摘要：以豬肉為研究對象，與傳統(tǒng)空氣解凍對照，分別在不同壓力條件下（6000、5000、4000、3000、2000、1000Pa）進(jìn)行解凍（樣品從-18℃上升至4℃），記錄各實驗組完成解凍所需時間，并對解凍后的樣品進(jìn)行品質(zhì)檢驗（解凍損失率、蒸煮損失率、pH、質(zhì)構(gòu)特性），比較后得出真空解凍豬肉的最適壓力。結(jié)果顯示：與傳統(tǒng)空氣解凍相比，真空解凍法能有效提高解凍速率，解凍速率隨壓力的下降而上升，解凍后的豬肉仍然具有較好的保水性和質(zhì)構(gòu)特性，品質(zhì)優(yōu)于傳統(tǒng)空氣解凍法。其中在2000Pa的真空條件下，解凍時間為2.19h，解凍損失率為2.36%，蒸煮損失率為13.52%，pH5.97，咀嚼度、硬度等質(zhì)構(gòu)特性指標(biāo)較其他實驗組最優(yōu)。在實驗范圍內(nèi)，2000Pa是豬肉真空解凍最佳的解凍條件，可有效提高解凍效率、提高保水能力、保證良好的口感，能較好地保證豬肉的品質(zhì)。

　　關(guān)鍵詞：真空解凍；豬肉；保水性；質(zhì)構(gòu)性

　　近年來，隨著居民消費水平的逐漸提高，兼顧安全性與營養(yǎng)性的優(yōu)質(zhì)肉類越來越受到廣大消費者的青睞。豬肉營養(yǎng)豐富，能補充人體所需的蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)，為人們的日常生活提供能量，是人們餐桌上常見的美食。但由于鮮肉在常溫下易發(fā)生腐敗變質(zhì)，難以長期保存和流通，在冷凍條件下，細(xì)菌的繁殖受到阻礙，酶的活性受到抑制，生化反應(yīng)速率減緩，使得冷凍肉儲存時間延長。冷凍肉是在肉制品的生產(chǎn)、儲存、運輸?shù)冗^程中的重要產(chǎn)品形態(tài)。大部分肉品在進(jìn)一步加工前都有解凍工序，該過程是凍結(jié)的逆過程。食物冷凍貯藏時，內(nèi)部的水分會形成大小不一、分布不均的冰晶，會使細(xì)胞膜機(jī)械性損傷并破壞細(xì)胞內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，因此在解凍時會流出大量的汁液，帶走大量的風(fēng)味物質(zhì)和營養(yǎng)成分，同時加速蛋白質(zhì)的變性和色澤的改變，嫩度、彈性等口感也隨之下降，解凍速度的快慢會對肉品的質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。因此，尋找一種快速又保質(zhì)的解凍方式是保障肉類品質(zhì)的關(guān)鍵。

　　真空解凍法是利用在真空條件下產(chǎn)生的低溫水蒸氣在凍品表面凝結(jié)放出熱量，繼而使凍品解凍的一種新型解凍方式。由于其解凍速度快、溫度低，且不會使凍品局部溫度快速上升，對熱敏性食物十分友好。同時關(guān)志強(qiáng)等研究表明，在真空條件下解凍后的羅非魚片，好氧性微生物繁殖較慢，保水性較好。李念文等以金槍魚為實驗對象，以空氣、電、超聲波和真空等4種解凍方式進(jìn)行了對比實驗，得出真空解凍法能在保持較高的解凍速率前提下維持金槍魚優(yōu)良的持水力和口感。在此基礎(chǔ)上，又對真空解凍金槍魚的工藝進(jìn)行了優(yōu)化，得出了在壓力最低為10kPa時其理化指標(biāo)和感官評分結(jié)果最高，與新鮮魚肉的品質(zhì)、口感、質(zhì)地最為相似。

　　在真空解凍的過程中，壓力是一個關(guān)鍵參數(shù)，不同壓力下的飽和水蒸氣溫度存在差異，會對凍品的品質(zhì)產(chǎn)生影響?，F(xiàn)階段國內(nèi)對真空解凍的研究較少，研究對象多為魚類，且主要集中在10kPa及更高的壓力水平上。因此，為了進(jìn)一步優(yōu)化真空解凍的工藝，本實驗以豬肉為研究對象，分別在6000～1000Pa壓力下進(jìn)行快速解凍，并對其品質(zhì)變化進(jìn)行檢測分析，從而得出豬肉最優(yōu)的真空解凍工藝。

　　新鮮豬肉：同一批次，市售，質(zhì)量約3kg。

　　DCZKJD-10型真空解凍機(jī)；BS224S型電子秤；FA25型均質(zhì)機(jī)；TA-XTC質(zhì)構(gòu)儀；超級恒溫水浴鍋；pH計；轉(zhuǎn)換型冷藏冷凍箱。

　　1.2  解凍方法

　　1.2.1  原料處理  將新鮮豬肉洗凈處理后，切成質(zhì)量相近、形狀相似（（40±5）g，4cm×4cm×5cm）的小塊，實驗共7組，每組3次平行實驗，在肉塊中心插入熱電偶后放入-18℃的冰柜中冷凍保存48h。解凍時，以傳統(tǒng)空氣解凍法（15℃條件下）為對照組，剩余6組凍品分別放入溫度15℃，壓力為6000、5000、4000、3000、2000、1000Pa的條件下的真空解凍箱中進(jìn)行解凍，每隔10min記錄一個溫度變化讀數(shù)，當(dāng)測量凍品的中心溫度上升到（4±0.5）℃即為解凍終點，立刻進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測定。解凍后樣品置于4℃環(huán)境下保存。實驗重復(fù)3次。

　　1.2.2  解凍設(shè)備  本實驗使用真空解凍設(shè)備，采用TN-S配電，輸入電壓220AC。整機(jī)大小為2m×1.3m×1.9m（長×寬×高），每批最大處理量為10kg，主要包括解凍箱、真空設(shè)備、制冷系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)5部分，整個解凍過程中都由自動控制系統(tǒng)全程控制。解凍前，先在電子屏上設(shè)定解凍參數(shù)，當(dāng)解凍箱內(nèi)環(huán)境滿足設(shè)定的壓力、溫度時解凍開始運行，壓力的大小由控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)真空泵開啟和關(guān)閉實現(xiàn)，箱內(nèi)升溫通過解凍箱頂部的加熱器調(diào)節(jié)，在解凍過程中由風(fēng)機(jī)將霧化后的水吹入箱體內(nèi)以增加濕度并提供熱交換介質(zhì)。當(dāng)樣品中心溫度達(dá)到4℃時，解凍停止，開啟制冷系統(tǒng)進(jìn)入冷藏模式，以保證解凍后樣品品質(zhì)。設(shè)備簡圖如圖1所示。

　　1.3  測定指標(biāo)

　　1.3.1  解凍時間  將凍品放入解凍箱內(nèi)，將解凍箱內(nèi)的溫度探頭與凍在各凍品中心位置的熱電偶相連接，每隔10min讀取一次溫度值，當(dāng)豬肉中心溫度從-18℃上升為4℃時停止解凍。該過程所用的總時間即為解凍時間。取一組樣品置于15℃環(huán)境下進(jìn)行傳統(tǒng)空氣解凍作為對照。

　　1.3.2  解凍汁液流失率  參考余小領(lǐng)等的方法，將解凍后的樣品表面水分用紙巾擦干后進(jìn)行稱量，計算解凍汁液流失率的公式如式（1）所示。

　　解凍流失率（%）=（（m1-m2）/m1）×100………（1）

　　1.3.3  蒸煮汁液損失率  參考余小領(lǐng)等的方法，將解凍后的樣品放入自封蒸煮袋中，放入水浴鍋中恒溫80℃，水浴15min，結(jié)束后，取出肉樣，當(dāng)其冷卻至室溫后，用紙擦干表面水分，進(jìn)行稱量后按照公式計算，蒸煮汁液損失率計算如式（2）所示。

　　蒸煮損失率（%）=（（m3-m4）/m3）×100………（2）

　　1.3.4  pH的測定  將解凍后的樣品取10g剪碎，加入100mL超純水均質(zhì)后，將pH計電極直接插入其中，待穩(wěn)定后讀數(shù)。每個樣品重復(fù)測定3次，取平均值。

　　1.3.5  質(zhì)構(gòu)特性的測定  樣品切成1.5×1.5×1.5cm3 的方塊狀，測定樣品的硬度、彈性、咀嚼性、膠黏性和回彈性，每個肉樣重復(fù)測定3次。質(zhì)構(gòu)分析參數(shù)設(shè)定如下：測前速率2.00mm/s；測中速率1.00mm/s；測試后探頭回程速度為1.00mm/s；下壓樣品形變量50%；2次下壓間隔時間5.0s；負(fù)載力5.0g；探頭類型P/50；測定環(huán)境溫度20℃。

　　1.4  數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

　　每組實驗均設(shè)有3次平行實驗，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。利用Origin8軟件進(jìn)行作圖，利用SPSS20.0軟件對實驗所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析（P＜0.05為差異性顯著），同時進(jìn)行皮爾森相關(guān)性分析。

　　2  結(jié)果分析

　　豬肉中心溫度的變化曲線代表了不同條件下樣品的解凍速率。由圖2可知，壓力由6000Pa降低為2000Pa時，解凍速率不斷增大，解凍時間逐漸縮短，解凍時間隨壓力變化顯著（P＜0.05），當(dāng)壓力繼續(xù)下降至1000Pa時，解凍速率有所減慢，但仍高于3000Pa條件下的速率。這是由于水的蒸發(fā)溫度隨壓力的減小而降低，相同溫度下的水分在低壓下更易汽化。在解凍過程中，由水箱為箱內(nèi)解凍樣品提供所需的霧化水，隨著壓力不斷降低，水分蒸發(fā)越強(qiáng)烈，使得可在凍品表面凝結(jié)的低溫水蒸氣增多，從而放出更多熱量使豬肉解凍，且壓力越低，食品表面因水蒸氣凝結(jié)而放出的凝結(jié)潛熱越多，從而縮短了解凍時間，而大小相同的凍品，在相同溫度下利用傳統(tǒng)空氣解凍法則需4h才能完全解凍，真空解凍法可節(jié)約近一半的時間。

　　由圖中曲線走勢可知，解凍過程分為2個階段。溫度從-18℃上升至-2℃左右時，該區(qū)間內(nèi)曲線走勢較陡，可能是由于該階段內(nèi)，凍品起始溫度較低，大量的水蒸氣在其表面凝結(jié)釋放熱量，此階段肉類用于升溫的熱量為顯熱，顯熱數(shù)值小，溫度上升速度快；而在0℃左右，豬肉中的水開始由冰轉(zhuǎn)化為液態(tài)，此階段熱量為潛熱，因此該階段內(nèi)溫度上升緩慢。且由于凍品溫度與飽和蒸汽溫度接近，其表面的凝結(jié)量減少，凍品內(nèi)部的冰融成水，外層凍肉逐漸解凍為鮮肉，而鮮肉導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)低于凍肉，從而減緩了解凍速度。

　　2.2  不同壓力條件對豬肉保水性的影響

　　當(dāng)肉類受到擠壓、凍融等來自外界因素影響時，保有其原有水分和添加水分的能力稱為肉的保水性。保水性較高時，肉類的風(fēng)味物質(zhì)、營養(yǎng)物質(zhì)等流失較少，質(zhì)地、顏色的改變也較小，肉質(zhì)越柔嫩，因此保水性是肉質(zhì)評定的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)之一。在肉類工業(yè)中，提高肉類的保水性可以有效減少肉類的損耗，避免嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。度量肌肉的保水性主要是指不易流動水，它取決于肌原纖維蛋白質(zhì)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)及蛋白質(zhì)所帶的靜電荷的數(shù)量。該指標(biāo)可以通過肉類的解凍損失率、蒸煮損失率和pH等反映。

　　2.2.1  不同壓力條件對豬肉解凍損失率的影響  解凍損失率的大小代表解凍后豬肉的水分損失多少。肌肉中通過化學(xué)鍵固定的水分很少，大部分是靠肌原纖維結(jié)構(gòu)和毛細(xì)血管張力而固定。產(chǎn)生水分流失的主要原因是肌肉細(xì)胞的細(xì)胞膜在冷凍后膨脹破裂，除了水分同時可能會帶走一些核苷酸和氨基酸物質(zhì)，使得肉質(zhì)下降。由圖3可以看出，在不同壓力下進(jìn)行真空解凍后的肉品，其解凍損失率與壓力無顯著的相關(guān)性（P＞0.05），且損失率皆不超過3%，小于傳統(tǒng)空氣解凍法處理后的樣品。這是由于真空條件下的解凍速度較快，縮短了解凍時間，減少了肉類的干耗現(xiàn)象。同時由于在真空解凍過程中，低溫蒸氣在凍品表面凝結(jié)，有部分水分被肉類緩慢吸收，因此解凍時汁液損失率小于空氣解凍。

　　注：圖3中標(biāo)注出的a、b、c、d等在字母各不相同時表示有顯著差異（P＜0.05），出現(xiàn)相同字母即為差異性不顯著（P＞0.05）；下同。

　　2.2.2  不同壓力條件對豬肉蒸煮損失率的影響  豬肉的蒸煮損失率反映了肉煮熟前后的質(zhì)量損失率，通常以熟肉率表示（100%-熟肉率%=蒸煮汁液損失率%）。若從屠宰到生產(chǎn)烹調(diào)的過程中，肉類因失水而造成失重，會造成明顯的經(jīng)濟(jì)損失，且有研究表明樣品的熟肉率越大，嫩度越好。由圖4可以明顯看出，傳統(tǒng)空氣解凍法蒸煮損失嚴(yán)重，比真空解凍處理的樣品中損失率最高的17.07%比還高出10%左右，而真空解凍法下處理的凍品，隨著壓力的變化其蒸煮損失無顯著性差異（P＞0.05），其中壓力在3000Pa以下時，凍品的蒸煮損失率較低，數(shù)值比較接近，其中壓力為2000Pa時具有最低的蒸煮損失率。當(dāng)壓力上升至4000～6000Pa時，蒸煮損失率有5%幅度的上升。這可能是因為凍品的pH在1000～3000Pa條件下下降較少，維持在5.9上下，使得樣品具有較好的保水性，從而降低了蒸煮損失率，而壓力大于4000Pa后，樣品pH下降至5.75左右，凈電荷減少，造成部分水分流失。還有研究表明蒸煮過程中水分損失的主要原因可能有：蛋白質(zhì)在變性過程中內(nèi)部結(jié)構(gòu)打開并相互交聯(lián)形成凝膠，使肌原纖維間可以保留水分的空間減小，造成水分流失。在真空解凍條件下，解凍完成較快，蛋白質(zhì)的變性還不完全，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞程度較空氣解凍法要輕，因此在進(jìn)行蒸煮后對水分的保持能力更好。

　　2.2.3  不同壓力條件對豬肉pH的影響  pH對系水力影響很大，維持肌原纖維結(jié)構(gòu)的電荷斥力大小決定了保水性的強(qiáng)弱。由圖5可知，不同壓力條件對豬肉pH的影響顯著（P＜0.05），隨著壓力的不斷上升，樣品的pH不斷下降，當(dāng)壓力大于4000Pa后下降趨勢逐漸平緩，維持在5.75左右，且在真空解凍條件下的凍樣pH要高于傳統(tǒng)空氣解凍法?？赡苁怯捎谠谡婵諚l件下抑制了一定的生化活動，減緩了組織蛋白酶使肌肉蛋白質(zhì)分解成小分子的肽、氨基酸及少量的胺類物質(zhì)，使pH偏離肌肉蛋白的等電點，擴(kuò)大了空間結(jié)構(gòu)和極性吸引，使肉的保水性增強(qiáng)。也可能是由于真空解凍法速率較快，減緩了ATP的喪失和肌動球蛋白的形成，使肌球蛋白和肌動蛋白間有效空隙大為增加，進(jìn)一步影響了樣品的保水性。當(dāng)壓力為1000～2000Pa時，pH維持在5.9～6.0間，具有良好的保水性。

　　結(jié)合圖3～圖5可知，當(dāng)壓力為4000～6000Pa時，樣品pH較低，該條件下對應(yīng)的蒸煮損失率較大，與前文所說的變化趨勢一致。在壓力為2000Pa時，凍樣的解凍損失率和蒸煮損失率皆最低，壓力為1000Pa時pH最大，但與2000Pa條件下的結(jié)果差距不顯著（P＞0.05）。綜合上述結(jié)論，壓力為2000Pa條件下真空解凍后的豬肉具有較好的保水性。

圖5  不同壓力條件下豬肉的pH

　　2.3  不同壓力條件對豬肉質(zhì)構(gòu)性的影響

　　使用質(zhì)構(gòu)儀對解凍后的樣品進(jìn)行質(zhì)地的檢測，可測出肉的彈性、硬度、咀嚼度、黏性、回復(fù)力等質(zhì)構(gòu)指標(biāo)。咀嚼度反映了從咀嚼到吞咽食物過程中消耗能量大小，在一定范圍內(nèi)，肉樣的口感與咀嚼度正相關(guān)，彈性和硬度反映了肉質(zhì)的口感及肉質(zhì)松緊程度。由表1可知，真空解凍處理過的肉樣，硬度皆高于傳統(tǒng)空氣解凍，可能是因為空氣法解凍速度較慢，水分損失嚴(yán)重，造成肉質(zhì)結(jié)構(gòu)的松散，從而導(dǎo)致硬度降低；而真空解凍法處理過的肉樣水分損失較少，結(jié)構(gòu)更完整，因此硬度較大。不同壓力下的咀嚼度與壓力顯著性相關(guān)（P＜0.05）。隨著壓力的升高，咀嚼度的整體變化趨勢下降，當(dāng)壓力為1000Pa時，樣品的咀嚼度最大，這可能是由于真空解凍法解凍完成快速，一定程度上減緩了豬肉中蛋白的降解，保留了較好的功能性。不同壓力下的解凍環(huán)境對彈性、膠黏性、回復(fù)力沒有顯著影響（P＞0.05），但在壓力為1000Pa和2000Pa時，肉的咀嚼度和硬度、回復(fù)力等值都較大，肉具有較好的口感。

　　注：同行不同字母表示差異顯著（P＜0.05）。

　　2.4  各指標(biāo)之間的相關(guān)性分析

　　注：**在0.01級別（雙尾），相關(guān)性顯著，*在0.05級別（雙尾），相關(guān)性顯著。

　　表2展示了各指標(biāo)之間的相關(guān)性?？梢钥闯?，與解凍壓力具有顯著性相關(guān)的指標(biāo)為解凍時間和pH（P＜0.01），隨著解凍壓力的降低，解凍速率上升，解凍時間縮短，肉的咀嚼度總體增大。pH與解凍時間顯著相關(guān)，隨著解凍時間縮短，pH下降減少?？赡苁怯捎诮鈨鰰r間的縮短減少了肉類水分的流失，內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)還未來得及損壞，從而使得離子的損失較小，pH下降較少。解凍損失率與其他指標(biāo)相關(guān)性不顯著，是因為各組間差異太小皆小于1%，未能構(gòu)成一定規(guī)律。蒸煮損失率與彈性呈顯著性相關(guān)（P＜0.05），是由于肉類解凍時水分的流失使得肉質(zhì)結(jié)構(gòu)變得松散，從而改變其彈性。膠黏性、回復(fù)力與咀嚼度皆呈顯著性相關(guān)（P＜0.05），與其他指標(biāo)相關(guān)性皆不顯著。因此，在評價不同壓力對豬肉解凍效果的影響時，解凍時間和pH的結(jié)果能有效地作為評價其品質(zhì)的依據(jù)，但仍需與其他指標(biāo)綜合評價。

　　本文通過改變解凍箱內(nèi)壓力的大小，為豬肉的真空解凍過程提供了不同的環(huán)境，并對解凍后的豬肉進(jìn)行品質(zhì)測定。由實驗結(jié)果可知，真空解凍法下的樣品解凍速率較傳統(tǒng)空氣解凍法更快，解凍時間僅需空氣解凍法的一半，且壓力的大小對解凍時間有顯著性影響。隨著解凍室內(nèi)壓力減小，解凍時間隨之縮短，在壓力為1000Pa處又有少許回升。對解凍后的豬肉進(jìn)行品質(zhì)檢測，結(jié)果表明凍品的解凍損失率和蒸煮損失率與壓力的相關(guān)性不大，但與傳統(tǒng)空氣解凍法比較，真空解凍法處理的樣品損失率明顯降低，對水分的保持能力較強(qiáng)。在質(zhì)地方面，肉樣的咀嚼度與壓力變化顯著相關(guān)，隨著壓力的升高，咀嚼度的整體變化趨勢下降。彈性、回復(fù)力等各組間變化不明顯，無顯著性規(guī)律，當(dāng)解凍壓力較低時，樣品的硬度、膠黏性較高。通過綜合比較得出2000Pa條件下解凍時間為2.19h，解凍損失率為2.36%，蒸煮損失率為13.52%，pH為5.97，硬度為29659，彈性為0.752，膠黏性為22141，咀嚼度為11314，回復(fù)力為0.522g，各方面品質(zhì)皆優(yōu)于其他實驗組。本實驗表明，真空解凍法能快速地對冷凍豬肉解凍，同時保證肉質(zhì)柔軟、水分充足、具有較好的彈性和嫩度。