不同解凍方式對817肉雞食用品質和肌原纖維蛋白特性的影響

王建軍,雷陽,黃天然,黃明*

(1.南京農業(yè)大學食品科學技術學院/農業(yè)農村部肉品加工重點實驗室/江蘇省肉類生產與加工質量安全控制協同創(chuàng)新中心,江蘇 南京 210095;2.南京黃教授食品科技有限公司/江蘇省畜禽產品加工工程技術研究中心/國家禽肉加工技術研發(fā)專業(yè)中心,江蘇 南京 211225)

中國是肉雞生產和消費大國,肉雞主要由白羽、黃羽和817肉雞組成。817肉雞又稱肉雜雞或雜交小肉雞,具有成活率高、生長速度快、肉質鮮美等特點,經過30多年的發(fā)展,現已成為我國肉雞產業(yè)的三大主導類型之一[1]。

目前817肉雞的初加工產品以冷凍的整雞以及分割雞肉產品為主。冷凍肉在加工之前需要解凍,而不恰當的解凍方式會加劇汁液流失以及維生素、氨基酸等營養(yǎng)物質的損失,從而降低產品的營養(yǎng)價值和商業(yè)價值[2]。因此,選擇正確的解凍方式對肉品質的保證至關重要。食品工業(yè)中常用的解凍方式主要有流水解凍、低溫解凍和空氣解凍。流水解凍具有解凍效率高、操作簡單、解凍肉品質良好等特點。譚明堂等[3]比較了5種解凍方式(空氣解凍、靜水解凍、流水解凍、微波解凍和超聲波解凍)對魷魚品質的影響,發(fā)現流水解凍的魷魚保水性最好,肌肉組織結構完整,脂質和蛋白氧化程度小,而空氣解凍的魷魚品質較差。低溫解凍溫度低,可延緩脂質和蛋白的氧化但存在解凍耗時長,設備占地面積大等缺點。劉磊等[4]研究報道了流水解凍、低溫解凍和快速微波解凍對鵝腿肉的影響,發(fā)現低溫解凍的鵝腿肉剪切力值小、蛋白質氧化程度小、二級結構穩(wěn)定,品質最佳。超聲波解凍作為一項新興的解凍技術,原理是食品的凍結區(qū)域對超聲波的吸收比未凍結區(qū)域高出幾十倍,并且在初始凍結點附近的吸收能力最大[5],所以超聲波解凍效率高,解凍均勻,可以減少解凍過程肉品質的劣變。Guo等[6]研究了不同超聲功率(0、200、400、600 W)對白牦牛背最長肌的影響,發(fā)現400 W超聲波解凍可以提高解凍效率,維持牦牛肉的保水性和色澤,顯著增加游離氨基酸、礦物質、維生素等營養(yǎng)物質的含量。然而這些解凍方式的研究對象主要集中在豬肉、牛肉、羊肉、魷魚等畜肉和水產品上,針對禽肉尤其是817肉雞的研究鮮有報道。因此,本試驗以817肉雞的雞胸肉為研究對象,研究4種解凍方式(空氣解凍、流水解凍、超聲波解凍和低溫解凍)對雞胸肉食用品質和肌原纖維蛋白特性的影響,旨在為817肉雞在生產加工中選擇合適的解凍方式提供試驗依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器設備

817肉雞由南京黃教授食品科技有限公司提供,平均活重1.2 kg。5,5-二硫代-2-硝基苯甲酸(DTNB)、氯化鉀、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、五水硫酸銅等均為國產分析純。

RC-4溫度記錄儀購自杭州美控自動化技術有限公司;CR-400手持色差儀購自日本Konia Minolta公司;FE20手持pH計購自瑞士Metler Toledo公司;C-LM3B數顯式肌肉嫩度儀購自北京布拉德科技發(fā)展有限公司;Ultra TurraxT25高速勻漿機購自德國IKA公司;JY LabramHR800顯微激光拉曼儀購自法國Jobin-Yvon公司;TECAN多功能酶標儀購自德國IKA公司;Zs90Zeta電位儀購自英國馬爾文公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品處理將45塊新鮮雞胸肉剔除筋膜,修整成大小均一的橢圓形,長約10 cm,寬約5 cm,質量為(200±10)g,隨機分成5組,每組9塊。1組為對照組(室溫,CK),其余4組樣品插入RC-4溫度記錄儀后于-20 ℃冷庫冷凍24 h(中心溫度-18 ℃)。分別采用空氣解凍(KQ)、流水解凍(LS)、超聲波解凍(CS)和低溫解凍(DW)4種方法處理,當肉樣中心溫度達到0 ℃時視為解凍完成。具體解凍方式見表1。

表1 雞胸肉的4種解凍方式Table 1 Four thawing methods of chicken breast

1.2.2 pH值的測定將手持pH計插入解凍后的樣品中測定pH值,每個樣品在不同位置測3次,取平均值[4]。

1.2.3 解凍損失、蒸煮損失和滴水損失的測定[4]解凍損失率:雞肉樣品解凍前稱重記為m1,解凍后用濾紙吸干表面水分再稱重并記為m2。解凍損失率=(m1-m2)/m1×100%。

蒸煮損失率:從每塊樣品上切取約80 g(m1)肉于自封袋中并做好標記,水浴加熱至中心溫度75 ℃,保溫30 min,取出冷卻至室溫,用濾紙擦干表面水分后稱重并記為m2。蒸煮損失率=(m1-m2)/m1×100%。

滴水損失率:沿著肌纖維方向從各組肉樣上切取3 cm×2 cm×1 cm的肉塊稱重記為m1,用鐵絲鉤住一端,使肌纖維垂直向下懸掛于一次性紙杯中,保鮮膜封口后在4 ℃冰箱中放置24 h后稱重并記為m2。滴水損失率=(m1-m2)/m1×100%。

1.2.4 色澤和剪切力的測定手持色差儀測定肉樣L*值(亮度值)、a*值(紅度值)和b*值(黃度值)。每個樣品在不同位置測3次,取平均值[4]。

剪切力:沿著肌纖維方向將測完蒸煮損失率的樣品切成3 cm×1 cm×1 cm的3個肉條,用嫩度儀垂直肌纖維方向進行剪切,每個肉條剪切1次,結果取平均值[4]。

1.2.5 低場核磁共振分析將各組雞胸肉切成2 cm×2 cm×1 cm的肉塊并用保鮮膜包好放入核磁檢測管中,線圈溫度32 ℃,在質子共振頻率21 MHz下使用CPMG序列測定T2弛豫時間。掃描16次,重復獲取 4 096 個回波數據,擬合0.01～3 000 ms的弛豫時間。

1.2.6 肌原纖維蛋白(MP)的提取以及溶解度和濁度的測定采用Traore等[7]的方法提取MP。采用Martini等[8]的方法,取2 mL MP(2 mg·mL-1)于10 mL離心管中,2 000g4 ℃條件下離心20 min。用雙縮脲試劑法測定上清液的蛋白濃度。溶解度=上清液蛋白濃度/原蛋白濃度×100%。將2 mg·mL-1MP在600 nm處的吸光值作為濁度。

1.2.7 粒徑和Zeta電位以及總巰基含量的測定采用Su等[9]的方法,將1 mg·mL-1MP用0.22 μm過濾器(水系)過濾后,采用Zs90Zeta電位儀測定粒徑和Zeta電位。采用Xue等[10]的方法測定總巰基含量。

1.2.8 拉曼光譜分析采用Sun等[11]的方法,用50×透鏡的顯微鏡將激光束聚焦在蛋白上,采集400～4 000 cm-1的信號。具體參數:掃描2次,曝光60 s,分辨率2 cm-1,采樣速度120 cm-1·min-1。用PeakFit 4分析二級結構的百分比。

1.2.9 三級結構的測定采用Li等[12]的方法,使用TECAN多功能酶標儀測定0.1 mg·mL-1MP的熒光發(fā)射光譜,激發(fā)波長295 nm,發(fā)射波長300～400 nm,狹縫寬度20 nm,掃描速率1 200 nm·min-1。

1.3 數據分析

采用SAS 9.0軟件進行單因素方差分析(ANOVA),采用Duncan’s多重比較分析差異顯著性,顯著水平設為0.05。使用Origin 2021軟件作圖。

圖1 不同解凍方式肉樣中心溫度的變化曲線Fig.1 Variation curve of meat sample center temperature under different thawing methods

2 結果與分析

2.1 解凍過程中雞肉中心溫度的變化情況

由圖1可知:4種解凍方式解凍速率由大到小依次為LS、CS、KQ、DW,解凍時間分別為24.2、56.8、174.3、660.0 min。此外,4種解凍方式在肉的中心溫度為-18～-5 ℃時解凍速率較快,在-5～-1 ℃時解凍速率減小。

2.2 不同解凍方式對雞胸肉食用品質的影響

由表2可知:處理組與CK組的pH值無顯著性差異(P>0.05)。CK組的蒸煮和滴水損失率最低。與其他處理組相比,LS組的解凍、蒸煮和滴水損失率最低,而DW組的解凍、蒸煮和滴水損失率最高。CK組的L*值和a*值顯著高于KQ、CS和DW組(P<0.05),處理組之間L*值和a*值無顯著性差異,CK、KQ和LS組的b*值顯著高于CS和DW組。DW組的剪切力值顯著高于KQ組,且CK、KQ、LS和CS組之間無顯著性差異。表明解凍過程對雞胸肉pH值無影響,對剪切力影響較小,對色澤有顯著影響,CK和LS組的保水性較好,KQ和DW組較差。

表2 不同解凍方式對雞胸肉食用品質的影響Table 2 The effect of different thawing methods on the edible quality of chicken breast

2.3 不同解凍方式對雞胸肉水分分布的影響

由圖2-A可知:低場核磁出峰時間分別為1～10 ms(T2b)、10～100 ms(T21)和100～1 000 ms(T22),分別對應結合水、不易流動水和自由水。由圖2-B可知:不同解凍方式對雞胸肉T2弛豫時間有顯著影響(P<0.05)。CK組的T2b、T21和T22最短而DW組最長。LS組的T2b顯著短于KQ組,KQ和LS組的T21顯著短于CS組,LS和CS組的T22顯著短于KQ組。表明,與CK組相比解凍過程延長了T2弛豫時間,使不易流動水向自由水遷移。由圖2-C可知:不同解凍方式對雞胸肉T2峰比例有顯著影響。CK、LS和DW組的結合水比例顯著高于KQ和CS組,CK和LS組的不易流動水比例顯著高于DW組,KQ、CS、DW組的自由水比例顯著高于LS組。表明CK和LS組含有較多的結合水和不易流動水,其他3個處理組表現出不易流動水向自由水遷移的趨勢,與保水性結果相一致。

圖2 不同解凍方式對雞胸肉水分分布(A)、T2弛豫時間(B)和T2峰比例(C)的影響Fig.2 The effect of different thawing methods on chicken breast water distribution(A), T2 relaxation time(B)and T2 peak ratio(C)

2.4 不同解凍方式對雞胸肉肌原纖維蛋白(MP)特性的影響

2.4.1 不同解凍方式對MP溶解度和濁度的影響由圖3可知:CK組的溶解度顯著高于處理組,LS組顯著高于KQ和DW組。DW組的濁度顯著高于CK和3個處理組,CK和LS組顯著低于其他3個處理組,KQ和CS組之間無顯著性差異,與溶解度結果相對應。表明解凍過程增加了蛋白的聚集,處理組中LS和CS組的聚集程度較小,KQ和DW組較大。

圖3 不同解凍方式對肌原纖維蛋白溶解度和濁度的影響Fig.3 The effect of different thawing methods on the solubility and turbidity of myofibril protein

2.4.2 不同解凍方式對MP粒徑和Zeta電位的影響由圖4-A可知:DW組的粒徑顯著高于CK組(P<0.05),處理組之間無顯著性差異,而KQ和DW組的粒徑要大于LS和CS組。表明解凍過程導致蛋白的聚集,DW組的聚集程度最大,LS組最小。由圖4-B可知:CK組Zeta電位的絕對值顯著高于處理組,DW組顯著低于CS組,KQ、LS和CS組之間無顯著性差異。表明解凍過程改變了MP的穩(wěn)定性,CK組最穩(wěn)定,DW組最不穩(wěn)定。

圖4 不同解凍方式對肌原纖維蛋白粒徑(A)和Zeta電位(B)的影響Fig.4 The effect of different thawing methods on particle size(A)and Zeta potential(B)of myofibril protein

2.4.3 不同解凍方式對MP總巰基的影響由圖5可知:CK組的總巰基含量顯著高于處理組,LS和CS組顯著高于KQ和DW組。表明解凍過程導致蛋白的氧化,LS和CS組的氧化程度低于KQ和DW組。

圖5 不同解凍方式對肌原纖維蛋白總巰基 含量的影響Fig.5 The effect of different thawing methods on the total sulfhydryl content of myofibril protein

2.4.4 不同解凍方式對MP二級結構的影響由圖6可知:CK組α-螺旋的含量最高(48.23%),其次是LS組(36.09%),DW組(30.26%)最低。處理組的β-折疊含量都高于CK組。CS組β-轉角的含量最高,CK組最低。CK組和DW組無規(guī)則卷曲的含量高于其他3個處理組。表明解凍過程對MP二級結構的比例產生了影響,表現為α-螺旋的減少和β-折疊的增加。

圖6 不同解凍方式對肌原纖維蛋白二級結構比例的影響Fig.6 The effect of different thawing methods on myofibril protein secondary structure ratio

2.4.5 不同解凍方式對MP三級結構的影響由圖7-A可知:CK組的熒光強度最高,其次是LS組,其他3個處理組的熒光強度相對接近但都遠離CK組。表明解凍過程對MP三級結構產生了影響,其中LS組的影響最小,對其他3個處理組影響較大。由圖7-B可知:處理組的最大熒光發(fā)射波長(λmax)出現了顯著的紅移(向更長的波長),但LS組的λmax顯著短于其他3個處理組。

圖7 不同解凍方式對肌原纖維蛋白熒光光譜(A)和λmax(B)的影響Fig.7 The effect of different thawing methods on the fluorescence spectrum(A)and λmax(B)of myofibril protein

3 討論

流水解凍和超聲波解凍熱交換效率高,解凍時間短,而空氣解凍熱交換效率低,低溫解凍溫度低,所以解凍時間長。本研究中,4種解凍方式的解凍速率在-18～-5 ℃較快,-5～-1 ℃較慢,可能是因為-5～-1 ℃是肉的最大冰晶形成區(qū),此區(qū)域肉的導熱系數降低,同時-5～-1 ℃也是解凍時最大冰晶融化的溫度帶,冰晶融化時會釋放大量潛熱,使得雞胸肉和水的溫差變小,所以解凍速率減小。

本研究表明,解凍過程對pH值無顯著影響,LS和CS組的保水性指標都優(yōu)于KQ和DW組,DW組a*值的平均值大于其他3個處理組,處理組的剪切力值均出現了不同程度的增加。可能是因為雞胸肉已經度過了僵直期,糖酵解酶和蛋白酶的作用已完成,pH值較穩(wěn)定,不再受冷凍和解凍的影響[13]。保水性是反映肉質的重要指標,解凍過程增加了肉樣的汁液流失,因為蛋白質氧化生成二硫鍵和羰基改變了肌肉蛋白結構,導致肌肉細胞損傷,降低了保水能力[14]。本試驗中LS和CS組的解凍時間短,氧化程度小,保水性較好。KQ、LS和CS組的解凍溫度較高,導致肌肉的部分細胞骨架蛋白變性使得細胞中亞鐵血紅素水解,降低了紅度值[15]。嫩度是評定肉品質的重要指標,剪切力可以客觀反映肉的嫩度[16]。本試驗中處理組的剪切力值增加,可能是因為解凍過程發(fā)生汁液流失,導致只有少量的水用于水合肌纖維,增加了肉的韌性[17]。低場核磁共振可用來分析肉樣中水的含量、分布和流動性[18]。本研究表明,處理組的T2弛豫時間與CK組相比均出現了不同程度的延長,LS組的結合水和不易流動水含量最高,自由水含量較少。說明解凍會導致不易流動水向自由水遷移,而LS組只有很少的結合水和不易流動水轉變成自由水,因為結合水和不易流動水能夠抵抗凍融[19],所以LS組的保水性較好,這與Zheng等[20]的研究結果一致。溶解度和濁度是評估MP聚集的指標[21]。本研究表明,CS組的溶解度較高,CK和LS組的濁度最小,表明MP聚集程度較小,可能是超聲波的空化作用破壞了控制蛋白聚集體分子間交聯的物理力,使得溶解度增加[22]。本研究中,濁度的結果與溶解度相對應,可能是因為具有較小的粒徑和較大的絕對Zeta電位[23]。較小的粒徑導致蛋白質顆粒之間表面積增大,對溶液的穩(wěn)定性有積極作用,與Shen等[24]的研究結果蛋白質顆粒尺寸的減小有利于提高乳液的穩(wěn)定性相類似。

總巰基的減少可以反映蛋白的氧化。本研究表明,處理組的總巰基含量均低于CK組,表明解凍過程導致了蛋白氧化,因為解凍可以加速巰基氧化成二硫鍵,還會導致MP的解折疊[25],也可能是因為解凍導致肌肉細胞的破裂,釋放了氧化酶和過氧化物,加劇了蛋白的氧化[26]。蛋白的氧化還會導致粒徑的增加和蛋白的聚集[27],這也解釋了KQ和DW組的粒徑較大的原因。

拉曼光譜常用來分析蛋白質二級結構的變化。本研究表明,處理組α-螺旋的含量均低于CK組,而β-折疊含量都高于CK組,LS組的熒光光譜強度最接近CK組,其他3個處理組則遠離CK組?？赡苁且驗棣?螺旋轉變成了β-折疊,與Sun等[28]和Shao等[29]的研究結果類似。α-螺旋是依靠蛋白質多肽鏈羰基氧和氨基氫之間的氫鍵來穩(wěn)定結構[30],α-螺旋的減少表示肌球蛋白發(fā)生解旋,因為蛋白質中α-螺旋主要在肌球蛋白中,解旋的發(fā)生會影響蛋白質骨架的穩(wěn)定性[31]。內源性熒光光譜法常用來跟蹤食品加工中蛋白質三級結構的變化。當三級結構遭到破壞時,內源性色氨酸和其他疏水氨基酸殘基會脫離蛋白質核心,使得熒光強度降低[22],所以可以通過測定熒光強度和λmax來分析蛋白質三級結構。本研究中,處理組的λmax都出現了紅移,可能是由于蛋白質的氧化和聚集引起的[32],也可能是因為色氨酸殘基在解凍過程中發(fā)生解折疊而變得更加極性,破壞了蛋白質的三級結構[33]。

綜上所述,不同解凍方式對雞胸肉的食用品質、水分分布,肌原纖維蛋白的溶解度、粒徑、總巰基含量以及二、三級結構會產生不同程度的影響。流水解凍的雞胸肉保水性、色澤、嫩度最佳,肌原纖維蛋白的聚集和氧化程度小并且具有相對穩(wěn)定的二級和三級結構。本研究結果為817肉雞在生產加工中選擇合適的解凍方式提供參考。