Effects of Static Magnetic Field-assisted Supercooling Preservation on Quality and Water-holding Capacity of Pork during Storage
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摘要: 超冰温可以使猪肉不发生冻害，但维持超冰温状态是困难的。本文提出了一种创新的静态磁场辅助超冰温（Static Magnetic Field Extended Supercooling，SMF-ES）方法来保持猪肉的非冷冻状态。研究了SMF-ES（−3.5 ℃+SMF）与冷藏（4 ℃）、微冻（−3.5 ℃）和冷冻（−18 ℃）处理对猪肉品质和保水性的影响。结果表明，8 mT的静磁场强度可有效将猪肉在−3.5 ℃下无冰核保存12 d，防止了猪肉在超冰温−3.5 ℃下发生冻害。与冷藏、微冻和冷冻处理相比，SMF-ES组中猪肉的汁液损失率分别降低了21.10%、59.81%及30.64%，且SMF-ES组中猪肉的色泽、嫩度、离心损失、肌原纤维蛋白溶解度和表面疏水性指标是最优的。与冷藏处理和微冻处理相比，SMF-ES处理组的pH、脂质氧化程度和菌落总数在贮藏期变化最为缓慢。综上，SMF-ES处理组的猪肉整体可接受性最佳，表明磁场辅助超冰温处理有效地维持了冰鲜猪肉的品质和保水性。Abstract: Supercooling can preserve pork without freezing damage. However, maintaining a supercooled state was difficult. An innovative static magnetic field extended supercooling (SMF-ES) method was proposed to maintain the non-frozen state of pork. Effects of SMF-ES (−3.5 ℃+SMF) compared with refrigerated (4 ℃), slight-frozen (−3.5 ℃) and frozen (−18 ℃) treatments on pork quality and water-holding capacity were investigated. Results showed that an 8 mT static magnetic field successfully preserved pork at −3.5 ℃ without ice nucleation for 12 d, which prevented freezing damage to pork. Compared with the refrigerated, slow-frozen, and frozen treatments, the drip loss of SMF-ES decreased by 21.10%, 59.81% and 30.64%, respectively. The color, tenderness, centrifugation loss, myofibrillar protein solubility, and surface hydrophobicity of pork in the SMF-ES group were better than those in the refrigerated, slow-frozen, and frozen treatments. In addition, the SMF-ES group was superior to the refrigerated and slow-frozen groups in terms of pH, lipid oxidation degree, and aerobic plate count. In conclusion, the overall acceptability of pork after SMF-ES treatment was the best, indicating that SMF-ES treatment could effectively maintain the quality and water-holding capacity of chilled pork.
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Keywords:
- pork /
- static magnetic field /
- supercooling /
- preservation
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我国是肉类生产与消费大国，其中猪肉产量最高，2022年达5541.43万吨（国家统计局），是餐桌上最重要的动物性食品之一，且猪肉因其丰富的氨基酸和营养成分享誉全球。猪肉宰后在贮藏、运输和销售过程中由于自身酶作用以及被微生物污染，极易造成肉品质劣变[1]，全球每年约有2.63亿吨肉类因失去食用和商业价值被浪费，其中约50%的肉类损失和浪费发生在储存阶段[2]，给肉品行业造成巨大的经济损失。低温可以有效抑制微生物的生长和各种生理生化代谢反应，延缓肉品变质。冷冻是保存肉制品最常见、最有效的方法之一，但冷冻过程中产生的冰晶会破坏肉的组织结构，解冻时会造成肉品的汁液损失、颜色变差、蛋白质变性、脂质氧化加剧等不良影响[3]。此外，肉在解冻过程易受到微生物污染[4]。超冰温贮藏技术不仅能避免冷冻对食物组织结构的损害，还可以利用较低的温度减缓生理代谢，抑制微生物生长[5]，从而延长肉品的保质期[6]。但超冰温贮藏维持的过冷状态是一种亚稳态[7]，对于外界贮存条件控制要求较高，温度波动、降温速率、肉品自身生理生化等因素的变化都可能会破坏肉过冷状态，导致肉品冻结[8]。因此，开发一种能有效维持猪肉在超冰温条件下过冷状态的保鲜技术是提升猪肉品质、延长货架期的迫切需求。
近年来随着电磁生物学效应、磁场杀菌钝酶效应以及磁场对水理化性质影响的研究[9-10]，越来越多的研究将磁场技术应用到肉品保鲜中。人们发现磁场可通过旋转或振动水分子和改变水团簇的结构来影响水的成核过程，对水及其溶液冻结和传热过程产生了显著影响，将其应用于肉品（水占约70%）冻结过程，具有增大过冷度、减小冰晶尺寸、提高冷冻速率和提高肉品质量的潜力[11]。Liu等[12]发现磁场可有效改善冻肉（猪肉和牛肉）的保水能力和质地、显著提升了肉品的品质。Li等[13]发现磁场能有效降低猪肉在冷冻后的品质劣变，减小冷冻过程中的冰晶尺寸和水分迁移损失。周子鹏[14]和Zhao等[15]研究了直流磁场对猪肉冷冻速率的影响呈现多极值现象，0.46 mT的直流磁场加速了冷冻速率，缩短了冷冻时间，改善了解冻后猪肉的咀嚼性和口感等参数，但是高磁感应强度的磁场反而延缓了冷冻过程，说明磁感应强度是影响冷冻过程的一个关键参数。但磁场辅助冷冻技术仍然无法消除冰晶对肌肉组织造成的损伤。由于磁场可以维持食品过冷状态，研究者们近年来为实现肉品长时间过冷保鲜的目的进行了探索性研究。Monzen等[16]利用一种电磁场发生装置在−4 ℃下对大鼠心脏、肝脏和肾脏等器官进行了过冷保存，可以在−4 ℃下实现24~72 h的过冷（超冰温）保存。Mok等[17]探索了脉冲电场联合振荡磁场对鸡胸肉过冷保鲜的效果，联合处理组能够降低汁液损失，防止较大的物理和化学变化，在贮藏一定时间后仍然使肉保持新鲜状态。You等[18]利用脉冲电场和振荡磁场的组合，使牛肉在内部温度为−4 ℃的情况下保持未冻结的过冷状态14 d。虽然上述研究表明，电磁场对控制牛肉、鸡肉过冷状态有明显的效果，但多采用电场与磁场相结合的技术，处理方法相对复杂。Tang等[19]报道静磁场（Static Magnetic Field, SMF）在降低肉的成核温度和维持过冷状态方面可能优于振荡磁场，但目前缺乏静磁场辅助超冰温对猪肉保鲜效果及关键磁强度参数的研究。
本研究采用磁场发生装置形成的具有特定参数的空间磁场辅助猪肉的超冰温贮藏，通过与未加磁场的超冰温、冷藏、冷冻处理的猪肉样品进行对比，探究SMF-ES处理对猪肉品质及肌肉保水性的影响。本研究旨在评估静磁场抑制猪肉在超冰温条件下冷冻的可能性，以期为后续冷鲜猪肉保鲜技术的进一步研发提供理论依据。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
新鲜猪肉 购买于天津市天顺成屠宰场，选取1 kg猪背最长肌，利用便携式冷藏箱（4~8 ℃），在30 min内运回实验室；pH缓冲液 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；牛血清白蛋白、溴苯酚蓝、三氯乙酸（TCA）、乙二胺四乙酸二钠（EDTA）、硫代巴比妥酸（TBA）、硫酸铜、酒石酸钾钠、氢氧化钠 均为分析纯，上海易恩化学技术有限公司。
TA-XT Plus质构仪 英国Stable Micro Systems公司；CR-400色差计 日本柯尼卡美能达公司；Evolution201紫外可见分光光度计 美国赛默飞世尔科技有限公司；TG16-WS台式高速冷冻离心机 长沙湘仪离心机仪器有限公司；YCD-EL260医用冷藏冷冻箱 中科美菱低温制冷有限公司；Gasin-DH冷库 天津捷盛东辉保鲜科技有限公司；176-P1电子温湿度压力记录仪 上海五久自动化设备有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 冻结参数的确定
将猪肉去掉筋膜后，分割成尺寸为3 cm×3 cm×3 cm的方块。用聚乙烯保鲜膜将猪肉样品密封包装，在4 ℃的冰箱内预冷12 h后，将肉样放置于不同磁场强度环境下进行实验。采用热电偶探头，连接温度记录仪，记录在−10 ℃、不同强度磁场（0、4.00、6.00、8.00、12.00 mT）条件下，猪肉冻结过程的冰成核温度、过冷度及冰点温度等参数。确定磁场辅助超冰温贮藏最适磁场强度。
1.2.2 样品处理
将猪肉切分成3 cm×3 cm×3 cm方块时记录每块样品的初始重量M0。将样品随机分成四组，每一小块样品用聚乙烯保鲜薄膜进行密封包装，随后放入4 ℃冰箱中平衡8 h。 −3.5 ℃+SMF处理组的样品放置于−3.5±0.2 ℃的磁场装置样品台中，其余三组分别在4 ℃、−3.5 ℃和−18 ℃的冰箱中贮藏。于第0（鲜样）、4、8、12 d分别取出样品，在4 ℃下平衡8 h后进行品质指标测定。实验重复进行三次。
1.2.3 品质指标测定
1.2.3.1 pH测定
利用便携式pH计测量样品的pH。先将pH计用pH缓冲液进行校准，再将探针插入肉样的几何中心，随机选取肉块的三个面进行测量，每次穿刺深度大于2 cm，待数值稳定后进行读数，结果取平均值。
1.2.3.2 嫩度测定
嫩度采用质构分析仪进行测定，选用HDP/BS-Warner刀具，沿着垂直于样品肌肉纤维的方向进行切割，设置测试模式为压缩模式，测前速度为2.00 mm/s，测试速度为1.00 mm/s，测后速度为10.00 mm/s，目标模式选择距离，下压距离（剪切深度）为20 mm，触发类型选择自动，触发力为10 g。将切入样品的最大力记录为嫩度[20]。每个处理的样品平行测定3次，结果取平均值。
1.2.3.3 色泽的测定
手持式色差计使用时先用标准白板进行校正。将猪肉样品从保鲜膜中取出，擦净样品表面的水分，每个样品随机选取三处不同的表面，使用色差计记录每一面的L*值、a*值和b*值，结果取平均值。其中，L*表示明暗度、a*表示红绿色度、b*表示黄蓝色度。
1.2.3.4 脂质氧化的测定
通过测量硫代巴比妥酸反应性物质（TBARS）来判断猪肉的脂质氧化程度。取10.00 g猪肉样品于烧杯中，向其中加入20.00 mL三氯乙酸（TCA，质量分数为20%），均质1 min。然后4 ℃，5500 r/min条件下离心15 min。取5.00 mL上清液并向其中加入5.00 mL 0.02 mol/L硫代巴比妥酸（TBA）溶液中；空白处理为5.00 mL TCA与5.00 mL TBA试剂混合。溶液沸水浴加热20 min，冷却后使用分光光度计在532 nm处测定溶液的吸光度，TBARS值由公式（1）计算[18]：
TBARS(mg/kg)=(A532+0.002)×2.587 (1) 1.2.3.5 菌落总数的测定
菌落总数的测定参考GB 4789.2-2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》，略作修改。将样品用无菌刀在超净工作台上切取10±0.5 g左右样品装入无菌袋中，加入约90 mL无菌水，用均质机拍打60 s，将匀浆液进行梯度稀释，并注入培养皿中，再把培养皿放置于37 ℃的恒温培养箱中培养48 h。每组进行三次平行实验，结果取平均值。
1.2.4 肌肉保水性测定
1.2.4.1 汁液损失率测定
用电子天平准确称量样品贮藏前质量（鲜样）和贮藏后质量，根据式（2）计算猪肉样品汁液损失率。
汁液损失率(%)=(M0−M)/M0×100 (2) 其中，M0为贮藏前质量（g）；M为不同取样点样品的质量（g）。
1.2.4.2 离心损失率测定
切取2±0.2 g猪肉样品，并用滤纸包裹，置于50 mL离心管内，于4 ℃ 12000 r/min条件下离心10 min。根据式（3）计算样品离心损失率[21]。
离心损失率(%)=(M3−M4)/M3×100 (3) 其中，M3为离心前的样品重量（g）；M4为离心后的样品重量（g）。
1.2.4.3 肌原纤维蛋白（MP）的提取
取10.00 g样品绞碎，分别与提取缓冲液（10 mmol/L Na2HPO4/NaH2PO4，2 mmol/L MgCl2，0.1 mol/L NaCl，1 mmol/L EDTA，pH7.0）和0.1 mol/L NaCl洗液以1:4（体积比）混合并均质，然后4 ℃，12000 r/min离心三次，每次5 min，得到MP[22]。以牛血清白蛋白为标准（回归方程y=0.0489x−0.0006，R2=0.9993，mg/mL），采用双缩脲法测定蛋白质浓度。
1.2.4.4 肌原纤维蛋白溶解度的测定
先用PBS缓冲液（0.6 mol/L NaCl，50 mmol/L Na2HPO4/NaH2PO4, pH7.0）将1.2.4.3的蛋白浓度调整为5.00 mg/mL，再将该蛋白液置于12000 r/min离心10 min，将上清液在波长540 nm条件下测量吸光度，并用牛血清蛋白标准曲线计算蛋白质浓度。蛋白溶解度（%）=上清蛋白浓度/5.00 mg/mL×100。
1.2.4.5 肌原纤维蛋白表面疏水性的测定
将1.2.4.3得到的MP用PBS缓冲液调节浓度为2.0 mg/mL，取2 mL然后加入40 μL溴苯酚蓝（1.0 mg/mL）溶液，将pH调节至6.0。将2.0 mL 20 mmol/L磷酸缓冲液中加入40 μL溴苯酚蓝（1.0 mg/mL）溶液，设置为阴性对照组。将上述溶液在避光条件下常温反应15 min，然后于4 ℃，12000 r/min离心5 min，上清液在波长595 nm条件下测量吸光度，测得对照组吸光度为A1，样品吸光度为A2。MP表面疏水性可用公式（4）计算[23]：
结合态溴酚蓝质量(μg)=40μL×A1−A2A1 (4) 1.3 数据处理
指标测定采用随机取样，每次试验重复三次，结果以平均值±标准差表示。数据使用Excel 2010进行整理及分析，使用Origin 9.1进行作图，采用EXCEL 2016和SPSS Statistics 20.0软件进行数据处理和分析，显著性差异通过邓肯（Duncan）多重范围检验进行分析（P<0.05）。
2. 结果与分析
2.1 不同静磁场强度对猪肉冻结曲线的影响
图1A猪肉的冻结曲线反映了冻结期间肉品的温度与时间的关系。结果显示，猪肉冻结过程中，施加不同强度的静磁场会影响猪肉的冻结时间和过冷点。随着磁场强度的增强，猪肉到达过冷点的时间增加，猪肉的成核温度也呈现逐渐下降的趋势。由图1B可知，猪肉最终的冰点温度不受磁场强度大小的影响，始终维持在−0.9 ℃左右。在磁场强度为8 mT时，猪肉的成核温度最低，为−3.55 ℃，显著低于对照组（0 mT，无磁场）的成核温度−1.6 ℃（P<0.05）。这是由于磁场可以通过改变水分子的团簇结构，降低水的过冷度，从而降低猪肉的成核温度[19]。当磁场强度大于10 mT时，对人身体是有害的。因此，本研究选择8 mT作为静磁场辅助超冰温贮藏猪肉的最适磁场强度，并进行后续实验。此外，在−3.5 ℃实验条件下，由于磁场的作用（8 mT），猪肉中心温度一直维持在−3.5 ℃条件下，且在整个12 d的贮藏期间中，未发生冻结现象，维持了过冷状态。
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图 1 不同静磁场强度对猪肉冻结曲线（A）和冻结参数（B）的影响Figure 1. Effects of different static magnetic field intensity on freezing cure (A) and parameters (B) of pork2.2 静磁场辅助超冰温贮藏对猪肉品质的影响
2.2.1 静磁场辅助超冰温贮藏对猪肉pH的影响
图2显示了猪肉在不同温度贮藏条件下，其pH的变化规律。结果显示，猪肉在贮藏期间，pH整体呈先下降再上升的趋势。这是由于猪肉宰后由于无氧代谢产生乳酸，导致贮藏早期pH降低[1]，但随着贮藏时间的增加，猪肉逐渐腐败，肉中的蛋白质被微生物酶解，产生的胺类和其他碱性物质[24]，引起猪肉pH升高。低温贮藏可以有效减缓pH的变化速度，其中冻结条件下（−18 ℃）猪肉的pH变化最缓慢。而−3.5 ℃+SMF处理组在贮藏4 d后，样品pH的增长速度明显低于4 ℃、−3.5 ℃处理组，在第12 d时，−3.5 ℃+SMF处理组猪肉的pH为5.69，显著低于−3.5 ℃、4 ℃处理组猪肉的pH5.77和5.87（P<0.05），这说明相比于冷藏组（4 ℃）和微冻组（−3.5 ℃），静磁场辅助超冰温条件下贮藏的猪肉产生的胺类和其他碱性物质较少，腐败程度低。
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图 2 静磁场辅助超冰温贮藏对猪肉pH的影响Figure 2. Effects of static magnetic field assisted super ice temperature storage on pH value of pork2.2.2 静磁场辅助超冰温贮藏对猪肉色泽的影响
肉的颜色是由肌肉组织和脂肪组织的颜色决定的，是评价肉类品质的重要指标之一，直接影响消费者的购买意愿。肉的颜色由肌红蛋白的氧化或还原程度决定。猪肉在不同温度贮藏条件下在亮度（L*）、红度（a*）、黄度（b*）方面的变化如图3所示。每个处理组肉品的L*值首先增加，这是由于滴液渗出引起肉表面折射率的变化。随着储存时间的延长，各组的L*值均逐渐下降，这是因为肉中的肌红蛋白被氧化为高铁肌红蛋白，颜色变深[25]。−3.5 ℃+SMF组猪肉的L*值始终显著高于其他处理组（P<0.05）。
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图 3 静磁场辅助超冰温贮藏对猪肉色泽的影响Figure 3. Effects of static magnetic field assisted super ice temperature storage on pork color各组猪肉的a*值均呈现降低的趋势。猪肉切碎后，肌红蛋白与空气中的氧气接触，转化为樱桃红氧合肌红蛋白，随着氧化的加深，高铁肌红蛋白逐渐取代氧合肌红蛋白，肉的颜色由鲜红色变为深褐色，a*值下降。贮藏初期（0~4 d），−3.5 ℃和−18 ℃肉品的a*值低于4 ℃和−3.5 ℃+SMF 组的样品，这是由于冷冻会使肌红蛋白变性并影响肉色的稳定性。肌红蛋白球蛋白的部分变性发生在冷冻、冻存和解冻的某个阶段[26]。而随着贮藏时间的延长，4 ℃肉品的质量劣化大于冷冻对样品的影响，相对较高的温度加速了氧合肌红蛋白向高铁肌红蛋白的转化，导致4 ℃肉品的a*值下降率高于冷冻样品。−3.5 ℃+SMF组的肉品在零下温度下储存并且没有被冰晶损坏，因此肉品的a*值在整个储存过程中保持较高。−3.5 ℃+SMF组、−3.5 ℃组和−18 ℃组猪肉的b*值无明显变化，而4 ℃猪肉的b*值变化幅度较大，这可能与微生物繁殖和脂质氧化有关[27]。
2.2.3 静磁场辅助超冰温贮藏对猪肉嫩度的影响
人类对肉类适口性的感知源于咀嚼所涉及的感官和物理过程之间复杂的相互作用。在决定肉类适口性的各种主观特征中，肉的嫩度起着重要作用[28]。图4显示了猪肉在−3.5 ℃+SMF 贮藏条件的剪切力（嫩度），并与冷藏（4 ℃）、微冻（−3.5 ℃）和冷冻（−18 ℃）样品进行了比较。新鲜猪肉的嫩度值为67.50 N，随着贮藏时间的延长，所有处理组中的猪肉嫩度值均逐渐降低。肉的嫩度值与肌肉组织中的水分含量及蛋白质含量有关，水分损失，肌原纤维蛋白含量降低，肉的质地越硬。在第 4 d 时，未发生冻结的−3.5 ℃+SMF 组和 4 ℃（冷藏）组样品的嫩度值为58.98 和 47.86 N，均显著高于−3.5 ℃（微冻）和−18 ℃（冷冻）组的猪肉嫩度值 34.77 和 42.40 N （P<0.05），这是由于肉类在短期冻融后其嫩度值会明显下降[18]。4 ℃ 猪肉样品的嫩度值在整个贮藏期下降速度最快，而−3.5 ℃+SMF 贮藏条件下猪肉嫩度值下降速度最缓慢，这是因为超冰温条件能有效抑制蛋白酶的活性，且避免了冻融导致的肌原纤维蛋白的降解和水分流失[29]。
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图 4 静磁场辅助超冰温贮藏对猪肉剪切力（嫩度）的影响Figure 4. Effects of static magnetic field assisted super ice temperature storage on shear stress (tenderness) of pork2.2.4 静磁场辅助超冰温贮藏对猪肉脂质过氧化的影响
巴比妥酸反应性物质是氧化的次级产物，可以反映肉类的脂质氧化程度。图5显示了猪肉在不同贮藏温度条件下脂质氧化的变化规律。结果显示，新鲜猪肉的TBARS值为0.109 mg/kg，随着贮藏时间的延长，所有处理组中的猪肉脂质氧化程度增加，TBARS值逐渐上升。这是由于在贮藏过程中，脂肪不断发生氧化，产生醛、酮等羰基化合物会发出酸味和刺鼻的气味[30]，导致TBARS值逐渐增加。在贮藏第12 d，−3.5 ℃+SMF、−3.5 ℃、−18 ℃和4 ℃组的样品TBARS值分别是鲜肉的2.35、2.49、2.27、3.34倍。4 ℃贮藏猪肉的TBARS值在贮藏期间显著高于其他处理组样品（P<0.05），说明4 ℃组的猪肉脂质氧化程度最大。而冷冻组（−18 ℃）的猪肉TBARS值增加程度最低，这是因为冷冻低温会显著抑制猪肉中微生物活动及自身代谢酶的活性，从而延缓了脂质氧化的进程。而−3.5 ℃+SMF组中猪肉的TBARS值显著低于−3.5 ℃（微冻组）（P<0.05），这是由于−3.5 ℃组中猪肉微冻引起溶质浓度增加和冰晶对肌纤维结构的破坏，释放出促氧化剂如磷脂酶、脂肪酶和血红素铁。细胞转化为肌肉，促进肌肉脂肪氧化导致的[31]。该结果表明，在未冻结状态下，贮藏温度越低，猪肉发生脂质氧化的程度越低。
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图 5 静磁场辅助超冰温贮藏对猪肉脂质氧化的影响Figure 5. Effects of static magnetic field assisted super ice temperature storage on degree lipid oxidation of pork2.2.5 静磁场辅助超冰温贮藏对猪肉菌落总数的影响
肉及肉制品因营养丰富，水分含量高，极易受到微生物侵染，微生物作用是造成肉品腐败变质最常见的原因之一。而菌落总数是评判微生物污染程度的重要指标[32]，国家标准GB/T 9959.2-2008《分割鲜、冻猪瘦肉》规定生鲜猪肉的菌落总数不得大于106 CFU/g。
不同温度贮藏条件下猪肉带菌量的变化如表1所示。由表可知，贮藏期间所有处理组猪肉样品的菌落总数逐渐增加。新鲜猪肉的菌落总数为3.93 lg（CFU/g）。在第8 d时，−3.5 ℃+SMF、−3.5℃、−18 ℃和4 ℃处理的肉样菌落总数分别为4.78、4.98、4.25、6.15 lg（CFU/g）。此时，4 ℃肉样的菌落总数已经超标，发生腐败现象。−3.5 ℃+SMF处理的猪肉样品菌落总数始终低于−3.5 ℃样品，且在贮藏第12 d时，也未超过限量标准。另外，−18 ℃贮藏条件下的猪肉菌落总数在整个贮藏期变化不显著（P>0.05），是四种处理中带菌量最低的。这是因为冷冻低温抑制了微生物活动及繁殖。该结果表明，−3.5 ℃+SMF在带菌量方面显著优于冷藏（4 ℃）条件及微冻（−3.5 ℃）贮藏条件（P<0.05）。
表 1 猪肉在不同贮藏条件下菌落总数（lg CFU/g）的变化Table 1. Aerobic plate count (lg CFU/g) of pork under different storage condition贮藏时间（d） 组 别 −3.5 ℃+SMF −3.5 ℃ −18 ℃ 4 ℃ 0 3.93±0.20A 3.93±0.20A 3.93±0.20A 3.93±0.20A 4 4.04±0.05Bc 4.24±0.37Bb 4.01±0.02Bc 4.80±0.07Ba 8 4.78±0.03Cc 4.98±0.04Cb 4.25±0.04Cd 6.15±0.05Ca 12 5.52±0.03Dc 5.67±0.04Db 4.23±0.06Dd 8.41±0.10Da 注：大写字母（A~D）代表不同贮藏时间在相同处理下的差异显著（P<0.05）；小写字母（a~d）代表不同处理在相同贮藏时间下的差异显著（P<0.05）。 2.3 静磁场辅助超冰温贮藏对猪肉蛋白保水性的影响
2.3.1 静磁场辅助超冰温贮藏对猪肉汁液损失率、离心损失率的影响
肉的持水能力是评价肉类品质的重要标准，它与肉类的其他重要品质如多汁性、嫩度、紧致度和外观高度相关。常用汁液损失率、离心损失率等表征[33]。通常情况下，持水性降低会导致汁液流失、营养物质损失等现象。
不同温度贮藏条件下猪肉的汁液损失率和离心损失率的变化如图6所示。由图可知，随着贮藏时间的延长，各处理组猪肉的汁液损失率和离心损失率均逐渐增加，且各处理组在两个指标上表现出相同的效果。整个贮藏期间经过−3.5 ℃+SMF处理的样品的汁液损失率和离心损失率显著低于−3.5 ℃和−18 ℃处理（P<0.05）。在第12 d时，−3.5 ℃+SMF处理组猪肉的汁液损失率和离心损失率显著低于冷藏4 ℃处理组（P<0.05）。−3.5 ℃+SMF处理组和冷藏4 ℃组的猪肉组织没有被冰晶损坏，因此保持较低的汁液损失率和离心损失率。该结果进一步表明猪肉在−3.5 ℃+SMF条件下，未发生冻结，表现出最少的汁液损失和离心损失，其次是冷藏（4 ℃）组。而微冻组（−3.5 ℃）在整个贮藏期间汁液损失和离心损失最大，冷冻组（−18 ℃）次之，这是由于−3.5 ℃和−18 ℃的猪肉样品发生冻结现象，肌肉组织被冰晶破坏[34]，解冻时导致较高的汁液损失和离心损失。且−18 ℃快速冻结会产生较小的冰晶颗粒，而−3.5 ℃条件下的慢速冻结会产生不均匀、较大的冰晶，对肌肉组织伤害较大[35]，因此汁液损失和离心损失比−18 ℃贮藏条件下更严重。虽然冷冻组（−18 ℃）在猪肉其他品质指标均显示较优，但冷冻过程中所产生的冰晶不可避免地会破坏肌肉组织，造成肌肉细胞的破裂，导致解冻后肉品营养物质流失，品质下降。
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图 6 静磁场辅助超冰温贮藏对猪肉汁液损失率（上）和离心损失率（下）的影响Figure 6. Effects of static magnetic field assisted super ice temperature storage on the drop loss rate (up) and centrifugal loss rate (down) of pork2.3.2 不同温度处理对猪肉肌原纤维蛋白溶解度的影响
在影响肉类持水能力的诸多因素中，蛋白质变性是主要原因。而肌原纤维蛋白是肉中蛋白的主要成分。肌原纤维蛋白溶解度是一个关键指标，直接反映猪肉蛋白质的变性和聚集程度，进一步反映出肉的持水性。
如图7所示，各处理组中肌原纤维蛋白的溶解度在整个贮藏期均呈下降趋势。与其他处理相比，−3.5 ℃+SMF组的猪肉肌原纤维蛋白溶解度变化最为缓慢，这是由于低温与磁场的作用，抑制了冰晶的形成，降低了蛋白质的氧化和变性程度，有助于保持肌原纤维蛋白在过冷贮藏过程中的溶解度。而冷冻组（−18 ℃）与微冻组（−3.5 ℃）的肌原纤维蛋白溶解度显著低于−3.5 ℃+SMF组（P<0.05），这是因为冰晶的形成和生长破坏了蛋白质的完整性，导致冻融过程后蛋白质变性[36]，且冰晶小、均匀的冷冻组MP溶解度高于冰晶大的微冻组。冷藏组的肌原纤维蛋白溶解度降低程度最大，说明冷藏温度下猪肉MP更易发生氧化变性，降低了肉的品质。
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图 7 静磁场辅助超冰温贮藏对猪肉肌原纤维蛋白溶解度的影响Figure 7. Effects of static magnetic field assisted super ice temperature storage on solubility of pork myofibrillar protein2.3.3 不同温度处理对猪肉肌原纤维蛋白表面疏水性的影响
表面疏水性是蛋白质纤维结构变化的敏感指标，蛋白质表面疏水性与氧化程度有关，可进一步评价MP构象稳定性。
图8显示了各处理组猪肉肌原纤维蛋白表面疏水性（结合态溴酚蓝）的变化。各处理组MP表面疏水性随贮存时间的延长呈上升趋势。与其他处理组相比，−3.5 ℃+SMF组的猪肉肌原纤维蛋白表面疏水上升得最为缓慢，这说明经−3.5 ℃+SMF处理的猪肉蛋白质氧化速度最慢。冷冻组（−18 ℃）与微冻组（−3.5 ℃）的肌原纤维蛋白表面疏水显著高于−3.5 ℃+SMF组（P<0.05），这可能是由于冷冻组和微冻组肉品发生冻结，破坏了蛋白质分子，使蛋白质的构象结构在解冻后变得更加松散和不稳定，导致肉品表面疏水性升高。而冷藏组（4 ℃）的肌原纤维蛋白疏水性上升程度最大，说明冷藏温度下猪肉MP发生氧化程度高，导致疏水性增加。这些结果与图7的结果保持一致。
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图 8 静磁场辅助超冰温贮藏对猪肉肌原纤维蛋白表面疏水的影响Figure 8. Effects of static magnetic field assisted super ice temperature storage on surface hydrophobicity of pork myofibrillar protein3. 结论
本研究探讨了静磁场辅助超冰温在降低猪肉过冷点，维持猪肉过冷保鲜过程中品质和肌肉保水性中的潜在作用，将磁场与温度场相结合，建立了猪肉可超长过冷贮藏的专用实验体系。实验结果表明，静磁场辅助超冰温在−3.5 ℃过冷状态下可抑制猪肉的冰核形成长达12 d，磁场的存在可以避免猪肉在−3.5 ℃发生冻害，保持了肌肉组织的完整性，减少了汁液损失和离心损失，延缓了肌原纤维蛋白溶解度及表面疏水性的变化，维持了肌原纤维蛋白的保水性。并通过低温的作用延缓猪肉中TBARS和菌落总数增加。与传统的冷藏（4 ℃）和冷冻（−18 ℃）储存相比，在过冷状态下贮藏的猪肉在颜色、嫩度、pH方面更接近新鲜样品。综上所述，静磁场辅助超冰温处理是一种新的肉类保鲜方法，可以延长肉类的保质期。同时，为了将磁场辅助超冰温/冷冻技术进一步应用于肉类储存质量控制，需要开发精确的温度控制模型和灵活有效的储存设施。
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图 1 不同静磁场强度对猪肉冻结曲线（A）和冻结参数（B）的影响
Figure 1. Effects of different static magnetic field intensity on freezing cure (A) and parameters (B) of pork
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图 2 静磁场辅助超冰温贮藏对猪肉pH的影响
Figure 2. Effects of static magnetic field assisted super ice temperature storage on pH value of pork
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图 3 静磁场辅助超冰温贮藏对猪肉色泽的影响
Figure 3. Effects of static magnetic field assisted super ice temperature storage on pork color
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图 4 静磁场辅助超冰温贮藏对猪肉剪切力（嫩度）的影响
Figure 4. Effects of static magnetic field assisted super ice temperature storage on shear stress (tenderness) of pork
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图 5 静磁场辅助超冰温贮藏对猪肉脂质氧化的影响
Figure 5. Effects of static magnetic field assisted super ice temperature storage on degree lipid oxidation of pork
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图 6 静磁场辅助超冰温贮藏对猪肉汁液损失率（上）和离心损失率（下）的影响
Figure 6. Effects of static magnetic field assisted super ice temperature storage on the drop loss rate (up) and centrifugal loss rate (down) of pork
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图 7 静磁场辅助超冰温贮藏对猪肉肌原纤维蛋白溶解度的影响
Figure 7. Effects of static magnetic field assisted super ice temperature storage on solubility of pork myofibrillar protein
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图 8 静磁场辅助超冰温贮藏对猪肉肌原纤维蛋白表面疏水的影响
Figure 8. Effects of static magnetic field assisted super ice temperature storage on surface hydrophobicity of pork myofibrillar protein
表 1 猪肉在不同贮藏条件下菌落总数（lg CFU/g）的变化
Table 1 Aerobic plate count (lg CFU/g) of pork under different storage condition
贮藏时间（d） 组 别 −3.5 ℃+SMF −3.5 ℃ −18 ℃ 4 ℃ 0 3.93±0.20A 3.93±0.20A 3.93±0.20A 3.93±0.20A 4 4.04±0.05Bc 4.24±0.37Bb 4.01±0.02Bc 4.80±0.07Ba 8 4.78±0.03Cc 4.98±0.04Cb 4.25±0.04Cd 6.15±0.05Ca 12 5.52±0.03Dc 5.67±0.04Db 4.23±0.06Dd 8.41±0.10Da 注：大写字母（A~D）代表不同贮藏时间在相同处理下的差异显著（P<0.05）；小写字母（a~d）代表不同处理在相同贮藏时间下的差异显著（P<0.05）。 
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