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冷凍解凍對生鮮肉品質(zhì)的影響及其新技術(shù)研究進展

王芳芳1,張一敏1,羅欣1,2,梁榮蓉1,毛衍偉1* (1.山東農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院;2.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)

      來源:《肉類機械裝備》    2019年第11期
 
內(nèi)容摘要:冷凍是生鮮肉類貯藏和運輸過程中常用的保鮮手段,但冷凍、解凍及反復凍融會加速肉中的脂質(zhì)氧化及蛋白質(zhì)氧化等,進而對肉品的色澤、嫩度、保水性等品質(zhì)造成影響。本文分析了冷凍解凍及反復凍融對生鮮肉品質(zhì)的影響,探討了其影響機制,并對國內(nèi)外冷凍解凍的新興技術(shù)進行了總結(jié)
  摘要:冷凍是生鮮肉類貯藏和運輸過程中常用的保鮮手段,但冷凍、解凍及反復凍融會加速肉中的脂質(zhì)氧化及蛋白質(zhì)氧化等,進而對肉品的色澤、嫩度、保水性等品質(zhì)造成影響。本文分析了冷凍解凍及反復凍融對生鮮肉品質(zhì)的影響,探討了其影響機制,并對國內(nèi)外冷凍解凍的新興技術(shù)進行了總結(jié),以期對我國肉類產(chǎn)業(yè)的冷凍解凍技術(shù)提供指導,并為冷凍產(chǎn)品品質(zhì)控制及新型冷凍、解凍技術(shù)的開發(fā)提供理論指導和研究方向。
  關(guān)鍵詞:冷凍;解凍;反復凍融;肉品品質(zhì)
  冷凍肉是國家儲備和調(diào)節(jié)肉制品市場的重要籌碼,是肉類產(chǎn)品在進出口貿(mào)易和國內(nèi)地區(qū)間流通的主要產(chǎn)品形態(tài),在現(xiàn)代肉及肉制品加工工業(yè)中起著至關(guān)重要的作用。冷凍是最古老和最廣泛使用的食品保存方法之一,它能較好地保存肉品的口感和營養(yǎng)價值。但隨著冷凍時間的延長,肉品的品質(zhì)會下降。這種下降與冷凍、解凍過程相關(guān),主要影響因素包括冷凍解凍速率、方法以及冷凍貯藏過程中的溫度波動。
  在冷凍貯藏期間,冰晶會破壞肌肉細胞,從而造成肌肉組織的機械損傷和品質(zhì)下降。因此,冷凍產(chǎn)品內(nèi)部冰晶的數(shù)量、大小和分布影響產(chǎn)品的質(zhì)量。而冰晶的形成由冷凍成核和核的生長兩個階段組成,成核速率和冰晶生長以及兩者之間的關(guān)系決定了冰晶的大小和分布。緩慢冷凍會在細胞的胞外區(qū)域產(chǎn)生體積較大的冰晶,而快速冷凍則在整個組織中產(chǎn)生均勻分布的小晶體。因此,為保持冷凍產(chǎn)品的質(zhì)量必須加快其冷凍速率。在解凍過程中,肉制品會受到物理化學及微生物作用的破壞。為了確保食品質(zhì)量,需要在低溫下快速解凍以避免溫度顯著升高和產(chǎn)品過度脫水。
  傳統(tǒng)的冷凍、解凍方法有:鼓風冷凍、空氣冷凍、自然空氣解凍、水浸融化等,這些冷凍解凍方式通常會對肉品品質(zhì)造成嚴重的不利影響,如肉品嫩度、肉色等的劣變及脂肪氧化加重等,這些不利影響在很大程度上降低產(chǎn)品的食用品質(zhì)與價值,給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。因此,肉類產(chǎn)業(yè)急需開發(fā)效率更高、效果更好的冷凍、解凍新技術(shù),以保證冷凍肉品的品質(zhì),為肉類產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支撐。
  目前已有很多學者對冷凍、解凍對肉品品質(zhì)的影響進行了研究,新興的冷凍、解凍技術(shù)也在持續(xù)研發(fā)中,但是研究結(jié)果并未及時進行系統(tǒng)總結(jié)。為了促進冷凍、解凍技術(shù)的發(fā)展及其在肉類產(chǎn)業(yè)中的應用,本文將從冷凍、解凍及反復凍融對肉品品質(zhì)的影響及冷凍、解凍新技術(shù)兩個方面進行總結(jié)分析,希望能為我國肉品產(chǎn)業(yè)冷凍、解凍技術(shù)的選擇提供方案,并探討分析冷凍解凍及反復凍融對肉品質(zhì)的影響機制,為相關(guān)研究提供研究思路。
  1  冷凍解凍及反復凍融對肉品品質(zhì)的影響
  與冷藏相比,冷凍能抑制大多數(shù)微生物的生長繁殖、降低酶活性、延長貨架期、更好地適應全球肉類商業(yè)化的進程,但冷凍過程中冰晶的產(chǎn)生會破壞細胞結(jié)構(gòu),從而影響肉類品質(zhì),解凍過程也會使肉品出現(xiàn)可溶性蛋白質(zhì)含量減少等現(xiàn)象而降低食用品質(zhì)。反復凍融是指食品處于冷凍-解凍的循環(huán)過程,出現(xiàn)多次冷凍、解凍的現(xiàn)象。它經(jīng)常發(fā)生在食品的貯藏、運輸和消費過程中,特別是在餐館、家庭和零售場所。而且,反復凍融會嚴重影響肉品品質(zhì),且大多是不利影響,如加重脂質(zhì)氧化及蛋白質(zhì)氧化,使肉色劣變等。本部分將著重介紹冷凍解凍及反復凍融對肉色、嫩度、保水性、脂質(zhì)氧化、蛋白質(zhì)變性及氧化的影響。
  1.1  冷凍解凍及反復凍融對肉色的影響
  很多研究發(fā)現(xiàn)冷凍會導致肉色變暗,這在長期冷凍貯藏后尤為明顯。Cho等發(fā)現(xiàn),隨著冷凍(-18℃)貯藏時間(0、3、6、9月)的延長,牛里脊肉的亮度(L*值)降低;Holman等發(fā)現(xiàn),于-18℃下冷凍的牛背最長肌的a*值在52 周的貯藏期內(nèi)逐漸降低,b*值在貯藏到12 周時顯著下降。同時,他們也注意到,隨著冷凍貯藏時間的延長,牛背最長肌的肌紅蛋白含量不斷下降;而與未冷凍樣品相比,冷凍樣品的高鐵肌紅蛋白含量更高,且其含量隨著冷凍時間的延長而增加。冷凍貯藏破壞了細胞中的高鐵肌紅蛋白還原酶系統(tǒng),肌紅蛋白氧化導致的高鐵肌紅蛋白顯著增加是肉色劣變的原因。
  許多學者對冷凍解凍后的肉色做了一系列研究,大多發(fā)現(xiàn)冷凍解凍會使肉色變暗。Muela等用鼓風冷凍室、冷凍隧道、氮氣室三種方法對羔羊肉進行了為期6個月的冷凍貯藏,然后于2~4℃解凍,結(jié)果發(fā)現(xiàn)無論采用哪種方式,冷凍解凍羊肉的顏色都比鮮肉更深;Chakanya 等在對比研究鮮鹿肉和冷凍解凍鹿肉時發(fā)現(xiàn),鮮鹿肉的a*值顯著高于冷凍解凍鹿肉,且其肌紅蛋白含量比冷凍解凍鹿肉的高,這種差異可能歸因于解凍時滲出物的損失。但Tomasz 等發(fā)現(xiàn):真空包裝的羊肉在-26 ℃冷凍0、6、12月,再于2℃解凍的肉色指標L *、a *、b *、C *和h*無顯著變化;Muela等也觀察到新鮮羊肉和冷凍(-18℃)1 個月后再解凍的羊肉的a*值之間沒有差異。這可能是由于積聚在肉表層的高鐵肌紅蛋白在解凍后會部分還原,而后再被氧合成氧合肌紅蛋白導致。
  另外,眾多研究表明,反復凍融會導致肉色劣變。李金平等將牛外脊置于-16℃冷凍24 h,2℃解凍24 h的凍融循環(huán)中,觀察到L*值先增大后減小,a*值逐漸減小且在凍融5次后顯著減??;Cheng等也發(fā)現(xiàn)牛半膜肌在經(jīng)歷多次凍融循環(huán)后L*值與a*值下降;Qi等對綿羊背最長肌進行凍融(在-18℃下冷凍12小時,然后在4℃下解凍12小時為一個凍融循環(huán))處理,發(fā)現(xiàn)其a*值逐漸降低,L*值在前5個凍融循環(huán)內(nèi)降低,b*值在5到15個循環(huán)內(nèi)增加。其中,a*值的降低可能是由于反復凍融過程中水分的喪失導致色素相關(guān)物質(zhì)流失造成的。b*值的變化主要和脂質(zhì)氧化有關(guān):細胞膜上高不飽和脂肪酸氧化生成的自由基與蛋白質(zhì)中胺類物質(zhì)發(fā)生反應,可能會導致黃色色素生成。在凍融循環(huán)期間肉的超微結(jié)構(gòu)變化以及冰晶的重組使得水從細胞內(nèi)空間遷移到細胞外空間,這導致大量水分流失并增加了細胞內(nèi)溶質(zhì)的濃度,高濃度的溶質(zhì)有助于光的吸收,這是造成反復凍融過程中肉L*值降低的部分原因。
  1.2  冷凍解凍及反復凍融對嫩度的影響
  嫩度是消費者評判肉質(zhì)優(yōu)劣的重要因素之一。當肉被冷凍時,由于鈣激活中性蛋白酶活性被抑制而導致蛋白質(zhì)水解的速率降低,但不會使鈣蛋白酶受到破壞;鈣激活中性蛋白酶在解凍時可以再活化,該酶以比凍結(jié)前更快的速率水解蛋白質(zhì),這種蛋白質(zhì)水解速率的增加可能歸因于冷凍貯藏時鈣蛋白酶抑制劑被抑制,從而導致解凍時嫩化速度加快。所以,何時(冷凍烹飪、解凍烹飪)測量、如何(儀器測量剪切力、感官品評)測量會影響冷凍貯藏肉嫩度的最終測量結(jié)果。雖說冷凍烹飪是剪切力測定的理想選擇,但大多數(shù)研究還是采用了解凍烹飪。Tomasz 等發(fā)現(xiàn)在-26 ℃下貯藏12個月后解凍的羊肉比貯藏6個月的剪切力值小,具有令人滿意的嫩度;而Muela 等發(fā)現(xiàn)在貯藏的前9個月內(nèi),冷凍解凍的羊肉具有相似的嫩度評分。
  反復凍融通常會使嫩度提高。Locker 等、Qi等發(fā)現(xiàn)凍融循環(huán)可使牛羊肉的嫩度提高,這可能是冰晶使肌原纖維斷裂導致的。光學顯微鏡表明,隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加,肌肉內(nèi)結(jié)締組織的破壞程度增加,張丹等研究發(fā)現(xiàn)多次凍融循環(huán)(-40℃凍藏7d后解凍至中心溫度0~4℃為一次凍融)使兔背最長肌的剪切力值降低,并認為是由于凍融導致的肌內(nèi)膜破壞和結(jié)構(gòu)的松散造成的。另外,凍融循環(huán)過程中冰晶的融化及再生成會破壞溶酶體并誘導溶酶體酶的釋放,而溶酶體酶可部分參與肌原纖維蛋白的降解,Qi 等利用透射電子顯微鏡證實了凍融循環(huán)期間肌原纖維結(jié)構(gòu)強度的減弱。
  也有研究表明:在凍融循環(huán)過程中,肉品的剪切力值先增大后減小。常海軍等將豬肉置于-18℃冷凍24 h,4℃解凍24h的凍融循環(huán)中,發(fā)現(xiàn)在凍融一次時剪切力達到最大值,此后逐漸下降;阿依木古麗等在研究凍融(-20℃凍藏24h后解凍為一次凍融)對牛肉品質(zhì)的影響時也發(fā)現(xiàn),凍融后牛肉的剪切力值先增大,并在凍融2次時達到最大值,此后顯著下降。這是由于凍融后汁液流失增多,凍融初期使得肌肉收縮或者肌纖維結(jié)構(gòu)變化,從而導致剪切力值上升;而隨著凍融次數(shù)增加,肌纖維在冷凍、解凍過程中發(fā)生斷裂,反復凍融使冰晶重新形成,破壞了細胞膜、細胞器和肌纖維結(jié)構(gòu),從而使剪切力值降低。
  1.3  冷凍解凍及反復凍融對保水性的影響
  衡量肉品保水性的常用指標有汁液損失(drip loss)和蒸煮損失(cooking loss)。研究表明,冷凍解凍通常會使肉品的汁液損失增加。Tomasz 等發(fā)現(xiàn)冷凍解凍羊肉的汁液損失比鮮肉大,在冷凍(-26℃)貯藏6個月后于2~4℃解凍24 h時,羊肉的汁液損失達到最大。冷凍對汁液損失的影響程度取決于冰晶的大小,緩慢的冷凍速率導致細胞外空間形成大而不規(guī)則的冰晶,使細胞膜發(fā)生機械損傷;同時,在冷凍貯藏期間,肌肉細胞的部分脫水增加了水溶性化合物的濃度,導致水結(jié)合蛋白變性。由冰晶引起的肌肉微觀結(jié)構(gòu)的變化以及蛋白質(zhì)的變性,導致解凍時汁液損失增加。
  Vieira等研究發(fā)現(xiàn)冷凍解凍牛肉的蒸煮損失比鮮肉更大;Cho等也發(fā)現(xiàn)冷凍后的牛腰大肌、西冷、里脊和腿肉的蒸煮損失比新鮮肉更大。但有學者認為冷凍解凍肉的蒸煮損失與新鮮肉無顯著差異。Muela等和Leygonie等發(fā)現(xiàn)新鮮和冷凍解凍羊肉、鴕鳥肉的蒸煮損失沒有顯著差異。另外,冷凍貯藏時間對肉品蒸煮損失影響的研究也尚無定論。Tomasz等發(fā)現(xiàn),隨著冷凍貯藏期(0、6、12月)的延長,羊肉的蒸煮損失不斷增加;Ablikim 等發(fā)現(xiàn)冷凍貯藏時間與羔羊肉樣品的蒸煮損失之間極顯著正相關(guān);然而,也有研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過不同冷凍貯藏時間的肉解凍后具有相似的蒸煮損失。蒸煮損失的影響因素很多,主要包括蛋白質(zhì)變性、肌原纖維的破碎和斷裂程度以及解凍損失等。
  通常來說,反復凍融會使肌細胞收縮,水分排出暫存在肌細胞與肌內(nèi)膜間、肌束與肌束膜間的空隙中??障吨械乃峙c肌肉結(jié)合能力較弱,容易在外力作用下排出。同時由于冰晶的形成對細胞膜的結(jié)構(gòu)完整性造成了損傷,導致水分從細胞內(nèi)向細胞外區(qū)域流出。張誠研究發(fā)現(xiàn),隨著凍融(-18℃冷凍48h后于4℃解凍5 h為一次凍融)次數(shù)的增加,雞肉的保水性降低,解凍損失及蒸煮損失增大。還有研究發(fā)現(xiàn),肌肉的持水能力與肉中蛋白質(zhì)的降解密切相關(guān)。比如,李銀等研究發(fā)現(xiàn)肌纖維中主要蛋白質(zhì)的降解導致肌纖維結(jié)構(gòu)破壞,使肌肉持水能力下降,這與陳騁等研究發(fā)現(xiàn)的牦牛肉解凍損失率變化趨勢相吻合。
  1.4 冷凍解凍及反復凍融對脂質(zhì)氧化的影響
  雖然冷凍使肉品中的大部分水分形成冰晶,但一些生化反應仍因部分未凍結(jié)水的存在而發(fā)生,脂質(zhì)氧化就是其中之一。脂質(zhì)氧化不僅使肉品的外觀、風味、營養(yǎng)價值等發(fā)生變化,還縮短了肉品的貨架期,是造成肉品品質(zhì)劣變的重要原因之一,而目前接受度較高的反映脂質(zhì)氧化的方法為硫代巴比妥酸法(thiobarbituric acid,TBA)。Chakanya等發(fā)現(xiàn):與鮮肉相比,冷凍解凍(-20℃冷凍2個月后于4℃解凍24 h)鹿肉的TBA值在展示期(4℃)內(nèi)總是更高,且其脂質(zhì)氧化速率更快,這可能是因為冷凍貯藏會增加由冰晶引起的細胞脂質(zhì)結(jié)構(gòu)損傷,從而使氧化速率加快。另外,有研究發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)氧化水平與冷凍速率相關(guān)。Muela等用鼓風冷凍室(-30℃)、冷凍隧道(-40℃)、氮氣室(-75℃)三種方法對羊肉進行預冷凍,解凍后發(fā)現(xiàn)通過氮氣室冷凍的羊肉脂質(zhì)氧化水平最低。因此,有效控制脂質(zhì)氧化的方法之一是在低溫下快速冷凍。凍融循環(huán)通常會加速脂質(zhì)氧化。Chen等、Wu等研究表明,隨著凍融循環(huán)次數(shù)的累加,肉中的脂質(zhì)氧化程度越來越深。這種上升趨勢一方面主要是由于在凍融循環(huán)期間反復形成冰晶,從而導致肌細胞結(jié)構(gòu)的完整性被破壞,破碎的細胞器釋放出大量內(nèi)源酶(脂肪酶、蛋白酶、核酸酶)及促氧化劑(自由基等),特別是脂肪酶可加速脂質(zhì)氧化反應,誘導更多的丙二醛產(chǎn)物生成;另一方面,冰晶的形成會導致內(nèi)部水分的損失,因此內(nèi)部溶質(zhì)濃度增加,進而也導致脂質(zhì)氧化反應加速。
  1.5  冷凍解凍及反復凍融對蛋白質(zhì)的影響
  1.5.1  冷凍解凍及反復凍融對蛋白質(zhì)變性的影響
  根據(jù)溶解性,肌肉蛋白質(zhì)一般可分為三種:肌漿蛋白(水溶性)、肌原纖維蛋白(鹽溶性)、基質(zhì)蛋白(不溶性)。其中,冷凍對蛋白質(zhì)變性的影響主要集中在肌原纖維蛋白上。冷凍會使肌原纖維蛋白的溶解性、ATP 酶活性、二硫鍵含量、表面疏水性等發(fā)生改變。本部分將主要就肌原纖維蛋白溶解性進行介紹。余小領(lǐng)等發(fā)現(xiàn),隨著凍藏(-18℃)時間的延長,豬肉肌原纖維蛋白溶解度逐漸降低;朱明明等發(fā)現(xiàn),與鮮肉相比,無論采用何種解凍方式,冷凍解凍后豬肉的肌原纖維蛋白溶解度均比鮮肉低;張丹等研究發(fā)現(xiàn),兔肉肌原纖維蛋白溶解度隨著凍融循環(huán)的增加呈下降趨勢。造成這些現(xiàn)象的原因可能是:冷凍解凍及反復凍融促進了肌纖維收縮,使蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,產(chǎn)生了二硫鍵、氫鍵和疏水鍵等,從而導致蛋白質(zhì)和水分子間的作用力減弱,蛋白質(zhì)溶解度下降,發(fā)生變性。
  1.5.2  冷凍解凍及反復凍融對蛋白質(zhì)氧化的影響
  冷凍、解凍及反復凍融會使肌細胞超微結(jié)構(gòu)受損,隨后釋放出線粒體酶、溶酶體酶、血紅素鐵及其他促氧化劑,這些促氧化劑增加了蛋白質(zhì)氧化的程度和速率。參與蛋白質(zhì)氧化的氨基酸殘基主要包括賴氨酸、蘇氨酸和精氨酸,其氧化導致蛋白質(zhì)聚合及肽斷裂。蛋白質(zhì)若在凍藏過程中受到活性氧基團(ROS)的攻擊,將促使羰基化合物生成及蛋白質(zhì)巰基含量下降。因此,蛋白質(zhì)氧化的顯著特征是羰基衍生物的生成與巰基含量的降低,而冷凍解凍及反復凍融通常會加速肉中的蛋白質(zhì)氧化。
  羰基是由蛋白質(zhì)肽鏈上帶有的NH-及NH2-基團斷裂后形成的。Ayla 等研究發(fā)現(xiàn),在凍藏期間,雞胸肉及雞腿肉的羰基含量顯著增加,且與-18℃和-12℃相比,在-7℃凍藏樣品的羰基含量更高。李婉竹等發(fā)現(xiàn),隨著凍融(-18℃冷凍7d后于4℃解凍24 h為一次凍融)次數(shù)的增加,牦牛肉的羰基含量顯著增加,這表明反復凍融會產(chǎn)生大量的活性氧自由基,使牦牛肉蛋白質(zhì)氨基酸側(cè)鏈的NH-或NH2-基團部分轉(zhuǎn)化為羰基基團。另外,羥自由基誘導的蛋白質(zhì)氧化使細胞遭到破壞,導致蛋白質(zhì)中巰基轉(zhuǎn)化成二硫鍵,從而造成蛋白質(zhì)巰基含量下降。因此,巰基含量可以反映凍融條件下的蛋白質(zhì)氧化水平。朱迎春等發(fā)現(xiàn)在5次凍融(-18℃冷凍7d 后流水解凍至中心溫度0~2℃)循環(huán)中,牛肉餅的巰基含量顯著降低,說明在反復凍融過程中蛋白質(zhì)氧化明顯;還有研究發(fā)現(xiàn)巰基含量在凍融循環(huán)前期顯著低于后期,這表明:與前期相比,凍融循環(huán)后期的蛋白氧化速率更快。
  2  生鮮肉新興冷凍解凍技術(shù)概述
  冷凍解凍及反復凍融會對肉品品質(zhì)造成許多不利影響,而且傳統(tǒng)的冷凍解凍方式效率較低、效果較差。為了提高冷凍解凍效率及效果,科研人員做出了大量的努力和嘗試,表1列出了一些新的冷凍方法,如沖擊冷凍、超高壓冷凍、超聲波輔助冷凍等,并概述了其對肉品品質(zhì)的影響。
表1  新興的冷凍技術(shù)
冷凍方式 產(chǎn)品 設(shè)備或冷凍方法 關(guān)鍵效果
微凍液快速冷凍 調(diào)理豬肉餅 -22℃微凍液(含40~140g/L 氯化鈉、10%~25% 乙醇、3~5 g/L抗凍蛋白、8~13 g/L 殼聚糖及水) 豬肉餅出品率增加,其脂肪氧化程度低于常規(guī)冷凍且產(chǎn)品品質(zhì)提高
速凍液冷凍 牛腱子 26g/100 mL 食鹽水,-20℃ 降低肉中冰晶大小,保護組織結(jié)構(gòu),保持肉的口感
白條鴨 -35 ℃鹽水浸泡 硬度和咀嚼力較小,多汁性和纖維感評分較高
沖擊冷凍 肉片 將耦合沖擊技術(shù)與低溫冷凍系統(tǒng)結(jié)合,采用高速(50m/s)射流引至肉品表面 傳熱率高,適用于高表面積重量比的食品
沖擊冷凍 豬肉 200MPa、-20℃ 豬肉微觀組織的損傷較小
壓力變換輔助冷凍   豬肝 100 MPa(-8.4 ℃ ),150 MPa
(-14℃),200 MPa(-20 ℃)
冰晶體積較小且均勻分布
豬肉 100MPa( -11 ℃ ),150 MPa
(-16.5℃),200MPa(-21.5 ℃)
解凍時汁液損失減少,韌性增加
磁場輔助凍結(jié) 雞肉 振蕩磁場(0.5~0.7 mT,50 Hz)與靜電磁場(1 mT)結(jié)合 解凍后樣品幾乎沒有細胞損傷跡象,而顏色、氣味和味道與未凍結(jié)產(chǎn)品相似
豬肉塊 冷凍機(震蕩磁場強度為200~300mT,頻率為60~100Hz) 良好的風味,解凍時產(chǎn)品的外觀、香味、質(zhì)地良好,汁液損失減少
豬肉 靜磁場(10mT),振蕩磁場(0.5mT,50 Hz),靜電場(6×105V/m)
和聲波(20~2000 Hz)的共同作用
減少了達到目標溫度(-50℃)所需的時間,減少了冷凍產(chǎn)品中的微
生物數(shù)量
雞胸肉 ABI冰箱(B=1.5~2mT,20,30和40Hz) 冷凍肉的破裂應力在冷藏期間從1周到6 個月沒有變化,冰晶體積減小
電場輔助凍結(jié)(振蕩電場) 雞肉 振蕩電場場強1.5×104 V/m,頻率50Hz~5MHz 雞肉樣品在冷凍及解凍時細胞損傷小,顏色、味道、風味等也得到保持
  雞肉 振蕩電場(E=1.5×104V/m,頻率:50Hz~5MHz)、靜電磁場(1mT),振蕩磁場(0.5~0.7mT,50Hz)的綜合作用 產(chǎn)品的中心溫度從0℃到-20℃、-40℃所需時間縮短一半以上,產(chǎn)品的顏色、風味和味道未發(fā)生顯著變化
  雞肉 振蕩電場(E=1.5×104V/m,50Hz~5MHz)與振蕩磁場(0.5~0.7mT,50 Hz)綜合作用 產(chǎn)品的中心溫度從0℃到-20℃、-40℃所需時間縮短一半以上,產(chǎn)品的顏色、風味和味道未發(fā)生顯著變化
電場輔助凍結(jié)(靜電場) 豬里脊肉 12kV, 將樣品從1℃冷卻至
-20℃,冷卻速率為1℃/ min
過冷度較低,冰晶體積減小,12kV下的平均冰晶體積比零場條件下低44%
  羔羊肉 0~5.8×104V/m ,樣品冷卻到-20℃ 冰晶體積減小,汁液損失降低,保持了羔羊肉的肉色、硬度和微觀結(jié)構(gòu)
微波輔助冷凍 豬肉 微波功率(700W)水平的60%,
冷凍速率為2℃/min
平均冰晶體積和過冷度顯著下降
  與傳統(tǒng)的冷凍方式相比,新興冷凍技術(shù)(見表1)可以改善冷凍生鮮肉品的一個或多個品質(zhì)指標或提高冷凍效率。其中磁場輔助凍結(jié)、電場輔助凍結(jié)、射頻輔助冷凍均可以改善冷凍對肉色的不利影響;速凍液冷凍、高壓冷凍、壓力變換輔助冷凍、靜電場輔助冷凍、微波輔助冷凍、超聲輔助浸泡冷凍均減小了冷凍對生鮮肉微觀結(jié)構(gòu)的破壞;壓力變換輔助冷凍、靜電場輔助凍結(jié)、射頻輔助冷凍均使生鮮肉的汁液損失減少;微凍液快速冷凍降低了肉品的脂肪氧化程度。表1 列出的這些冷凍新技術(shù)通過較高的冷凍速率減小了冰晶體積,改善了冷凍產(chǎn)品的品質(zhì)。通過分析新技術(shù)對生鮮肉品質(zhì)影響的結(jié)果,沖擊冷凍,壓力變換冷凍,電場、磁場、射頻等單一或多種結(jié)合的輔助冷凍是較為理想的冷凍方法。
  類似地,表2 列出了新開發(fā)的諸如超聲波輔助解凍、超高壓解凍、高壓靜電場解凍和射頻解凍等解凍方案及其對肉品的影響。與傳統(tǒng)的解凍方式相比,射頻解凍、微波解凍、超聲波解凍、歐姆解凍、壓力歐姆解凍受熱均勻,可以顯著提高解凍效率;低溫靜水解凍、微波解凍、高壓靜電場解凍均顯著降低了肉制品的菌落總數(shù);低溫靜水解凍、射頻解凍、高壓靜電場解凍、低溫高濕解凍、歐姆解凍均顯著提高了肉品的保水性;真空解凍減小了對蛋白質(zhì)構(gòu)象的損害。傳統(tǒng)解凍技術(shù)主要適合于家用,但對肉品品質(zhì)質(zhì)量的影響較大,因此大規(guī)模生產(chǎn)過程中應該推廣使用新的解凍技術(shù)。綜合分析解凍技術(shù)對肉品質(zhì)、解凍效率和微生物穩(wěn)定性的影響,射頻解凍、微波解凍、高壓靜電場解凍、歐姆解凍、壓力歐姆解凍可能是未來解凍技術(shù)發(fā)展的方向。
  這些新的冷凍、解凍方法的研究,不僅明確了新方法對產(chǎn)品品質(zhì)的影響,還為產(chǎn)業(yè)應用及提高產(chǎn)品的品質(zhì)提供了多種選擇方案。

表2  新興的解凍技術(shù)
解凍方式 產(chǎn)品 設(shè)備或解凍方法 關(guān)鍵效果
低溫靜水解凍 雞胸肉 12~16℃靜水浴 菌落總數(shù)、脂肪與蛋白質(zhì)的氧化和降解程度以及蒸煮損失均較低,保水性較好
射頻解凍 豬腰肉 平行板RF 系統(tǒng)(FRT-5,YamamotoVinita Corp.,Ltd.,Osaka,Japan),
功率400W,頻率27.12 MHz
其汁液損失、微觀結(jié)構(gòu)變化及肉色變化很小,且解凍速率快
瘦牛肉 27.12MHz、6 kW 的中等規(guī)模射頻系統(tǒng),電極間隙10 cm,傳送帶速度3m/h,解凍時間17min 解凍熱均勻性很好,解凍速率快
微波解凍 牛肉 915 MHz 或2450 MHz 交變電場 速度快, 效率高。一塊厚20 cm 、重50kg的冰凍牛肉塊可在2min內(nèi)將溫度從-15℃升高到-4℃
豬精腿肉 25℃微波解凍處理10 min 后間歇10min 交替進行 菌落總數(shù)顯著降低,豬肉汁液損失率高及部分過熱的問題得到解決
豬背最長肌 選擇微波爐“按質(zhì)量解凍”模式,10min 有利于保持肉的嫩度和色澤,肉品的全質(zhì)構(gòu)特性較好
超聲波解凍 雞胸肉 初始水溫15℃,頻率40kHz,功率120W 解凍速率高,雞胸肉新鮮度高,負面影響較小
豬背最長肌 頻率25kHz,強度0.2W/cm2或0.4W/cm2,水浴初始溫度為15℃ 減少了解凍時間,不影響未包裝的冷凍豬肉的品質(zhì)
高壓靜電場解凍 兔肉 電壓20kV 微生物數(shù)量顯著減少0.5~1.7log,持水能力較高,質(zhì)地較好
  羔羊胴體 高壓電場解凍柜,解凍溫度4~8℃,濕度70%~80%,高壓電場12.5kV/m 羊胴體解凍時間縮短,汁液流失率降低,微生物菌落總數(shù)減少
真空解凍 豬背最長肌 真空?。ㄕ婵斩葹?kPa),25℃,30min 對蛋白質(zhì)構(gòu)象的損害較小
低溫高濕解凍 梅花鹿西冷 七段式溫度變化及解凍時間設(shè)置:15/20,12/20,9/20,7/30,6/30,4 /60,
0/10℃/min
 
歐姆解凍 牛肉 交流電頻率為100Hz鋸齒波,0℃~-5℃ 電導率及加熱速率較大
碎牛肉 10、13、16V/m 能效高,汁液損失低,無廢水
壓力歐姆解凍 牛里脊肉 壓力歐姆解凍系統(tǒng)(歐姆電池、壓力室、電場供電系統(tǒng)),高壓200MPa,
歐姆解凍40V/cm
解凍時間短,剪切力值及肉色均無顯著變化
  3  結(jié)語
  隨著全球貿(mào)易的增長及生產(chǎn)商與消費者之間空間距離的擴大,冷凍技術(shù)在肉類貯藏和運輸中的需求在逐漸增加。因此,肉類科學家在冷凍、解凍及反復凍融對牛肉、羊肉、雞肉、豬肉等主流肉類產(chǎn)品的影響方面進行了大量研究;但是,冷凍、解凍及反復凍融對肉色、保水性、嫩度等品質(zhì)的影響還存在許多不一致的地方,而且對揮發(fā)性成份的研究也十分少見。因此,關(guān)于冷凍、解凍及反復凍融對肉品品質(zhì)影響的相關(guān)機制還需要更加系統(tǒng)、深入的研究。
  冷凍、解凍會對生鮮肉的品質(zhì)造成不利影響,為減緩這些不利影響,近年來科研人員開發(fā)了許多新興的冷凍、解凍技術(shù)。不同的冷凍、解凍方式各有利弊,對肉品加工企業(yè)來說,要針對不同的肉品種類和目標要求選擇合適的冷凍、解凍技術(shù),同時還要考慮到設(shè)備、出品率等因素。另一方面,冷凍、解凍新技術(shù)研究雖已取得一些成就,但離肉類工業(yè)的商業(yè)化應用還有很大距離,需要加快新技術(shù)的成果產(chǎn)業(yè)應用以提高冷凍生鮮肉的品質(zhì)。相信隨著科學技術(shù)的進步,未來食品冷凍行業(yè)會有更好的發(fā)展前景。
 
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