原料肉凍藏品質(zhì)劣變機制及其改善策略

劉嘉琪，王慧平，張 鑫，孔保華，陳 倩

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030）

肉類產(chǎn)品因富含優(yōu)質(zhì)蛋白、微量元素等人體所需營養(yǎng)物質(zhì)，成為了人們?nèi)粘Ｉ攀车闹匾M成部分。國家統(tǒng)計局統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2021年我國肉類產(chǎn)量高達8 887萬 t，相比前一年增加16.3%[1]，預(yù)計2025年肉類消費量可達9 996萬 t[2]，其需求量日益增長。原料肉含有大量水分、蛋白質(zhì)和脂肪等利于微生物生長繁殖的營養(yǎng)物質(zhì)，在貯藏過程中極易發(fā)生腐敗，從而導(dǎo)致安全風(fēng)險以及經(jīng)濟損失。近年來，隨著肉類消費水平的不斷提高，以及消費者對綠色健康消費觀念的提升，原料肉的貯藏方式逐漸受到廣泛關(guān)注。冷凍冷藏是實現(xiàn)原料肉長時間貯藏的一種常規(guī)方式[3]，通常是將牲畜胴體置于-18 ℃以下的環(huán)境貯存，通過低溫降低肉中內(nèi)源酶活性和抑制微生物生長繁殖，進而延長其貨架期并提高安全性[4]。然而，原料肉在凍結(jié)、冷藏和解凍過程中，由于冰晶的形成與生長，造成持水能力降低，色澤、質(zhì)構(gòu)等品質(zhì)劣變[5]。據(jù)統(tǒng)計，在2018年我國經(jīng)冷凍貯藏的豬、牛、羊以及禽類原料肉從生產(chǎn)到銷售時所產(chǎn)生的損耗分別高達8.10%、11.47%、7.45%、11.22%，遠高于冷鮮肉和熱鮮肉所產(chǎn)生的損耗[6]。因此，降低因冷凍和凍藏引起的品質(zhì)劣變，改善原料肉品質(zhì)、減少經(jīng)濟損失并為后續(xù)產(chǎn)品加工提供質(zhì)量保障，是近年來肉類研究領(lǐng)域的熱點問題。本文綜述了原料肉在冷凍、凍藏及解凍過程中的品質(zhì)劣變機制，并闡述了新型冷凍方式、添加抗凍保護劑、采用合適的包裝材料和新型解凍技術(shù)等改善原料肉品質(zhì)的方法。

1 原料肉在冷凍及凍藏過程中品質(zhì)劣變及機制

1.1 品質(zhì)劣變

原料肉在冷凍、凍藏過程中，其組織間產(chǎn)生的冰晶破壞了肌肉結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其中蛋白質(zhì)和脂質(zhì)發(fā)生變性，而冰晶的產(chǎn)生和蛋白質(zhì)及脂質(zhì)變性使原料肉的持水能力下降，色澤和質(zhì)構(gòu)等品質(zhì)發(fā)生劣變。

1.1.1 持水能力下降

肌肉中的水分包括結(jié)合水、不易流動水和自由水，其中不易流動水主要存在于肌細胞中，占肌肉中總水分的80%～85%[7]，對肉的持水能力起到?jīng)Q定性作用。肌肉結(jié)構(gòu)在冷凍、凍藏及解凍過程中發(fā)生的變化如圖1所示[8-9]。在冷凍速率較快時，原料肉的肌肉結(jié)構(gòu)受到機械損傷相對較小[10]；而較慢的冷凍速率會導(dǎo)致肌肉結(jié)構(gòu)間隙中形成的冰晶體積增大，從而使原料肉肌肉細胞損傷加重[11]。在凍藏期間，因保藏不當(dāng)而出現(xiàn)的溫度波動能夠造成原料肉肌纖維中結(jié)合水積聚遷移，冰晶出現(xiàn)重結(jié)晶現(xiàn)象，進而增加原料肉所受機械損傷[12]。經(jīng)過解凍后，肌細胞表面會隨著冰晶融化而出現(xiàn)微小孔洞，這些孔洞使肌肉中的自由水流失速度加快，進一步降低肌肉持水能力。此外，原料肉的持水能力也會受到肌原纖維蛋白性質(zhì)的影響，蛋白質(zhì)變性的過程中可能會出現(xiàn)肌纖維間隙變小的現(xiàn)象，使肌肉的持水能力受到影響，進而使原料肉的持水能力下降[13]。

圖1 肌肉細胞在冷凍、凍藏和解凍過程中水分變化情況[8-9]Fig.1 Changes in water content of muscle cells during the freezing,frozen storage and thawing process[8-9]

1.1.2 色澤劣變

原料肉在凍藏過程中顏色的劣變主要是因其所含肌紅蛋白被氧化成高鐵肌紅蛋白以及不飽和脂肪酸在氧的作用下生成氫過氧化物。隨著冷凍的進行，肌肉細胞因冰晶的形成而遭到破壞，肌肉表面的肌紅蛋白逐漸被空氣氧化，使得原料肉表面色澤發(fā)生劣變。隨著凍藏時間的延長，肌肉表面細小冰晶升華，形成一層活性較高的表層，在該表層中脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的氧化反應(yīng)更為強烈，使原料肉的表面呈褐色[14]。原料肉解凍后，冰晶融化，而蛋白質(zhì)和脂質(zhì)由于肌肉組織被冰晶破壞而與氧氣接觸面積增大，進一步加快了色澤的劣變。

1.1.3 質(zhì)構(gòu)劣變

在冷凍過程中，原料肉肌原纖維中冰晶體積不斷增大，破壞了肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)，在電子顯微鏡下顯示為粗絲和細絲排列紊亂，肌節(jié)結(jié)構(gòu)模糊甚至消失[15]，且蛋白質(zhì)內(nèi)部疏水結(jié)構(gòu)暴露，使得蛋白質(zhì)的親水性降低，而蛋白質(zhì)的聚集和破壞現(xiàn)象導(dǎo)致肌纖維結(jié)構(gòu)受到損傷，Z線和M線發(fā)生扭曲甚至斷裂，從而降低了原料肉的硬度[16]。此外，冰晶的生長還破壞了溶酶體，從而使組織蛋白質(zhì)酶被釋放到肌質(zhì)中水解蛋白質(zhì)，這一過程能夠進一步提高原料肉的嫩度，并降低其彈性，進而降低其咀嚼性[8]。

1.2 劣變機制

原料肉在冷凍、凍藏過程中，其品質(zhì)發(fā)生的劣變通常是蛋白質(zhì)和脂質(zhì)受氧氣和低溫的影響而發(fā)生品質(zhì)變化造成的，因此在改善凍藏方式時應(yīng)以優(yōu)化原料肉品質(zhì)為標準，以盡量減少凍藏過程對原料肉質(zhì)量的負面影響。

1.2.1 蛋白質(zhì)變性

原料肉中的蛋白質(zhì)在冷凍和凍藏過程中因低溫、自由基影響和冰晶破壞等因素發(fā)生各種物理化學(xué)變化，進而導(dǎo)致冷凍變性和氧化變性[17]，其中冷凍變性的機理如圖2所示[18]。在冷凍過程中，肌肉細胞間隙的水分子冷凍形成冰晶，使蛋白質(zhì)暴露于高離子濃度溶質(zhì)中，從而使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，尤其是其所含α-螺旋結(jié)構(gòu)聚集發(fā)生變性；隨著凍藏的進行，冰晶的不斷生長破壞了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，而其內(nèi)部的非極性殘基與水相互作用[19]，導(dǎo)致蛋白質(zhì)氫鍵的減少，從而使α-螺旋結(jié)構(gòu)進一步減少，導(dǎo)致蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，極易錯誤折疊，使蛋白質(zhì)發(fā)生不可逆變性[20]。此外，巰基是組成蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的重要化學(xué)鍵，其在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)受到破壞時易接觸氧氣被氧化為二硫鍵，二硫鍵的形成也使得蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進一步受到破壞。而二級和三級結(jié)構(gòu)的破壞均能夠引起原料肉中蛋白質(zhì)發(fā)生冷凍變性。蛋白質(zhì)的氧化變性包括羰基的形成和巰基的氧化。由于冰晶的形成和生長破壞了存在于細胞中的線粒體和溶酶體，其中的自由基被釋放并與蛋白質(zhì)接觸，和殘基易被修飾的氨基酸發(fā)生反應(yīng)，使蛋白質(zhì)羰基化。此外，肌紅蛋白中的鐵離子被氧化后能夠促進蛋白質(zhì)的羰基化，所以肌紅蛋白含量較高的原料肉在凍藏過程中更易氧化[21]。

1.2.2 脂質(zhì)氧化

在冷凍過程中，冰晶的形成破壞了肌細胞結(jié)構(gòu)，使得肌細胞釋放大量內(nèi)源酶和自由基[9]，它們分別通過內(nèi)源脂肪氧合酶酶促反應(yīng)和自由基鏈式反應(yīng)促使脂類發(fā)生氧化。另外，隨著凍藏時間的延長，肌肉表面的冰晶升華，導(dǎo)致原料肉所含脂質(zhì)與空氣的接觸面積增大，從而使表層肌肉中脂類發(fā)生強烈的氧化。脂質(zhì)氧化產(chǎn)生的自由基、過氧化物和超氧化物又進一步促進蛋白質(zhì)發(fā)生氧化（圖3），進而導(dǎo)致原料肉出現(xiàn)異味及變色現(xiàn)象[22]。此外，脂肪在凍藏過程中會發(fā)生降解，產(chǎn)生游離脂肪酸，從而降低原料肉的pH值，破壞其酸堿平衡，進一步降低凍肉的品質(zhì)[23]。

圖3 肌紅蛋白、蛋白質(zhì)和脂類氧化之間的相互影響[22]Fig.3 Interactions between myoglobin,protein and lipid oxidation[22]

2 原料肉凍藏品質(zhì)的改善策略

隨著人們對食品安全與品質(zhì)越來越重視，改善原料肉凍藏品質(zhì)的技術(shù)也不斷發(fā)展，目前改善策略主要包括新型冷凍技術(shù)、抗凍保護劑、新型包裝技術(shù)和新型解凍技術(shù)等。不同改善策略的作用機理及優(yōu)缺點如表1所示。

表1 不同原料肉凍藏品質(zhì)改善策略的原理及其優(yōu)缺點Table 1 Principles,advantages,and disadvantages of different strategies for the quality improvement of frozen meat

2.1 新型冷凍技術(shù)

目前原料肉的冷凍方式較多，主要包括空氣冷凍、直接接觸冷凍和間接接觸冷凍[4]。然而傳統(tǒng)冷凍技術(shù)多為慢速冷凍，在冷凍過程中原料肉中形成大且不規(guī)則的冰晶，對肌細胞造成嚴重的機械損傷[24]。近年來，一些新型快速冷凍技術(shù)如高壓冷凍、電磁輔助冷凍和超聲輔助冷凍技術(shù)等被廣泛開發(fā)和應(yīng)用。

2.1.1 高壓冷凍

高壓冷凍技術(shù)是通過水膨脹后迅速結(jié)晶以及壓力釋放后介質(zhì)溫度的降低實現(xiàn)原料肉的快速凍結(jié)，使原料肉中形成體積小且分布均勻的冰晶[25]。根據(jù)冷凍過程中水的相圖受壓力影響的差別，高壓冷凍可以分為高壓輔助冷凍、高壓轉(zhuǎn)移冷凍和高壓誘導(dǎo)冷凍，具體冷凍方法及水在冷凍過程中的相變?nèi)绫?和圖4所示。由于高壓誘導(dǎo)冷凍對設(shè)備和使用壓力要求較高，故而高壓輔助和高壓轉(zhuǎn)移冷凍技術(shù)的應(yīng)用相對較多，而高壓轉(zhuǎn)移冷凍相比高壓輔助冷凍的優(yōu)勢在于凍結(jié)過程中過冷性較好，相變時間相對較短，從而使得微小冰晶在原料肉中分布均勻。所以在高壓冷凍技術(shù)中，高壓轉(zhuǎn)移技術(shù)對于原料肉在凍結(jié)過程中品質(zhì)提升的效果最佳[26]。Choi等[23]以乙醇為壓力傳遞介質(zhì)，研究了不同壓力對高壓冷凍豬肉品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)100 MPa處理48.2 min時豬肉品質(zhì)最佳。蘇光明等[27]將50%乙醇溶液作為傳壓介質(zhì)，對比了高壓輔助冷凍和傳統(tǒng)冷凍對于牛肉中冰晶形成的影響，發(fā)現(xiàn)高壓輔助冷凍對于冰晶形成的效果更好，且在200 MPa處理70 min時，牛肉細胞內(nèi)形成的冰晶最小。而Martino等[28]研究了高壓冷凍（傳壓介質(zhì)：60%無水乙醇、30%氯仿和10%冰醋酸；壓力：210 MPa；保壓時間：125 min）、液氮冷凍和鼓風(fēng)冷凍對冰晶形成的影響，發(fā)現(xiàn)豬肉經(jīng)過高壓冷凍后，其胞內(nèi)冰晶的體積更小，且更加均勻。

表2 高壓冷凍方式及具體方法Table 2 High pressure freezing and specific methods

圖4 水在不同壓力和溫度條件下的相變[30]Fig.4 Phase transition of water under different conditions of pressure and temperature[30]

2.1.2 電磁輔助冷凍

以電磁場技術(shù)為基礎(chǔ)形成的電場輔助冷凍（靜電場/脈沖電場）、電磁波輔助冷凍（射頻/微波）和磁場輔助冷凍（靜磁場/振蕩磁場）通過擾動原料肉中小分子的狀態(tài)起到提高原料肉凍藏品質(zhì)的作用[31]。

電磁波通過與流動態(tài)的水分子相互作用，能夠改變水分子結(jié)構(gòu)并增強其擴散能力，從而減小形成冰晶的體積[31]，進而提高原料肉的品質(zhì)。用于輔助肉冷凍的電磁波分別是微波（300 MHz～300 GHz）和射頻（300 kHz～300 MHz）兩種頻段不同的電磁波[32]，Xanthakis等[33]通過改變微波影響的時間占比調(diào)節(jié)微波功率（0%、40%、50%和60%），發(fā)現(xiàn)不同功率微波輔助冷凍對豬里脊的影響如圖5所示。射頻是無線電波的高頻頻段，Anese等[34]最早將射頻作用于輔助豬里脊肉冷凍中，并將射頻輔助冷凍樣品與普通冷凍方式的樣品作對比，如圖6所示，研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)射頻輔助冷凍的豬肉細胞受冰晶破壞相比于低溫冷凍更小。此外，Xanthakis等[35]還發(fā)現(xiàn)，不同種類原料肉的最適輔助冷凍微波的作用時間和功率也有所不同。目前，對于不同的原料肉冷凍時所選用的最適電磁波的作用參數(shù)仍待進一步探究。

圖5 不同功率微波輔助冷凍對原料肉微觀結(jié)構(gòu)的影響[33]Fig.5 Effect of microwave-assisted freezing at different powers on the microstructure of raw meat[33]

圖6 射頻輔助冷凍和其他冷凍方式對原料肉品質(zhì)影響[34]Fig.6 Effects of radio frequency-assisted freezing and other freezing methods on the quality of raw meat[34]

磁場輔助冷凍能夠通過影響肉中水分子、蛋白質(zhì)、自由基和離子改善原料肉品質(zhì)[36]。馬國驕[37]發(fā)現(xiàn)經(jīng)磁場處理的豬、牛后腿肉中水分子冰點下降，相變時間縮短，且1 mT交變磁場條件時原料肉品質(zhì)最好。Hu Rui等[38]比較了高壓電場和靜磁場技術(shù)輔助豬里脊肉冷凍，發(fā)現(xiàn)經(jīng)磁場輔助凍結(jié)的豬肉冷凍時間縮短了37.81%，解凍損失也有所減少。而磁場輔助冷凍對于不同原料肉的效果由于其結(jié)構(gòu)差異也有所不同，目前，關(guān)于不同種類原料肉的最適輔助磁場仍需進一步的探究完善，才可用于工業(yè)實踐生產(chǎn)中[39]。表3總結(jié)了電磁場輔助冷凍技術(shù)在原料肉冷凍中的應(yīng)用進展。

表3 電場輔助冷凍技術(shù)研究進展Table 3 Research progress in electric field-assisted freezing

2.1.3 超聲輔助冷凍

超聲輔助冷凍是一種通過使用頻率高于20 kHz的聲波作用于液體介質(zhì)產(chǎn)生空化效應(yīng)，進而輔助原料肉形成冰晶的新型技術(shù)。如圖7所示，超聲通過液體介質(zhì)賦予原料肉中的水分負壓并破壞其結(jié)構(gòu)，使其產(chǎn)生氣泡并不斷變大，進而在低溫條件下形成冰核[30]。聲波分為高頻低能超聲（頻率100 kHz～1 MHz、強度＜1 W/m2）和低頻高能超聲（頻率20～100 kHz、強度10～1 000 W/m2）[44]。Zhang Mingcheng等[45]發(fā)現(xiàn)超聲輔助冷凍可以有效降低豬背最長肌的融化損失，且經(jīng)超聲輔助冷凍的豬肉剪切力和色澤更好。馬旭陽[46]發(fā)現(xiàn)當(dāng)樣品中心溫度降至0 ℃時，施加300 W超聲（5 s開/5 s關(guān)循環(huán)）可以更好地減少冷凍對豬背最長肌中肌原纖維蛋白的破壞，并提高蛋白質(zhì)的凝膠強度和熱穩(wěn)定性。Zhang Chao等[47]對比了常規(guī)冷凍方法和超聲輔助冷凍技術(shù)對雞胸肉的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)影響，發(fā)現(xiàn)采用適當(dāng)頻率的超聲輔助冷凍有利于減少冷凍損失，而較長的超聲輻照時間會產(chǎn)生熱量，不利于冰晶的成核。超聲輔助冷凍技術(shù)在原料肉冷凍領(lǐng)域中具有巨大的應(yīng)用前景，且尚待與其他新型輔助冷凍技術(shù)結(jié)合使用，以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

圖7 超聲誘發(fā)空化[31]Fig.7 Cavitation induced by ultrasound[31]

2.2 抗凍保護劑

抗凍保護劑可降低食品冰點、減緩冰晶生成，進而提升冷凍食品抗凍能力和食用品質(zhì)，因其具有良好的安全性和簡易的使用方法而被廣泛應(yīng)用于原料肉的冷凍保藏中[48]?？箖霰Ｗo劑主要包含糖類、蛋白類、鹽類、多酚類及氨基酸類等[49]。

2.2.1 糖類抗凍保護劑

糖類（果糖、蔗糖、麥芽糖、山梨醇、低聚糖等）是最早發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用最廣的抗凍保護劑，添加至食品中時具有保水、增稠、抗氧化及促進乳化等作用[50-52]。糖類抗凍保護劑通過其醛基與蛋白質(zhì)結(jié)合或其游離羥基與水分子結(jié)合[53]，能夠抑制原料肉中蛋白質(zhì)的氧化變性并減緩冰晶的形成速率，從而提高原料肉品質(zhì)。隨著低糖理念的發(fā)展，各種低糖低熱的糖類，如海藻糖和木糖等被廣泛關(guān)注并應(yīng)用于原料肉的凍藏。海藻糖的結(jié)構(gòu)使其能夠與水分子結(jié)合得更緊密，且其甜度和熱量均顯著低于蔗糖，具有較好的應(yīng)用前景。海藻糖可通過與肌原纖維蛋白相互作用，減少豬后腿肉的解凍損失[54]。此外，海藻糖是由葡萄糖分子通過α-α-1-1糖苷鍵構(gòu)成的非還原性糖，結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定[55]，因此相較于其他糖類抗凍保護劑，海藻糖具有更強的抗凍能力。

2.2.2 蛋白類抗凍保護劑

蛋白類抗凍保護劑主要由抗凍蛋白和蛋白衍生物兩類保護劑組成，它們是利用抗凍蛋白的“熱滯活性”降低原料肉中水分子的冰點并修飾冰晶形態(tài)，進而降低原料肉品質(zhì)在凍藏過程中所受的影響[56]。自Chen Liangbiao等[57]首次在魚類血液中發(fā)現(xiàn)抗凍蛋白后，人們相繼從昆蟲、植物和微生物中提取出具有相同功能的蛋白質(zhì)，其中由于魚類抗凍蛋白發(fā)現(xiàn)較早，目前已廣泛應(yīng)用于原料肉的凍藏；植物抗凍蛋白能夠修飾冰晶形態(tài)，可以有效抑制重結(jié)晶[58]；昆蟲類抗凍蛋白相比于植物和魚類而言，具有更強的抗凍活性[53]；微生物抗凍蛋白有較強的抑制重結(jié)晶能力[59]。

由于天然的蛋白類抗凍物質(zhì)提取技術(shù)不成熟，無法進行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，因此開發(fā)人工抗凍蛋白顯得尤為重要。蛋白衍生物抗凍劑是一類應(yīng)用較為廣泛的人工抗凍劑，它是由特異性酶輔助蛋白質(zhì)水解所得到的多肽。Damodaran[60]、Cao Hui[61]和Wang Shaoyun[62]等分別在魚皮、豬皮和牛皮中水解得到相應(yīng)抗凍肽，它們具有和抗凍蛋白類似的功能。抗凍蛋白水解物相比于其他抗凍保護劑具有可人工干涉產(chǎn)量及營養(yǎng)成分等優(yōu)點，然而蛋白水解的過程中會產(chǎn)生具有苦味的產(chǎn)物[63]，可能在應(yīng)用于原料肉時造成負面的感官影響。因此，對于蛋白水解抗凍肽的開發(fā)還有待進一步研究。

2.2.3 鹽類抗凍保護劑

鹽類抗凍保護劑包括三聚磷酸鹽、焦磷酸鹽及六偏磷酸鹽等復(fù)合磷酸鹽類物質(zhì)[64]。磷酸鹽主要通過3 種方式提高原料肉品質(zhì)：一是提高原料肉的離子強度，使肌原纖維空間結(jié)構(gòu)的水容量增大、蛋白質(zhì)表面的水分子層更加穩(wěn)定而增加結(jié)合水含量，從而減緩蛋白質(zhì)冷凍變性并提高原料肉的持水能力；二是中和原料肉的酸性物質(zhì)，由于磷酸鹽是弱堿性的緩沖物質(zhì)，加入到原料肉中有助于原料肉在凍藏過程中維持中性的pH值，防止蛋白質(zhì)因酸度過強而出現(xiàn)變性；三是促進肌原纖維的破壞，磷酸鹽能夠通過促進肌動球蛋白的解離，從而提高持水能力較強的肌球蛋白的含量[65]。磷酸鹽作為抗凍保護劑具有價格低廉、使用簡便等優(yōu)點，并可以較大程度地提升肉的保水性。然而其抗凍能力相較于糖類抗凍劑較弱，且高鹽濃度會影響蛋白質(zhì)的凝膠特性[66]，因此磷酸鹽常與糖類抗凍劑復(fù)配使用，協(xié)同提高原料肉在凍藏過程中的抗凍能力[53]。

2.2.4 多酚類抗凍保護劑

多酚類物質(zhì)作為抗凍保護劑能夠通過減緩蛋白質(zhì)變性和脂肪氧化提高原料肉的品質(zhì)。其抗凍機理圖如圖8所示，由于多酚類物質(zhì)含有大量羥基，故其能夠與蛋白質(zhì)交聯(lián)，提高蛋白質(zhì)穩(wěn)定性[67]；并將自由水轉(zhuǎn)化為結(jié)合水，從而減緩冰晶的生成，進而延緩并減少蛋白質(zhì)的冷凍變性；另外，多酚所含羥基還能夠通過清除自由基、捕獲羰基并螯合金屬離子等方式抑制原料肉中的蛋白質(zhì)和脂肪氧化[68]，多酚類物質(zhì)抑制脂類及蛋白氧化的潛在途徑如圖9所示[68-69]。此外，相關(guān)研究表明，茶多酚可能引起肌原纖維蛋白中氫鍵的形成，提高α-螺旋含量，從而提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性[70]。Nuerjiang等[71]比較了番石榴葉多酚和茶多酚對雞肉丸的抗凍作用，發(fā)現(xiàn)番石榴葉多酚能夠提高蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減緩凍藏過程中蛋白質(zhì)的變性。Zhao Mengna等[72]研究發(fā)現(xiàn)番石榴葉多酚能夠通過抑制脂質(zhì)氧化、蛋白質(zhì)氧化和美拉德反應(yīng)抑制雞肉丸中晚期糖基化終末產(chǎn)物的形成，從而提高其品質(zhì)。

圖8 多酚類物質(zhì)的抗凍機理[67-68]Fig.8 Anti-freezing mechanism of polyphenols[67-68]

圖9 多酚抑制脂類及蛋白氧化的潛在途徑[68-69]Fig.9 Potential pathways for inhibition of lipid and protein oxidation by polyphenols[68-69]

2.2.5 氨基酸類抗凍保護劑

氨基酸的抗凍作用以及其對于肉制品品質(zhì)的改善效果已被廣泛研究。Ma Jianfan等[73]研究了18 種天然氨基酸的抗凍能力，發(fā)現(xiàn)賴氨酸和精氨酸等疏水性較強的脂肪族氨基酸可抑制重結(jié)晶，甲硫氨酸可以降低水的冰點，從而抑制原料肉中水的結(jié)晶。另外，Xu Peng等[74]發(fā)現(xiàn)賴氨酸和精氨酸能夠通過螯合亞鐵離子和清除自由基抑制肉制品中的氧化反應(yīng)，提高肉的凍藏品質(zhì)。韓馨蕊等[75]將賴氨酸與冷凍損傷蛋白混合，發(fā)現(xiàn)賴氨酸能夠改善受損蛋白的結(jié)構(gòu)，并減少其蒸煮損失。包鵬起[7]將豬背最長肌切塊后分別注射精氨酸和賴氨酸，發(fā)現(xiàn)其能顯著提高原料肉的品質(zhì)，兩種氨基酸有效減少了冰晶對原料肉中肌纖維的損壞，并保護了肌球蛋白的結(jié)構(gòu)。目前，將精氨酸和賴氨酸作為抗凍保護劑用于原料肉凍藏品質(zhì)保護的研究較少，尚待進一步研究。

2.3 新型包裝技術(shù)

采用適當(dāng)?shù)陌b技術(shù)是維持原料肉品質(zhì)最簡單的方法，適當(dāng)?shù)陌b能夠阻隔氧氣和水蒸氣滲透，影響原料肉傳熱速率從而減緩其在凍藏過程中品質(zhì)的下降。傳統(tǒng)的包裝方式主要包括透氧包裝和真空包裝等，近年來，隨著包裝材料及包裝技術(shù)的發(fā)展，氣調(diào)包裝和涂膜包裝等新型包裝技術(shù)被廣泛用于原料肉的凍藏。

2.3.1 氣調(diào)包裝

氣調(diào)包裝是一種通過調(diào)節(jié)添加混合保護性氣體（O2、CO2及N2等），從而抑制微生物生長、提高原料肉品質(zhì)的包裝方式[76]。Wang Fangfang等[77]分別采用不同氣體組分（50% O2+30% CO2+20% N2、60% O2+40% N2、80% O2+20% CO2、0.4% CO+30% CO2+69.6% N2）對羊肉進行氣調(diào)包裝并凍藏，發(fā)現(xiàn)60% O2+40% N2氣調(diào)包裝的護色效果最好。Al等[78]利用真空和不同氣體混合組（15% O2+15% N2+70% CO2、30% N2+70% CO2、50% O2+50% N2、30% O2+70% CO2以及丁香精油組）包裝雞腿肉并凍藏，發(fā)現(xiàn)15% O2+15% N2+70% CO2、30% N2+70% CO2和丁香精油組雞肉的凍藏損失最小。目前氣調(diào)包裝主要應(yīng)用于原料肉的冷藏，在凍藏過程中的應(yīng)用尚待進一步研究。

2.3.2 涂膜包裝

涂膜包裝是一種將成膜性物質(zhì)涂在原料肉表面，形成具有防止微生物入侵能力的膜，進而提高原料肉品質(zhì)的包裝方法[79]。涂膜包裝通常在成膜基質(zhì)中加入天然抗菌材料，以提高原料肉貯藏品質(zhì)，表4總結(jié)了涂膜包裝在原料肉凍藏中的應(yīng)用進展。其中可食性包裝膜是頗具代表性的一類涂膜包裝。這類膜具有良好的阻水、阻氧能力以及良好的力學(xué)特性，并且可以食用[79]，在原料肉凍藏領(lǐng)域中擁有廣闊的發(fā)展前景。

表4 涂膜包裝在原料肉凍藏中的應(yīng)用進展Table 4 Research progress in the application of film-coated packaging in the freezing and storage of raw meat

2.4 新型解凍技術(shù)

在原料肉品質(zhì)改善方法中，解凍和冷凍同樣重要。由于經(jīng)解凍處理的原料肉會出現(xiàn)營養(yǎng)流失和感官品質(zhì)下降等現(xiàn)象[84]，為減少解凍造成的損失，應(yīng)采用合適的方法對原料肉進行解凍。而傳統(tǒng)的解凍方式普遍具有效率較低和損耗較大等缺點[85]。隨著科技水平的提升，近年來微波解凍、超聲解凍和電場輔助解凍等新型解凍技術(shù)也逐漸用于原料肉的解凍。

2.4.1 微波解凍技術(shù)

微波解凍是一種利用區(qū)間頻率的電磁波作用于原料肉所含的水分子，使其運動摩擦產(chǎn)熱，進而加速解凍過程的方法[86]。然而，微波解凍由于受熱不均等問題可能對原料肉品質(zhì)有一定影響。馮鈺敏等[87]使用不同微波功率解凍鴨腿肉，結(jié)果發(fā)現(xiàn)700 W功率的微波處理對原料肉的持水能力、組織結(jié)構(gòu)和感官品質(zhì)的影響較大。Wang Bo等[88]發(fā)現(xiàn)功率為800 W的微波解凍對于豬背最長肌中凝膠蛋白的影響較為顯著。因此，近年來學(xué)者們開始將微波解凍和其他解凍方式結(jié)合使用以減少對肉品質(zhì)的影響。Zhu Mingming等[89]發(fā)現(xiàn)使用微波聯(lián)合空氣對流解凍法對凍藏豬肉進行處理后，不僅提高了解凍速率，而且原料肉具有較好的結(jié)構(gòu)和品質(zhì)特性。

2.4.2 超聲解凍技術(shù)

超聲解凍主要利用熱效應(yīng)、機械效應(yīng)和空化效應(yīng)等產(chǎn)生熱量并使其集中于原料肉的冷凍區(qū)域，以提高原料肉的解凍速率[90]。Wang Bo等[88]研究發(fā)現(xiàn)，相比于常規(guī)解凍方式，在500 W的超聲作用下解凍豬背最長肌的效率更高，且肌肉凝膠品質(zhì)更好。杜鵬飛等[91]分別采用120、180、240、300 W超聲輔助解凍羊背最長肌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著超聲強度的增加，羊肉的汁液損失率、pH值和亮度均顯著下降，240 W超聲輔助解凍羊肉時解凍速率較高且對于品質(zhì)影響最小。此外，Guo Zhonglin等[92]分別采用0、200、400 W和600 W超聲輔助解凍耗牛背最長肌，發(fā)現(xiàn)600 W超聲作用時對凍藏耗牛肉品質(zhì)影響最小。因此，針對不同種類的原料肉應(yīng)采取不同功率的超聲進行處理。

2.4.3 高壓靜電場解凍技術(shù)

高壓靜電場解凍是指將原料肉置于-3～0 ℃環(huán)境中，在原料肉解凍過程中施加高壓靜電場從而提高解凍速率的方式。其機理是使氫鍵斷裂、冰晶分裂從而加快解凍；同時，高壓靜電場能夠產(chǎn)生離子風(fēng)，從而產(chǎn)生更多帶電粒子，提高原料肉的傳熱系數(shù)，進而增強其吸熱能力，提高解凍速率[93]。尚柯等[43]研究發(fā)現(xiàn)，靜電場解凍能提高凍藏牛肉解凍速率、減緩肌原纖維蛋白的變性并提升原料肉品質(zhì)。然而，由于高壓靜電場耗能過多且具有一定安全隱患，目前對于高壓靜電場的應(yīng)用尚少，對于高壓靜電場設(shè)備的改進及其在食品領(lǐng)域的應(yīng)用仍待進一步研究。

3 結(jié)語

冷凍冷藏是原料肉貯藏最為常用的手段，但在冷凍冷藏過程中原料肉易發(fā)生品質(zhì)劣變，從而造成經(jīng)濟損失。本文概述了因蛋白質(zhì)變性和脂肪氧化導(dǎo)致的原料肉品質(zhì)劣變現(xiàn)象及機制，綜述了基于新型冷凍技術(shù)、抗凍保護劑、新型包裝技術(shù)和新型解凍技術(shù)，通過影響冰晶的形成及改善蛋白質(zhì)和脂質(zhì)在冷凍和凍藏過程中所受影響來實現(xiàn)原料肉冷凍品質(zhì)提升的方法。盡管目前提高原料肉凍藏品質(zhì)的新興技術(shù)層出不窮，但新型技術(shù)大多處于研究發(fā)展階段，尚待進一步研究。目前已有多個實驗證實了幾種新型技術(shù)對于不同種類原料肉品質(zhì)改善具有明顯的效果，然而實驗室對于這些技術(shù)的機理以及工藝仍需進一步的理解和掌握，才能將新型技術(shù)進行商業(yè)化和工業(yè)化生產(chǎn)。此外，多種新型技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用在原料肉冷凍和凍藏領(lǐng)域中具有較大應(yīng)用前景，能夠賦予新興技術(shù)更大的改善原料肉品質(zhì)的潛力。