反复冻融对猪肉营养成分的影响

章杰，彭新书，何航

(西南大学 动物科学学院，重庆，402460)

当今，全球肉类出口行业总值超过130亿美元，为了确保向世界各地供应的肉制品安全，对肉的冷冻贮存是其中的关键[1]。然而，冷冻和解冻对肉品质的影响仍然是一个突出的问题。尽管微生物腐败能被有效终止，但由于冰晶的形成导致水的渗透性移除、组织结构变形、蛋白质变性、脂质氧化、机械损伤、酶和其他组分的流失、肌原纤维的交联和聚集，最终使肉品质劣化，尤其是质地、风味和颜色[2-3]。因此，了解冻结和解冻在不同类型的肉和切割中的规律对肉类工业是至关重要的，其主要目标是生产出具有高转售价值的优质产品，以达到吸引消费者和令人愉快的目的。

前人主要研究了反复冻融对不同动物肌肉品质和微观结构的影响，比如猪[4]、牛[5]、羊[6]、鸡[7]、兔[8]和鱼[9]，对营养成分的研究也仅局限于测定常规的干物质、灰分、粗蛋白和粗脂肪含量等[6, 10]，还极少有报道来研究反复冻融对肌肉中氨基酸、脂肪酸和微量元素等含量的影响。夏杨毅等[11]的结果显示反复冻融显著降低了兔肉中蛋白质含量、必需氨基酸含量、氨基酸总量、脂肪酸总量、饱和脂肪酸含量、单不饱和脂肪酸含量和多不饱和脂肪酸含量，表明反复冻融破坏了兔肉的营养成分，严重影响了兔肉的食用品质。上述结果仅能为兔肉贮藏及相关行业提供参考，但由于不同动物肌肉中营养成分的含量差异是比较大的，并且抵抗反复冻融的能力也是有差异的，因此，了解其他动物肌肉中营养成分经过反复冻融后的变化是非常有必要的。本文选取猪背最长肌肉为对象，研究了反复冻融对其蛋白质、脂肪、氨基酸、脂肪酸和微量元素等营养成分的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

采集饲养条件一致的3头6月龄DLY猪背最长肌肉，每头约取2 kg，除去脂肪和结缔组织，沿垂直肌纤维方向将肌肉切成6块，每块质量约为300 g。新鲜对照组不进行冷冻，直接测定样品的各项指标；其余各组经不透水的聚乙烯袋包装后置于-18℃环境下冷冻，按照试验设计的冻融次数进行处理后测定各项指标。

1.2 仪器与设备

PB303-N电子精密天平，瑞士Mettler Toledo公司；A-1750型马弗炉，美国Neytech；SER-148脂肪测定仪，VELP公司；KJELTEC 2200凯氏定氮仪，瑞典FOSS公司；ETHOS A T260微波消解炉，意大利Milestone公司；L-8800型全自动氨基酸分析仪，日本Hitachi公司；GC-14C气相色谱仪，日本Shimadzu公司；iCAP 6300 Radial电感耦合等离子体发射光谱仪，美国Thermo Fisher公司。

1.3 方法

1.3.1 冻融设计

将用于冷冻的肉分为5组并编号，第1组，冻融1次，即原料肉置于-18 ℃冷冻24 h，然后于4 ℃冷藏室解冻24 h至肉块中心温度0～2 ℃，测定各项指标；第2组，冻融2次(重复第1组步骤2次)；第3组，冻融3次；第4组，冻融4次；第5组，冻融5次。

1.3.2 指标测定

水分：采用GB 5009.3—2016 食品中水分的测定[12]；

灰分：采用GB 5009.4—2016 食品中灰分的测定[13]；

粗蛋白：采用GB 5009.5—2016 食品中蛋白质的测定[14]；

粗脂肪：采用GB 5009.6—2016 食品中脂肪的测定[15]；

氨基酸：采用GB 5009.124—2016 食品中氨基酸的测定[16]；

微量元素：GB 5009.268—2016 食品中多元素的测定[17]；

脂肪酸：采用GB 5009.168—2016 食品中脂肪酸的测定[18]。

1.3.3 氨基酸评分

根据FAO/WHO年提出的氨基酸评分标准模式[19]和中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所提出的鸡蛋蛋白质模式进行营养评价[20]。

1.4 数据处理

每个指标重复测定3次，运用SPSS 16.0对数据进行多重比较分析，结果以平均值±标准差表示。数据结果上标示的字母相同表示差异不显著(p>0.05)，小写字母不相同表示差异显著(p<0.05)，大写字母不相同表示差异极显著(p<0.01)。

2 结果与分析

2.1 反复冻融对常规营养成分含量的影响

如表1所示，随着冻融次数的增加，肌肉中的常规营养成分含量呈现下降的趋势。与新鲜对照相比，水分和粗脂肪含量在第1次解冻后变化不显著(p>0.05)，在第2次解冻后呈现极显著下降的趋势(p<0.01)。粗蛋白含量解冻后与新鲜对照相比显著下降(p<0.05)，其中第1次解冻后显著下降(p<0.05)，第2次解冻后极显著下降(p<0.01)，第3次解冻后下降趋势不明显(p>0.05)。解冻前后灰分含量无显著变化(p>0.05)。反复冻融过程会使肌肉中水的体积增加，反复形成冰晶引起细胞膜破裂，大量水分、脂肪和蛋白质等细胞内容物流失[6]。李贞子等[10]研究了反复冻融对早胜牛肉营养成分的影响，结果表明反复冻融后早胜牛肉的水分和蛋白质比重会不断下降，本研究结果与其一致。反复冻融可能使蛋白质的空间结构发生变化，蛋白质分子间作用力增强，与水分子间作用力减弱，影响蛋白质功能特性，且随着冻融次数的增加，蛋白质表面疏水性增加，溶解性下降越明显[21]。脂肪氧化是肉制品冷冻的常见现象，使肉制品风味劣变、褪色、营养破坏，甚至产生毒素[22]。此外，反复冻融破坏肌细胞的结构、失去肌纤维的完整性，也会加速了脂肪氧化。灰分是食品经高温灼烧时有机物挥发后残留的无机物，本研究结果表明反复冻融对灰分的比重影响不大，这与韩敏义[7]等的研究结果一致。

表1 反复冻融对常规营养成分含量的影响 单位：%

注：同行字母相同表示差异不显著(p<0.05);小写字母不同表示差异显著(p<0.05);大写字母不相同表示差异极显著(p<0.01)。下同。

2.2 反复冻融对氨基酸含量的影响

由表2可知，肌肉样品中共检出17种氨基酸，包括7种必需氨基酸(色氨酸除外)、2种半必需氨基酸和8种非必需氨基酸，与乔艳明[23]等对猪肉样品氨基酸的检测结果一致。随着冻融次数的增加，肌肉中Met、Ile、Thr、Asp、Ser、Glu、Cys、His和Pro含量变化不显著(p>0.05)；Val、Lys、Leu、Gly和Arg含量与对照相比极显著降低(p<0.01)，在冻融处理组之间差异不显著(p>0.05)；而Phe、Tyr和Ala含量与对照相比极显著升高(p<0.01)，在冻融处理组之间差异不显著(p>0.05)。整体上来看，冻融后WTAA、WEAA和WNEAA含量与对照相比极显著下降(p<0.01)，但与冻融次数之间无一致性规律。此外，根据FAO/WHO规定的优质蛋白质标准，氨基酸组成WEAA/WTAA在40%左右，WEAA/WNEAA在60%以上，故猪肌肉冻融前后的必需氨基酸组成合理、比例平衡，说明短期内的反复冻融对猪肌肉氨基酸构成的影响有限。但是，对氨基酸含量的影响程度存在差异，部分氨基酸含量无显著变化，甚至还显著升高，这主要是不同冻融次数的肌肉中所含水分含量差异造成的，水分含量的降低，相同质量肌肉中的氨基酸含量反而会相对升高；此外，部分氨基酸含量显著降低主要是由于肌肉在反复冻融过程产生的冰晶对细胞和组织的机械损伤也会导致汁液的大量流失，从而造成氨基酸含量的下降[24]。当然，氨基酸含量的变化也与氨基酸的自身性质有关，比如所带的电荷、大小等。

表2 反复冻融对猪肉氨基酸含量的影响 单位：%

注：WTAA(总氨基酸含量)；WEAA(必需氨基酸含量)；WNEAA(非必需氨基酸含量)。

以FAO/WHO联合推荐的必需氨基酸模式和鸡蛋氨基酸模式为参照，由表3可知，对照组AAS均大于0.8，CS除Phe+Tyr外均大于0.5，其中Thr、Leu、Lys和Met+Cys均超过了FAO/WHO标准模式，说明猪肌肉必需氨基酸含量丰富且比例适宜。第一限制性氨基酸均为Phe+Tyr，其AAS和CS分别为0.81和0.48；第二限制性氨基酸为Ile，其AAS和CS分别为0.99和0.60，说明对猪肌肉制品的加工可通过添加Phe+Tyr和Ile来改善必需氨基酸的平衡效果，提高蛋白质的利用效率。随着反复冻融次数的增加，除Ile和Phe+Tyr外，其余必需氨基酸AAS和CS均有所下降，尤其是第一次冻融后下降较为明显。冻融处理一次的第一限制性氨基酸为Met+Cys，其余冻融次数均为Val；第二限制性氨基酸根据不同的评价标准有所不同，以AAS为评价标准时，第二限制性氨基酸为Thr；以CS为评价标准时，第二限制性氨基酸为Ile，说明冻融处理改变了猪肌肉的限制性氨基酸种类，在生产实践中要根据原料肉的特点来添加不同的必需氨基酸来平衡营养组成。EAAI是反映必需氨基酸含量与标准蛋白质相比接近的程度，其值越大，表明营养价值越高[25]。对照组EAAI最高，为78.02，冻融处理后EAAI有所下降，其中第1次冻融后EAAI最低(73.71)，说明冻融处理对猪肌肉氨基酸平衡及营养价值有影响。

表3 反复冻融猪肉必需氨基酸评价Table 3 Evaluation of essential amino acid composition in the muscle of freeze-thaw cycles

注：AAS(氨基酸评分)；CS(化学评分)；EAAI(必需氨基酸指数)；*．第一限制性氨基酸；**．第二限制性氨基酸。

表4 反复冻融对猪肉脂肪酸含量的影响 单位：%

注：SFA(饱和脂肪酸)；MUFA(单不饱和脂肪酸)；PUFA(多不饱和脂肪酸)。

2.3 反复冻融对脂肪酸含量的影响

由表4可知，猪肌肉脂肪酸中油酸最高，其次是棕榈酸和亚油酸，这与RAMREZA等[26]研究结果一致。与对照组相比，棕榈酸、硬脂酸和亚油酸含量在冻融1次时变化不显著(p>0.05)，在冻融2次后棕榈酸显著降低(p<0.05)，硬脂酸和亚油酸极显著降低(p<0.01)；二十碳一烯酸在冻融后极显著降低(p<0.01)；棕榈烯酸含量在冻融1次时变化不显著(p>0.05)，在冻融两次后极显著升高(p<0.01)；其余脂肪酸含量随着冻融次数的增加无显著变化(p>0.05)。总体来看，SFA和PUFA在冻融1次时变化不显著(p>0.05)，在冻融两次后显著降低(p<0.05)；而MUFA在冻融处理后无显著变化(p>0.05)。反复冻融过程中，肌肉中冰晶的反复生长造成细胞结构破坏，汁液流失和脂肪氧化引起脂肪酸含量的变化[27]。研究表明，不饱和脂肪酸具有活跃的生理和保健功能，如降血脂、抗癌、调节免疫力和延缓衰老等[28]。同时，脂肪酸是香气物质的主要来源，尤其是多不饱和脂肪酸能明显增加香味，在一定程度上反映肌肉的多汁性[29]。上述结果说明冻融处理降低猪肌肉的食用价值和保健功能。此外，联合国健康部门的理想PUFA/SFA比例值为0.4，本试验对照组与冻融1次后的PUFA/SFA值均为0.39，与理想值接近，而第2次冻融后的PUFA/SFA值均降低到0.26，远低于理想值，说明猪肌肉冻融超过2次对其脂肪酸营养影响较大。

2.4 反复冻融对微量元素含量的影响

如表5所示，测定的9种人体必需微量元素含量随着反复冻融次数的增加均呈现下降趋势，其中Cu、Fe和Se含量在第1、2次解冻后无显著变化(p>0.05)，第3次解冻后显著降低(p<0.05)；Si和Zn含量在第2次冻融后显著降低(p<0.05)；Ni和V含量经冻融后均显著降低(p<0.05)；Mn和Mo含量未发生显著变化(p>0.05)。总体上，冻融处理对猪肌肉必需微量元素具有负作用，降低了微量元素所起的生理功能，如Zn在人体的含量及摄入量均很少，但对机体的性功能发育、生殖细胞的生成具有重要作用，它还与近百种酶的活性有关，缺乏时会引起皮肤疾病、食欲不振、免疫力低下等症状[30]。Mn是催化金属活化酶的有效激活剂，可增强免疫力，具有抗衰老的作用[31]。由此可知，冻融处理会降低猪肌肉的营养保健价值。

表5 反复冻融对猪肉微量元素含量的影响 单位：mg/kg

3 结论

本试验研究了肉制品在运输、贮藏过程中常见的反复冻融现象对猪肉常规营养指标、氨基酸、脂肪酸及微量元素含量的影响。研究表明，反复冻融在猪肉冻藏期间会导致肌肉中水分、粗脂肪、粗蛋白、氨基酸、脂肪酸和微量元素大量流失，严重影响其营养价值。因此，应尽量完善运输、贮藏过程中的冷链体系，控制温度的波动，避免或减少猪肉的反复冻融，降低反复冻融对猪肉营养价值的影响。

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