绞肉是一种受欢迎且价格实惠的加工肉类,因其适用于饺子馅料、意大利面、肉丸、汉堡、酱料和辣椒等各种菜肴而受到青睐(Chen等人,2021年)。冷冻是绞肉的主要保存方法,通过抑制微生物生长和酶活性来延长其保质期。然而,大而不均匀的冰晶形成会对肌肉造成机械损伤,从而影响食品的颜色、风味和保水性(Xie等人,2023年)。
为了解决传统冷冻技术的局限性,人们提出了几种新的冷冻方法来克服这些挑战,如超声辅助冷冻(Yu和Xie,2023年)、磁场辅助冷冻(Jiang等人,2023年)和气体辅助冷冻(Jiang等人,2022年)。尽管这些方法可以提高冷冻食品的质量,但它们通常涉及复杂的操作和较高的成本。相比之下,玻璃态冷冻储存提供了一个有前景的解决方案。当食品储存在玻璃化转变温度(Tg’)以下时,其基质会从橡胶态转变为玻璃态。在这种状态下,水和大分子的分子运动受到显著限制。这种限制减少了冰晶再结晶和组织损伤,同时减缓了蛋白质氧化和脂质水解等扩散控制反应。因此,食品在长期储存过程中的质量得到了有效保持(Mahato等人,2019年;Zhao等人,2025年)。然而,由于肉类产品含水量高,其Tg’通常较低。在低温下进行深冻会面临高能耗的挑战,这限制了其工业应用。
目前关于基于玻璃化转变优化冷冻储存的研究强调添加外源物质是最有效的方法。海藻糖、麦芽糊精和羟丙基纤维素(黄原胶和卡拉胶)主要通过增加系统的有效分子量和通过氢键相互作用限制水分运动来提高肌肉食品的Tg’,从而减弱水的塑化作用(Coronado-Vázquez等人,2023年;Shi等人,2015年;Yu等人,2018年)。然而,不同外源物质的分子结构和功能特性存在显著差异,导致它们对提高肉类产品Tg’的效果及其在品质保存中的作用也有所不同。因此,探索高性能的天然添加剂仍然是推进玻璃态储存在肉类行业中应用的关键方向。塔拉胶(TG)是一种从Caesalpinia spinosa种子中提取的天然半乳甘露聚糖,主要由β-1,4连接的D-甘露糖主链和α-1,6连接的D-半乳糖侧链组成。其甘露糖与半乳糖的比例约为1:3,介于槐胶(1:4)和瓜尔胶(1:2)之间。这种独特的分子结构赋予了塔拉胶优异的结合、增稠、保水和稳定性能(Wu等人,2018年)。此外,塔拉胶富含羟基和其他极性官能团,使其具有分子间氢键结合和形成稳定三维网络结构的能力(Raj等人,2024年)。因此,假设塔拉胶可能提高绞肉的Tg’并在长期冷冻储存期间改善其品质。然而,塔拉胶对绞肉Tg’的具体影响,以及其在玻璃态冷冻储存中的品质保存作用及其机制尚不清楚。
本研究的目的是探讨塔拉胶对绞肉Tg’的提高效果,并评估其在玻璃态冷冻储存期间的品质保存效果,同时阐明涉及水状态、冰晶大小和肌纤维蛋白(MP)结构的机制。最终,本研究旨在降低深冻储存的能耗,实现节能和减排,促进肉类行业的可持续发展。