吳興閣,曾茂茂,何志勇,王召君,秦昉,張志剛,陳潔*

1(食品科學與技術國家重點實驗室(江南大學),江蘇 無錫,214122) 2(廈門銀祥集團有限公司 肉食品安全生產(chǎn)技術國家重點實驗室,福建 廈門,361100)

中國是肉類生產(chǎn)及消費大國,隨著經(jīng)濟的發(fā)展,肉制品的生產(chǎn)與消費呈持續(xù)增長態(tài)勢。凍藏是肉類食品原料及產(chǎn)品最常用和有效的保藏方式,但在實際生產(chǎn)、貯藏、運輸和銷售的過程中,由于冷鏈系統(tǒng)的不完善甚至缺失,肉及肉制品反復經(jīng)歷凍融,導致品質(zhì)劣變。肉糜作為肉丸、肉餡、肉腸等眾多肉制品的主要原料,占比在50%以上,年需求量約530萬t,且逐年增加,但肉糜制品在凍藏過程的反復凍融易導致其品質(zhì)下降[1-4]。

肉類在凍藏及反復凍融過程中可發(fā)生大量的理化反應,如脂肪氧化生成丙二醛等小分子醛類物質(zhì),蛋白發(fā)生氧化導致羰基增加和巰基減少等[5-7],從而引起肉制品風味、色澤和質(zhì)構等品質(zhì)的劣化[8-9]。余小領等[10]研究常規(guī)冷凍凍藏對豬肉保水性影響時發(fā)現(xiàn),隨著凍藏時間的增加,豬肉保水性下降;LIU等[11]研究氧化對豬背最長肌性質(zhì)的影響時發(fā)現(xiàn),隨著氧化的加深,肌肉的持水性下降;MIGNINO等[12]發(fā)現(xiàn)使用冷凍肉制作的肉制品,其凝膠性能降低。這些性質(zhì)的下降都與肌原纖維蛋白有關,肌原纖維蛋白質(zhì)不僅是肉制品中重要的營養(yǎng)組分,還決定著肉制品的理化性質(zhì)。肌原纖維蛋白約占豬肉總蛋白質(zhì)的50%～60%,是一種重要的鹽溶性蛋白質(zhì)。凍融過程中的氧化和冷凍變性會使肌原纖維蛋白結構發(fā)生變化[13]。ZHANG等[14]研究發(fā)現(xiàn),隨著凍融次數(shù)的增加,未加鹽豬肉糜的肌原纖維蛋白Ca2+-ATP酶活性下降,導致其持水性下降,表面疏水性增加;ARSLAN[15]研究發(fā)現(xiàn),凍藏使肌肉蛋白乳化能力和乳化穩(wěn)定性下降;XIA等[16]研究凍融后的豬背最長肌發(fā)現(xiàn),肌原纖維蛋白變性和聚集使其凝膠性質(zhì)下降。肌紅蛋白賦予了肉制品誘人的色澤,但隨著氧化的加深,肉色會呈現(xiàn)令消費者難以接受的深褐色。同時,脂肪的氧化也會對肉制品的色澤產(chǎn)生一定的影響[17]。肌原纖維蛋白在NaCl 濃度>0.5 mol/L時可以充分溶解[18-19],工業(yè)上制作一些肉糜時會加入鹽和冰水并且經(jīng)過斬拌,此時肌原纖維蛋白已經(jīng)充分溶出,由此形成的體系即為肌原纖維蛋白溶出的肉糜體系。然而,目前研究大多針對原料肉或加鹽未經(jīng)斬拌的肉餡等,此時的肌原纖維蛋白仍被包裹在肌束膜中,并沒有溶出,很少有研究報道肌原纖維蛋白在加工過程中已經(jīng)溶出的肉糜體系。

本文通過考察不同凍融次數(shù)對肉糜肌原纖維蛋白變性的影響,以及肌紅蛋白的含量與不同價態(tài)肌紅蛋白的比例變化情況,分析不同凍融次數(shù)肉餡蒸煮后的感官品質(zhì),旨在研究蛋白質(zhì)變性對肉糜體系質(zhì)構等感官品質(zhì)的影響,為工業(yè)生產(chǎn)此類冷凍肉餡原料的品質(zhì)保持和提升提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

豬背最長肌肉(壹號土豬,11個月,公豬,屠宰后24 h內(nèi)),無錫華潤萬家超市;L-亮氨酸標品,美國SIGMA公司;其余試劑均為分析純。

CK22絞肉機,意大利La Minerva公司;CM-14斬拌機,西班牙MAINCA公司;VF620真空灌腸機,德國漢德曼公司;AL-104精密電子天平,梅特勒-托利多有限公司;Sigma3K 15離心機,德國SIGMA公司;IKA T18 digital均漿機,德國IKA公司;Spectra Max 190全波長酶標儀,美國Molecular Devices公司;MesoMR23-060V-I低場核磁共振儀,中國紐邁公司;UltraScan Pro1166高精度分光測色儀,美國Hunterlab公司;Q2000 差示掃描量熱儀,美國TA儀器公司;SCC61型萬能蒸烤箱,德國RATIONAL公司;TA.XT plus質(zhì)構儀,英國Stable Micro Systems公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 肉糜樣品的制備

取新鮮豬背最長肌,去除可見肥肉和結締組織,加入鹽、水等,經(jīng)過斬拌制作成肌原纖維蛋白充分溶出的肉餡[18-19]。將制作好的肉餡用灌腸機灌入直徑6 cm的PE膜腸衣中,每根500 g。處理好的預調(diào)理肉餡放入-18 ℃冰箱冷凍36 h,4 ℃解凍12 h,此為1次凍融。以此類推,將肉餡凍融0～7次。肉餡的配方及工藝由廈門銀祥集團有限公司肉食品安全生產(chǎn)技術國家重點實驗室提供。

基本配方:以豬背最長肌肉1 000 g計,純堿6.5 g,小蘇打10 g,食鹽30 g,味精10 g,生抽20 g,雞精10 g,冰水550 g。

整個工藝控制肉的溫度在4～6 ℃。工藝流程:

原料肉處理(豬背最長肌剔除可見脂肪和結締組織,切成2 cm×2 cm×2 cm方塊)→絞肉機絞碎(8 mm孔板)→加入鹽和20%冰水中速1 500 r/min斬拌20 s→加入純堿和小蘇打,20%冰水中速1 500 r/min斬拌20 s→加入剩下調(diào)味料和冰水高速3 500 r/min斬拌2 min→灌腸→冷藏

1.2.2 肉糜的解凍與蒸煮損失

肉糜在解凍前和解凍后質(zhì)量分別為m0、m1,按公式(1)計算解凍損失率:

(1)

將上述經(jīng)過不同凍融次數(shù)的肉糜用不銹鋼圓柱型模具(d=2.72 cm,h=0.84 cm)制成圓柱體后稱其質(zhì)量(m3),放入萬能蒸烤箱中,采用蒸煮模式,85 ℃蒸煮20 min后用濾紙擦干表面的水分后稱其質(zhì)量為m2)。蒸煮損失率按公式(2)計算[10]:

(2)

1.2.3 肉糜蛋白溶解度的測定

參照貢漢坤等[20]的方法,測量蛋白濃度。取0.5 g上述經(jīng)過不同凍融次數(shù)的肉糜樣品,加入20 mL 0.05 mol/L的磷酸鹽緩沖液(含0.5 mol/L NaCl,pH 7.2),勻漿60 s后離心(10 000×g,10 min)。取上清液測量蛋白濃度,使用雙縮脲法。

1.2.4 肉糜低場核磁共振分析

稱取15 g肉糜樣品用保鮮膜包住放入核磁管中,采用Carr-Purcell-Meiboom-Gill(CPMG)脈沖程序進行掃描,設置參數(shù)為采樣間隔時間TW=4 500 ms,回波個數(shù)Echo Count=3 000,累加次數(shù)NS=8。

1.2.5 肉糜肌原纖維蛋白的提取

肌原纖維蛋白的提取參照PARK等[21]的方法并稍作修改,將經(jīng)過不同凍融次數(shù)的豬肉糜樣品置于5倍體積的僵直液[0.1 mol/L NaCl,2 mmol/L MgCl2,1 mmol/L乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid,EDTA),10 mmol/L K2HPO4,pH 7.0]中均質(zhì)1 min,然后4 ℃ 2 000×g離心10 min,棄去上清液,此過程重復3次。向離心后的沉淀加入4倍體積0.1 mol/L NaCl均質(zhì)30 s,離心(4 ℃,2 000×g,10 min),重復3次。最后一次勻漿液調(diào)節(jié)pH 6.25,用4層紗布過濾后離心(4 ℃,2 000×g,10 min),棄去上清液,所得沉淀即是肌原纖維蛋白。以上所有操作均在4 ℃下完成。提取后的蛋白膏置于冰盒中保存,48 h內(nèi)用完,蛋白的濃度采用雙縮脲法測定。

1.2.6 肌原纖維蛋白羰基值的測定

羰基值的測定參考LEVINE等[22]的方法并稍有改變,用2,4-二硝基苯肼(2,4-dinitrophenyl hydrazine,DNPH)衍生后比色測定。取上述所提取的蛋白,用緩沖液稀釋至20 mg/mL,取200 μL與2 mL 10 mmol/L DNPH混勻,室溫下避光反應1 h,每隔10 min渦旋振蕩1次。加入2 mL質(zhì)量分數(shù)20% TCA中止反應,10 000×g離心5 min,沉淀用4 mLV(乙醇)∶V(乙酸乙酯)=1∶1溶液洗滌,重復3次后沉淀用N2吹干,加入1.5 mL 6 mol/mL的鹽酸胍(溶解在20 mmol/L KH2PO4),37 ℃反應30 min后離心(10 000×g,10 min)。上清液在370和280 nm處比色。羰基的含量(nmol/mg)按公式(3)計算:

(3)

1.2.7 肌原纖維蛋白自由氨基值的測定

自由氨基值采用李春強[23]的方法并稍加改動,將上述肌原纖維蛋白溶液用磷酸鹽緩沖液稀釋至4 mg/mL,取200 μL溶解在0.2 mol/L 的磷酸鹽緩沖液[含質(zhì)量分數(shù)1%十二烷基硫酸鈉(sodium dodecyl sulfate,SDS),pH 8.2]中,加入1 mL質(zhì)量分數(shù)0.01%三硝基苯磺酸(3-nitrobenzenesulfonic acid,TNBS)于37 ℃避光60 min。用2.0 mL 0.1 mol/L Na2SO3終止反應,室溫放置15 min冷卻后在420 nm處測吸光值。自由氨基的含量根據(jù)L-亮氨酸做標準曲線確定。

1.2.8 肌原纖維蛋白巰基和二硫鍵的測定

巰基值測定采用LIU等[24]的方法,用pH 6.25,25 mmol/L的磷酸鹽緩沖液,其中含0.6 mol/L的NaCl,將肌原纖維蛋白樣品稀釋到約2 mg/mL,取0.5 mL上述稀釋后的肌原纖維蛋白樣品加入棕色的離心管中,空白樣品用緩沖液代替。加入2 mL pH 7.4 0.1 mol/L磷酸鹽緩沖液,其中含有8 mol/L尿素,3% SDS,混合均勻。加入0.5 mL 10 mmol/L的5,5′-二硫代雙(2-硝基苯甲酸) (5,5-dithiobis-2-nitrobenzoic acid,DTNB),室溫下反應15 min,在412 nm處比色,摩爾消光系數(shù)為13 600 L/(mol·cm)。巰基的含量(nmol/mg)按照公式(4)計算:

(4)

二硫鍵的測定采用THANNHAUSER等[25]的方法,用pH 6.0,25 mmol/L的磷酸鹽緩沖液(含0.6 mol/L的NaCl)將肌原纖維蛋白稀釋到約5 mg/mL,取0.1 mL上述稀釋后的肌原纖維蛋白溶液,加入1.5 mL現(xiàn)配的disodium 2-nitro-5-thiosulfobenzoate(NTSB)溶液,室溫下反應25 min后于412 nm處比色,空白組加入0.1 mL的磷酸鹽緩沖液。二硫鍵含量(nmol/g)按照公式(5)計算:

(5)

1.2.9 DSC測定

肌原纖維的熱變性溫度用差示掃描量熱儀(differential scanning calorimetry,DSC)測量,在專用的坩堝中稱取肉糜約15 mg,以空坩堝作為參照進行測量。在25 ℃下平衡1 min,升溫速率5 ℃/min,從25 ℃掃描到95 ℃。使用Universal Analysis 2000軟件計算樣品的變性溫度和焓變值。

1.2.10 肌紅蛋白含量的變化

參考陳騁[26]的方法,解凍后取2.0 g樣品加入20 mL的緩沖液,10 000 r/min勻漿30 s,然后4 ℃、5 000×g離心15 min,上清液用濾紙過濾后在576 nm處測量吸光值,摩爾消光系數(shù)為12.8 L/(mmol·cm)。

1.2.11 氧合肌紅蛋白、高鐵肌紅蛋白含量測定

參考KIM等[27]的方法。稱取解凍后樣品5.0 g,加入25 mL 磷酸緩沖液(40 mmol/L,pH 6.8,4 ℃),1 000 r/min 勻漿25 s 后冰浴靜置1 h,然后離心(3 000×g,25 min,4 ℃),上清液經(jīng)濾紙過濾后于450～650 nm進行掃描,分析肌紅蛋白吸收光譜的變化,同時記錄525、545、565、572 nm波長下的吸光值,按照 KRZYWICKI[28]的方法計算氧合肌紅蛋白(oxymyoglobin,OMb)和高鐵肌紅蛋白(metmyoglobin,MMb)的相對含量,分別按公式(6)(7)計算:

OMb/%=(0.882R1-1.267R2+0.809R3-0.361)×100

(6)

MMb/%=(-2.514R1+0.777R2+0.800R3+1.098)×100

(7)

式中:R1、R2、R3分別為 572、565、545與 525 nm 吸光值的比值。

1.2.12 顏色的測定

使用高精度分光測色儀(光源D65,視角10°)觀察凍融不同次數(shù)的肉糜的顏色(亮度值L*,紅度值a*和黃度值b*),使用反射模式,測試前使用標準的白板和黑板對儀器進行校準。對于每塊樣品隨機選取5個位置進行測量,然后取平均值。

1.2.13 肉糜全質(zhì)構測定

肉糜制品85 ℃蒸煮20 min,然后用模具切成直徑為2.72 cm,高為0.84 cm的圓柱體。使用質(zhì)構儀應用質(zhì)構剖面分析法對其硬度、彈性、內(nèi)聚性和咀嚼性進行分析。使用P/36R型探頭,設置測前速度為3.0 mm/s,測試速度為5.0 mm/s,測試后速度為5.0 mm/s,壓縮比為60%,觸發(fā)類型自動,觸發(fā)力10 g。

1.2.14 肉餡的感官評價

取30 g凍融不同次數(shù)的肉餡樣品,解凍后放入烤箱中,100 ℃蒸20 min。將樣品打亂隨機編號,放入相同的容器中進行感官評價。感官評價小組由15名食品專業(yè)的研究生組成,分別從肉餡的色澤、氣味、口感、硬度、彈性和內(nèi)部結構6個方面進行評價,感官最高得分為10分,最低為1分。感官評價標準如表1所示。

表1 肉餡感官評價標準Table 1 Criteria for sensory evaluation of minced meat

1.3 數(shù)據(jù)處理

除感官評價外,所有實驗均重復3次,結果用平均值±標準偏差表示,感官評價由15名感官評價員打分的平均值表示。平均值和方差使用Microsoft Excel計算,顯著性分析使用Statistix 9.0中的Linear Models進行分析,采用LSD全配對多重比較方法進行差異顯著性分析(P<0.05,差異顯著)。使用IBM SPSS Statistics 22進行相關性分析(*表示P<0.05水平上相關,**表示P<0.01水平上相關),SIMCA+13.0軟件用于主成分分析,使用Origin 8.5軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 凍融對豬肉糜水分和蛋白溶解度的影響

如表2所示,肉糜解凍后并未出現(xiàn)汁液流失和質(zhì)量減輕,低場核磁共振分析顯示,解凍后的豬肉糜中的水分有2種分布形態(tài),分別是T2b=1～10 ms,反映與大分子緊密結合的水,T21=10～100 ms,反映被束縛在蛋白結構內(nèi)部的水。隨著凍融次數(shù)的增加,結合水的出峰時間顯著減小,比例顯著下降(P<0.05),不易移動水的出峰時間和比例均未發(fā)生顯著的變化(P>0.05),并未發(fā)現(xiàn)自由水,可能是因為肉糜斬拌的過程中肌原纖維蛋白溶出,形成蛋白網(wǎng)狀結構,肉糜中的水分被束縛在其間隙之中,這與解凍過程中未出現(xiàn)解凍損失的結果一致。豬肉糜的蒸煮損失率隨著凍融次數(shù)的增加顯著上升(P<0.05),未經(jīng)過凍融的豬肉糜的蒸煮損失最小為6.67%,而經(jīng)過1次凍融后蒸煮損失上升至7.19%。經(jīng)過7次凍融后,豬肉糜的蒸煮損失比未凍融時上升了30.28%。蒸煮損失和豬肉糜加熱過程中形成的蛋白凝膠有著密切的關系,凝膠結構越緊密,保留的水分越多。未經(jīng)凍融豬肉糜中的肌原纖維蛋白保持天然的構象,在加熱的過程中,可以更好地形成蛋白間的聚集物,從而形成均一致密的凝膠網(wǎng)絡結構,更好地保留豬肉糜中的水分。經(jīng)凍融后的豬肉糜,由于蛋白存在冷凍和氧化變性,蛋白質(zhì)結構打開,或形成不溶的蛋白質(zhì)聚集體,導致凝膠結構無序粗糙,持水能力下降。同時,凍融過程中脂肪氧化產(chǎn)生丙二醛,與肌原纖維蛋白相互作用形成復合物,使蛋白變性,降低蛋白的溶解性[29-30],從而使加熱后蛋白持水能力下降。

表2 不同凍融次數(shù)豬肉糜水分和蛋白溶解度的變化Table 2 Changes of moisture and protein solubility of minced pork with different freeze-thaw cycles

如表2所示,與未凍融組相比,在凍融1次之后肉糜蛋白的溶解度下降了20.19%(P<0.05),隨著凍融次數(shù)的增加,肉糜蛋白的溶解度仍然持續(xù)地降低,在凍融7次的時候降至最低(1.86 mg/mL)。這可能是因為在第1次凍融的時候,由于肌原纖維蛋白溶出,蛋白質(zhì)發(fā)生了冷凍變性,分子結構發(fā)生改變,使包埋在蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的疏水基團暴露,蛋白質(zhì)的溶解度發(fā)生顯著地下降。隨著凍融次數(shù)地增加,蛋白質(zhì)分子進一步發(fā)生冷凍變性,同時發(fā)生氧化變性,蛋白質(zhì)分子間氫鍵和表面電荷發(fā)生改變,氧化生成聚集物,溶解度進一步下降。

2.2 凍融對肌原纖維蛋白羰基值的影響

羰基是蛋白質(zhì)氧化的標志性產(chǎn)物。如圖1所示,隨著凍融次數(shù)的增加,羰基值呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢,從未凍融的羰基含量2.51 nmol/mg 蛋白上升至5.14 nmol/mg 蛋白,說明凍融的過程中氧化持續(xù)存在。未凍藏樣品的羰基值略高于其他研究中未經(jīng)斬拌的肉制品[21-23],這可能是因為在斬拌的過程中大量氧氣混入肉糜體系,加速了肌原纖維蛋白的氧化。凍融1次和2次時,羰基值緩慢地上升,但不顯著(P>0.05);凍融3～5次時,肌原纖維蛋白羰基值顯著地上升(P<0.05);凍融5～7次肌原纖維蛋白羰基值變化不顯著(P>0.05)。研究表明,新生成的羰基會與蛋白質(zhì)中的親核物質(zhì),如ε-氨基,發(fā)生反應,使得后期羰基含量變化不顯著[31]。

圖1 不同凍融次數(shù)豬肉糜蛋白羰基含量的變化Fig.1 Changes in carbonyl content of minced pork protein with different freeze-thaw cycles注:組間不同字母表示差異顯著(P<0.05)(下同)

2.3 凍融對肌原纖維蛋白自由氨基值的影響

圖2反映了不同凍融次數(shù)肉糜肌原纖維蛋白自由氨基含量的變化。未凍融前自由氨基的含量最低為42.82 nmol/mg 蛋白,在凍融1次和2次的時候顯著地升高(P<0.05),最高升至55.29 nmol/mg 蛋白,在凍融5～7次的時候,自由氨基的含量變化不顯著(P>0.05)。這說明凍融前期肌原纖維蛋白結構展開,更多的自由氨基暴露。隨著凍融次數(shù)的增加,氧化的加深使得蛋白聚集自由氨基含量減少,同時生成的羰基也可以和自由氨基反應,使其減少[27]。

圖2 不同凍融次數(shù)豬肉餡自由氨基含量的變化Fig.2 Changes of free amino content of minced pork protein with different freeze-thaw cycles

2.4 凍融對肌原纖維蛋白巰基和二硫鍵的影響

肌原纖維蛋白中含有大量的巰基,如圖3所示,隨著凍融次數(shù)的增加巰基含量顯著減小(P<0.05)。未經(jīng)過凍融的肌原纖維蛋白巰基含量為104.85 μmol/g 蛋白,第7次凍融后含量下降至62.55 μmol/mg 蛋白,下降了40.34%。二硫鍵的含量從1.42 μmol/g 上升至9.03 μmol/g。說明凍融的過程中肉糜肌原纖維蛋白巰基被氧化生成分子內(nèi)和分子間的二硫鍵,這也是肌原纖維蛋白氧化聚集的主要途徑[32]。

圖3 不同凍融次數(shù)豬肉糜蛋白巰基和二硫鍵含量的變化Fig.3 Changes of sulfhydryl and disulfide bond content of minced pork protein with different freeze-thaw cycles

XU等[33]研究鰱魚肌動球蛋白凝膠形成的過程,猜測二硫鍵的增加可能是因為巰基基團的氧化,但本文中巰基的下降速率遠高于二硫鍵的生成速率,說明肌原纖維蛋白氧化的過程中除了生成二硫鍵以外,還生成了其他的含硫衍生物。由于肌原纖維蛋白加熱過程中巰基可生成二硫鍵,促使肌原纖維蛋白凝膠的形成[34]。凍融的過程中由于氧化聚集,巰基含量減少,二硫鍵含量增加,使得肌原纖維蛋白凝膠強度變?nèi)?肉糜制品的彈性、脆度下降,感官品質(zhì)下降。

2.5 凍融對蛋白熱變性的影響

由表3可知,豬肉糜有2個吸熱峰,分別在59.02～59.48 ℃和71.37～72.00 ℃,隨著凍融次數(shù)的增加,肉糜吸熱峰的位置并沒有發(fā)生顯著的偏移(P>0.05)。豬肉糜的總焓變隨著凍融次數(shù)的增加呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(P<0.05),未凍融組的總焓變?yōu)?.38 J/g,經(jīng)過7次凍融之后的總焓變?yōu)?.25 J/g,下降了34.21%。ZHANG等[35]發(fā)現(xiàn)新鮮的豬肉樣品有3個明顯的吸熱峰,分別在53、64和77 ℃,且總焓變隨著冷凍解凍減小。這3個吸熱峰分別對應肌球蛋白重鏈、肌球蛋白和肌動蛋白的變性溫度,而本文中測得的豬肉糜樣品只有2個吸熱峰,且吸熱峰的溫度降低。這可能是因為斬拌肉糜的過程中NaCl的加入使得豬肉中肌原纖維蛋白溶出,熱穩(wěn)定性降低。

表3 不同凍融次數(shù)對豬肉糜蛋白變性溫度和總焓變的影響Table 3 Effect of denaturation temperature and total enthalpy change of minced pork proteins in different freeze-thaw cycles

因為鹽離子與肌原纖維蛋白發(fā)生相互作用,導致蛋白鏈伸展或者去折疊結構等空間結構發(fā)生變化,使蛋白質(zhì)之間相互作用減弱,蛋白質(zhì)的變性溫度減小[36]。由于Na+和Cl-通過水合作用形成水分子層,減弱蛋白質(zhì)與水之間的相互作用,導致蛋白質(zhì)親水性降低,從而使得蛋白質(zhì)變性溫度減小。孟祥忍等[37]研究發(fā)現(xiàn),隨著食鹽添加量的增加,雞肉糜變性溫度逐漸降低,這也與本文的研究結果一致。

2.6 凍融對肌紅蛋白含量變化的影響

血紅蛋白、肌紅蛋白和細胞色素賦予肌肉誘人的紅色,在動物被宰殺放血后,大量的血紅蛋白流失,此時肌紅蛋白是肉及肉制品呈現(xiàn)紅色的主要原因。圖4是凍融過程中肌紅蛋白含量的變化,未經(jīng)過凍融的肉糜肌紅蛋白的含量最高為59.38 μmol/g,在1次凍融之后即顯著下降(P<0.05)至53.01 μmol/g,隨后逐漸降低,第7次凍融后含量下降至46.92 μmol/g。由此可知,第1次解凍后肉糜中的肌紅蛋白便出現(xiàn)了氧化,使其含量減少。隨著凍融次數(shù)的增加,肉糜的氧化加劇。脂肪氧化過程中產(chǎn)生的自由基也會攻擊肌紅蛋白血紅素輔基,生成Fe3+,同時自由基會影響高鐵肌紅蛋白還原酶活力,使生成的Fe3+不能及時還原,肉色劣化,肉糜的肌紅蛋白含量呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。

圖4 不同凍融次數(shù)豬肉糜肌紅蛋白含量的變化Fig.4 Changes of myoglobin content in minced pork protein with different freeze-thaw cycles

2.7 凍融對氧合肌紅蛋白、高鐵肌紅蛋白含量的影響

除了肌紅蛋白含量決定了肉制品的色澤之外,肌紅蛋白的價態(tài)也是影響顏色的另一個重要因素。圖5 顯示了氧合肌紅蛋白和高鐵肌紅蛋白隨凍融次數(shù)比例的變化,與空白組相比,第1次凍融之后肉糜的氧合肌紅蛋白比例顯著上升,高鐵肌紅蛋白比例顯著下降(P<0.05);凍融2、3次的時候變化不明顯;凍融4～7次時,氧合肌紅蛋白的比例顯著地下降,高鐵肌紅蛋白的比例顯著地上升(P<0.05)。新鮮肉中肌紅蛋白以暗紫色的脫氧肌紅蛋白形式存在,當接觸O2時,O2迅速和脫氧肌紅蛋白上的鐵離子配位鍵結合形成氧合肌紅蛋白,氧合肌紅蛋白的比例上升,肉制品呈現(xiàn)誘人的鮮紅色。但隨著凍融次數(shù)的增加,氧化加深,氧合肌紅蛋白和脫氧肌紅蛋白中的Fe2+被氧化成Fe3+,形成高鐵肌紅蛋白,肉制品顏色劣變成褐色。凍融初期高鐵肌紅蛋白還原酶可將生成的Fe3+還原,從而抑制了顏色的劣變,但隨著氧化的加深,還原系統(tǒng)被破壞,高鐵肌紅蛋白的比例上升,肉糜顏色加深劣變。

圖5 不同凍融次數(shù)豬肉糜氧合肌紅蛋白和高鐵肌紅蛋白比例的變化Fig.5 Changes of the ratio of OMb and MMb in minced pork with different freeze-thaw cycles

2.8 凍融對肉餡顏色的影響

表4顯示不同凍融次數(shù)肉糜L*、a*和b*值的變化情況。新鮮的肉糜(未經(jīng)過凍融的)a*值最高,凍融1次后顯著下降(P<0.05),隨后變化不顯著。這是由于肉在斬拌過程中大量的O2混入,肌紅蛋白上的鐵離子與O2結合生成鮮紅的氧合肌紅蛋白,使得a*值升高。L*值和b*值主要和脂肪氧化有關[38],L*值、b*值變化均不顯著,可能是因為原料采用豬背最長肌肉,脂肪含量低。凍融1次后L*值有一定的上升,這可能是因為解凍之后部分水在肉糜的表面,使得肉糜的L*值升高。

表4 不同凍融次數(shù)豬肉糜顏色的變化Table 4 Color changes of minced pork with different freeze-thaw cycles

2.9 凍融對肉餡質(zhì)構的影響

如表5所示,隨著凍融次數(shù)的增加,豬肉糜的質(zhì)構發(fā)生了顯著的變化。其中未經(jīng)過凍融的豬肉糜樣品硬度為7 756 g,經(jīng)7次凍融后,硬度降至最低(6 827 g)。彈性、內(nèi)聚性和咀嚼性凍融7次后,分別下降了6.0%、7.4%和21.0%(P<0.05)。內(nèi)聚性是咀嚼肉糜時,肉糜內(nèi)部緊密相連抵抗受損的性質(zhì),它反映了肉糜內(nèi)部結合程度的大小,凍融過程中肉糜內(nèi)部凝膠結構由于受到冰晶的破環(huán),或者蛋白質(zhì)氧化聚集使得內(nèi)部結構變得松散[39],內(nèi)聚性降低。XIA等[16]研究指出,凍融循環(huán)降低肉糜的凝膠性質(zhì)和乳化能力,凍融循環(huán)次數(shù)越多,下降越明顯。咀嚼性是硬度、內(nèi)聚性和回復性的乘積,它綜合地反映了肉糜的感官品質(zhì)。由表5可知,未經(jīng)凍融的肉糜的咀嚼性最好,凍融1～4次后發(fā)生劣變,凍融5～7次后咀嚼性下降顯著(P<0.05),說明凍融5次后肉糜感官品質(zhì)下降明顯,這也與感官評價結果相近。

表5 不同凍融次數(shù)豬肉糜質(zhì)構的變化Table 5 Changes in texture of pork mince with different freeze-thaw cycles

2.10 凍融對肉餡感官品質(zhì)的影響

由表6可知,未凍融的肉餡色澤感官評分最高,隨后感官評分降低,這說明在1次凍融后肉糜的顏色發(fā)生了肉眼可辨的變化,隨凍融次數(shù)的增加,雖然肉糜的顏色仍然在劣變,但肉眼幾乎分辨不出。新鮮肉糜與凍融后的肉糜在氣味上沒有顯著差異(P>0.05),而口感卻發(fā)生了變化,未經(jīng)過凍融的口感得分最高為7.273分,而凍融7次后降為6.82分。同時質(zhì)地方面,硬度、彈性和內(nèi)部結構的感官得分均顯著降低,硬度從19.09 g下降到16.14 g(P<0.05),彈性從19.32 mm下降到16.14 mm(P<0.05),內(nèi)部結構從15.46下降到13.09(P<0.05)。感官評價的結果與質(zhì)構結果相近,質(zhì)構結果也顯示隨著凍融次數(shù)的增加,肉糜在硬度、彈性和內(nèi)聚性方面下降。

表6 不同凍融次數(shù)豬肉糜感官品質(zhì)評價得分Table 6 Sensory quality evaluation scores of minced pork with different freeze-thaw cycles

肉糜的質(zhì)地和加熱過程中肉糜形成的蛋白凝膠結構有著密切的關系,蛋白凝膠形成的越緊密,肉糜宏觀上表現(xiàn)出越好的質(zhì)地。但是在凍藏的過程中由于肌原纖維蛋白冷凍和氧化變性[16,40],導致肌原纖維蛋白所形成的凝膠強度也下降。

2.11 不同凍融次數(shù)豬肉糜各指標相關性及主成分分析

如表7所示,蒸煮損失與蛋白質(zhì)氧化指標(羰基值),蛋白質(zhì)結構變化(巰基和二硫鍵)以及蛋白質(zhì)的變性程度指標(總焓變)都呈現(xiàn)極強的相關性(P<0.01),意味著在凍融的過程中蛋白質(zhì)變性是導致蒸煮后肉糜持水性變化的關鍵因素。蛋白質(zhì)變性程度越大,形成肉糜結構越粗糙,肉糜的保水能力越差。質(zhì)構指標和蛋白質(zhì)變性指標都有不同程度的相關性,其中巰基和二硫鍵與肉糜的硬度、彈性和內(nèi)聚性都呈現(xiàn)了顯著相關性(P<0.05),和肉糜的咀嚼性和感官評價得分呈現(xiàn)極強相關性(P<0.01),總焓變和咀嚼性以及感官評分也呈現(xiàn)極強相關性(P<0.01),說明豬肉糜在凍融的過程中由于冷凍或者氧化變性,促使蛋白質(zhì)結構發(fā)生改變,從而加熱過程中凝膠網(wǎng)絡結構劣化,表現(xiàn)出肉糜的質(zhì)構隨著凍融次數(shù)的增加劣化,感官評分降低。所以說蛋白質(zhì)變性指標一定程度上可以反應肉糜體系蒸煮后的感官品質(zhì)。

表7 不同凍融次數(shù)豬肉糜各個指標之間的相關性Table 7 Correlation among various indexes of minced pork with different freeze-thaw cycles

如圖6所示,對凍融7次的豬肉糜各項指標做主成分分析,第1主成分(PC1)的貢獻率為74.0%,第2主成分(PC2)的貢獻率為12.9%,累加貢獻率為86.9%,可充分反應不同凍融次數(shù)肉糜各指標的信息。

圖6 不同凍融次數(shù)豬肉糜各指標的主成分分析Fig.6 PCA of various indexes of minced pork with different freeze-thaw cycles

由得分圖6-a可知,肉糜凍融1～3次和凍融4～7次分別位于縱軸的兩側(cè),說明在凍融4次時肉糜品質(zhì)發(fā)生了顯著變化(P<0.05),在凍融5～7次時樣品點比較聚集,說明此階段變化程度減小。綜合載荷圖6-b分析,隨凍融次數(shù)的增加,樣品點沿PC1的方向向右的移動是二硫鍵、羰基值、高鐵肌紅蛋白和蒸煮損失升高造成的,而對照組在PC1方向左方和PC2方向下方主要是因為巰基、溶解度、硬度和彈性等指標值較高,所以說在凍融的過程中肉糜品質(zhì)在持續(xù)的劣變。

3 結論

凍融會導致肌原纖維蛋白溶出的豬肉糜體系蛋白質(zhì)變性,感官品質(zhì)下降。具體表現(xiàn)在隨著凍融次數(shù)的增加肌原纖維蛋白羰基值和二硫鍵含量顯著地上升(P<0.05),巰基含量顯著地下降,肌紅蛋白含量顯著地下降,氧合肌紅蛋白比例呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢,高鐵肌紅蛋白則相反。豬肉糜的硬度、彈性、內(nèi)聚性等質(zhì)構特征均下降,感官評分降低。相關性分析表明,蛋白質(zhì)變性和肉糜的質(zhì)構以及感官評價存在強相關性,所以一定程度上可用蛋白質(zhì)變性指標來表征豬肉糜的品質(zhì),主成分分析顯示,在凍融4次后,豬肉糜的品質(zhì)發(fā)生了顯著地劣變(P<0.05),所以實際生產(chǎn)和銷售過程中應避免發(fā)生超過3次以上的凍融,此研究為工業(yè)生產(chǎn)冷凍豬肉糜產(chǎn)品品質(zhì)的保持和提升提供一定的理論依據(jù)。