【技术探究】特色畜肉速冻/解冻品质提升新技术的研究进展

文摘   三农   2024-07-10 09:00   江苏  

畜肉常指来源于猪、牛、羊等的肌肉组织以及动物内脏。因其含有丰富的蛋白质、脂肪、水分和其他营养物质且具有独特的风味而广受人们的欢迎和喜爱。然而,畜肉在储存过程中容易因微生物变质而变质。冷冻贮藏是延长畜肉保质期的主要方式之一。冷冻会降低所有食物的水分活度和酶活性,从而延缓或避免变质,延长储存期,同时保留原有风味并减少营养物质的损失。全球冷冻食品的产量也在快速增长。不幸的是,不当的冷冻和解冻过程常会导致畜肉品质下降,包括汁液流失、脂肪氧化、风味劣变、质构塌陷、颜色变化以及微生物增殖等。为了提升特色速冻/解冻畜肉品质,拓宽冷冻保藏技术的应用面,江南大学食品学院张慜教授团队长期致力于不断探究新技术以改进冷冻/解冻过程。本文对张慜教授团队在特色畜肉速冻/解冻品质提升新技术的研究进展做简要介绍。


一、特色畜肉冻前预处理技术的研究进展

一段时间以来,人们已经知道湿产品的预脱水可以有效改善冷冻过程,并有助于获得更小和均匀的冰晶。因此,本团队开发了一种新的预脱水方法,利用红外线和微波加热来预脱水猪肉块从而提高冷冻肉制品质量。实验对预脱水方法的可行性进行了验证并评估了对猪里脊肉的品质的提升效果。结果表明,微波和红外线预脱水均能减少猪里脊肉的解冻损失;使用微波50W强度的1.92 W/g湿猪肉,最小损失仅为1.7%左右。预脱水还降低了所有样品的硬度,并增加了弹性、内聚力和弹性。值得注意的是,预处理没有损坏颜色。根据这项研究的结果,得出的结论是,在冷冻前使用适当强度的微波或红外线场进行热预处理可以生产出高质量的冷冻猪肉。

图1 不同预处理方法对冷冻/解冻猪肉质量属性的影响


二、特色畜肉冷冻技术的研究进展

2.1 红外预脱水结合磁场辅助协同冷冻

磁场已被证明对食品冷冻过程有帮助。当施加磁场时,细胞内会形成均匀细小的冰晶,并且解冻后汁液损失减少。本团队研究了红外预脱水联合磁场冷冻对牛肉冷冻效率和解冻产品品质的影响。预脱水联合磁场冻结使冷冻时间缩短27.13%。解冻损失分别从普通冷冻的4.39%降低到预脱水冷冻的2.05%、磁场冷冻的1.78%和预脱水联合磁场冷冻的0.31%。此外,磁场冻结和红外预脱水结合磁场冻结(DCMF)可以更好地保持样品中的水分状态。颜色和pH结果证实,DCMF的产品质量优于其他条件。解冻产物肌原纤维蛋白的热稳定性均保持良好。预脱水结合磁场冷冻后,牛肉蛋白的二级结构得以良好维持。TBARS值结果也表明,DCMF对脂肪氧化的影响较小。因此,红外线预脱水结合磁场冷冻可能是一种很有前途的牛肉保鲜方法。

图2 红外预脱水结合磁场辅助冷冻对冷冻/解冻猪肉质量属性的影响

2.2 高压电场和静磁场辅助冷冻
由于节能、环保等优点,高压电场和磁场辅助冷冻技术近年来引起了很多关注。为提高猪里脊肉的冷冻速度和解冻产品品质,本团队在冷冻过程中分别利用高压电场和静磁场进行实验研究。在测试的最佳电场(10kV/m)和磁场(2mT)条件下,猪里脊肉的冷冻时间分别缩短了40.04%和37.81%,解冻损失分别从常规冷冻的5.7%下降到1.7%和2.4%。此外,二者都能更好地保持样品中的水分状态、颜色和pH。最佳处理获得的解冻产物中的肌原纤维蛋白也被发现在热上更稳定。电场和磁场有助于提高猪里脊肉的冷冻效率和质量。
图3 高压电场和静磁场辅助冷冻对冷冻/解冻猪肉质量属性的影响
2.3 磁场辅助浸泡冷冻
浸入式冷冻技术是一种以液体为介质的冷冻技术,能够大大提高传热效率。在新的冷冻技术中,磁场常用于协助食品的保存和冷冻。本团队采用了不同的磁场强度辅助浸泡冷冻方法。结果表明了6 mT磁场对肉品质的保鲜效果在各处理组中最显著,解冻损失比0mT低44.96%。同时,6mT组还有助于控制pH值、蒸煮损失、离心损失、冷冻速率、蛋白质氧化和水分分布。实验结果表明,新型冷冻方法可以提高猪肉品质,但效果并未随磁场强度的增加而变得更显著。
图4 磁场辅助浸泡冷冻对冷冻/解冻猪肉质量属性的影响

三、特色畜肉解冻技术的研究进展

3.1 红外和微波交替解冻

微波解冻主要基于微波的加热效应和电磁感应物质对微波能量的吸收,将其转化为热量以实现解冻。红外解冻同样可以利用其加热特性改善解冻过程。本团队探索了一种将红外线和微波相结合的新解冻方法。对比66.5 min的空气解冻,红外线和微波交替解冻仅用了约11.81min。拉曼光谱和低场核磁共振结果表明,与微波解冻和红外线解冻相比,交替解冻保持了更好的蛋白质二级结构组成和水分状态。解冻损失和质构方面,交替解冻的损失均最低。扫描电子显微镜结果还显示,交替解冻对肌肉结构的损伤减少。关于解冻后肉的气味,交替解冻更好地保留了气味,更接近新鲜样品。因此,交替解冻可用于提高解冻速度,以保护解冻猪肉的质量。

图5 红外和微波交替解冻对冷冻/解冻猪肉质量属性的影响

3.2 微波、超声波和红外解冻方法

为减少肉类解冻造成的质量损失,新的物理场解冻方法进入了人们的视线。本团队研究了使用微波解冻、超声波解冻和红外线解冻等方法解冻冷冻肉。可以得出结论,物理场解冻方法可以减少解冻的烹饪损失、蛋白质和脂质氧化,并保留解冻肉的颜色和质地。与常温解冻的肉类样品相比,猪肉、牛肉和羊肉的超声波解冻损失分别降低了约43%、45%和43%。蒸煮损失分别下降了8.1%、7.5%和10.10%。LF-NMR结果表明,超声解冻的结合水和固定化水含量最高。这些结果表明超声波解冻显示出最佳效果。

图6 微波、超声波和红外解冻对冷冻/解冻猪肉质量属性的影响

团队介绍

Team Introduction

“生鲜食品探究”团队(原江南大学“生鲜食品加工与保鲜”研究团队)始建于1997年,隶属于江南大学食品学院。团队依托江南大学国家“双一流”建设“食品科学与工程”重点学科、江苏省“生鲜食品智能加工与品质监控”国际联合实验室、“生鲜食品加工与保鲜”系列国际研讨会学术委员会、中国商业联合会“生鲜食品加工与保鲜”重点实验室,在生鲜食品领域不断探索创新,目前已培养毕业研究生/博士后超200名。团队主要研究方向为:(1)生鲜食品干燥/冷冻/杀菌/保鲜/油炸等新技术机理及工程应用;(2)生鲜食品品质智能检测新技术机理及应用;(3)基于生鲜食材的食品增材制造(3D/4D打印)新技术机理及应用。

张慜教授团队近期合影



撰稿 | 硕士生 乔江姗

审核 | 张慜 教授

排版 | 博士生 郭庆


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