摘要:冷凍是生鮮肉類貯藏和運(yùn)輸過(guò)程中常用的保鮮手段,但冷凍、解凍及反復(fù)凍融會(huì)加速肉中的脂質(zhì)氧化及蛋白質(zhì)氧化等,進(jìn)而對(duì)肉品的色澤、嫩度、保水性等品質(zhì)造成影響。本文分析了冷凍解凍及反復(fù)凍融對(duì)生鮮肉品質(zhì)的影響,探討了其影響機(jī)制,并對(duì)國(guó)內(nèi)外冷凍解凍的新興技術(shù)進(jìn)行了總結(jié),以期對(duì)我國(guó)肉類產(chǎn)業(yè)的冷凍解凍技術(shù)提供指導(dǎo),并為冷凍產(chǎn)品品質(zhì)控制及新型冷凍、解凍技術(shù)的開(kāi)發(fā)提供理論指導(dǎo)和研究方向。
關(guān)鍵詞:冷凍;解凍;反復(fù)凍融;肉品品質(zhì)
冷凍肉是國(guó)家儲(chǔ)備和調(diào)節(jié)肉制品市場(chǎng)的重要籌碼,是肉類產(chǎn)品在進(jìn)出口貿(mào)易和國(guó)內(nèi)地區(qū)間流通的主要產(chǎn)品形態(tài),在現(xiàn)代肉及肉制品加工工業(yè)中起著至關(guān)重要的作用。冷凍是最古老和最廣泛使用的食品保存方法之一,它能較好地保存肉品的口感和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。但隨著冷凍時(shí)間的延長(zhǎng),肉品的品質(zhì)會(huì)下降。這種下降與冷凍、解凍過(guò)程相關(guān),主要影響因素包括冷凍解凍速率、方法以及冷凍貯藏過(guò)程中的溫度波動(dòng)。
在冷凍貯藏期間,冰晶會(huì)破壞肌肉細(xì)胞,從而造成肌肉組織的機(jī)械損傷和品質(zhì)下降。因此,冷凍產(chǎn)品內(nèi)部冰晶的數(shù)量、大小和分布影響產(chǎn)品的質(zhì)量。而冰晶的形成由冷凍成核和核的生長(zhǎng)兩個(gè)階段組成,成核速率和冰晶生長(zhǎng)以及兩者之間的關(guān)系決定了冰晶的大小和分布。緩慢冷凍會(huì)在細(xì)胞的胞外區(qū)域產(chǎn)生體積較大的冰晶,而快速冷凍則在整個(gè)組織中產(chǎn)生均勻分布的小晶體。因此,為保持冷凍產(chǎn)品的質(zhì)量必須加快其冷凍速率。在解凍過(guò)程中,肉制品會(huì)受到物理化學(xué)及微生物作用的破壞。為了確保食品質(zhì)量,需要在低溫下快速解凍以避免溫度顯著升高和產(chǎn)品過(guò)度脫水。
傳統(tǒng)的冷凍、解凍方法有:鼓風(fēng)冷凍、空氣冷凍、自然空氣解凍、水浸融化等,這些冷凍解凍方式通常會(huì)對(duì)肉品品質(zhì)造成嚴(yán)重的不利影響,如肉品嫩度、肉色等的劣變及脂肪氧化加重等,這些不利影響在很大程度上降低產(chǎn)品的食用品質(zhì)與價(jià)值,給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此,肉類產(chǎn)業(yè)急需開(kāi)發(fā)效率更高、效果更好的冷凍、解凍新技術(shù),以保證冷凍肉品的品質(zhì),為肉類產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支撐。
目前已有很多學(xué)者對(duì)冷凍、解凍對(duì)肉品品質(zhì)的影響進(jìn)行了研究,新興的冷凍、解凍技術(shù)也在持續(xù)研發(fā)中,但是研究結(jié)果并未及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)。為了促進(jìn)冷凍、解凍技術(shù)的發(fā)展及其在肉類產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用,本文將從冷凍、解凍及反復(fù)凍融對(duì)肉品品質(zhì)的影響及冷凍、解凍新技術(shù)兩個(gè)方面進(jìn)行總結(jié)分析,希望能為我國(guó)肉品產(chǎn)業(yè)冷凍、解凍技術(shù)的選擇提供方案,并探討分析冷凍解凍及反復(fù)凍融對(duì)肉品質(zhì)的影響機(jī)制,為相關(guān)研究提供研究思路。
1 冷凍解凍及反復(fù)凍融對(duì)肉品品質(zhì)的影響
與冷藏相比,冷凍能抑制大多數(shù)微生物的生長(zhǎng)繁殖、降低酶活性、延長(zhǎng)貨架期、更好地適應(yīng)全球肉類商業(yè)化的進(jìn)程,但冷凍過(guò)程中冰晶的產(chǎn)生會(huì)破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu),從而影響肉類品質(zhì),解凍過(guò)程也會(huì)使肉品出現(xiàn)可溶性蛋白質(zhì)含量減少等現(xiàn)象而降低食用品質(zhì)。反復(fù)凍融是指食品處于冷凍-解凍的循環(huán)過(guò)程,出現(xiàn)多次冷凍、解凍的現(xiàn)象。它經(jīng)常發(fā)生在食品的貯藏、運(yùn)輸和消費(fèi)過(guò)程中,特別是在餐館、家庭和零售場(chǎng)所。而且,反復(fù)凍融會(huì)嚴(yán)重影響肉品品質(zhì),且大多是不利影響,如加重脂質(zhì)氧化及蛋白質(zhì)氧化,使肉色劣變等。本部分將著重介紹冷凍解凍及反復(fù)凍融對(duì)肉色、嫩度、保水性、脂質(zhì)氧化、蛋白質(zhì)變性及氧化的影響。
1.1 冷凍解凍及反復(fù)凍融對(duì)肉色的影響
很多研究發(fā)現(xiàn)冷凍會(huì)導(dǎo)致肉色變暗,這在長(zhǎng)期冷凍貯藏后尤為明顯。Cho等發(fā)現(xiàn),隨著冷凍(-18℃)貯藏時(shí)間(0、3、6、9月)的延長(zhǎng),牛里脊肉的亮度(L*值)降低;Holman等發(fā)現(xiàn),于-18℃下冷凍的牛背最長(zhǎng)肌的a*值在52 周的貯藏期內(nèi)逐漸降低,b*值在貯藏到12 周時(shí)顯著下降。同時(shí),他們也注意到,隨著冷凍貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),牛背最長(zhǎng)肌的肌紅蛋白含量不斷下降;而與未冷凍樣品相比,冷凍樣品的高鐵肌紅蛋白含量更高,且其含量隨著冷凍時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。冷凍貯藏破壞了細(xì)胞中的高鐵肌紅蛋白還原酶系統(tǒng),肌紅蛋白氧化導(dǎo)致的高鐵肌紅蛋白顯著增加是肉色劣變的原因。
許多學(xué)者對(duì)冷凍解凍后的肉色做了一系列研究,大多發(fā)現(xiàn)冷凍解凍會(huì)使肉色變暗。Muela等用鼓風(fēng)冷凍室、冷凍隧道、氮?dú)馐胰N方法對(duì)羔羊肉進(jìn)行了為期6個(gè)月的冷凍貯藏,然后于2~4℃解凍,結(jié)果發(fā)現(xiàn)無(wú)論采用哪種方式,冷凍解凍羊肉的顏色都比鮮肉更深;Chakanya 等在對(duì)比研究鮮鹿肉和冷凍解凍鹿肉時(shí)發(fā)現(xiàn),鮮鹿肉的a*值顯著高于冷凍解凍鹿肉,且其肌紅蛋白含量比冷凍解凍鹿肉的高,這種差異可能歸因于解凍時(shí)滲出物的損失。但Tomasz 等發(fā)現(xiàn):真空包裝的羊肉在-26 ℃冷凍0、6、12月,再于2℃解凍的肉色指標(biāo)L *、a *、b *、C *和h*無(wú)顯著變化;Muela等也觀察到新鮮羊肉和冷凍(-18℃)1 個(gè)月后再解凍的羊肉的a*值之間沒(méi)有差異。這可能是由于積聚在肉表層的高鐵肌紅蛋白在解凍后會(huì)部分還原,而后再被氧合成氧合肌紅蛋白導(dǎo)致。
另外,眾多研究表明,反復(fù)凍融會(huì)導(dǎo)致肉色劣變。李金平等將牛外脊置于-16℃冷凍24 h,2℃解凍24 h的凍融循環(huán)中,觀察到L*值先增大后減小,a*值逐漸減小且在凍融5次后顯著減?。籆heng等也發(fā)現(xiàn)牛半膜肌在經(jīng)歷多次凍融循環(huán)后L*值與a*值下降;Qi等對(duì)綿羊背最長(zhǎng)肌進(jìn)行凍融(在-18℃下冷凍12小時(shí),然后在4℃下解凍12小時(shí)為一個(gè)凍融循環(huán))處理,發(fā)現(xiàn)其a*值逐漸降低,L*值在前5個(gè)凍融循環(huán)內(nèi)降低,b*值在5到15個(gè)循環(huán)內(nèi)增加。其中,a*值的降低可能是由于反復(fù)凍融過(guò)程中水分的喪失導(dǎo)致色素相關(guān)物質(zhì)流失造成的。b*值的變化主要和脂質(zhì)氧化有關(guān):細(xì)胞膜上高不飽和脂肪酸氧化生成的自由基與蛋白質(zhì)中胺類物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),可能會(huì)導(dǎo)致黃色色素生成。在凍融循環(huán)期間肉的超微結(jié)構(gòu)變化以及冰晶的重組使得水從細(xì)胞內(nèi)空間遷移到細(xì)胞外空間,這導(dǎo)致大量水分流失并增加了細(xì)胞內(nèi)溶質(zhì)的濃度,高濃度的溶質(zhì)有助于光的吸收,這是造成反復(fù)凍融過(guò)程中肉L*值降低的部分原因。
1.2 冷凍解凍及反復(fù)凍融對(duì)嫩度的影響
嫩度是消費(fèi)者評(píng)判肉質(zhì)優(yōu)劣的重要因素之一。當(dāng)肉被冷凍時(shí),由于鈣激活中性蛋白酶活性被抑制而導(dǎo)致蛋白質(zhì)水解的速率降低,但不會(huì)使鈣蛋白酶受到破壞;鈣激活中性蛋白酶在解凍時(shí)可以再活化,該酶以比凍結(jié)前更快的速率水解蛋白質(zhì),這種蛋白質(zhì)水解速率的增加可能歸因于冷凍貯藏時(shí)鈣蛋白酶抑制劑被抑制,從而導(dǎo)致解凍時(shí)嫩化速度加快。所以,何時(shí)(冷凍烹飪、解凍烹飪)測(cè)量、如何(儀器測(cè)量剪切力、感官品評(píng))測(cè)量會(huì)影響冷凍貯藏肉嫩度的最終測(cè)量結(jié)果。雖說(shuō)冷凍烹飪是剪切力測(cè)定的理想選擇,但大多數(shù)研究還是采用了解凍烹飪。Tomasz 等發(fā)現(xiàn)在-26 ℃下貯藏12個(gè)月后解凍的羊肉比貯藏6個(gè)月的剪切力值小,具有令人滿意的嫩度;而Muela 等發(fā)現(xiàn)在貯藏的前9個(gè)月內(nèi),冷凍解凍的羊肉具有相似的嫩度評(píng)分。
反復(fù)凍融通常會(huì)使嫩度提高。Locker 等、Qi等發(fā)現(xiàn)凍融循環(huán)可使牛羊肉的嫩度提高,這可能是冰晶使肌原纖維斷裂導(dǎo)致的。光學(xué)顯微鏡表明,隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加,肌肉內(nèi)結(jié)締組織的破壞程度增加,張丹等研究發(fā)現(xiàn)多次凍融循環(huán)(-40℃凍藏7d后解凍至中心溫度0~4℃為一次凍融)使兔背最長(zhǎng)肌的剪切力值降低,并認(rèn)為是由于凍融導(dǎo)致的肌內(nèi)膜破壞和結(jié)構(gòu)的松散造成的。另外,凍融循環(huán)過(guò)程中冰晶的融化及再生成會(huì)破壞溶酶體并誘導(dǎo)溶酶體酶的釋放,而溶酶體酶可部分參與肌原纖維蛋白的降解,Qi 等利用透射電子顯微鏡證實(shí)了凍融循環(huán)期間肌原纖維結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的減弱。
也有研究表明:在凍融循環(huán)過(guò)程中,肉品的剪切力值先增大后減小。常海軍等將豬肉置于-18℃冷凍24 h,4℃解凍24h的凍融循環(huán)中,發(fā)現(xiàn)在凍融一次時(shí)剪切力達(dá)到最大值,此后逐漸下降;阿依木古麗等在研究?jī)鋈冢?20℃凍藏24h后解凍為一次凍融)對(duì)牛肉品質(zhì)的影響時(shí)也發(fā)現(xiàn),凍融后牛肉的剪切力值先增大,并在凍融2次時(shí)達(dá)到最大值,此后顯著下降。這是由于凍融后汁液流失增多,凍融初期使得肌肉收縮或者肌纖維結(jié)構(gòu)變化,從而導(dǎo)致剪切力值上升;而隨著凍融次數(shù)增加,肌纖維在冷凍、解凍過(guò)程中發(fā)生斷裂,反復(fù)凍融使冰晶重新形成,破壞了細(xì)胞膜、細(xì)胞器和肌纖維結(jié)構(gòu),從而使剪切力值降低。
1.3 冷凍解凍及反復(fù)凍融對(duì)保水性的影響
衡量肉品保水性的常用指標(biāo)有汁液損失(drip loss)和蒸煮損失(cooking loss)。研究表明,冷凍解凍通常會(huì)使肉品的汁液損失增加。Tomasz 等發(fā)現(xiàn)冷凍解凍羊肉的汁液損失比鮮肉大,在冷凍(-26℃)貯藏6個(gè)月后于2~4℃解凍24 h時(shí),羊肉的汁液損失達(dá)到最大。冷凍對(duì)汁液損失的影響程度取決于冰晶的大小,緩慢的冷凍速率導(dǎo)致細(xì)胞外空間形成大而不規(guī)則的冰晶,使細(xì)胞膜發(fā)生機(jī)械損傷;同時(shí),在冷凍貯藏期間,肌肉細(xì)胞的部分脫水增加了水溶性化合物的濃度,導(dǎo)致水結(jié)合蛋白變性。由冰晶引起的肌肉微觀結(jié)構(gòu)的變化以及蛋白質(zhì)的變性,導(dǎo)致解凍時(shí)汁液損失增加。
Vieira等研究發(fā)現(xiàn)冷凍解凍牛肉的蒸煮損失比鮮肉更大;Cho等也發(fā)現(xiàn)冷凍后的牛腰大肌、西冷、里脊和腿肉的蒸煮損失比新鮮肉更大。但有學(xué)者認(rèn)為冷凍解凍肉的蒸煮損失與新鮮肉無(wú)顯著差異。Muela等和Leygonie等發(fā)現(xiàn)新鮮和冷凍解凍羊肉、鴕鳥(niǎo)肉的蒸煮損失沒(méi)有顯著差異。另外,冷凍貯藏時(shí)間對(duì)肉品蒸煮損失影響的研究也尚無(wú)定論。Tomasz等發(fā)現(xiàn),隨著冷凍貯藏期(0、6、12月)的延長(zhǎng),羊肉的蒸煮損失不斷增加;Ablikim 等發(fā)現(xiàn)冷凍貯藏時(shí)間與羔羊肉樣品的蒸煮損失之間極顯著正相關(guān);然而,也有研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)不同冷凍貯藏時(shí)間的肉解凍后具有相似的蒸煮損失。蒸煮損失的影響因素很多,主要包括蛋白質(zhì)變性、肌原纖維的破碎和斷裂程度以及解凍損失等。
通常來(lái)說(shuō),反復(fù)凍融會(huì)使肌細(xì)胞收縮,水分排出暫存在肌細(xì)胞與肌內(nèi)膜間、肌束與肌束膜間的空隙中??障吨械乃峙c肌肉結(jié)合能力較弱,容易在外力作用下排出。同時(shí)由于冰晶的形成對(duì)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)完整性造成了損傷,導(dǎo)致水分從細(xì)胞內(nèi)向細(xì)胞外區(qū)域流出。張誠(chéng)研究發(fā)現(xiàn),隨著凍融(-18℃冷凍48h后于4℃解凍5 h為一次凍融)次數(shù)的增加,雞肉的保水性降低,解凍損失及蒸煮損失增大。還有研究發(fā)現(xiàn),肌肉的持水能力與肉中蛋白質(zhì)的降解密切相關(guān)。比如,李銀等研究發(fā)現(xiàn)肌纖維中主要蛋白質(zhì)的降解導(dǎo)致肌纖維結(jié)構(gòu)破壞,使肌肉持水能力下降,這與陳騁等研究發(fā)現(xiàn)的牦牛肉解凍損失率變化趨勢(shì)相吻合。
1.4 冷凍解凍及反復(fù)凍融對(duì)脂質(zhì)氧化的影響
雖然冷凍使肉品中的大部分水分形成冰晶,但一些生化反應(yīng)仍因部分未凍結(jié)水的存在而發(fā)生,脂質(zhì)氧化就是其中之一。脂質(zhì)氧化不僅使肉品的外觀、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等發(fā)生變化,還縮短了肉品的貨架期,是造成肉品品質(zhì)劣變的重要原因之一,而目前接受度較高的反映脂質(zhì)氧化的方法為硫代巴比妥酸法(thiobarbituric acid,TBA)。Chakanya等發(fā)現(xiàn):與鮮肉相比,冷凍解凍(-20℃冷凍2個(gè)月后于4℃解凍24 h)鹿肉的TBA值在展示期(4℃)內(nèi)總是更高,且其脂質(zhì)氧化速率更快,這可能是因?yàn)槔鋬鲑A藏會(huì)增加由冰晶引起的細(xì)胞脂質(zhì)結(jié)構(gòu)損傷,從而使氧化速率加快。另外,有研究發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)氧化水平與冷凍速率相關(guān)。Muela等用鼓風(fēng)冷凍室(-30℃)、冷凍隧道(-40℃)、氮?dú)馐遥?75℃)三種方法對(duì)羊肉進(jìn)行預(yù)冷凍,解凍后發(fā)現(xiàn)通過(guò)氮?dú)馐依鋬龅难蛉庵|(zhì)氧化水平最低。因此,有效控制脂質(zhì)氧化的方法之一是在低溫下快速冷凍。凍融循環(huán)通常會(huì)加速脂質(zhì)氧化。Chen等、Wu等研究表明,隨著凍融循環(huán)次數(shù)的累加,肉中的脂質(zhì)氧化程度越來(lái)越深。這種上升趨勢(shì)一方面主要是由于在凍融循環(huán)期間反復(fù)形成冰晶,從而導(dǎo)致肌細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性被破壞,破碎的細(xì)胞器釋放出大量?jī)?nèi)源酶(脂肪酶、蛋白酶、核酸酶)及促氧化劑(自由基等),特別是脂肪酶可加速脂質(zhì)氧化反應(yīng),誘導(dǎo)更多的丙二醛產(chǎn)物生成;另一方面,冰晶的形成會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部水分的損失,因此內(nèi)部溶質(zhì)濃度增加,進(jìn)而也導(dǎo)致脂質(zhì)氧化反應(yīng)加速。
1.5 冷凍解凍及反復(fù)凍融對(duì)蛋白質(zhì)的影響
1.5.1 冷凍解凍及反復(fù)凍融對(duì)蛋白質(zhì)變性的影響
根據(jù)溶解性,肌肉蛋白質(zhì)一般可分為三種:肌漿蛋白(水溶性)、肌原纖維蛋白(鹽溶性)、基質(zhì)蛋白(不溶性)。其中,冷凍對(duì)蛋白質(zhì)變性的影響主要集中在肌原纖維蛋白上。冷凍會(huì)使肌原纖維蛋白的溶解性、ATP 酶活性、二硫鍵含量、表面疏水性等發(fā)生改變。本部分將主要就肌原纖維蛋白溶解性進(jìn)行介紹。余小領(lǐng)等發(fā)現(xiàn),隨著凍藏(-18℃)時(shí)間的延長(zhǎng),豬肉肌原纖維蛋白溶解度逐漸降低;朱明明等發(fā)現(xiàn),與鮮肉相比,無(wú)論采用何種解凍方式,冷凍解凍后豬肉的肌原纖維蛋白溶解度均比鮮肉低;張丹等研究發(fā)現(xiàn),兔肉肌原纖維蛋白溶解度隨著凍融循環(huán)的增加呈下降趨勢(shì)。造成這些現(xiàn)象的原因可能是:冷凍解凍及反復(fù)凍融促進(jìn)了肌纖維收縮,使蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,產(chǎn)生了二硫鍵、氫鍵和疏水鍵等,從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)和水分子間的作用力減弱,蛋白質(zhì)溶解度下降,發(fā)生變性。
1.5.2 冷凍解凍及反復(fù)凍融對(duì)蛋白質(zhì)氧化的影響
冷凍、解凍及反復(fù)凍融會(huì)使肌細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)受損,隨后釋放出線粒體酶、溶酶體酶、血紅素鐵及其他促氧化劑,這些促氧化劑增加了蛋白質(zhì)氧化的程度和速率。參與蛋白質(zhì)氧化的氨基酸殘基主要包括賴氨酸、蘇氨酸和精氨酸,其氧化導(dǎo)致蛋白質(zhì)聚合及肽斷裂。蛋白質(zhì)若在凍藏過(guò)程中受到活性氧基團(tuán)(ROS)的攻擊,將促使羰基化合物生成及蛋白質(zhì)巰基含量下降。因此,蛋白質(zhì)氧化的顯著特征是羰基衍生物的生成與巰基含量的降低,而冷凍解凍及反復(fù)凍融通常會(huì)加速肉中的蛋白質(zhì)氧化。
羰基是由蛋白質(zhì)肽鏈上帶有的NH-及NH2-基團(tuán)斷裂后形成的。Ayla 等研究發(fā)現(xiàn),在凍藏期間,雞胸肉及雞腿肉的羰基含量顯著增加,且與-18℃和-12℃相比,在-7℃凍藏樣品的羰基含量更高。李婉竹等發(fā)現(xiàn),隨著凍融(-18℃冷凍7d后于4℃解凍24 h為一次凍融)次數(shù)的增加,牦牛肉的羰基含量顯著增加,這表明反復(fù)凍融會(huì)產(chǎn)生大量的活性氧自由基,使牦牛肉蛋白質(zhì)氨基酸側(cè)鏈的NH-或NH2-基團(tuán)部分轉(zhuǎn)化為羰基基團(tuán)。另外,羥自由基誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)氧化使細(xì)胞遭到破壞,導(dǎo)致蛋白質(zhì)中巰基轉(zhuǎn)化成二硫鍵,從而造成蛋白質(zhì)巰基含量下降。因此,巰基含量可以反映凍融條件下的蛋白質(zhì)氧化水平。朱迎春等發(fā)現(xiàn)在5次凍融(-18℃冷凍7d 后流水解凍至中心溫度0~2℃)循環(huán)中,牛肉餅的巰基含量顯著降低,說(shuō)明在反復(fù)凍融過(guò)程中蛋白質(zhì)氧化明顯;還有研究發(fā)現(xiàn)巰基含量在凍融循環(huán)前期顯著低于后期,這表明:與前期相比,凍融循環(huán)后期的蛋白氧化速率更快。
2 生鮮肉新興冷凍解凍技術(shù)概述
冷凍解凍及反復(fù)凍融會(huì)對(duì)肉品品質(zhì)造成許多不利影響,而且傳統(tǒng)的冷凍解凍方式效率較低、效果較差。為了提高冷凍解凍效率及效果,科研人員做出了大量的努力和嘗試,表1列出了一些新的冷凍方法,如沖擊冷凍、超高壓冷凍、超聲波輔助冷凍等,并概述了其對(duì)肉品品質(zhì)的影響。
表1 新興的冷凍技術(shù)
冷凍方式 | 產(chǎn)品 | 設(shè)備或冷凍方法 | 關(guān)鍵效果 |
微凍液快速冷凍 | 調(diào)理豬肉餅 | -22℃微凍液(含40~140g/L 氯化鈉、10%~25% 乙醇、3~5 g/L抗凍蛋白、8~13 g/L 殼聚糖及水) | 豬肉餅出品率增加,其脂肪氧化程度低于常規(guī)冷凍且產(chǎn)品品質(zhì)提高 |
速凍液冷凍 | 牛腱子 | 26g/100 mL 食鹽水,-20℃ | 降低肉中冰晶大小,保護(hù)組織結(jié)構(gòu),保持肉的口感 |
白條鴨 | -35 ℃鹽水浸泡 | 硬度和咀嚼力較小,多汁性和纖維感評(píng)分較高 | |
沖擊冷凍 | 肉片 | 將耦合沖擊技術(shù)與低溫冷凍系統(tǒng)結(jié)合,采用高速(50m/s)射流引至肉品表面 | 傳熱率高,適用于高表面積重量比的食品 |
沖擊冷凍 | 豬肉 | 200MPa、-20℃ | 豬肉微觀組織的損傷較小 |
壓力變換輔助冷凍 | 豬肝 | 100 MPa(-8.4 ℃ ),150 MPa (-14℃),200 MPa(-20 ℃) |
冰晶體積較小且均勻分布 |
豬肉 | 100MPa( -11 ℃ ),150 MPa (-16.5℃),200MPa(-21.5 ℃) |
解凍時(shí)汁液損失減少,韌性增加 | |
磁場(chǎng)輔助凍結(jié) | 雞肉 | 振蕩磁場(chǎng)(0.5~0.7 mT,50 Hz)與靜電磁場(chǎng)(1 mT)結(jié)合 | 解凍后樣品幾乎沒(méi)有細(xì)胞損傷跡象,而顏色、氣味和味道與未凍結(jié)產(chǎn)品相似 |
豬肉塊 | 冷凍機(jī)(震蕩磁場(chǎng)強(qiáng)度為200~300mT,頻率為60~100Hz) | 良好的風(fēng)味,解凍時(shí)產(chǎn)品的外觀、香味、質(zhì)地良好,汁液損失減少 | |
豬肉 | 靜磁場(chǎng)(10mT),振蕩磁場(chǎng)(0.5mT,50 Hz),靜電場(chǎng)(6×105V/m) 和聲波(20~2000 Hz)的共同作用 |
減少了達(dá)到目標(biāo)溫度(-50℃)所需的時(shí)間,減少了冷凍產(chǎn)品中的微 生物數(shù)量 |
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雞胸肉 | ABI冰箱(B=1.5~2mT,20,30和40Hz) | 冷凍肉的破裂應(yīng)力在冷藏期間從1周到6 個(gè)月沒(méi)有變化,冰晶體積減小 | |
電場(chǎng)輔助凍結(jié)(振蕩電場(chǎng)) | 雞肉 | 振蕩電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)1.5×104 V/m,頻率50Hz~5MHz | 雞肉樣品在冷凍及解凍時(shí)細(xì)胞損傷小,顏色、味道、風(fēng)味等也得到保持 |
雞肉 | 振蕩電場(chǎng)(E=1.5×104V/m,頻率:50Hz~5MHz)、靜電磁場(chǎng)(1mT),振蕩磁場(chǎng)(0.5~0.7mT,50Hz)的綜合作用 | 產(chǎn)品的中心溫度從0℃到-20℃、-40℃所需時(shí)間縮短一半以上,產(chǎn)品的顏色、風(fēng)味和味道未發(fā)生顯著變化 | |
雞肉 | 振蕩電場(chǎng)(E=1.5×104V/m,50Hz~5MHz)與振蕩磁場(chǎng)(0.5~0.7mT,50 Hz)綜合作用 | 產(chǎn)品的中心溫度從0℃到-20℃、-40℃所需時(shí)間縮短一半以上,產(chǎn)品的顏色、風(fēng)味和味道未發(fā)生顯著變化 | |
電場(chǎng)輔助凍結(jié)(靜電場(chǎng)) | 豬里脊肉 | 12kV, 將樣品從1℃冷卻至 -20℃,冷卻速率為1℃/ min |
過(guò)冷度較低,冰晶體積減小,12kV下的平均冰晶體積比零場(chǎng)條件下低44% |
羔羊肉 | 0~5.8×104V/m ,樣品冷卻到-20℃ | 冰晶體積減小,汁液損失降低,保持了羔羊肉的肉色、硬度和微觀結(jié)構(gòu) | |
微波輔助冷凍 | 豬肉 | 微波功率(700W)水平的60%, 冷凍速率為2℃/min |
平均冰晶體積和過(guò)冷度顯著下降 |
與傳統(tǒng)的冷凍方式相比,新興冷凍技術(shù)(見(jiàn)表1)可以改善冷凍生鮮肉品的一個(gè)或多個(gè)品質(zhì)指標(biāo)或提高冷凍效率。其中磁場(chǎng)輔助凍結(jié)、電場(chǎng)輔助凍結(jié)、射頻輔助冷凍均可以改善冷凍對(duì)肉色的不利影響;速凍液冷凍、高壓冷凍、壓力變換輔助冷凍、靜電場(chǎng)輔助冷凍、微波輔助冷凍、超聲輔助浸泡冷凍均減小了冷凍對(duì)生鮮肉微觀結(jié)構(gòu)的破壞;壓力變換輔助冷凍、靜電場(chǎng)輔助凍結(jié)、射頻輔助冷凍均使生鮮肉的汁液損失減少;微凍液快速冷凍降低了肉品的脂肪氧化程度。表1 列出的這些冷凍新技術(shù)通過(guò)較高的冷凍速率減小了冰晶體積,改善了冷凍產(chǎn)品的品質(zhì)。通過(guò)分析新技術(shù)對(duì)生鮮肉品質(zhì)影響的結(jié)果,沖擊冷凍,壓力變換冷凍,電場(chǎng)、磁場(chǎng)、射頻等單一或多種結(jié)合的輔助冷凍是較為理想的冷凍方法。
類似地,表2 列出了新開(kāi)發(fā)的諸如超聲波輔助解凍、超高壓解凍、高壓靜電場(chǎng)解凍和射頻解凍等解凍方案及其對(duì)肉品的影響。與傳統(tǒng)的解凍方式相比,射頻解凍、微波解凍、超聲波解凍、歐姆解凍、壓力歐姆解凍受熱均勻,可以顯著提高解凍效率;低溫靜水解凍、微波解凍、高壓靜電場(chǎng)解凍均顯著降低了肉制品的菌落總數(shù);低溫靜水解凍、射頻解凍、高壓靜電場(chǎng)解凍、低溫高濕解凍、歐姆解凍均顯著提高了肉品的保水性;真空解凍減小了對(duì)蛋白質(zhì)構(gòu)象的損害。傳統(tǒng)解凍技術(shù)主要適合于家用,但對(duì)肉品品質(zhì)質(zhì)量的影響較大,因此大規(guī)模生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)該推廣使用新的解凍技術(shù)。綜合分析解凍技術(shù)對(duì)肉品質(zhì)、解凍效率和微生物穩(wěn)定性的影響,射頻解凍、微波解凍、高壓靜電場(chǎng)解凍、歐姆解凍、壓力歐姆解凍可能是未來(lái)解凍技術(shù)發(fā)展的方向。
這些新的冷凍、解凍方法的研究,不僅明確了新方法對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響,還為產(chǎn)業(yè)應(yīng)用及提高產(chǎn)品的品質(zhì)提供了多種選擇方案。
表2 新興的解凍技術(shù)
解凍方式 | 產(chǎn)品 | 設(shè)備或解凍方法 | 關(guān)鍵效果 |
低溫靜水解凍 | 雞胸肉 | 12~16℃靜水浴 | 菌落總數(shù)、脂肪與蛋白質(zhì)的氧化和降解程度以及蒸煮損失均較低,保水性較好 |
射頻解凍 | 豬腰肉 | 平行板RF 系統(tǒng)(FRT-5,YamamotoVinita Corp.,Ltd.,Osaka,Japan), 功率400W,頻率27.12 MHz |
其汁液損失、微觀結(jié)構(gòu)變化及肉色變化很小,且解凍速率快 |
瘦牛肉 | 27.12MHz、6 kW 的中等規(guī)模射頻系統(tǒng),電極間隙10 cm,傳送帶速度3m/h,解凍時(shí)間17min | 解凍熱均勻性很好,解凍速率快 | |
微波解凍 | 牛肉 | 915 MHz 或2450 MHz 交變電場(chǎng) | 速度快, 效率高。一塊厚20 cm 、重50kg的冰凍牛肉塊可在2min內(nèi)將溫度從-15℃升高到-4℃ |
豬精腿肉 | 25℃微波解凍處理10 min 后間歇10min 交替進(jìn)行 | 菌落總數(shù)顯著降低,豬肉汁液損失率高及部分過(guò)熱的問(wèn)題得到解決 | |
豬背最長(zhǎng)肌 | 選擇微波爐“按質(zhì)量解凍”模式,10min | 有利于保持肉的嫩度和色澤,肉品的全質(zhì)構(gòu)特性較好 | |
超聲波解凍 | 雞胸肉 | 初始水溫15℃,頻率40kHz,功率120W | 解凍速率高,雞胸肉新鮮度高,負(fù)面影響較小 |
豬背最長(zhǎng)肌 | 頻率25kHz,強(qiáng)度0.2W/cm2或0.4W/cm2,水浴初始溫度為15℃ | 減少了解凍時(shí)間,不影響未包裝的冷凍豬肉的品質(zhì) | |
高壓靜電場(chǎng)解凍 | 兔肉 | 電壓20kV | 微生物數(shù)量顯著減少0.5~1.7log,持水能力較高,質(zhì)地較好 |
羔羊胴體 | 高壓電場(chǎng)解凍柜,解凍溫度4~8℃,濕度70%~80%,高壓電場(chǎng)12.5kV/m | 羊胴體解凍時(shí)間縮短,汁液流失率降低,微生物菌落總數(shù)減少 | |
真空解凍 | 豬背最長(zhǎng)肌 | 真空浴(真空度為9kPa),25℃,30min | 對(duì)蛋白質(zhì)構(gòu)象的損害較小 |
低溫高濕解凍 | 梅花鹿西冷 | 七段式溫度變化及解凍時(shí)間設(shè)置:15/20,12/20,9/20,7/30,6/30,4 /60, 0/10℃/min |
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歐姆解凍 | 牛肉 | 交流電頻率為100Hz鋸齒波,0℃~-5℃ | 電導(dǎo)率及加熱速率較大 |
碎牛肉 | 10、13、16V/m | 能效高,汁液損失低,無(wú)廢水 | |
壓力歐姆解凍 | 牛里脊肉 | 壓力歐姆解凍系統(tǒng)(歐姆電池、壓力室、電場(chǎng)供電系統(tǒng)),高壓200MPa, 歐姆解凍40V/cm |
解凍時(shí)間短,剪切力值及肉色均無(wú)顯著變化 |
3 結(jié)語(yǔ)
隨著全球貿(mào)易的增長(zhǎng)及生產(chǎn)商與消費(fèi)者之間空間距離的擴(kuò)大,冷凍技術(shù)在肉類貯藏和運(yùn)輸中的需求在逐漸增加。因此,肉類科學(xué)家在冷凍、解凍及反復(fù)凍融對(duì)牛肉、羊肉、雞肉、豬肉等主流肉類產(chǎn)品的影響方面進(jìn)行了大量研究;但是,冷凍、解凍及反復(fù)凍融對(duì)肉色、保水性、嫩度等品質(zhì)的影響還存在許多不一致的地方,而且對(duì)揮發(fā)性成份的研究也十分少見(jiàn)。因此,關(guān)于冷凍、解凍及反復(fù)凍融對(duì)肉品品質(zhì)影響的相關(guān)機(jī)制還需要更加系統(tǒng)、深入的研究。
冷凍、解凍會(huì)對(duì)生鮮肉的品質(zhì)造成不利影響,為減緩這些不利影響,近年來(lái)科研人員開(kāi)發(fā)了許多新興的冷凍、解凍技術(shù)。不同的冷凍、解凍方式各有利弊,對(duì)肉品加工企業(yè)來(lái)說(shuō),要針對(duì)不同的肉品種類和目標(biāo)要求選擇合適的冷凍、解凍技術(shù),同時(shí)還要考慮到設(shè)備、出品率等因素。另一方面,冷凍、解凍新技術(shù)研究雖已取得一些成就,但離肉類工業(yè)的商業(yè)化應(yīng)用還有很大距離,需要加快新技術(shù)的成果產(chǎn)業(yè)應(yīng)用以提高冷凍生鮮肉的品質(zhì)。相信隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,未來(lái)食品冷凍行業(yè)會(huì)有更好的發(fā)展前景。