强的物质，自由水大量转化为不易流动水，具有明显降低冰点的作用[14]。本试验将添加冰点添加剂的猪肉糜贮藏于-4 ℃条件下不会使其内部形成冰晶，导致肌原纤维受到破坏。

2.2 猪肉糜贮藏期间感官品质的变化

表1为不同贮藏温度下猪肉糜感官品质的变化。在贮藏过程中，-4 ℃冰点调节组与-4 ℃相比未发生冻结，说明添加冰点调节剂降低了猪肉糜冰点，防止冰晶形成。-1 ℃组与-4 ℃组的气味、色泽分别在第3天和第7天开始出现明显变化，而-4 ℃冰点调节组的这些变化在第10天才出现。在贮藏过程中猪肉糜出现酸臭味，是腐败菌与内源酶的作用导致一些化学物质的生成导致的[14]。由表1可知，-4 ℃冰点调节组、-1 ℃组和-4 ℃组分别在第25天、第10天和第15天失去使食用价值。试验表明，添加冰点调节剂可以改善猪肉糜感官品质，延长猪肉糜货架期。

图1 猪肉糜冻结温度曲线Fig.1 The freezing temperature curve of pork in different treatment groups

表1 猪肉糜在贮藏期间感官品质的变化Table 1 Sensory quality changes during storage

2.3 猪肉糜贮藏期间pH值的变化

动物肌肉pH值一般呈中性，但宰后由于氧气供应中断，肌糖原进行无氧酵解，在糖酵解酶的作用下，肉的pH值下降。贮藏期间，-4 ℃组的pH保持在6.15～6.39，-4 ℃冰点调节组的pH变化范围为6.22～6.52，2组pH值均较为稳定。而-1 ℃组的pH值显著高于其它两组(P<0.05)，贮藏后期pH值显著升高(P<0.05)至碱性范围，这是因为蛋白质在细菌酶的作用下分解为氨和胺类碱性物质的缘故[15]。

同列不同大写字母表示差异极显著(P<0.05)，同行不同小写字母表示差异极显著(P<0.05)。下同。Different capital letters show significant difference at the 0.05 level in the same column,different lowercase letters show significant difference at the 0.05 level in the same row. The same below.图2 猪肉糜在贮藏期间pH值的变化Fig.2 Changes in pH value during storage of minced pork

2.4 贮藏期间不同处理菌TVC的变化

TVC是判断动物性产品是否新鲜的重要指标。由图3可知，在0～10 d左右微生物生长较缓慢，这是因为低温环境抑制了微生物的生长繁殖，微生物延滞期变长[16]。随着贮藏时间不断延长，TVC增长显著(P<0.05)。第0天时，新鲜猪肉糜TVC为4.70 lg(CFU·g-1)，在-1 ℃贮藏下微生物生长速率最快，15 d时TVC为6.1 lg(CFU·g-1)。-4 ℃组在20 d左右TVC达到6.0 lg(CFU·g-1)以上，-4 ℃添加冰点调节剂组TVC增长较慢，在贮藏终点时TVC达到6.0 lg(CFU·g-1)以上。在贮藏终点-4 ℃冰点调节组、-1 ℃组和-4 ℃组的TVC值分别为6.01 lg(CFU·g-1)、7.04 lg(CFU·g-1)、6.56 lg(CFU·g-1)。说明冰点调节剂能有效抑制微生物的生长，延长猪肉的贮藏时间。

图3 猪肉糜在贮藏期间TVC的变化Fig.3 Changes of colony total in different treatment groups of pork meat storage

2.5 猪肉糜贮藏期间TBARS的变化

脂肪氧化包括水解过程和氧化过程[6]。甘油酯、水分、脂肪酸会发生水解使油脂酸值升高，产生酸臭味；同时不饱和脂肪酸被空气中的氧缓慢氧化，导致TBARS的升高，因此TBARS值是评价食品腐败变质的一个重要指标。图4为不同处理组猪肉糜贮藏过程中TBARS值的变化。即使在低温贮藏中微生物的生长被抑制，酶活性降低，仍会发生脂肪氧化，使猪肉产生酸败味，颜色、风味、营养等均受影响。-1 ℃组、-4 ℃组、-4 ℃冰点调节组随着贮藏时间的延长，TBARS值不断增大，第25天时3组TBARS值分别为0.28 mg·kg-1、0.23 mg·kg-1、0.19 mg·kg-1，与新鲜猪肉相比差异显著(P<0.05)；相同贮藏时间不同处理之间比较差异显著(P<0.05)，-4 ℃冰点调节组明显低于其它两组，说明冰点调节剂有效的抑制了猪肉糜的脂肪氧化程度。

图4 猪肉糜在贮藏期间TBARS值的变化Fig.4 Changes of TBARS value in different processing groups of pork mince storage

2.6 猪肉糜贮藏期间TVB-N的变化

TVB-N是指动物性食品在贮藏过程中，由于肌肉中内源酶和细菌的共同作用，蛋白质分解而产生的氨及胺类等碱性含氮物质[15]。被认定为肉及肉制品腐败变质的基本指标[17]。图5显示的是不同处理组猪肉糜贮藏过程中TVB-N值的变化。GB 2707-2005《鲜(冻)畜肉卫生标准》规定一级鲜肉TVB-N值不大于15 mg·100 g-1，二级鲜肉不大于20 mg·100 g-1，大于20 mg·100 g-1则为变质肉[19]。由图5可知，3组猪肉糜贮藏初期，TVB-N值增速缓慢，这可能是因为微生物在贮藏初期活性被抑制，蛋白质分解速率较慢，10 d后，微生物适应低温环境，蛋白质分解速率加快TVB-N值显著增加(P<0.05)。第15天，-1 ℃组TVB-N值达到15.06 mg·100 g-1，超过一级鲜度限值，第25天 TVB-N值为22.71 mg·100 g-1，超过了二级鲜度限值，已经是变质肉；但-4 ℃和-4 ℃冰点调节组TVB-N值在贮藏第25天时，分别为19.08 mg·100 g-1、16.98 mg·100 g-1，仍处于二级鲜度限值内。

图5 猪肉糜在贮藏期间TVB-N值的变化Fig.5 Changes of TVB-N values in different treatment groups

2.7 猪肉糜贮藏期间色差的变化

色差值L*表示猪肉的亮度值，a*表示红绿值，b*表示黄蓝值。在贮藏过程中，由于脂肪氧化和色素降解等反应[21]，肉的颜色会发生一系列变化。表2所示为猪肉糜贮藏期间色泽的变化。L*值呈现先上升后下降的趋势。L*值的变化与猪肉糜表面的水分含量有一定关系。随着贮藏时间的延长，自由水逐渐渗出，在肉块表面结晶，增强了光的反射能力。但在后期由于表面水分的流失，导致整体颜色变暗，L*值下降。贮藏期间，a*值呈现先上升后下降的趋势，增大的原因是新鲜猪肉表面已经渗透了部分O2，O2进入猪肉糜后与组织中的肌红蛋白结合生成鲜红色的氧合肌红蛋白，导致a*值升高；贮藏后期由于微生物的大量繁殖，将猪肉糜中的Fe2+氧化成Fe3+，使肉色暗淡，从而a*值降低。贮藏期间b*无规律性的变化。

2.8 主成分分析

在综合评价产品品质变化时，需要综合多个指标分析其变化规律。主成分分析可以将多个实测变量转换为少数几个不相关的综合指标进行分析，反映产品品质的实质。采用SPSS 22软件对3种贮藏条件下猪肉糜的原始数据进行了主成分分析，所得相关矩阵的特征值和方差贡献率见表3，经标准化后的因子负荷矩阵见表4，以特征值大于1.0 的原则提取主成分[22]。

由表3可以得出，-4 ℃冰点调节组提取了特征值大于1的2个主成分，第1 主成分包含了原始信息量的65.381%，其大小主要由TVB-N、TVC和TBARS决定，说明这些指标是影响新鲜度的重要因素；第2 主成分包含了原始信息的15.710%，其大小主要由pH决定，累积方差贡献率是81.090%。 -1 ℃组第1 主成分包含了原始信息量的66.389%，其大小主要由TVB-N和TVC决定；第2主成分包含了原始信息的16.990%，其大小主要由pH决定，第3主成分包含了原始信息的14.318%，其大小主要由TBARS决定，累积方差贡献率是97.697%。-4 ℃组第1 主成分包含了原始信息量的70.051%，其大小主要由TVB-N决定；第2 主成分包含了原始信息的15.177%，其大小主要由TBARS决定，累积方差贡献率是85.228%。

3 讨论与结论

食品是一个特别复杂的多元体系，温度、光照等环境的变化都会不同程度影响食品的生化反应、酶促反应及微生物的生长繁殖，进而引起食物的腐败变质，缩短货架期。研究表明，温度是影响肉制品货架期的主要因素之一，冰点以上的贮藏温度，不利于肉制品质地保持，而冰点以下贮藏温度，不利于肉制品持水力的保持，而冰温贮藏是一种将食品贮藏在冰温带(即0 ℃以下，冰点以上的温度区域)的保鲜技术。冰温贮藏不影响生鲜食品正常代谢，且可使生物活性保持在较低水平，有效抑制有害微生物的生长繁殖并抑制酶活性，同时还能积累与肉鲜度有关的氨基酸，提高肉制品的感官品质，延长货架期[23]。Duun等[24]研究-2.2 ℃下鳕鱼片的货架期变化情况，发现冰温贮藏的样品较冷藏样品的货架期更长。

表2 猪肉糜在贮藏期间色差值的变化Table 2 changes of color difference in different processing groups of pork and mi storage.

注：同列不同大写字母表示差异极显著(P<0.05)，同行不同小写字母表示差异极显著(P<0.05)。

Note: Different capital letters show significant difference at the 0.05 level in the same column,different lowercase letters show significant difference at the 0.05 level in the same row.

而冰点调节剂的使用可以扩大肉制品冰温带，便于肉制品的贮存运输。何雪莹等[3]研究表明-3 ℃添加冰点调节剂冰温贮藏对鲤鱼肉腐败具有较好的抑制效果，并且降低脂肪氧化的速度。本试验通过测定新鲜猪肉糜和添加冰点调节剂的猪肉糜中心温度，确定猪肉糜的冰点温度由-2.8 ℃降至-4.8 ℃，证明冰点调节剂的添加可以拓宽猪肉糜的冰温带范围。利用-4 ℃添加冰点调节剂进行实验，建立-4 ℃和-1 ℃两个对照组，进行感官评价并测定pH值、TBARS、TVB-N、色差、TVC等指标分析冰点调节剂对猪肉糜品质特性的影响。结果表明，与-4 ℃组和-1 ℃组相比，-4 ℃冰点调节剂组延缓了猪肉糜贮藏过程中TVC、TBARS值和TVB-N值的上升趋势，在贮藏终点-4 ℃冰点调节剂组TVC、TBARS和TVB-N的值分别为6.01 lg(CFU·g-1)、0.19 mg·kg-1和16.98 mg·100 g-1，显著低于-1 ℃组与-4 ℃组(P<0.05)。通过感官评价结合理化指标确定了3组产品的货架期：-1 ℃组7 d，-4 ℃组10 d，-4 ℃冰点调节剂组20 d。由此可知冰点调节剂可有效延长猪肉的货架期，保持猪肉的营养特性，在一定时间内使猪肉维持良好的品质状态。

表3 主成分的特征值及方差贡献率Table 3 Eigenvalue and variance contribution rates

表4 因子负荷矩阵Table 4 Component matrix