狮子头是一种传统的糜类肉制品,也是淮扬菜肉丸类的典型代表,成型后表面粗糙,口感软嫩酥烂、肥而不腻、汤汁清澈鲜美[1],因此受到广大消费者的青睐。传统的狮子头生产工艺以手工为主,不仅加工效率低、产品品质不稳定,而且缺乏有效的质量管理及保鲜措施[2]。随着人们生活节奏加快和预制菜行业的发展,亟需对狮子头的加工和储藏等环节进行标准化操作,推行狮子头的规模化生产,减少其在口感、风味上的差异。
为了延长原料肉的货架期并保持其品质,冷冻贮藏被广泛应用于肉类工业。由于冷冻过程中冰晶的形成和解冻过程中再结晶现象破坏肉的微观结构,在解冻过程中常出现汁液损失、蛋白质变性、肉色劣变、质地改变等问题,降低最终产品的质量和可接受性[3-4]。成品的品质受到解冻时间、解冻温度、解冻方式等因素的影响,因此,采用安全、高效的解冻方法具有非常重要的意义。
近年来,食品工业对快速解冻方法的需求不断增加,目前常用的解冻方法有传统解冻方法如空气解冻、水解冻、冷藏解冻等,快速解冻方法如微波解冻、超声解冻等,或者采用组合解冻[5]。目前,国内外关于不同解冻方式对肉品质的影响的研究主要集中在畜禽肉[3, 6-10]、水产品[11-13]等原料肉,而对狮子头产品品质的影响却鲜有报道。本文以淮扬特色产品狮子头为研究对象,通过测定保水性、质构、色差、水分分布等指标,分析猪肉不同解冻方式对狮子头品质产生的影响,为狮子头产品的工业化加工提供参考和理论依据。
1 材料及方法
1.1 材料与仪器
新鲜猪后腿纯瘦肉、肥膘肉、玉米淀粉、食盐,南京市华润苏果超市。
JJ500电子天平,常熟市双杰测试仪器厂;T-25匀浆机,德国IKA公司;PCXDQ-100盘式拆卸单切机,广州鸿佳食品机械有限公司;M5厨师机,青岛汉尚电器有限公司;5811冷冻离心机,德国Eppendorf公司;CR-400色差仪,日本柯尼卡美能达公司;CENTER309温度仪,群特科技股份有限公司;HH-4数显电子恒温水浴锅,常州国华电器有限公司;KZ-125D蒸饭柜,德玛仕(德国)有限公司;PG23EOW微波炉(2 450 MHz),广东美的厨房电器制造有限公司;KQ-300 DE超声清洗机(频率40 KHz),昆山市超声仪器有限公司;TMS-Touch质构仪,美国FTC公司;EVO-LS 10扫描电子显微镜,德国蔡司;MesoMR23-060H-1低场核磁共振成像与分析系统,苏州纽迈分析仪器股份有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 样品处理
去除新鲜猪后腿纯瘦肉表面的脂肪及筋膜,用绞肉机打成石榴粒大小的颗粒,与脂肪颗粒按照肥瘦比5∶5混合均匀,并分成5等份,每份平行3次,放在标记好的自封袋中。取4份处理好的肉样置于-18 ℃下冷冻24 h,分别采用冷藏解冻、室温解冻、超声解冻和微波解冻4种方法,当样品中心温度达到0 ℃时视为解冻完成,再进行解冻损失的检测及狮子头的制作。如表1所示。
表1 解冻方式及操作方法
Table 1 Thawing methods and operation method
解冻方式操作方法冷藏解冻将冻肉样品置于冰箱4 ℃解冻至中心温度达0 ℃室温解冻将冻肉样品置于常温(22±2) ℃下解冻至中心温度达0 ℃超声解冻将冻肉样品置于频率40 kHz,功率210 W的超声清洗机中解冻,水温为15 ℃,解冻至中心温度达0 ℃微波解冻将冻肉样品置于微波炉中,在快速解冻模式下解冻至中心温度达0 ℃
1.2.2 狮子头制作过程
取解冻好的猪肉,放入厨师机中,使用“绞肉”模式搅拌(3档,5 min),加入猪肉质量1.5%的食盐,5%的玉米淀粉、20%的水,待搅打上劲之后取出,手上蘸水淀粉搓成圆球状,约100 g/个,于微沸水浴中定型5 min,而后在100 ℃蒸箱中蒸煮2 h。
1.3 指标测定
1.3.1 解冻损失率
参照HU等[3]的方法,样品肉在冷冻前进行称重,解冻后用厨房用纸将肉表面的水分吸干,称重,解冻损失率的计算如公式(1)所示:
解冻损失率
(1)
式中:m1,冷冻前肉的质量,g;m2,解冻后质量,g。
1.3.2 蒸煮得率
先将狮子头于微沸水浴中定型,盛出后冷却至室温,吸干表面水分后称重,100 ℃蒸煮2 h后冷却,吸干表面水分后称重。蒸煮得率按公式(2)计算:
蒸煮得率
(2)
式中:m1,肉丸定型后质量,g;m2,蒸煮后质量,g。
1.3.3 色差
将狮子头切成2 cm×2 cm×2 cm的正方块,用全自动色差仪对其表面进行L*、a*、b*值的测定。利用白板校准后对每个样品进行测定,重复3次,取平均值。
1.3.4 保水保油性
参考周扬等[14]的方法并做修改,取20 g熟狮子头糜置于50 mL离心管中,常温条件下,10 000×g离心15 min,于沸水浴下加热40 min,再在同样的离心条件下离心得到油水混合物。将油水混合物倒入恒重的坩埚中,再于105 ℃下烘至恒重。水分流出量表示保水性,脂肪流出量表示保油性,流出率值越高,表明保水保油性越好。保水性、保油性的计算如公式(3)和公式(4)所示:
水分渗出率
(3)
脂肪渗出率
(4)
式中:m1,样品质量,20 g;m2,烘干前的质量,g;m3,烘至恒重后的质量,g;m0,空坩埚的质量,g。
1.3.5 低场核磁共振
用低场核磁共振仪对水分分布状态进行测定,利用横向弛豫时间(T2)评价狮子头中水分迁移率和分布。将狮子头切成大小一致、质量相等的立方体,放入核磁共振管中,测定参数:等待时间4 000 ms,扫描次数16,P2为23.52 ms,时间回波0.2 ms,回波次数15 000。
1.3.6 质构
将狮子头切成2 cm×2 cm×2 cm的正方块,选用P/50探头,形变量为50%,测前速度2 mm/s,测试速度1 mm/s,测后速度1 mm/s,2次压缩间隔时间2 s。
1.3.7 扫描电镜
参考XIA等[15]的方法并稍加修改,将狮子头切成5 mm×5 mm×2 mm的薄片,在2.5%(体积分数)的戊二醛溶液中4 ℃固定24 h,并用0.2 mol/L磷酸缓冲溶液(pH 7.2)漂洗数次,洗脱15 min,然后用去离子水去除残留缓冲溶液。再分别用30%、50%、70%、80%、90%、95%(体积分数)乙醇洗脱15 min,再用无水乙醇洗脱2次,每次20 min,最后冷冻干燥、喷金,扫描电镜观察。扫描电镜设置电压10.0 kV,放大50倍。
1.4 数据分析
使用IBM SPSS Statistics 26软件进行分析,P<0.05表示差异显著。试验数据用平均值±标准差表示。采用Origin 2023软件绘制图表。除非特殊说明,所有指标测定重复3次。
2 结果与分析
2.1 解冻方式对猪肉解冻损失率的影响
冷冻过程中冰晶的形成与生长会对肌肉的细胞膜和组织结构造成一定的损伤,导致解冻时水分不能完全被细胞重新吸收,造成汁液流失和品质下降[16]。解冻损失是反映样品持水力的重要指标,如图1所示,室温解冻组的解冻损失率最低(4.26%),微波解冻组的解冻损失率显著高于其他解冻组(10.97%,P<0.05),超声解冻组与室温解冻组之间不存在显著差异。相对于室温解冻和超声解冻,冷藏解冻由于解冻时间较长,冰晶融化缓慢,造成了肌肉蛋白质变性,使持水力显著下降(6.72%,P<0.05),冷藏解冻较高的解冻损失率也可能是蛋白氧化的结果,SUN等[17]认为,蛋白质氧化可能导致蛋白质结构的变性和改变,从而导致蛋白质的水结合能力降低。微波解冻过程中由于受热不均匀,引起蛋白聚集及热变性,蛋白质网状结构对水的保留能力下降,从而使部分细胞内液及外液流出[13]。
图1 不同解冻方式的猪肉解冻损失率
Fig.1 Loss rate of pork thawing with different thawing methods
注:不同字母表示不同解冻方式存在显著性差异(P<0.05),(下同)。
2.2 解冻方式对狮子头蒸煮得率的影响
汁液损失失去的是自由水,而蒸煮损失一般失去的是自由水和不易流动水[18-19]。蒸煮损失是由于肌原纤维热变性,导致肌肉结构被破坏,大量汁液和可溶性物质渗出,与肉的多汁性、保水能力等有关[20]。由图2可知,微波解冻组与其他解冻处理之间的蒸煮得率存在显著差异(P<0.05),且蒸煮得率最低(90.49%),这与其解冻损失率的结果相对应。翁梅芬等[13]在探究不同解冻方式对虾仁品质影响时发现,微波解冻处理的虾肉在所有解冻方式(静水解冻、动水解冻、盐水解冻、冷藏解冻和袋装静水解冻)中保水力最低,他们推测微波解冻肉类样品较高的蒸煮损失是由于蛋白变性和降解增加。冷藏解冻、室温解冻、超声解冻与鲜肉组之间不存在显著差异(P>0.05),但蒸煮得率均比鲜肉组的高,原因可能是原料肉在解冻过程中已经丧失了大部分水分,在蒸煮过程中可损失的水较少。结合解冻损失率和蒸煮得率的结果,室温解冻和超声解冻组的狮子头解冻损失更少,保水能力更强。
图2 不同解冻方式对狮子头蒸煮得率的影响
Fig.2 The effect of different thawing methods on the yield of pork meatballs
2.3 解冻方式对狮子头色差的影响
L*值与肉表面的含水量相关,含水量越高值也越高;a*值与肉中的肌红蛋白及血红蛋含量相关;b*值与肌肉脂质氧化和蛋白质变性相关[19,21]。如表2所示,冷藏解冻、微波解冻的L*值与其他实验组存在显著差异(P<0.05),且冷藏解冻组的L*值明显高于其他实验组,冷藏解冻温度低且条件温和,组织间隙中冰晶融化成的水可以回吸细胞中[22],增加了光的反射。在微波强热作用下,肉中水分大量流失,减少了光的反射导致L*值显著降低[6]。
表2 不同解冻方式对狮子头色泽的影响
Table 2 The effect of different thawing methods on the color of pork meatballs
L∗a∗b∗鲜肉67.81±0.10b4.32±0.04b8.35±0.07ab冷藏解冻69.11±0.24a4.34±0.21b7.64±0.13c室温解冻68.37±0.33b4.50±0.07ab8.08±0.01b超声解冻68.28±0.25b4.70±0.16a8.55±0.18a微波解冻65.53±0.40c4.27±0.04b8.61±0.30a
解冻过程中a*值的降低主要是由于色素肌红蛋白的减少和变性[23]。肌红蛋白还原酶活性降低也是肉发红程度降低的原因之一,因为它可以将肌红蛋白降解为脱氧肌红蛋白,然后再将其氧合回氧合肌红蛋白[24-25]。微波的高温促进蛋白变性,随着解冻损失的增加,水溶性肌红蛋白量减少以及化学状态改变,造成a*值下降[10]。超声解冻组的a*值显著高于鲜肉组、冷藏解冻组和微波解冻组(P<0.05),杜鹏飞等[26]的研究结果显示,超声波解冻显著提高了羊肉的a*值,原因是超声波处理导致肌肉微观结构发生变化,使肌红蛋白降解减少。
由于脂质氧化和色素降解,肉在冷冻及解冻过程中会发生颜色改变[15]。冷藏解冻组的b*值显著低于其他实验组(P<0.05),有研究表明,缓慢的解冻会导致细胞膜的机械损失增加,蛋白质和脂肪的氧化程度更高[27]。微波解冻组的b*值显著高于鲜肉组(P<0.05),XIA等[15]的研究也表明微波能够促进脂肪氧化,显著提高猪最长肌的b*值。总的来看,室温解冻和超声解冻组在L*、a*、b*值上与鲜肉组无明显差异,因此这2种方法能较好的保持肉的色泽。
2.4 解冻方式对狮子头保水保油性的影响
由表3可看出不同解冻方式处理的狮子头的保水、保油性之间存在显著差异(P<0.05)。室温解冻组的保水性最好,微波解冻组持水效果最差,这与解冻损失和蒸煮损失的结果具有一致性。冷藏解冻的保油性最高,其次是室温解冻组,微波解冻过程中脂肪受热融化,促进脂肪流失,导致其保油性最差。脂肪在肉中不仅能够提供风味和营养,还能够与蛋白质通过凝胶作用赋予狮子头良好的质构和保水保油性,脂肪含量减少可能会影响产品的可接受性[18]。相比鲜肉组,解冻处理能显著降低狮子头的保油性,脂肪经过斩拌形成细小的颗粒,被盐溶性蛋白包裹形成蛋白膜,在解冻过程中蛋白的热稳定性下降,与脂肪结合能力减弱,无法吸附到脂肪球微粒的界面上,凝胶体系的柔性和机械处理能力下降[28]。
表3 不同解冻方式对狮子头保水保油性的影响
Table 3 The effect of different thawing methods on the water and oil retention properties of pork meatballs
鲜肉冷藏解冻室温解冻超声解冻微波解冻保水性/%1.20±0.01c1.88±0.23b3.98±0.21a1.30±0.12c0.05±0d 保油性/%14.81±0.13a11.88±0.33b10.41±0.61c9.72±0.06d8.33±0.12e
2.5 解冻方式对狮子头水分分布及状态的影响
如图3所示,在弛豫图谱中共出现了3个峰,代表狮子头含有3种形式的水:结合水T21(1～10 ms),存在于肌纤维内部,结合紧密;不易流动水T22(10～100 ms),稳定程度相对较弱;自由水T23(100～1 000 ms),极易失去的那部分水[29]。其中不易流动水约占80%,是决定肉的保水性的主要成分,肌肉的保水性取决于肌细胞结构的完整性和蛋白质的空间结构[19]。
图3 不同解冻方式对狮子头T2分布的影响
Fig.3 The effect of different thawing methods on the T2 of pork meatballs
由图3可以看出,与鲜肉组相比,室温解冻、超声解冻和冷藏解冻的T22峰值均有所提高,而微波作为加热效果最强的加热方式,对肌肉损伤最大,降低了肌肉与水的结合能力,因此其T22最低[3],也进一步说明了微波对肌原纤维蛋白的结构具有破坏作用。有研究结果表明,肉在解冻过程中会发生不易流动水向自由水转化的现象[30]。图3中鲜肉组和室温解冻组的T22弛豫时间后移,水弛豫时间的延长反映了水与蛋白质结合能力的下降和水的流动性的增加[31],即不易流动水的流动性增加,逐渐向自由水转变。
峰面积比可以表示其对应水分(结合水P21、不易流动水P22、自由水P23)的相对含量,由表4可以看出,不同解冻处理组的P21与鲜肉组之间无显著差异(P>0.05),说明解冻方式对狮子头的结合水含量无影响,这主要是由于结合水不受肌肉机械应力和微观结构变化的影响[10]。解冻处理组的狮子头P22和P23均与鲜肉组存在显著差异(P<0.05)。鲜肉组的狮子头P22显著低于解冻组,P23显著高于解冻处理组,原因是肉在解冻过程中产生汁液流失,自由水损失,造成肉中总水分含量减少,使得不易流动水比例升高[32]。
表4 不同解冻方式狮子头P21、P22、P23的变化
Table 4 Changes of P21, P22and P23of pork meatballs with different thawing methods
峰面积比/%鲜肉冷藏解冻室温解冻超声解冻微波解冻P212.10±0.23a2.06±0.10a2.28±0.13a2.44±0.02a2.42±0.23aP2261.86±0.54b97.78±0.12a97.56±0.10a97.40±0.23a97.46±0.06aP2336.04±0.31a0.16±0.22b0.17±0.24b0.15±0.21b0.12±0.17b
蓝色越多自由水含量越高,由图4可以看出,对于不同解冻方式,水分状态有明显变化。由于解冻过程使肉失去大量自由水而使图像变暗变红,其中超声解冻的狮子头水分状态与鲜肉组最接近,这与解冻损失率的结果相一致。
a-鲜肉组;b-冷藏解冻组;c-室温解冻组;d-超声解冻组;e-微波解冻组
图4 不同解冻方式的水分分布状态
Fig.4 Water distribution status of different thawing methods
2.6 解冻方式对狮子头质构特性的影响
质构与肉的嫩度、口感、可食性和出品率等相关[33],不同解冻方式下的狮子头在硬度、凝胶性、弹性、胶粘性和咀嚼性方面的差异主要与肌肉蛋白质和肉新鲜度的变化有关[34]。由表5可得,与鲜肉组相比,解冻组的硬度、胶黏性和咀嚼性均下降,这与细胞外形成的大冰晶使肌纤维断裂和肌节收缩有关[20]。室温解冻、超声解冻和微波解冻均显著降低了狮子头的硬度,其中超声解冻组的硬度最低。超声解冻过程中介质温度升高,肌肉蛋白质发生变性和降解,使肌原纤维小片化和蛋白质多肽链解离及蛋白质降解[35-36]。也有研究认为,适当的超声功率可以激活组织蛋白酶的活性,增加蛋白的溶解度,起到嫩化作用[33,37]。各处理组的内聚性和胶黏性无明显差别,说明解冻方式对狮子头的内聚性和胶黏性影响不大(P>0.05)。冷藏解冻和微波解冻的弹性显著下降(P<0.05),有研究表明,盐溶性蛋白是形成凝胶和弹性的重要物质,肌肉的弹性和持水性成正相关,汁液流失越多,弹性越差[38]。微波解冻组的咀嚼性显著低于其他实验组(P<0.05),这被认为与蛋白结构的变化密切相关,原因是微波解冻的温度最高,对肌肉组织的破坏程度最大。余力等[36]在探究解冻方式对伊拉兔肉品质的影响时发现,微波解冻组比自然解冻、低温解冻、超声解冻和流水解冻组的硬度、弹性和咀嚼性变化大,这与本研究的结果相一致。
表5 不同解冻方式对狮子头质构的影响
Table 5 The effect of different thawing methods on the texture of pork meatball
硬度/N内聚性弹性/mm胶黏性/N咀嚼性/N鲜肉7.59±0.53a0.10±0a5.96±0.05ab1.86±0.21a10.05±0.07a冷藏解冻7.36±0.16a0.16±0.01a4.63±0.23c1.85±0.20a8.54±0.50ab室温解冻5.79±0.21b0.17±0a6.08±1.03ab1.63±0.16a7.69±2.26ab超声解冻5.12±0.05b0.17±0.01a5.12±0.13bc1.57±0.15ab7.87±1.16ab微波解冻5.34±0.16b0.15±0.01a4.43±0.14c1.42±0.21ab6.25±0.70b
2.7 解冻方式对狮子头微观结构的影响
肉在解冻过程中由于蛋白质变性导致肌原纤维发生变化,从而影响其微观结构。肉的微观结构与其品质密切相关,如图5所示,鲜肉组的肌原纤维结构较为完整,有肌膜和内膜结缔组织包裹,排列整齐,间隙较小。与鲜肉组相比,经过冷冻及解冻过程的狮子头肌纤维结构均受到了不同程度的损伤,冷藏解冻组的损伤程度较小,与鲜肉组最为相似,这与张莉等[39]的结果相同。室温解冻组的肌原纤维具有较均匀的孔隙,部分纤维断裂。有研究认为,在冰箱中解冻大部分动物组织比在室温下解冻对肉质的破坏更小[40]。超声解冻下的肌原纤维表面出现褶皱,肌纤维成簇状,肌束间隙变大,可能是超声的空化作用破坏了肌纤维结构,使肌原纤维蛋白结构变得松弛[33]。微波解冻组的狮子头肌原纤维结构被破坏最严重,在强热作用下,空间结构遭到破坏,出现肌原纤维断裂、卷曲的现象,间隙明显变大,不利于水分的截留,因此在解冻和蒸煮时汁液损失较大。WANG等[10]探究了超声解冻、真空解冻和微波解冻对猪腰最长肌品质的影响,结果显示微波解冻对样品微观结构破坏较大,使肌间隙明显增大,并认为是微波热效应作用的结果。
a-鲜肉组;b-冷藏解冻组;c-室温解冻组;d-超声解冻组;e-微波解冻组
图5 不同解冻方式对狮子头微观结构的影响
Fig.5 The effect of different thawing methods on the microstructure of pork meatballs
3 结论
本研究结果显示:在4种解冻方式中,室温解冻和超声解冻的狮子头保水性较好,解冻损失和蒸煮损失最低。室温组和超声解冻组狮子头在色泽上与鲜肉组无明显差异。从质构来看,室温组和超声解冻组能很好地保持肌肉的弹性,但与鲜肉相比硬度显著降低。经过冷冻及解冻过程的狮子头肌纤维结构均受到了不同程度的损伤,冷藏和室温解冻组的损伤程度较小,肌原纤维蛋白结构与鲜肉相近,微波解冻处理的肌原纤维结构破坏最严重。综上所述,室温和超声解冻能较好地保持肉品和狮子头成品品质,在实际生产中,考虑到室温解冻时间较长及微生物滋生的影响,超声解冻或组合解冻将有更大的应用前景。
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