王建軍,雷陽,黃天然,黃明*

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部肉品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江蘇省肉類生產(chǎn)與加工質(zhì)量安全控制協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇 南京 210095;2.南京黃教授食品科技有限公司/江蘇省畜禽產(chǎn)品加工工程技術(shù)研究中心/國(guó)家禽肉加工技術(shù)研發(fā)專業(yè)中心,江蘇 南京 211225)

中國(guó)是肉雞生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó),肉雞主要由白羽、黃羽和817肉雞組成。817肉雞又稱肉雜雞或雜交小肉雞,具有成活率高、生長(zhǎng)速度快、肉質(zhì)鮮美等特點(diǎn),經(jīng)過30多年的發(fā)展,現(xiàn)已成為我國(guó)肉雞產(chǎn)業(yè)的三大主導(dǎo)類型之一[1]。

目前817肉雞的初加工產(chǎn)品以冷凍的整雞以及分割雞肉產(chǎn)品為主。冷凍肉在加工之前需要解凍,而不恰當(dāng)?shù)慕鈨龇绞綍?huì)加劇汁液流失以及維生素、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失,從而降低產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和商業(yè)價(jià)值[2]。因此,選擇正確的解凍方式對(duì)肉品質(zhì)的保證至關(guān)重要。食品工業(yè)中常用的解凍方式主要有流水解凍、低溫解凍和空氣解凍。流水解凍具有解凍效率高、操作簡(jiǎn)單、解凍肉品質(zhì)良好等特點(diǎn)。譚明堂等[3]比較了5種解凍方式(空氣解凍、靜水解凍、流水解凍、微波解凍和超聲波解凍)對(duì)魷魚品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)流水解凍的魷魚保水性最好,肌肉組織結(jié)構(gòu)完整,脂質(zhì)和蛋白氧化程度小,而空氣解凍的魷魚品質(zhì)較差。低溫解凍溫度低,可延緩脂質(zhì)和蛋白的氧化但存在解凍耗時(shí)長(zhǎng),設(shè)備占地面積大等缺點(diǎn)。劉磊等[4]研究報(bào)道了流水解凍、低溫解凍和快速微波解凍對(duì)鵝腿肉的影響,發(fā)現(xiàn)低溫解凍的鵝腿肉剪切力值小、蛋白質(zhì)氧化程度小、二級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,品質(zhì)最佳。超聲波解凍作為一項(xiàng)新興的解凍技術(shù),原理是食品的凍結(jié)區(qū)域?qū)Τ暡ǖ奈毡任磧鼋Y(jié)區(qū)域高出幾十倍,并且在初始凍結(jié)點(diǎn)附近的吸收能力最大[5],所以超聲波解凍效率高,解凍均勻,可以減少解凍過程肉品質(zhì)的劣變。Guo等[6]研究了不同超聲功率(0、200、400、600 W)對(duì)白牦牛背最長(zhǎng)肌的影響,發(fā)現(xiàn)400 W超聲波解凍可以提高解凍效率,維持牦牛肉的保水性和色澤,顯著增加游離氨基酸、礦物質(zhì)、維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量。然而這些解凍方式的研究對(duì)象主要集中在豬肉、牛肉、羊肉、魷魚等畜肉和水產(chǎn)品上,針對(duì)禽肉尤其是817肉雞的研究鮮有報(bào)道。因此,本試驗(yàn)以817肉雞的雞胸肉為研究對(duì)象,研究4種解凍方式(空氣解凍、流水解凍、超聲波解凍和低溫解凍)對(duì)雞胸肉食用品質(zhì)和肌原纖維蛋白特性的影響,旨在為817肉雞在生產(chǎn)加工中選擇合適的解凍方式提供試驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器設(shè)備

817肉雞由南京黃教授食品科技有限公司提供,平均活重1.2 kg。5,5-二硫代-2-硝基苯甲酸(DTNB)、氯化鉀、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、五水硫酸銅等均為國(guó)產(chǎn)分析純。

RC-4溫度記錄儀購自杭州美控自動(dòng)化技術(shù)有限公司;CR-400手持色差儀購自日本Konia Minolta公司;FE20手持pH計(jì)購自瑞士Metler Toledo公司;C-LM3B數(shù)顯式肌肉嫩度儀購自北京布拉德科技發(fā)展有限公司;Ultra TurraxT25高速勻漿機(jī)購自德國(guó)IKA公司;JY LabramHR800顯微激光拉曼儀購自法國(guó)Jobin-Yvon公司;TECAN多功能酶標(biāo)儀購自德國(guó)IKA公司;Zs90Zeta電位儀購自英國(guó)馬爾文公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品處理將45塊新鮮雞胸肉剔除筋膜,修整成大小均一的橢圓形,長(zhǎng)約10 cm,寬約5 cm,質(zhì)量為(200±10)g,隨機(jī)分成5組,每組9塊。1組為對(duì)照組(室溫,CK),其余4組樣品插入RC-4溫度記錄儀后于-20 ℃冷庫冷凍24 h(中心溫度-18 ℃)。分別采用空氣解凍(KQ)、流水解凍(LS)、超聲波解凍(CS)和低溫解凍(DW)4種方法處理,當(dāng)肉樣中心溫度達(dá)到0 ℃時(shí)視為解凍完成。具體解凍方式見表1。

表1 雞胸肉的4種解凍方式Table 1 Four thawing methods of chicken breast

1.2.2 pH值的測(cè)定將手持pH計(jì)插入解凍后的樣品中測(cè)定pH值,每個(gè)樣品在不同位置測(cè)3次,取平均值[4]。

1.2.3 解凍損失、蒸煮損失和滴水損失的測(cè)定[4]解凍損失率:雞肉樣品解凍前稱重記為m1,解凍后用濾紙吸干表面水分再稱重并記為m2。解凍損失率=(m1-m2)/m1×100%。

蒸煮損失率:從每塊樣品上切取約80 g(m1)肉于自封袋中并做好標(biāo)記,水浴加熱至中心溫度75 ℃,保溫30 min,取出冷卻至室溫,用濾紙擦干表面水分后稱重并記為m2。蒸煮損失率=(m1-m2)/m1×100%。

滴水損失率:沿著肌纖維方向從各組肉樣上切取3 cm×2 cm×1 cm的肉塊稱重記為m1,用鐵絲鉤住一端,使肌纖維垂直向下懸掛于一次性紙杯中,保鮮膜封口后在4 ℃冰箱中放置24 h后稱重并記為m2。滴水損失率=(m1-m2)/m1×100%。

1.2.4 色澤和剪切力的測(cè)定手持色差儀測(cè)定肉樣L*值(亮度值)、a*值(紅度值)和b*值(黃度值)。每個(gè)樣品在不同位置測(cè)3次,取平均值[4]。

剪切力:沿著肌纖維方向?qū)y(cè)完蒸煮損失率的樣品切成3 cm×1 cm×1 cm的3個(gè)肉條,用嫩度儀垂直肌纖維方向進(jìn)行剪切,每個(gè)肉條剪切1次,結(jié)果取平均值[4]。

1.2.5 低場(chǎng)核磁共振分析將各組雞胸肉切成2 cm×2 cm×1 cm的肉塊并用保鮮膜包好放入核磁檢測(cè)管中,線圈溫度32 ℃,在質(zhì)子共振頻率21 MHz下使用CPMG序列測(cè)定T2弛豫時(shí)間。掃描16次,重復(fù)獲取 4 096 個(gè)回波數(shù)據(jù),擬合0.01～3 000 ms的弛豫時(shí)間。

1.2.6 肌原纖維蛋白(MP)的提取以及溶解度和濁度的測(cè)定采用Traore等[7]的方法提取MP。采用Martini等[8]的方法,取2 mL MP(2 mg·mL-1)于10 mL離心管中,2 000g4 ℃條件下離心20 min。用雙縮脲試劑法測(cè)定上清液的蛋白濃度。溶解度=上清液蛋白濃度/原蛋白濃度×100%。將2 mg·mL-1MP在600 nm處的吸光值作為濁度。

1.2.7 粒徑和Zeta電位以及總巰基含量的測(cè)定采用Su等[9]的方法,將1 mg·mL-1MP用0.22 μm過濾器(水系)過濾后,采用Zs90Zeta電位儀測(cè)定粒徑和Zeta電位。采用Xue等[10]的方法測(cè)定總巰基含量。

1.2.8 拉曼光譜分析采用Sun等[11]的方法,用50×透鏡的顯微鏡將激光束聚焦在蛋白上,采集400～4 000 cm-1的信號(hào)。具體參數(shù):掃描2次,曝光60 s,分辨率2 cm-1,采樣速度120 cm-1·min-1。用PeakFit 4分析二級(jí)結(jié)構(gòu)的百分比。

1.2.9 三級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定采用Li等[12]的方法,使用TECAN多功能酶標(biāo)儀測(cè)定0.1 mg·mL-1MP的熒光發(fā)射光譜,激發(fā)波長(zhǎng)295 nm,發(fā)射波長(zhǎng)300～400 nm,狹縫寬度20 nm,掃描速率1 200 nm·min-1。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SAS 9.0軟件進(jìn)行單因素方差分析(ANOVA),采用Duncan’s多重比較分析差異顯著性,顯著水平設(shè)為0.05。使用Origin 2021軟件作圖。

圖1 不同解凍方式肉樣中心溫度的變化曲線Fig.1 Variation curve of meat sample center temperature under different thawing methods

2 結(jié)果與分析

2.1 解凍過程中雞肉中心溫度的變化情況

由圖1可知:4種解凍方式解凍速率由大到小依次為L(zhǎng)S、CS、KQ、DW,解凍時(shí)間分別為24.2、56.8、174.3、660.0 min。此外,4種解凍方式在肉的中心溫度為-18～-5 ℃時(shí)解凍速率較快,在-5～-1 ℃時(shí)解凍速率減小。

2.2 不同解凍方式對(duì)雞胸肉食用品質(zhì)的影響

由表2可知:處理組與CK組的pH值無顯著性差異(P>0.05)。CK組的蒸煮和滴水損失率最低。與其他處理組相比,LS組的解凍、蒸煮和滴水損失率最低,而DW組的解凍、蒸煮和滴水損失率最高。CK組的L*值和a*值顯著高于KQ、CS和DW組(P<0.05),處理組之間L*值和a*值無顯著性差異,CK、KQ和LS組的b*值顯著高于CS和DW組。DW組的剪切力值顯著高于KQ組,且CK、KQ、LS和CS組之間無顯著性差異。表明解凍過程對(duì)雞胸肉pH值無影響,對(duì)剪切力影響較小,對(duì)色澤有顯著影響,CK和LS組的保水性較好,KQ和DW組較差。

表2 不同解凍方式對(duì)雞胸肉食用品質(zhì)的影響Table 2 The effect of different thawing methods on the edible quality of chicken breast

2.3 不同解凍方式對(duì)雞胸肉水分分布的影響

由圖2-A可知:低場(chǎng)核磁出峰時(shí)間分別為1～10 ms(T2b)、10～100 ms(T21)和100～1 000 ms(T22),分別對(duì)應(yīng)結(jié)合水、不易流動(dòng)水和自由水。由圖2-B可知:不同解凍方式對(duì)雞胸肉T2弛豫時(shí)間有顯著影響(P<0.05)。CK組的T2b、T21和T22最短而DW組最長(zhǎng)。LS組的T2b顯著短于KQ組,KQ和LS組的T21顯著短于CS組,LS和CS組的T22顯著短于KQ組。表明,與CK組相比解凍過程延長(zhǎng)了T2弛豫時(shí)間,使不易流動(dòng)水向自由水遷移。由圖2-C可知:不同解凍方式對(duì)雞胸肉T2峰比例有顯著影響。CK、LS和DW組的結(jié)合水比例顯著高于KQ和CS組,CK和LS組的不易流動(dòng)水比例顯著高于DW組,KQ、CS、DW組的自由水比例顯著高于LS組。表明CK和LS組含有較多的結(jié)合水和不易流動(dòng)水,其他3個(gè)處理組表現(xiàn)出不易流動(dòng)水向自由水遷移的趨勢(shì),與保水性結(jié)果相一致。

圖2 不同解凍方式對(duì)雞胸肉水分分布(A)、T2弛豫時(shí)間(B)和T2峰比例(C)的影響Fig.2 The effect of different thawing methods on chicken breast water distribution(A), T2 relaxation time(B)and T2 peak ratio(C)

2.4 不同解凍方式對(duì)雞胸肉肌原纖維蛋白(MP)特性的影響

2.4.1 不同解凍方式對(duì)MP溶解度和濁度的影響由圖3可知:CK組的溶解度顯著高于處理組,LS組顯著高于KQ和DW組。DW組的濁度顯著高于CK和3個(gè)處理組,CK和LS組顯著低于其他3個(gè)處理組,KQ和CS組之間無顯著性差異,與溶解度結(jié)果相對(duì)應(yīng)。表明解凍過程增加了蛋白的聚集,處理組中LS和CS組的聚集程度較小,KQ和DW組較大。

圖3 不同解凍方式對(duì)肌原纖維蛋白溶解度和濁度的影響Fig.3 The effect of different thawing methods on the solubility and turbidity of myofibril protein

2.4.2 不同解凍方式對(duì)MP粒徑和Zeta電位的影響由圖4-A可知:DW組的粒徑顯著高于CK組(P<0.05),處理組之間無顯著性差異,而KQ和DW組的粒徑要大于LS和CS組。表明解凍過程導(dǎo)致蛋白的聚集,DW組的聚集程度最大,LS組最小。由圖4-B可知:CK組Zeta電位的絕對(duì)值顯著高于處理組,DW組顯著低于CS組,KQ、LS和CS組之間無顯著性差異。表明解凍過程改變了MP的穩(wěn)定性,CK組最穩(wěn)定,DW組最不穩(wěn)定。

圖4 不同解凍方式對(duì)肌原纖維蛋白粒徑(A)和Zeta電位(B)的影響Fig.4 The effect of different thawing methods on particle size(A)and Zeta potential(B)of myofibril protein

2.4.3 不同解凍方式對(duì)MP總巰基的影響由圖5可知:CK組的總巰基含量顯著高于處理組,LS和CS組顯著高于KQ和DW組。表明解凍過程導(dǎo)致蛋白的氧化,LS和CS組的氧化程度低于KQ和DW組。

圖5 不同解凍方式對(duì)肌原纖維蛋白總巰基 含量的影響Fig.5 The effect of different thawing methods on the total sulfhydryl content of myofibril protein

2.4.4 不同解凍方式對(duì)MP二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響由圖6可知:CK組α-螺旋的含量最高(48.23%),其次是LS組(36.09%),DW組(30.26%)最低。處理組的β-折疊含量都高于CK組。CS組β-轉(zhuǎn)角的含量最高,CK組最低。CK組和DW組無規(guī)則卷曲的含量高于其他3個(gè)處理組。表明解凍過程對(duì)MP二級(jí)結(jié)構(gòu)的比例產(chǎn)生了影響,表現(xiàn)為α-螺旋的減少和β-折疊的增加。

圖6 不同解凍方式對(duì)肌原纖維蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)比例的影響Fig.6 The effect of different thawing methods on myofibril protein secondary structure ratio

2.4.5 不同解凍方式對(duì)MP三級(jí)結(jié)構(gòu)的影響由圖7-A可知:CK組的熒光強(qiáng)度最高,其次是LS組,其他3個(gè)處理組的熒光強(qiáng)度相對(duì)接近但都遠(yuǎn)離CK組。表明解凍過程對(duì)MP三級(jí)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了影響,其中LS組的影響最小,對(duì)其他3個(gè)處理組影響較大。由圖7-B可知:處理組的最大熒光發(fā)射波長(zhǎng)(λmax)出現(xiàn)了顯著的紅移(向更長(zhǎng)的波長(zhǎng)),但LS組的λmax顯著短于其他3個(gè)處理組。

圖7 不同解凍方式對(duì)肌原纖維蛋白熒光光譜(A)和λmax(B)的影響Fig.7 The effect of different thawing methods on the fluorescence spectrum(A)and λmax(B)of myofibril protein

3 討論

流水解凍和超聲波解凍熱交換效率高,解凍時(shí)間短,而空氣解凍熱交換效率低,低溫解凍溫度低,所以解凍時(shí)間長(zhǎng)。本研究中,4種解凍方式的解凍速率在-18～-5 ℃較快,-5～-1 ℃較慢,可能是因?yàn)?5～-1 ℃是肉的最大冰晶形成區(qū),此區(qū)域肉的導(dǎo)熱系數(shù)降低,同時(shí)-5～-1 ℃也是解凍時(shí)最大冰晶融化的溫度帶,冰晶融化時(shí)會(huì)釋放大量潛熱,使得雞胸肉和水的溫差變小,所以解凍速率減小。

本研究表明,解凍過程對(duì)pH值無顯著影響,LS和CS組的保水性指標(biāo)都優(yōu)于KQ和DW組,DW組a*值的平均值大于其他3個(gè)處理組,處理組的剪切力值均出現(xiàn)了不同程度的增加?？赡苁且?yàn)殡u胸肉已經(jīng)度過了僵直期,糖酵解酶和蛋白酶的作用已完成,pH值較穩(wěn)定,不再受冷凍和解凍的影響[13]。保水性是反映肉質(zhì)的重要指標(biāo),解凍過程增加了肉樣的汁液流失,因?yàn)榈鞍踪|(zhì)氧化生成二硫鍵和羰基改變了肌肉蛋白結(jié)構(gòu),導(dǎo)致肌肉細(xì)胞損傷,降低了保水能力[14]。本試驗(yàn)中LS和CS組的解凍時(shí)間短,氧化程度小,保水性較好。KQ、LS和CS組的解凍溫度較高,導(dǎo)致肌肉的部分細(xì)胞骨架蛋白變性使得細(xì)胞中亞鐵血紅素水解,降低了紅度值[15]。嫩度是評(píng)定肉品質(zhì)的重要指標(biāo),剪切力可以客觀反映肉的嫩度[16]。本試驗(yàn)中處理組的剪切力值增加,可能是因?yàn)榻鈨鲞^程發(fā)生汁液流失,導(dǎo)致只有少量的水用于水合肌纖維,增加了肉的韌性[17]。低場(chǎng)核磁共振可用來分析肉樣中水的含量、分布和流動(dòng)性[18]。本研究表明,處理組的T2弛豫時(shí)間與CK組相比均出現(xiàn)了不同程度的延長(zhǎng),LS組的結(jié)合水和不易流動(dòng)水含量最高,自由水含量較少。說明解凍會(huì)導(dǎo)致不易流動(dòng)水向自由水遷移,而LS組只有很少的結(jié)合水和不易流動(dòng)水轉(zhuǎn)變成自由水,因?yàn)榻Y(jié)合水和不易流動(dòng)水能夠抵抗凍融[19],所以LS組的保水性較好,這與Zheng等[20]的研究結(jié)果一致。溶解度和濁度是評(píng)估MP聚集的指標(biāo)[21]。本研究表明,CS組的溶解度較高,CK和LS組的濁度最小,表明MP聚集程度較小,可能是超聲波的空化作用破壞了控制蛋白聚集體分子間交聯(lián)的物理力,使得溶解度增加[22]。本研究中,濁度的結(jié)果與溶解度相對(duì)應(yīng),可能是因?yàn)榫哂休^小的粒徑和較大的絕對(duì)Zeta電位[23]。較小的粒徑導(dǎo)致蛋白質(zhì)顆粒之間表面積增大,對(duì)溶液的穩(wěn)定性有積極作用,與Shen等[24]的研究結(jié)果蛋白質(zhì)顆粒尺寸的減小有利于提高乳液的穩(wěn)定性相類似。

總巰基的減少可以反映蛋白的氧化。本研究表明,處理組的總巰基含量均低于CK組,表明解凍過程導(dǎo)致了蛋白氧化,因?yàn)榻鈨隹梢约铀賻€基氧化成二硫鍵,還會(huì)導(dǎo)致MP的解折疊[25],也可能是因?yàn)榻鈨鰧?dǎo)致肌肉細(xì)胞的破裂,釋放了氧化酶和過氧化物,加劇了蛋白的氧化[26]。蛋白的氧化還會(huì)導(dǎo)致粒徑的增加和蛋白的聚集[27],這也解釋了KQ和DW組的粒徑較大的原因。

拉曼光譜常用來分析蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化。本研究表明,處理組α-螺旋的含量均低于CK組,而β-折疊含量都高于CK組,LS組的熒光光譜強(qiáng)度最接近CK組,其他3個(gè)處理組則遠(yuǎn)離CK組?？赡苁且?yàn)棣?螺旋轉(zhuǎn)變成了β-折疊,與Sun等[28]和Shao等[29]的研究結(jié)果類似。α-螺旋是依靠蛋白質(zhì)多肽鏈羰基氧和氨基氫之間的氫鍵來穩(wěn)定結(jié)構(gòu)[30],α-螺旋的減少表示肌球蛋白發(fā)生解旋,因?yàn)榈鞍踪|(zhì)中α-螺旋主要在肌球蛋白中,解旋的發(fā)生會(huì)影響蛋白質(zhì)骨架的穩(wěn)定性[31]。內(nèi)源性熒光光譜法常用來跟蹤食品加工中蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的變化。當(dāng)三級(jí)結(jié)構(gòu)遭到破壞時(shí),內(nèi)源性色氨酸和其他疏水氨基酸殘基會(huì)脫離蛋白質(zhì)核心,使得熒光強(qiáng)度降低[22],所以可以通過測(cè)定熒光強(qiáng)度和λmax來分析蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)。本研究中,處理組的λmax都出現(xiàn)了紅移,可能是由于蛋白質(zhì)的氧化和聚集引起的[32],也可能是因?yàn)樯彼釟埢诮鈨鲞^程中發(fā)生解折疊而變得更加極性,破壞了蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)[33]。

綜上所述,不同解凍方式對(duì)雞胸肉的食用品質(zhì)、水分分布,肌原纖維蛋白的溶解度、粒徑、總巰基含量以及二、三級(jí)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響。流水解凍的雞胸肉保水性、色澤、嫩度最佳,肌原纖維蛋白的聚集和氧化程度小并且具有相對(duì)穩(wěn)定的二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)。本研究結(jié)果為817肉雞在生產(chǎn)加工中選擇合適的解凍方式提供參考。