液氮速冻与浸液式速冻对白切鸡食用品质的影响

张馨月,石金明,李凌云,胡洋健,韩敏义*,于小波,徐幸莲

(1.南京农业大学食品科学技术学院/农业农村部肉品加工重点实验室/江苏省肉类生产与加工质量安全控制协同创新中心,江苏 南京 210095;2.温氏食品集团股份有限公司,广东 云浮 527400;3. 广东温氏佳味食品有限公司,广东 云浮 527400)

我国肉鸡产量仅次于美国,居世界第二位。白切鸡一般用黄羽鸡为原料制成,其外观晶莹饱满,味道鲜香诱人、鲜嫩爽口,有“鸡中第一鲜”的美誉[1-3]。在加工过程中,为了保留白切鸡的原汁原味,煮制时温度低,用时短,没有经过二次杀菌过程,这导致白切鸡货架期较短。目前公认的能长时间保存熟肉制品的方法是冷冻[4],但常规鼓风冷冻的白切鸡解冻后面临质构不佳、解冻损失大和风味劣变等一系列问题,给生产带来巨大的损失,也给消费者带来不佳的食用感受。

近年来,新型冷冻方法迅速发展,如液氮速冻、浸液式速冻、微冻等[5]。液氮速冻是通过液氮的瞬时汽化而快速冷冻食品的技术,与传统的冷冻方法相比,它的传热系数高,冷冻速度快[6]。液氮速冻在海产品保水性、不易流动水驰豫时间与冻结速率方面表现俱佳[6-7],而浸液式速冻是一种冻结速率快、能耗低、冻结均匀、冷冻干耗小的冷冻加工技术[8]。程玉平等[9]用浸液式速冻处理调理猪肉饼,发现可以提高猪肉饼的保水性和出品率,减缓冻藏期间的脂肪氧化。浸液式速冻的另一大优点是成本低,Chourot等[10]通过建模研究了不同冻结方式所需成本,鼓风冷冻和液氮速冻分别为每千克0.070和0.096 欧元,而浸液式速冻的成本为每千克0.060欧元。Shaikh等[11]指出浸液式速冻设备的成本是空气对流式冷冻设备成本的25%。目前液氮速冻与浸液式速冻在熟制整鸡等体积稍大的食品方面还未见报道。本试验以白切鸡为研究对象,探究液氮速冻与浸液式速冻对白切鸡品质的影响,为实际生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料及仪器

选择日龄约60 d、胴体质量0.9～1.1 kg的土二公鸡,宰后2 h左右运至广东温氏佳味食品有限公司加工厂,经生产线加工为白切鸡,并取样于生产线。

INFINITE 200 PRO酶标仪购于瑞士帝肯公司;CR 400色差仪购于日本柯尼卡美能达公司;TA-XT plus C 质构仪购于英国 Stable Micro Systems 公司;S2-Food Kit型pH计购于瑞士梅特勒托得多公司;HTHZ-92C台式恒温振荡机购于上海跃进医疗器械有限公司;FlavourSpec®气相-离子迁移谱仪购于德国GAS公司;DJL-QFL1209型隧道式液氮速冻机购于深圳市德捷力冷冻科技有限公司;浸液式鲜冻机购于苏州寒雪冷机有限公司;真空包装机DZ-5002S购于温州市大江真空包装机械有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 样品处理土二公鸡经生产线煮制、水冷及风冷后迅速真空包装。在白切鸡的鸡胸中心放置温度记录仪探头,将其分别置于隧道式液氮速冻机、浸液式鲜冻机及-20 ℃冻库内进行液氮速冻、浸液式速冻和-18 ℃鼓风冷冻处理,待鸡胸中心温度达-18 ℃时,转入-18 ℃冻库内冻存1个月。将样品置于4 ℃冷库解冻24 h后进行制样;鲜熟白切鸡(CK)经真空包装后4 ℃贮存,6 h内进行样品制备。

1.2.2 冻结曲线与冻结速率测定将2个温度记录仪探头插入中心温度4 ℃左右的鲜熟白切鸡鸡胸中心与皮下(白切鸡表面)并固定,每隔1 min自动记录温度。根据国际制冷学会的规定计算冻结速率[8]。

1.2.3 解冻损失和pH值测定白切鸡解冻前称质量(m1),解冻后擦干汁液称质量(m2),计算解冻损失率。解冻损失率=(m1-m2)/m1×100%。将pH计探头插到白切鸡的鸡胸和鸡腿中心,待温度稳定后测定pH值。鸡胸、鸡腿各测定6个平行,重复3次。

1.2.4 颜色测定将解冻后的白切鸡鸡胸向上平放,色差仪用标准白板校准,所用光源为D65,在自然光下用色差仪测定鸡胸部位的L*值。设6个平行,重复3次。

1.2.5 质构测定将鸡胸肉切成1 cm×1 cm×0.5 cm的方块,用质构仪测定鸡胸肉的硬度、弹性、凝聚力和咀嚼性等指标。参数如下:质构特性分析(TPA)模式;测定前探头速度2.00 mm·s-1,测定后探头速度1.00 mm·s-1,2次测定时间间隔3.00 s;测定压缩比50%;触发力5.00 g;探头型号为P/75(圆形探头,直径7.5 cm)。设6个平行,重复3次。

1.2.6 丙二醛含量和挥发性风味物质测定采用吸光度法[12]测定丙二醛(MDA)含量。挥发性风味物质参照胡洋健等[13]的方法,采用气相-离子迁移谱仪(GC-IMS)对鸡肉进行挥发性风味物质的检测。

1.2.7 感官评价根据董洋等[14]对白切鸡感官评价词汇的筛选结果及评分标准进行评分。评价标准分为外观、质地、气味和滋味4方面,每项0～20分,总分为80分。评定员共 10 人(男女比例为3∶2),经事先培训。将冻藏1个月后的白切鸡于4 ℃冷库内解冻24 h后,取出恢复至室温(25 ℃左右),先进行外观评分,再将白切鸡切成约1 cm宽、4 cm长的细条后进行品尝。感官评定时采用双盲法,对样品进行编号,样品与顺序随机化。

1.3 数据统计分析

采用 SPSS 19.0.0 软件进行单因素方差分析(ANOVA),多重比较采用 Duncan’s方法。利用R软件结合 FactoMineR[15]和Factoextra(http://rpkgs.datanovia.com/factoextra/index.html)程序包,对GC-IMS数据中每种物质的相对峰面积进行主成分分析和结果可视化。

2 结果与分析

2.1 不同冻结方式对白切鸡冻结曲线与解冻损失的影响

由表1和图1可见:NF与ICF处理的相变时间均远低于AF处理,NF处理仅需4.5 min左右就可以经过相变阶段。根据国际制冷学会的规定,冻结速率大于0.5 cm·h-1称为速冻,NF与ICF处理的冻结速率分别是6.92和1.80 cm·h-1。AF、ICF和NF处理的解冻损失分别为6.39%、3.82%和3.16%,NF处理的解冻损失最低。

表1 不同冻结方式对白切鸡冻结时间和解冻损失的影响Table 1 Effect of different freezing methods on the freezing time and thawing loss of soft-boiled chicken

图1 不同冻结方式下白切鸡的冻结曲线Fig.1 Freezing curves of the soft-boiled chicken in different freezing methods

2.2 不同冻结方式对白切鸡色泽、pH值、质构以及丙二醛含量的影响

由表2可见:AF处理的白切鸡亮度值(L*)下降。NF与ICF处理白切鸡的L*与鲜熟白切鸡(CK)没有显著性差异,说明NF和ICF处理保持色泽的效果较好。

表2 不同冻结方式对白切鸡L*值、pH值、质构及丙二醛(MDA)含量的影响Table 2 Effect of different freezing methods on the L* value,pH value,texture and malondialdehyde(MDA)content of soft-boiled chicken

3种处理的白切鸡解冻后pH值均有不同程度下降。与CK相比,AF处理的白切鸡pH值显著下降,且NF和ICF处理pH值显著高于AF,说明NF与ICF处理能在一定程度上减缓白切鸡冻藏过程中pH值的下降。

与鲜熟白切鸡相比,经NF和ICF处理的白切鸡解冻后其硬度显著增加,咀嚼性、弹性与回复性均有显著提升,表明白切鸡解冻后的口感更紧实,更有嚼劲。

AF处理白切鸡MDA含量为1.41 mg·kg-1,比鲜熟白切鸡高3倍多,而NF与ICF处理的白切鸡MDA含量仅有小幅度上升,且ICF处理与鲜熟白切鸡的MDA含量没有显著性差异,说明ICF处理能有效抑制白切鸡的脂肪氧化。

图3 不同冻结方式下白切鸡的GC-IMS指纹谱图Fig.3 GC-IMS fingerprint of soft-boiled chicken with different freezing methods 1)从上到下蓝色、红色、黄色、绿色组别分别为CK、AF、ICF、NF处理的白切鸡。From top to bottom,the blue,red,yellow,and green groups are CK,AF,ICF,NF treatments.2)M:单体Monomer;D:二聚体Dipolymer;T:三聚体Tripolymer. 下同。The same as follows.

2.3 不同冻结方式对白切鸡挥发性风味物质的影响与感官评价

2.3.1 GC-IMS分析谱图与指纹图谱的分析由图2可见:AF、ICF、NF处理的白切鸡各风味物质含量以CK为标准进行扣除,得到扣除后的谱图,红黄色峰表示其挥发性物质含量高于CK,蓝绿色表示其含量低于CK。为进一步比较不同处理之间挥发性风味物质的差异,用二维图谱中所有谱峰构成指纹图谱。图3分别为鲜熟、鼓风冻结、液氮速冻和浸液式速冻白切鸡的挥发性风味物质指纹图谱,结果显示,在鲜熟白切鸡和3种处理的白切鸡中共检测出33种能被定性的化合物,其中12种检测到其单体和二聚体,2种有单体、二聚体和三聚体。出现二聚体和三聚体的原因是风味物质含量较高。风味物质的主要种类为醛、酮、醇,检测出的33种风味物质分别为:醇类6种、酮类9种、醛类12种,除此之外还有乙酸丙酯、丙酸乙酯、乙酸丁酯、3-甲基戊酸、2-正戊基呋喃和二丁基硫醚。

图2 不同冻结方式下白切鸡的二维GC-IMS分析谱图Fig.2 Two-dimensional GC-IMS analysis spectrum of soft-boiled chicken in different freezing methodsRIP:反应离子峰Reactant ion peak.

2.3.2 挥发性风味物质的相对定量分析由表3可见:经过冻结—解冻后,3种处理的白切鸡挥发性醛类物质总含量均显著下降,挥发性醇类物质总含量均显著升高,AF和NF的挥发性酮类物质含量显著下降,而ICF与CK无显著差异。3种处理白切鸡2-丁酮、3-辛酮、羟基丙酮、5-甲基-3庚酮、庚醛、丁醛、壬醛、正己醇、2-乙基己醇、桉叶油醇、2-正戊基呋喃等风味物质的含量均有所上升。其中由脂肪氧化产生的丁醛和壬醛含量与CK相比显著升高,具有果香气息的戊醛[16]含量显著下降。

表3 不同冻结方式对白切鸡中挥发性风味物质相对含量的影响Table 3 Effects of different freezing methods on the relative content of volatile flavorcompounds in soft-boiled chicken %

续表3 Table 3 continued

2.3.3 挥发性风味物质的主成分分析由图4可见:CK样品分布在左上角,与主成分1呈负相关,与主成分2呈正相关关系。NF处理样品分布在右上角,与主成分1、2均呈正相关。AF与ICF处理样品分布相近,说明白切鸡经AF与ICF处理后其挥发性风味物质组成相似。表4的感官评价结果显示:3种冻结方式都显著降低了感官上的气味和滋味;外观方面仅有NF与CK无显著差异,3种冷冻方式均降低了白切鸡的质地得分,对其口感有一定影响,NF与ICF的整体评分显著高于AF。

图4 不同处理组白切鸡风味主成分分析(PCA)Fig.4 Flavor principal component analysis(PCA)of different treatment groups of soft-boiled chicken

表4 不同冻结方式对白切鸡感官评分的影响Table 4 Effect of different freezing methods on sensory scores of soft-boiled chicken

3 讨论与结论

本研究比较分析了鼓风冷冻、液氮速冻与浸液式速冻处理后的白切鸡在贮藏1个月后的品质变化,并与鲜熟白切鸡进行对比,分析了其挥发性风味物质的变化。因白切鸡加工工艺简单,对口味与品质要求较高,市场上的白切鸡冻结后大部分会在1个月内上市,因此从生产实际出发,将冻藏时间设置为1个月。

冷冻过程一般包括3个阶段:预冷却阶段(4～0 ℃);相变阶段,即最大冰晶形成阶段(0～-5 ℃);过冷阶段(-5～-18 ℃)[17]。冷冻速度对冷冻肉中冰晶的大小有很大影响,较慢的冷冻速度会导致大冰晶的生成,从而加剧对肌肉组织的破坏,使肉制品质量下降[18]。本研究中,NF与ICF处理的冻结速率约为AF处理的60倍与15倍,冻结速率大大提高,缩短了冻结过程中最大冰晶生成带的时间,使冷冻形成的冰晶细小而均匀,从而较好地保持了肉的原有品质。AF处理解冻损失明显增大,说明在其缓慢的冻结过程中,大且不规则的冰晶主要形成在细胞外的区域,并产生较大的压力,对原有的细胞结构造成不可逆的损害,解冻后的部分水分无法重新回到肌肉组织中,导致解冻损失增大[19]。与AF处理相比,NF与ICF处理可以使白切鸡在冷冻过程中迅速通过最大冰晶生成带,显著降低了冷冻白切鸡的解冻损失。

冷冻—解冻过程中蛋白质的变性和流失都会影响肉的色泽。白切鸡由于其加工特性,通常表皮亮度较高。经过1个月冻藏并解冻后,AF的L*值下降,原因可能是鸡皮因油脂含量较高,随着冻藏时间的延长,脂肪氧化加剧,导致鸡皮色泽变暗。生鲜鸡肉的正常pH值为5.90左右[20],加热会造成维持蛋白结构的化学键被破坏,使蛋白质的酸性基团减少,导致鸡肉的pH值上升[21]。所以本试验中所有白切鸡的pH值较生鲜鸡都有所上升,而解冻后白切鸡的pH值都较鲜熟白切鸡有所下降,原因可能是解冻过程带来的解冻损失会引起矿物质及小分子蛋白质的流失,改变甚至破坏了电荷平衡,造成了pH值的下降[22]。咀嚼性是一种咀嚼特性,代表咀嚼食物准备吞咽所需的能量[23],弹性反映的是样品受到外力作用后发生形变,去除外力后的恢复能力[24]。本研究中NF与ICF处理的白切鸡其硬度显著上升,由于水分流失而造成的肌肉纤维压缩导致硬度增加[25]。AF处理白切鸡的硬度显著下降的原因可能是鼓风冻结过程中细胞内、外形成的较大冰晶破坏了肌肉组织结构,解冻后导致其组织松散[26]。这与阮征等[27]的研究结论相同。而AF处理的白切鸡弹性和回复性与CK相比均显著下降,说明AF处理导致白切鸡质构不佳,影响了白切鸡的食用品质。

硫代巴比妥酸(TBARS)是肉中不饱和脂肪酸氧化分解反应的产物,它的高低表明脂肪二级氧化产物的多少,一般用丙二醛(MDA)含量来表示。MDA越高,说明次级产物积累越多,脂肪氧化的程度越深[28]。随着冷冻存储时间的延长,MDA也会逐渐累积。本试验中ICF与NF处理均能显著抑制白切鸡在冻藏过程中的脂肪氧化。

醛类物质挥发性强,是鸡肉中的重要风味物质,主要来源于脂质氧化。醇类物质主要来源于不饱和脂肪的氧化,酮类物质主要来自脂肪降解。酮类、醇类及醛类等阈值较低,所以对鸡肉特征风味的整体呈现具有重要作用[29]。呋喃类化合物是非常重要的肉味物质,白切鸡中仅检测出2-正戊基呋喃,这与李继昊等[19]的结果相同。本研究中ICF与AF处理的白切鸡解冻后风味组成相似,但结合感官评价的结果,NF与ICF的得分都显著高于AF,说明NF与ICF处理的白切鸡在整体感官上接受感比AF好。冷冻—解冻过程如何影响风味物质变化的机制还需进一步探究。

综合以上分析,液氮速冻和浸液式速冻与鼓风冷冻相比有明显优势,且浸液式速冻工厂化的成本低于鼓风冷冻与液氮速冻,可以在白切鸡冻结过程中加以利用。