介電解凍技術(shù)對肉類原料品質(zhì)影響的研究進(jìn)展

張 孝，金亞美，巫宇航，姚黃兵，楊 哪,3, ，徐學(xué)明,,3

（1.江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇 無錫 214122；2.江南大學(xué) 食品科學(xué)與資源挖掘全國重點實驗室，江蘇 無錫 214122；3.江南大學(xué)食品安全與營養(yǎng)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 無錫 214122）

肉類食品是人們?nèi)粘ｏ嬍车闹匾M成部分，新鮮及加工肉制品能提供高能量、優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)和重要的微量元素[1]。這些營養(yǎng)物質(zhì)為人類提供了每日所需的能量[2]，然而，肉制品在儲存和過程中也是內(nèi)源性酶和腐敗微生物的良好底物[3]。因此，在前期原料分配和物流運送過程中需要對各類肉類原料及加工制品進(jìn)行冷凍處理。低溫能抑制肉制品表面滋生的微生物，延長保質(zhì)期[4]。同時冷凍儲藏（-18 ℃）也是較為經(jīng)濟(jì)的肉類保藏方法。因此，儲運后冷凍肉制品的解凍操作方式成為其后期加工或烹飪前的重要步驟。解凍的目的是盡量使冷凍肉類接近新鮮時的理化及感官狀態(tài)[5]。由于在冷凍過程中，大量冰晶形成于肉制品的肌纖維組織及細(xì)胞內(nèi)部，因此針對不同部位、不同凍結(jié)程度所選取的解凍工藝不當(dāng)是造成肉制品品質(zhì)下降最主要的原因。適宜的解凍技術(shù)有助于保持并改善冷凍肉制品及其原料的最終消費品質(zhì)，特別是維持肉制品的保水性，降低蒸煮損耗，抑制蛋白質(zhì)氧化，避免表面局部溫度過高造成的色澤不佳[6]。相反，解凍方式不當(dāng)會導(dǎo)致冷凍肉類解凍損耗過大，長時間處理也易引起表面微生物滋生，從而使肉制品腐敗[7]。

傳統(tǒng)的解凍工藝包括空氣解凍和流動溫水解凍?？諝饨鈨龅脑硎鞘箍諝馀c冷凍肉制品形成自然對流，將熱量通過傳導(dǎo)的形式從肉制品外表面?zhèn)鬟f到樣品的中心部位，由于空氣比熱容小，所以解凍時間較長，通常為12～24 h。流動溫水解凍是通過流水與冷凍肉制品間的熱傳導(dǎo)進(jìn)行熱量交換，由于水的比熱容比空氣大，所以解凍速度相對較快。傳統(tǒng)解凍工藝優(yōu)點是設(shè)備投入相對較低且易操作，能廣泛應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)中。但若采用傳統(tǒng)的工藝方法，通過由外向內(nèi)的傳熱會導(dǎo)致解凍后肉制品質(zhì)量損耗較大、營養(yǎng)成分和感官品質(zhì)下降[8]，進(jìn)而降低產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價值。介電解凍是近十年發(fā)展起來的一種新型物理解凍方法，分為微波解凍和射頻解凍[9]。利用高頻電磁波，介電解凍能夠克服傳統(tǒng)解凍過程中的傳熱慢、解凍時間長、汁液流失大等一系列問題，因而對于批量化的凍肉制品原料解凍操作而言具有積極的影響。目前市面上已存在工業(yè)化的連續(xù)式介電解凍裝備。鑒于此，本文對介電解凍技術(shù)進(jìn)行綜述，介紹其影響因素以及對肉制品解凍過程中品質(zhì)影響的研究進(jìn)展，以期為介電解凍在冷凍肉制品加工中的應(yīng)用研究提供依據(jù)。

1 介電解凍原理

介電解凍是通過原料分子與電磁場發(fā)生相互作用將電磁波能量轉(zhuǎn)化為熱能，破壞冰晶從而實現(xiàn)冷凍肉制品的解凍。與傳統(tǒng)解凍工藝不同，介電解凍可以在食品內(nèi)部直接產(chǎn)生熱量，無需經(jīng)歷傳熱過程，其原理是在高頻的交變電場中通過樣品中極性分子的偶極子旋轉(zhuǎn)或者離子極化發(fā)生運動摩擦而產(chǎn)生出熱能[10]。根據(jù)使用電磁波頻率的不同，介電解凍分為微波解凍和射頻解凍。

微波頻率范圍為300 MHz～300 GHz，而射頻的頻率范圍通常在10～300 MHz之間[11]。國際上為工業(yè)、科學(xué)及醫(yī)療應(yīng)用分配了5 個頻率用于微波和射頻加熱，其中微波加熱解凍的頻率為915 MHz和2 450 MHz，而射頻加熱解凍的頻率則為13.56、27.12 MHz和40.68 MHz[12]。微波解凍過程中，熱量的產(chǎn)生主要是由振蕩電磁場誘導(dǎo)極性小分子尤其是水分子進(jìn)行快速的旋轉(zhuǎn)引起[13]。在高頻交變電場作用中，偶極子即水分子試圖沿電場方向重新排列。這種排列以每秒100萬 次的頻率發(fā)生，并導(dǎo)致水分子間的高速旋轉(zhuǎn)摩擦[13]，進(jìn)而使冷凍肉品表面及淺層各個部分同時獲得熱量而快速升溫，但微波的穿透深度有限，容易造成樣品局部過熱和表面水分蒸發(fā)的現(xiàn)象。

射頻解凍與微波解凍的差異是利用頻率更低的振蕩電磁波對樣品進(jìn)行解凍處理，主要作用于食材內(nèi)部的極性生物大分子和自由離子，其電磁波穿透深度加強(qiáng)。除了樣品內(nèi)部的往復(fù)離子運動，當(dāng)待解凍肉制品受到射頻波的影響，所含極性大分子也會在振蕩電磁場的方向上進(jìn)行偶極子旋轉(zhuǎn)運動[14]。極性大分子和帶電離子同時相互作用，并發(fā)生摩擦，達(dá)到加熱的效果。因此，射頻加熱主要機(jī)制是離子傳導(dǎo)[15]，其次是大分子的旋轉(zhuǎn)摩擦。由于肉制品中存在大量的肌肉纖維蛋白大分子和K、Na、Ca等電解質(zhì)離子，故射頻加熱過程中肉制品內(nèi)部溫度分布相對均勻。

2 肉類原料介電特性影響因素

食品或細(xì)胞組織的介電參數(shù)已經(jīng)成為食品電學(xué)特性研究中具有價值的理化指標(biāo)。介電特性是與微波和射頻加熱相關(guān)的重要物理屬性，影響著樣品對電磁波的吸收和反射，同時也決定樣品的溫升效率[16]。通常情況下，一般由復(fù)數(shù)形式的相對介電常數(shù)（ε）、介電常數(shù)（ε’）和介電損耗（ε”）描述物質(zhì)的介電特性，可表示為下式：

式中：j＝-1；介電常數(shù)ε’反映食品原料在電磁場中儲存電能的能力，影響穿過樣品的位移電流分布和相位；介電損耗ε”反映電磁波能量轉(zhuǎn)化為熱能的能力，影響能量的吸收和衰減，同時描述了各種極化機(jī)制的能量耗散能力[17]，大部分食品物料的介電損耗為正值且小于其介電常數(shù)。

2.1 頻率

離子傳導(dǎo)和偶極旋轉(zhuǎn)是介電解凍過程的主要損耗機(jī)制。在射頻作用下，離子傳導(dǎo)是引起介電損耗的主要原因。頻率越高，離子間的摩擦與碰撞越劇烈，產(chǎn)生的熱量越多。所以射頻段的介電損耗隨著頻率的增大而減小。在微波頻段引起介電損耗的主要原因是自由水中的離子傳導(dǎo)和偶極子極化。理論上，各種極化機(jī)制（極性、電子、離子的和瓦格納-麥克斯韋效應(yīng)）都具有相應(yīng)的介電損耗在起作用[18]。實際上，瓦格納-麥克斯韋效應(yīng)的頻率峰值約為0.1 MHz，其熱效應(yīng)貢獻(xiàn)與離子傳導(dǎo)相比則相對較小[19]。

Yang Linxin等[20]發(fā)現(xiàn)在低頻范圍，南極磷蝦和南美白對蝦的介電常數(shù)隨著頻率的增加而降低，特別是當(dāng)溫度在-5～-3 ℃時，這種趨勢更加顯著。主要原因是振蕩電磁場頻率提高，偶極子的重新定向排列和離子鍵扭曲程度變?nèi)?，從而?dǎo)致極化減小[21]。在較高的頻率范圍內(nèi)（1～3 GHz），兩種產(chǎn)品的介電常數(shù)隨頻率的增加基本保持不變或略有增加。劉艷[22]研究羊肉的介電常數(shù)和介電損耗在射頻解凍過程中隨頻率和溫度的變化趨勢，發(fā)現(xiàn)羊肉的介電常數(shù)和介電損耗均隨頻率的增加而呈現(xiàn)出下降的趨勢；在相同溫度下，頻率越低，羊肉的介電常數(shù)和介電損耗越高。這是因為當(dāng)頻率較低時，離子具有的導(dǎo)電性所帶來的介電損耗會占主導(dǎo)地位。當(dāng)頻率提高時，水分子在高頻電磁波中定向排列，部分偶極子的旋轉(zhuǎn)跟不上感應(yīng)電場的變化速率，隨即產(chǎn)生弛豫現(xiàn)象，導(dǎo)致介電常數(shù)下降。

2.2 溫度

溫度對肉制品介電特性的影響同時也取決于其他因素，例如頻率、水分和鹽含量等。凍結(jié)狀態(tài)下肉制品中游離狀態(tài)的水分較少，此時原料的介電常數(shù)和介電損耗較小。在解凍過程中，肉制品的自由水含量增大，介電常數(shù)和介電損耗都會顯著增大。在低頻時，介電損耗隨溫度升高而增大，這是離子傳導(dǎo)引起的。在高頻時，介電損耗隨溫度升高而減小。高頻的電磁波穿透深度較低，所以冷凍樣品的溫升主要發(fā)生在表面區(qū)域，進(jìn)而降低了冷凍肉制品的整體能量吸收[23]。

Farag等[24]對牛肉在-18～10 ℃溫度范圍內(nèi)的介電特性進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)在-18～-1 ℃溫度范圍內(nèi)，牛肉的介電常數(shù)和介電損耗隨溫度的升高而增大，其中在-18～-5 ℃溫度范圍呈現(xiàn)緩慢地提升，而在-5～-1 ℃溫度范圍則出現(xiàn)快速地升高。此溫度范圍（-5～-1℃）為解凍區(qū)，肌肉內(nèi)冰晶發(fā)生相變并吸收熱量，用以克服物料內(nèi)部分子間的吸引力。但在-1～10 ℃溫度范圍內(nèi)，牛肉的介電常數(shù)基本維持不變，原因可能是在較低的溫度下，樣品中的游離水含量降低，導(dǎo)致介電常數(shù)減小[25]，同時，水分子在冰晶融化過程中失去約束，游離水含量增多[26]。Purohit等[27]也發(fā)現(xiàn)磨碎牛肉的介電常數(shù)和介電損耗隨溫度的升高而顯著增大。胡曉亮[28]發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度在-18～0 ℃時，低溫度區(qū)的狹鱈魚糜介電常數(shù)較小，這是因為在凍結(jié)點溫度下，水主要以冰晶形式存在；在0～18 ℃范圍，隨溫度升高則狹鱈魚糜的介電常數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢，這是因為溫度進(jìn)一步升高，水分降低。當(dāng)在0 ℃時，樣品含水量最高且介電常數(shù)最大。

2.3 水分

水分對肉制品介電特性的影響也取決于它的存在形式。肉制品中的水分子以自由態(tài)和結(jié)合態(tài)的形式存在。在介電解凍過程中，水分子由于具有一定的偶極性質(zhì)，因此是影響解凍效果的最重要因素[29]。水分含量越高，肉制品的介電常數(shù)和介電損耗則越高。因為結(jié)合水對介電極化的響應(yīng)比自由水更小，所以一般來說，自由水對介電特性的影響比結(jié)合水更大。對于高水分含量的樣品，自由水與結(jié)合水的比例是影響其介電特性的關(guān)鍵因素。

Dong Jincheng等[30]研究解凍過程中水分添加量對牛肉糜加熱均勻性和色澤的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)增加樣品的含水量會使其肉制品在解凍過程中的介電常數(shù)和損耗因子增加，進(jìn)而對射頻加熱均勻性產(chǎn)生不利影響。Bengtsson等[31]在10～200 MHz條件下對冷凍和解凍過程中瘦牛肉和鱈魚的介電參數(shù)進(jìn)行了測定，發(fā)現(xiàn)在解凍過程中樣品的介電常數(shù)顯著增加，尤其在水分含量高的物料中。Yang Linxin等[20]也指出不同含水率樣品之間的介電特性差異較大。高水分食物在射頻頻率范圍內(nèi)的介電損耗與離子遷移所造成的損耗相關(guān)，且隨溫度的升高而增加。

2.4 鹽分

一方面，鹽漬的肉制品自由水的含量減少，導(dǎo)致介電損耗增大，介電常數(shù)降低。另一方面，隨著鹽含量的增加，帶電粒子增多，離子濃度增大，離子遷移率也相應(yīng)增大，從而使介電損耗增大。對于未加鹽的肉制品，增加其鹽分含量能加快它的解凍速率。但是較高的鹽含量通過降低滲透深度增加了解凍時間和解凍的不均勻度。鹽分含量對介電常數(shù)有積極影響，而對穿透深度有負(fù)面影響[32]。

Uan等[33]發(fā)現(xiàn)介電損耗隨樣品的鹽分含量增加而提高，而介電常數(shù)沒有明顯變化。Wang Rui等[34]研究了食鹽和蔗糖含量對食品介電特性的變化規(guī)律，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鹽和蔗糖添加均提高了樣品在低溫（-25～-5 ℃）條件下的介電常數(shù)和介電損耗。相對于蔗糖含量，鹽分含量對樣品介電特性的影響更大，其介電常數(shù)隨含鹽量的增加而逐漸減小，介電損耗隨含鹽量和溫度的提高而顯著增大。Dong Jincheng等[30]發(fā)現(xiàn)鹽分的增加降低了牛肉的介電常數(shù)，因為含鹽量較高的樣品，游離水含量下降，能快速極化的水分相對較少，介電常數(shù)也隨之下降。

2.5 脂肪

脂肪屬于非極性物質(zhì)，所以它與電磁波的作用相對較弱，且在電磁場暴露的環(huán)境下被認(rèn)為是“惰性物質(zhì)”。食物脂肪含量的增加通常伴隨著水分含量的降低，進(jìn)而降低了介電效應(yīng)。在相同條件下，肉類原料的脂肪含量越高，其介電常數(shù)和介電損耗越低[35]。同時，增加脂肪含量會導(dǎo)致肉制品的介電常數(shù)降低[36]。

Lyng等[37]分析了在27.12、915 MHz和2 450 MHz條件下不同瘦肉和脂肪的介電特性，發(fā)現(xiàn)脂肪的介電參數(shù)較瘦肉更低，所有瘦肉的介電常數(shù)處于同一數(shù)量級且在70.5～77.8范圍之間。相比之下，豬肉脂肪的介電常數(shù)更低，而瘦肉的介電損耗值排序為羊肉＜豬肉＜牛肉＜火雞＜雞肉，同時豬肉脂肪的介電損耗低于所有瘦肉的介電損耗。Zhang Lu等[38]也發(fā)現(xiàn)脂肪含量的增加降低了介電常數(shù)，并對其介電損耗的抑制作用較小。

3 介電解凍技術(shù)對肉制品品質(zhì)的影響

傳統(tǒng)解凍方法由于傳熱慢且時間較長，故無法滿足高效的冷凍肉制品的解凍操作。鑒于此，市場更青睞新型的物理解凍方法[39]。介電解凍功能裝置及其設(shè)備在民用和生產(chǎn)端都得到了一定的應(yīng)用，例如微波爐的快速解凍功能和連續(xù)化射頻解凍機(jī)。前期研究發(fā)現(xiàn)介電解凍技術(shù)對肉制品各項品質(zhì)指標(biāo)均有不同程度影響。

3.1 保水性

肉的保水性取決于肌原纖維蛋白的結(jié)構(gòu)[40]。疏水相互作用、靜電斥力及氫鍵等對維持蛋白質(zhì)的結(jié)合水起著關(guān)鍵作用。介電解凍處理對肌原纖維蛋白構(gòu)象會產(chǎn)生一定影響。相同功率下，肉制品吸收的微波能量比射頻能量更大，因此在解凍過程中微波易引起表面局部過熱，進(jìn)而破壞氫鍵，導(dǎo)致肌原纖維蛋白三級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，影響肉制品的保水性。Wang Bo等[41]也提出微波作用下的肌原纖維蛋白凝膠結(jié)合水流動性增強(qiáng)。這可能是由于局部過熱現(xiàn)象所導(dǎo)致的氫鍵變?nèi)?，引起部分肌球蛋白變性和不穩(wěn)定凝膠網(wǎng)絡(luò)。射頻解凍的熱效應(yīng)更均勻，處理后的肉制品保水性更好。

肉類產(chǎn)品的保水性主要通過解凍損耗、蒸煮損失和滴水損耗評價。肉的解凍損失和蒸煮損失少，則解凍肉品的保水性佳。

3.1.1 解凍損耗

解凍過程中的汁液損失會影響產(chǎn)品的蛋白質(zhì)功能特性，導(dǎo)致肉品原料的感官、嫩度及色澤變差，同時也會引起蛋白質(zhì)和脂肪的氧化，以及營養(yǎng)成分的流失等現(xiàn)象，從而使肉品的經(jīng)濟(jì)價值降低。

Wang Bo等[42]研究比較了真空解凍、超聲波解凍和微波解凍對豬背肌肉品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)微波解凍樣品的損耗在所有解凍樣品中最高并達(dá)到4.71%，且蛋白質(zhì)的完整性被嚴(yán)重破壞；而真空解凍的樣品蛋白質(zhì)損失最低，這可能是由于微波解凍過程中的瞬時高溫蒸發(fā)了樣品表面水分，同時使蛋白質(zhì)氧化變性，導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)合水的能力下降，而真空解凍過程中的低氧環(huán)境延緩了蛋白質(zhì)氧化。Ambrosiadis等[43]發(fā)現(xiàn)對于牛肉而言，低功率的微波解凍有時會造成更大的質(zhì)量損耗。微波解凍造成相對較高的損耗是因為高頻振蕩電磁波能迅速加熱樣品表面的水分并加速其蒸發(fā)。有報道稱微波結(jié)合其他解凍方法能減少此類解凍損失。Zhu Mingming等[44]對豬背肌肉在不同解凍方式下的理化特性變化進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)微波聯(lián)合空氣對流解凍處理的樣品損耗最低（1.74%）。此外，磁性納米顆粒結(jié)合射頻解凍也有利于維持肉類物料的保水性，這在解凍海鱸魚的研究中得到了應(yīng)用[45]。

3.1.2 蒸煮損耗

蒸煮損耗是包括加熱后大量水分和一些營養(yǎng)物質(zhì)損耗的總和。蒸煮損耗增加的原因可能是冷凍和解凍過程對肉肌纖維結(jié)構(gòu)的改變，從而導(dǎo)致肉的持水能力下降[46]。

Yu Longhao等[47]報道稱由于牛肉解凍的水分流失，解凍牛肉的蒸煮損耗會低于新鮮肌肉。Choi等[48]比較了射頻解凍、浸泡解凍、強(qiáng)制空氣對流解凍和微波解凍等不同處理方法對冷凍豬里脊肉的品質(zhì)影響，發(fā)現(xiàn)新鮮樣品的蒸煮損耗率為31.85%，顯著低于所有解凍處理的樣品（34.33%～37.57%），各解凍處理方法間的蒸煮損耗差異并不顯著。朱亞莉[49]比較了不同解凍條件下豬肉樣品的蒸煮損耗變化，發(fā)現(xiàn)當(dāng)解凍到中心溫度為-1 ℃時，與新鮮豬肉的蒸煮損耗（33.8%）相比，射頻解凍、浸泡解凍、強(qiáng)制空氣對流解凍組的蒸煮損耗分別增加到38.9%、41.1%、40.3%，表明傳統(tǒng)浸泡解凍的效果最差。姜紀(jì)偉[50]研究了不同解凍方式對冷凍羅非魚片保水性的影響，發(fā)現(xiàn)射頻解凍樣品的蒸煮損耗為17.77%，顯著低于其他解凍方法，所以得出結(jié)論即射頻解凍能有效降低冷凍樣品的蒸煮損耗。

3.1.3 滴水損耗

滴水損失是凍藏肉類的重要指標(biāo)。與滴水損失同時發(fā)生的還有營養(yǎng)物質(zhì)流失，即水溶性蛋白質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)都能在滴水中找到。Farag等[51]研究證實，與傳統(tǒng)的空氣解凍方法相比，更快速的射頻解凍方法有利于減少滴水損失和微量營養(yǎng)素的損失，可能是由于緩慢解凍過程中重結(jié)晶造成細(xì)胞損傷。解凍速度快，相變時間短，滴水損失減少。Bedane等[52]研究了冷凍雞胸肉射頻解凍過程中解凍溫度均勻性和質(zhì)量參數(shù)的變化，使用65 mm電極間隙的交錯式射頻解凍系統(tǒng)，完全解凍至（-0.73±0.79）℃，耗時40 min，與常規(guī)解凍4 ℃條件下用時18 h相比，顯著縮短了解凍時間，降低了滴水損失，改善了質(zhì)構(gòu)特性。Kim等[53]也指出微波解凍牛肉的滴水損失低于常規(guī)解凍方式。張艷妮等[54]研究不同解凍方式對雞胸肉物理品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)微波解凍組滴水損失率最高，可能是因為微波加熱不均勻，使部分蛋白質(zhì)變性，并致使樣品中的水分大量散失。

3.2 新鮮度

肉制品及其原料的新鮮程度關(guān)系著食品的安全可食用性，是消費者們最為關(guān)心的指標(biāo)之一。影響新鮮度的指標(biāo)包括色澤、pH值、總揮發(fā)性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）、微生物含量等。介電解凍處理能使肉品品質(zhì)指標(biāo)發(fā)生改變，因此可能導(dǎo)致新鮮度發(fā)生變化。

3.2.1 色澤

肉的色澤取決于多種因素，包括肌紅蛋白狀態(tài)、水分和脂質(zhì)氧化程度等，影響消費者的購買欲望。肉品表面的顏色以L*、a*、b*值衡量，L*表示亮度值，a*表示紅度值，b*表示黃度值。目前研究認(rèn)為，介電解凍處理導(dǎo)致肉制品脂質(zhì)、蛋白質(zhì)氧化水平、保水性等發(fā)生改變，從而影響肉的色值。新鮮肌肉中高鐵肌紅蛋白還原酶活性較高，可維持肉色穩(wěn)定性。由于微波處理產(chǎn)生的局部過熱現(xiàn)象，故肉制品中的高鐵肌紅蛋白還原酶活性下降，同時蛋白質(zhì)和脂質(zhì)氧化也會增加自由基數(shù)量，導(dǎo)致肌紅蛋白氧化和高鐵肌紅蛋白形成速率增加，進(jìn)而影響肉的色澤。Augustyńska-Prejsnar等[5]研究空氣、溫水和微波對雞胸肉解凍品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)所有樣品均呈現(xiàn)亮度L*值降低且黃度b*值升高的趨勢，但微波解凍樣品的色差變化更為顯著。Choi等[48]研究了采用不同解凍方式處理的凍結(jié)豬里脊肉色澤變化，發(fā)現(xiàn)與新鮮樣相比，微波解凍樣品的L*值升高，而射頻解凍、強(qiáng)制空氣對流解凍和浸泡解凍處理的L*值與對照相比沒有顯著差異。此外，微波解凍會導(dǎo)致豬里脊肉的a*值顯著降低，而射頻解凍處理后的a*和b*值均無明顯的變化。由于肉類原料的持水性下降，使樣品表面的光反射率降低，進(jìn)而導(dǎo)致L*值的下降[55]。同時，肌紅蛋白氧化是a*值變化的主要原因，微波處理使高鐵肌紅蛋白形成量減少，最終影響解凍肉的紅度值。而增加的脂質(zhì)氧化效果和肌紅蛋白的形成則是導(dǎo)致b*值變化的因素[56]。

3.2.2 pH值

pH值能反映肉類原料的持水力。解凍處理過程中，隨著肉類原料汁液的流失，肌細(xì)胞的電解質(zhì)平衡被破壞，溶質(zhì)濃度增加，從而造成樣品pH值的下降[57]。肌肉中糖原降解產(chǎn)生的酸性物質(zhì)也會引起樣品pH值的下降。解凍時，一些肉類原料的蛋白質(zhì)會發(fā)生水解，進(jìn)而產(chǎn)生出揮發(fā)性化合物如三甲胺、二甲胺和氨類物質(zhì)，進(jìn)而導(dǎo)致樣品pH值的升高[58]。也有研究報道，不同解凍方式對肉制品的pH值影響較小[59]。Zhu Yali等[60]對冷凍瘦肉樣品在3 kW、27.12 MHz條件下進(jìn)行射頻解凍測試，發(fā)現(xiàn)解凍至-4 ℃時，射頻解凍、浸泡解凍、空氣對流解凍樣品組的pH值分別為6.1、5.9、6.1，其中浸泡解凍的樣品pH值略低于其他兩種方法。張莉等[61]比較了不同解凍方法對羊肉的處理，發(fā)現(xiàn)各組樣品的pH值均顯著下降，相較于其他組，微波解凍的羊肉pH值最小，這可能是由于微波解凍的溫升不均勻，造成樣品肌原纖維破壞，游離的汁液流出，進(jìn)而導(dǎo)致pH值下降。

3.2.3 TVB-N值

TVB-N是以揮發(fā)性胺和有毒含氮化合物形式存在的一級、二級和三級胺的總稱[62]。因為揮發(fā)性氮是由腐敗微生物降解肌肉中的蛋白質(zhì)或非蛋白氮化合物所產(chǎn)生，故TVB-N值可用來評估肉類食品的腐敗程度[63]。介電解凍的局部高溫可殺死部分表面微生物，防止肉制品腐敗。Ho等[64]研究了微波解凍處理后牛里脊肉的理化特性，發(fā)現(xiàn)對照組的TVB-N值高于其他樣品，且TVB-N值也隨微波劑量的增加而降低。柏霜等[65]發(fā)現(xiàn)羊肉經(jīng)過不同方式解凍后的TVB-N值均呈現(xiàn)顯著降低，而微波解凍因時間較短，故蛋白質(zhì)的分解程度最小且TVB-N值也相對較低。Choi等[48]發(fā)現(xiàn)采用包括微波解凍和射頻解凍在內(nèi)的不同解凍方法處理豬里脊肉的所有樣品TVB-N值均低于20 mg/100 g，表明這些解凍方法能滿足產(chǎn)品較高的新鮮度標(biāo)準(zhǔn)，這與楊明遠(yuǎn)等[66]的結(jié)論類似。

3.2.4 硫代巴比妥酸反應(yīng)物（thiobarbituric acid reactive substance，TBARS）值

脂肪氧化程度是衡量冷凍肉品質(zhì)的重要指標(biāo)，TBARS值的大小代表了肉類原料脂肪氧化程度的強(qiáng)弱。解凍時間越長，脂質(zhì)氧化程度越高。介電解凍用時較短，但超過一定功率強(qiáng)度閾值其產(chǎn)生的物理化學(xué)效應(yīng)也可能對肉制品產(chǎn)生不利影響，例如較高的局部過熱溫度容易使脂質(zhì)氧化。Gan Sunlong等[67]比較了3 種不同組織結(jié)構(gòu)和成分的肉類原料在解凍后的品質(zhì)變化，發(fā)現(xiàn)解凍后豬肉、牛肉和羊肉的TBARS值均有不同程度的增加，微波解凍后豬肉、牛肉和羊肉的TBARS值均低于浸泡解凍的樣品，但高于通過超聲波解凍的樣品。微波解凍后TBARS值較高的原因可能是微波解凍產(chǎn)生的過熱現(xiàn)象促進(jìn)了脂質(zhì)的氧化。TBARS值與溫度分布不均勻性密切相關(guān)[60]。李雙[68]發(fā)現(xiàn)通過射頻解凍羅非魚時，樣品中心和邊緣的TBARS值沒有呈現(xiàn)出規(guī)律性，并且TBARS值較低，說明射頻解凍溫度分布較為均勻，對樣品的脂質(zhì)氧化程度較小。馬翼飛[69]發(fā)現(xiàn)微波解凍的小黃魚TBARS值低于其他常規(guī)解凍樣品，說明物理場解凍對小黃魚的脂肪影響較小。

3.2.5 菌落總數(shù)

菌落總數(shù)用來衡量食品被細(xì)菌污染的程度及其衛(wèi)生質(zhì)量。介電解凍過程用時較短，且電磁波能抑制微生物的生長繁殖。Zhu Mingming等[44]對豬背肌肉在不同解凍方式下的菌落總數(shù)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過不同解凍處理后的樣品菌落總數(shù)相對于對照組都較高，而微波解凍的樣品具有相對較低的總活菌數(shù)，這可能是因為微波解凍的時間較短所致。王琳琳等[70]比較了不同解凍方式處理后牦牛肉菌落總數(shù)變化，發(fā)現(xiàn)自然解凍的樣品菌落總數(shù)最多，微波解凍的樣品菌落總數(shù)最少，同時說明微波解凍能抑制酶和微生物對肌肉蛋白的分解，這與朱明明等[71]的研究結(jié)果類似。萬海倫等[72]研究了不同解凍方式對冷凍生食魚片的品質(zhì)影響，發(fā)現(xiàn)微波解凍能較好地抑制生食魚片中微生物的生長繁殖，這可能是微波解凍時樣品表面快速溫升造成。

3.3 蛋白質(zhì)

解凍處理會影響肉制品蛋白質(zhì)的氧化降解，從而決定肉制品的質(zhì)構(gòu)、持水能力、風(fēng)味以及營養(yǎng)成分等特性。解凍過程中蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化可通過蛋白質(zhì)溶解度、表面疏水性、濁度和粒徑等指標(biāo)評估。肌原纖維蛋白是構(gòu)成肌肉纖維的主要成分，因此肉品品質(zhì)的改變與肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)及功能改變有關(guān)。目前研究證明，介電解凍在調(diào)控產(chǎn)品品質(zhì)上具有一定優(yōu)勢。

3.3.1 蛋白質(zhì)溶解度

溶解度能反映蛋白質(zhì)的變性和聚集。在解凍過程中，水分和其他物質(zhì)的滲出是降低肉制品蛋白質(zhì)溶解度的重要影響因素[73]。蛋白質(zhì)的溶解度也反映蛋白質(zhì)構(gòu)象的變化及其生理功能的改變[74]。介電解凍有促進(jìn)蛋白質(zhì)氧化的作用，同時導(dǎo)致肌原纖維排列松散，有助于增加產(chǎn)品嫩度。Choi等[48]在比較不同方法解凍豬里脊肉時發(fā)現(xiàn)，與微波解凍相比，經(jīng)射頻解凍處理的豬肉糜樣品能表現(xiàn)出更高的蛋白質(zhì)溶解度，這表明射頻處理不會引起顯著的蛋白質(zhì)變性。張莉等[75]研究了不同解凍方式對冷凍羊肉蛋白質(zhì)氧化的影響，發(fā)現(xiàn)微波解凍后羊肉中全蛋白的溶解度最低且達(dá)到141.67 mg/g，顯著低于其他解凍處理，說明全蛋白溶解度的大幅下降是由于微波解凍引起的樣品局部溫度過高，破壞了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。局部過熱會促進(jìn)活性氧的產(chǎn)生，還原性氨基酸殘基易被氧化，引發(fā)氨基酸側(cè)鏈修飾。

3.3.2 表面疏水性

表面疏水性是判斷肌原纖維蛋白構(gòu)象穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。蛋白質(zhì)氧化會暴露其疏水性氨基酸殘基，影響蛋白質(zhì)與水的結(jié)合能力[76]。Peng Zeyu等[77]發(fā)現(xiàn)與新鮮樣品相比，微波解凍后肌原纖維蛋白的表面疏水性提高了14.58%。Li Fangfei等[78]也發(fā)現(xiàn)微波處理增加了肌原纖維蛋白的表面疏水性，這可能是由于微波解凍導(dǎo)致的溫升不均勻，致使肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)展開，原本處于分子內(nèi)部的疏水區(qū)暴露，同時內(nèi)部偶極子在微波場中振蕩引起不均勻加熱，會導(dǎo)致部分蛋白質(zhì)去折疊，從而增加了蛋白的表面疏水性[79]。微波處理能促進(jìn)蛋白質(zhì)的去折疊，有助于自由基進(jìn)入氨基酸，從而對樣品產(chǎn)生不利影響。鄒咪[80]分別用流水解凍、冰水解凍和射頻解凍處理冷凍大黃魚，發(fā)現(xiàn)這3 種解凍方式下的大黃魚肌原纖維蛋白的表面疏水性分別為24.95、24.4 μg和19.19 μg，貯藏4 d后則分別升高到41.91、37.79 μg和35.02 μg，說明射頻解凍對大黃魚肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)影響較小。

3.3.3 粒徑和濁度

粒徑和濁度都反映蛋白質(zhì)在加熱過程中的聚集狀態(tài)，這兩項指標(biāo)的升高意味著蛋白質(zhì)的聚集程度加強(qiáng)[81]。Wang Bo等[41]在相同加熱溫度下，用不同解凍方法處理豬肉，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過微波解凍處理后的肌原纖維蛋白粒徑分布變寬且濁度值高于新鮮樣品，這可能是微波解凍樣品中蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的折疊暴露了部分疏水殘基，促進(jìn)了肌原纖維蛋白聚集的現(xiàn)象，而聚集體的形成導(dǎo)致光散射并阻礙光的傳輸，從而增加了吸光度。微波處理會促進(jìn)肌纖維蛋白的氧化和變性，可能導(dǎo)致聚合體形成，從而引起顆粒的增加。Kong Dewei等[82]比較空氣對流解凍、浸泡解凍、微波解凍處理對冷凍羊肉肌原纖維蛋白特性的影響，發(fā)現(xiàn)空氣對流解凍和浸泡解凍處理會導(dǎo)致樣品濁度顯著增加，微波解凍處理則對樣品的濁度無顯著影響。彭澤宇[83]發(fā)現(xiàn)微波解凍處理的豬肉肌原纖維蛋白平均粒徑較高，而微波聯(lián)合空氣解凍處理的樣品平均粒徑變化不顯著。

3.3.4 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)

劉磊等[84]報道稱由于微波解凍導(dǎo)致肉類原料的受熱溫升不均一，進(jìn)而使鵝腿肉組織中的蛋白質(zhì)α-螺旋結(jié)構(gòu)遭到顯著破壞。Wang Xuesong等[85]發(fā)現(xiàn)微波解凍處理后的魚肉樣品蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)被破壞，同時肌肉結(jié)構(gòu)受損。Li Fangfei等[78]研究了不同解凍技術(shù)包括射頻解凍（4 ℃）、浸泡解凍（18 ℃）、真空解凍（25 ℃）、超聲波解凍（20 ℃）和微波解凍對肌原纖維蛋白構(gòu)象的影響，發(fā)現(xiàn)新鮮組織中的α-螺旋相對含量為51.37%，經(jīng)過射頻解凍、浸泡解凍、真空解凍、超聲波解凍和微波解凍處理后，分別降低到46.45%、44.38%、49.98%、48.72%和40.25%，表明解凍過程中肌原纖維蛋白的α-螺旋結(jié)構(gòu)丟失。同樣，采用浸泡解凍和微波解凍的樣品肌原纖維蛋白熒光強(qiáng)度高于射頻解凍、真空解凍和超聲波解凍組。梁詩惠等[86]發(fā)現(xiàn)微波解凍處理后的雞腿肉肌原纖維蛋白中α-螺旋含量最少，而β-折疊含量則相對較高，這可能是因為微波解凍所引起的樣品過熱現(xiàn)象，導(dǎo)致α-螺旋向其他結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，從而導(dǎo)致其蛋白質(zhì)穩(wěn)定性降低。但是，共價鍵負(fù)責(zé)維持蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)，不受解凍過程的影響[82]。

4 結(jié)語

本文綜述了介電技術(shù)在肉類解凍中的研究進(jìn)展及其對肉品質(zhì)的影響。由于現(xiàn)代食品工業(yè)和預(yù)制菜等餐飲消費的發(fā)展，傳統(tǒng)解凍工藝已經(jīng)無法滿足冷凍肉制品自然常規(guī)解凍的高效操作需求。依賴于成套裝備技術(shù)的發(fā)展，介電解凍作為新型的物理解凍方法開始逐步應(yīng)用于冷凍肉制品的批量化處理。介電解凍對維持肉制品的保水性和新鮮度有著一定的效果，但在抑制蛋白質(zhì)氧化和變性方面的效果不顯著。一方面，介電解凍過程中，高能量的電磁波會破壞肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)，使其與水結(jié)合的能力下降，影響肉制品保水性。另一方面，過程時間相對較短和局部短暫高溫可抑制表面微生物滋生和腐敗，從而較好地維持肉制品新鮮度。介電解凍尤其是微波處理過程中，容易出現(xiàn)溫升不均勻現(xiàn)象，這會促進(jìn)肉制品的蛋白質(zhì)氧化以及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，是否造成有害物質(zhì)的產(chǎn)生，還需要進(jìn)一步研究。近年來介電解凍與其他技術(shù)結(jié)合逐漸成為了新的研究熱點。隨著冷凍肉制品消費的增多，為了改善解凍效果的均勻性，最大限度地保證肉品原料品質(zhì)，介電解凍技術(shù)還有待進(jìn)一步的深入研究。