水产品解冻技术研究进展_李姿萱.pdf

引用本文格式李 姿 萱，李 仲 堃，刘 辰 昊，等 水 产 品 解 冻 技 术 研 究 进 展 J 农 业 工 程，2022，12（10）：60-66 DOI：10.19998/ki.2095-1795.2022.10.011 LI Zixuan，LI Zhongkun，LIU Chenhao，et alResearch progress on thawing technologies of aquatic productsJAgricultural Engineering，2022，12（10）：60-66水产品解冻技术研究进展李姿萱，李仲堃，刘辰昊，刘春娥（中国农业大学烟台研究院，山东 烟台 264670）摘要：在概述常见水产品解冻技术原理的基础上，归纳了不同解冻技术在虾蟹类、软体类和鱼类中的应用，探讨了不同解冻方式对水产品感官、物理、化学及微生物指标的影响。传统解冻技术适用于大部分水产品，是目前最常用的解冻方式，但存在解冻时间长、效率低、微生物污染较严重等缺点。新型解冻技术解冻时间短，能够很好地减少微生物污染，尤其对于一些大型、高价值水产品的解冻颇具优势，但成本和能耗较高。与此相比，传统+新型组合解冻技术能够在一定程度上减少单一技术的负面影响，但同时对于成本和安全性方面仍需要开展进一步研究。关键词：水产品；解冻技术；品质中图分类号：TS254.4文献标识码：A文章编号：2095-1795（2022）10-0060-07DOI：10.19998/ki.2095-1795.2022.10.011Research Progress on Thawing Technologies of Aquatic ProductsLI Zixuan，LI Zhongkun，LIU Chenhao，LIU Chune（Yantai Institute of China Agricultural University，Yantai Shandong 264670，China）Abstract：Application of different thawing technologies in shrimps，crabs，mollusks and fish were summarized，and effectsof each thawing methods on sensory，physical，chemical and microbial indexes of aquatic products were detailed on basisof summarizing principle of thawing methods of common aquatic products Results showed that traditional thawing technologywas suitable for most aquatic products，which was the most commonly used thawing method at present However，there weresome shortcomings，such as long thawing time，low efficiency and serious microbial pollution New thawing technology hadshort thawing time and could reduce microbial pollution，especially for some large and high value aquatic products，but costand energy consumption were higher Compared with this，combination of traditional and new thawing technologies couldreduce negative impact of a single technology to a certain extent At the same time，further research is still needed on cost andsafetyKeywords：aquatic products，thawing technologies，quality 0引言新鲜水产品具有水分含量高、组织脆弱、自溶酶活性高及富含多不饱和脂肪酸极易氧化等特点，比陆地的畜禽肉类更易腐败，因此冷冻加工是水产品最主要的加工类别。在不同冷冻方式对水产品品质的影响方面，已开展众多研究1-3。随着对冷冻食品研究的深入，越来越多的证据表明，解冻方式对水产品品质的影响也至关重要。本文综述传统和新型解冻方法的作用原理，归纳不同解冻技术在不同种类水产品中的应用，总结不同解冻方式对水产品品质的影响，为水产品选择合适解冻方式提供参考。1常见水产品解冻方式解冻方式一般可分为两大类：传统解冻和新型解冻。空气解冻和水解冻是 2 种应用较为广泛的传统解冻方式。新型解冻方式包括微波解冻、超声波解冻、高压静电场解冻、射频解冻、真空解冻、磁性纳米粒子辅助加热技术等，解冻效率高，但由于其工艺复杂、成本和 收稿日期：2022-06-06修回日期：2022-07-28基金项目：山东省自然科学基金项目（ZR202103030164）；烟台市科技计划项目（2020XDRH103）作者简介：李姿萱，本科生，主要从事水产养殖研究E-mail：刘春娥，通信作者，博士，副教授，主要从事水产养殖研究E-mail：第 12 卷 第 10 期农业工程Vol.12No.102022 年 10 月AGRICULTURAL ENGINEERINGOct.2022设备要求高，目前在生产上并未得到广泛应用4。不同解冻方式原理如表 1 所示。2不同解冻方式在水产品中的应用 2.1虾蟹类对虾蟹类解冻方式（表 2）研究表明，传统解冻方式优于新型解冻方式。究其原因，甲壳类水产品蛋白质与水分含量高、肌肉组织松软，含大量酚氧化酶、ATP 酶和蛋白酶等内源酶，易产生黑变、鲜度下降和腥臭味等腐败变质现象12。低温能够降低酚氧化酶的活性，从而延缓虾体黑变；同时可以抑制甲壳类水产品中微生物生长、脂质氧化和酶反应等不良现象的产生12。微波解冻和超声波解冻等新型解冻方式虽然在解冻速度上具有优势，但解冻过程造成的温度升高对肌原纤维的破坏较大，进而对虾蟹类水产品品质造成较大破坏。综上，低温解冻处理甲壳类水产品能更好保持其品质，另可添加解冻剂以解决解冻速度慢等问题。2.2软体类冷冻扇贝通常采用传统解冻方式，研究发现，冷水解冻对扇贝品质影响最小19。牛改改等20将经过不同解冻方式解冻后近江牡蛎肉品质进行评分，微波解冻后的样品品质和理化指标最为理想，耗时最短，感官评分最高；谭明堂等21试验得出，微波解冻虽然速度最快，但解冻的温度过高会使鱿鱼须和尾部出现烧焦现象。另有研究表明，超声波功率的选择对秘鲁鱿鱼pH 值影响较大22。与甲壳类水产品相比，软体类动物较适于应用新型解冻方式。同时研究也发现，解冻过程中超声波的功率越大，机械振荡越剧烈，肌肉组织中的冰晶融化速度越快，解冻损失比越大；微波解冻的功率与极性分子间摩擦的剧烈程度有关，这会影响冻结产品内部温度，导致蛋白质氧化反应，进而影响产品品质。因此采用新型解冻方式对软体类水产品进行解冻时，应根据产品性质调控好相应参数，如微波解冻的温度及超声波解冻的功率等。2.3鱼类相比甲壳类和软体类水产品，新型解冻技术在鱼类中的应用研究较多（表 3）。研究发现，传统低温解冻仍具有较大优势，能较好保持产品的质构、风味、嫩 表 1不同水产品解冻方式原理Tab.1 Principles of different thawing methods of aquatic products分类解冻方式原理传统解冻空气解冻法以空气作为介质，通过控制空气的温度、相对湿度、流速、风向等在冷冻产品与热空气之间进行对流传热5水解冻法静水/流水利用水和冰之间的热交换达到解冻目的盐水以盐水为介质，利用盐降低冰的融点新型解冻微波解冻频率为915 MHz或2 450 MHz的电磁波作用于冷冻水产品内部的极性分子（尤其是水分子），使极性分子间相互碰撞摩擦产生热量，将微波能转化为热能6欧姆解冻将冷冻水产品本身作为电路中的电阻，利用频率为5060 Hz的交流电，当电流通过时产生焦耳热，从而将电能转变为热能7超声波解冻利用超声波的热效应，将超声波的振动能转化为热能8高压静电场解冻高压静电场中，电极周围区域中离子所产生的动量传递给中性空气分子并产生电晕风，粒子之间的碰撞会增强传热，其产生的微能量加快了冰层结构中氢键的断裂速度，促使冰晶转变为液态9射频解冻波长为1300 MHz的电磁波，利用其在电极之间产生交变电场，通过水分子偶极旋转和离子振动引起电阻升高，实现对物料的加热7磁性纳米粒子辅助加热技术利用纯金属、金属合金和金属氧化物组成的纳米粒子对冷冻水产品进行更均匀快速地加热解冻10真空解冻在真空条件下利用解冻室内水蒸气在冻结食品的表面凝结放出潜热而使食品升温解冻的方法11 表 2不同解冻方式在虾蟹类水产品中的应用Tab.2 Application of different thawing methods in shrimp and crab产品解冻方式低温解冻静水解冻流水解冻微波解冻超声波解冻低温高湿解冻中华绒螯蟹13三疣梭子蟹14南美白对虾15-16南极磷虾17中国对虾18注：代表较为合适的水产品解冻方式，代表文献中使用过的水产品解冻方式，下同。李姿萱等：水产品解冻技术研究进展 61 度等36。对比传统解冻方式，高压静电场解冻等新型解冻方式解冻时间更短，因此对金枪鱼等多脂鱼类更具有优势。真空解冻后罗非鱼片的汁液损失较少，理化品质较高，肌肉内部结构较完整，能够最大程度上保持罗非鱼的综合品质37。解冻过程中添加抗冻剂能降低鮰鱼片的 pH 值，减少解冻后水分流失，维持较低的 K 值38。可见，新型解冻技术在鱼片解冻过程中体现出一定优势。新型解冻技术也存在一些缺点，如不能实现大批量生产、解冻后样品肉质变化大等。针对这些问题，研究者进行了许多改进。采用多频超声波辅助解冻，不仅能加快解冻过程，而且改善了冷冻大黄鱼理化性质和结构特征23。此外，多种解冻技术组合，扬长避短，充分发挥每一种技术的优势。如超声波技术结合流水解冻，不仅可同时处理大批量产品，而且解冻后样品保水性较好，肉的风味和色泽更为理想。刘欢等31在流水解冻中加入鼓气技术对鲐鱼进行解冻，发现鼓气流水解冻与静水解冻相比缩短了解冻时间，与微波解冻相比节约了成本，并且解冻后的样品在持水力、盐溶性蛋白、鲜度等指标方面较优。鲣鱼的解冻试验也有类似结果29。CAI Luyun 等39将超声解冻技术同微波解冻、远红外解冻结合，形成超声微波解冻（UMT）和超声远红外解冻（UIT），有效解决微波解冻过程中蛋白质稳定性和大口鲈鱼脂肪氧化中的化学变化造成的损失，提高大口鲈鱼解冻过程中的品质。组合解冻技术的研究、多重解冻技术的联合，可以更好地提升解冻品质、兼顾解冻效率、适应工业生产及水产品市场。3不同解冻方式对水产品品质的影响 3.1感官指标 3.1.1色泽色泽是水产品外观和感官评定的重要指标40。一般情况下，由于解冻过程中的水分流失、脂肪氧化等影响难以完全消除，所以水产品经解冻后 L*值（亮度）、b*值（黄蓝色度）都会有一定程度的增加，a*值（红绿色度）则会降低。相对于新型解冻方式而言，传统解冻方式在保持色泽方面效果更佳41。3.1.2质构质构通常可通过肉质的硬度、弹性、咀嚼性、黏聚性等反映。硬度的变化与水产品的僵硬和软化过程有关，咀嚼性和硬度指标的变化趋势一致。在南美白对虾、乌鳢、鲩鱼和三文鱼等研究中发现，微波解冻过程中，温度快速升高导致肌原纤维蛋白收缩聚集，密度变大，胶原纤维的剪切力增加，提高了硬度和咀嚼性，但同时由于解冻温