本發(fā)明涉及食品加工及貯運保鮮，具體涉及一種三段式變溫液氮速凍保鮮牛肉的方法與應用。

背景技術：

1、牦牛生活在青藏高原，以天然草場放牧為主，其肉質(zhì)鮮美，具有獨特的風味和極高的營養(yǎng)價值，在全國范圍內(nèi)都享有較高的聲譽，成為一種既具有地域特色又兼具市場潛力的高端肉類資源。

2、目前市場上，牦牛肉主要以牛肉干、罐頭及鮮肉為主進行銷售。新鮮的牦牛肉富含優(yōu)質(zhì)蛋白、脂肪、氨基酸等，但其具有較高水分，屠宰后容易發(fā)生腐敗變質(zhì)，嚴重影響銷售和食品安全。傳統(tǒng)的冷凍方法可以延長牦牛肉貨架期，但存在導熱性差、冷凍時間長的缺點，導致大冰晶的形成，嚴重破壞牦牛肉的肌肉組織，出現(xiàn)色澤變劣、持水力下降、蛋白質(zhì)變性及脂質(zhì)氧化等一系列劣變，造成食用品質(zhì)的下降。與傳統(tǒng)的空氣冷凍相比，浸漬冷凍、磁場冷凍、超聲波冷凍、高壓冷凍、液氮冷凍等技術能提升冷凍速率，改善冷凍品質(zhì)。其中，液氮速凍可實現(xiàn)快速通過最大冰晶生成帶，極大提高了冷凍食品的品質(zhì)。然而，目前液氮速凍多用于海鮮和水果如藍莓、螃蟹和蝦，對于液氮速凍在牛肉的研究較少，本發(fā)明通過研究三段式液氮速凍對保持牦牛肉新鮮品質(zhì)和延長其貨架期有重要作用，研究通過液氮速凍對牦牛肉的品質(zhì)特性的影響具有重大的現(xiàn)實意義。

3、一般來說，肉的冷凍過程可分為三個階段：預冷階段、相變階段和深冷階段。其中，相變階段，也被稱為最大冰晶形成區(qū)，其中約有70％到80％的水形成冰。通過這一階段的速度越快，產(chǎn)生的冰晶越小，解凍后的對肉品質(zhì)破壞越小。液氮速凍技術是一種采用液態(tài)氮作為冷卻介質(zhì)來實現(xiàn)快速冷凍的技術，液態(tài)的氮氣沸點為-195.8℃，在常壓下具有極低的溫度，當與食品接觸時，并不直接接觸食品本身，而是通過間接方式傳遞冷量，由于降溫速度極快，食品內(nèi)部的水分來不及形成大塊冰晶，而是形成細小均勻的冰晶分布，這有助于避免破壞細胞壁，減少水分流失和結(jié)構(gòu)組織損傷，從而最大程度上保留食品的原始口感、色澤、質(zhì)地以及營養(yǎng)成分。

4、根據(jù)之前的研究，液氮速凍能在很大程度上抑制冰晶形成，較好地維持組織結(jié)構(gòu)的完整性，但過去的研究都采用-80℃單一溫度通過冷卻和相變階段，這一方面增加了液氮的消耗，另一方面限制了食品品質(zhì)的提升空間。然而，維持-80℃需要持續(xù)供應液氮，這增加了經(jīng)濟成本。為了解決這些問題，本發(fā)明旨在尋找一種既能最大程度降低解凍后的質(zhì)量劣變，又能節(jié)省液氮的分段式的牛肉冷凍模式。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種三段式變溫液氮速凍保鮮牛肉的方法與應用，有效減少液氮消耗并能更好維持牛肉解凍后食用品質(zhì)，顯著減少蒸煮損失，延緩蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的劣變，保持更完整的肌肉組織形態(tài)，并保持牛肉的新鮮外觀特征。

2、為實現(xiàn)上述技術目的，達到上述技術效果，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)：

3、一種三段式變溫液氮速凍保鮮牛肉的方法，包括：

4、s1：將牛肉進行修整、去除筋膜、預冷等預處理；

5、s2：采用三段式變溫液氮速凍使肉中心溫度達到-18℃；

6、s3：在對樣品進行28d冷凍貯存后，進行品質(zhì)檢測和分析。

7、進一步的，所述步驟s1具體包括：

8、s1.1：選取新鮮牛肉背最長肌，去除表面筋膜；

9、s1.2：將肉切分成厚度為2-3cm、重量為150g的塊狀；

10、s1.3：使用聚乙烯包裝袋密封，在4℃的冰箱中進行預冷保藏，以均衡肉的初始溫度。

11、進一步的，所述步驟s2中三段式變溫液氮速凍包括預冷階段、相變階段、深冷階段；具體包括：

12、s2.1：設置cf為對照組，牛肉在-18℃冰箱中冷凍，直到肉的中心溫度達到-18℃；

13、s2.2：使用-80℃液氮處理，快速通過冷卻階段，在相變階段將液氮溫度設置為-60℃、-80℃或-100℃三個不同處理，持續(xù)5min，以快速通過最大冰晶生成區(qū)，其中相變階段-80℃液氮處理定義為lnf1組、-100℃液氮處理定義為lnf2組、-60℃液氮處理定義為lnf3組；

14、s2.3：在深冷階段將液氮溫度均設置為-80℃，至肉的中心溫度達到-18℃，以充分利用前兩階段的冷能，節(jié)約液氮消耗。

15、進一步的，所述步驟s3具體包括：

16、s3.1：使用插入式溫度計置于肉中心，至溫度-18℃為速凍終點；記錄溫度曲線；

17、s3.2：將cf、lnf1、lnf2、lnf3等4組樣品轉(zhuǎn)移到-20℃冰箱中儲存28d后，4℃解凍用于品質(zhì)指標測定；

18、s3.3：實驗數(shù)據(jù)采用excel?2019、spss26.0和origin?2021進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、處理、分析及作圖。

19、進一步的，步驟s3中的指標測定包括：ph值測定、硫代巴比妥酸值tbars測定、揮發(fā)性鹽基總氮tvb-n測定、l*/a*/b*色度測定、總巰基含量測定、水分分布測定、掃描電鏡觀察、he染色觀察。

20、另一方面，本發(fā)明提出上述方法在速凍保鮮牛肉中的應用。

21、本發(fā)明的有益效果：

22、本發(fā)明提出的三段式變溫液氮速凍的亮點在于其對相變階段的溫度精細控制，通過將液氮溫度調(diào)節(jié)至-60℃、-80℃或-100℃持續(xù)5min，迅速穿過最大冰晶生成帶，形成細小而均勻的冰晶。這種細小均勻的冰晶結(jié)構(gòu)減少了對肌肉纖維和細胞膜的物理破壞，從而保持了牛肉的質(zhì)地和原始口感。細小冰晶的分布在解凍后能顯著降低血水流失，這直接關系到牛肉解凍后的多汁性和外觀色澤的完好，保持肉質(zhì)的高感官質(zhì)量。

23、本發(fā)明通過快速通過相變階段和有效的溫度控制，減少了蛋白質(zhì)變性和脂質(zhì)氧化。實驗表明，與常規(guī)冷凍方法相比，三個液氮處理組均能夠在保持食品品質(zhì)方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。特別是在保持肉類的新鮮度和營養(yǎng)價值上，液氮處理的效果尤為突出。在三段式變溫液氮速凍過程中，不同的相變階段液氮溫度(-60℃、-80℃和-100℃)對牛肉的品質(zhì)產(chǎn)生了顯著影響。通過對實驗結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)當相變階段為-60℃液氮處理時，牛肉的tbars值(硫代巴比妥酸反應物值，用于評估脂質(zhì)氧化程度)達到最低，這表明在該條件下，肉的脂質(zhì)氧化過程最為緩慢，從而有效地延長了牛肉的保質(zhì)期和保持了其原有的風味和口感。另外，通過減少氧化反應，也在很大程度上保持了氨基酸和維生素的完整性，這對于消費者的健康和營養(yǎng)攝入至關重要。進一步通過掃描電鏡和he(蘇木精-伊紅)染色技術觀察牛肉的組織結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)相變階段為-60℃液氮處理，肉的組織結(jié)構(gòu)保持良好，細胞形態(tài)完整，且細胞間連接緊密。這表明液氮速凍技術不僅能夠減緩脂質(zhì)氧化，還能在微觀層面上保護肉類的組織結(jié)構(gòu)，從而確保食品在冷凍和儲存過程中的品質(zhì)穩(wěn)定性。這些發(fā)現(xiàn)為液氮速凍技術在肉類保鮮領域的應用提供了有力的實驗依據(jù)。

24、本發(fā)明通過在預冷和深冷階段維持-80℃，雖然初始階段使用較高溫度的液氮，但在相變階段的靈活溫度變化和后續(xù)的溫度恢復策略使得總體液氮消耗更為經(jīng)濟。通過合理時間和溫度的管理，冷凍過程得以高效進行，減少了液氮的消耗，降低了總成本。這種三段式變溫液氮經(jīng)濟化的使用模式不僅使企業(yè)能節(jié)省運行費用，也使得該技術在大規(guī)模商業(yè)應用中更具可行性。

25、本發(fā)明通過在-20℃冰箱中進行28d的貯存實驗，驗證了三段式變溫液氮速凍對肉食用品質(zhì)的提升。經(jīng)過液氮速凍技術處理后，牛肉不僅色澤得到了有效保持，而且其品質(zhì)在水分保持和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)方面均展現(xiàn)出了顯著優(yōu)勢。液氮速凍較好地減少牛肉在后續(xù)蒸煮過程中的水分和營養(yǎng)成分損失。具體而言，采用lnf3(-80℃/-60℃/-80℃)三段式變速液氮速凍技術處理的牛肉，其蒸煮損失率僅為39.20％，這一數(shù)據(jù)明顯低于采用傳統(tǒng)-18℃冰箱普通冷凍方法處理的牛肉，后者的蒸煮損失率高達46.30％。這一對比清晰地表明了液氮速凍在保持牛肉品質(zhì)方面的優(yōu)越性。此外，在揮發(fā)性鹽基氮和丙二醛的含量方面，lnf3(-80℃/-60℃/-80℃)三段式變溫液氮速凍技術同樣展現(xiàn)出了顯著效果。與常規(guī)冷凍方法(cf)相比，經(jīng)過lnf3技術處理的牛肉，其揮發(fā)性鹽基氮含量減少了52.73％，這意味著牛肉的新鮮度和風味得到了更好的保留。同時，丙二醛含量也減少了12.05％，這一變化有利于降低牛肉在儲存和加工過程中可能產(chǎn)生的氧化反應，進一步提升了其食用品質(zhì)。綜上所述，液氮速凍技術在牛肉的保鮮和品質(zhì)保持方面具有顯著優(yōu)勢。尤其是lnf3組三段式變溫液氮速凍能有效減少牛肉的冷凍時間和蒸煮損失，延緩蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的腐敗變質(zhì)，保持更好的肌肉組織形態(tài)，并保持牛肉的新鮮外觀特征。

26、當然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達到以上所述的所有優(yōu)點。