CN112753749A - 一种降低调理牛排在冷冻过程中品质劣变的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种降低调理牛排在冷冻过程中品质劣变的方法，包括以下步骤：牛肉的预处理；制备抗冻腌制液；制备调理牛排；预冷：将滚揉后的调理牛排用聚乙烯薄膜包装好，0～4℃预冷1h；组装低压静电场设备；低压静电场冷冻：确保第四步所得调理牛排置于与放电板平行的铜板上，且距离放电板10～60cm，于输出电压为2500V、温度为‑25℃的低压静电场环境中进行速冻。本发明采用低压静电场和抗冻剂协同辅助冷冻，显著缩短冷冻时间，抑制调理牛排在冷冻过程中冰晶生长和重结晶，保护保护肌纤维结构完整，减少汁液损失率，提高产品的质构特性。

Description

一种降低调理牛排在冷冻过程中品质劣变的方法
技术领域
本发明属于食品冷冻技术领域，具体涉及一种降低调理牛排在冷冻过程中品质劣变的方法。
背景技术
调理肉制品是以畜禽及水产品为主要原料，经过适当的加工(如分切，搅拌，调理等)适当加工，以包装或散装形式在冷冻(-18℃)或冷藏(7℃以下)或常温条件下贮藏、运输、销售，经加工、热处理等就可以食用的肉制品。调理肉制品具有食用方便、附加值高、营养均衡等优点，近年来，其广受各类人士的喜爱，在市场上具有很好的发展前景。市场上调理肉制品主要以直接冷冻的方式销售为主，目前最常用的是平板冻结及冰柜冻结法，但是在冷冻过程中由于冻结速度慢，通过最大冰晶形成带耗费时间长，导致生成大而不均匀的冰晶，对组织造成不可恢复的机械`损伤，导致解冻后产品质构变差，保水性降低等一系列品质劣变，已经成为限制调理肉制品发展的因素。
为了减少调理肉制品在冷冻过程中的品质劣变，已有一些关于新型物理技术辅助冷冻的研究，其中包括超声波辅助冷冻、超高压辅助冷冻、静电场辅助冷冻等。超声波辅助冷冻需要液体介质传导能量，一般用于水产类，而且和超高压辅助冷冻一样难以实现工业化，大规模地应用；静电场辅助冷冻因其效率高、损失少、解冻后品质保存较好，而且相比如其他辅助冷冻方式能耗很低，是一种更加绿色的加工方式。静电场分为高压和低压静电场，电压高于3500V的为高压静电场，但是由于高压静电场电压太高，甚至达到10KV可以击穿空气，所以这项技术欠缺安全性，目前难以工业化应用，只停留在研究层面。
较高压静电场，低压静电场不仅更加安全、节能，并且能起到加速冷冻，保持食品冷冻后的品质的作用，这项技术在肉制品的冷冻保存方面有着很大的应用价值。如申请号为CN201610003901.5的专利，公开一种畜禽肉冻结及解冻方法，在输出电压为2400～2600V，电流0.1～0.3mA，温度为-18～-22℃的静电场中冻结新鲜畜禽肉，减少冻结过程中对猪肉肌肉组织的破坏作用。但是，低压静电场辅助冷冻仍属于无保护冷冻技术，还是会在一定程度上造成肌纤维束和肌束膜结构的破坏，导致可溶性蛋白的流失，为了进一步抑制调理牛排在冷冻过程中品质劣变，缩短冷冻时间，本发明首次采用低压静电场技术和抗冻剂浸渍法协同辅助冷冻，利用抗冻剂在调理牛排肌成纤维细胞和肌肉组织表面形成一层特殊保护膜，抑制蛋白质变性失活，提高牛排品质。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种降低调理牛排在冷冻过程中品质劣变的方法，采用低压静电场技术和抗冻剂协同辅助冷冻，显著缩短冷冻时间，抑制调理牛排在冷冻过程中冰晶生长和重结晶，保护蛋白质，防止调理牛排组织结构破坏，减少汁液损失率。
本发明的技术方案概述如下：
一种降低调理牛排在冷冻过程中品质劣变的方法，包括以下步骤：
牛肉的预处理：选取新鲜的牛肉，于低温操作间内除去肉眼可见的结缔组织和外部脂肪后，将牛肉沿着肌纤维方向切成80mm×60mm×20mm的牛排，控制每块牛排的重量为100±0.5g；
制备抗冻腌制液：准确称取占预腌制牛排总质量4％的蔗糖及4％山梨醇，作为抗冻剂并混于腌制液中，即得抗冻腌制液；抗冻剂能在调理牛排肌成纤维细胞和肌肉组织表面形成一层特殊保护膜，抑制蛋白质变性失活，还能阻止调理牛排中冰的重结晶，抑制冰晶长大，保护肌纤维结构完整，减少冷冻-解冻过程中的汁液损失率，同时，抗冻剂应用于调理牛排，还具有良好抗氧化增效、控制脂肪凝集等作用，提高调理牛排在冷冻和冷藏过程中品质的稳定性；
制备调理牛排：将牛排和抗冻腌制液置于温度为0～4℃、真空度＜-0.7bar的真空滚揉机内，以20～30r/min的转速进行真空滚揉，每滚揉20min，间歇10min，循环4～6次，即得调理牛排；
预冷：将滚揉后的调理牛排用聚乙烯薄膜包装好，0～4℃预冷1h；
组装低压静电场设备：静电场设备由静电场发生装置和放电板组成，将放电板放置于冷冻冰箱或者安装在冷库中，打开电源，即产生2500V的低压静电场；静电场可以引起水分子的偶极矩由随机方向对准电场的矢量方向，由于水分子的重新定向，氢键沿电场方向更强，需要克服的位能束缚小，形成冰核的概率最大，故而可以生成大量冰核、结晶，生长成大量更加小而均匀的冰晶，对细胞和组织产生更小的损伤；
低压静电场冷冻：确保第四步所得调理牛排置于与放电板平行的铜板上，且距离放电板10～60cm，于输出电压为2500V、温度为-25℃的低压静电场环境中进行速冻，待调理牛排的中心温度稳定在-25℃，关闭低压静电场。
所述腌制液中各原料及其占预腌制牛排总质量的比例为：白砂糖0.35～0.45％、碳酸氢钠0.5～0.7％、盐1.8～2.2％、碳酸钠0.35～0.45％、水23～27％。
优选的是，所述低压静电场输出电流为0.2mA。
本发明的有益效果：
1、本发明首次采用低压静电场技术和抗冻剂浸渍法协同辅助冷冻，显著缩短冷冻时间，抑制调理牛排在冷冻过程中冰晶生长和重结晶，保护保护肌纤维结构完整，防止调理牛排肌肉组织破坏，减少汁液损失率；相比于单一的低压静电场辅助冷冻，本发明可通过抗冻剂在调理牛排肌成纤维细胞和肌肉组织表面形成一层特殊保护膜，有效阻止了在低温对肌纤维束和肌束膜结构的破坏作用，减少可溶性蛋白的流失。
2、本发明抗冻剂能在冷冻过程中对调理牛排表面形成保护机制，抑制蛋白质变性失活，还能阻止调理牛排中冰的重结晶，抑制冰晶长大，保护肌纤维结构完整，减少冷冻-解冻过程中的汁液损失率，同时，抗冻剂应用于调理牛排，还具有良好抗氧化增效、控制脂肪凝集等作用，提高调理牛排在冷冻和冷藏过程中品质的稳定性。
附图说明
图1为低压静电场辅助冷冻调理牛排工作原理示意图；
图2为本发明低压静电场设备图；
图3为实施例1及对比例1～4处理后的调理牛排的冰晶形态观察图；
图4为实施例1及对比例1～4处理后的调理牛排的保水性对比图；A为解冻水分损失柱形图，B为压力条件下水分损失柱形图(30KG压力)；
图5为实施例1及对比例1～4处理后的调理牛排水分分布图；
图6为实施例1及对比例1～4处理后的调理牛排水分分布图；
图7为本发明方法流程图；
其中，实施例1及对比例1～4分别为静电场+抗冻剂、未冻结、空气冷冻、静电场冷冻、抗冻剂处理。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例1
S101：牛肉的预处理：选取新鲜的牛肉，于低温操作间内除去肉眼可见的结缔组织和外部脂肪后，将牛肉沿着肌纤维方向切成80mm×60mm×20mm的牛排，控制每块牛排的重量为100±0.5g；
S102：制备抗冻腌制液：准确称取占预腌制牛排总质量4％的蔗糖及4％山梨醇，作为抗冻剂并混于腌制液中，所述腌制液中各原料及其占预腌制牛排总质量的比例为：白砂糖0.4％、碳酸氢钠0.6％、盐2％、碳酸钠0.4％、水25％，即得抗冻腌制液；
S103：制备调理牛排：将牛排和腌制液置于温度为4℃、真空度为-0.75bar的真空滚揉机内，以20r/min的转速进行真空滚揉，每滚揉20min，间歇10min，循环6次，即得调理牛排；
S104：预冷：将滚揉后的调理牛排用聚乙烯薄膜包装好，置于4℃的冷藏冰箱中预冷1h；
S105：组装低压静电场设备：静电场设备由静电场发生装置和放电板组成，将放电板放置于冷冻冰箱中，打开电源，即产生2500V的低压静电场；
S106：低压静电场冷冻：确保第四步S104所得调理牛排置于与放电板平行的铜板上，且距离放电板30cm，于输出电压为2500V、电流为0.2mA、温度为-25℃的低压静电场环境中进行速冻，用温度监测器来监控调理牛排的中心温度的变化，待调理牛排的中心温度稳定在-25℃，关闭低压静电场。
实施例2
S101：牛肉的预处理：选取新鲜的牛肉，于低温操作间内除去肉眼可见的结缔组织和外部脂肪后，将牛肉沿着肌纤维方向切成80mm×60mm×20mm的牛排，控制每块牛排的重量为100±0.5g；
S102：制备抗冻腌制液：准确称取占预腌制牛排总质量4％的蔗糖及4％山梨醇，作为抗冻剂并混于腌制液中，所述腌制液中各原料及其占预腌制牛排总质量的比例为：白砂糖0.45％、碳酸氢钠0.7％、盐2.2％、碳酸钠0.45％、水27％，即得抗冻腌制液；
S103：制备调理牛排：将牛排和腌制液置于温度为0℃、真空度为-0.9bar的真空滚揉机内，以30r/min的转速进行真空滚揉，每滚揉20min，间歇10min，循环4次，即得调理牛排；
S104：预冷：将滚揉后的调理牛排用聚乙烯薄膜包装好，置于0℃的冷藏冰箱中预冷1h；
S105：组装低压静电场设备：静电场设备由静电场发生装置和放电板组成，将放电板放置于冷冻冰箱中，打开电源，即产生2500V的低压静电场；
S106：低压静电场冷冻：确保第四步S104所得调理牛排置于与放电板平行的铜板上，且距离放电板60cm，于输出电压为2500V、电流为0.2mA、温度为-25℃的低压静电场环境中进行速冻，用温度监测器来监控调理牛排的中心温度的变化，待调理牛排的中心温度稳定在-25℃，关闭低压静电场。
对比例1为未冻结处理的调理牛排，制备方法如下：
S101：牛肉的预处理：选取新鲜的牛肉，于低温操作间内除去肉眼可见的结缔组织和外部脂肪后，将牛肉沿着肌纤维方向切成80mm×60mm×20mm的牛排，控制每块牛排的重量为100±0.5g；
S102：制备抗冻腌制液：准确称取占预腌制牛排总质量4％的蔗糖及4％山梨醇，作为抗冻剂并混于腌制液中，所述腌制液中各原料及其占预腌制牛排总质量的比例为：白砂糖0.4％、碳酸氢钠0.6％、盐2％、碳酸钠0.4％、水25％，即得抗冻腌制液；
S103：制备调理牛排：将牛排和腌制液置于温度为4℃、真空度为-0.75bar的真空滚揉机内，以20r/min的转速进行真空滚揉，每滚揉20min，间歇10min，循环6次，即得调理牛排。
对比例2为空气冷冻处理后调理牛排：
S101：同实施例1；
S102：制备腌制液：腌制液中各原料及其占预腌制牛排总质量的比例为：白砂糖0.4％、碳酸氢钠0.6％、盐2％、碳酸钠0.4％、水25％；
S103：空气冷冻处理：即静止空气冷冻，无静电场施加。
其中，实施例1及对比例1～4分别为静电场+抗冻剂、未冻结、空气冷冻、静电场冷冻、抗冻剂处理。
对比例3为静电场冷冻处理后调理牛排：与实施例1相同，区别在于，不加4％蔗糖+4％山梨醇的抗冻剂。
对比例4为抗冻剂处理后调理牛排：
S101、S102、S103、S104同实施例1；
S105：冷冻：-25℃下，冷冻S104所得调理牛排，当温度稳定在-25℃下，即表示冷冻结束。
试验一：有无抗冻剂冷冻过程对比
通过温度检测器得出的结果得出：实施例1静电场和抗冻剂协同辅助冷冻的调理牛排冷冻时间为397min,与对比例3无抗冻剂的512min相比，加快了22.5％；且通过最大冰晶形成带时间为64min，与对照组78min相比，加快了17.9％。
试验二：冰晶形态对比
对实施例1及对比例1～4处理后的调理牛排进行取样、切片、HE染色得出冰晶形态图：
图3为实施例1及对比例1～4处理后的调理牛排的冰晶形态观察图，如图所示，明显可以看出，实施例1协同处理后牛排的冰晶小而均匀，肌纤维组织形态保存较好，与对比例1未冻结的新鲜调理牛排组织形态相近。
试验三：质构特性对比
分别从硬度、弹性、内聚力对实施例1及对比例1～4处理后的调理牛排的质构特性进行测定，使用质构仪(XT-plus，英国)对调理牛排进行全质构分析，使用P36R探头进行实验，以1mm/s的恒定速度向下移动，将样品压缩两次至原始厚度的50％，两次压缩之间的时间间隔为5.0s。并对结果进行分析得出样品的硬度，弹性和内聚力等数据。
试验结果如下表所示：
Figure BDA0002905165720000051
注：结果表示为平均值±标准差(n＝8)，同一列中的字母(a～d)表示不同样品数据之间的显着差异(P<0.05)
由上表可知，实施例1处理后调理牛排质构保持良好，进而保持冷冻调理肉的品质和风味。
试验四：保水性对比
压力损失
将解冻后的每组样品沿肌肉纤维方向切为小块(约8g和1.5cm厚)，然后用双层纱布和18层滤纸包裹。将样品放置在水分测定仪(MAEC-18，南京名高)的平台上，压力设置为30kg，保持按压5分钟。压力损失由下列公示计算:
Figure BDA0002905165720000052
式中：其中m1和m2分别表示经过按压前后样品的重量。
冷冻肉样品的解冻损失计算为冷冻肉重量(m1)与解冻肉重量(m3)之间的差，以m1的百分比表示：
Figure BDA0002905165720000053
图4为实施例1及对比例1～4处理后的调理牛排的保水性对比图，其中，A为解冻水分损失柱形图，B为压力条件下水分损失柱形图，由图4可知，实施例1处理后调理牛排保水性良好，大大降低了牛排汁液损失率。
试验五：水分分布对比(低场核磁共振)
低场核磁共振弛豫的测量用LF-NMR成像分析仪(NMI20-015V-I，中国上海Niumag)，磁场强度为0.5T，工作温度为25℃，光谱仪频率为21.3MHz。简而言之，首先将解冻的肌肉排骨(1×1×2cm3)放入15mm NMR管中。使用Niumag NMR分析软件和CPMG序列测量横向弛豫时间(T2)。将收集到的样品的T2衰减曲线转换为弛豫模型进行合并和反演。样本的T2弛豫信息可以通过迭代优化方法获得，包括弛豫时间及其对应的弛豫信号分量。
LF-NMR测定了肉类肌肉中的三种水形式，其中T2b(0～2ms)表示与大分子紧密结合的水，T21(10～100ms)表示位于肌原纤维蛋白网络中的固定水和T22(100～1000ms)代表位于肌原纤维网络外部的自由水，横向驰豫时间T2越长，表示肌肉细胞的毛细管力越弱，肌肉的保水性越差；同时P2b，P21，P22代表了三种不同形式的水分的含量，一般结合水的含量P2b不会发生变化，常说的肉品的保水性即保持P21的含量，通常在冻融过程中水分会由P21向P22的迁移。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (3)

1.一种降低调理牛排在冷冻过程中品质劣变的方法，其特征在于，包括以下步骤：
牛肉的预处理：选取新鲜的牛肉，于低温操作间内除去肉眼可见的结缔组织和外部脂肪后，将牛肉沿着肌纤维方向切成80mm×60mm×20mm的牛排，控制每块牛排的重量为100±0.5g；
制备抗冻腌制液：准确称取占预腌制牛排总质量4％的蔗糖及4％山梨醇，作为抗冻剂并混于腌制液中，即得抗冻腌制液；
制备调理牛排：将牛排和腌制液置于温度为0～4℃、真空度＜-0.7bar的真空滚揉机内，以20～30r/min的转速进行真空滚揉，每滚揉20min，间歇10min，循环4～6次，即得调理牛排；
预冷：将滚揉后的调理牛排用聚乙烯薄膜包装好，0～4℃预冷1h；
组装低压静电场设备：静电场设备由静电场发生装置和放电板组成，将放电板放置于冷冻冰箱或者安装在冷库中，打开电源，即产生2500V的低压静电场；
低压静电场冷冻：确保第四步所得调理牛排置于与放电板平行的铜板上，且距离放电板10～60cm，于输出电压为2500V、温度为-25℃的低压静电场环境中进行速冻，待调理牛排的中心温度稳定在-25℃，关闭低压静电场。
2.根据权利要求1所述一种降低调理牛排在冷冻过程中品质劣变的方法，其特征在于，所述腌制液中各原料及其占预腌制牛排总质量的比例为：白砂糖0.35～0.45％、碳酸氢钠0.5～0.7％、盐1.8～2.2％、碳酸钠0.35～0.45％、水23～27％。
3.根据权利要求1所述一种降低调理牛排在冷冻过程中品质劣变的方法，其特征在于，所述低压静电场输出电流为0.2mA。
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