通过塔拉胶(tara gum)诱导高玻璃化转变温度,改善猪肉糜在玻璃态冷冻储存过程中的品质

时间:2026年1月20日
来源:Food Research International

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本研究探究添加0.9% Tara gum(TG)对冷冻猪肉玻璃态转变温度(Tg’)及品质的影响机制。结果表明,TG使Tg’从-45.4℃升至-34.9℃,在-35℃下储存的TG组与-46℃对照组在色泽、解冻损失等指标无显著差异,但更有效抑制水分迁移和肌原纤维蛋白解折叠,提升α-螺旋含量达2.58%,为低温节能保存提供理论依据。

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夏秀芳|冯有玲|张婷婷|陈玉云|梁伟伟|李芳菲
东北农业大学食品科学学院,中国黑龙江省哈尔滨市150030

摘要

本研究选用了在-35°C、-35°C+0.9%塔拉胶(TG,玻璃态)和-46°C(玻璃态)下储存的绞肉,以评估TG对绞肉在玻璃态冷冻储存(0-180天)期间质量的影响及其作用机制。添加0.9%的塔拉胶后,绞肉的玻璃化转变温度(Tg’)从-45.4°C升高到-34.9°C,从而在-35°C时达到玻璃态。结果表明,与-35°C组相比,-35°C+0.9%塔拉胶组的品质下降显著减轻(P<0.05),其保鲜效果与-46°C组相当。具体而言,-35°C+0.9%塔拉胶组和-46°C组在颜色、解冻损失、离心损失、Ca²⁺-ATP酶活性、游离氨基酸含量或冰晶大小方面没有显著差异(P>0.05)。然而,塔拉胶处理组更有效地抑制了水分迁移和肌纤维蛋白(MP)的展开。与-46°C组相比,-35°C+0.9%塔拉胶组使荧光峰波长(T₂₁)、T₂₂松弛时间分别降低了5.17%、3.88%和5.67%,同时α-螺旋含量增加了2.58%。这些发现为降低深冻储存能耗和扩大天然多糖在玻璃态冷冻储存中的应用提供了理论支持。

引言

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。

部分内容摘录

冷冻绞肉的制备

从中国哈尔滨的一家超市购买了新鲜的后腿猪肉(屠宰后24小时)(Jiadele)。清洗并沥干后,将其切成小块,并用绞肉机绞碎。将绞肉分成三组,每组称取100克±10克样品。所有样品在储存前都装入食品级袋中。两组未添加任何添加剂,分别储存在-35°C和-46°C。第三组添加了0.9%(w/w)的塔拉胶干粉。

颜色

绞肉的颜色反映了其新鲜度、品质和安全性,影响消费者的购买决策和感官体验。表1显示,随着储存时间的延长,L*和b*值显著增加,而a*值显著降低(P<0.05)。在-35°C、-46°C和-35°C+0.9%塔拉胶条件下储存180天后,L*和b*值分别增加了16.42%和38.71%、14.08%和25.90%、13.72%和26.28%,与第0天相比。同时,a*值

结论

本研究表明,添加0.9%的塔拉胶后,绞肉的玻璃化转变温度(Tg’)从-45.4°C升高到-34.9°C。基于此,研究了在-35°C+0.9%塔拉胶(玻璃态)和-46°C(玻璃态)条件下储存180天对绞肉品质的影响及其作用机制。两种玻璃态条件都显著提高了冷冻性能,与-35°C组相比,-35°C+0.9%塔拉胶组的性能相当甚至更好。180天后,

CRediT作者贡献声明

夏秀芳:撰写——原始草案、验证、软件使用、方法学、研究设计、资金获取、数据分析。冯有玲:方法学、研究设计、数据分析、概念构思。张婷婷:研究实施。陈玉云:研究实施。梁伟伟:资源协调、概念构思。李芳菲:监督、数据分析、概念构思。

未引用参考文献

Li等人,2019年
Li等人,2022年
朱、郑和戴,2022年

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了黑龙江省自然科学基金(项目编号:ZD2024C002)和黑龙江省科技创新团队支持计划(项目编号:CYCX24010)的支持。

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