Изменение качества мяса утки при термической стерилизации, вызванное микроволновой печью, ступенчатым нагревом в автоклаве и общим нагревом в автоклаве

Были оценены изменения качества мяса утки при термической стерилизации с использованием микроволновой печи, ступенчатого автоклава и общего нагрева автоклава. Результаты показали, что по сравнению с пошаговой обработкой и обычной обработкой в микроволновой печи мясо утки обладает значительно более высокой клейкостью, разжевываемостью, связностью и эластичностью, а также содержанием глутаминовой кислоты, лизина и общего количества аминокислот. ЯМР-анализ в слабом поле показал, что относительное содержание иммобилизованной воды после микроволновой обработки и ступенчатой обработки в автоклаве было значительно выше, чем после обычной обработки в автоклаве. Относительное содержание 1-октен-3-ола с характерным грибным ароматом было значительно выше при микроволновом и ступенчатом нагреве автоклава, чем при обычном нагреве автоклава, в то время как 2-пентилфуран с плохим вкусом был обнаружен только при обычном нагреве автоклава. Мышечные жгуты, обработанные микроволновой печью, были аккуратно уложены, как и те, которые не подвергались тепловой стерилизации. В целом, качество мяса после трех этапов тепловой стерилизации было следующим: микроволновая печь > ступенчатая стерилизация > обычная стерилизация.

Вступление

Поскольку мясо является скоропортящимся продуктом с высоким содержанием белка, выбор способа обработки чрезвычайно важен для продления срока годности мясных продуктов. Стерилизация является ключом к обеспечению безопасности и срока годности мясных продуктов (1). Термическая стерилизация широко используется при переработке мяса. Однако различные методы тепловой стерилизации по-разному влияют на качество мясных продуктов. Оптимизация стерилизации сводит к минимуму изменения в качестве продуктов и их питательном составе, обеспечивая при этом асептические условия для производства. Предыдущие исследования показали, что промышленная асептика может быть достигнута, когда значение F0 (F0 определяется как термическая обработка, позволяющая сократить количество спор Clostridium botulinum на 12 единиц) достигает 3,0 мин (2-4). Однако термическая стерилизация приводит ко многим неконтролируемым физико-химическим последствиям для качества пищевых продуктов, независимо от мощности источника тепла. Обычный способ нагрева в автоклавах снижает качество стерилизуемых продуктов из-за низкой скорости теплоотдачи и длительного времени стерилизации, что не позволяет удовлетворить потребности потребителей в высококачественных и питательных продуктах. Поэтому пищевая промышленность стремится к постоянным исследованиям и разработке различных новых методов стерилизации, чтобы снизить потери качества и улучшить качество стерилизованных пищевых продуктов (5).

В последние годы в пищевой промышленности появились различные новые методы стерилизации, такие как стерилизация облучением (6), термическая стерилизация с помощью омического излучения (7), наночастицы ZnO в сочетании с радиочастотной пастеризацией (8) и термическая стерилизация с помощью микроволновой печи (9). Среди них технология тепловой стерилизации с помощью микроволновой печи, одобренная Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США для коммерческой стерилизации расфасованных пищевых продуктов, которая обеспечивает длительное хранение продуктов при комнатной температуре (9). Механизм микроволнового нагрева заключается в том, что полярные молекулы вращаются и сталкиваются под действием переменного электромагнитного поля СВЧ, что способствует преобразованию электромагнитной энергии в тепловую. В отличие от традиционного метода стерилизации на водяной бане, при микроволновом нагреве продукты нагреваются изнутри, что позволяет достичь заданной температуры в центре за короткое время (10) и сократить время горячей обработки. В соответствующих исследованиях сообщалось, что картофельное пюре и зеленый горошек, обработанные с помощью микроволновой системы пастеризации (915 МГц, 95°C), имеют меньшую теплотворную способность и меняют цвет, чем продукты, подвергнутые традиционной обработке горячей водой (95°C) (11). Более того, Qu и соавторы (12) сообщили о сходных результатах, согласно которым зеленые бобы, обработанные с помощью микроволновой системы пастеризации (915 МГц, 90°C), имели меньшую потерю хлорофилла А и аскорбиновой кислоты, чем те, которые были подвергнуты традиционной обработке горячей водой (90°C). Стерилизация при переменной температуре — это новая технология стерилизации. Ансорена и Сальвадори (13) обнаружили, что содержание тиамина в консервированных мидиях, обработанных при переменной температуре (с 9 температурными режимами от 110 до 140°C), было выше, чем в консервах, обработанных при постоянной температуре (134-137°C). Авила−Гаксиола и др. (14) определили подходящую температуру обработки (75°C/19,0 мин, 80°C/8,5 мин, 90°C/10,7 мин и 6°C/20,8 мин) на основе содержания витамина С, показателя консистенции и цвета консервированного пюре из папайи. В отличие от обычного нагрева автоклавов, нагрев с переменной температурой эквивалентен ступенчатому нагреву автоклавов, который позволяет уменьшить разницу температур между поверхностью продукта и его внутренней частью. Нагрев с регулируемой температурой не только гарантирует достаточный срок хранения, но и снижает воздействие длительной высокой температуры на качество мяса (15).

Хотя методы микроволновой печи и ступенчатого нагрева в автоклавах (нагрев с переменной температурой) были изучены при термической стерилизации и дали значительный эффект, о качестве мяса пока не сообщалось. Мясо утки обладает такими преимуществами, как высокая питательность, низкое содержание жира, холестерина и высокое содержание белка, и пользуется популярностью у потребителей (16). В этом исследовании мы исследовали влияние микроволновой печи, ступенчатой стерилизации и общей автоклавной обработки на качество мяса утки. Сравнение трех технологий термической стерилизации направлено на оценку их преимуществ и недостатков в применении, чтобы не только обеспечить бактерицидную эффективность F0, но и свести к минимуму негативное воздействие на качество мяса.

Материалы

Свежая утиная грудка Черри Вэлли без кожи (большая грудная клетка, после трупного окоченения) была приобретена у компании New Hope Liuhe Co., Ltd. (Циндао, Китай). Все химические реактивы были аналитической или гарантированной чистоты.

Приготовление термически стерилизованного мяса утиной грудки. Без термической стерилизации (контроль)

Свежее мясо утиной грудки без кожи (10 см × 5 см × 1 см) без каких-либо приправ нагревали на водяной бане при температуре 80°C до тех пор, пока температура внутри не достигнет 70°C, а затем упаковывали под вакуумом в полипропиленовые пакеты.

Обработка в микроволновой печи

Образцы из раздела “Без термической стерилизации (контроль)” были стерилизованы с использованием однорежимной микроволновой стерилизационной системы с частотой 896 МГц (Шанхай, Китай) в соответствии с методом Го и др. (17). Микроволновое оборудование было независимо разработано Шанхайским океанологическим университетом. Принципиальная схема оборудования показана на рисунке 1А. Потребляемая мощность микроволнового источника составляла 7 кВт, а процесс стерилизации состоял из четырех этапов: предварительный нагрев, микроволновый нагрев, сохранение тепла и охлаждение. Сначала образцы предварительно нагревали приблизительно до 40°C в камере предварительного нагрева, а затем пропускали через передающее устройство через полость для впрыска, полость для микроволнового нагрева и полость для сохранения тепла, заполненную горячей водой температурой 121°C под давлением 0,1 МПа с определенной скоростью и временем. Наконец, температуру удалось снизить путем распыления холодной воды через охлаждающую полость. Общее время обработки составило 21,06 мин, включая 9,2 мин предварительного нагрева, 2,4 мин микроволнового нагрева, 4,63 мин выдержки и 4,83 мин охлаждения.

Поэтапная обработка автоклавом

Образцы из раздела “Без термической стерилизации (контроль)” были стерилизованы с использованием автоматического стерилизатора на водяной бане (YT700; Zhucheng Yongtai Machinery Co., Ltd., Китай). Принципиальная схема оборудования показана на рисунке 1B. При поэтапной обработке в автоклаве образцы помещались в полость для образцов, и на контроллере устанавливались автоматические программы нагрева на 80 ± 1°C, 95 ± 1°C и 115 ± 1°C. На каждой стадии поддерживали постоянное давление в течение 15 мин, а давление в сосуде составляло 0,1 МПа. В начале стерилизации открывали клапан между полостью для горячей воды и полостью для образцов, и образцы опрыскивались горячей водой. В этом процессе для подачи горячей воды использовался циркуляционный насос. После стерилизации горячая вода из полости для образцов возвращалась в полость для горячей воды, а холодная вода из резервуара для хранения воды поступала в полость для образцов для охлаждения образцов. Общее время обработки составило 73,43 мин.

Общая обработка в автоклаве

При общей автоклавной обработке использовалось то же оборудование, что и при поэтапной автоклавной обработке, однако программа была иной. При обычной обработке автоклавом использовался одноступенчатый нагрев с температурой стерилизации 121°C, временем стерилизации 9 мин, давлением в емкости 0,1 МПа и тем же принципом стерилизации, который описан в разделе “Поэтапная обработка автоклавом”. Общее время составило 50,8 мин.

Кривая термической летальности и значение F0

Для контроля изменения температуры в точке охлаждения образцов использовался беспроводной датчик температуры (PICO VACQ; TMI-ORION, Франция); кривые изменения температуры показаны на рисунке 1С. Значение F0 для образцов было рассчитано с использованием формулы (1), и значения F0 для микроволновой обработки, ступенчатой автоклавной обработки и обычной автоклавной обработки достигли 3,0 мин, что было расценено как достижение одинакового эффекта стерилизации и коммерческой стерильности (2-4). Параметры, обработанные микроволновой печью, ступенчатым автоклавом и обычным автоклавом, являются соответствующими параметрами со значением F0, равным 3,0 мин, полученными в результате многочисленных экспериментов.

Содержание влаги, значение рН и усилие сдвига

Образцы мяса утиной грудки измельчали с помощью мясорубки (JS39D-250; Zhejiang Supor Co., Ltd., Китай) и помещали в экспресс-тестер влажности (LGD-805A; Kunshan Lugong Precision Instrument Co., Ltd., Китай) для записи показаний, выраженных в % (масс.)/вт).

Каждую группу образцов мяса (по 5 г) перемешивали и смешивали с 50 мл раствора KCl 0,1 моль/л. Портативный рН-метр (STARTER300; OHAUS, США) помещали непосредственно в раствор для образцов и записывали показания.

Согласно способу Huo et al. (18), кусочки мяса размером 2 см ×1 см ×1 см нарезали в направлении, параллельном мышечному волокну, и кусочек мяса помещали в углубление цифрового измерителя чувствительности мышц (C-LM3B; Tenovo, Китай) таким образом, чтобы мышечное волокно было перпендикулярно направлению кромки; затем измеряли максимальное усилие сдвига в процессе резания.

Цвет

Внутреннюю поверхность образцов мяса отбирали для определения светлоты (L*), красноты (a*) и желтизны (b*) с помощью колориметра (CR-400; Konica Minolta Holdings Co., Ltd., Япония). Перед определением этих параметров устройство было скорректировано с помощью стандартной белой доски.

Свойства текстуры

Текстурные свойства образцов мяса определяли с помощью анализатора текстуры (TA.XT PlusC; Stable Micro Systems, Великобритания). В режиме TPA использовался датчик P/36R со скоростью предварительного измерения 1,0 мм/с, средней скоростью измерения 1,0 мм/с, скоростью после измерения 5,0 мм/с, перемещением 5,0 мм и усилием срабатывания 5,0 g.

Ядерный магнитный резонанс в слабом поле

Кусочки мяса размером 1 см × 1 см × 1 см нарезали в трубку диаметром 15 мм, которую помещали в ЯМР-анализатор (NMI20-040V-I; Suzhou Niumag Analytical Instrument Corporation, Китай), и время поперечной релаксации (T2) измеряли с помощью последовательности импульсов CPMG согласно методу Сюя и соавт. (8) с небольшими изменениями. Параметры были установлены следующими: SW = 200 кГц, P1 = 8 мкс, P2 = 16 мкс, RG1 = 20 дБ, DRG1 = 3, TW = 3000 мс, NS = 4, TE = 0,3 мс и NECH = 6000.

Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье

Образцы мяса подвергали сублимационной сушке с использованием вакуумной сублимационной сушильной машины (Pilot3-6E; Beijing Boyikang Experimental Instrument Co., Ltd., Китай) в течение 72 ч, а затем измельчали в порошок. Атмосфера использовалась в качестве чистого фона для сбора данных, а инфракрасный спектрометр с преобразованием Фурье (Nicolet islo; Thermo Fisher Scientific, США) использовался для спектрального сканирования в диапазоне 4000-400 см−1 с разрешением 4 см–1 и частотой сканирования в 64 раза.

Аминокислоты

Используя метод Джо и др. (19), 50 мг порошка для пробы мяса (см. раздел “Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье”) тщательно взвешивали в гидролизной пробирке, добавляли к 18 мл раствора соляной кислоты (6 моль/л) и подвергали гидролизу в течение 22 ч при температуре 110 ± 1°C. Гидролизат был перелит во флакон емкостью 50 мл. Объем гидролизата был зафиксирован с помощью сверхчистой воды, и гидролизат был высушен под вакуумом. К гидролизату аккуратно добавляли раствор соляной кислоты (0,02 моль/л) объемом 1 мл, полностью растворяли, фильтровали через мембрану фильтра водной фазы толщиной 0,22 мкм и определяли относительное содержание гидролизованных аминокислот в образцах с помощью автоматического анализатора аминокислот (L-8900; Hitachi, Япония)..

Летучие ароматические вещества

Летучие вкусовые вещества в образцах мяса были обнаружены с помощью твердофазной микроэкстракции в открытом пространстве и газовой хроматографии-масс-спектрометрии (ГХ-МС) (TSQ8000; Samufei Co., Ltd., США). Порошкообразный образец мяса (см. “Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье”) помещали во флакон для твердофазной микроэкстракции, а экстрагирующую головку выдерживали в течение 60 минут (при температуре 280°C) в отверстии для подачи GC, затем вставляли в верхнюю часть флакона и экстрагировали в течение 60 минут при температуре 60°C.С. После адсорбции экстрагирующую головку удаляли, а затем десорбировали в инжекционном отверстии GC при температуре 250°C в течение 2 минут. Использовали капиллярную колонку HP-5-MS (30 м × 0,25 мм, 0,25 мкм). Начальная температура колонки составляла 40°C и поддерживалась в течение 3 минут. После этого температуру повышали до 200°C при 5°C/мин, затем до 240°C при 10°C/мин и поддерживали в течение 10 минут. Общее время работы составило 49 мин; температура детектирования — 240°C; газ-носитель — гелий; скорость потока — 1,6 мл/мин; постоянное давление — 13,02 кПа; температура источника ионов — 240°C; энергия электронов — 70 эВ. Для расчета индекса Коватса (KI) каждого летучего ароматического соединения использовали Н-алканы С7-С30. KI летучих ароматических соединений рассчитывали по формуле (2). Поиск соединений проводился с помощью компьютера и сопоставлялся с базой данных mainlib. В качестве качественного результата были получены положительные и отрицательные значения соответствия, превышающие 700.

Сканирующая электронная микроскопия

Образцы мяса (0,5 см × 0,5 см × 0,5 см) помещали в 2,5%-ный раствор глутарового альдегида, выдерживали в течение ночи при температуре 4°C и промывали фосфатным буферным раствором в течение шести раз (по 20 мин/время). Промытые образцы мяса подвергали градиентной дегидратации в течение 15 мин 50, 60, 70, 80 и 90%-ным этанолом и дегидратации безводным этанолом трижды (по 30 мин за раз). После обезвоживания образцы трижды заменяли трет-бутанолом (по 30 мин каждый). Обезвоженные образцы мяса подвергали сублимационной сушке в вакууме (Пилотный вариант 3-6 Е; Beijing Boyikang Experimental Instrument Co., Ltd., Китай) в течение 72 ч, покрывали золотом с помощью машины для нанесения покрытий вакуумным ионным напылением и наблюдали с помощью сканирующего электронного микроскопа (JSM-7500F; Japan Electronics, Китай).

Статистика

Все эксперименты были выполнены в трех повторениях. Значимость (P < 0,05) экспериментальных данных была проанализирована с помощью одностороннего дисперсионного анализа с использованием программного обеспечения SPSS 26.0 (IBM, США). Данные были выражены как среднее значение ± стандартное отклонение. Экспериментальные графики были созданы с использованием программного обеспечения ORIGIN 2019 (Нортгемптон, Массачусетс, США).

Результаты и обсуждение

Содержание влаги, рН и усилие сдвига. Результаты не выявили существенной разницы (Р > 0,05) в содержании влаги в мясе до и после термической стерилизации, что указывает на то, что стерилизация практически не повлияла на содержание влаги в мясе. Возможно, вакуумная упаковка уменьшает потерю воды при стерилизации образцов мяса. Стерилизация изменяет структуру белков. Исследования показали, что повышение рН приготовленного мяса происходит из-за потери кислотных аминогрупп, воздействия основных аминокомпонентов и/или образования свободного сероводорода (Содержание влаги, рН и усилие сдвига. Результаты не выявили существенной разницы (Р > ,5) в содержалаги в мясе до и после термической стерилизации, что указывает на то, что стерилизаески не повлияла на содержание влаги в мясе. Возможно, вакуумная упаковка уменьшает потерю воды при стерилизации образцов мяса. Стерилизация изменяет структуру белков. Исследования показали, что повышение рН приготовленного мяса происходит из-за потери кислотных аминогрупп, воздействия основных аминокомпонентов и/или образования свободного сероводорода (20). Уровень рН мяса в группе сУровень рН мяса в группе стерилизации был значительно выше, чем в контрольной группе (Р < 0,05). Для групп стерилизации уровень рН мяса был представлен в следующем порядке: общий автоклав > ступенчатый автоклав > микроволновая печь. Это указывает на то, что микроволновый метод и метод ступенчатого автоклава могут уменьшить разрушение химических связей в структуре белка, и эта разница может быть вызвана различной интенсивностью нагрева, которая оказывает различное температурное воздействие на мясо (8). Что касается силы сдвига, то сила сдвига отрицательно коррелировала с мягкостью мяса. Усилие сдвига в группах стерилизации было ниже, чем в контрольной группе (Р < 0,05),

Цвет мяса является важным показателем для оценки качества мяса. Разница в цвете мяса при различной обработке представлена в таблице 1. Значения L* при использовании микроволнового, ступенчатого и обычного методов обработки в автоклаве были значительно ниже после стерилизации (P < 0,05), и не было существенной разницы (P > 0,05) в значениях L* в трех группах стерилизации. После стерилизации показатели а* и в* в мясе утиной грудки значительно возросли (Р < 0,05), и тенденция к увеличению была одинаковой во всех группах. Степень увеличения значений a* и b* в трех группах, подвергнутых стерилизации, была выражена в виде: микроволновая печь > обычная обработка > пошаговая обработка. Изменение цвета мяса утиной грудки может быть связано с образованием метмиоглобина в результате окислительной денатурации миоглобина. Миоглобин и гемоглобин образуется коричневый осадок в мясе (22), что привело к снижению в значение L*, а увеличение A* и B* значения в утиного мяса. По сравнению со ступенчатой автоклавной обработкой и обычной автоклавной обработкой, микроволновая обработка имела более низкие значения L* и более высокие значения a* и b*, что может быть связано с микроволновым излучением. Микроволновый нагрев должен был направлять вращение и столкновение полярных молекул, таких как вода и ионы, с помощью микроволнового электромагнитного поля, что способствовало поглощению микроволновой энергии поверхностью мяса утки и преобразованию ее в тепловую энергию, что приводило к быстрому нагреву (10). Быстрое нагревание при микроволновой обработке ускорило реакцию Майяра в утином мясе с образованием коричневых или даже черных макромолекул, что привело к изменению цвета (23). Кроме того, более высокое значение a* было признанным результатом микроволновой обработки мясных белков (24).

Текстурные свойства

Текстурные свойства важны для оценки качества мясных продуктов, включая твердость, упругость, сцепляемость, клейкость, разжевываемость и эластичность. Стерилизация приготовленных мясных продуктов в дальнейшем приведет к изменению структуры мясных продуктов и возникновению некоторых реакций, связанных с температурой, что приведет к ухудшению их качества. Принимая во внимание, что различные технологии стерилизации приводят к разной степени обработки и повреждению структуры мясных продуктов, что по-разному влияет на их текстурные характеристики (25).

Влияние различных видов обработки на текстурные свойства мяса представлено в таблице. Результаты показали, что после стерилизации твердость, упругость, сцепляемость, клейкость, разжевываемость и эластичность мяса уменьшились. При трех режимах стерилизации твердость, упругость, сцепляемость, клейкость, разжевываемость и эластичность мяса после микроволновой обработки были значительно выше, чем после обычной автоклавной обработки (Р < 0,05). Связность и упругость мяса при обычной автоклавной обработке были ниже, чем при поэтапной автоклавной обработке (Р < 0,05). При обработке в микроволновой печи и ступенчатом автоклаве клейкость, разжевываемость, сцепляемость и эластичность мяса, обработанного в микроволновой печи, были значительно выше, чем при ступенчатом автоклаве (Р < 0,05). Снижение текстурных характеристик мяса в стерилизованных группах может быть связано с увеличением степени термической обработки, дальнейшим изменением пространственной структуры белка, снижением степени сшивки миофибриллярных белков и рыхлостью мышц (26). Этот результат был аналогичен предыдущим результатам, о которых сообщили Хан и соавт. (25), что образцы, нагретые и находящиеся под давлением, имели меньшую твердость, клейкость, разжевываемость и более высокую нежность, что было связано с разницей между давлением и нагревательной средой во времени выдержки. Ванг и соавторы (27) показали, что по сравнению с нагревом на водяной бане, микроволновое нагревание может вызвать большее сшивание белков и сформировать более плотную сетчатую структуру белкового геля. В целом, текстурные характеристики мяса, обработанного микроволновой печью, были лучше. Кроме того, были оценены органолептические качества мяса утки, обработанного различными методами стерилизации, и показатели органолептической оценки в группах с микроволновой печью и ступенчатой стерилизацией были выше (см. дополнительную таблицу 1).

Низкочастотный ядерно-магнитный резонанс

Технология низкочастотного ядерного магнитного резонанса (НЧ-ЯМР) широко используется в пищевой промышленности благодаря ее быстрому обнаружению, небольшой массе образца и неразрушающему характеру. Время поперечной релаксации НЧ-ЯМР было использовано для изучения распределения и миграции воды в мясных продуктах. На рисунке 2А показано распределение времени поперечной релаксации мяса при различной обработке. Кривые релаксации воды мяса, подвергнутого различной обработке, имели три пика. Наблюдался небольшой пик в 0,1–10 мс, который, как правило, считался представляющим воду, связанную с макромолекулами, такими как белок, который был описан как связанная вода (T2b). Наибольший пик в диапазоне 10-100 мс был связан с иммобилизованной водой (T21), которая представляет собой воду в мышцах, которой трудно проходить между миофибриллами и мембранами. Небольшой пик между 100 и 1000 мс обычно приписывался свободной воде (T22), которая представляет собой поток воды в межклеточном пространстве (28).

T2 отражает степень связывания воды с матрицей, а также текучесть воды (29). Чем выше значение T2, тем слабее связь между водой и матрицей и тем выше текучесть (30). Как показано на рисунке 2B, значения T2b и T22 в группах стерилизации были выше, чем в контрольной группе (P < 0,05), что свидетельствует о том, что стерилизационная обработка снижала степень связывания воды с матрицей и увеличивала текучесть молекул воды в образцах. Значения T2b и T21 при обычной автоклавной обработке были выше, чем при микроволновой и ступенчатой автоклавной обработке (P < 0,05). Значение T2b при ступенчатой автоклавной обработке было выше, чем при микроволновой обработке (P < 0,05), но существенной разницы в значении T21 (P > 0,05) обнаружено не было. Что касается значения T22, то между группами, подвергавшимися стерилизации, не было существенной разницы (Р > 0,05).

Соотношение площадей пиков отражает относительное содержание различных групп воды. Как показано на рисунке 2С, иммобилизованная вода была основной формой влаги в матрице, и ее площадь пика составляла почти 90% от общей площади пика. Относительное содержание связанной и иммобилизованной воды было тесно связано с влагоудержанием мяса. Чем выше относительное содержание, тем сильнее удерживается вода и тем выше качество мясных продуктов (8). После стерилизации значение P2b уменьшилось, а значение P22 увеличилось (P < 0,05). Причиной такого результата может быть то, что стерилизация усугубляет разрушение структуры белковой сетки и снижает ее способность связываться с водой; таким образом, связанная и иммобилизованная вода в образцах мяса может быть легче преобразована в свободную воду (31). Значение P21 при обычной автоклавной обработке было ниже, чем при микроволновой и ступенчатой автоклавной обработке, тогда как значение P22 было выше, чем при микроволновой и ступенчатой автоклавной обработке (P < 0,05). Это указывало на то, что относительное содержание связанной воды и иммобилизованной воды при микроволновой обработке и ступенчатой автоклавной обработке было выше, чем при обычной автоклавной обработке (P < 0,05), а относительное содержание свободной воды было ниже, чем при обычной автоклавной обработке (P < 0,05). Это произошло потому, что белковая структура и клеточная мембрана мяса утки, обработанного микроволновой печью и ступенчатой стерилизацией, были менее повреждены, а сетчатая структура была более плотной, что может уменьшить перенос внутриклеточной воды в межклеточное пространство. С другой стороны, структурные повреждения утиного белка, обработанного методом «дженерал реторт», были более значительными, что снижало способность утиного белка удерживать воду и способствовало более легкому превращению иммобилизованной воды в образце мяса в свободную воду, что соответствовало результатам исследования текстурных свойств.

Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье

Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (ИК-ФУРЬЕ) — это структурный анализ, основанный на колебаниях функциональных групп и полярных связей в соединениях. ИК-ФУРЬЕ-спектроскопия может быть использована для изучения конформационных изменений в мышечных белках в процессе переработки мяса. На рисунке 2D показаны ИК–спектры мяса, подвергнутого различной обработке, при длине волны детектирования 4000-500 см–1. Полоса амида I связана со вторичной структурой белка, диапазон длин волн которой составляет 1700-1600 см–1, что соответствует C = O и небольшому количеству N–H колебаний растяжения (32). В этом диапазоне пиковая интенсивность в группе стерилизации была несколько выше, чем в контроле, что может быть связано с тем, что стерилизационная обработка в большей степени нарушала стабильность водородной связи. Таким образом, спиральная структура была дополнительно распутана, обнажив гидрофобные остатки и нерегулярную спиральную структуру, образованную взаимодействием между молекулами (8).

Калабро и Магазу (33) показали, что метил и метилен наблюдаются при растяжении при 3000-2800 см–1 С–Ч, и объяснили увеличение интенсивности метиленообразования увеличением содержания липидов, вызванным реакцией Майяра. На рисунке 2D показано, что в каждой группе наблюдались различные пики интенсивности при 2860 и 2920 см–1; интенсивность пика в контрольной группе была самой низкой, а интенсивность пика при обычной автоклавной обработке была выше, чем при микроволновой и ступенчатой автоклавной обработке, что указывает на то, что степень окисления липидов при обычной автоклавной обработке была более высокой. самый высокий. Спектры показали различные тенденции при 3500-3000 см–1, что может быть вызвано колебаниями растяжения C-H и N-H ненасыщенного углерода. Спектры стерилизующих групп показали небольшой пик при 1750 см–1, который был связан с колебаниями при растяжении функциональной группы C = O и отражал содержание триглицеридов (34). Реакция Майяра сопровождается образованием исходных промежуточных продуктов, включая продукты Амадори и Хейнса, которые содержат соединения СН2 и С=О (35). В диапазоне 1230-800 см–1 наблюдались сильные пики при обработке в микроволновой печи, ступенчатом автоклаве и обычном автоклаве. В частности, наиболее сильным был пик при обработке в обычном автоклаве. Это может быть связано с асимметричным растяжением соединений алифатического фосфора, содержащих связи P-O-C, что может быть связано со степенью окисления липидов (33). В целом, пик общего метаболизма был самым сильным, что указывает на то, что обработка общего метаболизма оказала наибольшее влияние на конформационные изменения мышечных белков и липидов.

Аминокислоты

Тип и относительное содержание аминокислот в мясных продуктах определяют их питательную ценность и вкус, что является важным показателем для оценки качества мясных продуктов. Как правило, высокая температура способствует окислению жира, хотя и может придать мясным продуктам особый аромат. Между тем, высокая температура в определенной степени снижает питательную ценность мясных продуктов, в том числе приводит к разрушению аминокислот (6). В таблице 2 показано относительное содержание гидролизованных аминокислот в мясе, подвергнутом различной обработке, и было обнаружено в общей сложности 17 аминокислот, включая 7 незаменимых аминокислот и 10 несущественных аминокислот. Результаты показали, что относительное содержание общего количества аминокислот в стерилизованных группах было значительно ниже, чем в контроле (Р < 0,05), а относительное содержание общего количества аминокислот при ступенчатой автоклавной обработке и обычной автоклавной обработке было ниже, чем при микроволновой обработке (Р < 0,05), что свидетельствует о том, что скорость удержания содержание аминокислот в мясных продуктах, стерилизованных микроволновой печью, было выше, чем при других методах стерилизации.

Относительное содержание незаменимых аминокислот, заменимых аминокислот и общего количества аминокислот в стерилизованных группах было ниже, чем в контрольной (Р < 0,05). В группах, подвергшихся стерилизации, относительное содержание незаменимых аминокислот после микроволновой обработки было самым высоким, а после ступенчатой автоклавной обработки — самым низким. В стерилизованном мясе снизилось относительное содержание большинства аминокислот, таких как аспарагиновая кислота, треонин, глутаминовая кислота, цистин, лейцин, тирозин, фенилаланин, лизин и аргинин. Увеличилось содержание лишь небольшого числа аминокислот, таких как глицин и аланин. Сочетание аспарагиновой кислоты, глутаминовой кислоты, тирозина, фенилаланина, аланина и глицина с натриевой солью придаст мясным изделиям особый свежий вкус. Глутаминовая кислота была основной вкусовой аминокислотой, и ее содержание непосредственно влияло на вкус мясных продуктов. Однако после стерилизации относительное содержание глутаминовой кислоты снижалось (Р < 0,05), что снижало свежий вкус мяса. Лизин и аргинин имеют решающее значение для питательной ценности мяса (2). Лизин является первой лимитирующей аминокислотой в организме человека, которая может восполнить дефицит лизина в белке злаковых и обеспечить сбалансированность питания человека. Тем не менее, стерилизация привела к повреждению этих аминокислот и снижению питательной ценности мяса. Глицин способен синтезировать глутатион и обладает антиоксидантным действием. Кроме того, гистидин является предшественником карнозина и обладает антиоксидантным действием (36). В целом, обработка мяса в микроволновой печи приводит к более высокой степени сохранения аминокислот и меньшему повреждению питательных веществ, чем при других методах стерилизации мяса.

Летучие ароматические вещества

Аромат приготовленных мясных продуктов является важной характеристикой, которая влияет на их вкусовые качества и восприятие потребителями. Поэтому точное определение летучих ароматических веществ в различных видах стерилизованного мяса имеет большое значение для обработки и утилизации мясных продуктов. Летучие ароматические соединения мяса, обработанного различными методами стерилизации, были проанализированы с помощью GC-MS. Как показано в таблице 3, было идентифицировано 83 соединения, которые были разделены на семь категорий: углеводороды, спирты, альдегиды, кетоны, сложные эфиры, кислоты и другие. В группах контрольной, микроволновой, ступенчатой автоклавной обработки и общей автоклавной обработки было обнаружено 54, 56, 54 и 67 летучих соединений соответственно. Эти соединения совместно влияют на запах мяса, но величина эффекта определяется пороговым значением и относительным содержанием этих соединений (37).

После стерилизации относительное содержание углеводородов в летучих ароматических соединениях мяса значительно снизилось, а относительное содержание спиртов значительно возросло (Р < 0,05). Из-за высокого вкусового порога углеводородов они, как правило, мало влияют на вкус мяса. Напротив, порог вкуса ненасыщенных спиртов был ниже, что оказывало значительное влияние на вкус мяса. Спирты обычно образуются при расщеплении линолевой кислоты в мышцах липоксигеназой и пероксидазой и в основном имеют свежий и сладкий вкус (38). Относительное содержание 1-октен-3-ола и 2,6-диметил-1-нонен-3-ин-5-ола в спиртах было относительно высоким, особенно в группах стерилизации, которое было выше, чем в контроле (Р < 0,05). Исследования показали, что 1-октен-3-ол имеет грибной привкус, который является характерным ароматом мясных продуктов (39). Относительное содержание 1-октен-3-ола при микроволновой и ступенчатой автоклавной обработке было выше, чем при обычной автоклавной обработке (Р < 0,05).

Альдегиды считаются важными пахучими веществами, образующимися при окислении масла. Они участвуют во взаимодействии между аминокислотами и карбонильными группами и являются важными промежуточными звеньями при окислении жиров. Пороговые значения содержания альдегидов были ниже, чем спиртов, и они были наиболее важными летучими вкусовыми веществами в мясных продуктах. Ли и др. (40) показали, что гексанал, гептанал, октанал и неанал получают путем термического окисления или разложения линолевой или линоленовой кислоты. Не было выявлено достоверной разницы (Р > 0,05) в относительном содержании гептаналя, октаналя и неаналла среди стерилизованных групп, а относительное содержание гексаналя при обычной обработке в автоклавах было ниже, чем при микроволновой и ступенчатой обработке в автоклавах (Р < 0,05). Бензальдегид образуется в результате разложения фенилаланина по реакции разложения Стреккера. Относительное содержание бензальдегида при ступенчатой обработке в автоклаве и при обычной обработке в автоклаве было выше, чем при контрольной и микроволновой обработке (Р < 0,05), что могло привести к ухудшению вкуса мясных продуктов (38). Относительное содержание ненасыщенного альдегида в стерилизованных группах было выше, а (Е)-2-октеналь с ароматом жира и мяса был обнаружен только в стерилизованных группах. Однако не было выявлено существенной разницы в относительном содержании (Е)-2-октеналя между стерилизованными группами (Р > 0,05). Се и др. (41) обнаружили, что ненасыщенные альдегиды являются характерными ароматическими соединениями, образующимися при нагревании животных жиров. Эти соединения могут подвергаться дальнейшему окислению с образованием фуранов, спиртов и других соединений.

Сикуро (42) доказал, что кетоны являются вторичными метаболитами перекисного окисления ненасыщенных жирных кислот, которые обладают сливочным вкусом и положительно влияют на вкус мясных продуктов. Порог содержания кетонов был намного выше, чем у альдегидов, которые играли координирующую роль в общем летучем вкусе мясных продуктов. Самым высоким относительным содержанием кетонов во всех группах был 2,5-октандион, а относительное содержание в контрольной группе было значительно выше, чем в других группах (Р < 0,05). Относительное содержание (Е)-3-октен-2-он, (Е,Е)-3,5-октадиен-2-он и 3-октен-2-он также было выше, при этом (Е)-3-октен-2-он был обнаружен только в контроле, а 3-октен-2-он был обнаружен только в группах стерилизации. Сложные эфиры являются одними из основных ароматических соединений с низким порогом ароматизации, высокой летучестью при комнатной температуре и хорошим вкусом. Относительное содержание сложных эфиров при микроволновой обработке было выше, чем при ступенчатой и обычной автоклавной обработке (P < 0,05). При контрольной, микроволновой и ступенчатой обработке в автоклаве кислот обнаружено не было; при обычной обработке в автоклаве были обнаружены только 3-гидрокси-додекановая кислота и 10,12-октадекадииновая кислота, что составляет всего 0,08% от общего количества летучих соединений. Однако, являясь предшественниками сложных эфиров, кислоты также играют важную роль во вкусе мясных продуктов (43). Ся и др. (44) сообщили, что кислоты похожи на уксус и имеют низкий порог концентрации, что приводит к неприятному вкусу мясных продуктов. 2-пентилфуран и 1-пентил-1Н-пиррол были обнаружены только в обычном автоклаве, которая относится к гетероциклическим соединениям, получаемым в результате термической реакции Майяра, с жиром, металлическим запахом и низким порогом. Шахиди и Он (45) обнаружили, что 2-пентилфуран окисляется линолевой кислотой, что является важным фактором, приводящим к образованию специфического запаха в мясе. Кроме того, 2-пентилфуран был внесен в список веществ, которые могут вызывать рак у людей (3). В целом, ароматические свойства были представлены в порядке: микроволновая печь > ступенчатая обработка > общая обработка.

Сканирующая электронная микроскопия

Микроструктура мясных продуктов тесно связана с их текстурой и вкусовыми качествами. На рисунке 3 показана микроструктура мяса утки, подвергнутого различным видам обработки. Как видно из областей, обозначенных стрелками и кружками, различные виды обработки в разной степени нарушают микроструктуру мяса. По сравнению с контролем, степень повреждения мышечных пучков в трех группах, подвергнутых стерилизации, была в порядке общей обработки > пошаговой обработки > микроволновой обработки. В контрольной группе образцы мяса имели чистые и неповрежденные мышечные пучки одинаковой формы и размера; несколько мышечных пучков были слегка повреждены, а границы соседних мышечных пучков были четко видны и располагались близко друг к другу. Структура мышечных пучков при микроволновой и ступенчатой автоклавной обработке была частично нарушена, но форма и размер мышечных пучков были более однородными. Границы соседних мышечных пучков были четкими при микроволновой обработке, в то время как структура некоторых мышечных пучков была нарушена, а при пошаговой автоклавной обработке между соседними мышечными пучками образовывались промежутки. В целом, во время обработки в автоклаве структура мышечных пучков была серьезно повреждена, их форма и размер были неравномерными, а расположение — неправильным. Между соседними мышечными пучками образовался большой промежуток, и произошла частичная агрегация. Это было связано с тем, что термическая обработка может усугубить разрушение мышечной структуры и накопление белка, что проявилось в макроскопическом ухудшении текстуры мясных продуктов (46). Следовательно, микроволновая обработка позволяет лучше сохранить микроструктуру мясных продуктов, чем пошаговая обработка в автоклаве и обычная обработка в автоклаве.

Вывод

Качество несоленого утиного мяса после микроволновой обработки и поэтапной автоклавной обработки было лучше, чем после обычной автоклавной обработки, благодаря более высокой влагоудерживающей способности, меньшей потере питательных веществ и лучшему вкусу. Чтобы свести к минимуму потерю качества мясных продуктов после термической стерилизации, можно было бы оптимизировать параметры микроволновой печи и пошаговые температурные программы. Кроме того, следует предпринять дополнительные усилия для дальнейшего улучшения качества мяса утки при термической стерилизации путем добавления приправ (например, сахара, соли, пигментов, масел и аминокислот). Результаты этого исследования обеспечивают теоретическую основу для применения микроволновой технологии и технологии ступенчатого автоклава в промышленной переработке мяса утки и модернизации оборудования, основанного на этих двух технологиях.