魏鑫鈺，郭嘉明，呂恩利，向蓉，趙俊宏，劉志昌，李斌

（1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院設(shè)施農(nóng)業(yè)研究所，廣東 廣州 510640；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)南方農(nóng)業(yè)機械與裝備關(guān)鍵技術(shù)教育部重點實驗室，廣東 廣州 510642；3.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動物衛(wèi)生研究所，廣東 廣州 510640；4.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動物科學(xué)研究所（水產(chǎn)研究所），廣東 廣州 510640）

【研究意義】肉類是居民生活不可或缺的消費品［1］，我國是世界肉類生產(chǎn)和消費大國［2-3］。目前，我國形成了以食用豬肉、禽肉為主，牛肉、羊肉為補充的格局［4］。Huang等［5］預(yù)測2025 年我國豬肉產(chǎn)量將達(dá)到5 810 萬t，豬肉的凈進口量則為80 萬t。豬肉生鮮肉的常溫保存時間較短，其保鮮一直是困擾肉類消費市場的主要問題［6］。【前人研究進展】目前對豬肉的保鮮方式和技術(shù)較多，如冷凍、高壓、氣調(diào)包裝和冷藏等［7］。冷凍技術(shù)是指肉品在-18 ℃及以下環(huán)境貯藏快速凍結(jié)［8］，從而抑制微生物生長和繁殖［9］，防止腐敗變質(zhì)。冷凍肉在解凍時，內(nèi)部的冰結(jié)晶融化成水后流出組織，其保水性、品質(zhì)和營養(yǎng)價值均有所下降［10］。高壓處理是近年新興的一種殺菌保鮮技術(shù)，可以在保持食物品質(zhì)的基礎(chǔ)上鈍化冷藏肉類酶活力、殺滅微生物，以此延長產(chǎn)品貨架期［11-13］，但其易對冷藏肉類產(chǎn)品的外觀和質(zhì)地造成不良影響［14-15］。氣調(diào)保鮮技術(shù)是通過控制包裝袋或者貯藏空間中各種氣體（如O2、N2和CO2）的比例達(dá)到抑制微生物的效果，有效延長肉品的貨架期［16］。氣調(diào)包裝保鮮效果較好，但不同肉品、同一肉類不同部位的最佳氣調(diào)比例不易確定，且氣調(diào)包裝所需氣體價格較高，大幅增加肉品及肉制品生產(chǎn)加工企業(yè)的運行成本［17］；此外，其充注的氣體本身也會對肉類品質(zhì)產(chǎn)生影響［18-19］。市場上鮮肉冷藏銷售的主要設(shè)備是冷藏陳列柜［20］，其中敞開式食品冷藏陳列柜的設(shè)計具有便于取物、消費體驗好的優(yōu)點，備受商家青睞［21］。冷藏鮮肉克服高壓肉、冷凍肉品質(zhì)上的不足，安全性、營養(yǎng)性、口感均優(yōu)于傳統(tǒng)的冷凍肉，消費比例約占90%［22］。然而，鮮肉在使用冷藏陳列柜銷售時會因失水過多導(dǎo)致外觀和質(zhì)地變化，因此，冷藏時降低豬肉損失率的同時保證品質(zhì)和外觀顯得尤為重要。

【本研究切入點】超聲波霧化技術(shù)利用電子高頻震蕩將液態(tài)水分子間的分子鍵打散而產(chǎn)生自然飄逸的水霧。該技術(shù)具有成本低、液滴細(xì)小、霧化效果易控制等優(yōu)點，目前在果蔬保鮮方面具有廣泛應(yīng)用［23-25］。付衛(wèi)東等［26］設(shè)計了一個可用在小型設(shè)備或?qū)嶒炇艺{(diào)節(jié)相對濕度的超聲波加濕裝置，可以較好地反映加濕裝置的加濕過程。陸華忠等［27］為了解果蔬保鮮運輸用超聲波加濕的機理，通過Fluent 流體分析軟件進行超聲波加濕的數(shù)值模擬，結(jié)果表明，加濕過程對車廂內(nèi)溫度的影響較小，貨物表面的相對濕度具有一定差異，貨物區(qū)水蒸氣擴散較快。Guo等［28］研究了超聲波加濕裝置參數(shù)對冷藏運輸裝備濕度場分布均勻性的影響，得到了超聲波加濕裝置的優(yōu)化參數(shù)。綜上可知，目前超聲波加濕主要用在果蔬冷藏方面，暫未發(fā)現(xiàn)其對鮮肉品質(zhì)影響的研究?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本文以敞開式冷藏陳列柜銷售的豬肉為對象，研究基于超聲波霧化加濕的溫濕雙控工況對豬肉失水率、剪切力和pH 等品質(zhì)參數(shù)的影響，對降低豬肉的損失率和提高冷藏銷售品質(zhì)具有一定的參考價值。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

新鮮的豬背最長?。ㄆ贩N：長白），于試驗當(dāng)天早上7：00 購于廣州市天河區(qū)長湴市場；營養(yǎng)瓊脂（NA）培養(yǎng)基，購于常德比克曼生物科技有限公司；真空包裝袋，購于得力集團有限公司。

1.2 試驗儀器

敞開式冷藏陳列柜（廣州廣翔制冷設(shè)備有限公司，單機制冷量3 000 W，共2 臺壓縮機），柜內(nèi)共有4 層擱架。溫濕雙控陳列柜由原來的單控溫陳列柜改造而成，增加了超聲波霧化加濕裝置，并配置自主研發(fā)的溫濕雙控智能控制系統(tǒng)，可自動控制柜內(nèi)溫濕度（圖1）。潔凈工作臺（AIRTECH SW-CJ-2FD），蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司；生化培養(yǎng)箱（LRH-150F），上海恒科學(xué)儀器有限公司；CR-400 色差計，日本美能達(dá)（KONICA MINOLTA）公司；雷磁PHS-3C pH計，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；旋渦混合器（XW-80A），上海精科實業(yè)有限公司；5804R低溫／高速離心機，Eppendorf 有限公司；高壓滅菌鍋〔DGS-280B+（24 L）〕，力辰科技有限公司；真空包裝機（得力14886 真空包裝機，-85 kPa 真空度），得力集團有限公司。

圖1 溫濕雙控陳列柜結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of temperature and humidity double control display cabinet

1.3 試驗方法

單控溫（Temperature Control，TC）試驗和溫濕雙控（Temperature and Humidity Control，THC）試驗分別于2019 年12 月19 —20 日和2020 年1月3— 4 日在空調(diào)房進行，溫度設(shè)為25 ℃。進行TC 試驗時，只開啟冷藏陳列柜的控溫模組，溫度設(shè)為0～4 ℃；進行THC 試驗時，同時開啟控溫和控濕模組，溫度設(shè)為0～4 ℃，相對濕度設(shè)為85%～95%。為避免環(huán)境對試驗造成影響，空調(diào)和冷藏陳列柜均于前一天開啟運行，待運行穩(wěn)定后開始試驗。供試驗的新鮮豬背最長肌，于試驗當(dāng)天上午7：00 購買，并于30 min 內(nèi)運回實驗室。將刀具、托盤等用酒精消毒后，把豬肉切成5 cm×5 cm×1 cm 的尺寸，共計60 塊，將其平鋪于托盤上后放入已預(yù)冷的冷藏陳列柜內(nèi)。由于鮮肉的銷售時長一般不超過24 h，故試驗時長設(shè)為24 h，并間隔12 h 取樣測試，時間為當(dāng)日8：00、20：00 和次日8：00。測定剪切力、色差、蒸煮損失率、pH 和微生物數(shù)量，5 次重復(fù)。微生物測量和pH 的測定共用5 份樣品，剪切力測量、色差測量、蒸煮損失測量分別取5 份樣品。

1.3.1 剪切力測定 采用質(zhì)構(gòu)儀測定豬肉樣品剪切力。按肉塊肌肉纖維的自然走向，將5 cm×5 cm× 1 cm 的樣品切成尺寸為5 cm×1 cm×1 cm 的肉柱，其中每個樣品切2 條肉柱，共計10條。將切好的肉柱裝進真空包裝袋，并用真空機將包裝袋內(nèi)抽成真空（-85 kPa）；隨后將其放入80 ℃的恒溫水浴鍋中，保溫10 min 后從水浴鍋取出，并將肉柱表面的汁液擦拭干凈，測定剪切力指標(biāo)參照文獻［29］。

1.3.2 色差測定 使用色差儀對其正反面進行測量，每面測量3 個點。標(biāo)準(zhǔn)白色比色板為L*=86.23，a*=0.3185，b*=0.3355，其 中，L* 代表亮度值，值越大表示樣品亮度越高，反之越暗；a*代表紅度值，值越大表示樣品顏色越紅，反之越綠；b*代表黃度值，值越大表示樣品顏色越黃，反之越藍(lán)［30］。

1.3.3 蒸煮損失率測定 將樣品從冷藏陳列柜中取出稱重，得到初始質(zhì)量m1；再將其分別裝入真空保鮮袋，放入80 ℃恒溫水浴鍋，保溫15 min后取出，待其表面自然冷卻至室溫，擦拭其表面水分后稱重，得到蒸煮后質(zhì)量m2。蒸煮損失率計算公式如下［31］：

1.3.4 微生物數(shù)量測定 微生物數(shù)量測定參照文獻［32］，部分改動。豬肉中常見的菌落主要有大腸桿菌和沙門氏菌，故分別使用普通瓊脂和麥康凱培養(yǎng)平板培養(yǎng)。取樣時，在酒精燈旁將樣品裝入事先高壓滅菌過的真空袋中，并將其放入泡沫保溫箱內(nèi)，15 min 內(nèi)送至廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動物衛(wèi)生研究所。試驗在潔凈工作臺進行，從5 個樣品中分別取約3 g 試樣，放入攪拌機，加注135 mL 滅菌過的純凈水，稀釋10 倍；為防止高溫滅活細(xì)菌，采用旋渦混合器震蕩10 min；10 倍稀釋溶液，稀釋梯度為10-2、10-3、10-4和10-5，并取100 μL 涂抹平板，每個梯度涂抹2 個平板。涂抹完成后置于37 ℃生化培養(yǎng)箱培養(yǎng)12 h 后取出計數(shù)，計數(shù)時選擇菌落數(shù)為30～300 個的平板，其他平板視為無效，舍棄。

1.3.5 pH 測定 使用2 mL 離心管取1.3.4 中的固液混合物3 管，放入離心機，以10 000 r/min 離心10 min；離心后取出3 管上清液置入另一干凈離心管中，振蕩均勻，將pH 計電極插入其中，待示數(shù)穩(wěn)定后讀數(shù)［31］。

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲波霧化加濕對冷藏豬肉剪切力的影響

剪切力的大小反映豬肉的嫩度，剪切力越小說明豬肉嫩度越高，反之越低。從圖2 可以看出，冷藏豬肉的初始值為102.9 N，不同時間和工況對冷藏豬肉的剪切力影響不同。冷藏12 h 后，TC 工況下冷藏豬肉的剪切力與初始值相比差異較小，冷藏24 h 后，冷藏豬肉的剪切力迅速下降為65.2 N。在THC 工況下，冷藏期前12 h 的豬肉剪切力下降較小，冷藏24 h 后，冷藏豬肉的剪切力則幾乎沒有變化。

圖2 超聲波霧化加濕對冷藏豬肉剪切力的影響Fig.2 Effect of ultrasonic atomizing humidification on shear force of refrigerated pork

2.2 超聲波霧化加濕對冷藏豬肉色差的影響

顏色是評價豬肉外觀的主要指標(biāo)，其優(yōu)劣在很大程度上影響消費者的購買意愿。本試驗采用L*、a*、b*值和綜合色差（CIELAB）表征肉色（圖3）。從圖3A 可以看出，在TC 和THC 工況下，L*值隨時間變化的趨勢相似，均呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。豬肉的初始L*值為45.16，在TC 工況下冷藏12 h 后其值上升為46.6，但在24 h 后其值下降為45.4；在THC 工況下，冷藏12 h 后其值上升為45.5，較TC 工況上升幅度小，但在24 h 后其值下降為43.5，較TC 工況下降幅度大。

圖3 超聲波霧化加濕對冷藏豬肉色差的影響Fig.3 Effect of ultrasonic atomizing humidification on color difference of refrigerated pork

a*值與高鐵肌紅蛋白含量相關(guān)［33］。從圖3B可以看出，兩種工況下豬肉a*值隨時間的變化規(guī)律相似，均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。豬肉的初始a*值為9.0，在TC 工況冷藏12 h 后其值上升為9.3，隨后下降為冷藏24 h 后的8.9。在THC工況下，冷藏12 h 后其a*值上升為10.5，冷藏24 h 后則降為10.1。

b*值主要受硫化肌紅蛋白含量的影響。從圖3C 可以看出，隨著貯藏時間延長，兩種工況下豬肉的b*值呈現(xiàn)出相同的變化趨勢，即快速上升后增速減緩。豬肉的初始b*值為-1.8，冷藏12 h時TC 工況下的b*值為0.92，THC 工況下為1.06。冷藏24 h 后TC 工況下的b*值為1.1，而THC 工況下的b*值為2.8，兩者相差1.7。

2.3 超聲波霧化加濕對冷藏豬肉微生物數(shù)量的影響

從表1 可以看出，初始豬肉的微生物菌落數(shù)為8 250 個/mL。兩種工況冷藏12 h 后的微生物數(shù)量與初始值相比差異不顯著，但THC 工況比TC 工況下的微生物數(shù)量略多，約為1.1 倍。冷藏24 h 后，兩種工況下豬肉微生物的數(shù)量分別為28 000、149 713 CFU/mL；TC 工況的微生物數(shù)量是初始值的3.4 倍，但THC 工況的微生物數(shù)量是初始值的18.1 倍，且是TC 工況的5.3 倍，說明加濕會增加冷藏豬肉的微生物數(shù)量。

表1 超聲波霧化加濕對冷藏豬肉微生物數(shù)量的影響Table 1 Effect of ultrasonic atomizing humidification on microorganism quantity on refrigerated pork

2.4 超聲波霧化加濕對冷藏豬肉蒸煮損失率的影響

蒸煮損失率反映豬肉蒸煮前后的質(zhì)量損失，若豬肉的損失率較大，則會造成明顯的經(jīng)濟損失。研究表明，肉類的蒸煮損失率越低越好［34］，因此需要評價低溫高濕環(huán)境對冷藏豬肉蒸煮損失的影響。從圖4 可以看出，兩種工況下蒸煮損失率隨時間的變化趨勢相似，呈現(xiàn)出先快速下降后降幅減緩的趨勢。在TC 工況下冷藏豬肉的蒸煮損失率由初始值的32.1%降低為冷藏12 h 后的26.6%，并在24 h 后降為26.2%；但在THC 工況下，冷藏12 h 后的蒸煮損失率為25.2%，比TC工況低1.4 個百分點；冷藏24 h 后的蒸煮損失率為24.6%，比TC 工況低1.6 個百分點。

圖4 超聲波霧化加濕對冷藏豬肉蒸煮損失率的影響Fig.4 Effect of ultrasonic atomizing humidification on cooking loss rate of refrigerated pork

2.5 超聲波霧化加濕對冷藏豬肉pH 的影響

pH 是評價豬肉品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，反映冷藏時肌糖原酵解速率，是判斷正常和異常肉的依據(jù)［35］。由圖5 可知，在冷藏過程中pH 隨時間的變化而降低。在TC 工況下，pH 由初始的6.12降低為冷藏12 h 后的5.79，最后降為冷藏24 h 后的5.70；在THC工況下，pH先降為冷藏12 h后的6.07，最后降為冷藏24 h 后的5.96。在THC 工況下冷藏24 h 后豬肉仍屬于一級鮮肉（pH 為5.8～6.2）［36-37］，且TC 工況的豬肉pH 比THC 工況下低。

圖5 超聲波霧化加濕對冷藏豬肉pH 的影響Fig.5 Effect of ultrasonic atomizing humidification on pH of refrigerated pork

2.6 超聲波霧化加濕對冷藏陳列柜溫濕度的影響

敞開式冷藏陳列柜銷售的豬肉出現(xiàn)品質(zhì)差異，原因之一是由于超聲波霧化后的液滴附著在豬肉表面，對豬肉品質(zhì)產(chǎn)生直接影響；其次則是冷藏陳列柜內(nèi)部的溫濕度出現(xiàn)較大差異，對豬肉品質(zhì)產(chǎn)生間接影響。從圖6 可以看出，在制冷機組啟動后，TC 工況下的溫度變化速率低于THC 工況，TC 工況溫度較THC 工況高1.2 ℃。THC 工況的相對濕度變化較緩。通過單因素方差分析發(fā)現(xiàn)，THC 和TC 工況下的溫濕度差異顯著。

圖6 冷藏陳列柜單個制冷周期柜內(nèi)的溫濕度Fig.6 Temperature and relative humidity in single refrigeration cycle of refrigerated display cabinet

3 討論

目前，我國豬肉銷售方式較粗放，豬肉表面易受風(fēng)干作用而失水，影響銷售品相和口感，因此需要進一步開發(fā)冷藏銷售技術(shù)，以保障鮮肉品質(zhì)。超聲波霧化加濕技術(shù)在果蔬冷藏儲運和銷售上具有較多應(yīng)用［25,27］，彌補了傳統(tǒng)冷藏銷售的缺點，但在鮮肉保鮮上的應(yīng)用較少。

根據(jù)TC 和THC 兩種工況對冷藏豬肉品質(zhì)影響的對比可知，超聲波霧化加濕技術(shù)對豬肉品質(zhì)既有積極影響也有消極影響。THC 工況下豬肉冷藏24 h 后，其剪切力差異不顯著，說明THC 工況可以維持豬肉的嫩度，提高豬肉冷藏后的品質(zhì)。在TC 工況下冷藏24 h 后，豬肉的剪切力迅速下降，這可能是由于儲存時間較長，鈣激活蛋白酶活性增加，加速了肌纖維中起連接、支架作用的蛋白質(zhì)水解，引起細(xì)胞結(jié)構(gòu)弱化，造成肌肉松軟，促使肉嫩度增加［38］。在TC 工況下的豬肉色差a*與魏里朋等［38］研究結(jié)果相似，冷藏前期a*值呈現(xiàn)上升趨勢，冷藏后期則呈現(xiàn)下降趨勢。與TC工況相比，THC 工況下a*值變化較大，原因可能是由于在THC 工況下肌紅蛋白與氧氣結(jié)合生成氧合肌紅蛋白和高鐵肌紅蛋白的速率加快，導(dǎo)致a*值上升較快［39-40］。THC 工況下b*值偏高，可能是由于超聲波加濕技術(shù)使豬肉表面微生物增長速度加快，代謝加速，引起硫化肌紅蛋白含量增加，最終導(dǎo)致 b* 值升高［41］。貯存24 h 內(nèi)，THC工況下的豬肉蒸煮損失率較TC 工況低1.5%，其原因可能是由于在THC 工況下，豬肉處于濕潤的環(huán)境，豬肉肌纖維的橫向收縮減小，保水能力增加［42］，因此減少了豬肉在冷藏期間水分的損失，導(dǎo)致其蒸煮損失率降低。在THC 工況下，冷藏24 h 后仍屬于一級肉［36-37］，而TC 工況下的豬肉已為二級肉，其原因可能是由于超聲波加濕降低了豬肉細(xì)胞組織的新陳代謝速率，進而減緩了乳酸等酸性物質(zhì)的產(chǎn)生，最終導(dǎo)致pH 的下降速率減?。?3］。

由于超聲波霧化加濕用水是普通生活用水，易滋生細(xì)菌，因此在THC 工況下，豬肉表面的微生物數(shù)量比TC 工況多，這可能是由于加濕用水未進行消毒殺菌，在今后研究中將深入研究超聲波霧化加濕導(dǎo)致微生物數(shù)量增加的原因和機制，優(yōu)化加濕裝置的功能。THC 工況下微生物數(shù)量在冷藏24 h 后為TC 工況的5.3 倍，但冷藏12 h 后兩者差異不顯著。因此，在使用超聲波 霧化加濕系統(tǒng)時，為避免細(xì)菌過快滋生，應(yīng)該提高用水的潔凈度或每12 h 更換1 次加濕用水。下一步我們將研究敞開式陳列柜空氣循環(huán)過程中微生物的時空分布狀況，了解微生物滋生和繁殖的源頭，探索減少微生物數(shù)量的有效措施。由于THC 工況下微生物數(shù)量增多，其代謝也增多，因此豬肉的顏色較TC 工況差。

總體來看，THC 工況的溫度均低于TC 工況，相對濕度的變化規(guī)律比較多元。在降溫階段，THC 工況的相對濕度高于TC 工況，其原因可能是由于在THC 工況下，蒸發(fā)器上的結(jié)霜能力較強，且空氣的冷負(fù)荷增加，增強了空氣的攜冷能力，最終導(dǎo)致其降溫能力更強。然而在回溫階段則出現(xiàn)了相反情況，其原因可能是由于溫度與飽和蒸氣壓關(guān)系的影響，引起了相對濕度的變化，也有可能是由于周期后移導(dǎo)致，具體原因有待進一步探究。后續(xù)我們將對單一指標(biāo)進行試驗，研究冷藏豬肉品質(zhì)在時間序列上的動態(tài)變化情況，以便于更好地了解其在一天內(nèi)的變化規(guī)律。

4 結(jié)論

本研究以敞開式冷藏陳列柜的豬肉為試驗對象，探究其在TC 和THC 兩種工況下冷藏24 h 后品質(zhì)變化情況，并揭示THC 對維持豬肉品質(zhì)的積極作用。冷藏24 h 后，THC 工況下豬肉的剪切力和pH 下降較TC 工況慢，說明THC 工況能維持豬肉的嫩度和pH。兩種工況的L*值、a*值、b*和蒸煮損失率隨時間變化的趨勢相似，其中THC工況可降低L*值和蒸煮損失率、提高a*值和b*值，但微生物數(shù)量增加。TC工況下柜內(nèi)溫度較THC 工況高1.2 ℃，相對濕度差異小。綜上，THC 工況能減緩豬肉嫩度和pH 下降速率，并降低蒸煮損失率，但其微生物數(shù)量增多。本研究對提高豬肉銷售品質(zhì)和優(yōu)化冷藏陳列柜參數(shù)具有一定的參考意義。