古明輝，楊澤莎，馬萍，葛鑫禹，劉永峰

陜西師范大學食品工程與營養(yǎng)科學學院，西安 710062

0 引言

【研究意義】羊肉是食藥兩用肉類，蛋白質含量高、脂肪及膽固醇含量低，富含多種營養(yǎng)物質，一直深受消費者歡迎。近幾年我國羊肉產(chǎn)值也在穩(wěn)步增長，市場需求量較大，為保證肉品質，大部分羊肉都是以冷凍方式在市場流通[1]。雖然冷凍能抑制大多數(shù)微生物的生長繁殖、降低酶活性、延長貨架期、更好地適應全球肉類商業(yè)化的進程，但在羊肉凍結時，水分形成的冰晶體積增大，損傷細胞膜，解凍后造成汁液流失，損失蛋白等營養(yǎng)成分及眾多風味物質[2]，尤其是羊肉在流通過程中冷鏈不健全，在其凍藏運輸、包裝、零售前的修整及消費者購買后再次冷藏等，都會使肉有意或無意地多次凍融[3]。在多次凍融過程中，分割肉制品可能會產(chǎn)生蛋白質流失、質量損失、色澤和質地變化及脂肪氧化等諸多問題，肉在品質上也要比普通凍結產(chǎn)品更差[4]。因此，如何有效保證肉經(jīng)多次凍融后的品質對肉類行業(yè)至關重要，這就要求保障動物宰后肌肉在成熟和凍融過程中盡可能地減緩理化特性變化?！厩叭搜芯窟M展】盡管多次凍融過程中肉品質變化不可避免，但適宜的解凍方式可大大降低該損失。目前最常用的解凍方式有空氣解凍和靜水解凍，但由于傳統(tǒng)解凍方式耗時較長、物料解凍不均勻、內(nèi)外溫差大，易引起品質下降[5]。而超聲波解凍作為一項新技術，廣泛應用于多個領域，在肉制品中其解凍原理是物品已凍結區(qū)對超聲波的吸收比未凍結區(qū)高出幾十倍，而物品在初始凍結點附近對超聲波的吸收能力最大，從而加快肉品解凍。有研究表明[6-7]，超聲波處理有助于肉理化特性的提升，對于肉成熟后的肉制品腌制、嫩化和延長肉制品貨架期等也有促進作用。張紹志等[8]研究了超聲波頻率、強度和加載方向對可解凍肉厚度的影響，并對超聲波用于冷凍肉的解凍進行了研究，發(fā)現(xiàn)二者間存在較好的一致性。張昕等[9]研究發(fā)現(xiàn)，與靜水解凍相比，超聲波解凍可有效提高雞胸肉解凍速率并顯著改善新鮮度，但解凍后肉品的蛋白質變性導致保水性較差，解凍汁液流失率高且色澤偏暗，其中180 W超聲波解凍對肉品理化性質負面影響最小。以上研究均證實了超聲波用于肉組織解凍的可行性?！颈狙芯壳腥朦c】目前有關超聲波解凍是否適用于羊肉以及其解凍的合適功率，特別是羊肉在低溫反復凍融的凍結規(guī)律國內(nèi)外鮮有報道；關于肌肉及后熟肉品的凍融規(guī)律及不同解凍方法對單次冷凍肉解凍的研究較多，而缺少超聲波改善肉品質方面的研究，尤其是超聲輔助在多次凍融肉理化性質及蛋白損失方面的報道更為少見?！緮M解決的關鍵問題】本研究以陜北白絨山羊的背最長肌作為試驗材料，以常用冷藏解凍和靜水解凍為對照，探索不同功率超聲輔助解凍在減少羊肉多次凍融過程中品質損失方面的有利作用，以期為實際生產(chǎn)提供理論參考。

1 材料與方法

試驗于2019年10月至2020年6月在陜西師范大學食品工程與營養(yǎng)科學學院進行。

1.1 材料與主要試劑

羊肉來源：本試驗所用肉樣品由榆林市洋洸農(nóng)牧業(yè)有限公司提供。選取體重相近（（23.12±1.62）kg）、飼養(yǎng)方式相同的成年陜北白絨山羊，宰后取其左右兩側的背最長肌于4℃環(huán)境中成熟24 h，待用。

試劑：無水乙醇、無水硫酸銅、硫酸鉀、石英砂、石油醚、氯仿、甲醇、正己烷，均為分析純，科密歐公司。

1.2 儀器與設備

BCD-578WPU9CX風冷冰箱，長虹美菱股份有限公司；TA.XT.Plus質構儀，英國stable micro system公司；NS800 分光測色儀，深圳市三恩馳科技有限公司；105防水型食品溫度計，德國Testo公司；SDC-6低溫恒溫槽，寧波新藝超聲設備有限公司；SB-4200DTD超聲波清洗機，寧波新芝生物科技股份有限公司；ME21數(shù)碼生物顯微鏡，奧林巴斯公司；2010 ultra氣相色譜-質譜聯(lián)用儀，日本島津公司；L-8900全自動氨基酸分析儀，日本HITACHI公司。

1.3 樣品處理

選取3只羊胴體的背最長?。繅K背最長肌約2 kg），剔除脂肪組織、筋膜，進行等厚（1.5 cm左右）切分。把每塊（共3塊）羊胴體的背最長肌作為單個樣本分為5組，其中3組進行不同功率的超聲解凍，其他2組分別為冷藏解凍對照、靜水解凍對照，均經(jīng)聚乙烯自封袋密封包裝，每組4份（袋），共20份（每份肉（80±0.5）g，80×20=1 600 g）。

超聲處理方法：羊肉樣品放置-18℃冷凍24 h，將數(shù)字溫度計插入其中心位置（肉樣中心溫度達-16℃），然后樣品放在超聲波清洗機（外接低溫恒溫槽外循環(huán)系統(tǒng)控制恒定溫度）中 4℃下進行解凍，直至樣品中心溫度達到（2.0±0.5）℃解凍停止[9]，為一個凍融循環(huán)；解凍的超聲波頻率均為40 kHz，功率分別設定為180、320 和 400 W[10]，命名為 UT180、UT320 和 UT400試驗組；樣品置于超聲波清洗機水槽中距離槽底（10±0.5）cm處水平固定以保證樣品周圍超聲波強度的均勻性[11]；超聲波處理采用超聲 1 min后暫停 0.5 min方式，以減少肉樣局部過熱[12]，UT180、UT320和UT400試驗組解凍持續(xù)時間分別為（27.50±1.48）、（21.25±1.24）和（16.32±1.20）min。

未經(jīng)超聲處理的 2組肉樣，循環(huán)凍融條件為-18℃冷凍24 h，分別以4℃冷藏解凍12 h[13]、4℃靜水解凍60 min[14]作為對照組，命名為LT和WT對照組。

各組樣品分別按照上述處理方法進行凍融，從處理當天（第0天初始樣，CON組）開始，經(jīng)1、3、5、7次凍融循環(huán)結束后取樣一次，整袋取樣，得到不同次數(shù)解凍后的待測樣品，以“凍融次數(shù)-組名稱”命名。每次取樣后進行相關理化指標的測定，同時選取3、7次解凍后的待測樣品進行顯微結構及氨基酸的測定。

1.4 理化特性指標測定

汁液流失：解凍前將肉樣從自封袋取出稱質量為W1，解凍后用吸水紙吸干稱其質量為 W2，汁液流失率（%）＝（1-W2/W1）×100。

pH：按照GB 5009.237—2016《食品pH值的測定》進行檢測。

色澤：采用色差儀進行黑白板校正測色儀后，測定樣品色度 L*（亮度）、a*（紅度）、b*（黃度）值，并計算色相角[h°=arctan(b*/a*)]和總色差[ΔE=(ΔL*2+Δa*2+Δb*2)0.5，其中 ΔL*、Δa*和 Δb*分別是L*、a*和b*的樣品在第0天與凍融1、3、5、7次之間的差值]。測試前將解凍完全的肉樣在低溫避光環(huán)境中暴露約15 min，放置在光源上方，平行測量3次，取平均值。

硫代巴比妥酸反應物（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）值：按照 GB 5009.181—2016《食品中丙二醛的測定》，第二法進行檢測，結果用每千克肉中丙二醛的毫克數(shù)表示。

物性指標：將完全解凍后的試驗樣品剪成1.5 cm×1.5 cm×0.5 cm的肉塊，采用質構儀參數(shù)設置：P36R探頭；測前、測中、測后速度均為1.0 mm·s-1；測試時間間隔5 s；觸發(fā)力5 g；數(shù)據(jù)采集速率400 PPs；應變量均為75%，測定硬度、彈性、內(nèi)聚性和回復性4個TPA指標[2]。

脂肪酸：按照GB/T 5009.168—2016《食品安全國家標準食品中脂肪酸的測定》進行檢測，GC-MS檢測條件參照張婷[15]的方法。采用MS譜庫相似度檢索定性及峰面積定量分析，并利用峰面積歸一化法測定各脂肪酸的相對含量。

1.5 顯微結構及氨基酸測定

顯微結構：參考 GUO等[16]的方法，每個處理選擇 3個樣品，將肉樣用4%多聚甲醛進行過夜固定，經(jīng)包埋、切片、HE染色等處理后，采用光學顯微鏡進行觀察。

氨基酸：按照GB/T 5009.124—2016《食品安全國家標準食品中氨基酸的測定》，取肉樣0.3 g，用6 mol·L-1鹽酸于110℃水解24 h，脫酸后，用蒸餾水定容至5 mL，用氨基酸自動分析儀進行檢測。鑒定出的氨基酸含量（平均值）結果用熱圖表示，單位為 g·kg-1。

1.6 數(shù)據(jù)處理方法

所有數(shù)據(jù)使用Excel 2013軟件整理，利用R語言3.5.1軟件的pheatmap包進行熱圖繪制和聚類分析（類平均法）。采用SPSS 21.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行相關分析和主成分分析，多重比較方法采用 Duncan法，結果以“平均值±標準差”表示。

2 結果

2.1 多次凍融羊肉的汁液流失變化

多次凍融羊肉的汁液流失變化如圖 1所示?？傮w上，隨著凍融次數(shù)的增加，5組羊肉汁液流失均呈現(xiàn)明顯上升趨勢，利用線性擬合趨勢線，得出LT、WT較初始樣品汁液流失增加速率為 1.31%和0.90%，而UT400、UT320及UT180超聲處理均較初始樣品增加速率分別為1.57%、1.15%和0.93%，可見超聲一定程度增加汁液流失，尤其是UT400和UT320組羊肉在凍融3次后其汁液流失顯著高于對照組（P＜0.05），而UT180組的汁液流失在凍融3次后增加速率最低，且在凍融7次時UT180組的汁液流失顯著低于對照組（P＜0.05），說明 UT180的解凍效果最好，優(yōu)于高功率超聲解凍和常見解凍方法。可見，多次凍融后常見解凍方法和超聲解凍均會造成羊肉汁液流失，功率越大凍融損失越大，但180 W低功率的超聲處理有利于減少羊肉凍融過程中的汁液流失。

2.2 多次凍融羊肉的pH變化

多次凍融羊肉的pH變化如圖2所示。隨著凍融次數(shù)增加，5組羊肉pH整體呈現(xiàn)降低的變化趨勢且在第7次出現(xiàn)輕微反彈，pH變化總體范圍較小，為5.31—5.81。5次凍融內(nèi)LT、WT較初始樣品pH降低速率為 0.071和 0.051，而 UT400、UT320及 UT180超聲處理均較初始樣品降低速率分別為0.066、0.061和 0.082，可見超聲比對照會在一定程度降低pH，尤其是UT180組的pH在凍融5次時顯著低于對照組（P＜0.05）。因此，多次凍融后常見解凍和超聲解凍均會使pH有所降低，UT180解凍pH變化相對大一些。

2.3 多次凍融羊肉的色澤變化

多次凍融羊肉的色澤變化如表1所示。隨著羊肉凍融次數(shù)的增加，5組羊肉的L*和a*值均呈現(xiàn)降低趨勢，而b*值隨凍融次數(shù)逐漸增加。在多次凍融過程中，超聲組的L*值低于對照組，尤其是UT320組的L*值最低（P<0.05），而UT180組的L*值在凍融3、7次時與對照組無顯著差異（P＞0.05）。在多次凍融過程中，UT180組羊肉a*值最低，UT320組在3—7次凍融時a*值最高；隨凍融次數(shù)增加，LT、WT較初始樣品a*值的降低速率為0.249和0.245，而UT400、UT320及UT180超聲處理較初始樣品降低速率分別為0.268、0.212和0.275，可見超聲在一定程度降低a*值，尤其是UT180組羊肉的a*值降低速率最高，凍融期間a*值均低于對照組，而UT320超聲能減緩 a*值降低，且在凍融期間與對照組無顯著差異（P＞0.05）。隨凍融次數(shù)增加，LT、WT較初始樣品 b*值增加速率為0.295和0.319，而UT400、UT320及UT180超聲處理均較初始樣品增加速率分別為0.229、0.227和0.274，可見超聲降低 b*值，尤其是UT320組羊肉的速率最低，在凍融期間b*值均顯著低于對照組（P <0.05）；在凍融期間，UT320組羊肉的b*值均最低（P <0.05），而其余兩組超聲處理組與對照組的 b*值整體上無顯著區(qū)別（P＞0.05），且在凍融7次時，UT400、UT320及UT180的b*值分別是LT組的93%、84%和96%，同時分別是WT組的95%、86%和98%。

表1 多次凍融羊肉色澤的測定結果Table 1 Color determination results (L*, a*, b*, h°, ΔE) for multiple freeze-thaw mutton

此外，5組羊肉的h°和ΔE值均隨凍融次數(shù)逐漸增加，說明在凍融過程中羊肉會出現(xiàn)一定程度的褪色。在多次凍融過程中，LT組和UT180組的h°值最高（P＜0.05），UT320組的 h°值最低（P＜0.05），說明320 W功率的超聲輔助解凍處理有利于羊肉色澤穩(wěn)定；而UT320組的ΔE值最高（P＜0.05），其次是UT180組和UT400組，說明超聲輔助解凍能顯著影響凍融羊肉色澤，而由于UT320組的L*值最低，則320 W功率的超聲處理羊肉色澤變化最大?？傊?，多次凍融后，常見解凍方法和超聲解凍均會降低羊肉亮度和紅度，增加其黃度，但320 W功率的超聲輔助解凍處理有利于羊肉色澤穩(wěn)定，同時也會導致肉色變暗，而180 W超聲處理會使羊肉的紅度降低。

2.4 多次凍融羊肉的物性變化

多次凍融羊肉的物性變化如圖3所示。隨著羊肉凍融次數(shù)的增加，5組羊肉的硬度均呈現(xiàn)明顯降低趨勢，且超聲組的羊肉硬度低于對照組，可見超聲比對照降低羊肉硬度，且功率越大，硬度越?。挥绕涫荱T400羊肉在凍融期間最低（P＜0.05），而UT320和UT180組之間在凍融1、5、7次時硬度均無顯著差異（P＞0.05），說明兩組超聲處理的效果相當；在凍融7次時，UT400、UT320以及UT180組的硬度較初始樣品分別降低了47.01%、37.02%和 37.74%；且在凍融7次時，UT400、UT320及UT180的硬度值分別是LT組的70%、83%和82%，同時分別是WT組的110%、131%和129%。5組羊肉的彈性整體呈現(xiàn)降低趨勢，第1次凍融后，LT對照組的彈性最高（P＜0.05），而超聲組與WT對照組凍融3次后的羊肉彈性值無顯著差異（P＞0.05），且 UT400組的彈性值最低；凍融7次時，UT400、UT320以及UT180組的彈性較初始樣品分別降低了22.17%、16.17%和18.94%；且在凍融7次時，UT400、UT320及UT180的彈性值分別是LT組的85%、91%和88%（P＜0.05），同時分別是WT組的97%、104%和101%（P＞0.05）。隨著羊肉冷藏凍融次數(shù)的增加，5組羊肉的內(nèi)聚性整體呈現(xiàn)增加趨勢，且 LT對照組在凍融 3次時達到最高值（0.59），顯著高于超聲處理組（P＜0.05）。隨著羊肉凍融次數(shù)的增加，5組羊肉的回復性有降低趨勢但整體趨于穩(wěn)定，尤其是UT320和UT180組超聲處理效果最好，且這兩組之間無顯著差異（P＞0.05），同時LT對照組在凍融3次時達到最高值（0.42），顯著高于超聲處理組（P＜0.05）。總之，多次凍融后，常見解凍方法和超聲解凍均會降低羊肉硬度、彈性以及回復性，增加其內(nèi)聚性。與常見解凍方法相比，超聲輔助解凍處理會降低羊肉硬度，且功率越高越嚴重；超聲輔助解凍不影響多次凍融羊肉的內(nèi)聚性，同時320 W和180 W超聲功率輔助解凍有利于羊肉回復性的穩(wěn)定。

2.5 多次凍融羊肉的脂肪氧化變化

多次凍融通常會加速脂肪氧化，特別是成年陜北白絨山羊背最長肌脂肪含量（6.62%左右）相對較高[17]，氧化更為嚴重。同時，肉中脂肪氧化產(chǎn)生的自由基和過氧化物會促進蛋白質的氧化[18-19]，進而對蛋白質結構造成負面影響來降低肉品質[20]。本研究主要對羊肉多次凍融過程中脂肪氧化情況（2-硫代巴比妥酸法）進行分析，結果如圖 4-a所示。5組羊肉的TBARS值隨著凍融次數(shù)增加均先減小（0—3次凍融）后增加（3—7次凍融）；在多次凍融過程中，UT400組的羊肉 TBARS值最高，且顯著高于對照組（P＜0.05），而UT320和UT180組與對照組無顯著差異（P＞0.05）；在凍融 7次時，UT400、UT320及 UT180的TBARS值分別是LT對照組的106%、92%和88%，同時分別是WT對照組的110%、96%和92%，說明UT320和UT180超聲處理有利于減緩羊肉脂肪氧化。為進一步說明不同解凍處理羊肉脂肪氧化情況，針對性地選取7次凍融結束的羊肉對其脂肪氧化產(chǎn)物（脂肪酸）進行分析（圖4-b）。肉品脂肪氧化會造成不飽和脂肪酸的氧化降低，從而導致SFA含量的增加，5組羊肉的 PUFA含量均顯著低于 CON組（P＜0.05），且其SFA均高于CON組，說明多次凍融會造成脂肪氧化；與對照組相比，UT400組的羊肉PUFA最低，而SFA最高（P＜0.05），說明羊肉脂肪氧化加??；UT320和UT180組的PUFA含量顯著高于LT對照組（P＜0.05），說明這兩組具有一定的改善作用，同時UT320組的PUFA、MUFA以及SFA含量均與WT對照組的含量無顯著差異（P＞0.05），說明兩組具有相似的效果。總之，羊肉脂肪酸與TBARS結果相一致，說明多次凍融后，常見解凍方法和超聲解凍均會造成羊肉脂肪氧化，尤其是400 W超聲輔助解凍處理會加劇脂肪氧化，而320 W和180 W 超聲輔助解凍有利于減緩這一過程，且效果與靜水解凍相當。

2.6 多次凍融羊肉的品質分析

由凍融羊肉各理化特性間的相關系數(shù)矩陣圖（圖5-a）可知，各指標間存在一定的相關性。其中，汁液流失、TBARS、b*之間存在一定的正相關，pH、L*、a*之間存在正相關；而汁液流失與pH、L*、a*存在一定負相關，a*與 b*、TBARS存在負相關，表明凍融羊肉pH、汁液流失及TBARS變化可以影響肉品色澤。進一步利用主成分分析法將羊肉 10個品質指標轉化為2個主成分，評價不同解凍處理對凍融羊肉理化特性的影響。如圖5-b所示，第1主成分的貢獻率為66%，前2個主成分的貢獻率為89%，說明它們基本涵蓋了原始變量的所有信息。圖中間隔距離可說明不同樣品間的品質差異，間隔越遠說明其品質特性差別越大。隨著凍融次數(shù)的增加，各處理組羊肉的主成分分布逐漸向右方移動，逐漸遠離CON組，即品質越來越差。在羊肉多次凍融過程中，LT組與超聲處理組差異較大，表明冷藏解凍呈現(xiàn)與超聲輔助解凍不一致的品質變化，結合理化特性指標，說明超聲輔助解凍優(yōu)于冷藏解凍。同時，在PC2方向上可以很好地區(qū)分開不同解凍處理間的凍融羊肉，且隨著凍融次數(shù)的增加，各組羊肉的主成分分布總體上向下方移動，說明其品質越來越差。相同凍融次數(shù)的UT320組主成分均分布在最上方，說明320 W超聲輔助解凍效果最好，更有利于解凍羊肉品質的保持；而 LT組主成分均分布在最下方，則更進一步說明傳統(tǒng)冷藏解凍效果差，降低羊肉凍藏品質。

2.7 多次凍融羊肉的顯微結構變化

本研究采用顯微切片評估羊肉多次凍融肌肉微觀結構的變化（圖 6），常見解凍方法和超聲解凍羊肉的顯微結構均隨著凍融次數(shù)的增加，結構變得不緊致、排列變得疏松、形狀變得離散。在相同凍融次數(shù)下，UT320、UT180、WT、LT與UT400組的肌纖維排列逐漸疏松、結構松弛。尤其凍融7次時的UT400組和LT對照組肌纖維結構完整性完全喪失，致密結構幾乎被全部破壞；WT對照組肌纖維結構完整性喪失嚴重，致密結構被嚴重破壞；然而，UT320和UT180組的肌纖維結構相對完整。因此，多次凍融后常見解凍方法和超聲解凍均會造成羊肉肌纖維結構破壞，而320和180 W功率的超聲輔助解凍處理有利于維持羊肉肌纖維結構的完整性，且效果以320 W更佳。

2.8 多次凍融羊肉氨基酸的變化

為進一步說明不同凍融處理的羊肉纖維結構破壞造成的肉蛋白損失情況[4,21]，針對性地選取3、7次凍融的羊肉對其蛋白中氨基酸種類及含量進行分析（圖7-a）。在羊肉多次凍融過程中，由于汁液流失的濃縮效應，會造成羊肉氨基酸含量的增加，7-LT組的氨基酸含量最高，說明冷藏解凍使其營養(yǎng)流失嚴重。氨基酸種類聚類分析表明，羊肉中 Glu、Pro含量較高，Met、Thr、Tyr、His、Val、Ser、Gly、Ile 和 Phe 含量較低，其中Thr、Val和Ile隨凍融次數(shù)增加而含量相對穩(wěn)定。5組羊肉樣品在常見解凍方法和超聲解凍處理條件下，用16個氨基酸指標含量作為聚類變量，樣品可分為6類：CON和凍融3次的超聲輔助解凍處理組為第1類，氨基酸營養(yǎng)品質最高，說明超聲解凍有利于羊肉氨基酸品質的保持，且其中 CON組與3-UT320組更接近，說明320 W超聲功率解凍羊肉的效果更好；7-UT400、7-WT、3-WT和 7-UT180組為第2類，品質相對較差，說明靜水解凍有利于羊肉凍融過程中氨基酸含量穩(wěn)定；7-UT320、3-LT和7-LT各為1類，品質一般，說明冷藏解凍在羊肉凍融過程中氨基酸含量差異較大，不利于其品質保持。該聚類結果與之前的理化特性分析得到相似的結果，較好地反映出多次凍融羊肉在常見解凍方法和超聲解凍處理間的差異性。

多次凍融羊肉必需氨基酸比例變化如圖 7-b所示，初始EAA/TAA和EAA/NEAA值分別為37%和59%。根據(jù)FAO/WHO規(guī)定的優(yōu)質蛋白質標準，氨基酸組成 EAA/TAA比例在 40%左右，EAA/NEAA在60%以上，因此，羊肉凍融前的必需氨基酸組成和比例不佳；在羊肉凍融3次時，UT320組相比CON組其組成比例變得更差，而其余各組的EAA/TAA值逐漸接近40%，EAA/NEAA值均在60%以上，說明其必需氨基酸組成合理、比例平衡，但超聲處理組的羊肉EAA/NEAA值明顯低于對照組，說明超聲輔助解凍會造成蛋白損失，從而破壞必需氨基酸組成和比例平衡；相比羊肉凍融3次，凍融7次UT320和UT180組的羊肉必需氨基酸組成和比例基本保持穩(wěn)定。與對照組相比，UT180組的羊肉有更好的必需氨基酸品質，說明180 W超聲輔助解凍處理有利于羊肉必需氨基酸組成合理、比例平衡。

因此，多次凍融后常見解凍方法和超聲解凍均會造成羊肉蛋白損失，但超聲輔助解凍有利于羊肉氨基酸品質的保持，尤其是320 W超聲凍融的羊肉效果最好，但超聲也會破壞必需氨基酸組成和比例平衡，而180 W超聲輔助解凍的能減緩這一過程，保持羊肉必需氨基酸組成合理、比例平衡。

3 討論

3.1 超聲波輔助保持多次凍融羊肉的理化特性

目前采用的多種凍肉解凍方法均存在一些缺陷，如解凍汁液流失率高、脂肪氧化嚴重、物料解凍不均勻、內(nèi)外溫差大等，易引起品質下降[5]。而在肉類流通過程中不可避免地出現(xiàn)不同解凍方式的交叉凍融問題，本研究單一地比較冷藏、靜水以及超聲波 3種方式對羊肉進行反復解凍，主要是保證試驗的一致性，進一步系統(tǒng)證實了超聲波用于肉組織解凍的可行性。研究發(fā)現(xiàn)較傳統(tǒng)靜水和冷藏解凍，羊肉在320 W和180 W功率下的超聲輔助解凍處理具有更優(yōu)異的品質保持能力。通過試驗及主成分綜合分析，320 W超聲輔助解凍對羊肉品質影響最小，解凍效果最佳。

肉物性直接關系著肉的嫩度、口感[22]。與常見解凍方法相比，超聲輔助解凍處理會降低羊肉硬度，且功率越高越明顯。硬度降低可以改善羊肉的嫩度[23]，究其原因主要是由于超聲波本身的機械作用會破壞溶酶體并誘導溶酶體酶的釋放，而溶酶體酶可部分參與肌原纖維蛋白的降解，進而導致肌原纖維結構強度的減弱[24]。另一方面，超聲也可以在一定程度上使肌原纖維斷裂以降低羊肉硬度，而提高肉的嫩度，這與本研究羊肉硬度減小的結果一致[25]。此外，本研究中320 W和180 W超聲功率均有利于羊肉回復性的穩(wěn)定，推測主要由于凍融過程中脂質氧化可以誘導肌肉形成蛋白質-脂質和蛋白質-蛋白質交聯(lián)網(wǎng)絡，然而超聲可以通過降低由氧化造成的肌原纖維降解來穩(wěn)定蛋白質交聯(lián)網(wǎng)絡，以穩(wěn)定羊肉的物性變化[26]。

180 W功率的超聲輔助解凍處理有利于減少羊肉凍融過程中的汁液流失，可能是由于超聲波促進溶液水分快速滲透，“空化效應”導致的空洞可容納更多的水分和小分子營養(yǎng)物質，保水性增加[23]。此外，解凍時間、水的重吸收、肌肉組織完整性、肌肉蛋白狀態(tài)以及保水能力都是造成超聲波解凍肉失水的重要因素[27]。羊肉蛋白中肌球蛋白占比最大，并含有豐富的螺旋結構[28]。超聲處理已證明可改善肌球蛋白的結構特征，增加巰基的含量以及將α-螺旋轉變?yōu)檩^松散的β-折疊結構，這可能減少致密聚集并提高肌肉蛋白的保水力[29]。但是，肌原纖維的結構在400 W時可能會嚴重受損，從而在解凍時肌纖維細胞大量失水，汁液流失增加[30-31]。相比常見解凍方法，320 W功率的超聲輔助解凍處理有利于羊肉的色澤（紅度和黃度）穩(wěn)定，這可能是由于超聲波功率越高，解凍速率相對越快，使色素的降解量越少所致[32]。多次凍融后，常見解凍方法和超聲解凍均會造成羊肉脂肪氧化，其主要是由于在多次凍融中形成冰晶，會破壞肌細胞結構并釋放大量內(nèi)源酶，特別是脂肪酶可加速脂質氧化反應，誘導更多的丙二醛產(chǎn)物生成[33-34]；另一方面，冰晶的形成會導致內(nèi)部水分的損失，增加了細胞內(nèi)溶質的濃度[35]，有助于光的吸收而造成L*值降低[13]，同時內(nèi)部溶質濃度增加也會導致脂質氧化反應加速[34,36]。

羊肉中脂肪氧化產(chǎn)生的自由基和過氧化物會對蛋白質結構造成負面影響進而降低肉品質[18-20]。本研究顯示羊肉在3次凍融內(nèi)TBARS值有減小趨勢，與QI等[13]將綿羊背最長肌反復凍融過程中TBARS值的變化結果不同，這可能與羊肉中的脂肪氧化程度有關，前期羊肉脂肪氧化產(chǎn)物丙二醛與肉中活性氨基作用生成1-氨基-3-氨基丙烯造成TBARS值減小，而后期由于不飽和脂肪酸在氧的作用下發(fā)生氧化生成的醛和酮造成TBARS值增加[37]，說明脂肪氧化加劇，這也與本研究PUFA含量下降的結果相一致。同時，羊肉b*值的變化也與脂質氧化有關，細胞膜上高不飽和脂肪酸氧化生成的自由基與蛋白質中胺類物質發(fā)生反應，可能會導致黃色色素生成[38]，這與本研究羊肉理化特性指標間相關分析中TBARS和b*之間存在正相關的結果相一致。因此，320 W和180 W超聲輔助解凍有利于減緩脂肪氧化，脂肪酸隨凍融次數(shù)降解較慢，特別對PUFA效果較為一致，可歸因于他們在解凍時合適的超聲波功率，可以減小超聲波解凍對原料肉品質的負面影響，加上超聲波解凍所需解凍時間短，對蛋白質和脂肪影響小。

3.2 超聲波輔助減少多次凍融羊肉的蛋白損失

有研究表明，多次凍融會破壞肌肉纖維結構，降低水結合力，從而造成肉蛋白損失，營養(yǎng)品質降低[4,21]。本研究針對性地選取第 3、7次凍融的羊肉進行了分析，發(fā)現(xiàn)320 W功率的超聲輔助解凍處理下羊肉肌纖維結構的完整性保持效果最好，這與前期理化特性分析的結果一致。推測主要由于超聲波具有機械作用，其機械波通過水相傳播振蕩，羊肉組織中的冰晶由于受到機械振蕩而快速破碎融化，可以減少肉品的二次傷害所致[39]；但過大的功率（400 W）也在一定程度上破壞了羊肉微觀結構，使肌纖維保水能力下降從而造成汁液流失率升高[40]。

更重要的是，羊肉肌纖維結構遭到破壞，引起汁液流失，會伴隨著某些氨基酸和核苷酸等風味成分的損失，進而導致解凍后肉樣的可接受程度降低[5]。本研究通過氨基酸聚類分析，發(fā)現(xiàn)超聲解凍有利于羊肉氨基酸品質的保持，且320 W超聲功率解凍羊肉的效果最好，這主要與該功率下羊肉肌纖維結構保持最為完整有關。但與常用解凍方法相比，超聲輔助解凍會破壞羊肉必需氨基酸組成和比例平衡，可能是由于其解凍速度快，肌肉不同蛋白質溶解程度不一所致[41]。從更微觀的角度來看，超聲波解凍是將原料肉置于液體介質中進行解凍，超聲波作用于固液系統(tǒng)，氣泡由于鄰近固體表面，通常發(fā)生不對稱折疊，流體涌入氣泡中，當邊界層被破壞時，這種效應使固體表面熱量快速傳遞，提高解凍速率[42]；同時也能減緩解凍過程中蛋白質的空間結構發(fā)生改變，以維持蛋白質和水分子間的作用力，從而有效避免凍融過程中鹽溶性肌原纖維蛋白溶解度下降[7,41]。另一方面，多次凍融過程引起羊肉中礦物質及小分子蛋白質混合物流失，可導致肉的離子平衡被破壞，加上宰后羊肉中糖原經(jīng)過無氧酵解產(chǎn)生乳酸，進而造成 pH的輕微下降，蛋白質分子的靜電荷效應改變肌肉保水性[43-44]，這與本研究中羊肉汁液流失增加以及前期 pH降低的結果一致；而由于后期糖酵解途徑終止，羊肉蛋白質在凍融循環(huán)過程中發(fā)生變性從而降解產(chǎn)生氨基酸，當堿性自由氨基酸含量高于酸性自由氨基酸含量時，pH會出現(xiàn)輕微反彈[4]。此外，本研究中各組羊肉的氨基酸含量存在差異，部分氨基酸含量無明顯變化，甚至升高，這主要是由于不同凍融次數(shù)的羊肉所含水分差異造成[45]。當然，氨基酸含量的變化也與氨基酸的自身性質有關，比如所帶的電荷、大小等。而本研究中320 W超聲功率解凍的羊肉必需氨基酸組成和比例不佳，180 W超聲輔助解凍則能保持其組成合理和比例平衡，這種差異可能與羊肉多次凍融中不同超聲功率對肉蛋白質發(fā)生降解程度不一致有關[46]。

4 結論

通過對多次凍融羊肉理化特性的分析，證實羊肉經(jīng)320 W的超聲輔助解凍處理具有優(yōu)異的理化特性及品質保持能力，其能減緩脂肪氧化，維持色澤和回復性的穩(wěn)定，特別是能降低羊肉硬度，提高肉的嫩度以改善口感。在羊肉的蛋白損失方面，320 W功率的超聲輔助解凍具有維持肌纖維結構完整性的優(yōu)勢，能減少蛋白損失以保持羊肉氨基酸品質。本研究系統(tǒng)證實了超聲波用于羊肉組織解凍的可行性，可為實際生產(chǎn)提供理論參考。