Effect of Different Cooling Methods on the Quality of Low-temperature Cooked Pork
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摘要: 以低温（80 ℃）熟制的猪肉为研究对象，采用冷藏冷却（4 ℃）、冷冻冷却（−18 ℃）和真空冷藏冷却（4 ℃）3种方式将其从80 ℃冷却至10 ℃，研究冷却速率、质量损失率、质构特性、色泽以及硫代巴比妥酸值（TBA）等品质变化，并研究其在4 ℃下贮藏期间的TBA值及气味等品质变化情况。结果表明：真空冷藏冷却和冷冻冷却的冷却速率显著高于冷藏冷却（P<0.05）；冷藏冷却质量损失最大（6.67%）（P<0.05），冷冻冷却质量损失最少（4.47%）；真空冷藏冷却具有最小的L*值，a*值和最大的b*值（P<0.05）；冷藏冷却处理具有最大的硬度值（13647.14±51.47 g）（P<0.05）；真空冷藏冷却的样品气味较其他两组处理的气味差别大；在冷却结束和贮藏过程中冷藏冷却处理组的TBA值均显著高于其他两组（P<0.05）；随着贮藏时间的增加，3组样品的气味差异变大。冷冻冷却和真空冷藏冷却均能生产较好品质的低温猪肉制品，且具有较好的贮藏品质。Abstract: The study investigated the quality changes of low-temperature (80 ℃) pork cooled from 80 ℃ to 10 ℃ by refrigerated cooling (RC) (4 ℃), frozen cooling (FC) (−18 ℃) and vacuum refrigerated cooling (VRC) (4 ℃) respectively by measuring cooling rate, mass loss rate, texture, color and thiobarbituric acid (TBA) value. Furthermore, the TBA value and odor of pork cooled by above three cooling methods was also studied during storage at 4 ℃. The results showed that the cooling rate of VRC and FC were significantly higher than that of RC (P<0.05). The highest and the lowest mass loss were observed in RC (6.67%) and FC (4.47%) (P<0.05) separately. VRC had minimum L*, a* and maximum b* (P<0.05). And FC had maximum hardness (13647.14±51.47 g) (P<0.05). The odor of VRC was different from that of the other two treatments. The TBA values of RC products were significantly higher than the other two treatments at the end of cooling and during storage (P<0.05). As storage time increased, the difference in odor among the three treatments of samples became greater. FC and VRC could produce favorable quality low-temperature cooked pork with pleasant storage quality.
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Keywords:
- pork /
- refrigerated cooling /
- frozen cooling /
- vacuum refrigerated cooling /
- storage quality
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低温肉制品是指在常压下通过蒸、煮、熏、烤等加工方法，使肉制品的中心温度达到75~85 ℃的肉制品，能更好地保留营养，且肉质富有弹性、咀嚼感较强、肉质鲜嫩、脆软、多汁[1-2]。然而，由于采用低温热处理，微生物杀灭不彻底，各种致病菌很容易在食品中繁殖，例如大肠杆菌、弯曲杆菌属和沙门氏菌属等[2]。在肉品加工过程中除了热处理方法外，合适的冷却方式亦是延长肉类和肉制品保质期的有效方法[3]。在冷却过程中，熟肉制品中的微生物增殖存在一个55~10 ℃的风险区，因此低温肉制品在烹饪后需要快速冷却，将肉冷却到安全温度，以最大限度减少存活的生物体繁殖生长[4]。因此，建议将烹饪后的熟肉中心温度在2.5 h内从74 ℃冷却到10 ℃[5]。
目前，国内大部分企业多是采用水冷[6]、风冷[7]、自然冷却等传统方法对食品进行冷却，传统冷却方式的冷却速率较慢，会严重影响冷却后低温熟制猪肉的品质，耗能较高，增加生产成本[8]。由于肉类固有的低导热系数（约为0.5 W/（m·K）），传统冷却方式把熟制肉制品快速冷却到安全温度是一个巨大挑战[9]。国内外对熟肉制品除了传统冷却方式外，采用其他的冷却方式主要有：冷藏冷却[10]、快速降温冷却[11]、真空冷却[3]等。冷藏冷却是在0~4 ℃条件下进行，是目前熟肉制品普及性最广的冷却方式之一[12]。冷冻冷却是在低于−18 ℃条件下进行，在防止微生物腐败和延缓氧化变质延长肉制品保质期发挥重要作用。根据Lu等[13]报道，目前冷冻研究主要是利用不同方式控制冰晶形成和分布来提高肉制品质量，未来研究趋势和挑战在于将实验室成果转化为工业应用。真空冷却是最有潜力的快速冷却技术之一，原理是将含水物料在密闭真空的条件下通过水分蒸发传热而将物料自身得到迅速降温的一种冷却技术[14]。真空冷却比自然冷却快了20倍以上，比鼓风冷却快了大约12倍[15]。即使在真空室中分层堆放的熟肉，真空冷却仍然可以实现比传统气流冷却更加均匀的冷却[16]。目前真空冷却的研究在于优化操作过程和控制条件从而有效提高真空冷却的性能[9]，不同减压方式下真空冷却改善食品品质，实现了均匀的冷却和可接受的产品色泽[17]。在熟肉制品烹饪前和冷却后注入盐水，即真空浸渍冷却，可明显降低冷却损失[18]。近年来，关于高温熟肉制品不同冷却方式的研究报道较为广泛，但是关于不同冷却方式尤其冷冻冷却对低温熟制猪肉的相关研究鲜有报道。并且肉制品在烹饪过程中细胞膜的破裂导致磷脂暴露在空气中，进一步加速了后续贮藏期间的氧化酸败[19]，经过不同冷却方式后的低温熟制猪肉的贮藏期品质变化尚不清楚。
本研究设计以猪肉为原材料，采取冷藏冷却、冷冻冷却和真空冷藏冷却三种冷却方式来对低温熟制后的猪里脊肉进行降温处理，测量其在冷却时以及冷却后贮藏期间的品质变化，为低温肉制品冷却技术提供理论依据，有利于进一步建立低温肉制品的冷却体系。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
猪去皮里脊肉 购于上海大润发有限公司合肥国购店；食盐 中国盐业股份有限公司；三氯乙酸、硫代巴比妥酸、乙二胺四乙酸二钠 国药集团化学试剂有限公司，均为分析纯。
WB2000-IXA全自动测色色差计 上海沪粤明科学仪器有限公司；BCD-551WKM冰箱 合肥美的冰箱有限公司；BC/BD-102HT冰箱 青岛海尔特种冰柜有限公司；ZD-85气浴恒温振荡箱 常州国宇仪器制造有限公司；DHP-9082电热恒温培养箱 上海一恒科学仪器有限公司；GZY-P10-Y超净纯水机 湖南科尔顿水务有限公司；JA503电子分析天平 常州市幸运电子设备有限公司；HH-M8水浴锅 上海赫田科学仪器有限公司；V-1600可见紫外分光光度计 郑州南北仪器有限公司；TA.XT Plus质构仪 英国Stable Micro System公司；PEN3电子鼻 德国AIRSENSENSE公司；TP677电子温度计 米特尔仪器有限公司；电热鼓风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司；DQW360/2B外抽真空充气包装机 展新迪斯艾机械（上海）有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 猪肉的前处理
1.2.1.1 样品预处理
将冷鲜猪里脊肉去皮并去除筋膜，切成大小均匀（约100 g）的肉块，将电子温度计探头插入样品中心（约1.5 cm）处，在沸水（1%食盐、70%水，以肉的质量为基准）中进行蒸煮，当电子温度计显示温度达到80 ℃时捞出，按以下3种冷却方式进行处理[20]。
1.2.1.2 冷却处理
将煮制中心温度达到80 ℃的猪里脊肉装入同款包装袋中，分别置于冰箱冷藏（4 ℃）、冷冻（−18 ℃）和抽真空后冷藏（4 ℃真空冷藏冷却）三种方式冷却处理，当肉块中心温度冷却到10 ℃后取出进行各指标的测量。另外，每组冷却处理后的样品均在4 ℃下贮藏12 d（其中对样品TBA的测量延长至16 d），每隔4 d测定贮藏期间的相关指标。
1.2.2 冷却速率和质量损失比的测定
在样品冷却处理时，用电子温度计探头插入样品中心（约1.5 cm）处，测定样品温度变化直至中心温度降至10 ℃时，记录所用时间，计算冷却速率。
三种冷却方式前后，用吸油纸轻轻吸干样品表面水分并放入托盘中，分别用天平快速测量并记录猪肉样品的质量变化。根据以下公式计算低温熟制猪肉的质量损失比R。
其中：M1、M2分别为冷却前、后样品的质量：g。
1.2.3 样品色泽的测定
3种冷却方式处理后样品，采用经标准白板校正后的便携式色差仪对其表面3个不同位置进行测定，每个样品三次测定的平均值作为该样品的亮度值L*、红度值a*和黄度值b*。
1.2.4 样品质构特性的测定
参照Schreuders等[21]和姜雪娟等[22]的方法，并稍作修改。冷却后的样品切成约2 cm×2 cm×1.5 cm的均匀块状，用质构仪TPA模式进行测定。选用P/50探头，测前速度为2.00 m/s，测试速度1.00 mm/s，测后速度为1.00 mm/s，压缩比为30%，两次压缩中停顿时间：5.0 s，设置为2次循环。硬度是压缩样品所需的最大力；弹性是去除变形力后样品恢复原始状态的能力；黏聚性是样品在断裂前可达到的变形程度；咀嚼性是将固体食物咀嚼到可吞咽状态所需的能量；回复性是第一次下压时样品形变之前的面积与形变之后的面积比值[23]。取以上5个指标进行分析。
1.2.5 硫代巴比妥酸（TBA）值的测定
参照GB 5009.181-2016《食品安全国家标准食品中丙二醛的测定》第二法：分光光度法测定冷却处理后及贮藏期间样品的TBA值[24]。
1.2.6 样品贮藏期间气味的测定
参照Wen等[25]的方法并略作修改，样品经冷却处理后置于4 ℃环境下贮藏，取不同贮藏时间（0、4、8、12 d）的样品5 g切碎装入50 mL离心管中，用封口膜封口，放入37 ℃恒温培养箱中恒温培养30 min。用电子鼻进行气味的提取测定，所得的数据使用主成分分析法（PCA）进行分析。电子鼻参数设定：根据Barbosa-Pereira等[26]的实验方案，采样时间1.0 s，并且每次分析后，用过滤的空气对传感器系统进行120 s的清洗，归零时间5.0 s，预进样时间5.0 s，测量时间120.0 s，传感器仓流量400 mL/min，初始注射流量400 mL/min，G/GO值40.000。
1.3 数据处理
每组实验均采取至少3次重复，实验图表采用Origin 2021软件进行作图处理，试验数据采用SPSS24.0软件进行ANOVA单因素方差分析，多重比较采用Duncan法，P<0.05表示差异显著。试验数据以“平均值±标准差（Mean±SD）”来表示。
2. 结果与分析
2.1 低温熟制猪肉的冷却速率和质量损失比
如表1所示，冷藏冷却所用的时间最长为92 min，平均速率为0.76 ℃/min；冷冻冷却所用时间最短为43 min，平均速率为1.63 ℃/min，而真空冷藏冷却时长为64 min，平均速率为1.09 ℃/min，介于两者之间。由此可知，不同冷却方式对猪肉的冷却降温有显著影响（P<0.05）。郭维璐等[27]发现采用真空冷却白切猪手将平均核心温度降到了10 ℃的平均速率为1.10 ℃/min，Schmidt等[18]采用真空冷却熟制的鸡胸肉和Dong等[28]采用真空冷却水煮猪肉均得出了与本实验相近的平均冷却速率。冷藏冷却和冷冻冷却具有相同的传热原理，都是外界传导介质把样品热量带走，其最主要的驱动力就是温差，冷冻冷却温度更低（−18 ℃），传导热量的速度更快，所以降温冷却速率更快。
表 1 低温熟制猪肉的冷却速率和质量损失比Table 1. Cooling rate and mass loss ratio of low temperature cooked pork由表1可知，不同冷却方式对产品的质量损失有显著性差异（P<0.05）。冷藏冷却处理组的质量损失显著最多为6.67%（P<0.05），而冷冻冷却和真空冷藏冷却处理组的质量损失较小，可能是由于真空冷却使熟制产品处于真空状态，减少了水分从肉品中蒸发出来，同时通过传导降温，导致更小的质量损失。冷冻冷却处理组的质量损失最小，可能是由于冷冻冷却温度降低下降速率快，导致猪肉块的表面形成一层冰层，使得水分的蒸发散失减少[29]，与Sikes等[30]对熟制牛肉采取快速冷冻方式降温，研究其质量损失的结论基本一致。
2.2 冷却方式对猪肉色泽的影响
色泽是衡量猪肉品质的重要因素之一，也是影响消费者购买肉制品时主要且直观的感官指标之一。如表2所示，在亮度L*值方面，真空冷藏冷却处理组的L*值最低为70.85，冷冻冷却的最高为73.70，其中冷冻冷却与真空冷藏冷却处理组间有显著差异（P<0.05）。在红度a*值方面，冷冻冷却处理组最高为3.82，真空冷藏冷却最低为2.06（P<0.05），说明冷冻冷却的熟制猪肉具有较好的红色，而真空冷藏冷却处理猪肉的红色损失是由于真空袋中氧气分压过低，使肌红蛋白转化成高铁肌红蛋白，对其货架展示过程带来了一定影响[31]；在黄度方面，真空冷藏冷却b*值最高为14.24，与其他两种冷却方式均有显著性差异（P<0.05），推断可能是在冷却过程中，由于温差以及真空的环境导致两种冷却方式的pH、微生物、水分活度出现较大偏差，使得样品色差出现显著性差异（P<0.05）。结论与冯志华[32]采用两种快速冷却（温度不同）和常温冷却对猪肉色泽差异测定的研究结果相似。
表 2 冷却方式对猪肉色泽的影响Table 2. Effect of cooling methods on pork color冷却方式 L*值 a*值 b*值 冷藏冷却 72.74±1.81a 3.73±0.48a 12.98±0.46b 冷冻冷却 73.70±1.21a 3.82±0.75a 11.58±0.95c 真空冷藏冷却 70.85±0.74b 2.06±0.09b 14.24±0.18a 2.3 冷却方式对猪肉质构特性的影响
由表3可知，三种冷却方式在弹性、黏聚性和回复性方面差异性不显著（P>0.05）。冷藏冷却处理的硬度值最高，为13647.14±51.47 g，明显大于冷冻冷却（7032.05±30.97 g）和真空冷藏冷却处理组（8570.63±28.63 g），三种不同的冷却方式对低温熟制猪肉的硬度影响存在显著性差异（P<0.05）。一般认为，硬度值越小，猪肉水分含量会较大，表现出多汁性[33]，这与上述各组处理样品的质量损失（主要是水分损失）结果基本一致。在咀嚼性方面冷藏冷却也显著高于其他两组（P<0.05）。Dai等[34]认为温度差、样品中水分含量以及冷却过程中的温度、pH、蛋白质、生物酶等变化差异不同，都会可能导致冷冻冷却和真空冷藏冷却的硬度、咀嚼度比较低。
表 3 冷却方式对猪肉质构特性的影响Table 3. Effect of cooling methods on texture characteristics of pork冷却方式 硬度
（g）弹性
（mm）黏聚性 咀嚼性
（J）回复性 冷藏冷却 13647.14±
51.47a0.70±
0.03a0.73±
0.01a10128.28±
15.65a0.31±
0.01a冷冻冷却 7032.05±
30.97c0.69±
0.01a0.71±
0.08a4657.37±
32.03c0.31±
0.01a真空冷藏冷却 8570.63±
28.63b0.65±
0.03a0.66±
0.03a4822.457±
46.47b0.29±
0.02a2.4 冷却方式对猪肉及其贮藏期间TBA值的影响
2.4.1 冷却方式对猪肉TBA值的影响
TBA值通常是被用来分析肉制品中脂肪的氧化酸败程度，TBA值越小就表明氧化腐败程度越低；TBA值越大，就表明氧化酸败程度越高[35]。由图1可知，冷藏冷却的TBA值最高为0.06 mg/kg，冷冻冷却的TBA值最低为0.033 mg/kg，真空冷藏冷却为0.035 mg/kg，冷冻冷却和真空冷藏冷却两组无显著性差异（P>0.05），但均与冷藏冷却有显著性差异（P<0.05），冷冻冷却和真空冷藏冷却对于抑制脂肪酸败明显更优。根据Feng 等[10]关于熟制香肠的冷水冷却（4 ℃）以及真空冷却与本文得出的相似结论，推断可能是冷藏冷却、冷冻冷却和真空冷藏冷却分别创造了低温和真空的状态，在这两种环境下，脂肪很难受到微生物等的影响而酸败。冷冻冷却使样品更快的越过了临界温度，所以微生物繁殖的风险更小。真空冷藏冷却没有冷冻冷却同样的低温环境并且冷却时间更长，但是由于真空环境，同样降低了不良微生物的生长风险。
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图 1 冷却方式对猪肉TBA值的影响注：图中不同小写字母表示差异显著（P<0.05），图2同。Figure 1. Effects of different cooling methods on TPA of pork2.4.2 冷却方式对贮藏期猪肉TBA值的影响
由图2可知，冷藏冷却、冷冻冷却和真空冷藏冷却三种冷却方式处理的熟制猪肉的TBA值随着贮藏的时间而增加，在前12 d的TBA值在增长速度上都比较缓慢，且冷藏冷却在不同贮藏时间的TBA均大于其他两组，在第12 d时达到0.237 mg/kg，与冷冻冷却和真空冷却两组相比显著增加（P<0.05）。在第16 d时，冷藏冷却的TBA值相对与其他两种冷却方式增长速度明显提高，达到0.443 mg/kg，与其它两种冷却方式均有显著性差异（P<0.05），真空冷藏冷却和冷冻冷却处理组在0 d的TBA值差异不明显，推断可能是冷藏冷却的样品在贮藏过程中，脂肪的自动氧化与酶促氧化导致TBA值出现增长差异[36]。当TBA值超过0.5 mg/kg，肉会产生明显异味，仅冷藏冷却在16 d时接近该数值[37]。根据低温熟制猪肉的TBA值在冷却至中心温度10 ℃以及后续贮藏期间的变化趋势，说明真空冷藏和冷冻冷却在一定程度上可以抑制熟制猪肉冷却过程中脂肪的氧化，具有更小TBA值，有利于减少低温熟制猪肉脂肪氧化腐败。
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图 2 不同冷却方式对贮藏期猪肉TBA值的影响Figure 2. Effects of different cooling methods on TBA value of pork during storage2.5 冷却方式对猪肉及其贮藏期间的气味影响
对三种冷却方式冷却后的低温熟制猪肉的挥发性物质采用主成分分析法进行分析，通过主成分分析可以从多元变量中得出最主要和贡献率最大的因子，并进一步地观察和比较不同样品之间的主成分分析值在空间的分布差异[38]。三种冷却方式冷却后的猪肉及其在贮藏期间气味的影响结果如图3所示，数据的采集点所在的区域在主成分分析图中有特定的分布区域且互不重叠，说明主成分分析法适合该样品的分析[39]。图3中第一主成分的贡献率为84.95%，第二主成分的贡献率为7.93%，总贡献率为92.88%，高于90%，所以样品的所有基本信息基本上都可以代表。第0 d时，真空冷藏冷却距离其他两组均较远，挥发性物质差距较大，而冷藏冷却与冷冻冷却处理组距离相近，推断可能是在真空条件下，一些挥发性物质如芳香烃、醛类、醇类等在肉中能更好的保留[40]。第4 d时，三种样品组之间挥发性成分差别也不大，挥发性成分差别不大；第8、12 d三种冷却方式的样品组之间的区域面积距离增加且都较远，挥发性成分差别显著。结果显示：三种冷却方式在刚冷却完低温熟制猪肉短时间内，采取真空冷却的样品的气味、挥发性成分差别较大，另外两组之间差别不大，而在第8 d之后，三组样品的气味、挥发性成分差异显著。
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图 3 冷却方式对猪肉及其贮藏期间的气味影响注：图中右侧LC0、LC4、LC8、LC12分别表示冷藏冷却处理后4 ℃冷藏储藏第0、4、8、12 d；LD0、LD4、LD8、LD12分别表示冷冻冷却处理后4 ℃冷藏储藏第0、4、8、12 d；ZKL0、ZKL4、ZKL8、ZKL12分别表示真空冷藏冷却处理后4 ℃冷藏储藏第0、4、8、12 d。Figure 3. Effects of cooling methods on the odor of pork during storage3. 结论
本研究分析了三种不同冷却低温熟制猪肉的方法，并分析了后续贮藏期间（16 d）的气味和TBA值的变化。结果为真空冷藏冷却和冷冻冷却处理熟制猪肉具有较快的冷却速率，最小的质量损失。冷冻冷却熟制猪肉具有最好的红度值，而真空冷藏冷却具有最小的L*值和a*值，冷却后的熟制猪肉颜色较差。冷冻冷却和真空冷藏冷却处理的熟制猪肉具有较好的嫩度，其中冷冻冷却熟制的猪肉嫩度最好。真空冷却对熟制猪肉气味影响较大；冷冻冷却和真空冷却处理有助于减少熟制猪肉及其在贮藏期间的脂肪氧化腐败程度。本文得出了三种不同冷却方式对低温熟制猪肉品质影响的相关结果和规律，为低温熟制肉品的冷却工艺提供了一定的科学理论依据和参考。但是对样品微生物等指标和冷冻冷却与真空冷藏冷却的工艺能耗对比研究等尚未开展，并且冷冻冷却和真空冷藏冷却除了色泽上差异较大，其他质量方面对比并不显著。后续应当从更为深层次的机理上探讨，有待进一步地深入研究。
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图 1 冷却方式对猪肉TBA值的影响
注：图中不同小写字母表示差异显著（P<0.05），图2同。
Figure 1. Effects of different cooling methods on TPA of pork
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图 2 不同冷却方式对贮藏期猪肉TBA值的影响
Figure 2. Effects of different cooling methods on TBA value of pork during storage
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图 3 冷却方式对猪肉及其贮藏期间的气味影响
注：图中右侧LC0、LC4、LC8、LC12分别表示冷藏冷却处理后4 ℃冷藏储藏第0、4、8、12 d；LD0、LD4、LD8、LD12分别表示冷冻冷却处理后4 ℃冷藏储藏第0、4、8、12 d；ZKL0、ZKL4、ZKL8、ZKL12分别表示真空冷藏冷却处理后4 ℃冷藏储藏第0、4、8、12 d。
Figure 3. Effects of cooling methods on the odor of pork during storage
表 1 低温熟制猪肉的冷却速率和质量损失比
Table 1 Cooling rate and mass loss ratio of low temperature cooked pork
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表 2 冷却方式对猪肉色泽的影响
Table 2 Effect of cooling methods on pork color
冷却方式 L*值 a*值 b*值 冷藏冷却 72.74±1.81a 3.73±0.48a 12.98±0.46b 冷冻冷却 73.70±1.21a 3.82±0.75a 11.58±0.95c 真空冷藏冷却 70.85±0.74b 2.06±0.09b 14.24±0.18a
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表 3 冷却方式对猪肉质构特性的影响
Table 3 Effect of cooling methods on texture characteristics of pork
冷却方式 硬度
（g）弹性
（mm）黏聚性 咀嚼性
（J）回复性 冷藏冷却 13647.14±
51.47a0.70±
0.03a0.73±
0.01a10128.28±
15.65a0.31±
0.01a冷冻冷却 7032.05±
30.97c0.69±
0.01a0.71±
0.08a4657.37±
32.03c0.31±
0.01a真空冷藏冷却 8570.63±
28.63b0.65±
0.03a0.66±
0.03a4822.457±
46.47b0.29±
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