解凍方法對凍藏肉類食品品質影響的研究進展

張珂　關志強　李敏　吳陽陽　李鵬鵬

摘 要：冷凍是保持肉類食品品質的最佳加工方式之一，冷凍加工后的肉類食品必須在低溫條件下進行運輸和貯存。凍藏食品加工之前都要進行解凍，解凍過程中可能會出現汁液流失、變色、風味損失、質地改變、蛋白質變性和脂質氧化等降低食品質量的問題。不同的解凍方法和解凍工藝對肉類食品原料品質的保持會產生很大影響。本文主要介紹了傳統解凍方法和新型解凍方法在肉類食品解凍中的研究進展及應用動態，旨在為凍藏肉類食品解凍方法的選擇及其工藝研究提供指導。

關鍵詞：凍藏；凍肉；解凍方法；解凍工藝；品質

中圖分類號：TS251.7 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2014）08-0024-06

在過去的30年之中，我國肉類產量每年以5.8%的速率增長[1]。冷凍加工后的肉在低溫下貯藏和運輸，為食品加工廠提供原材料。冷凍食品在食用或進行深加工之前一般要進行解凍。冷凍食品解凍時組織細胞的復原程度直接影響解凍產品質量的高低，復原越好，解凍產品質量就越高，反之則越低。解凍過程中可能會出現汁液流失、變色、風味損失、質地改變、肌球蛋白變性、脂質氧化以及由于脂質與蛋白質交聯導致肌原纖維蛋白聚集而影響肌肉蛋白質和水結合的能力，使食品質量降低[2]；解凍過程對食品原料的組織結構、理化特性和微生物指標都有很大的影響[3]。因此，解凍方式是影響冷凍食品品質的重要因素之一[4]。凍藏品質優良的速凍食品，如果在進一步加工或食用之前選擇恰當的解凍方法和工藝進行解凍，其品質就相對較高，否則，原有的高品質凍藏食品的品質就很可能得不到保障，甚至下降很多。因此，解凍方法及解凍工藝對凍藏食品品質的保持就顯得尤為重要。

不同的解凍方法或工藝會不同程度地影響食品的解凍速度。目前，食品解凍速度對食品質量的影響有不同的看法[5]：有些學者認為快速解凍時，汁液沒有足夠的時間重新進入細胞內，緩慢解凍才能使溶出的絕大部分水分被食品重新吸收到原處，恢復食品原有的狀態；也有一些學者認為快速解凍可減輕濃溶液對食品品質的影響，還可以縮短微生物繁殖和生化反應的時間，食品的質量才能有所保障。Janet等[6]采用循環水快速解凍（解凍時間11 min，解凍溫度40 ℃）牛肉里脊時發現，在11 min內解凍的牛肉的質構較好，煮后產量無明顯變化，而且該方法可降低滴水損失率，與之前學者的說法相近。

為了保證冷凍食品解凍后有較好的質量，應根據食品的種類、凍結前后食品的狀態和解凍后的食品的用途而采用不同的解凍方法。解凍的一般要求[7]有：1）解凍的均一性，解凍過程中食品各部位溫度差盡量小，產品最終以半解凍狀態為好；2）抑制微生物的繁殖生長；3）解凍終溫要控制在0～5 ℃之間；4）解凍速度盡可能地快，盡量減少解凍過程中的干耗和汁液流失率；5）解凍結束后，應將食品立即放到0 ℃左右的溫度下冷藏或及時加工；6）解凍后的食品盡量迅速加工或食用，不宜久放。

解凍方法大體上分為傳統解凍方法、新型解凍方法兩大類。傳統解凍方法有空氣解凍和水解凍。空氣解凍根據空氣所處的狀態分為靜止空氣解凍和流動空氣解凍，根據改變解凍室內的溫度或壓力的方式又有熱空氣解凍和加壓空氣解凍。水解凍根據水的狀態分為靜水解凍和流水解凍，根據水的溫度可分為冷水解凍和熱水解凍。顯然，傳統解凍方法存在許多不足，如解凍時間長，產品質量損失嚴重，微生物快速繁殖等。近些年來，開發了許多新型解凍方法，如微波解凍、冰箱解凍、超高壓解凍、高濕低溫解凍、歐姆解凍和聲融等等。新型解凍技術以縮短解凍時間和提高產品品質為出發點，但是單獨一種解凍方式或多或少地存在其應用的不足，組合解凍方法是將幾種方法結合起來，揚長避短，優勢互補，達到提高產品品質的目的。

1 傳統解凍方法

1.1 空氣解凍

空氣解凍又稱自然解凍，它以空氣為解凍介質，以熱對流的形式對食品進行解凍。一般控制空氣溫度14～15 ℃、風速2 m/s、相對濕度95%～98%。空氣解凍的速度取決于空氣流速、空氣溫度、空氣濕度和食品與空氣之間的溫差等多種因素。空氣解凍速率慢，解凍后的水分能夠充分被組織吸收，而且成本低，操作方便，適合于體積較大的肉類。這種解凍法因其解凍速度慢，肉的表面易變色，干耗較嚴重，受灰塵和微生物的污染，故控制好解凍條件是保證鮮凍肉品質的關鍵所在。

1.2 水解凍

水解凍分為靜水解凍和流水解凍兩種方式。以水作為解凍介質，其解凍速度比相同溫度的空氣作介質的解凍快得多，一般水的溫度為10 ℃左右。水解凍的缺點使食品吸水、體積增大、可溶性營養物質流失較多，肉色灰白，且容易導致微生物滋生，故水解凍時應做到以下幾點：水溫要低；帶包裝進行水解凍；增大食品表面積，以加大解凍速度，減少微生物繁殖。

遲海等[8]采用靜水結合攪拌的方式對南極磷蝦進行解凍，解凍工藝條件為浸泡溫度15 ℃、浸泡時間7 min、攪拌速率40 r/min，測得的南極磷蝦感官評分為9.4，可溶性蛋白質含量為96.8 mg/100 g，解凍時間14 min。與其他4種解凍方式（自然解凍、靜水解凍、流水解凍和微波解凍）相比，解凍時間縮短，南極磷蝦解凍后品質較大提高，具有較大的應用價值。但是Manheem等[9]研究冷凍-流水解凍反復凍融對蝦黑變的影響時發現，與冰箱解凍相比，流水解凍會提高多酚氧化酶和蛋白酶的活性，造成在3～5個凍融循環時蝦的黑變非常嚴重，所以冷凍-流水解凍不適合蝦的解凍。可以得知，對于蝦的解凍，最好采用靜水結合攪拌的方式或者是靜水解凍，不應采用流水解凍。Ersoy等[10]對歐洲鰻魚解凍時采用不同的方法，包括冰箱解凍、空氣解凍、水解凍和微波解凍。研究發現，與新鮮魚對照，水解凍處理的冷凍鰻魚的色澤（紅度a*值）與新鮮魚最相似，而且總需氧菌數和酵母菌數最低，說明水解凍適合于冷凍鰻魚的解凍。而且劉燕等[11]研究發現，溫鹽水解凍也是目前解凍金槍魚最常用的方法之一，可較好地保持金槍魚魚塊的色澤。

2 新型解凍方法

2.1 微波解凍

微波以兩種形式產生熱量：一種是產生偶極化，使偶極子像自由水一樣振動和轉動；另一種是自由電荷在電場刺激下進行離子傳導。微波解凍時，食品表面與電極并不接觸，從而防止了介質對食品的污染，并且微波作用于食品內部，使食品內部分子相互碰撞產生摩擦而使食品解凍。微波解凍速度快，食品營養物質的損失降低。近年來，微波解凍由于其速度快、效率高等特點，已經引起了人們足夠的重視。

已有研究表明，微波頻率對微波解凍食品的質量有很大影響。微波對水和冰的穿透和吸收程度不一樣，微波在冰中的穿透深度較水大，但水對微波的吸收速率比冰快。頻率越高，水對微波的吸收效果（即微波對食品的加熱作用）就越明顯。由于在一般凍結食品中，并非所有的水都形成冰，仍約有5%～10%的水以液體狀態存在，當微波頻率升高時，這部分水對微波的吸收能力較強，從而導致了解凍時食品局部過熱而其他部位還處于凍結狀態的解凍不均勻和汁液流失嚴重的問題，使得食品的品質降低。Lee等[12]就發現用915 MHz 的微波解凍魚塊，不僅在解凍速率上比傳統的外部解凍方法快，而且與4 ℃以上的傳統解凍相比，微波解凍后的魚肉汁液流失率明顯降低；但若是用2450 MHz的微波解凍，魚肉的汁液流失率卻高達17%，而一般微波爐的頻率是2 450 MHz，不適合于解凍肉類。

微波解凍肉類有許多好處，王秀忠[13]認為有以下幾點：1）減少肉損失，減少消耗，從而提高效益；2）解凍快速且均勻；3）解凍時無交叉污染，提高解凍肉的品質；4）微波解凍綠色環保，不污染環境；5）占地面積小，方便操作；6）微波解凍裝置使用壽命較長，可實現工業連續生產。微波解凍的這些優點大多符合肉類解凍的要求，具有很高的實用價值。例如，在凍結過程中由于肉中肌紅蛋白氧化成紅褐色的高鐵肌紅蛋白，凍肉表面水分的蒸發，導致表層有色物質的濃度增加，因而解凍時，肉會呈現自然深紅色。隨著凍結與解凍過程的發生，肉的紅度（a*值）減小、黃度（b*值）增大，肉的可接受程度就會降低[14]。但是，常海軍[15]研究發現微波解凍后肉的a*值和b*值最接近鮮肉的色澤，且微波解凍后豬肉肌漿蛋白濃度最接近鮮肉中的含量，這就驗證了微波解凍可提高肉品質的一大優點。

雖然微波解凍有這些優點，但是并不是說該方法適用于任何肉制品。侯曉榮等[16]對中國對蝦進行微波解凍處理，發現有較大的解凍損失率和蒸煮損失率，可能是由于微波溫度較高，對對蝦蛋白質的影響較大，使蛋白質聚集變性等，微波解凍不適合解凍中國對蝦。Young等[17]對凍牛肉分別進行空氣解凍、冰箱解凍、冷水解凍和微波解凍，實驗得出，與其他3種解凍方法相比，微波解凍后的牛肉的汁液損失率最小（0.66%～2.01%），水分含量也最高，但蒸煮損失率、持水性和感官評價綜合評分無顯著差異。這與Krifi等[18]的研究有相似的結果，他們也得出與傳統解凍方法（4 ℃條件下解凍48 h）相比，微波解凍可減少汁液損失，他們還指出，盡管微波解凍能夠保證食品的安全和較少的營養物質的損失，但是合適的微波頻率、微波解凍的溫度，以及根據不同食品原料的性質調整微波的電特性等一些關鍵技術還沒有解決，還需要更多的研究，以便于較好地適應食品方面的需求。

2.2 超高壓解凍

水的冰點隨著壓力的變化而變化。當壓力由常壓（0.1 MPa）上升到200 MPa時，水的冰點由0 ℃下降到-20 ℃左右。將冷凍樣品加一定壓力（一般為200 MPa左右），樣品中的冰在高壓條件下轉化成水，然后快速卸壓完成解凍[19]，高壓解凍就是依照這個原理實現快速解凍。如此以來可加大熱源和相變之間的溫度差[20]，提高熱流率，而加快解凍進程，高壓下冰的熔解熱焓值下降，減少冰融化所需要吸收的熱量，從而加速解凍[21]。

已有報道表明：超高壓解凍可以有效地縮短解凍時間，例如50 ℃時在200 MPa 壓力下對2 kg凍牛肉解凍，可在80 min完成，而同樣的解凍在常壓下需7 h[22]。高壓解凍可縮短肉類解凍時間，改善了肉類凍融特性，風味和多汁性未明顯變化，提高肉類質量。其缺點是較高壓力和較低的濕度會造成蛋白質變性和肉質顏色發白。Takai等[23]已經將超高壓技術應用于金槍魚及魚糜解凍，研究發現，超高壓解凍比常壓解凍明顯縮短解凍時間，而且肉制品的滴水損失率降低，但是由于高壓處理使得蛋白質變性，導致魚肉色澤的變化。Tironi等[24]也得出類似的結論，采用超高壓處理鱸魚魚肉發現，超高壓處理雖然會帶來一些不好的副作用，但可改進組織細胞的完整性，該方法非常適合魚類的解凍。

超高壓解凍[25]可縮短解凍時間，控制微生物生長繁殖，保護食品的微觀結構，而且可通過控制壓力來調節解凍速率，然而在常壓條件下很難控制解凍速率，因此可應用于許多冷凍食品的解凍。超高壓加工技術是肉類加工的一條具有實用意義的新途徑，為肉品加工貯藏提供了廣闊的發展前景。而食品在超高壓解凍過程中發生的物理化學變化，進行熱物理性能的測試來完善超高壓解凍模型這些方面還需要進一步研究。

2.3 低溫高濕變溫解凍

據報道，冷凍樣品和環境之間的溫度差是解凍的主要驅動力，而可變的溫度差可以促進熱交換以加大解凍速率[26]。低溫高濕解凍就是以此為依據進行解凍的。李銀等[27]建了一個主要由絕熱庫體、蒸汽加熱加濕系統、變頻制冷系統和控制系統4 部分構成的低溫高濕解凍庫。解凍庫內的溫度一般呈2℃→8℃→2℃的變化，解凍室內相對濕度大于90%，直至肉塊中心溫度達到（0±1）℃。他們以牛肉為實驗材料，研究發現，與傳統4 ℃解凍庫相比，低溫高濕解凍法能夠顯著減少汁液的損失，減緩解凍過程中的肌紅蛋白質的氧化，抑制肉質褐變和蛋白質的變性，改善牛肉色澤。質地剖面分析的結果表明，肉質的硬度增加，咀嚼性得到較大改善，肌肉蛋白質的持水性和肌纖維束結構的完整性，改善解凍牛肉的品質，達到保鮮解凍[28]。

許多工廠也采用此方法對肉進行解凍。張德權等[29]采用此方法對牛羊肉進行解凍。與傳統空氣解凍相比，牛羊肉的汁液損失率、蛋白質含量和蒸煮損失率都顯著降低，肌肉氧化程度降低，肉的色澤、硬度、彈性和嫩度都得到改善，顯著提高解凍肉的品質，經濟效益突出。

低溫條件可抑制酶的活性，控制微生物生長；高濕環境可使肉表面形成一層水膜，起到隔絕氧氣的作用，從而控制肉質的氧化和減少的汁液流失。此外，低溫高濕解凍方法[30]還具有程序化控制可及時調節解凍庫內的溫度和濕度，適合于大型的工業化解凍，產品質量一致，與外部環境隔絕，微生物指標得以控制和能耗低、節約能源等優點，具有不斷研究和推廣應用的前景。

2.4 真空解凍法

真空解凍是真空條件下解凍室內水槽中的水蒸氣在凍結食品的表面凝結放出潛熱而使食品升溫解凍的方法。在密封的容器中，當真空度達到705 mm汞柱時，水在40 ℃就可以沸騰，并產生大量低溫水蒸氣，水蒸氣分子不斷沖擊冷凍原料的表面，進行熱交換，從而促使原料快速解凍，控制食品內部中心溫度為-5 ℃為終點，然后置于0 ℃的條件下冷藏。真空解凍具有溫度較低，適合一些熱敏性的食品；解凍速度較快；真空低氧，可防止食品解凍過程中的氧化裂變，也可抑制一些好氧性微生物的繁殖；汁液流失較少等優點。真空解凍的缺點是大塊肉的內層深處的升溫較慢，而且解凍成本較高。

李念文等[31]對大目金槍魚進行解凍方法的比較，實驗表明真空解凍不僅能提高解凍速率，減少解凍時間，還能減少蛋白質的變性，保持魚肉的持水力，維持金槍魚的質地，保留較好的口感，得出真空解凍是凍結金槍魚塊最合適的解凍方式的結論。李念文等[32]對金槍魚進行真空解凍的工藝優化實驗，實驗結果再次表明真空解凍能縮短解凍時間，質量100 g，厚度為5 cm的魚塊，其中心溫度由-40 ℃上升到-5 ℃僅需1 750 s，僅為空氣解凍時間的一半左右；解凍后的魚肉有較好的持水力，能減少魚肉蛋白的變性，各方面品質均優于傳統的自然空氣解凍。

2.5 高壓靜電解凍

高壓靜電（電壓5～10 kV，功率30～40 W）解凍技術是將凍結食品放入到高壓靜電場中（如10 kV），溫度控制在-3～0 ℃的低溫環境，利用高壓電場能源作用食品，使其解凍。該法解凍速度快，解凍后食品溫度分布均勻，汁液流失少，能有效防止食品的油脂酸化，且高壓靜電場對微生物具有抑制和殺滅作用[33]。

方勝等[34]在利用高壓電場加速冰解凍，研究結果指出高壓電場可以加速冰的解凍，是因為高壓靜電場產生的微能源可以加速冰層結構中氫鍵的斷裂使冰以小冰晶的形式存在再逐步過渡到小分子水的液體狀態。孫芳等[35]利于高壓靜電解凍牛肉，發現牛肉色澤淺紅而且鮮亮，外觀新鮮度明顯好于無靜電解凍的牛肉，主要原因是高壓靜電場產生的臭氧附著在牛肉表面，氧與肌紅蛋白的結合，導致牛肉表面的色澤鮮紅；解凍過程中失水率低于常規解凍，水分含量高可以提高光線的折射率，從而提高肉表面的亮度，這也是高壓靜電組牛肉亮度值高于常規解凍牛肉的原因。He Xiangli等[36-37]比較了高壓靜電場解凍和空氣解凍對豬肉品質的影響，在電壓高于6 kV時，高壓靜電場方法可顯著減少解凍時間，降低解凍豬肉的揮發性鹽基氮的上升速率，還可以0.5～1.0（lg（CFU/g））

的速度降低解凍肉中微生物含量，而且不影響豬肉本身的品質；而且進一步得出高壓靜電解凍能耗非常低，隨著電壓的升高和電極間距離的縮短，豬肉的解凍時間而縮短，建立了一個旨在縮短解凍時間和節約能耗的解凍回歸模型，為工業上解凍提供了理論支持。

2.6 超聲波解凍

食品已凍結區對超聲波的吸收比未凍結區對超聲波的吸收要高出幾十倍，而食品初始凍結點附近對超聲波的吸收最大，超聲波依此進行解凍。從超聲波的衰減溫度曲線來看，超聲波比微波更適用于快速穩定地解凍。Shore等[38]對豬肉分別進行空氣解凍和超聲波解凍，研究發現雖然這兩種解凍條件對豬肉含水量影響不顯著，但是超聲波解凍對老化肉（宰殺后在2 ℃條件下放置3 d的肉）的肉質結構有一定的保持作用。李化茂等[39]以豬肉和魚肉樣品，進行頻率為1.45 MHz解凍實驗，也發現與空氣解凍和水解凍相比，超聲波解凍并不能提高解凍速度和減少解凍后汁液的損失。但是，Gambuteanu等[40]采用低強度（25 kHz，0.2～0.4 W/cm2）超聲（低強度超聲可以保證解凍均勻和減少羥自由基量）對冷凍豬背最長脊進行解凍，研究發現超聲波解凍能較好保持豬肉解凍后的物理、化學和微生物特性能，說明超聲波解凍的頻率是一個關鍵控制點。若能找到合適超聲波條件，超聲波解凍未免不是一個可代替傳統解凍方法的新型解凍方法。

2.7 歐姆解凍

當電流通過高電阻的食品時，食品內部順勢產生熱量，增加食物的溫度，這種電-熱加熱方式就叫做歐姆加熱。同樣，歐姆加熱也可應用于食品的解凍。與微波解凍相比，歐姆解凍更有效，因為幾乎所有的能量都進入食品，而且歐姆解凍不受食品厚度，即穿透深度的限制。與傳統的加熱解凍相比，歐姆解凍有高熱流率和高能量轉換效率[41]。使用這種方法，冷凍食品可以在

-3～3 ℃條件下快速解凍。Bozkurt等[42]將歐姆解凍對冷凍肉進行解凍，研究發現歐姆解凍可顯著減少解凍時間，解凍均勻性較好，滴水損失率變化不顯著，為學術研究和工業歐姆解凍系統的設計提供重要信息。Icier等[43]對牛肉解凍時發現，與傳統解凍方法（解凍溫度25 ℃、相對濕度95%）相比，歐姆解凍后的牛肉的質構和組織特性變化較小，而且電場強度的大小會顯著影響解凍牛肉的硬度、彈性、膠著性和咀嚼性，所以設計合理的解凍工藝參數是未來歐姆解凍解決的重點。

2.8 組合解凍法

組合解凍是指在解凍的不同階段采用不同的解凍方法進行解凍。針對不同的目的選擇各自適合的解凍方法來進行組合，綜合幾種解凍方法的利弊，揚長避短，達到降低解凍成本，提高凍品品質的目的。

若將微波解凍方式與其他外部解凍方式相結合，可以在一定程度上克服微波加熱導致的受熱不均的效應。例如，利用0 ℃以下的流動空氣從凍結肉表面通過，用以帶走肉品表面多余的熱量，減少內外溫差[44]。同樣地，夏松養等[45]采用此法對金槍魚解凍，發現能較好的保持金槍魚的色澤和新鮮度，提高應用價值。王錫昌等[46]采用溫鹽水-冷藏庫組合解凍方法對大目金槍魚塊進行解凍，實驗工藝條件為鹽水溫度40 ℃、鹽水質量分數3%、浸泡時間90 s，之后置于4 ℃冰箱12 h。與單獨溫鹽水靜止解凍和冷藏庫解凍相比，該組合解凍后的金槍魚肉色澤鮮亮，肉質富有彈性，而且操作簡單，有較好的應用前景。

3 結 語

肉類食品在解凍過程中，其物理、化學品質以及微生物特性都會受到一定的影響，最終導致解凍后的食品品質下降，降低經濟效益，而解凍方法和工藝對其影響較大。解凍的方法有許多，每一種解凍方法都各有利弊，傳統解凍方法操作簡單，設備要求較低，但是解凍時間過長，不利于下一步生產加工，而且會較大地影響產品品質。新型解凍方法可顯著縮短解凍時間，而且能夠最大程度地接近新鮮食品的品質，滿足消費者要求。但是設備要求高、操作復雜、前期投入成本較大，有些還僅限于實驗室研究，不能適用于工廠大規模生產。

不同的凍藏食品適合哪種方式的解凍及如何優化解凍過程和解凍工藝將會很大程度地影響解凍后食品的品質及下一步加工的質量。未來，根據食品原料的物性選用最適合的解凍方法；控制好解凍工序中的關鍵技術點，優化具有針對性的解凍工藝模型；組合解凍可以取長補短，提高產品質量，這些都應進行深入的研究。隨著人們對食品安全和品質的關注，未來新型組合解凍方法及工藝的開發研究將會是解凍問題研究的著力點，具有廣闊的應用前景。

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