黃文權(quán)，闞啟鑫，劉 果，王艷梅，楊順德，宋明月,*，曹 庸,*

（1.華南農(nóng)業(yè)大學食品學院，廣東省功能食品活性物重點實驗室，廣東 廣州 510642；2.廣州多滿分食品有限公司，廣東 廣州 510630）

雞肉含有較多的易吸收蛋白質(zhì)和多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFAs），其氨基酸種類豐富、消化率高，這使得雞肉成為世界范圍內(nèi)最常見的動物蛋白來源之一。近年來，世界范圍內(nèi)雞肉的消費量急劇增加，中國已經(jīng)成為世界第二大雞肉消費國[1]，2022年中國肉雞消費量為1 441.5萬 t[2]。在我國，雞肉是僅次于豬肉的第二大肉類消費品，在肉類消費總量中占比20%[3]。然而，雞肉中豐富的營養(yǎng)成分導致其極易腐敗變質(zhì)。新鮮雞肉的蛋白質(zhì)和水分含量高，在常溫環(huán)境下，雞肉中的內(nèi)源酶活性較強，微生物快速生長繁殖，使得營養(yǎng)組分被不斷分解并進一步生成有害代謝產(chǎn)物，最后整體表現(xiàn)出發(fā)酸、發(fā)臭、發(fā)黏、變色等不良性狀，直至完全喪失食用價值[4-5]。低溫貯藏是保存雞肉的常用技術(shù)，但即使在冷藏狀態(tài)下雞肉也只有有限的貨架期[6]，因此一般采用凍藏延長其貯藏期[7-8]。冷鮮禽肉的貨架期約為1 周，而-18 ℃貯藏的冷凍禽肉的貨架期為7～18 個月[9]。目前，冷凍技術(shù)已廣泛應(yīng)用于雞肉的貨架期延長和安全保障，它通過抑制微生物生長、降低水分活度、減緩化學反應(yīng)以延長保質(zhì)期，這有利于平衡地區(qū)性變化的肉類食品供需[10]。

盡管冷凍過程中的低溫能夠極大程度上延緩雞肉的腐敗變質(zhì)，但是相比新鮮雞肉，冷凍雞肉的食用品質(zhì)還是會不可避免地發(fā)生下降，如持水性降低，色澤、嫩度和風味發(fā)生劣變。隨著研究的進一步深入，人們發(fā)現(xiàn)在冷凍工藝和凍藏過程中冰晶的形成和生長會破壞肌肉細胞，造成水分流失、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞、脂質(zhì)氧化等不良影響[9]，從而對雞肉的感官屬性和關(guān)鍵品質(zhì)產(chǎn)生負面作用。因此，人們開始關(guān)注雞肉在冷凍及凍藏過程中的品質(zhì)變化規(guī)律，包括肉類的基本屬性以及化學組分的變化規(guī)律，并以此提升雞肉的冷凍技術(shù)和凍藏方法。

基于此，本文首先對雞肉的現(xiàn)行冷凍技術(shù)和冷凍雞肉品質(zhì)的影響因素進行總結(jié)，隨后重點闡述雞肉在冷凍及凍藏過程中食用品質(zhì)及化學質(zhì)量屬性的變化規(guī)律及其機理，旨在為雞肉冷凍技術(shù)的進一步研究和冷凍雞肉品質(zhì)的控制提供理論參考。

1 雞肉冷凍技術(shù)概述

高效方便的冷凍技術(shù)有利于延長雞肉的保質(zhì)期[11]。在雞肉冷凍技術(shù)方面，傳統(tǒng)冷凍技術(shù)和新興冷凍技術(shù)體現(xiàn)出不同的特點和優(yōu)勢，如何通過冷凍技術(shù)提高冷凍雞肉的品質(zhì)是目前人們關(guān)注的焦點。

以空氣為傳熱介質(zhì)的冷凍技術(shù)是目前雞肉冷凍最常見的方法，以靜止空氣冷凍和鼓風冷凍為例，其原理是通過自然對流或強制對流的冷空氣以實現(xiàn)對食品的熱交換[12]。這種方法應(yīng)用范圍廣、使用簡單，但是熱交換效率慢，冷凍時間相對較長。在這種冷凍方式下，雞肉容易形成體積較大且分布不規(guī)整的胞外冰晶，從而導致肌肉組織嚴重變形[13]，感官品質(zhì)下降。

隨著冷凍技術(shù)的深入研究，越來越多的研究表明慢速冷凍并不利于保持冷凍食品的品質(zhì)。因此，提升冷凍速率的速凍方法逐漸成為研究的熱點。液體介質(zhì)的傳熱系數(shù)遠比空氣高[14]，因此，浸漬冷凍技術(shù)開始走進人們的視野。浸漬冷凍通過載冷劑與物料直接接觸，使食品迅速降溫及凍結(jié)，由于食品通過最大冰晶生成區(qū)的時間顯著縮短，因此冷凍效果較好[15]。有關(guān)浸漬液的組成、溫度和流速是優(yōu)化浸漬冷凍工藝的關(guān)鍵因素。浸漬液的組成通常為凝固點較低的液體，如有機溶劑或鹽、糖溶液[16]，但一元冷凍媒介存在明顯的局限，如鹽水溶液易受污染、高濃度糖溶液黏度較高、乙醇溶液損耗大且不安全等。因此，混合多種溶液以彌補單一載冷劑的弊端成為浸漬冷凍的研究方向之一[17]。Li Xiaoyan等[18]研究發(fā)現(xiàn)，浸漬液的溫度并不是越低越好，流速也不是越快越好，前者會影響液體的黏度，增加能耗，后者會形成冷凍盲區(qū)，降低傳熱效率。浸漬冷凍技術(shù)主要存在以下問題，一是冷凍過程中物料有吸收載冷劑溶質(zhì)的風險；二是載冷劑質(zhì)量會逐漸降低[14]；三是很難一次性冷凍大量產(chǎn)品。液氮速凍也是實現(xiàn)雞肉速凍的一種方法。液氮的沸點極低，當它接觸物料時能夠瞬間氣化，此相變過程可吸收大量的潛熱與顯熱，從而快速冷凍食品。另外，液氮是惰性介質(zhì)，不會與食品發(fā)生化學反應(yīng)[19]。

為了避免冷凍過程中形成的冰晶對食物造成破壞，微凍冷凍技術(shù)開始被越來越多地被應(yīng)用。微凍冷凍也叫過冷冷凍，其冷凍溫度通常介于-5～0 ℃，此時肉溫降至冰點以下，但還有一部分水尚未形成冰晶[20]。微凍溫度能有效抑制微生物生長和酶活性，相比-18 ℃冷凍更節(jié)約能源和成本，且有效降低冰晶對產(chǎn)品的損傷，但缺點是產(chǎn)品的保質(zhì)期相對較短。

物理場（壓力、聲波、電磁場）輔助基本冷凍方式是目前冷凍技術(shù)發(fā)展的趨勢。電場、磁場及電磁場輔助冷凍技術(shù)的機制主要在于電場或磁場的形成能改變水分子的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、電磁特性和熱力學性質(zhì)，主要體現(xiàn)在氫鍵的重新排列、電偶極矩和磁偶極矩的改變以及自由能的降低，從而控制冰晶生長[21]。超聲波輔助凍結(jié)的特點在于空化泡的產(chǎn)生，空化泡的產(chǎn)生、運動和破滅均能促進細小規(guī)則的冰晶形成，提高凍結(jié)速率[7]。“定容”冷凍也稱等速冷凍，這種冷凍方法的原理是利用定容腔體內(nèi)恒定的容積，控制冰的凍結(jié)和膨脹，同時利用冰膨脹產(chǎn)生的壓力降低食品的凝固點溫度，使食品始終以過冷態(tài)保存，從而最大程度避免冰晶形成帶來的損傷[22]。上述新興冷凍技術(shù)通常需要氣體或液體作為傳熱介質(zhì)，因此在研究過程中需要明晰介質(zhì)對冷凍效果的影響。

目前大部分的新興冷凍技術(shù)主要通過以下兩種途徑實現(xiàn)冷凍過程的優(yōu)化，一是縮短冷凍時間，提高冷凍速率；二是抑制大冰晶的成核或生長。因為影響冷凍食品質(zhì)量的關(guān)鍵因素在于冰晶的形成，慢速凍結(jié)誘導胞外形成大而不規(guī)則的冰晶，快速凍結(jié)促進胞內(nèi)胞外形成細小均勻的冰晶，從而降低冰晶對肌肉組織的傷害[23]。但空氣冷凍、浸漬冷凍和液氮速凍等冷凍技術(shù)依然是冷凍雞肉的常用方法，這類方法操作簡單、成本較低、實用性強。雞肉冷凍技術(shù)圖示及其對冰晶和細胞的影響見圖1。表1總結(jié)了目前雞肉冷凍技術(shù)的原理、優(yōu)點和缺點。

表1 雞肉冷凍技術(shù)的原理、優(yōu)點和缺點Table 1 Principles,advantages and disadvantages of chicken freezing techniques

圖1 雞肉冷凍技術(shù)及其對冰晶和細胞的影響Fig.1 Chicken freezing techniques and their effects on ice crystals and cells

2 冷凍雞肉品質(zhì)的影響因素

與冰鮮雞肉相比，冷凍雞肉有著更長的貯藏期，但是冷凍工藝與凍藏條件會對雞肉品質(zhì)產(chǎn)生影響。在常溫至凍結(jié)階段，冷凍方法的選擇與冷凍速率的快慢決定了雞肉中冰晶的大小和分布位置；而在后續(xù)的凍藏過程中，凍藏的溫度和時間影響了雞肉的蛋白和脂質(zhì)氧化，從而引起雞肉品質(zhì)的變化。

2.1 冷凍速率

不同冷凍速率對低溫貯藏過程中的雞肉品質(zhì)有直接影響。在一定溫度范圍內(nèi)，冷凍溫度越低，冷凍速率越快，雞肉的品質(zhì)越好[29]。這是因為相比于慢速冷凍，快速冷凍有利于在肌肉組織的胞內(nèi)和胞外形成均勻且細小的冰晶，而慢速冷凍形成的冰晶大且分布不均勻，對肌肉組織的破壞更大。張懋平[30]從物質(zhì)分子運動的角度對此現(xiàn)象進行解釋，認為較快的冷凍速率能夠促使水結(jié)冰的定向運動，減少水分子無序的熱運動，從而促進水分子晶核的形成，避免水分子大范圍位移導致的大冰晶生長。此外，由于慢速冷凍的傳熱較慢，雞肉中的胞外水分會比胞內(nèi)水分優(yōu)先結(jié)冰，從而造成胞內(nèi)外溶質(zhì)濃度的不平衡[31]，迫使胞內(nèi)水分析出；而快速冷凍中較高的傳熱效率能使胞內(nèi)外幾乎同時結(jié)冰，胞內(nèi)外溶質(zhì)濃度差變化較小，從而改善細胞因緩凍造成的脫水問題。但值得注意的是，冷凍速率并非越快越好，過快的冷凍速率容易出現(xiàn)溫差過大和雞肉冷凍不均勻的問題，反而使雞肉的品質(zhì)劣化[16,31]。此外，冷源的溫度、冷凍的傳熱介質(zhì)、物料的大小均會影響冷凍速率。

2.2 冷凍方法

在冷凍方法中，冷凍介質(zhì)和耦合的物理場是影響雞肉品質(zhì)的重要因素。冷凍介質(zhì)因為傳熱方式和傳熱系數(shù)的不同，會對雞肉的冷凍速率產(chǎn)生影響。以平板凍結(jié)為例，盡管作為冷凍介質(zhì)的金屬平板傳熱系數(shù)較高，但因為傳熱方式為熱傳導，傳熱效率不及熱對流，因此其冷凍速率并不優(yōu)于以熱對流方式為主的冷凍方法[32]；而氣體和液體的傳熱系數(shù)雖然不及固體，但是空氣冷凍和浸漬冷凍的傳熱方式屬于對流傳熱，又因為液體傳熱系數(shù)比空氣高，所以浸漬冷凍的速率最快，更有利于形成尺寸較小的冰晶，從而減少冰晶對雞肉的損傷，抑制肌纖維間隙的擴大[33]，如果冷凍過程中涉及到冷凍介質(zhì)的相變?nèi)缫旱獓婌F速凍，則冷凍速率會進一步加快。超聲輔助冷凍、電場磁場輔助冷凍、高壓輔助冷凍等方法耦合了聲場、電場、壓力場等物理場，在這些物理場中雞肉中的水分性質(zhì)發(fā)生變化，冰晶的成核和生長也受到影響，所以雞肉在冷凍過程中的品質(zhì)得到改善。

2.3 凍藏溫度和時間

相比于微生物活動和酶促反應(yīng)，雞肉在凍藏期間受到氧化反應(yīng)的影響更加嚴重。因為在凍藏溫度下大部分微生物和酶的活動已經(jīng)受到抑制。凍藏溫度不等同于冷凍過程的溫度。冷凍過程的溫度指肉類從常溫到凍結(jié)過程中制冷的溫度，而凍藏溫度指肉類完成凍結(jié)后長期貯藏的溫度。凍藏雞肉的商業(yè)溫度通常為-18 ℃或-20 ℃，一般而言，凍藏溫度越低，冷凍雞肉的品質(zhì)越好，有效貯藏期也越長，這是因為氧化反應(yīng)對溫度具有依賴性，溫度越高，氧化反應(yīng)越劇烈[34-35]。盡管低溫能夠極大程度上抑制微生物的生長繁殖、酶活性和氧化作用，但是不能完全消除這些負面影響，隨著凍藏時間的延長，雞肉的品質(zhì)會緩慢下降。短期凍藏的雞肉往往比長期凍藏的雞肉有更好的感官屬性[36]。

2.4 凍融循環(huán)

凍融循環(huán)指的是肉類多次重復(fù)冷凍和解凍的過程。在肉類凍藏過程中，因為溫度的波動容易引發(fā)凍融現(xiàn)象。隨著凍融次數(shù)的增加，雞肉的食用品質(zhì)會逐漸下降，消化率也越來越低[37]。在凍藏期間，當溫度回升至冰點以上時，雞肉開始解凍，不可避免地造成汁液流失，此時肉中的一些可溶性物質(zhì)如蛋白質(zhì)、鹽類、維生素、氨基酸等會因為汁液的流失而減少，而雞肉組織又無法完全吸收流失的水分[10]，這個階段最容易造成微生物污染。而當溫度重新下降至冰點以下時，雞肉中的水分開始重新結(jié)晶，形成更大而不規(guī)整的冰晶，對肌原纖維造成破壞。而在凍融的過程中，雞肉中非凍水的pH值降低和離子強度的增加會進一步誘導肌原纖維蛋白變性[38]。每一次凍融過程的發(fā)生都會加劇肉質(zhì)進一步劣化[37,39]。Kaewthong等[40]研究發(fā)現(xiàn)，當雞肉的凍藏溫度出現(xiàn)波動時，即使不發(fā)生凍融，也會一定程度上造成雞肉品質(zhì)的下降，因此，雞肉在凍藏期間應(yīng)盡量保持溫度的恒定。

3 冷凍及凍藏過程中雞肉的食用品質(zhì)變化規(guī)律

冷凍雞肉的食用品質(zhì)在解凍后會表現(xiàn)出不同程度的變化，如色澤發(fā)生改變、持水性變差、硬度下降、風味減弱等，這些關(guān)鍵品質(zhì)的改變歸因于雞肉的化學質(zhì)量屬性在冷凍體系下發(fā)生了變化。

3.1 色澤

肉中的顏色是入射輻射（光源）與肉表面相互作用的結(jié)果[41]。評價肉制品的顏色，通常會采用亮度（L*值）、紅度（a*值）和黃度（b*值）作為指標。部分研究表明，在凍藏期間，雞肉的L*值通常會變小，亮度變暗，然而有研究結(jié)果與此相反，解凍后雞肉的L*值并沒有變小，反而有所增加[42-43]。盡管關(guān)于冷凍雞肉亮度的變化還沒有準確的定論，但部分學者認為引起亮度變化的原因主要是肌肉組織中水分的遷移和改變[44-46]，因為水分能影響光的反射和折射。另外，蛋白質(zhì)變性、持水性改變、滲出物和色素類物質(zhì)的產(chǎn)生也有可能對雞肉的亮度產(chǎn)生影響[47]。a*值代表紅度，冷凍雞肉的紅色主要取決于肉中肌紅蛋白（myoglobin，Mb）的含量和狀態(tài)。Mb約占肉中色素的80%～90%，還原態(tài)的Mb為紫紅色，當Mb結(jié)合氧氣時可生成氧合Mb，這時肌肉呈鮮紅色；但當鮮紅色的氧合Mb進一步氧化為棕褐色的高鐵Mb時，肌肉就會產(chǎn)生令人不悅的顏色[48]。因此，雞肉中紅度的變化主要反映Mb的變化。凍藏初期，雞肉的紅度通常會上升[49-51]，這是因為在凍結(jié)初期，雞肉表面形成的冰晶發(fā)生升華，從而使更多的肌肉組織能與空氣接觸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，還原態(tài)Mb（紫紅色）轉(zhuǎn)變?yōu)檠鹾螹b（鮮紅色）。隨著凍藏時間的延長，雞肉的紅度會進一步發(fā)生改變，可能因為氧合Mb開始氧化成高鐵Mb（棕色），亦或是冷凍后期雞肉的汁液流失率升高，一些水溶性色素會伴隨汁液的流失而損失，使Mb遭受較為嚴重的破壞[29,36]。b*值代表黃度，目前普遍認為雞肉中黃度的變化主要是由脂質(zhì)氧化中產(chǎn)生的色素引起的，在凍藏過程中，雞肉的黃度會隨著脂質(zhì)氧化的加劇而不斷上升[52]。冷凍溫度和凍結(jié)速率會對雞肉的色澤產(chǎn)生影響，當冷凍溫度越低、凍結(jié)速率越快時，雞肉的表面顏色越亮，同時越有利于恢復(fù)解凍后肉樣自然的紅色[53]。

3.2 持水性

持水性是指肉品能夠容納自身或添加的全部或部分水分的能力，也被定義為肉類在外力作用下保持其水分的能力。持水性是肉類非常重要的品質(zhì)特性，直接影響肉制品的出品率、感官質(zhì)構(gòu)、成品外觀等。肉類持水性可以通過對肉施加壓力，去除肉中部分自由水后稱質(zhì)量計算得出[42]，也可通過測定含水量、離心損失、蒸煮損失、滴水損失和解凍損失等進行評價，它們代表了肉中不同的水分特征，對肉制品加工具有不同的指示作用。離心損失表征的是肉在受到離心力作用下維持水分的能力；蒸煮損失是肉類蛋白質(zhì)變性和膜被熱分解造成的，流失的汁液由細胞內(nèi)外的大量水和脂肪組成，是衡量熟肉制品生產(chǎn)產(chǎn)量的良好指標；滴水損失是由重力作用于細胞外液造成的；解凍損失則是肉類解凍過程中維持水分的能力。雞肉的持水性主要取決于肌原纖維蛋白的結(jié)構(gòu)，尤其是肌球蛋白的結(jié)構(gòu)，而冷凍形成的冰晶會對肌原纖維蛋白造成破壞[23]，改變其高級結(jié)構(gòu)，肌纖維也因脫水收縮而產(chǎn)生較大形變。此外，雞肉冷凍過程中pH值的變化和蛋白氧化的程度也會直接影響肌原纖維蛋白結(jié)合和捕獲水分的效率，進而改變持水性。在冷凍及凍藏過程中，雞肉的持水性通常會不同程度地下降，比如含水量的降低，離心損失、滴水損失的增加，而且冷凍溫度越低，冷凍速度越快，越有利于保持雞肉的持水性。

3.3 嫩度

在決定肉類品質(zhì)的幾個特性中，嫩度已被確定為決定消費者食用滿意度最重要的屬性之一[54]。雞肉的嫩度常通過硬度或剪切力表示。在分析雞肉的嫩度之前，通常會有兩種處理方法，一種是待冷凍雞肉解凍后直接進行質(zhì)構(gòu)分析；另一種是以一定的加熱溫度和加熱時間先將雞肉制熟，再分析雞肉的嫩度。前者分析的是生肉的嫩度，后者分析的是熟肉的嫩度，Thielke等[55]研究結(jié)果表明生肉的硬度和熟肉的剪切力并不一一對應(yīng)。與新鮮雞肉相比，冷凍雞肉通常表現(xiàn)出更小的硬度和剪切力值，而且凍藏時間越長，雞肉的硬度和彈性越小[36,56]，這個過程主要涉及到雞肉中肌原纖維蛋白的變性，因為肌原纖維蛋白起到維持雞肉質(zhì)構(gòu)的作用。然而Lee等[54]研究結(jié)果表明，雞肉在凍藏期間會出現(xiàn)硬度上升、嫩度下降的現(xiàn)象，并且認為這可能是水分的減少而引起肌肉收縮的原因。綜上所述，影響肉嫩度變化的因素不僅包括肌原纖維蛋白，還可能涉及水分的減少和損失。據(jù)報道，不同動物之間、同一動物內(nèi)不同肌肉之間、甚至同部位但不同位置之間的嫩度也可能不同。此外，冷凍溫度對于雞肉的嫩度也具有重要影響，較低的冷凍溫度能夠更好地保持雞肉的硬度，這主要歸結(jié)為兩個原因：一是較低溫度下較快的冷凍速率有利于形成更細小的冰晶，從而減少對肌原纖維的物理損傷；二是較低溫條件下相關(guān)的化學和酶促反應(yīng)會進一步受到抑制，例如蛋白水解酶和蛋白質(zhì)的氧化作用會降低，從而更好地保護肌原纖維蛋白的完整性。

3.4 風味

風味指嗅覺和味覺帶來的綜合感受。對于滋味而言，肉類的鮮味化合物主要有兩大類，一是以5′-肌苷酸為代表的核苷酸類化合物；二是以游離谷氨酸為代表的氨基酸類化合物。次黃嘌呤核苷酸又稱肌苷酸（inosinemonphosphate，IMP），是雞肉鮮味的主要成分，其含量已成為評價肉類鮮味的重要指標之一[57]。游離氨基酸由組織蛋白質(zhì)的降解產(chǎn)生，具有酸、甜、苦、咸、鮮等多種味道，是雞肉重要的滋味物質(zhì)。冷凍工藝對于雞肉滋味的影響具有兩面性。一方面，冷凍過程的低溫能夠延緩雞肉中鮮味物質(zhì)如IMP的分解，而凍藏過程中蛋白質(zhì)的降解能夠豐富游離氨基酸的含量，因此短期的凍藏有利于增加雞肉的滋味[58]；另一方面，由于冰晶對肌肉組織的破壞作用，冷凍雞肉在解凍過程中會存在汁液流失的現(xiàn)象，呈味氨基酸會伴隨解凍汁液的流失而損失，因此雞肉的滋味會受到影響[59-60]。隨著凍藏時間的延長，雞肉中IMP不斷分解生成苦味產(chǎn)物，解凍汁液的損失現(xiàn)象加劇，雞肉的整體滋味變差，產(chǎn)生不良味道。

冷凍雞肉的氣味變化是一個動態(tài)的過程。雞肉在凍藏過程中產(chǎn)生的氣味主要是脂質(zhì)氧化的結(jié)果，其中大部分揮發(fā)性有機化合物（volatile organic compounds，VOCs）來源于PUFAs，因為PUFAs穩(wěn)定性較低，其不飽和鍵容易受到傷害，從而誘導形成大多數(shù)主要的VOCs。冷凍雞肉中的VOCs包括烴類、酯類、醇類、醛類、酸類、酮類和其他化合物，這些物質(zhì)含量會隨著冷凍時間的延長而發(fā)生不同程度的變化，其中醛類物質(zhì)是關(guān)鍵風味化合物[61]。從長期凍藏的角度而言，較低的冷凍溫度能夠延緩雞肉中風味物質(zhì)含量的減少，原因是冷凍溫度越低，冰晶對細胞的破壞作用越小，風味物質(zhì)的分解速率也越低。表2匯總了近年來雞肉在冷凍及凍藏過程中食用品質(zhì)變化的研究報道，冷凍及凍藏過程中雞肉的食用品質(zhì)變化規(guī)律見圖2，圖3總結(jié)了冷凍雞肉的化學質(zhì)量屬性對其食用品質(zhì)的影響。

表2 雞肉在冷凍及凍藏過程中食用品質(zhì)的變化Table 2 Recent research on changes in eating quality of chicken during freezing and frozen storage

圖2 冷凍及凍藏過程中雞肉的食用品質(zhì)變化規(guī)律Fig.2 Schematic of changes in the eating quality of chicken during freezing and frozen storage

圖3 冷凍雞肉的化學質(zhì)量屬性對其食用品質(zhì)的影響Fig.3 Effects of chemical quality attributes on the eating quality of frozen chicken

4 冷凍及凍藏過程中雞肉的化學質(zhì)量屬性變化

4.1 水分

雞肉中的水分以不同形式存在。按照與非水物質(zhì)相互作用的程度，食品中的水可分為結(jié)合水、不易流動水和游離水。在雞肉冷凍過程中，水的變化可以概括為兩個方面，一種是水-冰的轉(zhuǎn)化；另一種是與非水物質(zhì)結(jié)合程度的改變，即結(jié)合水、不易流動水和自由水之間的轉(zhuǎn)化。在冷凍過程中，肉中的水主要經(jīng)歷3 個階段，分別是液態(tài)降溫階段、相變階段和固態(tài)降溫階段[67]。當雞肉溫度冷卻至冰點時，水并不會立刻結(jié)冰，而是進入過冷狀態(tài)。隨著溫度的持續(xù)下降，當達到一定過冷度時，水分開始凝結(jié)成冰，同時釋放潛熱，此時溶液開始生成晶核，晶核也在與水分的接觸下不斷生長[68]。而在凍藏過程中，在各相化學勢達到均衡和自由能最小化的驅(qū)動下，雞肉中的冰晶會通過遷移、積聚、表面等滲的方式進行重結(jié)晶，使得冰晶的晶體數(shù)量減少、平均尺寸增加，且冰晶的表面也會變得更加光滑和鋒利[69-71]。圖4展示了冷凍及凍藏過程中冰晶的變化過程。冰的形成會導致雞肉中不同形式的水分發(fā)生變化，冰晶對肌纖維造成損傷，影響了肌原纖維蛋白的水結(jié)合位點[72]，進而降低了肌原纖維蛋白的持水性，使不易流動水向外遷移轉(zhuǎn)化為自由水，或者向內(nèi)與溶解的蛋白分子結(jié)合轉(zhuǎn)化為結(jié)合水，細胞中的結(jié)合水也逐漸遷移到細胞外空間形成冰晶。簡言之，水會在不同形式間發(fā)生轉(zhuǎn)變，導致自由水含量越來越多。但也有學者認為，雞肉的冷凍過程并不會改變結(jié)合水和不易流動水的結(jié)合程度，只是自由水的移動性會越來越強[73]。盡管如此，大多數(shù)研究表明，雞肉中各水分間的變化和遷移程度越小，越有利于維持雞肉的品質(zhì)。目前人們多采用低場核磁共振技術(shù)監(jiān)測肉類中水分的變化[74]。

圖4 冷凍及凍藏過程中冰晶的變化過程Fig.4 Growth and recrystallization of ice crystal during freezing and frozen storage

4.2 蛋白質(zhì)

雞肉中的蛋白質(zhì)按其溶解特性可分為水溶性的肌漿蛋白、鹽溶性的肌原纖維蛋白和不溶性的基質(zhì)蛋白，其中肌原纖維蛋白被認為是對冷凍雞肉品質(zhì)貢獻最大的蛋白質(zhì)[16]。肌原纖維蛋白約占肌肉總蛋白60%，是肉類中最豐富的蛋白質(zhì)[75]，主要由肌球蛋白和肌動蛋白組成，負責賦予肌肉食品感官和理化特性，如風味、持水性、質(zhì)地。雞肉蛋白在冷凍體系下并不穩(wěn)定，冰-水界面的形成、冰晶的直接作用、溫度的下降、溶質(zhì)濃度的上升等均會誘導蛋白質(zhì)的降解和變性[76]。蛋白質(zhì)氧化被認為是冷凍肉類品質(zhì)下降的主要因素之一[77]，也是雞肉蛋白在冷凍過程中最受關(guān)注的變化。蛋白質(zhì)氧化被定義為蛋白質(zhì)與氧化劑的一系列反應(yīng)而導致的共價修飾，分為直接氧化與間接氧化兩種方式，前者是蛋白質(zhì)直接與活性氧（reactive oxygen species，ROS）或活性氮發(fā)生反應(yīng)的過程，這些活性物質(zhì)的產(chǎn)生有多種原因，既包括冰晶損傷肌細胞產(chǎn)生的氧化酶和金屬離子，也包括氧氣、輻照和添加劑等外源因素。脂質(zhì)氧化、Mb和非酶糖基化能間接誘導蛋白質(zhì)發(fā)生氧化[78]。蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的氧化在凍藏過程中相互關(guān)聯(lián)。一方面，脂質(zhì)衍生的過氧自由基是蛋白質(zhì)羰基化的潛在引發(fā)劑；另一方面，脂肪氧化產(chǎn)生的丙二醛（malondialdehyde，MDA）與蛋白質(zhì)衍生物反應(yīng)形成羰基的底物有關(guān)。蛋白質(zhì)交聯(lián)聚集、側(cè)鏈氨基酸氧化修飾和肽鏈主鏈斷裂是蛋白質(zhì)氧化的結(jié)果。蛋白質(zhì)的交聯(lián)聚集會造成其理化性質(zhì)如疏水性和溶解性的改變[29,73]；側(cè)鏈氨基酸氧化修飾的直接結(jié)果是羰基的形成和巰基的氧化，羰基主要是由賴氨酸、脯氨酸、精氨酸等直接氧化導致[79]，巰基可以氧化為二硫鍵，而二硫鍵對于維持蛋白質(zhì)構(gòu)象具有重要作用[80]；肽鏈主鏈的斷裂可能會引發(fā)二級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，主要體現(xiàn)在有序結(jié)構(gòu)含量的減少和無序結(jié)構(gòu)含量的增加[37]。圖5展示了蛋白質(zhì)的氧化機制，與肌漿蛋白相比，肌原纖維蛋白在凍藏期間更容易發(fā)生蛋白水解變化，而在肌原纖維蛋白中，原肌球蛋白是最穩(wěn)定的蛋白，其次是肌動蛋白，肌球蛋白在凍藏過程中最不穩(wěn)定。

4.3 脂質(zhì)

脂質(zhì)是雞肉中一大類重要的營養(yǎng)素。在冷凍雞肉的貯藏過程中，冰晶的形成會破壞肌細胞釋放某些內(nèi)源酶和促氧化劑如金屬離子、自由基，從而促進脂質(zhì)的氧化反應(yīng)[83]。在引發(fā)劑的作用下，不飽和脂肪酸（unsaturated fatty acids，UFAs）及其甘油酯脫氫并生成自由基，自由基再進一步與ROS發(fā)生反應(yīng)。脂質(zhì)氧化被認為是導致肉及肉制品風味、色澤、口感和營養(yǎng)成分等品質(zhì)損傷的主要原因。肉中脂肪含量和脂肪酸組成、加工程度、貯藏條件、組織脯氨酸和抗氧化物質(zhì)含量的平衡等因素均可影響肉中脂肪氧化過程的啟動和發(fā)展。肉類脂質(zhì)氧化過程中通常會產(chǎn)生氫過氧化物、MDA等初級和次級氧化產(chǎn)物，可以通過測定過氧化值（peroxide value，POV）、硫代巴比妥酸反應(yīng)物（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）值等指標表征肉類脂質(zhì)的氧化[51]。然而，脂質(zhì)氧化產(chǎn)物的多少有時并不能準確反映脂質(zhì)的氧化程度。因為某些脂質(zhì)氧化產(chǎn)物在氧化后期的分解速率會超過其生成速率，而且這些氧化產(chǎn)物也會與其他化合物發(fā)生反應(yīng)，從而造成含量的減少[84]。脂質(zhì)自動氧化過程見圖6。

圖6 脂質(zhì)自動氧化過程Fig.6 Lipid autoxidation process

雞肉對脂質(zhì)氧化特別敏感的其中一個原因是雞肉本身含有較多的UFAs。脂質(zhì)氧化和脂質(zhì)水解均會導致肉類脂肪酸的變化[85]。在原料肉的凍藏過程中，飽和脂肪酸（saturated fatty acids，SFAs）和單不飽和脂肪酸（monounsaturated fatty acids，MUFAs）具有較高的穩(wěn)定性，而PUFAs不穩(wěn)定，PUFAs比SFAs和MUFAs更容易被氧化。郭云凱等[62]研究結(jié)果表明，雞胸肉在凍藏的56 d內(nèi)，SFAs顯著升高，相反PUFAs顯著下降，MUFAs總體呈下降趨勢。

4.4 pH值

pH值是評價冷凍雞肉品質(zhì)的重要指標。與新鮮雞肉相比，凍融雞肉的pH值通常會更低，這可能是因為冷凍過程中蛋白質(zhì)變性釋放的氫離子導致pH值下降，或者是解凍過程造成了糖原分解、水及可溶性物質(zhì)的損失和酸性產(chǎn)物的生成[52,86]。而在長期凍藏過程中，雞肉的pH值通常呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢[51]。凍藏前期，屠宰后肉雞的肌肉處于排酸階段，肌糖原、三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）在一定條件下生成乳酸、磷酸和肌酸等酸性物質(zhì)，因此雞肉的pH值逐漸降低[87-88]，這個過程還影響肉質(zhì)的色澤、保水性和嫩度[89]。凍藏后期，雞肉中的內(nèi)源蛋白酶及腐敗微生物會將肌肉蛋白質(zhì)降解為多肽和氨基酸，并釋放出堿性基團，隨著含氮類氨及胺類的蓄積，雞肉的pH值重新逐漸上升。然而部分研究發(fā)現(xiàn)，冷凍雞肉的pH值在貯藏后期不會上升，或者并無顯著變化[43,52]。由此可知，雞肉在凍藏過程中的pH值變化趨勢并非絕對，受許多因素的影響，包括肉的宰殺和熟成、肉的新鮮度、微生物的污染、化學組成的變化等。表3總結(jié)了雞肉在冷凍及凍藏過程中的化學質(zhì)量屬性變化。

表3 雞肉在冷凍及凍藏過程中的化學質(zhì)量屬性變化Table 3 Changes in chemical quality attributes of chicken during freezing and frozen storage

5 結(jié)語

5.1 雞肉冷凍技術(shù)的研究方向

盡管新興冷凍技術(shù)在改善冷凍雞肉品質(zhì)方面具有一定優(yōu)勢，但受制于較高的操控要求和使用成本，這些技術(shù)距離真正走出實驗室還有一定時間，其原理和可能造成的負面影響也需要進一步研究。因此，目前凍結(jié)雞肉的最主要的冷凍方法依然是空氣靜止冷凍和鼓風冷凍，液氮速凍、浸漬冷凍和微凍冷凍也越來越多地被應(yīng)用在雞肉的凍結(jié)中。這些冷凍方法能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵在于操作簡單、成本較低。基于此，針對新興冷凍技術(shù)和常用冷凍技術(shù)應(yīng)有不同的創(chuàng)新方向。對于新興冷凍技術(shù)而言，除了研究其對冷凍雞肉的品質(zhì)影響，更要突破制約其商業(yè)化應(yīng)用的因素，如操作和設(shè)備的簡化、成本的降低以及產(chǎn)能的提升。對于常用冷凍技術(shù)而言，可以運用數(shù)值模擬等手段分析冷凍條件如流體的流速和流向、物料的尺寸和位置、冷源的溫度等對冷凍效果的影響，從而優(yōu)化最適冷凍條件，提升冷凍效率。

5.2 冷凍雞肉品質(zhì)的影響因素

冷凍雞肉品質(zhì)的影響因素包括冷凍速率、冷凍方法、凍藏的溫度、時間和凍融循環(huán)作用，而且這些因素相互關(guān)聯(lián)，比如凍藏溫度的波動會導致凍融現(xiàn)象的發(fā)生，冷凍方法的選擇會影響冷凍速率的快慢。明確影響冷凍雞肉品質(zhì)變化的因素，對于有效控制冷凍雞肉的感官質(zhì)量具有重要意義。然而在實際應(yīng)用中，除了冷凍因素會對冷凍雞肉的品質(zhì)產(chǎn)生影響，肉雞的飼料、宰殺后肉雞的僵直、不同部位的雞肉、雞肉的包裝和添加劑同樣會引起品質(zhì)的變化。因此，要從關(guān)聯(lián)化的角度考慮冷凍雞肉品質(zhì)的影響因素。

5.3 冷凍及凍藏過程中雞肉的品質(zhì)屬性變化

雞肉在冷凍及凍藏過程中的一些關(guān)鍵品質(zhì)會發(fā)生變化，包括色澤、持水性、嫩度、風味，這些品質(zhì)相互之間有一定的相關(guān)性和變化規(guī)律，比如持水性的下降通常伴隨著嫩度的提升，在某些研究中發(fā)現(xiàn)雞肉的亮度也與持水性有一定的關(guān)系。這些關(guān)鍵品質(zhì)的改變主要是由于雞肉中化學質(zhì)量屬性的變化所引起的，例如冷凍過程中水會形成冰晶，對肌原纖維造成破壞，肌原纖維蛋白變性，造成肉的持水性下降；Mb發(fā)生氧合和氧化，改變了雞肉的色澤；脂質(zhì)氧化一方面會影響肉的色澤，另一方面也會影響肉的風味。此外，不同化學質(zhì)量屬性之間也會相互影響，如pH值的變化會造成蛋白質(zhì)的變性，蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的氧化產(chǎn)物能相互促進彼此的氧化。但值得注意的是，目前大部分研究主要以化學的角度觀察冷凍雞肉的品質(zhì)變化，而實際上冷凍也是一個復(fù)雜的物理過程，涉及到傳熱學（物料溫度的降低）、流體力學（流體冷凍介質(zhì)）、結(jié)構(gòu)力學（水結(jié)冰體積膨脹）等方面。因此，從物理的角度觀察冷凍雞肉的性質(zhì)變化（如玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、比熱容、熱導率、密度的變化等），可能會為明晰冷凍雞肉的變化規(guī)律提供新的視角。