复合磷酸盐浸泡条件对冷藏牛蛙腿肉品质的影响

王希搏,颜浩昆,荣建华,胡杨*

(1.华中农业大学 食品科学技术学院,武汉 430070;2.生物活性肽技术湖北省工程研究中心,湖北 荆州 434000)

牛蛙(RanacatesbeianaShaw)俗名美国水蛙[1],原产于北美洲地区,现已遍及世界各大洲,是各地食用蛙的主要养殖种类。牛蛙可食用部分可分为牛蛙腿、前胸和躯干,其中牛蛙腿占总可食用部分质量的约60%,牛蛙腿肉营养丰富,肉质细嫩,味道鲜美,以鲜食为主[2]。牛蛙肉水分含量较高,在宰杀后,即使处于冷藏条件下,肌肉也易失水,烹饪后其咀嚼性和口感较柴,品质劣化,严重制约了生鲜牛蛙制品的市场化和规模化发展,因此研究牛蛙腿肉在冷藏期间的品质维持技术显得尤为必要和迫切。

磷酸盐作为水分保持剂,在食品工业中的应用主要集中在大宗畜禽肉(牛肉、猪肉和鸡肉等)[3-5]、速冻面食制品(水饺、馒头等)[6-7]和冷冻海产品(鱼、虾等)等方面,在牛蛙中的应用鲜见报道。磷酸盐可以提升虾仁体系的pH值,使肌肉远离等电点,利于肌肉保水;且磷酸盐在肉中发挥类似于ATP的作用,促进虾仁肌动球蛋白解离,使虾仁结构松弛,肌肉蛋白分子能最大程度地吸收和锁住水分,从而具有很好的保水、锁水效果[8]。磷酸盐中的焦磷酸盐可以解离肌动球蛋白,从而大大提高盐溶性蛋白质含量且不破坏肉的纤维[9],使肌原纤维处于膨胀状态,蛋白质网络空间增大,使得吸水力显著提升[10]。本试验以牛蛙为原料,探究复合磷酸盐对冷藏期间牛蛙腿肉理化品质、感官品质的影响,为牛蛙产品的开发提供了依据。

1 材料和方法

1.1 材料

牛蛙:规格(250±30) g,采购于武汉市白沙洲农副产品大市场;复合磷酸盐:湖北兴发化工集团股份有限公司。

1.2 试剂

甲醛、对苯二酚、钼酸铵、亚硫酸钠(均为分析纯):国药集团化学试剂有限公司。

1.3 主要仪器与设备

NMI20-025V-1型低场核磁共振仪 上海纽迈电子科技有限公司;NIB610型倒置生物显微镜 安徽耐可视科技股份有限公司;TA-XT 2i型质构仪 英国Stable Micro Systems公司。

1.4 方法

1.4.1 样品处理

挑选健康、体重为250 g左右的牛蛙。在宰杀前,对牛蛙进行低温麻醉,即将活牛蛙放置于38 L保温箱中2 h后取出,使牛蛙处于昏迷状态。将牛蛙宰杀后去除蛙蹼,剥离蛙皮,去除内脏,取脊椎尾部以下部位即为牛蛙腿,清洗干净后放在碎冰上备用。将牛蛙腿肉放入复合磷酸盐溶液中于4 ℃下浸泡,浸泡浓度分别为0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%,浸泡时间分别为8,10,12,14,16 h,浸泡料液比分别为1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7。空白组为不浸泡复合磷酸盐溶液、直接包装的牛蛙腿肉。将浸泡好的牛蛙腿肉放置于方筛中沥干5 min后采用12丝食品级PE自封袋(14 cm×17 cm)密封包装。置于4 ℃冰箱中贮藏4 d,测定指标。

根据单因素试验结果确定复合磷酸盐浸泡的条件范围,以浸泡浓度、浸泡时间、浸泡料液比为因素,以感官评分为指标设计三因素三水平正交试验,确定最佳浸泡工艺参数,正交试验因素水平见表1。

1.4.2 感官评价

将冷藏后的牛蛙腿肉取出、清洗、切分,油炸温度200 ℃,时间70 s。由经过培训的6名感官评价员依次对油炸后牛蛙腿肉的色泽、气味、滋味、咀嚼性、口感进行感官评定,牛蛙腿肉感官评价标准见表2,总分由6项评分加权得到。

表2 牛蛙腿肉感官评价标准

1.4.3 质构测定

室温下使用TA-XT物性测试仪测定牛蛙腿肉的质构特性。将牛蛙腿肉腹面朝上水平放置在测试仪平台上,将牛蛙大腿内侧中部对准测试探头,探头测试部位应尽量远离腿骨。每次测试选择相同部位,牛蛙左、右腿各测试一次。选择全质构(TPA)模式,压缩比50%,测试探头为P/0.25S,测前速率为2 mm/s,测试速率为1 mm/s,测后速率为1 mm/s,触发力为5 g,测定间隔时间为5 s。TPA结果采用TPA-Macro分析。

1.4.4 浸泡增重率和冷藏损失率

1.4.4.1 浸泡增重率

取出浸泡好的牛蛙,于方筛中沥干5 min,称其质量并记录,浸泡增重率按下式计算。

式中:W为浸泡增重率,%;M1为浸泡前牛蛙腿肉质量,g;M2为浸泡后牛蛙腿肉质量,g。

1.4.4.2 冷藏损失率

将冷藏一定时间后的牛蛙腿肉从包装袋中取出,于方筛中沥干5 min后称其质量,冷藏损失率按下式计算。

式中:W为冷藏损失率,%;M1为冷藏前牛蛙腿肉质量,g;M2为冷藏后牛蛙腿肉质量,g。

1.4.5 低场核磁

用手术刀钝性分离牛蛙股三头肌,将样品顺肌肉纤维方向切割成质量约3.00 g的肉块,用湿滤纸擦干样品表面水分,放入核磁样品管中进行低场核磁共振测定,每组设置3个平行样。选择自旋回波(Carr-Purcell-Meiboom-Gill,CPMG)脉冲序列进行样品的测试。测试条件:氢质子共振频率20 MHz,采样频率(SW)100 kHz,回波数(NECH)6 000,回波时间(TE)0.5 ms,重复2次,等待时间(TW)3 000 ms,90°脉宽(P1)10.00 μs,180°脉宽(P2)20.0 μs,采样点数(TD)=300 002,射频频率漂移量(O1)=620 019.5,所得数据应用核磁共振反演软件得到样品中水分横向弛豫时间T2的反演图谱,以表征不同样品中不同组分的水分弛豫时间及峰面积。

1.4.6 组织结构观察

用手术刀钝性分离牛蛙股三头肌,制作组织切片[11]。倒置显微镜镜检,图像采集后用Image J进行图像分析。

1.4.7 数据分析

使用Excel 2010软件和SPSS 24.0软件进行数据处理,采用Duncan检验进行显著性分析,采用Origin 2021软件作图。

2 结果与分析

2.1 浸泡浓度对牛蛙腿肉品质的影响

2.1.1 浸泡浓度对牛蛙腿肉感官品质的影响

由图1可知,经复合磷酸盐溶液浸泡的牛蛙腿肉在色泽、口感、咀嚼性和感官总分上都明显高于空白组,复合磷酸盐组牛蛙腿肉色泽更加均匀,蛙肉多汁嫩滑,有弹性,纤维细腻,更易嚼碎。可见,复合磷酸盐溶液可有效改善冷藏牛蛙腿肉烹饪后的品质。随着复合磷酸盐浓度的上升,滋味逐渐下降,主要是磷酸盐产生金属涩味[12],咀嚼性和口感评分以及感官总分呈先上升后稳定的趋势,2%和2.5%复合磷酸盐组牛蛙腿肉的口感、咀嚼性评分最高。

图1 浸泡浓度对牛蛙腿肉感官品质的影响

2.1.2 浸泡浓度对牛蛙腿肉质构特性的影响

由表3可知,随着复合磷酸盐浓度的增加,牛蛙腿肉的硬度先降低后升高,弹性变化不大,咀嚼性逐渐增加。可见,复合磷酸盐溶液对牛蛙腿肉的质构特性影响显著。

表3 浸泡浓度对牛蛙腿肉质构特性的影响

2.1.3 浸泡浓度对牛蛙腿肉浸泡增重率、冷藏损失率的影响

由图2可知,随着复合磷酸盐浓度的增加,牛蛙腿肉的浸泡增重率逐渐降低,从12.59%降低至8.47%。低浓度复合磷酸盐溶液降低了细胞外液的渗透压,使细胞内的渗透压大于细胞外的渗透压,肌纤维吸水膨胀,低浓度样品的渗透压差值明显大于高浓度样品,从而使低浓度样品的浸泡增重率大于高浓度样品[13]。

图2 浸泡浓度对牛蛙腿肉浸泡增重率、冷藏损失率的影响

复合磷酸盐组的冷藏损失率显著高于空白组,表明冷藏过程中,浸入到牛蛙腿肉的复合磷酸盐溶液有一部分流失。随着复合磷酸盐浓度的增加,冷藏损失率先上升后下降,溶液的pH值升高,蛋白质的静电作用力增强,pH值的升高还会使肌纤维膨胀,从而使肉中的水分得以保留[14]。磷酸盐与金属离子结合后会促使肌动蛋白解离,增加肉蛋白的溶解性,从而提高持水性[15]。蛋白质与水的结合能力也随着离子强度的增加而增加[16-17]。当复合磷酸盐浓度为1%～2.5%时,随着浓度增加,pH值逐渐提高,浸泡液的离子强度增大,利于肌纤维膨胀和肌原纤维蛋白溶出,故牛蛙腿肉对水分的保留作用增强[18]。

2.1.4 浸泡浓度对牛蛙腿肉水分存在状态的影响

低场核磁共振技术(LF-NMR)是一种快速、非侵入式的研究物质和食品中水分迁移变化规律的方法。对牛蛙腿肉弛豫时间数据进行多指数拟合,得到在冷藏条件下牛蛙腿肉在不同复合磷酸盐浸泡浓度下的低场核磁共振图谱,见图3。

图3 浸泡浓度对牛蛙腿肉弛豫时间T2i分布的影响

由图3和表4可知,浸泡浓度不同,牛蛙腿肉样品在0～10 000 ms之间均呈现3个峰,弛豫时间T2越短,说明水分的自由度越低。3个峰对应牛蛙腿肉样品的3种水分状态:T21(1～10 ms)为与大分子紧密结合的结合水,该部分水分相对含量变化不明显;T22(10～100 ms)为不易流动水,主要为存在于肌原纤维和膜之间的水;T23(>100 ms)为位于肌原纤维结构之外的自由水。与空白组相比,经复合磷酸盐溶液浸泡的牛蛙腿肉相对应的3个峰均明显左移,这表明复合磷酸盐溶液可以使冷藏牛蛙腿肉的水分自由度降低,水分流动性减小。随着复合磷酸盐浓度的增加,不易流动水相对含量逐渐增加,从94.01%升到96.32%,而自由水相对含量降低,从2.87%降到0.22%,磷酸盐具有持水作用,能够促使牛蛙腿肉中自由水向不易流动水迁移,综上所述,复合磷酸盐溶液可以有效增强对冷藏牛蛙腿肉中水分的束缚以及降低自由水的相对含量,增强牛蛙腿肉的保水性,且此作用随着浸泡浓度的增加而增强。

表4 浸泡浓度对牛蛙腿肉弛豫时间及峰比例的影响

2.1.5 浸泡浓度对牛蛙腿肉组织结构的影响

由图4可知,牛蛙肌细胞均呈完好的多边形,与新鲜组相比,空白组牛蛙肌细胞明显脱水收缩,细胞间隙增大;随着复合磷酸盐浓度的增大,牛蛙肌细胞间隙与空白组相比逐渐减小,肌纤维趋于圆润,当复合磷酸盐浓度为2%和2.5%时,观察到牛蛙腿肉肌纤维明显溶胀。

图4 浸泡浓度对牛蛙腿肉组织结构的影响(10×10)

由图5可知,相比于空白组,复合磷酸盐组细胞间隙面积占比更小。且当浓度从0.5%增加至1.5%时,细胞间隙面积占比无明显变化,仍显著大于新鲜组。而当浓度从2%增加至2.5%时,各组细胞间隙面积占比逐渐减小,且减小的幅度较大,牛蛙细胞间隙面积占比明显小于新鲜组。可见,适宜浓度的复合磷酸盐溶液可以改善冷藏牛蛙腿肉的组织结构,使牛蛙的肌纤维溶胀变得圆润,从而缓解冷藏过程中肌纤维收缩失水、细胞间隙增加。

图5 浸泡浓度对牛蛙细胞间隙面积占比的影响

2.2 浸泡时间对牛蛙腿肉品质的影响

2.2.1 浸泡时间对牛蛙腿肉感官品质的影响

由图6可知,经复合磷酸盐溶液浸泡的牛蛙腿肉在色泽、口感、咀嚼性和感官总分上都明显高于空白组。随着浸泡时间的延长,牛蛙腿肉的咀嚼性和口感评分及感官总分先缓慢上升后趋于平缓,浸泡14 h和16 h的牛蛙腿肉油炸后表面呈浅黄色,易嚼碎,软硬适中。复合磷酸盐溶液可有效改善冷藏4 d后牛蛙腿肉的感官品质,而且适当延长浸泡时间可有效加强这一效果。

2.2.2 浸泡时间对牛蛙腿肉质构特性的影响

由表5可知,随着浸泡时间的延长,经复合磷酸盐溶液浸泡的牛蛙腿肉的硬度逐渐增加,弹性逐渐降低,咀嚼性无显著变化。复合磷酸盐溶液可明显影响牛蛙腿肉的质构特性,且浸泡时间对牛蛙腿肉质构特性的影响显著。

表5 浸泡时间对牛蛙腿肉质构特性的影响

2.2.3 浸泡时间对牛蛙腿肉浸泡增重率、冷藏损失率的影响

由图7可知,随着浸泡时间的延长,牛蛙腿肉的浸泡增重率逐渐增加。随着浸泡时间的延长,牛蛙腿肉中浸入的复合磷酸盐不断增加,pH值和离子强度随之增加,在静电斥力的作用下蛋白结构产生更多的空间,使更多的水分子得以容纳,牛蛙腿肉的质量增加[19]。复合磷酸盐组的冷藏损失率显著高于空白组,随着浸泡时间的不断延长,冷藏损失率缓慢降低,降低幅度较小。

图7 浸泡时间对牛蛙腿肉浸泡增重率、冷藏损失率的影响

2.2.4 浸泡时间对牛蛙腿肉水分存在状态的影响

浸泡时间对牛蛙腿肉弛豫时间T2i分布的影响见图8,浸泡时间对牛蛙腿肉弛豫时间及峰比例的影响见表6。

图8 浸泡时间对牛蛙腿肉弛豫时间T2i分布的影响

由图8和表6可知,复合磷酸盐组牛蛙腿肉对应的3个峰与空白组相比均明显左移,表明1.5%复合磷酸盐可以增加冷藏牛蛙腿肉对水分的束缚性。随着浸泡时间的延长,经复合磷酸盐溶液浸泡的牛蛙腿肉的T21、T22无明显变化,T23先增加后稳定,说明延长复合磷酸盐浸泡时间会使自由水的流动性降低,但对结合水和不易流动水无明显影响。T21为结合水,该部分水分相对含量变化不明显;随着复合磷酸盐浸泡时间的延长,不易流动水相对含量逐渐增加,从92.83%升到96.14%,而自由水相对含量降低,从3.78%降到0.79%。综上所述,复合磷酸盐溶液可以有效增强对冷藏牛蛙腿肉中水分的束缚以及降低自由水的相对含量,增强牛蛙腿肉的保水性,且此作用随着浸泡时间的延长而增强。

2.2.5 浸泡时间对牛蛙腿肉组织结构的影响

由图9可知,随着浸泡时间的延长,牛蛙腿肉细胞排列明显趋于密集,细胞间隙变小。肌纤维溶胀,更加圆润。由图10可知,复合磷酸盐溶液导致牛蛙腿肉肌纤维间隙面积占比减小,且随着浸泡时间的延长呈现出先缓慢降低后快速降低至稳定的趋势。可见,1.5%复合磷酸盐溶液可以使牛蛙腿肉细胞间隙缩小,且浸泡时间为14～16 h时复合磷酸盐对牛蛙腿肉的作用效果更强,可以明显减弱冷藏对牛蛙腿肉组织结构的影响。

图9 浸泡时间对牛蛙腿肉组织结构的影响(10×10)

图10 浸泡时间对牛蛙细胞间隙面积占比的影响

2.3 浸泡料液比对牛蛙腿肉品质的影响

2.3.1 浸泡料液比对牛蛙腿肉感官品质的影响

由图11可知,与未浸泡复合磷酸盐溶液的牛蛙腿肉相比,经复合磷酸盐溶液浸泡的牛蛙腿肉在色泽、口感、咀嚼性和感官总分上显著高于空白组,这表明复合磷酸盐溶液可有效改善油炸牛蛙腿肉的色泽、口感和咀嚼性。浸泡料液比对冷藏4 d的牛蛙腿肉感官品质的影响较小,增加料液比不能有效增强复合磷酸盐溶液对牛蛙腿肉的改善效果。

图11 浸泡料液比对牛蛙腿肉感官品质的影响

2.3.2 浸泡料液比对牛蛙腿肉质构特性的影响

由表7可知,随着浸泡料液比的不断增加,牛蛙腿肉各项质构特性变化均不明显,各组间无显著性差异(P>0.05)。

表7 浸泡料液比对牛蛙腿肉质构特性的影响

2.3.3 浸泡料液比对牛蛙腿肉浸泡增重率、冷藏损失率的影响

由图12可知,复合磷酸盐组牛蛙腿肉的冷藏损失率显著高于空白组,随着浸泡料液比从1∶3增加至1∶7,各组牛蛙腿肉的浸泡增重率和冷藏损失率无显著性差异(P>0.05)。

图12 浸泡料液比对牛蛙腿肉浸泡增重率、冷藏损失率的影响

2.3.4 浸泡料液比对牛蛙腿肉水分存在状态的影响

浸泡料液比对牛蛙腿肉弛豫时间T2i分布的影响见图13,浸泡料液比对牛蛙腿肉弛豫时间及峰比例的影响见表8。

图13 浸泡料液比对牛蛙腿肉弛豫时间T2i分布的影响

表8 浸泡料液比对牛蛙腿肉弛豫时间及峰比例的影响

由图13和表8可知,复合磷酸盐组牛蛙腿肉的T21、T22、T23显著小于空白组(P<0.05)且对应的3个峰与空白组相比均明显左移,说明浸泡1.5%复合磷酸盐12 h可以显著增强冷藏牛蛙腿肉对水分的束缚性,但对结合水、不易流动水和自由水的相对含量无明显影响,说明浸泡料液比对牛蛙腿肉水分存在状态无显著影响。

2.3.5 浸泡料液比对牛蛙腿肉组织结构的影响

由图14和图15可知,经复合磷酸盐溶液浸泡的牛蛙腿肉细胞间隙小于空白组,浸泡料液比的变化对牛蛙腿肉细胞间隙的大小影响不显著,经复合磷酸盐溶液浸泡的5组牛蛙腿肉之间无显著性差异(P>0.05)。

图14 浸泡料液比对牛蛙腿肉组织结构的影响(10×10)

图15 浸泡料液比对牛蛙细胞间隙面积占比的影响

综上可知,1.5%～2.5%的复合磷酸盐、浸泡时间10～14 h对冷藏牛蛙腿肉的品质有显著影响,对感官品质、组织结构、水分状态都具有较好的改善作用。但增加浸泡料液比对这一改善作用无明显影响,因此选择浸泡浓度1.5%～2.5%、浸泡时间10～14 h和浸泡料液比1∶3～1∶5(基于节约成本考虑)进行正交试验。

2.4 复合磷酸盐浸泡工艺的优化

2.4.1 正交试验

为了确立较优的浸泡条件,根据单因素试验结果,以浸泡浓度、浸泡时间、浸泡料液比为因素,以感官评分为指标设计三因素三水平正交试验来优化浸泡工艺,试验设计和结果见表9,方差分析见表10。

表9 正交试验结果与分析

表10 浸泡工艺正交试验方差分析

由表9和表10可知,复合磷酸盐浸泡条件对牛蛙腿肉的影响大小为浸泡时间>浸泡浓度>浸泡料液比,浸泡时间和浸泡浓度对牛蛙腿肉感官评分的影响显著,而浸泡料液比对牛蛙腿肉感官评分的影响不显著。同时,A因素以A2为最佳,B因素以B3为最佳,C因素以C3为最佳,综上,A2B3C3为最佳组合,即最优浸泡条件为浸泡浓度2%、浸泡时间14 h、浸泡料液比1∶5。因为浸泡料液比对感官评分的影响不显著,同时为了节省生产成本,所以后续安排浸泡浓度2%、浸泡时间14 h、料液比1∶3～1∶5和正交试验中感官总分最高的2组进行比较来进一步验证最佳工艺。

2.4.2 验证试验

验证试验结果见表11。

表11 验证试验结果

由表11可知,3,4,5组的感官总分优于1,2组,而3,4,5组无显著性差异。第3组浸泡料液比为1∶3,成本最低,此时可得到口感和咀嚼性较优的牛蛙腿肉。在此条件下浸泡的牛蛙腿肉的磷酸盐添加量为2.04 g/kg,未超过GB 2760-2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》中的5 g/kg(以PO43-计)。故复合磷酸盐最佳浸泡条件为浸泡浓度2%、浸泡时间14 h、浸泡料液比1∶3。

3 结论

本试验研究了复合磷酸盐对冷藏过程中牛蛙腿肉品质的影响,结果表明,复合磷酸盐改善了冷藏牛蛙腿肉的质构和感官品质,从微观上看,促进肌纤维溶胀,细胞失水减少,从 LF-NMR 横向弛豫时间T2和核磁成像图可以看出,随着复合磷酸盐浓度和浸泡时间的增加,不易流动水T22逐渐增加,而自由水T23逐渐减少,综合上述评价结果,复合磷酸盐的浸泡前处理可以较好地保证牛蛙腿肉的品质,延缓牛蛙腿肉的品质劣变。