冻结与解冻处理对肉类品质影响的研究进展

姜晴晴，刘文娟，鲁 珺，陈士国，叶兴乾，胡亚芹

（浙江大学食品与营养系，馥莉食品研究院，浙江省农产品加工技术研究重点实验室，浙江省食品加工技术与装备工程中心，浙江杭州310058）

冻结与解冻处理对肉类品质影响的研究进展

姜晴晴，刘文娟，鲁 珺，陈士国，叶兴乾，胡亚芹*

（浙江大学食品与营养系，馥莉食品研究院，浙江省农产品加工技术研究重点实验室，浙江省食品加工技术与装备工程中心，浙江杭州310058）

冻藏是保藏肉类制品最重要的方式之一，在延长货架期方面起着重要的作用。虽然微生物和酶活性能够很好地被控制，但在冻藏过程中肉类品质的劣变仍然不可避免，并成为影响其商业价值的重要因素。本文概述冷冻、贮藏及解冻过程对肉类理化性质、微观结构及食用和加工品质的影响，如脂肪氧化，蛋白变性，微观组织改变，保水性、色泽和质构等品质下降，并总结现今行业中品质改善措施及技术开发现状，旨在为畜禽肉及水产类保鲜和品质控制提供参考。

冻结，贮藏，解冻，肌肉品质

虽然在过去的几十年里，人们研究了许多新兴的保鲜保藏技术，冷冻保藏仍然是目前为止肉制品贮运保鲜的最主要方式之一，在肉及肉制品进出口贸易安全保证方面起着极其重要的作用。冷冻肉是现代肉及肉制品加工中国家调节肉食品市场的重要产品，也是市场流通的主要形态。原料肉的品质对于肉制品的食用和加工品质都有重要影响，优质的原料是优质产品品质和企业获得最佳经济效益的重要保障。

虽然在低温条件下微生物和酶活性受到抑制，但是肌肉品质的劣变，如质构、色泽、风味等的变化是不可避免的［1-2］。肌肉品质的劣化不仅使肉品企业产生经济损失，还会对消费者的营养和健康产生不良影响。在实际生产过程中，影响肌肉品质的因素有很多，如冻结-解冻速度和方法、贮藏温度和时间、温度波动及反复冻融等［3-5］。目前，我国冷藏链技术尚不完善，在冻藏肉的长途运输、贮藏及消费过程中，由于温度波动不可避免地出现反复冻融过程。而反复冻融会引起冻结肌肉中冰晶融化后重结晶现象的发生，致使冰晶数量减少但单个冰晶体积增大，刺破细胞膜结构，损伤细胞组织结构，加速脂肪氧化和蛋白变性。肌肉经反复冻融不仅会使营养物质流失，肌肉品质下降，还会造成一定的经济损失。近年来，反复冻融对肌肉品质的影响已经引起国内外学者的广泛关注［6-8］。

因此，全面理解冻结-解冻过程对肉类品质的影响，选择合适的冻结、解冻方式和改善措施，对提高肉品质量及企业制定科学的生产规程等都具有重要的指导意义。

1 常用的冷冻与解冻方式及其特点

食品冷冻是一个复杂的过程，冰晶的大小、分布以及形态均与冷冻过程密切相关，从而影响到食品的冷冻效率和产品的最终质量。食品的冻结方式一般可分为空气鼓风冻结、间接接触冻结和直接接触冻结等［9］。不同的冻结方式，因冻结速率不同，在肌肉中形成的冰晶大小和分布不同，进而对肌肉品质造成不同的影响。一般来说，快速冻结有利于保持肌肉的品质［10-11］。缓慢冻结过程中，肌细胞内外会产生较大冰晶，肌原纤维被挤压集结成束，蛋白质失去结合水，相互之间形成各种交联而导致蛋白质变性。缓慢冻结形成的较大冰结晶，会对组织结构造成机械损伤；在解冻后，汁液流失较为严重，影响甚至失去其食用价值。而快速冻结时，食品温度下降较快，肌细胞内产生冰晶的数量多且细小均匀，对细胞损伤少，蛋白质变性程度较低，有利于保持食品原有的营养价值和品质。

以解冻过程中传热方式来分，解冻方法可以分为两大类：一类是外部加热法，即由温度较高的介质向冻结品表面传热，热量由表面逐渐向中心传递，这种方法主要有空气解冻、水解冻及接触式解冻等［12］。由于水的导热系数较小，而冰的导热系数大，对于外部加热解冻法来说，解冻速度随着解冻的进行而逐渐减慢，解冻食品在-5～0℃范围停留的时间较长。因此，普遍存在着解冻时间长、物料表面易变色、营养成分损失大、微生物污染严重等问题。第二类解冻方法是内部加热法，主要通过高频、微波、通电等加热方法使冻结品各部位同时加热。其优点是解冻时间短、食品受杂菌污染少等，但对被解冻物料的厚度有要求，并存在温度分布不均匀、局部过热等现象［13］。

2 冷冻-解冻对肉类品质的影响

2.1 脂肪氧化

虽然冻结后肌肉中的大部分水分形成冰晶，但一些生化反应仍因部分未冻结水的存在而发生，其中脂肪氧化是肌肉品质变坏的最重要原因之一［14］。冻藏期间由于肉品表面冰晶升华，形成了较多的细微孔洞，增加脂肪与空气的接触机会，致使脂肪发生氧化酸败和羰氨反应，冻肉产生酸败味。冰晶的反复冻结融化使冰晶大小及分布发生变化，细胞膜及细胞器破裂，一些促氧化成分释放，尤其是血红素铁的释放与脂肪氧化的程度有密切关系［6，15］。冷冻-解冻过程也会使一些抑制脂肪氧化的抗氧化酶类发生变性，其活性丧失，进而发生脂肪的氧化［16］。

2-硫代巴比妥酸（TBARS）值可用于反映脂肪氧化次级产物的多少，是判断脂肪氧化的重要指标。胡亚芹等［17］研究液氮冻结、平板冻结、冰柜直接冻结对带鱼品质的影响，结果表明，冰柜直接冻结带鱼TBARS值上升最快，其次为平板冻结；液氮冻结样品的TBARS值增加最慢，可能是由于冻结过程中液氮冻结速率快，带鱼肌肉中形成冰晶小而均匀，对肌细胞的机械损伤程度较小所致。Vieira等［18］研究牛肉在冻藏过程中脂肪氧化情况，发现随着冻藏时间的延长，TBARS值增加，经-20℃贮藏90d后牛肉的TBARS值是新鲜对照样品的2.17倍。

2.2 蛋白变性

肌肉中的蛋白质一般由水溶性的肌浆蛋白、盐溶性的肌原纤维蛋白以及不溶性的肌基质蛋白组成，其中肌原纤维蛋白对肌肉品质具有重要的作用。蛋白质的冷冻变性机理主要有3种，即结合水的脱离学说，水与水合水相互作用引起蛋白质变性学说，细胞液的浓缩学说［9］。冷冻变性会使肌原纤维蛋白发生一系列的变化，如ATP酶活性、蛋白结构、巯基、羰基、表面疏水性等的变化，进而引起其功能性质如盐溶性、凝胶性、乳化性等的变化。

Ca2+-ATP酶活性是评价肌球蛋白完整性的良好指标，其损失越大，说明肌球蛋白变性越严重。研究表明，在-20℃冻藏过程中，软壳蟹和硬壳蟹的Ca2+-ATP活性随冻藏时间延长而降低［19］。侯晓荣等［20］研究发现经过静水解冻、室温解冻、冷藏解冻、超声波解冻、微波解冻后对虾Ca2+-ATP酶的活性分别降低了47.15%、82.28%、28.76%、48.5%和51.13%。在冷冻-解冻过程中，肌原纤维蛋白空间结构受冰晶反复冻融的影响，发生不同程度的变化，引起鲢鱼盐溶性蛋白含量、Ca2+-ATP酶活性下降［21］。

蛋白的盐溶性是肌肉蛋白质重要的性质之一，对热凝胶的形成等有重要影响，蛋白溶解性降低是肌肉品质下降的重要标志［22］。肌肉中的盐溶性蛋白主要为肌原纤维蛋白，它对肌肉制品的工艺特性及感官品质具有重要的影响。在冻藏过程中，二硫键、氢键和疏水键的形成会造成蛋白聚集，从而降低其盐溶性［23］。Badii等［24］研究发现，不同贮藏温度下（-10℃、-30℃）的大西洋鳕鱼和黑线鳕鱼肌肉蛋白溶解性都随着贮藏时间的延长而降低，并且贮藏温度越高，蛋白溶解性损失越快。蛋白溶解性的降低还可能与甲醛有关，甲醛可由氧化三甲胺在酶的作用下产生，并可与多肽链形成交联聚集［4］。肌原纤维蛋白还可与脂肪氧化产物如丙二醛等相互作用，进而使蛋白发生变性，形成复合物，降低蛋白溶解性［2，14，25］。反复冻融使蛋白质的空间结构发生改变，使得蛋白质之间的作用增强，产生二硫键、氢键和疏水键等，从而导致蛋白质和水分子间的作用力减弱，蛋白质的溶解度下降，进而导致肉的加工性能降低［26］。研究发现，反复冻融降低肉糜形成凝胶的能力和乳化性质，冻融次数越多，影响愈大［27-28］。

2.3 组织结构变化

在冻结及冻藏条件下，由于冰晶的形成和长大，对肌肉组织造成机械损伤。当组织结构损伤严重时，纤维间的间隙变大，结构变得松散。余小领等［29］研究发现随着冻藏时间的延长，冰晶在冻结肉样中逐渐增大，导致肌束受压聚集，肌肉微观组织受到破坏。细胞内或细胞外的冰晶会引起组织细胞完整性破坏，进而促进微观结构的劣变［30］。不同的冻结速率会影响冰晶的大小，对微观结构产生不同的影响，进而影响贮藏后肌肉品质［31］。Sigurgisladottir等［32］研究发现冷冻影响烟熏大西洋鲑鱼片的微观结构，造成肉样中的肌纤维收缩和细胞外间隙增大。

2.4 持水性变化

肉的持水性是指当肉受到外力作用时对肌肉本身所含的水分及添加到肉中水分的保持能力，持水性是评定肉品质的重要指标之一，其大小与肉的风味、色泽、质构、凝结性及最终产品的多汁性等属性密切相关。肌肉在冻藏中持水性下降主要是冰晶的形成及生长使细胞膜和组织结构受到机械损害，解冻后水分不能被组织完全吸收，造成汁液流失；同时肌肉中的一些营养成分如小分子肽、氨基酸等会随着持水性下降而流失，肌肉营养品质下降。另外，细胞内的肌原纤维蛋白质变性，冰晶融化的水不能重新与蛋白质分子结合而分离出来，造成汁液流失，表现为持水能力下降。

多数研究认为，冻结速率越大，冷冻肉持水性越好。有研究表明随着时间的延长，带鱼肌肉持水力逐渐降低，且液氮冻结处理的带鱼持水力较平板冻结和冰柜直接冻结持水力同期值高［17］。Boonsum re等［33］对虎虾经鼓风冻结和液氮低温冷冻，发现采用鼓风冻结样品的解冻汁液流失大于液氮低温冷冻样品，微波解冻样品的解冻汁液流失大于冰箱解冻样品，原因可能是微波解冻对冻品快速加热，从而加快冻品中水分的蒸发。尽管微波解冻的速率较快，但由于虾外形尺寸大小不均匀，在虾的解冻过程中会引起明显的蛋白质变性和解冻不均匀，故不推荐使用微波对虾进行解冻［34］。吕玉等［35］研究发现，解冻方法对猪肉的解冻汁液损失影响较大，猪肉经流水解冻时汁液损失最少。余小领等［36］发现解冻速率对猪肉解冻汁液流失率有重要的影响，在一定的范围内存在最佳解冻速率可以使肉品的解冻汁液流失率最低。但也有研究表明，过大的冻结速率并不利于提高肉品的持水性，采用超快速冻结来保证肉的功能特性是没有必要的［37］。因此，实际生产过程中应当结合生产条件、肉类特性，选择适当的冻结和解冻方式以最大程度地保证肉品的保水性。

2.5 色泽变化

肉色是消费者对肉品质量进行评价的重要依据，也是消费者选择冷冻肉产品时最直观的指标，对消费者购买欲影响很大。冷冻肉保水性的变化、表层肌红蛋白的氧化、高铁肌红蛋白还原酶活力变化、脂肪氧化等决定其冻结、冻藏过程中颜色的变化。史策等［38］发现随着冻融次数的增加，鱼肉的L*值和b*值逐渐增大，色泽发生劣变，使肉的可接受程度降低，同时鲢鱼肉b*值的增加与TBARS的增大有密切关系。姜晴晴等［39］研究表明随着冻融次数的增加，鱿鱼L*值、a*值等都有不同程度的下降，而b*值则显著增加。a*值下降一方面是因为水分丢失的同时也导致色素相关物质流失；另一方面是因为冻融后pH降低（酸物质增多），催化氧合肌红蛋白氧化，导致高铁肌红蛋白大量积累所导致；L*值和b*值的变化主要和脂肪氧化有关［8］。细胞膜上高不饱和脂肪酸氧化生成的自由基与蛋白中胺类物质发生反应，可能会导致黄色素产生［40］。

2.6 质构变化

肉品的嫩度和质构是评价肉品食用品质的指标之一，尤其在评价原料肉时，嫩度指标更为重要。肉品经冻结后一般剪切力变大、嫩度降低、口感变差，通常提高冻结速率有利于改善肉品嫩度。阮征等［41］研究发现与新鲜脆肉鲩鱼片相比，速冻样品经解冻后硬度与耐嚼性无变化，慢冻样解冻后硬度与耐嚼性却有所下降，回复性均有所下降。Muda等［42］把羊肉通过三种方式（隧道冻结、鼓风冻结、液氮浸没冻结）冻结并冻藏6个月后发现，除经液氮浸没冻结的羊肉在冻藏期间嫩度变化不显著外，经其他两种方式冻结的羊肉在冻藏过程中嫩度均显著降低、消费者接受程度减小。经过反复冻融5次后，鲢鱼的硬度、咀嚼性和回复性分别减少了99.31%、99.56%和61.70%［38］。

3 改善冷冻肉品质的新技术

鉴于在冻藏-解冻过程中，冷冻肉品质会发生不同程度的劣变，影响终端消费，改善冻肉品质的研究一直都在不断发展。随着工程技术的进步，在食品冷冻研究和应用领域出现了许多新型技术与手段，为冻肉品质的提高提供技术支持。

3.1 高压技术

在普通的食品冷冻工艺中，是将食品放置在低温的条件下，让食品迅速冷却，但是由于热量的传导需要一个过程，因而食品的冻结速度慢，这样会使冻结的食品内部产生粗大的冰晶，影响食品的品质。而高压冷冻技术通过改变压力来控制食品中水的相变过程。在高压条件下将食品冷却到一定温度（此时水仍未结冰），其后迅速将压力释放，就会在食品内部形成细小而均匀的冰晶体，并且冰晶体积不会膨胀，从而可减少食品的损伤提高食品的质量。Tironi等［43］研究发现与传统冻结和解冻方式相比，超高压冻结和解冻在保持鲈鱼蛋白溶解性、持水性、色泽和组织完整性方面存在很大优势。可能是因为高压形成的过冷作用，在样品中形成均匀的晶核，进而形成大量小的结晶，减少了冰晶对组织的破坏作用［44］。但是，廖彩虎等［45］发现高压解冻后，鸡肉Ca2+-ATPase活性和盐溶性蛋白含量急剧下降，汁液流失量和颜色变化较常压下解冻明显增大，因此，超高压解冻并不适合三黄鸡的解冻。

3.2 添加抗冻蛋白及其他物质

抗冻蛋白是一类能抑制冰晶生长的特殊蛋白质，在很多有机物中都存在，包括细菌、真菌、昆虫、植物材料及鱼类等。加入抗冻蛋白可以减少肉制品的渗水并抑制冰晶的形成从而减少营养流失。Payne等［46］将从南极鳕鱼中分离的抗冻糖蛋白在屠宰前静脉注入羔羊体内，发现注射抗冻糖蛋白能降低羊肉汁液流失率并控制冰晶大小。作为一类新型的食品添加剂，抗冻蛋白可以有效减少冷冻贮藏食品中冰晶的形成和重结晶，从而提高低温冷链系列食品的质量。但由于目前其价格较高，其应用受到很大限制，现仅限于科研和某些专门应用方面。

随着人们对食物健康营养的注重，一些天然植物提取物、抗氧化剂等开始取代合成物在维护肌肉品质方面发挥作用。Tironi等［47］研究发现向鲑鱼肉糜中添加迷迭香提取物可以有效抑制贮藏中脂肪氧化及颜色的劣变。Liu等［48］研究发现猕猴桃蛋白酶提取物可以降低由冻融循环引起的猪肉品质的变化。今后这类天然物质或将成为有效提高冻肉品质的重要发展方向之一。

3.3 其他新技术

微冻保鲜是一种新兴的保鲜技术，可降低冻结过程中冰晶对产品造成的机械损伤，细胞的溃解和气体膨胀，而且食用时无需深度解冻，可以减少解冻时的汁液流失，保持食品原有的鲜度［49］。虽然微冻保鲜在保持肌肉品质方面有较大的优势［50-52］，但是并没有得到良好的实际应用，主要是因为精确控温设备及温度精准控制技术等问题尚未解决。

Anese等［53］研究射频辅助液氮冻结对猪肉微观结构的影响时发现，与空气冻结和常规液氮冻结相比，实验组猪肉中形成更小的细胞内结晶，呈现出更好的组织结构，有效降低解冻时滴液损失。Xanthakis等［54］研究静电场对冷冻猪肉中冰晶形成的影响，随着电压的增大，冰晶直径逐渐减小，显著降低冰晶对肌肉组织的破坏作用。研究者对其他的解冻方式如低温高湿变温解冻［55］、欧姆解冻［56］等进行研究，与传统解冻方式相比，这些解冻方式在保持肌肉品质方面有很大的优势。

4 结论与展望

在冷冻-解冻过程中，冷冻肉会发生不同程度的变化，如脂肪氧化、蛋白变性、微观结构发生变化等，进而影响肉类的食用及加工品质，其商品价值下降。在实际生产中，重视肌肉冷冻、解冻工艺及贮藏条件的优化，降低冷冻-解冻过程中肌肉品质的劣化，有助于提高我国肉类制品的竞争力。

为了降低冷冻肉品质的劣化，一些新的技术和手段如超高压技术等开始应用于食品冷冻领域，并显示出很好的应用前景。但是目前这些技术大多数还处于实验和探索阶段，在实际冷冻应用中仍不够成熟。今后，一方面，应加强冷冻肌肉品质变化机理的研究，为控制冷冻肌肉品质质量，提高企业经济效益提供理论指导；另一方面，应进一步加强高新设备的研发，为新技术的工业化应用提供技术支持。

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Research progress of the impact of freezing and thawing onmeat quality

JIANG Qing-qing，LIUW en-juan，LU Jun，CHEN Shi-guo，YE Xing-qian，HU Ya-qin*
（Department of Food Science and Nutrition，Fuli Institute of Food Science，Zhejiang Key Laboratory for Agro-Food Processing，Zhejiang R&D Center for Food Technology and Equipment，Zhejiang University，Hangzhou 310058，China）

Frozen storage is one of the most important methods to preserve meat and meat products，and it playsa critical role in prolonging meat shelf-life. Despite microbial spoilage and enzyme activity being effectivelyinhibited，quality deterioration cannot be avoided during freezing，frozen storage and thawing. In this review，theeffects of freezing，storage and thawing process on physicochemical properties，microstructure and the edibleand processing properties of meat，such as lipid oxidation，protein denaturation，microstructural changes anddeterioration of water-holding capacity，color and texture were summarized. The current protocols applied tocontrol the effects of freezing and thawing on meat quality were also reviewed，and might provide theoreticalinstructions for the preservation and quality control of livestock and poultry meat and aquatic products.

freezing；storage；thawing；meatquality

TS251

A

1002-0306（2015）08-0384-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.08.072

2014－07－30

姜晴晴（1990-），女，硕士研究生，研究方向：水产品贮藏与保鲜加工。

*通讯作者：胡亚芹（1972-），女，博士，副教授，研究方向：水产化学。

国家科技支撑计划课题（2012BAD38B09）。