浸泡式真空冷却初始温度对蒸煮羊肉品质的影响

　　关键词  浸泡式真空冷却； 初始温度； 蒸煮羊肉； 冷却速率； 品质

　　近几年来， 随着熟肉供应量的增加和消费者对肉制品期望的升高， 肉制品加工技术的提高越来越受到企业的重视。熟肉的加工工艺主要依靠于肉品加热后快速冷却，然后贮存于熟肉冰点以上的低温环境中。经蒸煮后，肉品中仍存在着一些致病微生物，这些微生物在7~60℃的温度范围内快速繁殖。肉品加热后应快速冷却以保证肉制品的安全。在美国，食品安全检验局就要求非腌制肉制品的中心温度从54.4℃降到26.6℃的时间不能超过90min， 随后产品的温度在接下来的300min内要降到4℃。目前肉制品加工厂主要采用的冷却方式是冷风冷却，这种冷却方式运营成本低，适用于不同大小、不同形状的肉块的冷却，但很难对大肉块进行快速冷却。为了食品安全，抑制细菌的生长繁殖，真空冷却被作为一种快速冷却食品的方法。真空冷却是一种依靠水分蒸发来进行快速冷却的方法，因其冷却速度快，能量消耗低，冷却后产品质量好而广泛应用于莴苣、蘑菇等果蔬产品中。同时，有大量文献证明真空冷却可以应用于肉制品加工过程中，然而真空冷却过程中造成较大的冷却损失一直是这项技术大规模应用于肉制品冷却的一大障碍。

　　为了使真空冷却技术更具有竞争力，降低冷却损失，满足行业需求，同时能维持或改善肉制品的品质，近年来提出了几种改进的方法，其中包括浸泡式真空冷却（immersion vacuum cooling，IVC）。浸泡式真空冷却是将待冷却物浸泡于液体中进行真空冷却，从而实现降低质量损失。Houska等研究了不同质量的牛肉在浸泡式真空冷却过程中的质量损失，结果表明该冷却方式显著降低了牛肉的质量损失；Cheng Qiaofen研究对比了真空冷却和浸泡式真空冷却对猪后腿肉的冷却效果和质量损失，结果表明浸泡式真空冷却相比真空冷却具有质量损失小，冷却速率快等优势。该文献中并未对浸泡液的温度作描述，没有考虑其对冷却速率的影响。熟羊肉制品作为中国的主要肉类消费品，国内尚没有相关冷却的研究报道。本文以蒸煮羊肉为试验材料，选取初始温度分别为0，25，90℃的纯水作为浸泡液，其中0℃代表低温区域，25℃代表常温区域，90℃代表高温区域，以此来探究浸泡液的初始温度对羊肉浸泡式真空冷却效率及品质的影响，并与工业中常用的冷风冷却作对比，找出最佳冷却方式。

　　1 材料与方法

　　本试验用肉样为羊后腿去骨肉，购于三河市清怀清真肉类有限公司。本试验主体装置为真空冷却机，如图1（略）所示。其主要由真空系统和制冷系统两大部分组成。真空室容积为0.3m3，温州贝诺机械有限公司；真空泵（型号2XZ-2，抽速4 L/s），上海真空泵厂制造；PRX-350A型智能人工气候箱，宁波海曙赛福设备仪器厂；TMS-Pro型食品物性分析仪，美国FTC公司；Warner-Bratzler型剪切力仪，美国Manhattan Kansas公司；WTHL-1型温度记录仪，北京世纪晨曦科技发展有限公司；WCS-S型色差计，上海精密实验设备有限公司；BWS-SN型电子天平，上海志荣电子秤有限公司。

　　1.2 试验方法

　　1.2.1 羊肉的处理与蒸煮试验样品质量为（1±0.3）kg，修整成长方体形，白水煮至中心温度80℃以上，取出，称其质量。

　　1.2.2 蒸煮羊肉的冷却

　　1） 浸泡式真空冷却熟羊肉称量后，立即进行浸泡式真空冷却。将称量后的熟羊肉放入真空室内特制容器（360mm×240mm×280mm）中，分别加入初始温度为0，25，90℃的纯水作为浸泡液，肉块与纯水的体积比为1∶10，使液面恰好没过肉块。试验过程中抽真空平均速率为250 m3/h，室内真空度设置为0.09MPa，用热电偶装置测量肉块中心温度，压力传感器测量室内的压力。为了防止冷却过程中液体迸溅，真空冷却室内的压力按照饱和水蒸气压力进行调控，直至压力降到0.09MPa[25]，然后保持真空室内压力恒定，直到肉块中心温度降至10℃以下。记录羊肉中心温度变化和冷却室内压力的变化，时间间隔1min。待恢复常压后取出肉块，用滤纸吸去肉块表面水分，再次称量。

　　2） 冷风冷却蒸煮的羊肉称量后，迅速放入冷风温度（1±1）℃，平均风速（2±0.1）m/s，室内体积为0.15m3 的人工气候箱[23]。利用WTHL-1型温度记录仪连续记录肉块中心温度变化情况，时间间隔5min。冷却至中心温度10℃，取出，用滤纸吸去肉块表面水分，称量冷却后肉质量。质量损失（%）=（W1-W2）/W1×100%。式中，W1——样品煮后初始质量（g）；W2——样品冷却后质量（g）。

　　1.2.3 品质分析利用TMS-Pro型食品物性分析仪测定熟羊肉冷却后的硬度、弹性、黏附性、内聚性、胶着性和咀嚼性，质构仪测定程序为探头直径Ф=30mm， 压缩速度=50 mm/min， 压缩比例30%，二次压缩间隙时间为2s。利用Warner-Bratzler型剪切力仪测定熟羊肉的剪切力值。用WCSS色差计测定熟羊肉冷却后的肉色。

　　1.3 数据处理

　　羊肉中心温度变化曲线用Origin软件进行1次微分处理，得到羊肉每分钟温度下降的幅度，即降温速率。本试验重复3次，所得数据用Excel，Origin和SPSS软件分析，结果以平均值±标准差表示。
2 结果与分析

　　2.1.1 冷却速率图2显示浸泡式真空冷却过程中真空室内压力的变化。20min内真空室内的压力降到0.09MPa。图3显示不同初始温度下浸泡式真空冷却过程中羊肉中心温度的变化。在开始冷却的20min内，羊肉的中心温度下降幅度较大，羊肉失去很多热能。不同浸泡液初始温度对羊肉中心温度的降低并无显著影响（P>0.05）。在开始阶段，随着压力的迅速降低，水的沸点也相应降低，当羊肉的温度高于相同压力下水蒸气的饱和温度时，羊肉内部的水分就会剧烈的沸腾达到汽化，从而使羊肉温度降低]。由于羊肉的导热系数较小，所以开始冷却的10min内，浸泡液的温度未对羊肉的降温产生影响。随着冷却的进行，浸泡液初始温度对羊肉冷却速率的影响逐渐显著。当浸泡液初始温度为0℃时，羊肉降温速率快，仅37min就降到10℃；当浸泡液初始温度为25℃时，羊肉的中心温度在冷却75min后降到10℃；而当浸泡液初始温度为90℃时，冷却需要150min。图4为羊肉降温速率曲线，可以看出，当初始浸泡液温度为90℃时，冷却开始阶段降温速率下降明显；当冷却约22min时，降温速率缓慢下降至1℃/min；而对于初始温度为25℃的冷却过程，肉块降温速率在冷却30min内下降明显，30min后降温速率保持在1℃/min左右。当浸泡液的初始温度为0℃时，羊肉的降温速率明显降低。由此说明浸泡式真空冷却过程中浸泡液初始温度对蒸煮羊肉冷却速度影响显著（P<0.05）。初始浸泡液温度越低，冷却速度越快。

　　浸泡式真空冷却过程中，羊肉内部存在热传导，而外部浸泡液与熟肉也存在着热传导。冷却过程中由于压力降低引起羊肉内部水分和浸泡液蒸发吸热致产品降温。随着冷却的进行，羊肉内、外压力梯度变大，导致外部浸泡液渗透到羊肉中，对羊肉的温度及水分的蒸发产生影响。因蒸煮液温度的不同，故羊肉的温度变化曲线不同。当真空室内压力达到0.09MPa时，羊肉内、外的压力梯度慢慢减小，使羊肉的水分蒸发速率减小。羊肉温度的降低主要依靠浸泡液的热传导。

　　2.1.2 质量损失  图5显示浸泡式真空冷却不同初始温度对羊肉冷却过程中质量损失的影响显著（P<0.05）。其中0℃时羊肉质量损失最大，为（2.6±0.2）%；25℃时羊肉质量损失较小，为（1.3±0.5）%，当初始温度90℃时，羊肉的最终质量增加了（5.3±0.3）%。之前有学者在热肉汤中进行真空冷却，结果存在质量损失，这与本试验结果不同。可能是由于肉汤中有盐分，使得样品空隙率降低，在冷却结束恢复常压时，因压差导致水分被压入肉中，而盐分阻止了过多水分的进入，但仍存在质量损失。本试验中使用纯水，对样品孔隙率影响较小，在冷却结束时，由于压差使水分进入样品较多，最终致羊肉质量增加。

　　综上所述，浸泡式真空冷却过程中浸泡液初始温度越低，羊肉的冷却速率越快，质量损失也越大。综合考虑冷却速率和质量损失两方面因素，得出浸泡式真空冷却最佳初始温度25℃。在实际应用过程中，应将熟羊肉在常温浸泡液中进行真空冷却。

　　2.2 浸泡式真空冷却对比冷风冷却

　　2.2.1 冷却速率  图6显示初始浸泡液温度为25℃时浸泡式真空冷却和冷风冷却过程中熟羊肉中心温度的变化。冷风冷却主要是依靠空气对流带走肉块表面热量，使得热能从内部高温部分向表面低温部分转移，依靠热传导使肉块降温，但羊肉的导热系数较小，一般在0.5W·（m·℃）-1 左右[27]，因此在风冷过程中羊肉温度下降缓慢。经冷风冷却的羊肉中心温度降到10℃需285min，而经浸泡式真空冷却的羊肉中心温度降到10℃仅需80min。由此说明浸泡式真空冷却较传统的冷风冷却可显著提高熟羊肉的降温速率。

　　2.2.2 质量损失  图7显示初始浸泡液温度为25℃时浸泡式真空冷却和冷风冷却过程中蒸煮羊肉的质量损失。可以看出，经冷风冷却后羊肉的质量损失较大，为（3.2±0.4）%；而浸泡式真空冷却羊肉的质量损失较小，为（1.3±0.5）%。冷风冷却过程中，羊肉温度的下降主要靠羊肉内部水分的蒸发，冷风冷却结束后羊肉水分散失较多，质量损失较大；而浸泡式真空冷却结束后，因真空室内压力上升，使部分浸泡液渗透到羊肉内部，补充其蒸发的水分，故质量损失较小。

　　2.3 不同冷却方式对羊肉品质的影响  表1显示不同冷却方式冷却的羊肉色泽及品质的比较。可以看出，不同冷却方式对肉样的颜色有一定的影响。经浸泡式真空冷却的羊肉亮度值（L*）较小，红度值（a*）较大，表明此冷却条件下肉样的肉色较红。而浸泡式真空冷却的不同初始温度对肉色影响较小，亮度值和红度值均无显著性差异（P>0.05）。

　　表1  不同冷却方式对羊肉色泽和质构的影响

　　剪切力值是肉品嫩度最直接的表征指标。从表1可以看出，冷风冷却后的羊肉剪切力值较小，嫩度较好；浸泡式真空冷却的羊肉剪切力值较小，嫩度较好。初始温度对羊肉的嫩度有一定影响，初始温度降低，羊肉的剪切力值增大。质构特性如硬度、弹性、黏附性、内聚性、胶着性、咀嚼性等都是肉制品重要的品质，对其口感影响大。对于硬度、弹性、内聚性，这两种冷却方式的羊肉差异性不大（P>0.05）。对于黏附性，经浸泡式真空冷却的羊肉黏附性高于冷风冷却的羊肉。对于胶着性和咀嚼性，冷风冷却与浸泡式真空冷却无明显差异（P>0.05）。

　　综上所述，浸泡式真空冷却相对于冷风冷却，对蒸煮羊肉的品质不会产生负面影响。在肉色与嫩度方面，经浸泡式真空冷却的羊肉优于经传统方式冷却的羊肉。浸泡式真空冷却的初始温度对羊肉嫩度有一定影响，温度越低，嫩度越差。浸泡式真空冷却对羊肉的其他品质没有显著影响（P>0.05）。

　　3 结论

　　本文针对浸泡式真空冷却对蒸煮羊肉的冷却效果及品质的影响进行研究，分析了浸泡液不同初始温度下浸泡式真空冷却的冷却速率的变化以及冷却后羊肉的质量损失，对比研究了冷风冷却对蒸煮羊肉冷却效果及冷却品质的影响。相对于传统的冷风冷却，浸泡式真空冷却具有冷却速率高、质量损失小等优点；对羊肉的肉色与嫩度有改善作用；浸泡液初始温度越低，冷却速度越快，质量损失越大。在实际应用过程中，为了提高冷却速率，降低质量损失，将熟羊肉在常温浸泡液中进行真空冷却。