不同真空冷却方式对水煮猪肉块不同部位品质的影响

2016-10-25 04:15刘宝林宋晓燕

制冷学报 2016年4期

关键词：肉块质构降温

陈华　刘宝林　宋晓燕　刘洋

(上海理工大学低温生物与食品冷冻研究所　上海　200093)

不同真空冷却方式对水煮猪肉块不同部位品质的影响

陈华刘宝林宋晓燕刘洋

(上海理工大学低温生物与食品冷冻研究所上海200093)

为探究不同真空冷却方式对肉块不同部位品质的影响，实验以水煮猪肉为研究对象，对比分析了普通真空冷却和浸没式真空冷却两种方法对肉块冷却效果(失重率、降温均匀性)及不同部位品质(色泽和质构)的差异。结果表明：与普通真空冷却相比，浸没式真空冷却能有效地减小肉块的失重率(P<0.05)；而普通真空冷却的肉块各部位降温比浸没式真空冷却更为均匀；两种冷却方式处理后肉块中部及内部的亮度值和红度值均没有显著差异 (P>0.05)，但浸没式真空冷却的肉块外部亮度明显增加(P<0.05)；质构结果显示，浸没式真空冷却后，肉块中部和内部的硬度和咀嚼性均显著减小(P<0.05)，只有肉块外部的弹性明显减小(P<0.05)，中部和内部的弹性及各部位的回复性均无明显变化(P>0.05)。

真空冷却；水煮猪肉；失重率；品质

随着食品安全问题的不断出现，熟肉制品的安全也越来越受到人们的重视[1-2]。而温度是影响食品质量安全最重要的参数之一，例如，在41～46 ℃之间，肉类产品中的病原性微生物会快速繁殖并产生毒素[3]。为控制肉制品中微生物的繁殖，保持其品质，必须使加工后的高温肉制品快速冷却[4-5]。

传统的冷却方法如风冷、水冷等冷却时间较长，无法满足肉制品的快速冷却要求[6]。为提高冷却速率，真空冷却[7-9](vacuum cooling,VC)被应用到熟肉以及肉制品的快速冷却中，并发挥了极大作用。它不仅可以实现快速冷却，还能改善冷却后肉制品品质[10]。

真空冷却是使食品中的自由水在低压下快速汽化，通过吸收食品自身热量使其快速降温的一种方法。但是与传统风冷相比，真空冷却后食品的失重较大，将蔬菜从25 ℃降到4 ℃失重大约为4%[11]，而将熟肉从75 ℃冷却到4 ℃失重可达10%[12-13]，这对商业化生产十分不利。此外，肉块过度失水可导致其嫩度和多汁性下降[7,14]。为减小真空冷却失重，浸没式真空冷却(immersion vacuum cooling,IVC)被提出，它是将食品浸没在汤汁或清水中进行真空冷却，与真空冷却原理不同的是，浸没式真空冷却不仅靠水分的蒸发，还有食品和浸没液之间的热传导和热对流。研究表明[1,15]，浸没式真空冷却不仅能有效地解决真空冷却失水严重这一问题，还能延长冷却后食品的货架期[16]。然而，由于浸没液的存在，使热量在肉块中传递较慢，而延长了冷却时间，所以浸没式真空冷却速率相对低于普通真空冷却[5]。

近年来，IVC被广泛应用于肉制品的研究，任杰等[17]对大块肉酱鸡(1.0 kg)的研究发现，与自然冷却相比，IVC和VC冷却后样品的氧化程度均增大，这可能是因为冷却后鸡肉内部形成了更大的孔隙所致。也有大量对小块肉的研究，如小块鸡胸肉[18-19](0.1～0.3 kg)、鸡腿[20](0.1 kg)等。Houska M等[21]最早将不同形状的小块牛肉 (0.1～0.6 kg)应用于IVC发现，含有肌原纤维较少的肉块(如圆切牛肉块)，IVC后增重更多，这是因为肌原纤维之间的孔隙较少限制了水分的蒸发，因此减少了失重。由此可见，小块肉因内部组织结构不同也会影响其冷却效果。而无论肉块的大小，目前的研究大多集中在冷却后产品的品质与失重这两个方面，对于冷却过程中存在的水分迁移以及因水分迁移而引起食品各部位结构和品质变化等问题，相关的研究较少。冯朝辉等[16]研究了不同浸没式冷却方式对煮香肠货架期的影响，发现无论哪种冷却方式，香肠外部的L、a、b值均没有显著性差异，而香肠内部的亮度值整体低于外部。由此可见，冷却过程中水分的迁移对食品不同部位的品质有很大影响。金听祥等[22]对真空冷却过程中肉块不同部位含水率进行了相关实验研究，结果也发现，当真空冷却结束后，熟肉中心与表面的含水率之差高达8.44%，来自中心和表面的质量损失分别占总质量损失的13.14%和86.86%。而通过真空冷却前后肉块不同部位的品质变化来探究冷却过程中水分迁移这一问题，目前的研究很少。

感官品质和质构品质是肉制品很重要的食用品质，而含水量的变化对其有直接影响[23]。本实验分别采用VC和IVC两种方法对水煮猪肉进行冷却，并对比分析了两种方法对肉块冷却效果及不同部位的品质影响，对进一步探究冷却后肉块不同部位水分的分布与内部微观结构变化有一定的参考价值。此外，通过冷却后肉块不同部位品质的变化，可在生产过程中采取一定的保护措施来改善冷却后肉制品的品质。

1 材料与方法

1.1 实验材料与仪器

新鲜猪肉；双变频真空预冷机(课题组自制，见参考文献[2,13])；JM -B3002电子天平；HH-1 恒温水浴锅；TA-XT2i质构仪；CR-400色差仪。

1.2 实验方法

1.2.1 样品的处理

1)将新鲜猪肉除去脂肪等，修剪成10 cm×6 cm×4 cm的长方体，分别称重并标记。

2)随机取一个肉样进行色差和质构的测定，作对照。

3) 将其余肉块放在85 ℃的水浴锅里煮45 min后捞出，用吸水纸吸干表面水分，迅速称重并做标记。

4) 随机取三块煮好的肉，对每块肉的外、中、内三部分进行取样并做好标记，分别测定色差和质构。

5)将其余肉块随机分为两组，分别进行真空冷却和浸没式真空冷却。真空冷却终温设为8 ℃，冷却终压为800 Pa，当热电偶检测到肉块中心温度降至8 ℃时，关闭预冷机。浸没式真空冷却时，将肉放在盛有室温(25 ℃)蒸馏水的容器里，使水恰好淹没肉块。

6)冷却后及时称重，按照步骤4操作取样测定。

1.2.2 冷却均匀性分析

在冷却过程中，将热电偶分别插到肉块的外、中、内三个部位，通过真空冷却机数据采集系统将不同时刻不同部位的温度采集下来，利用上述公式计算可得。冷却过程中同一时刻，肉块不同部位温度的标准差即可代表降温的均匀性。

(1)

(2)

1.2.3 冷却失重率的计算

冷却失重率(%)=(冷却前样品质量-冷却后样品质量)×100/冷却前样品质量

(3)

1.2.4 色泽的测定[24]

每种处理的肉块用CR-400色差计测定其L、a、b值。取样时沿肌肉垂直的方向切取厚度2 cm的肉块，每个样平行测定6次。色差计开机校正后紧扣肉样表面进行肉色测定。

1.2.5 质构的测定

样品切成1.5 cm×1 cm×1 cm的规格，用TA-XT2i型质构仪测定样品的硬度、弹性、咀嚼性和回复性，每个肉样平行测定6次。测定前将样品用保鲜袋包住并在室温下放置0.5 h，剔除低温影响。质构分析参数设定如下：测前速率：1.00 mm/s，测中速率：5.00 mm/s，测后速率：5.00 mm/s，压缩比：50%，2次下压间隔时间：5.0 s，负载力：5.0 g，探头类型：P/50，数据收集率：200 p/s，测定环境温度：25 ℃。

1.3 数据统计分析

利用Excel2003和spss18.0等统计软件进行统计，并对实验数据进行方差分析(One-Way ANOVA)，用Duncan多重比较分析差异的显著性(取α=0.05)，结果以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 不同冷却方式对降温速率的影响

如图1所示，肉块中心温度降到10 ℃时，真空冷却和浸没式真空冷却所用的时间分别为34 min、50 min，两者所用时间均符合USDA所规定的标准[25]：将熟肉制品中心温度54.4 ℃冷却到26.6 ℃的时间不能超过90 min。

图1 冷却过程中肉块不同部位的降温曲线Fig.1 Real-time temperature curves of different parts inside samples during cooling process

两种冷却方式下，在刚开始的20 min内，不同部位肉块的温度下降幅度都比较大，之后降温曲线变得平缓。这是由于在冷却开始阶段，随着真空室压力的迅速降低，水的沸点也相应降低，当压力低于或等于肉块温度所对应的饱和压力时，肉块中的水分就会剧烈沸腾，以蒸气的形式不断逸出，从而使肉块温度迅速下降[26]。而随着肉块温度的快速降低，其内部水分所产生的分压力与真空室内的压差不断变小，水分蒸发速率逐渐变慢，所以最后温度下降变得较为缓慢。

观察两种冷却方式下肉块不同部位的降温曲线发现，均是外部温度降温速率最快。其原因是真空预冷降温开始于肉块外部，此时物料表面的水分大量蒸发，然而由于肉块内部的水分扩散至表面的量小于物料表面蒸发的量，使得外部温度快速下降，这也是造成普通真空预冷后肉块表面变干的原因。金听祥等[4]通过建立熟肉真空冷却过程中水分迁移的数学模型来分析水分迁移机理发现：1)水蒸气的迁移主要是沿着径向方向向外迁移；2)随着真空冷却过程的进行，沸腾界面由熟肉表面向中心移动。此外，在浸没式真空冷却过程中，热传导是主要的传热方式，冷量通过水由外部向内部传递给肉块，同样导致肉块外部降温最快。

2.2 不同冷却方式对肉块降温均匀性的影响

图2 不同冷却方式肉块降温速率的标准差Fig.2 Standard deviation of cooling rates of different parts

不同部位的降温速率将直接影响肉块降温的均匀程度，而不同值之间的均匀程度通常可用标准差来描述，标准差值越大表示均匀程度越差。由图2所示，冷却开始后的前4 min，真空冷却样品各部位之间降温速率的均匀程度不如浸没式真空冷却。这是由于真空冷却主要依靠自身水分的蒸发而降温，而浸没式真空冷却主要是热传导，在冷却开始阶段，真空冷却速率大于浸没式真空冷却，所以造成了较大的标准差。在之后的冷却过程中，真空冷却各部位冷却速率的标准差较小且曲线趋于平缓，而浸没式真空冷却波动较大。这是因为浸没式真空冷却过程中，肉块所处的水环境对其外部与内部的水分蒸发有不同程度的抑制，且水与肉块之间的热传导同样导致了各部位降温有较大的差异。由此可见，与浸没式真空冷却相比，真空冷却过程中肉块各部位降温速度更加均匀，这与孙大文等[27]的研究结论一致。因此，在实际生产过程中，要根据食品原料本身的特性及生产目的而选取最合适的冷却方法，使食品快速实现冷却目的的同时，也要考虑冷却后食品各部位的品质。

2.3 不同冷却方式对失重率的影响

图3 不同处理方式肉块的失重率Fig.3 The weight loss of the water-cooked meat with different cooling method

如图3所示，真空冷却后肉块的失重率为(8.61±0.28)%，而浸没式真空冷却后的失重率为(-0.13±0.34)%，真空冷却得到更大的失重率。这是由于真空冷却过程中，肉块温度的下降主要依靠肉块自身的水分蒸发，故冷却后失水较多；而浸没式真空冷却的肉块，其周围的浸没液阻碍了水分的蒸发，此外，冷却结束后真空室内压力回升，差压使部分水渗透到肉块内部，故冷却后质量反而有所上升[4]。杜颖等[20]以鸡肉做研究对象，测得浸没式冷却失重为(-0.10±0.02)%，这与本实验结果相一致。而刘宇等[26]以25 ℃纯水做浸没液，测得羊肉的浸没式真空冷却失重率为(1.30±0.50)%，这可能与羊肉和猪肉内部肌纤维之间的孔隙率不同有关。

2.4 不同冷却方式对肉块不同部位色泽的影响

肉的色泽是肌肉生理学、生物化学等变化的外部表现，通过感官给消费者以好或坏的印象[28]，它也是衡量肉块品质的一个重要的感官指标。以下(表1～表3)分别对比分析了不同处理方式对肉块各部位色泽的影响：

由表1～表3可知，与煮熟的肉块相比，VC后肉块各部位的亮度值(L值)均无显著变化(P>0.05)，而肉块中部的红度值(a值)明显减小(P<0.05)，这是因为冷却过程中水分的迁移增加了肌纤维之间的分离，形成了一个减色效应[14]，从而导致a值减小，这与McDonald K等[29]的结论一致。然而，冷却后肉块外、中、内部的b值显著减小(P<0.05)，说明VC后对肉块的色泽有一定的改善。