卤牛肉作为一种传统肉制品，因其丰富的营养价值、独特的风味、便捷的食用方式以及浓郁的口感深受消费者青睐。2023年我国卤制品行业规模已超过4 000亿元[1]。质构是肉制品较重要的感官属性之一，包括肉制品的嫩度和多汁性等[2]。良好的质构特性不仅能够锁住肉制品中的水分，使其充分吸收卤汤的味道，还能保持肉制品外观形态的完整。肉制品的质构特性很大程度上受到加工方式的影响。其中预冷方式是影响其质构特性的重要环节之一。
预冷是肉制品运输过程中常见的冷却工艺，通过快速降低食品中心温度，能够有效抑制肉制品的氧化反应，保持肉制品的口感和品质[3]。目前，常见的冷冻技术包括常规冷冻、超声波辅助冷冻和高压冷冻等。其中，常规冷冻冰晶较大易导致肌肉组织损伤；超声波辅助冷冻虽能改善冰晶分布，但设备成本较高；高压冷冻虽能减小冰晶尺寸，但能耗较大。与常规冷冻技术相比，速冻技术因其优异的传热性能、更快的冷冻速度、更均衡的冷冻比例、更微小的冰晶结构以及更环保的特点，具有明显的优势[4] 。细而匀称的冰晶可以最大限度地减少冷冻对肌肉组织的机械伤害，从而更有效地保持冷冻食品的品质[5]。冰晶的形态、大小以及分布情况，在很大程度上受冷冻速率的影响，这一过程决定了它们最终的形成状态[6]。液氮快速冷冻技术是一种高效的食品冷冻方法，通过液氮的快速降温作用，能够实现肉制品的极速冷冻，有效保持其品质和口感。在食品保鲜方面，液氮不仅显著加快了样品的冷冻速度，还能更好地保持肉制品的品质和口感，这对于物流运输具有重要意义，既减少了食品在运输过程中的损耗和浪费，又提高了整体经济效益[7]。研究表明，液氮冷冻技术在生鲜肉类和水产品保鲜中已取得显著成效。例如，田浩杨等[7]研究了液氮快速冷冻和不同冻藏温度对熟贻贝肉冻藏期间品质的影响，结果表明液氮超低温冻结更好地保持了熟贻贝肉的品质；Teng等[8]的研究发现-80 ℃液氮预冷的小龙虾保持了较好的外观及理化指标；Huang等[9]的研究发现液氮速冻能够有效提高冬虫夏草的保藏品质。然而，尽管液氮冷冻技术在生鲜肉类和水产品保鲜中已得到广泛应用，但其在卤牛肉贮藏期间的应用研究仍较为有限。现有研究多集中于生鲜肉类的冷冻效果，而对卤牛肉这种经过复杂加工的熟肉制品，其预冷处理机制及对质构特性、风味和水分分布的影响尚未系统探讨。
本研究以卤牛肉为对象，探讨-80 ℃液氮预冷、-80 ℃冰箱预冷和-20 ℃冰箱预冷对卤牛肉品质的影响，通过测定持水性、水分分布、色泽、质构、肌原纤维小片化指数（myofibril fragmentation index，MFI）等关键指标，揭示不同预冷方式对卤牛肉品质的影响机制。以期为卤牛肉加工工艺的优化提供科学依据，并为其工业化生产和冷链物流中的品质保持提供技术支持。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
新鲜牛里脊肉、甜面酱、料酒、食盐、肉桂、丁香、白芷、小茴香、豆蔻、砂仁、花椒、八角、陈皮：市售；2-甲基-3-庚酮、无水乙醇、戊二醛、苯、二甲苯、苏木精、伊红、乙二胺四乙酸二钠（均为分析纯）：广州化学试剂厂；K2HPO4、KH2PO4、MgCl2、KCl （均为分析纯）：天津福晨化学试剂有限公司。
T25D均质机：德国IKA集团；TGL-16M冷冻高速离心机：湖南湘仪仪器有限公司；TA-XT Plus质构仪：英国SMS公司；UltraScan VIS色度仪：美国 Hunter Lab公司；NMI20-Analyst低场核磁共振分析（low-field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）仪：上海纽迈电子科技有限公司；CX41RF光学显微镜：日本奥林巴斯株式会社；GC-MS 6890N/5975B气相色谱质谱联用仪：美国Aglient公司；L-8900全自动氨基酸分析仪：日本日立公司。
1.2 试验方法
1.2.1 样品处理
牛肉去除表面筋膜及脂肪后，分割成6 cm×6 cm× 6 cm的肉块，在腌制液中浸泡过夜（4 ℃、12 h）。腌制液配方参考彭子宁[10]的配方并稍加修改，基于牛肉的质量计算：水200%、甜面酱20%、肉桂0.4%、白芷0.3%、丁香0.4%、小茴香0.3%、豆蔻0.3%、砂仁0.3%、花椒0.4%、八角0.6%、陈皮0.15%、料酒1.5%、食盐7.2%。将香料及调味料称重后煮沸10 min，冷却后制成卤汤。
将在4 ℃冰箱腌制过夜的牛肉块放入真空袋抽真空（真空度-0.1 MPa、真空时间15 s、封口时间2 s、冷却时间3.5 s）后，在40 Hz、100 W室温下超声处理30 min[11]；随后在65 ℃水浴中加热3 h。设置4组不同预冷方案，分别于第1、2、4、8、12 周取样解冻检测，解冻条件为样品置于室温水中（约20 ℃）浸泡 5 h进行解冻。
对照组（Fre组）：现制卤牛肉样品，未经预冷和冻藏处理，直接用于后续分析。
LNF组：采用-80 ℃液氮喷雾冷冻箱预冷至样品中心温度到达-10 ℃，随后转入-20 ℃冰箱保存。
RF组：采用-80 ℃冰箱预冷至样品中心温度达到-10 ℃，随后转入-20 ℃冰箱保存。
MF组：采用-20 ℃冰箱预冷至样品中心温度达到-10 ℃，随后继续在-20 ℃冰箱保存。
1.2.2 冻结曲线的测定
根据Liu等[4]的方法并稍加修改。使用PicoLog软件记录LNF、RF、MF组的核心温度，每分钟记录1 次，直至温度达到-10 ℃。
1.2.3 苏木精-伊红染色
采用Sun等[12]的方法并稍加修改。将牛肉切成小块，在质量分数为4%的多聚甲醛溶液中固定24 h，依次以体积分数为75%、85%、90%、95%乙醇溶液及无水乙醇分别脱水4、2、2、1、1 h，然后将牛肉切片后依次在乙醇、苯和二甲苯中脱水10 min后进行浸蜡，浸蜡结束后将熔化的石蜡倒入包埋框再将样品块放入，放入时不能有气泡，进行冷却。然后将牛肉样品切割至厚度4 µm。将切片压平烘烤后，分别用二甲苯、无水乙醇和75%乙醇溶液浸泡40、10 min和5 min。用自来水冲洗，苏木精和伊红染色5 min，脱水中性胶密封，在光学显微镜下观察拍照。
1.2.4 离心失水率和解冻损失率测定
离心失水率的测定根据Fu等[13]的方法并稍加修改。取样品10 g置于50 mL离心管中，在2 000×g下离心10 min，用离心前的质量（W1，g）与离心后的质量（W2，g）的差值来衡量；解冻损失率的测定根据Li等[14]的方法进行测定。所有样品在冷冻前均称重，初始质量记为W3（g）。解冻处理后，样品的质量记为W4（g）。离心失水率（A，%）和解冻损失率（B，%）计算公式如下。
1.2.5 水分分布测定
采用Wang等[15]的方法，去除牛肉表面筋膜，使其形态结构一致，称取2 g牛肉样品放入核磁管中，使用LF-NMR仪测定水分分布。参数设置为磁场强度0.5 T，温度32 ℃，质子共振频率22.4 MHz，采样频率20 MHz，谱宽100，射频延迟0.08，偏置频率372 386.21 Hz，接收机增益20 db，90°脉冲宽度15 µs，数字接收机增益3 db，时域数字点数449 990，延迟时间1 s，重复时间11 000 ms，扫描次数4，180°脉冲宽度30 µs，回波时间0.25 ms，回波个数18 000。
1.2.6 色泽测定
采用手持式色差仪测定样品切面的L*值、a*值和b*值，测定前用黑白板校准。
1.2.7 全质构分析测定
采用Wu等[2]的方法并稍加修改。取1 cm×1 cm× 1 cm的样品，使用质构仪的全质构分析模式测定。参数设置：P36/R平底圆柱形探头，形变量40%，触发力5 g，循环2 次，测试间隔5 s，测试速度1 mm/s。
1.2.8 MFI测定
采用Zhang等[16]的方法并稍加修改。取2 g肉末样品，加入20 mL萃取液（0.1 mmol/L KCl、18 mmol/L K2HPO4、7 mmol/L KH2PO4、1 mmol/L 乙二胺四乙酸二钠、1 mmol/L MgCl2，pH7.0，4 ℃），冰浴均质1 min；均质后的样品在4 ℃下2 000×g离心15 min，去除上清液，重复3 次，最终沉淀悬浮于15 mL提取液中，用双层纱布过滤。所得滤液即为肌原纤维蛋白。肌原纤维蛋白用提取液调整至0.5 mg/mL，在540 nm处立即测定吸光度。MFI计算公式如下。
式中：M为MFI；A为0.5 mg/L肌原纤维蛋白提取液在540 nm处吸光度。
1.2.9 游离氨基酸（free amino acids，FAA） 的测定
参考龙正玉等[17]的方法，称取2 g样品，与10 mL质量分数为10%的磺基水杨酸溶液混合均匀，以7 000 r/min 均质40 s。均质后的混合液在4 ℃、10 000 r/min 条件下离心15 min，取4 mL上清液，与4 mL石油醚充分混合振荡后去除有机层。随后，取1 mL样品液经0.22 µm水相滤膜过滤，取1 mL滤液置于进样瓶中，并使用全自动氨基酸分析仪进行测定。
1.2.10 挥发性风味物质测定
采用Zhang等[18]的方法并稍加修改。采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用（headspace-solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）分析。取1.5 g样品，加入100 µL内标2-甲基-3-庚酮（0.816 µg/L ），60 ℃下平衡40 min。气相色谱-质谱联用条件：TG-Wax MS色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 µm）；载气为高纯氦气（纯度＞99.99%），流速1.0 mL/min，不分流模式，进样口温度250 ℃，进样体积1 µL。程序升温：40 ℃保持3 min，以5 ℃/min升到200 ℃保持1 min，再以8 ℃/min升到220 ℃保持3 min。质谱条件：电子轰击离子源，电子能量70 eV，离子源温度230 ℃，扫描范围29～400 m/z，DB624色谱柱（30 m×0.25 mm×1.4 µm）。
定性与定量分析：利用MassHunter Workstation 软件对原始数据进行分析处理，结合美国国家标准与技术研究院2011版质谱数据库（匹配度＞80）和保留时间定性。以2-甲基-3-庚酮为内标物，采用内标法对样品的挥发性成分进行定量分析。按下式计算样品中挥发性风味物质的含量（C1，mg/kg）。
式中： C2为内标物2-甲基-3-庚酮的含量，µg；A1为挥发性风味物质的峰面积；A2为内标物的峰面积；m为样品质量，g。
1.3 数据处理
采用IBM SPSS Statistics 21软件进行数据分析，采用Origin 2021软件作图，除特殊说明外，指标测定均为3 次平行结果，结果均以平均值±标准差表示，P＜0.05表示差异显著。
2 结果与分析
2.1 冻结曲线分析
冻结曲线反映了食品中心温度随冷冻时间的变化特性。从初始温度到最终温度间的时间称为总冻结时间。不同试验组的冻结曲线如图1所示。
图1 不同预冷技术对冻结曲线的影响
Fig.1 Effects of different pre-cooling technologies on freezing curves
由图1可知，LNF、MF和RF 3 种预冷技术均表现出冻结停滞现象，其中MF的停滞时间最长。冻结过程可分为3 个阶段：27～0 ℃（预冷阶段）、0～-5 ℃（冰晶形成阶段）和-5～-18 ℃（深度冻结阶段）。通常，0～-5 ℃阶段是冰晶形成的关键区域，其冻结速率直接决定了冰晶的数量和大小[19]。较快的冻结速率有助于形成小而均匀的冰晶，从而减少对细胞结构的机械损伤[4]。
在冰晶形成阶段，LNF、RF、MF的冻结速率分别为0.714、0.111、0.024 ℃/min。LNF的冻结速率明显高于RF和MF，分别为RF的6.43倍和MF的29.75倍。这表明LNF技术能够明显缩短冰晶形成时间，减少冰晶对细胞结构的破坏，液氮主要是通过与食品接触吸收大量的潜热和显热以达到快速降温的目的[20]。LNF技术能够有效保持食品的质构特性和营养品质，具有明显的应用优势。
2.2 冰晶及肌原纤维形态观察
冰晶的大小和均匀性对冷冻产品的品质至关重要，冰晶体积的增长会对肌肉组织的结构造成不可逆的损伤[21]。卤牛肉不同预冷处理的石蜡切片图像如图2所示。
图2 不同预冷处理后卤牛肉贮藏期的光学显微镜图像（放大倍数100×）
Fig.2 Optical micrographs of braised beef during storage under different pre-cooling treatments （magnification 100×）
由图2可知，肌纤维被染色，Fre组肌纤维排列紧密，间隙小且结构完整。LNF组的肌纤维结构完整，排列相对紧密，说明液氮速冻介导的快速冷冻形成的冰晶较小且均匀，对组织结构的破坏较小[4]。与之相对应，RF组在贮藏初期肌纤维较完整，但随冷冻时间延长，肌纤维间隙逐渐增大，说明该处理方式会促进卤牛肉间隙中不规则结构的冰晶形成，贮藏过程中会刺破细胞，对组织结构造成破坏。更为显著的是，MF组肌纤维的肌束边界模糊、纤维间隙显著增大、出现了断裂和塌陷，并在肌纤维中发现了白色孔隙，说明冷却速率较慢会导致肌纤维结构受损更严重。这种差异主要源于冷却速率对冰晶形成的影响。LNF组由于冷却速率较快，能够在短时间内形成均匀且细小的冰晶，对肌纤维造成的机械损伤较小；而RF组和MF组由于冷却速率较慢，形成的大尺寸冰晶会挤压肌肉细胞，导致肌纤维结构受损[12]。肌纤维结构的损伤程度直接影响解冻后肌肉组织的水分再吸收能力，损伤越严重，水分再吸收能力越弱，水分损失越大[12]。最终导致卤牛肉质构特性下降和保水性能降低。因此，-80 ℃液氮快速预冷能最大程度减少肌纤维损伤，维持卤牛肉品质，而较慢的冷冻速率可能加剧其肌纤维降解，影响贮藏期产品品质。Qian等[22]在冷冻速率影响肌肉超微结构的研究中发现初始快速冷冻可有效减缓Z线与M线的断裂以及肌原纤维的膨胀与紊乱，维持较完整的肌肉结构。
2.3 持水性分析
2.3.1 离心失水率和解冻损失率
解冻损失率和离心损失率是衡量冷冻制品品质的重要指标，直接影响产品的质构、风味和营养价值，并可能导致经济损失[14]。不同样品组的解冻损失率和离心损失率如图3所示。
图3 不同预冷处理对卤牛肉贮藏期离心失水率和解冻损失率的影响
Fig.3 Effects of different pre-cooling treatments on centrifugal water loss rate and thawing loss rate of braised beef during storage
从图3可以看出，3 种预冷方式下的离心失水率无显著差异（P＞0.05），但在贮藏期的前4周，LNF组的离心失水率始终略低于RF组和MF组。 此外，在贮藏期的第1周，3 种预冷方式下的解冻损失率呈现出显著差异（P＜0.05），LNF组的解冻损失率显著低于RF组和MF组，但随着贮藏期的延长，3组的差异不再显著，说明长期冷冻贮藏会普遍加剧肉制品的解冻失水，肉制品整体持水能力下降。
综合离心失水率与解冻损失率的结果，LNF组在贮藏初期表现出了最佳的持水稳定性，在贮藏第1周，其解冻损失率和离心失水率分别为10.37%和5.28%，优于MF组的12.41%和10.58%。在整个贮藏期中，LMF组的离心失水率与解冻损失率总体均值要略低于RF组和MF组，呈现出了一定的持水性优势趋势。这可能与冷冻保存期间的冰晶的形成有关，较快的冻结速率（如LNF组）能够形成多而细的小冰晶，减少对肌原纤维的机械损伤，从而更好地保存水分[23]；而较慢的冻结速率（如MF组）则容易形成更多的大冰晶，破坏肌原纤维蛋白结构，导致持水力下降。田浩杨等[7]在熟贻贝研究中发现，液氮速冻通过快速形成细小冰晶，有效减轻组织结构和细胞膜的机械损伤，降低水分流失及解冻损失率。
2.3.2 水分分布
不同预冷处理卤牛肉在贮藏期间的水分分布和弛豫时间如图4和表1所示。
表1 不同预冷处理对卤牛肉贮藏期间水分分布的影响
Table 1 Effects of different pre-cooling treatments on the moisture distribution of braised beef during storage
注：同列不同小写字母表示同一贮藏时间不同处理组存在显著性差异（P＜0.05）。
贮藏不易流动水组别结合水含量/%自由水含量/%时间/周含量/%Fre4.346±0.87393.187±0.8912.467±0.266 LNF114.908±1.315 a94.609±1.329a0.483±0.161b RF114.148±0.863a94.686±0.798a1.166±0.094a MF112.723±0.321c96.021±0.044a1.256±0.312a LNF224.627±0.982a95.060±1.035a0.313±0.059b RF223.823±0.653 a 95.735±0.519 a 0.442±0.402 ab MF223.098±1.150 ab 96.128±1.182 a 0.774±0.050 a LNF444.380±0.769a94.835±0.884a0.785±0.119b RF442.686±1.530ab96.242±1.629a1.071±0.128ab MF442.248±0.606ab96.242±0.720a1.510±0.247a LNF883.509±0.291a94.725±1.108a1.766±0.818ab RF882.290±0.583ab95.989±1.315a1.721±0.739ab MF883.416±1.188a94.452±0.797a2.131±0.415a LNF12122.987±1.652a96.606±1.869a0.407±0.242ab RF12124.059±1.044a95.148±1.244a0.793±0.260a MF12123.104±2.254a96.064±2.170a0.832±0.360a
图4 不同预冷处理对卤牛肉贮藏期水分分布的影响
Fig.4 Effects of different pre-cooling treatments on water distribution of braised beef during storage
由图4可知，卤牛肉中含有较多的不易流动水（T21：10～100 ms），较少的结合水（T2b：0.01～10 ms）和自由水（T22：大于100 ms），这与蔡华珍等[24]的研究结果一致。由表1可知，在第1周时，RF组和MF组的结合水含量相较于LNF组分别减少了15.48%和44.52%。与此同时，RF组与MF组的自由水含量却显著高于LNF组，分别较LNF组增加了141.41%和160.04%。这可能与不同预冷方式的冻结速率有关。较慢的冷冻速率（如MF组）会形成大冰晶，破坏细胞结构，导致细胞内液流失。解冻后，融化的冰晶水分难以被受损的肌原纤维重新吸收，从而使结合水转化为自由水。此外，细胞结构的破坏还会导致细胞溶质外流，造成细胞内液与细胞外液之间存在离子浓度差，进一步破坏了肉类系统的稳定性，加剧水分的迁移[25]。相比之下，较快的冻结速率（如LNF组）形成的细小且均匀的冰晶对细胞损伤较小，能够有效减少水分外迁。郑静静[26]的研究也表明，液氮对蛋白质结构的破坏较小，能够更好地保持龙虾中的结合水，进一步支持了本研究的结论。
2.4 色泽分析
色泽是评价肉类品质的重要指标之一。不同处理组卤牛肉的色泽如图5所示。
图5 不同预冷处理对卤牛肉贮藏期色泽的影响
Fig.5 Effects of different pre-cooling treatments on color of braised beef during storage
由图5可知，不同预冷处理对卤牛肉在贮藏期间的L*值和a*值有一定的影响，对b*值整体影响不明显。与Fre组相比，所有试验组的L*值均有所降低，这可能与冷冻过程中水分的流失有关。在整个贮藏期内LNF组卤牛肉的L*值上要高于RF组及MF组，并在整体上具有明显差异，表明其亮度更高。这可能是因为LNF组较快的冷冻速率，能迅速降低卤牛肉的温度，抑制酶的催化作用及微生物的分解作用，减少蛋白质的氧化和颜色变化[7]。此外，LNF组较好的持水力也有助于保持较高的L*值。RF组（18.17）及MF组（17.75）的a*值在第二周显著高于LNF组（16.66）（P＜0.05），表明其红度值更高，这主要是因为RF组和MF组的冻结速率较慢，形成的冰晶相对较大，刺破细胞结构，导致肌红蛋白释放到基质中，同时增加了自由水的含量，影响氧气扩散和氧化速率，使得其肉色更红[27-28]，崔立业等[29]在土豆烧牛肉的研究中亦观察到相似的色泽变化，冻结速率较快的-38 ℃浸渍冷冻的牛肉色泽更红润。相比之下，LNF组因冷冻速率较快，对细胞结构损伤较少，肌红蛋白主要留存于肌纤维内部，肉色更加接近Fre组，颜色变化较为稳定。但随着贮藏时间的推移，在第12周时，LMF组、RF组和MF组的a*值没有显著性差异，说明不同处理方式的保护作用在长期贮藏中被削弱，这与离心失水率与解冻损失率的结果相符合。
2.5 质构特性分析
2.5.1 质构指标
质构特性是评价肉制品品质的重要指标。不同处理组卤牛肉的质构指标如图6所示。
图6 不同预冷处理对卤牛肉贮藏期质构的影响
Fig.6 Effects of different pre-cooling treatments on texture of braised beef during storage
在整个贮藏期间，不同处理组的硬度和咀嚼性整体上呈现出明显差异，而内聚性并未表现出明显的差异（P＞0.05）。在贮藏过程中，MF组的硬度始终最高，而LNF组则最低。在贮藏1周时，MF组的硬度（1 872.93 g）与咀嚼性（960.61 g）显著高于LNF组（P＜0.05）。此外，在整个贮藏期间，LNF组的咀嚼性整体上低于LF组和MF组。这可能是由于冻藏过程中肌原纤维蛋白的化学变化和结构损伤导致肉的硬度增加[30]，同时MF组较差的持水性（图1）也可能加剧这一现象。LNF组因快速冷冻速率对肌原纤维蛋白的损伤小，硬度与新鲜组接近。咀嚼性与硬度整体上呈正相关关系，硬度越高，咀嚼性越强，Liu等[4]也观察到类似的硬度变化趋势。在弹性方面，LNF组在前4周表现出较高的弹性，这主要归因于其完整的蛋白质凝胶网络结构和肌纤维结构[14]。快速冷冻（LNF组）形成的小冰晶减少了对肌纤维的损伤，从而保持了较好的弹性；而慢速冷冻（MF组）形成的大冰晶导致肌纤维破裂和水分流失，使肉质弹性显著下降。
2.5.2 MFI值
MFI是衡量肌原纤维降解程度的指标，MFI值越高，表明肌原纤维降解越明显，肉质越嫩，硬度越低，因此MFI值与硬度呈负相关[16]。不同预冷处理卤牛肉的MFI值如图7所示。
图7 不同预冷处理对卤牛肉贮藏期 MFI 的影响
Fig.7 Effects of different pre-cooling treatments on MFI of braised beef during storage
由图7可知，在整个贮藏期LNF组MFI值均明显高于RF组和MF组，最高达到91.87，而MF组最低（最小值为68.00）。这一结果可能与冰晶形成、蛋白酶活性及肌纤维结构损伤程度有关。LNF组采用液氮快速预冷，形成小而均匀的冰晶，减少对肌纤维的机械损伤，同时较好地保持了蛋白酶的活性[31]，促进肌原纤维的降解，从而提高MFI值。相比之下，MF组由于冷冻速率较慢，形成的较大冰晶严重破坏了肌纤维结构，同时可能导致蛋白酶失活或流失，限制了肌原纤维的进一步降解。此外，MF组水分的大量流失也可能是其MFI值较低的原因之一。余铭等[32]的研究发现，较快的冷冻速率形成的较小冰晶能更有效地保持蛋白酶的活性；熊子晴等[33]的研究表明，蛋白酶的添加会显著降低肌肉的剪切力。因此，快速冷冻有助于维持蛋白酶活性并促进肌原纤维降解，维持肌肉良好的质构特性。2.6 风味保持特性分析
2.6.1 游离氨基酸含量
图8显示了不同预冷处理对贮藏12周后卤牛肉游离氨基酸含量的影响。
图8 不同预冷处理后贮藏12周卤牛肉的游离氨基酸热图
Fig.8 Heatmap of free amino acids in braised beef after 12 weeks of storage under different pre-cooling treatments
由图8可知，相较于Fre组，贮藏12周的LNF12、RF12和MF12组的FAA含量均有所增加（分别为30.70、56.62、172.93 mg/100 g），其中LNF12组的FAA含量增加较少，MF12组的部分氨基酸（如Ala和His）含量显著升高。作为组胺前体的组氨酸，在LNF12、RF12和MF12组中的含量较Fre组分别增加1.93%、7.78%和21.02%；而作为尸胺前体的赖氨酸[30]，在MF组中的含量分别是Fre、LNF和RF组的1.10 倍、2.13 倍、1.27倍，与MF组相比，LNF组对生物胺前体的积累较少，可能归因于其快速冷冻形成的小冰晶减少了肌原纤维的损伤，降低了蛋白质的降解程度[22]，从而较好地保持了FAA的稳定性。而MF组较慢的冷冻速率形成的大冰晶促进了蛋白质降解和细胞结构的破坏，加速细胞内含物的释放[34]，进而增加了FAA的生成。
2.6.2 挥发性风味物质
图9和图10为不同预冷处理对卤牛肉挥发性风味物质的影响。
图9 不同预冷处理对贮藏12周卤牛肉挥发性风味物质影响的热图分析
Fig.9 Heatmap analysis of effects of different pre-cooling treatments on volatile flavor compounds in braised beef after 12 weeks of storage
图10 不同预冷处理后贮藏12周卤牛肉的挥发性风味物质组学分析
Fig.10 Omics analysis of volatile flavor compounds of braised beef after 12 weeks of storage under different pre-cooling treatments
从图9来看，新鲜组（Fre组）与冷冻贮藏组（LNF12、RF12、MF12）在风味成分上存在明显差异，预冷处理组挥发性风味物质含量较Fre组分别提高了1.22 倍、2.10 倍、1.88 倍，表明冷冻预冷和贮藏可能会改变风味物质的组成。在风味物质种类方面，Fre组鉴定出39 种风味物质，而LNF12、RF12和MF12组分别鉴定出17、22、15 种。Fre组的特征挥发性风味化合物种类最多（19 种），而LNF组和RF组相对较少，说明不同预冷方式显著影响着贮藏期牛肉挥发性风味物质的生成。
图10显示，各组样本之间存在明显区分，进一步证实了不同预冷处理对风味特征的显著影响。变量重要性投影分析进一步揭示了对风味贡献较大的化合物，如龙脑、茴香脑和4-萜烯醇等。
卤牛肉风味的形成主要与蛋白质和脂质的降解、酶促反应及氧化程度相关[35]。LNF组因其冻结速率快，可形成细小且均匀的冰晶，减少肌肉组织结构的破坏，从而抑制蛋白质降解和脂质氧化[12]，更好地保留了原始风味化合物。相比之下，MF组由于冻结速率较慢，形成的冰晶较大，导致细胞膜破裂，增强了蛋白酶和脂肪酶活性[36]，促进了氨基酸、醛类和酮类等风味物质的生成，但也可能加速某些原始风味物质的损失。此外，较慢的冻结过程易导致脂质氧化程度升高，进一步影响风味物质的生成[13]。RF组的影响介于LNF组和MF组之间，其蛋白质和脂质的降解程度较低，但仍不可避免地影响了部分风味成分。综上，预冷方式可以通过调控冰晶大小、蛋白酶和脂肪酶活性以及氧化反应的程度，显著影响卤牛肉的风味品质。较快的冻结速率可能有助于保留某些关键风味物质，而较慢的冻结速率也可能促进风味物质的生成。毕永昭[37]在手抓羊肉的研究中发现，高冻结速率有利于手抓羊肉风味保真，使冻结后手抓羊肉的风味接近于新鲜手抓羊肉。
3 结论
本研究系统探究了-80 ℃液氮喷雾冷冻箱（LNF）、-80 ℃冰箱（RF）和-20 ℃冰箱（MF） 3 种预冷方式对卤牛肉品质的影响。结果表明，LNF处理组在冻结速率、品质保持及风味保留方面均表现出显著优势。LNF预冷显著缩短了冻结时间，形成的细小且均匀的冰晶有效减少了肌肉组织结构的破坏，从而改善了卤牛肉的持水性、肉色稳定性和质构特性。此外，LNF处理较好地保留了卤牛肉的风味特征，其肌原纤维小片化指数最高，表明其对蛋白质结构的保护作用更为显著。综上所述，-80 ℃液氮预冷技术能够有效延缓卤牛肉在贮藏过程中的品质劣变，为肉类贮藏保鲜提供了一种高效且具有应用潜力的预冷方法。未来研究可进一步优化液氮预冷法的参数，并探索其在其他肉类及食品中的应用效果。
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