张 昕，宋 蕾，高 天，张 林，江 芸，李蛟龙，高 峰,*，周光宏

（1.南京农业大学动物科技学院，江苏省动物源食品生产与安全保障重点实验室，江苏省肉类生产与加工质量安全控制协同创新中心，江苏 南京 210095；2.南京师范大学金陵女子学院，江苏 南京 210097）

为了延长原料肉的货架期并保持其品质，冷冻贮藏被广泛使用于肉类工业[1]，其有效性主要来自于低温环境使肌肉内部水分被固定或脱除[2]。然而，由于冷藏过程中冰晶的形成和生长破坏肉的微观结构并导致蛋白质结构周围的溶质浓度增大；因此在解冻时常出现脂质和蛋白质氧化、蛋白质变性、汁液流失、色泽变化、风味损失、质地改变等问题，这些变化将引起解冻后肉品质的劣变[3-4]。此外，解冻过程中原料肉上微生物的繁殖以及酶促或非酶促等反应的发生也严重影响肉品质[5]。尽管解冻过程中肉品质下降不可避免，但适宜的解冻方式可大大降低该损失。由于传统的解冻方式耗时较长、解冻不均匀且易造成微生物污染以及酶促褐变等现象的发生[6]；因此近些年涌现了一些新型的食品解冻技术[7-9]，以提高冷冻食品的解冻效率。

超声波解冻作为一项新技术，其解冻原理是食品已冻结区对超声波的吸收比未冻结区高出几十倍，而食品在初始冻结点附近对超声波的吸收能力最大[10]。张绍志等[11]研究了在食品不超温情况下超声波频率、强度和加载方向对可解冻牛肉厚度的影响，并对超声波用于冷冻食品的解冻进行了理论和实验研究，发现二者间存在较好的一致性。Miles等[9]研究发现500 kHz、0.5 W/cm2的超声波处理冻肉可得到较低的表面温度，并且可以在1.5～2.5 h内解冻长10～15 cm的冻肉（猪肉和牛肉）和冻鳕鱼。刘雪梅等[12]通过比较不同解冻方法对速冻草莓品质的影响，发现超声波解冻与传统解冻方式（水解冻和空气解冻）相比，解冻后的草莓色泽较好、硬度大，对花色苷的破坏作用最小。尚艳丽等[13]通过研究发现，与低温梯度解冻、水浴解冻、自然空气解冻和真空解冻相比，超声波解冻方式能够较好地保持金枪鱼的新鲜度。

以上研究从理论和实验方面均证实了超声波用于食品解冻的可行性，但有研究表明，功率超声可能会对肉的水结合力、色泽稳定性、多汁性、感官特性及产量造成不利的影响[14]。此外，钟莉等[15]研究不同解冻方式对畜禽肉品质的影响也发现，超声波解冻虽然能较好地保持肉品的品质，但肉品营养素的损失较大。有关超声波解冻是否适用于鸡胸肉解冻和其解冻的最适功率，目前国内外鲜有报道，有待进一步研究。因此，本实验以冻结的鸡胸肉为原料，采用静水解冻和不同功率的超声波对其进行解冻处理，探究不同功率下超声波解冻对鸡胸肉食用品质、蛋白变性程度以及水分分布状态等方面的影响，以期为实际生产提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜鸡胸肉（质量约225 g）购自江苏省食品集团有限公司。

所用化学试剂均为分析纯，均购于南京寿德试验器材有限公司。

1.2 仪器与设备

BC/BD-220SC型电冰柜 青岛海尔特种电冰柜有限公司；108防水型食品温度计 德国Testo公司；KQ-300DE型数控超声波清洗器 昆山市超声波仪器有限公司；HI9125便携式防水型pH测定仪 意大利HANNA公司；CR-400型色差仪 日本柯尼卡美能达控股公司；C-LM3B型数显式肌肉嫩度仪 东北农业大学工程学院；BS224S型电子天平、2-16KL型高速冷冻离心机 德国Sartorius公司；TY-80B型脱色摇床 南京普阳科学仪器研究所；MicroMR微型核磁共振成像分析仪 上海纽迈电子科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原料处理

取新鲜鸡胸肉，去除表面脂肪、筋膜及可分离的结缔组织，沿垂直肌纤维方向将其切成质量相近（（75±5）g）、形状相似（6.0 cm×7.0 cm×1.5 cm）的肉块，随机分为5 组，每组9 份肉样，经聚乙烯自封袋密封包装后置于-20 ℃条件下冻结并冻藏7 d。

冻藏结束后，以传统静水解冻方式（15 ℃）为对照，其余4 组肉样放在超声波清洗仪中进行解冻，直至肉块中心温度达到（2.0±0.5）℃。超声波解冻条件：初始水温15 ℃，频率恒定为40 kHz，功率分别为120、180、240、300 W。解冻结束后进行相关指标的测定。

1.3.2 解冻时间的测定

将温度传感器探头插入肉样几何中心，观察样品中心温度随解冻时间的变化情况，以肉块中心温度（2.0±0.5）℃为解冻终点，记录解冻时间。

1.3.3 保水性指标测定

1.3.3.1 汁液流失率的测定

解冻前将肉样从自封袋中取出称质量（m1），解冻完全后，将肉样表面汁液用滤纸擦干，再次称质量（m2），汁液流失率按式（1）进行计算。

1.3.3.2 蒸煮损失率的测定

蒸煮损失率的测定参考余小领等[16]的方法。沿肌纤维方向切50 g左右解冻好的肉样，称质量（m3），放入透明蒸煮袋中，80 ℃水浴15 min后取出，流水冷却至室温，用滤纸擦拭肉块表面直至无明显汁液存在，称质量（m4），蒸煮损失率按式（2）计算。

1.3.4 pH值的测定

参考余小领等[16]的方法，采用经校准后的pH计进行测定。在0.5 g剪碎肉样中加入4.5 mL超纯水（提前煮沸冷却），漩涡混匀后，将电极插入其中，待显示的数值稳定后读数。每个样品重复测定3 次，取其平均值。

1.3.5 剪切力的测定

将蒸煮后冷却至室温的肉块，用滤纸吸干表面水分，用取样器顺肌纤维方向取直径1 cm、长3～5 cm的肉柱。使用嫩度仪沿垂直肌纤维方向测定肉柱中心位置的剪切力，其剪切力峰值被记录为该肉块的剪切力，每块肉样至少取3 个肉柱进行测定，取其平均值。

1.3.6 色泽的测定

色泽的测定采用CIE-L*a*b*法，其中L*值表示亮度，a*值表示红度，b*值表示黄度。在解冻完全的肉样上切出一个新鲜横截面，在低温避光环境中暴露约30 min后，使用经白板校准后的便携式色差仪对肉样表面L*、a*、b*值进行测定。每个肉样测定3 个点，取其平均值。

1.3.7 蛋白溶解度的测定

总蛋白、肌浆蛋白、肌原纤维蛋白溶解度的测定参考Joo等[17]的方法，并稍作修改。将0.25 g肉样加入5 mL冰预冷的0.1 mol/L磷酸钾缓冲液（pH 7.2，其中碘化钾浓度为1.1 mol/L）中，冰水浴下匀浆（6 500 r/min、20 s）3 次，在4 ℃条件下摇动抽提过夜，1 500×g（4 ℃）离心20 min，取上清液采用考马斯亮蓝法测定蛋白质量浓度。蛋白溶解度按式（3）进行计算。

式中：W表示蛋白溶解度/（mg/g）；ρ表示蛋白质量浓度/（g/L）；V表示磷酸钾缓冲液体积/mL；m表示肉样质量/g。

肌浆蛋白溶解度的测定：0.25 g肉样加5 mL冰预冷的0.025 mol/L的磷酸钾缓冲溶液（pH 7.2），后续操作同上。肌原纤维蛋白溶解度按式（4）计算。

肌原纤维蛋白溶解度/（mg/g）＝总蛋白溶解度/（mg/g）-肌浆蛋白溶解度/（mg/g） （4）

1.3.8 细菌总数的测定

细菌总数检测参照GB/T 4789.2—2010《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》[18]。

1.3.9 水分横向弛豫时间T2及其峰面积比的测定

参考Gao Tian等[19]的方法。准确称取剔除结缔组织的解冻胸肌2 g，放入直径15 mm的核磁管中，进行核磁测定。弛豫时间T2测定在纽曼台式脉冲核磁共振分析仪上进行，采用CPMG序列进行测量。主要参数设定如下：测试温度为32 ℃；共振频率为22 MHz，模拟增益为20；每个样品重复采样16 次，τ值（90°脉冲和180°脉冲之间的时间）为150 μs；重复间隔时间为3 000 ms。

1.4 数据统计分析

运用SPSS 20.0软件对实验数据进行单因素方差分析及Duncan’s多重检验比较，显著性水平设置为0.05，实验结果绘图采用Origin 8.5软件，数据结果表示为 ±s。

2 结果与分析

2.1 不同功率超声波解冻对鸡胸肉解冻时间及保水性的影响

表1 不同功率超声波解冻对鸡胸肉解冻时间及保水性的影响Table1 Effects of ultrasonic thawing at different power levels on thawing time and water-holding capacity of chicken breast

解冻时间是衡量解冻方法好坏的指标之一，其解冻时间的长短对原料肉品质有重要影响。由表1可以看出，随着超声波功率的增大，解冻时间不断缩短。与对照组相比，超声波解冻后鸡胸肉汁液流失率显著增加（P＜0.05）；不同功率超声波解冻对鸡胸肉汁液流失有显著影响，功率为300 W时，汁液流失率显著高于其他3 个超声波解冻组（P＜0.05）。但超声波的功率对解冻后鸡胸肉蒸煮损失率无显著影响（P＞0.05），可能是由于每块鸡胸肉所含脂肪含量有差异，而蒸煮汁液流失有部分来自于蒸煮过程中肌肉的结合水以及脂肪的融化，从而削弱了冷冻解冻过程对蒸煮损失率这一指标的影响[20]。Xia Xiufang等[21]指出，不恰当的解冻方式将会引起较高的解冻损失，同时伴随着某些氨基酸和核苷酸等风味成分的流失，进而导致解冻后肉样的可接受程度降低。本实验中，超声波解冻相较于静水解冻耗时较短，但解冻汁液流失率显著升高；其原因可能是由于超声波具有机械作用，其机械波通过水相传播振荡，鸡胸肉组织中的冰晶由于受到机械振荡而快速融化，且功率越大，机械振荡越剧烈，因此解冻效率比一般水浴解冻高[22]，但剧烈的机械振荡也在一定程度上破坏了鸡胸肉微观结构，使得肌纤维保水能力下降从而造成汁液流失率升高[15]。

pH值对保水性的影响本质是由蛋白质分子的静电荷效应引起。解冻过程可能会引起肌肉中矿物质及小分子蛋白质混合物随解冻汁液一起流失，从而导致肌肉的离子平衡被破坏，进而造成pH值的轻微下降[2-3]。由表1可知，与对照组相比，超声波解冻后的鸡胸肉pH值显著降低（P＜0.05），可能是由于超声波解冻时鸡胸肉的汁液流失率较高；但超声波功率对解冻后鸡胸肉的pH值无显著影响（P＞0.05），可能是由于与解冻方式的改变相比，超声波功率的改变对pH值的影响较小。

2.2 不同功率超声波解冻对鸡胸肉嫩度的影响

图1 不同功率超声波解冻对鸡胸肉剪切力的影响Fig.1 Effects of ultrasonic thawing at different power levels on shear force of chicken breast

采用剪切力来表征肉的嫩度，剪切力越大，肉的嫩度越小，剪切力大于39.2 N时，肉不易咀嚼且难以被接受。由图1可知，超声波功率对解冻鸡胸肉嫩度有显著影响，240 W超声波处理组的剪切力显著低于120、180 W处理组（P＜0.05），300 W超声波处理组显著低于对照组（P＜0.05）。其原因可能是解冻鸡胸肉过程中，超声波可以在一定程度上破坏其肌原纤维从而提高肉的嫩度[23]。李兰会等[24]采用不同频率和不同时间超声波处理羊肉，结果显示，与对照组相比，超声波处理后羊肉的剪切力值显著降低，且超声波频率越高，处理时间越长，剪切力越低，与本实验结果相似。

2.3 不同功率超声波解冻对鸡胸肉色泽的影响

表2 不同功率超声波解冻对鸡胸肉色泽的影响Table2 Effect of ultrasonic thawing at different power levels on color of chicken breast

由表2可以看出，与对照组相比，超声波解冻鸡胸肉后，其L*值显著降低（P＜0.05），a*值显著升高（P＜0.05），但各处理组间b*值差异不显著（P＞0.05）。随着解冻过程的发生，肉样发生脂质氧化以及色素降解，使得解冻后其红度值降低，黄度值升高，肉的可接受程度下降[3,25]。Qi Jun等[26]指出，解冻过程中解冻汁液的流失以及微观结构的改变可能导致解冻后肉样L*值降低。功率对超声波解冻鸡胸肉a*值有显著影响，300 W超声波处理组a*值显著高于120 W和180 W处理组（P＜0.05），但与240 W处理组差异不显著（P＞0.05）；原因可能是由于超声波功率越高，解冻速率相对越快，使得色素的降解量越少[27]。侯晓荣等[28]采用不同解冻方式解冻南极对虾，发现超声波解冻后其a*值显著高于静水解冻处理组，与本实验结果一致。

2.4 不同功率超声波解冻对鸡胸肉蛋白溶解度的影响

表3 不同功率超声波解冻对鸡胸肉蛋白溶解度的影响Table3 Effects of ultrasonic thawing at different power levels on protein solubility of chicken breast

由表3可知，功率对超声波解冻鸡胸肉的蛋白溶解度有显著影响。与对照组相比，240 W和300 W超声波处理能显著降低鸡胸肉肌浆蛋白溶解度（P＜0.05）；240 W和300 W超声波处理组的总蛋白和肌原纤维蛋白溶解度均显著低于对照组和120、180 W超声波处理组（P＜0.05）。由于蛋白溶解度与许多功能特性密切相关，目前它已成为评价肉品质量的重要指标[29]。蛋白溶解度的下降被认为是肌肉蛋白质变性的标志之一，这可能是由解冻过程中肉样表面疏水性的增加以及解冻汁液流失率的增大造成[4,26]。此外，有研究指出，pH值降低可能引起蛋白质中可电离的羧基侧链质子化，从而造成蛋白质表面疏水性增加，在某些情况下可导致蛋白质分子聚集并最终产生蛋白质沉淀[30]，这表明蛋白溶解度的下降还可能与pH值的降低有关，与本实验结果相一致。

2.5 不同功率超声波解冻对鸡胸肉新鲜度的影响

图2 不同功率超声波解冻对鸡胸肉细菌总数的影响Fig.2 Effects of ultrasonic thawing at different power levels on total bacterial count of chicken breast

如图2所示，与对照组相比，超声波解冻显著降低了鸡胸肉细菌总数（P＜0.05），超声波功率为180 W时，解冻后鸡胸肉的细菌总数显著低于120 W处理组（P＜0.05），功率继续增大，其细菌总数变化不显著（P＞0.05）。超声波具有杀菌作用，能在一定程度上抑制细菌生长，减缓微生物代谢；同时超声波解冻速率快，减少了肉样与外界环境接触的时间[22]。此外，有文献指出，使用不同频率的超声波处理初始微生物含量较高的食品原料时，发现超声波对这些微生物有显著的杀灭作用[31]，这与本研究结果相似。

2.6 不同功率超声波解冻对鸡胸肉水分分布状态及组成的影响

图3 不同功率超声波解冻的鸡胸肉水分横向弛豫时间T2反演图Fig.3 Effects of ultrasonic thawing at different power levels on T2 relaxation time of chicken breast

表4 不同功率超声波解冻对鸡胸肉T2峰面积比的影响Table4 Effects of ultrasonic thawing at different power levels on T2 peak area ratio of chicken breast

利用低场核磁共振技术，通过横向弛豫时间T2可分析不同功率超声波解冻对鸡胸肉中水分分布及组成的影响。从图3可以看出，解冻后的鸡胸肉水分横向弛豫时间T2反演图中共出现3 个峰，分别为T21、T22和T23[32]。其中T21表征结合水，与肌肉结合最为紧密；T22表征不易流动水，占总水分80%以上，与肌肉的保水性呈正相关[33]；T23表征自由水，是解冻过程中汁液流失的直接来源，此外解冻过程也可引起肌肉中部分不易流动水“态变”为自由水，从而加剧汁液流失[34]。

由表4可知，超声波不同功率解冻对鸡胸肉T23峰面积比有显著影响（P＜0.05），240 W和300 W超声波处理组的T23峰面积显著高于其他处理组和对照组（P＜0.05）；但功率对超声波解冻鸡胸肉的T21和T22峰面积比无显著影响（P＞0.05）。这表明与其他3 种解冻方式相比，240 W和300 W超声波解冻会增加解冻过程中肌肉水分“态变”程度，从而造成较大程度的汁液流失；其原因可能是随着超声波功率的增大，肌肉蛋白变性程度及其微观结构的破坏程度加剧，鸡胸肉保水性下降，从而加剧了其解冻后的汁液流失[27]。

3 结 论

与静水解冻相比，超声波解冻工艺可有效提高鸡胸肉解冻速率并显著改善其新鲜度，解冻后鸡胸肉蛋白质变性导致保水性较差，汁液流失率高且肉色偏暗。针对不同功率超声波解冻，120 W和180 W超声波解冻后鸡胸肉品质明显优于其他超声波处理组，但180 W较120 W超声波处理组解冻耗时更短且新鲜度保持较好。综合分析认为超声波功率为180 W解冻对鸡胸肉品质负面影响最小。

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