冻融循环下鸡肉品质变化的低场核磁共振研究

李 玫，李苗云*，赵改名，张秋会，柳艳霞，高晓平，周晓梅

(河南农业大学食品科学技术学院，河南省肉制品加工与质量安全控制重点实验室，河南 郑州 450002)

禽肉以其低脂、高营养等特性而越来越受到消费者的青睐。目前，我国鸡肉大多是以冻藏方式进行流通和销售。虽然冷冻运输环节的温度控制较为严格，但由于销售和管理的不完善，冷链环节存在较大的温度波动[1]，冷冻鸡肉常出现冻融循环现象。

国内外有关冻融对冻肉品质影响的研究主要集中在肌肉蛋白结构和蛋白功能特性方面[2-5]，但这些方法费时费力且样品破坏程度较大。LF-NMR作为一种快速、无损检测技术，通过测定反映水分子存在状态的横向弛豫时间T2来分析水分子与肌肉组织的相互作用[6-7]等。大量研究已证实LF-NMR弛豫时间与传统重力学方法，如Honikel袋法和离心法测定的WHC之间具有一定的相关性[8-12]。Bertram等[10]根据T2确定肌肉中含有3种水群。Li Chunbao等[13]和Bertram等[14]研究了猪肉NMR数据及其食用品质(肉色及剪切力)和煮制特性的相关性。

目前，反复冻融对鸡肉食用品质影响的研究较少且鲜有从水分分布及流动性角度解释其变化。因此应用LF-NMR技术研究冻融循环下鸡肉中水分分布和流动特性，结合食用品质变化，解释反复冻融对鸡肉食用品质的影响，为冷冻鸡肉品质的在线评价提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

生鲜鸡胸肉购置于焦作大用实业有限公司，产品始终处于低温状态(0～2℃)。取3块大小一致的完整鸡胸肉，用自封袋包装置于－18℃冰柜中冻藏。每48h取出置于(5±1)℃条件下解冻，24h后重新置于－18℃冰柜中冻藏。如此反复，分别于贮藏0、3、9、15d，即冻融0、1、3、5次取解冻后肉样进行指标分析。

1.2 仪器与设备

PQ001 MicroMR柜式核磁共振成像仪 上海纽迈电子科技有限公司；Minolta Color Miniscan CR400色差仪 日本美能达公司；EasyMix拍击式均质机 法国AES集团；ALLEGRA-64A高速冷冻离心机 美国Beckman Coulter有限公司；MIR-254低温恒温培养箱 日本三洋科研医疗设备；雷磁PXSJ-216 pH计 上海精密科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 LF-NMR实验

沿肌纤维方向取2.0g左右，修整为2cm×1cm×1cm的肉样，放入直径为15mm核磁专用检测管中测定。每冻融一次重复测定5次，分析其弛豫特征值。

选用PQ001核磁共振成像分析仪(射频线圈直径为15mm，磁场强度为0.55特斯拉，1H共振频率为22.7MHz，测量温度为32℃)。选用硬脉冲CPMG序列[15]测定肉样横向弛豫时间T2，其主要参数设置为：τ值(90°脉冲和180°脉冲间隔时间)为100s，重复采样4次，重复采样等待时间为3s，获得4000个自旋回波。使用仪器自带反演软件(NIUMAG T1T2T2*Invert Ver 4.08)，设置反演参数对自由诱导指数衰减曲线进行T2反演，获得T2弛豫图谱，主要包括各弛豫过程的弛豫幅值及其对应的时间常数。应用加权算术平均数法计算各个横向弛豫过程的弛豫时间。

1.3.2 肌纤维持水力的测定

1.3.2.1 解冻损失

肉样解冻前称量，解冻后用吸水纸擦去表面渗出水分并记录质量，按式(1)计算解冻损失率。每检测点平行测定3次。

式中：m1为解冻前肉质量/g；m2为解冻后肉质量/g。

1.3.2.2 离心损失

取解冻后肉样10.0g，称取质量，4℃条件下5000r/min离心10min后吸水纸吸取肉表面水分，记录质量，按式(2)计算离心损失率。每检测点平行测定3次。

式中：m1为离心前肉质量/g；m2为离心后肉质量/g。

1.3.3 肉浸液pH值的测定

参照Ngapo等[16]的方法，稍作修改。称取约10.0g绞碎肉样于均质袋中，加100mL蒸馏水，置于拍打式均质机中均质100s后单层滤纸过滤取滤液备用。将校准后的pH计电极浸没在肉浸液中，记录样液25℃时的读数。每检测点平行测定3次。

1.3.4 肉色的测定

应用CIE Lab色彩空间模型[17]定量描述肉样的色泽变化情况。解冻后肉样置于空气中曝光10min。使用CR400便携式色差仪(白板校准，D65光源，2°标准观测角)在肉样表面选取9个检测点，每检测点平行测定3次。

1.4 数据分析

应用SAS 9.2统计软件对实验数据进行方差分析和相关性分析，多重比较采用Duncan法。

2 结果与分析

2.1 冻融循环对自旋-自旋弛豫过程的影响

图 1 鸡肉横向弛豫时间T2分布Fig.1 Distribution of transverse relaxation time in chicken

由图1可知，弛豫图谱上显示4个峰，其中0～10ms(T2b)间有两个小峰，代表与肌肉蛋白分子表面极性基团紧密结合的化合水；10～100ms(T21)的峰为主峰，其信号达到总信号的90%以上，该峰代表肌原纤维内截留的不易流动水，为肌肉中水分的主要存在形式；100～1000ms(T22)间组分代表肌原纤维晶格内的自由水[18]。这与大多数相关研究结果不同，其原因可能与原料肉品种、核磁共振分析测试条件[19]、反演算法以及弛豫结果分析方法等不同有关。

表 1 冻融次数对鸡肉横向弛豫时间的影响Table 1 Effect of freezing-thawing frequency on transverse relaxation time

由表1可知，冻融后T2b无显著变化(P＞0.05)。随冻融次数增加，T21显著降低(P＜0.05)，由新鲜鸡肉的51.60ms依次下降为冻融1次的50.19ms，冻融3次的47.96ms和冻融5次的42.87ms，这表明不易流动水群的移动性变差，其不易流动性增强，原因可能是冻融引起肌原纤维蛋白空间构象发生变化而造成蛋白质持水能力的下降。T22代表肌肉中的自由水群，冻融1次后下降为162.92ms，与新鲜鸡肉的218.26ms相比差异显著，但是冻融1、3、5次之间无显著差异，其变化趋势可能与肌浆蛋白的冷冻变性有关[20]。

2.2 鸡肉持水性能的变化

表 2 冻融次数对鸡肉持水性的影响Table 2 Effect of freezing-thawing frequency on WHC

肉品贮藏及加工过程中的WHC是衡量其加工特性及经济价值的重要指标之一，该指标还会对感官特性产生影响，如水分损失高表明肉样多汁性较差。由表2可知，鸡肉冻融3次的解冻损失率和离心损失率较冻融1次均变化不显著，但冻融5次与冻融3次相比均显著增大(P＜0.05)，分别由6.29%和15.00%增大为15.08%和19.16%，这可能与肌细胞膜完整性随冻融次数的增加发生严重破坏，肌束间隙增大有关。

2.3 鸡肉pH值的变化

表 3 冻融次数对鸡肉pH值的影响Table 3 Effect of freezing-thawing frequency on pH

由表3可知，随冻融次数的增加，鸡肉的pH值从6.043下降为5.773且变化显著(P＜0.05)。由于肉汁中部分水分冻结为冰晶，肌细胞脱水，胞液的浓缩效应会增加离子强度，导致微环境缓冲能力降低从而造成pH值变化。pH值主要会对肌原纤维蛋白净电荷产生影响[7,21]，其变化会诱导肌丝横向收缩，肌原纤维内持留的水分流出。pH值下降程度越大，肌原纤维蛋白质变性越严重[22-23]，据此可推断随冻融次数的增加，鸡肉肌原纤维变性程度加深。

2.4 鸡肉肉色的变化

表 4 冻融次数对鸡肉肉色的影响Table 4 Effect of freezing-thawing frequency on color

由表4可知，冻融至第3次时，解冻后鸡肉亮度值、红度值和黄度值均比鲜肉显著增大(P＜0.05)，而冻融5次时，红度值和黄度值均下降显著(P＜0.05)。冻融循环过程中，汁液流失到达肌肉表面，使肌肉的亮度显著增加[14]。冻藏过程中因脂质氧化和肌红蛋白冷冻变性或长期低温贮藏，高铁肌红蛋白还原酶活性受到抑制，高铁肌红蛋白积累而引起红度值下降。黄度值的增加可能与脂肪氧化程度的加深有关。

2.5 相关性分析

表 5 横向弛豫时间与品质指标间的相关性分析Table 5 Correlational analysis between transverse relaxation time and quality indexes

由表5可知，T21与冻融次数和亮度值显著相关(P＜0.05)，与解冻损失和离心损失高度负相关，相关系数分别是－0.936和－0.791，与pH值的相关系数为0.946；T2b与黄度值显著负相关(P＜0.05)；3个水群的横向弛豫时间彼此相关。肌肉蛋白的微环境是NMR T2弛豫特性的决定性因素[18]，可以根据该指标分析蛋白质的变性程度，即蛋白质-水相互作用的变化。T21与肌原纤维横截面面积[9]及肌节长度[23]呈正相关，该值下降表明不易流动水的移动性下降。Li Chunbao等[13]研究认为不易流动水与肌肉保水性间的关系较为重要。

3 结 论

冻融循环及冻藏时间的延长会显著影响鸡胸肉色泽及持水力等食用品质，因此鸡肉在流通过程中，应尽可能避免出现冻融现象。根据冻融过程中肌肉3个水群的横向弛豫时间的变化可知，借助肌纤维水分分布与流动情况判断冻肉品质变化具有一定的可行性。通过分析该指标与品质指标间的相关性发现，T21与亮度值及冻融次数间显著相关(P＜0.05)且与解冻损失、离心损失等持水性指标高度负相关。由此，选择T21作为在线评价冻融后鸡肉持水性能及其食用品质变化的一个重要指标。

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