速凍肉餡類制品品質(zhì)劣變機理及阻斷技術(shù)的研究進(jìn)展

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(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150030)

速凍食品(quick-frozen food)[1]是在-30 ℃或更低溫度下快速凍結(jié)、30 min內(nèi)通過最大冰晶生成帶,包裝后于-18 ℃下貯藏、流通和銷售的一類食品。速凍食品種類繁多,其中較為突出的一類是速凍肉餡類制品,該類產(chǎn)品是由餡料和面皮(或有或無)組成,由畜禽肉、脂肪、植物油、蔬菜及添加劑通過斬拌、調(diào)味混合制備而成,主要包括餃子、包子、餛飩、肉丸、燒麥[2]、小餡餅和漢堡餅[3]等。速凍肉餡類制品將我國傳統(tǒng)工藝和現(xiàn)代化技術(shù)設(shè)備相結(jié)合,具有歷史悠久、味道鮮美并可長期保存等特點。

速凍肉餡類制品通過將原料肉進(jìn)行修整、清洗、攪碎、調(diào)制、斬拌、混勻、成型、包裝后在-18 ℃凍藏,原料中80%的水分形成粒徑小于100 μm的冰晶顆粒,致使肉的水分活度降低、抑制微生物生長和酶的活性,降低其生化反應(yīng)程度[4]。同時,依靠冷藏鏈[5]物流儲藏、運輸和銷售,不僅保持肉餡類制品的感觀品質(zhì),而且最大限度的保留其營養(yǎng)價值[6]、有效地延長其貨架期。但在實際加工生產(chǎn)中,加工工藝不完善,運輸、貯藏過程中無法嚴(yán)格控制溫度變化,易導(dǎo)致速凍肉餡類制品在保質(zhì)期內(nèi)發(fā)生品質(zhì)劣變[7],降低消費者購買動機,阻礙速凍食品向工業(yè)化、營養(yǎng)化和專業(yè)化方向的發(fā)展。因此,如何解決速凍肉餡類制品在低溫貯藏和運輸過程中出現(xiàn)的問題,一直是整個速凍行業(yè)面臨的技術(shù)難點;如何阻斷速凍肉餡類制品品質(zhì)劣變也成為了國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點。

速凍肉餡類制品在加工、貯藏以及流通過程中由于原料選擇和凍藏條件的影響,宏觀和微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化。本文簡述速凍肉餡類制品品質(zhì)劣變的表征及影響因素。根據(jù)目前國內(nèi)外學(xué)者研究成果,對速凍肉餡類制品組織狀態(tài)和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)(二、三級結(jié)構(gòu))等方面進(jìn)行總結(jié),分析面皮和餡料品質(zhì)下降的原因,綜述速凍肉餡類制品品質(zhì)劣變的機理;總結(jié)阻斷速凍肉餡類制品品質(zhì)劣變的相關(guān)方法,為進(jìn)一步開發(fā)速凍肉餡類食品、提高其品質(zhì)、加快其工業(yè)化進(jìn)程提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。

1 速凍肉餡類制品的品質(zhì)劣變

1.1 速凍肉餡類制品品質(zhì)劣變的表征

1.1.1 面皮品質(zhì)劣變的表征 面皮品質(zhì)劣變是縮短速凍肉餡類制品貨架期的主要原因之一,主要分為發(fā)酵類面皮劣變和非發(fā)酵類面皮劣變。發(fā)酵類面皮主要用于制作包子、發(fā)面餡餅等[8]。在冷藏過程中,面皮由于失水產(chǎn)生“干耗”現(xiàn)象[2],導(dǎo)致面皮變得粗糙、堅硬、皺縮以及裂紋等現(xiàn)象,解凍后質(zhì)構(gòu)、色澤、風(fēng)味等品質(zhì)變差。非發(fā)酵類面皮多用于制作餃子、餛飩、燒麥等速凍肉餡類制品。在低溫貯藏過程中,極易出現(xiàn)結(jié)霜、冰晶包裹等現(xiàn)象。冰晶融化后,面皮反復(fù)吸水導(dǎo)致其彈性降低,面皮開裂,色澤變黃、無光澤。隨凍藏時間推移,“干耗”會由表及里,逐漸擴散至產(chǎn)品內(nèi)部,多孔層不斷增加,產(chǎn)品抗凍和抗裂的強度降低[9],蒸煮時面皮韌性差,出現(xiàn)皮與餡分離等[10]現(xiàn)象,食用價值顯著降低。申瓅航等[11]發(fā)現(xiàn)凍藏過程中餃子皮的硬度和強韌性隨凍藏時間的延長逐漸降低,口感變差,且凍藏時間越長,降低的越明顯。胡育銘等[12]發(fā)現(xiàn)湯圓速凍后易出現(xiàn)粘結(jié)、起毛等現(xiàn)象,冷藏后會出現(xiàn)不同程度的龜裂甚至開裂現(xiàn)象,不僅嚴(yán)重影響湯圓的外觀,同時易出現(xiàn)偏餡、露餡等情況,影響湯圓的食用品質(zhì)。

1.1.2 餡料品質(zhì)劣變的表征 餡料是速凍肉餡類制品的重要組成部分,對產(chǎn)品的食用特性具有至關(guān)重要的作用。常見的速凍肉餡類制品,如餃子、包子、餡餅等在速凍時水分凍結(jié)產(chǎn)生過冷現(xiàn)象,解凍后不能重新吸收冰晶,導(dǎo)致肉餡汁液流失、干燥、粗糙,肉色變暗變深,喪失原有風(fēng)味[13]。陳炎等[2]研究速凍水餃肉餡時發(fā)現(xiàn),凍藏3個月后水餃肉餡持水性顯著降低,肉餡變硬、咀嚼性降低,肌肉質(zhì)地變老、破裂不完整[14],蒸煮湯汁污濁[15],感官評定顯著降低。Huang等[16]研究發(fā)現(xiàn)凍藏過程中水餃餡的多汁性隨凍藏時間的延長不斷下降,質(zhì)地變差,口感受到嚴(yán)重破壞。另外,長時間的凍藏會致使肉餡內(nèi)脂肪氧化,脂肪的過氧化值(peroxide value,POV)顯著升高[17],感官品質(zhì)下降,產(chǎn)生明顯的哈敗味。Huang等[18]研究不同脂肪添加量的水餃在凍藏過程中風(fēng)味和感官品質(zhì)的變化,結(jié)果顯示,隨著凍藏時間的延長,水餃的組織結(jié)構(gòu)和整體可接受性明顯降低,其中芳香味物質(zhì)的含量下降,己醛、苯乙醛[19]等具有酸敗味的物質(zhì)含量增加,酸敗味明顯增加[20]。

1.2 速凍肉餡類制品品質(zhì)劣變的影響因素

傳統(tǒng)速凍肉餡類制品是經(jīng)絞碎、斬拌、包制、速凍、凍藏等多個工藝加工而成,由于加工過程復(fù)雜,因此引起速凍肉餡類制品品質(zhì)劣變的因素有很多,主要包括原料的選擇、加工工藝、冷藏條件以及冷鏈運輸?shù)确矫妗?/p>

1.2.1 面皮品質(zhì)劣變的影響因素 冰晶的生長和重結(jié)晶是導(dǎo)致面皮品質(zhì)劣變的重要因素。低溫貯藏時面皮內(nèi)外存在氣壓差,內(nèi)部水分逐漸向面皮表面移動,不斷發(fā)生聚集形成冰晶。由于冷藏過程中無法避免產(chǎn)生溫度波動,冰晶發(fā)生再結(jié)晶的現(xiàn)象,尖銳的冰晶體破壞面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是面皮品質(zhì)劣變的根本原因。Gelinas等[21]通過對面皮冷凍過程中水分分布的研究發(fā)現(xiàn),面皮中冰晶的重結(jié)晶會嚴(yán)重破壞蛋白質(zhì)的二級、三級結(jié)構(gòu)[22]。因此宜采用低溫快速凍結(jié)的方法,此時冰晶體積較小、分布均勻,面筋蛋白保持原有的致密結(jié)構(gòu),凍藏穩(wěn)定性高[23],能夠有效降低面皮在貯藏過程中的“干耗”。

不同粉質(zhì)和面筋含量的面粉適用于制作不同類型的速凍肉餡類制品的面皮。對于發(fā)酵類面皮制作的速凍肉餡類制品,冷藏過程中酵母的細(xì)胞結(jié)構(gòu)遭到破壞,釋放谷胱甘肽,破壞面筋蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[24],如面皮持氣性變差、容易開裂以及蒸煮性能下降等。由于面粉中面筋質(zhì)量不同,其多酚氧化酶引起的酶促褐變以及美拉德反應(yīng)等引起非酶促褐變也會在不同程度上使面皮發(fā)生品質(zhì)劣變,如顏色變暗、光澤度下降等。申瓅航等[11]研究面筋質(zhì)量對小麥粉餃子皮的影響時發(fā)現(xiàn),面筋品質(zhì)較好的小麥粉餃子皮在凍藏期間不易發(fā)生品質(zhì)劣變;面粉中粗蛋白含量越高,餃子皮外觀品質(zhì)越好。

1.2.2 餡料品質(zhì)劣變的影響因素 食品冷鏈作為速凍肉餡類制品貯藏流通的重要手段,其完整性和食品的品質(zhì)息息相關(guān)。因此不健全的凍藏條件會增加食品貯藏流通過程中的損耗,降低食品品質(zhì)。Huang等[15]利用SDS-PAGE(sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis)電泳圖譜和差示掃描量熱儀(different scanning calorimetry,DSC)分析不同凍藏溫度和凍藏時間對水餃肉餡品質(zhì)的影響,結(jié)果顯示較長時間、較高溫度的凍藏條件導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性、天然內(nèi)部結(jié)構(gòu)暴露、肌球蛋白重鏈解聚,產(chǎn)生較低的變性溫度(Tm)和焓值(ΔH),因此蛋白的熱穩(wěn)定性顯著降低;而且溫度波動(-7 ℃/-18 ℃、-18 ℃/-25 ℃)也使凍藏水餃的羰基含量分別增加了2.1倍和2.2倍[18]。羰基含量越高,蛋白質(zhì)氧化越嚴(yán)重,肉餡的顏色和保水性下降越顯著;凍融循環(huán)過程中,水分含量減少,肉餡硬度增加,肉餡肌肉蛋白變性降解,使肌肉完整的組織結(jié)構(gòu)被破壞,肉餡品質(zhì)劣變加劇[11]。因此凍藏條件(凍藏時間、凍藏溫度以及溫度波動等)對速凍肉餡類制品品質(zhì)的影響不容忽視[25]。

當(dāng)食品處于低溫環(huán)境中,微生物的生長和繁殖將被抑制,而脂肪氧化是影響速凍食品貯藏過程品質(zhì)的重要因素,因此不當(dāng)?shù)闹咎砑恿渴菍?dǎo)致速凍肉餡類制品餡料品質(zhì)劣變的重要因素之一。Huang等[15]分析不同脂肪添加量對速凍水餃品質(zhì)及風(fēng)味的影響時發(fā)現(xiàn),高脂肪添加量導(dǎo)致貯藏期水餃硫代巴比妥酸值(thiobarbituric acid value,TBARS)升高、羰基含量增加,蛋白凝膠基質(zhì)的強度降低,持水性下降,水餃質(zhì)地變差、酸敗味增加、整體可接受性降低等。因此速凍肉餡類制品加工過程中應(yīng)適當(dāng)添加脂肪,既保證產(chǎn)品良好的風(fēng)味又能降低產(chǎn)品品質(zhì)劣變的程度。

2 速凍肉餡類制品品質(zhì)劣變的機理

凍藏類食品品質(zhì)劣變的原因歸納為兩個方面,一是凍藏過程中水分的遷移和重新分配、已形成的冰結(jié)晶發(fā)生升華和重結(jié)晶[26],引起蛋白質(zhì)的機械損傷,使蛋白質(zhì)發(fā)生變性;另一方面,蛋白質(zhì)(面筋蛋白和肌肉蛋白)和脂肪是速凍肉餡類制品非常重要的組成成分,因此,引起脂肪氧化、蛋白質(zhì)氧化的因素也是導(dǎo)致制品品質(zhì)劣變的重要原因。

2.1 面皮品質(zhì)劣變的機理

2.1.1 冰晶引起面筋蛋白結(jié)構(gòu)改變 凍藏條件下,速凍肉餡類制品面皮品質(zhì)劣變主要是由于水分分布的變化和重結(jié)晶現(xiàn)象的發(fā)生破壞了面筋蛋白結(jié)構(gòu)所引起的。冷凍初始階段冰晶含量大約為55%,當(dāng)溫度降低時,冰晶含量增加至60%,“干耗”程度逐漸加深,冰晶體積增大使面皮膨脹開裂,蒸煮性能減弱。在隨后的凍藏過程中,細(xì)胞外冰晶逐漸聚集導(dǎo)致重結(jié)晶現(xiàn)象出現(xiàn),胞外冰晶擠壓細(xì)胞使之失水變形(如圖1所示)。一方面水分的重新分布破壞蛋白質(zhì)原本致密完整的結(jié)構(gòu),導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)重排,空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有序度降低、凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得疏松[27]。另一方面,冷凍后冰晶產(chǎn)生較大的機械力使維持α-螺旋、β-轉(zhuǎn)角的氫鍵斷裂,原本較為有序的α-螺旋骨架結(jié)構(gòu)部分轉(zhuǎn)化為反向平行的β-折疊和無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu),導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子高級結(jié)構(gòu)被破壞[28,29]。申瓅航等[11]用凝膠滲透色譜法(gel permeation chromatography,GPC)和傅里葉紅外光譜法(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)分析餃子皮在凍藏期間面筋蛋白二級結(jié)構(gòu)的變化,其中凍藏過程中冰晶的生長導(dǎo)致β-轉(zhuǎn)角百分含量顯著降低,面筋蛋白結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重;重結(jié)晶和水分遷移使面筋蛋白二硫鍵斷裂、氫鍵逐漸消失,生成很多小分子物質(zhì),在非共價鍵作用下不斷聚集,面筋蛋白中的β-轉(zhuǎn)角向β-折疊轉(zhuǎn)化,因此分子間β-折疊含量增加、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)弱化致使面筋強度下降。

圖1 冷凍過程中冰晶生長模型圖Fig.1 Images ice crystal formation during freezing process注:A:速凍階段;B:凍藏階段(包括溫度波動或溫度升高)。

面筋蛋白在凍藏過程中非共價作用力參與到蛋白質(zhì)分子聚集行為中,蛋白質(zhì)高分子聚合度也隨之降低,谷蛋白中分子量較大的蛋白分解成小分子量蛋白質(zhì)。Kontogiorgos[30]通過時域核磁共振儀研究發(fā)現(xiàn),冷凍面團(tuán)中水分的重新分布導(dǎo)致大分子聚合體發(fā)生解聚。Zhao等[31]通過分子排阻色譜聯(lián)用多角度激光光散射(size-exclusion ghromatography and multi-angle laser light scattering,SEC-MALLS)技術(shù)發(fā)現(xiàn),隨洗脫時間的延長,色譜圖中出現(xiàn)分子量更小的峰,說明面筋蛋白分子量分布發(fā)生改變,分子量為105～109Da的高分子量谷蛋白發(fā)生解聚,小分子量蛋白逐漸被洗脫出來;回轉(zhuǎn)半徑Rg隨凍藏時間延長而逐漸降低,面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的孔隙逐漸增大,導(dǎo)致面團(tuán)持氣性降低、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)弱化,甚至出現(xiàn)斷裂。高分子量聚合物逐漸解聚,從根本上說明冰晶及重結(jié)晶現(xiàn)象的發(fā)生是導(dǎo)致面筋蛋白結(jié)構(gòu)弱化的根本原因。

2.1.2 冰晶引起面筋蛋白功能特性改變 凍藏過程中冰晶的生長和重結(jié)晶在破壞面筋蛋白結(jié)構(gòu)的同時,對面筋蛋白功能特性也產(chǎn)生顯著影響。低溫貯藏和溫度波動誘導(dǎo)隱藏在面筋蛋白大分子內(nèi)部的疏水基團(tuán)暴露,導(dǎo)致蛋白表面疏水性增強[32];疏水相互作用的增加使面筋蛋白熱變性溫度降低,顯著降低面筋蛋白的凍融穩(wěn)定性等。淀粉顆粒被冰晶破壞,導(dǎo)致水分從面筋蛋白上脫離出來,吸水能力下降,降低面粉的持水能力[30]。王沛等[26]研究冷凍面團(tuán)中小麥面筋蛋白品質(zhì)劣變機理,通過研究面筋蛋白流變學(xué)特性發(fā)現(xiàn),凍藏過程中蛋白質(zhì)的儲能模量(G′)和彈性模量(G″)明顯降低,此時面筋蛋白功能性的降低導(dǎo)致面皮機械性能下降。柳小軍[32]利用DSC研究凍藏對面筋蛋白熱穩(wěn)定性影響,凍藏120 d,面筋蛋白中可凍結(jié)水含量增加8.8%,蛋白熱變性溫度(Tm)和變性焓(ΔH)降低,蛋白質(zhì)功能特性顯著降低。一般冷凍速度慢、貯藏溫度高,形成的冰晶體積越大、分布越不均勻,面筋蛋白原本致密的內(nèi)部結(jié)構(gòu)越疏松,導(dǎo)致蛋白質(zhì)功能特性下降越明顯。

2.1.3 其他因素引起面皮品質(zhì)劣變 面筋蛋白主要由麥谷蛋白和麥醇溶蛋白組成,其中麥谷蛋白是一種由多個亞基通過鏈外二硫鍵聚合形成的聚合體蛋白,能夠與其他蛋白形成的氫鍵用于穩(wěn)定面筋蛋白的結(jié)構(gòu),有助于提高面筋蛋白的彈性[33,34]。麥醇溶蛋白是一種單體蛋白,賦予面筋蛋白粘性性能[26]。因此面筋蛋白中二者的結(jié)構(gòu)、數(shù)量和比例等對面筋蛋白的性質(zhì)和面皮品質(zhì)有較大影響。Kennedy[22]采用SDS-PAGE對面筋蛋白中的谷蛋白進(jìn)行測定,結(jié)果顯示凍藏及凍融處理后谷蛋白中小分子量部分顯著增加,高分子量麥谷蛋白亞基明顯減少,說明谷蛋白發(fā)生解聚,導(dǎo)致面筋蛋白結(jié)構(gòu)弱化[35]。葛靜靜[36]在研究蛋白組分與速凍餃子皮質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的關(guān)系時得出醇溶蛋白含量較高的小麥品種,制作速凍餃子皮質(zhì)地較差,這主要是由于高含量的醇溶蛋白可阻礙蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成,使其在凍藏過程中更易受到破壞[11]。

2.2 肉餡質(zhì)量劣變的機理

2.2.1 冰晶的形成引起肉餡品質(zhì)劣變 速凍肉餡類制品經(jīng)過快速凍結(jié)后,肌肉細(xì)胞內(nèi)部分水分凍結(jié)成冰晶。由于凍藏時間的延長和凍藏過程中的溫度波動,細(xì)胞外細(xì)小的冰晶進(jìn)一步融合形成體積較大且不規(guī)則的冰晶體[37]。同面皮品質(zhì)劣變相似(圖1),冰晶的生長對肌肉細(xì)胞造成的機械損傷導(dǎo)致肌肉細(xì)胞基質(zhì)被擠壓破碎;而且冷凍后細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)濃度升高,肌肉蛋白失水、肌動球蛋白變性、聚集,嚴(yán)重降低肌肉質(zhì)構(gòu)特性、破壞肉餡的組織狀態(tài)[11]。

2.2.2 氧化反應(yīng)引起肉餡品質(zhì)劣變 肌肉作為速凍肉餡類制品的重要原料,在絞碎、斬拌及混勻等機械作用下細(xì)胞的完整性被破壞,空氣中的氧氣分子、機械設(shè)備中的金屬離子摻入其中,此時蛋白質(zhì)成為活性氧基團(tuán)(Reactive Oxygen Species,ROS)直接攻擊的對象。ROS奪取氫原子后產(chǎn)生以蛋白質(zhì)碳為中心的自由基(P·),在有氧條件下該自由基連續(xù)轉(zhuǎn)化形成過氧化氫自由基(POO·),若再奪取氫原子即形成烷基過氧化物(POOH),進(jìn)一步反應(yīng)可生成烷氧自由基(PO·)和羥基衍生物(POH)。凍藏處理后由于抗氧化系統(tǒng)逐漸崩潰,肌原纖維蛋白在游離的金屬離子(Fe2+、Cu2+等)和血紅素類(如肌紅蛋白、血紅蛋白)等氧化誘發(fā)物的作用下極易氧化,氧化損傷易引起氨基酸側(cè)鏈修飾[38]、肽鏈骨架斷裂破碎[39]等,使非極性殘基不斷暴露,促進(jìn)蛋白質(zhì)交聯(lián)衍生物形成,導(dǎo)致二者之間發(fā)生交聯(lián)聚集;另外,蛋白質(zhì)與氧化物之間親和力增強,通過氨基酸側(cè)鏈的直接氧化和肽骨架的斷裂形成羰基(醛基和酮基),生成氫過氧化物、POH、羰基復(fù)合物和二硫化物等,誘導(dǎo)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)展開。蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)和功能特性發(fā)生改變,包括蛋白質(zhì)的分子量大小、形狀、氨基酸組成、疏水基團(tuán)與親水基團(tuán)比值、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)排列、α-螺旋與β-折疊比例和分子間作用力等,從而影響肉餡的品質(zhì)[40]。同時肉餡在凍藏過程中,由于凍藏時間較長、溫度波動,細(xì)胞內(nèi)部水分外滲,細(xì)胞外液濃度降低[7],發(fā)生重結(jié)晶,產(chǎn)生的機械擠壓引起肌肉蛋白變性[41]。肌肉蛋白質(zhì)氧化機制、途徑及產(chǎn)物如圖2所示[42]。

圖2 蛋白質(zhì)氧化機制、途徑及產(chǎn)物[35]Fig.2 Mechanism,pathway and product of protein oxidation[35]

脂肪是構(gòu)成速凍肉餡類制品餡料非常重要的成分,能夠賦予食品良好的感官品質(zhì)和化學(xué)特性,同時脂肪氧化也是導(dǎo)致食品品質(zhì)下降的一個重要原因。與蛋白氧化相同,脂肪氧化也是自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的結(jié)果,包括:起始、傳遞、終止三個階段[43]。即:自由基鏈的引發(fā)階段:脂肪在氧化劑(如光、高能輻射)作用下生成脂質(zhì)自由基(L·);傳播期:脂質(zhì)自由基(L·)和氧形成過氧化自由基(LOO·);終止期:過氧化自由基從一分子(LH)中奪取一個氫原子形成氫過氧化物(LOOH)。脂肪氧化過程中,不飽和脂肪酸經(jīng)反應(yīng)初期形成大量初級氧化產(chǎn)物,經(jīng)過鏈終止期分解形成次級氧化產(chǎn)物醛、酮以及呋喃等化合物,通過TBARS值和POV值來衡量脂肪氧化的程度[44]。冷藏過程中,冰晶的形成破壞了細(xì)胞和肌纖維的結(jié)構(gòu),脂肪自由基氧化,導(dǎo)致肉色變化并產(chǎn)生不良風(fēng)味等[45]。當(dāng)產(chǎn)品加工熟制后,高分子量物質(zhì)(血紅蛋白、肌紅蛋白、鐵蛋白)釋放鐵離子能夠與氨基酸和核酸等形成鰲合物,促進(jìn)脂肪氧化的發(fā)生。陳炎等[2]研究發(fā)現(xiàn)水餃肉餡在-18 ℃貯藏3月過程中,TBARS值不斷增加,并且酸敗味逐漸加重,當(dāng)TBARS值超過0.5 mg/kg時,由于產(chǎn)生的自由基和次級代謝產(chǎn)物奪取肌紅蛋白中Fe2+的電子使其成為Fe3+,從而加快肌肉蛋白質(zhì)的氧化[46],水餃產(chǎn)生明顯的哈喇味。另外,速凍肉餡類制品運輸過程中由于溫度的波動極易出現(xiàn)微生物污染及產(chǎn)生毒素等現(xiàn)象,降低肉餡類制品的營養(yǎng)價值并產(chǎn)生安全隱患(產(chǎn)生有毒有害物質(zhì))[47]。因此肉類食品在加工和貯藏過程中,蛋白質(zhì)氧化和脂肪氧化是目前困擾肉類工業(yè)發(fā)展的一大技術(shù)難題。

3 阻斷速凍肉餡類制品品質(zhì)劣變的研究現(xiàn)狀

速凍肉餡類制品品質(zhì)和營養(yǎng)安全性能取決于面皮及餡料的質(zhì)量及相關(guān)的控制技術(shù)。

3.1 面皮劣變的阻斷技術(shù)

優(yōu)化面皮加工工藝[48]、完善面皮凍藏條件、合理使用添加劑[37]等可以有效地抑制速凍肉餡類制品面皮品質(zhì)劣變。結(jié)合凍藏過程中小麥蛋白分子量、微觀結(jié)構(gòu)和物理性能的變化來揭示速凍肉餡類制品面皮品質(zhì)劣變的機制,為更有效地阻斷面皮劣變提供理論依據(jù)[49]。

3.1.1 面粉種類和組成對面皮品質(zhì)劣變的阻斷 不同種類面粉的組成成分不同,導(dǎo)致凍藏后面筋蛋白結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度的降解,對面皮品質(zhì)劣變的影響也不同。王沛等[26]發(fā)現(xiàn)黑麥麩皮中的水溶性阿拉伯木聚糖(water extractable arabinoxylan,WEAX)對冷凍面皮品質(zhì)具有明顯的改良作用,可降低面皮中的可凍結(jié)水含量、抑制面筋蛋白脫水,降低面筋蛋白高級結(jié)構(gòu)的破壞程度,有效地控制面皮品質(zhì)劣變。糯小麥粉中富含支鏈淀粉,在凍融過程中老化速度慢、穩(wěn)定性高。將糯小麥粉摻入到小麥粉中,可提高速凍水餃皮的蒸煮特性和生餃子皮的強韌性,顯著降低水餃的凍裂率、增加其粘性[48]。因此選用面筋品質(zhì)好、凍融穩(wěn)定性高的面粉制作速凍肉餡類制品至關(guān)重要。

3.1.2 凍藏條件對面皮品質(zhì)劣變的阻斷 冰晶體積小、分布均勻有利于冷凍面皮的保存,因此,采用控制冰晶生長的凍藏條件(凍藏方式、凍藏時間等)能夠抑制面皮品質(zhì)劣變。Tao等[50]運用超聲輔助冷凍技術(shù)研究發(fā)現(xiàn),超聲輔助冷凍水合面筋蛋白可顯著縮小可凍結(jié)水變化范圍,產(chǎn)生的冰晶粒徑小且分布均勻,經(jīng)冷凍后的面筋蛋白內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密,孔壁較厚且光滑,可以有效地保護(hù)面筋蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。Kondakci等[51]研究發(fā)現(xiàn),冷凍速度越快、儲藏溫度越低,面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)破壞程度越低、蛋白質(zhì)穩(wěn)定性越好,制成的面皮在冷凍過程中貨架期越長。Huang等[16]發(fā)現(xiàn)貯藏過程中波動溫度嚴(yán)重破壞餃子皮中面筋蛋白的微觀結(jié)構(gòu),導(dǎo)致蛋白持水力下降,餃子皮彈性降低、口感變差。因此,改變凍結(jié)方式、降低凍藏溫度、避免凍藏過程中的溫度波動能夠有效地控制速凍肉餡類制品面皮品質(zhì)劣變。

3.1.3 添加劑對面皮品質(zhì)劣變的阻斷 為了改善速凍肉餡類制品面皮的品質(zhì),目前我國根據(jù)不同的產(chǎn)品需求,將乳化劑、抗凍蛋白等加入到面粉中,提高面皮品質(zhì)。劉鐘棟等[52]將餃子皮在低溫下切片,通過顯微觀察內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)時發(fā)現(xiàn),向面粉中加入具有晶體控制特性的乳化劑后,水的表面張力降低、潤濕性增加,餃子皮在凍藏過程中形成冰晶體積變小,對餃子皮結(jié)構(gòu)的破壞程度降低,能夠有效地控制面皮品質(zhì)劣變。添加抗凍蛋白可降低面筋蛋白溶液的冰點、抑制重結(jié)晶,維持面筋蛋白微觀結(jié)構(gòu),保證面筋具有良好的持水性,提高冷凍面皮加工特性[53]。

3.2 肉餡劣變的阻斷技術(shù)

肉餡組成成分多樣,可向肉餡中添加酯類、酚類等天然提取物來降低肉餡在凍藏過程中的干耗、抑制氧化反應(yīng),從而改善肉餡的品質(zhì)。陳炎等[2]發(fā)現(xiàn)添加單甘酯和蔗糖酯可明顯降低肉餡的解凍損失(分別下降2.73%、2.79%)與蒸煮損失(分別下降3.37%、3.57%),減少肉餡凍藏過程中的凍融析水率[54];同時二者作為乳化劑在一定程度上能夠降低肉餡內(nèi)的脂肪氧化,控制速凍水餃凍藏過程中的品質(zhì)變化。此外,荔枝粉中龍膽酸和兒茶酚可有效地控制凍藏乳化豬肉丸中蛋白質(zhì)和脂肪的氧化,延長豬肉丸的貨架期[55];橄欖葉提取物中富含抗氧化活性成分(如橄欖苦苷、類黃酮等多酚類物質(zhì)),可延緩豬肉餅中n-3不飽和脂肪酸的氧化、抑制冷凍豬肉餅的品質(zhì)劣變[44];黃、綠銀杏葉的水、乙醇和丙醇提取物對凍藏肉丸中脂質(zhì)和膽固醇的穩(wěn)定性有明顯的提高作用,有效地抑制膽固醇氧化物的形成,降低冷凍肉丸的品質(zhì)損失[56];青蘋果多酚可明顯提高凍藏肉糜蛋白的乳化性,使凍藏肉糜類食品的應(yīng)用市場更加廣闊[57]。除此之外,肉餡中的料肉比[58]、脂肪添加量、關(guān)鍵工藝參數(shù)[59]、包裝方式[60]、貯藏條件和解凍方式等也會影響肉餡類制品微生物動態(tài)變化及代謝產(chǎn)物的積累[61]。

4 展望

速凍肉餡類制品凍藏過程中冰晶遷移和重結(jié)晶現(xiàn)象的發(fā)生導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性,脂肪、蛋白質(zhì)的氧化使蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)重新排列、高聚化合物聚合度降低,引起速凍肉餡類制品品質(zhì)劣變。為提高速凍肉餡類制品品質(zhì)和質(zhì)量安全性,應(yīng)優(yōu)化產(chǎn)品加工工藝、選擇合適的冷凍條件、健全凍藏鏈,并結(jié)合速凍肉餡類制品品質(zhì)劣變的機理,選擇高效物控制和阻斷技術(shù),構(gòu)建速凍肉餡類制品技術(shù)創(chuàng)新體系,結(jié)合新技術(shù)對速凍肉餡類制品品質(zhì)劣變機理進(jìn)行溯源并抑制其劣變。

4.1 靶向分析速凍肉餡類制品品質(zhì)劣變機制

凍藏過程中冰晶的生長是速凍肉餡類制品品質(zhì)劣變的主要原因,目前研究多集中在冰晶生長速率以及分布情況,但是很少研究冰晶形成位置和過程?？赏ㄟ^超高分辨顯微鏡對制品在凍藏過程中形成的冰晶進(jìn)行動態(tài)分析、構(gòu)建定格的圖像,為氣液兩相互作提供多樣的視角;也可利用時域核磁共振技術(shù)監(jiān)測凍藏過程中水分分布以及冰晶變化情況,通過分子模擬技術(shù),與冰晶面進(jìn)行對接,確定冰晶結(jié)合位點,靶向添加抗凍劑抑制速凍肉餡類制品品質(zhì)劣變。

4.2 冷凍新技術(shù)在速凍肉餡類制品中的應(yīng)用

流態(tài)化技術(shù)具有換熱均勻、冷凍速度快、產(chǎn)品損耗低等突出優(yōu)點,已廣泛用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域,但是速凍食品領(lǐng)域應(yīng)用還未見報道?？刹捎昧鲬B(tài)化速凍技術(shù)對速凍肉餡類制品進(jìn)行冷凍,同時探究適合速凍肉餡類制品的冷凍條件(冷凍介質(zhì)的選擇、冷風(fēng)流速以及冷凍時間等)是該技術(shù)應(yīng)用于速凍肉餡類制品的關(guān)鍵。