【浙頭牛科普學院】 肉類解凍工藝的研究進展

      解凍是肉類在進行加工或烹飪前的一個重要步驟，不恰當的解凍方式會導致肉類品質的劣變，因此，開發高效益的解凍工藝是十分必要的。近些年，解凍工藝在經歷了傳統工藝、新型工藝等發展后，又涌現出了一些獨特且具有創新性的解凍工藝。

肉類解凍

一、解凍過程

      在凍結過程中，肉的中心溫度從－1 ℃降至－5 ℃時，肉中80%的水分被凍結，大部分的冰在此溫度范圍內生成，這個溫度區間叫做最大冰晶生成帶。相反，最大冰晶生成帶的逆過程（－5 ℃至－1 ℃）在解凍過程中同樣重要。在此階段，肉內部的冰晶開始融化，大部分熱量轉化為潛熱，推動肉品內部的相變。此外，大部分解凍時間都會消耗在這一溫度范圍，且該階段的解凍速率對肉的品質存在較大影響。隨著解凍進程的推移，肉溫度的上升整體呈現先快速后平穩的趨勢，其臨界點即為－5 ℃左右，也就是上述相變區域的起點。造成此現象的原因主要有以下兩方面：1）在解凍初期，即冷凍肉的中心溫度低于－5 ℃時，肉的溫度與環境溫度之間存在較大的溫差，該溫差作為推進解凍的動力，迫使肉的溫度迅速升高；2）在肉品解凍進行至相變區域，肉中水分發生從固態（冰）向液態（水）的轉移，由于水的熱傳導率比冰小，所以在中心溫度達到－5 ℃后，熱量無法更迅速地從已解凍層傳入食品內部，解凍速率因此降低。

二、肉類品質在解凍過程中的變化

      汁液流失是肉品在解凍過程中出現的主要問題。由于肉中水分的流失常常伴隨著水溶性蛋白質、維生素等營養物質的流失，因此它不僅會使肉的質量減輕，還可能導致營養價值的降低，造成經濟和品質上的雙重不利影響。肉中不被肌纖維和蛋白分子結合的水分稱為自由水，是解凍汁液流失的直接來源。凍融過程破壞肌纖維結構并使蛋白變性，導致此前與其緊密結合的水分被釋放并重新分布到肌漿和細胞外間隙，轉變為自由水，為解凍損失提供了源頭。在冷凍過程中，肉中水分凝成冰晶時體積和硬度增大，從而對肌纖維造成一定的破壞，在解凍后肌肉組織間隙變大，為肉中水分流失到表面提供了途徑。將肌肉中的自由水分稱為“水庫（reservoir）”，將肌纖維間隙稱為“通道（channel）”，形象地揭示了解凍過程中汁液流失的形成。

      由肉中汁液流失引起的一系列變化常體現在肉的品質上，例如：水分流失造成肌纖維的收縮，使其密度增大，降低了肉的嫩度；水分在肉品表面的附著情況影響其反射光的強度，進而影響其表面光澤；肉中水分不斷流向表面，致使肉本身成為了微生物的天然培養基，降低了肉的新鮮度；小分子蛋白質隨水分流出，改變肌肉的電離平衡，從而改變肉的pH值。此外，在解凍過程中也存在一些由其他因素引起的品質變化，如肌紅蛋白和脂質氧化造成肉的紅度值和黃度值變化，以及蛋白變性導致肉品劣化的功能特性等。

三、解凍要求

      由于汁液流失對肉類品質的惡劣影響，在肉品解凍效果的要求上也應聚焦于如何降低汁液流失。除上述肌肉組織結構完整性的因素外，肉品在解凍過程中的汁液流失程度還取決于其水分重吸收程度和解凍速率。細胞間隙的冰晶融化后，部分水分會流入細胞內部，隨后被脫水纖維和變性蛋白質重新吸收。因此，緩慢的解凍速率會在一定程度上為水分的重吸收提供較充足的時間，從而有利于減少汁液流失。但一些學者從食品衛生安全角度對緩慢解凍提出質疑，認為快速解凍可縮短肉中生化反應的時間，同時減少微生物的滋生，從而維持肉的品質。所以，冷凍肉更需要何種水平的解凍速率目前仍缺少確切的標準。

      肉品解凍的基本要求：1）均勻解凍，解凍過程中肉樣各部位溫差盡可能小，避免局部過熱甚至熟化現象，產品最終以半解凍狀態為佳；2）盡量降低解凍汁液流失率，減少營養與經濟損失；3）抑制細菌繁殖與生長；4）解凍介質溫度不宜過高，一般不超過20 ℃；5）盡量縮短解凍耗時，減少肉品在較高溫度下停留的時間；6）解凍終點溫度控制在0～5 ℃；7）解凍后的肉品應盡快加工或食用，不宜久放。在這組解凍要求中，除解凍耗時存在上述爭議外，其他方面均鮮見分歧。

常見解凍工藝

      傳統的解凍工藝包括空氣解凍和水解凍，這些方法操作簡單、成本低且適用范圍廣，但由于其較差的解凍效果逐步被微波解凍、超聲解凍、真空解凍等新型技術所取代。這些新型解凍工藝普遍提高了解凍速率，加快了肉品解凍進程，并在不同程度上降低了汁液流失，相比于傳統方法能較好地維持肉的品質，使解凍后的肉質更接近于鮮肉。然而，即使解凍工藝在近年來得到了極大豐富，但在不同的解凍介質和解凍原理支撐下，每種解凍工藝均存在其優缺點，冷凍肉品在不同條件下解凍后的變化也有所不同，應根據冷凍物料特性及解凍目的合理選擇解凍工藝，充分發揮其解凍優勢。

不同解凍工藝的特點

不同解凍工藝對肉質和肉中肌原纖維蛋白的影響

創新性解凍工藝

      常見的解凍工藝都存在各自的不足，因此在現有解凍工藝得到一定研究和應用的同時，肉品解凍領域的科研學者們并未停止對于解凍工藝的開發，試圖通過優化解凍方法進一步維持冷凍肉的品質。基于此，一些獨特且新穎的解凍工藝得以出現，也就是下文所說的創新性解凍工藝。

一、二段式空氣解凍

      二段式空氣解凍可以在維持肉質的同時加快解凍速率。如下圖所示，以相變區閾值（－5 ℃）為分界點，將解凍過程分為2 個階段，從解凍開始至冷凍肉中心溫度達到－5 ℃左右時為第1階段，此后直至解凍結束為第2階段。在第1階段，將冷凍肉置于較高的環境溫度中，此時冷凍肉與環境之間較大的溫度差快速推動解凍進程的發展，而當冷凍肉的中心溫度達到－5 ℃進入第2階段后，將環境溫度降至較低水平，使冷凍肉平穩、緩慢地度過相變區，從而抑制肉質劣變。二段式空氣解凍能在保證肉類品質的同時有效提升解凍速率，可作為一種合適的解凍方法。

二、鹽水解凍

      由于鹽可以提高水的滲透速率，且鹽環境不利于細菌滋生，鹽水解凍逐步被熟知且應用，以求進一步加快解凍速率，降低品質劣變。將密封好的冷凍豬肉餅放入3 g/100 mL鹽水（13 ℃）中解凍，發現其解凍損失相比流水解凍（12 ℃）顯著降低。在解凍秘魯魷魚時發現，鹽水解凍賦予秘魯魷魚較高的亮度和新鮮度。

     根據特殊需求，鹽水解凍可通過調節水溫來形成溫鹽水解凍和冰鹽水解凍。將冷凍金槍魚直接浸入4 g/100 mL鹽水并使水溫維持在（25±1） ℃，結果表明，溫鹽水解凍可大幅縮短解凍時間，降低金槍魚紅度值的劣變。在處理冷凍扇貝肉時報道，－2 ℃冰鹽水可以較好維持扇貝肉的pH值和蛋白溶解性，且解凍效果顯著優于常規水解凍。但是，鹽水解凍的優勢較為局限。鹽水解凍在TVB-N含量以及某些質地（硬度、膠黏性）方面分別遜色于超聲輔助解凍和微波解凍。也有研究也證實了冷藏解凍在抑制肌原纖維蛋白中羰基含量增長方面的優勢高于鹽水解凍。因此，鹽水解凍更多出現在生活中，而非應用于大規模的食品產業。

三、腌制解凍

      早在1997年，有研究者提出了腌制解凍法，此解凍方法以氯化鈉、糖、谷氨酸鈉、抗壞血酸、磷酸鹽及亞硝酸鹽等試劑配制而成的腌制液作為介質，將冷凍肉浸入腌制液中完成解凍。除保留了水解凍高效、快速的優點外，腌制液的滲透壓作用使肉中的汁液和營養物質難以離開肌肉組織；氯化鈉、糖、抗壞血酸、谷氨酸鈉等發色劑和抗氧化劑會避免肉品因氧化造成的外觀不良；鹽環境不利于微生物的生長繁殖；磷酸鹽作為組織改良劑可保護肌肉組織完整性，進一步減少汁液流失。同時，腌制解凍法可以精煉工藝流程，加快生產周期，在調理肉制品的加工中具有較高的應用價值。研究發現，腌制解凍明顯減少了牛肉解凍過程中的汁液流失，經低溫（4 ℃）腌制解凍后的牛肉質量甚至增加1.0%。此外，該研究還設計了一種組合方法，即在解凍開始前，將冷凍牛肉浸沒于腌制液中2 s后置于包裝袋內，隨后在低溫變濕環境（4 ℃、40%～80%）下開始解凍，此方法對牛肉造成的解凍損失最小（1.12%），可使解凍后的牛肉表現出鮮紅的色澤和較強的保水性，是一種較為理想的解凍方式。

      腌制解凍雖具備較多優勢，但其僅適用于某些需要特定腌制工藝的調理肉制品解凍，且被腌制液配方這一影響因素所局限，因此腌制解凍雖已被提出多年，但仍未得到較為完善的研究。

四、真空升華-復水解凍

      該解凍方式分為2 個階段：控制真空條件，當解凍箱內水蒸氣的分壓低于冷凍物料中冰晶的飽和蒸氣壓時，凍品中的部分冰晶會升華為水蒸氣并被排出，水分子由內向外遷移，在冷凍物料內部形成大量微小孔道，此為升華階段；隨后，室溫下的純水被通入到解凍箱內并在低壓下迅速沸騰，產生的水蒸氣在更低溫度的凍品表面及其內部孔道附著凝結，這個過程釋放出大量冷凝潛熱，從而加速解凍進程，并使物料重新吸收水分，此為復水階段。使用基于這一新型真空解凍原理建立的解凍設備處理冷凍豬五花肉時發現，在升華時間為10 min的條件下，豬五花肉的整體解凍時間為22 min，比空氣解凍縮短74%，且經真空升華-復水解凍后的豬五花肉色澤新鮮，在外觀上并未發生較多劣變，這說明真空升華-復水解凍可以十分有效縮短解凍時間，提高解凍效率，具有一定應用前景。

     一般來說，解凍過程是肉及肉制品加工前的最后一環，而在此之前，宰后處理、冷凍條件及貯藏條件等因素同樣會對肉質造成較大影響，若肉品已在不恰當的冷凍方法下受到嚴重損傷，則無法依靠解凍工藝來維持肉質。目前，我國肉類加工業存在完善冷鏈物流體系建設的發展需求和冷鏈保障常態化的發展趨勢，我國冷鏈物流的發展很大程度上還停留在運輸與冷藏環節，尚未形成完整的冷鏈物流體系。因此，解凍工藝的研究必須放在整個冷鏈背景下，并與冷凍、貯藏、運輸等過程關聯起來才更具價值。