田曉靜

摘 要：歐姆加熱即電加熱，是利用原料對電流的抵抗作用，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，從而達(dá)到加熱目的。歐姆加熱與傳統(tǒng)加熱相比具有加熱速度快、出品率高、加熱均勻、顏色好、嫩度高等優(yōu)點(diǎn)。近年來，歐姆加熱在肉制品加工方面的應(yīng)用成為研究熱點(diǎn)。本文綜述了歐姆加熱對肉及肉制品蒸煮損失、顏色、嫩度、微生物、脂肪氧化和感官等方面的影響，并對該技術(shù)在肉品加工領(lǐng)域的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：歐姆加熱；蒸煮損失；顏色；嫩度；微生物

Abstract： Ohmic heating， also known as electrical heating， is based on the passage of electrical current through a conductive food product， converting the electrical energy into heat energy， so as to achieve the purpose of heating. Compared to conventional heating， ohmic heating has the advantages of much shorter cooking time， higher yield， more uniform heating distribution， superior color， higher tenderness， etc. In recent years， the application of ohmic heating has become a research focus in meat products processing. This paper reviews the impacts of ohmic heating on cooking loss， color， tenderness， microorganism inactivation， fat oxidation and sensory evaluation of meat and meat products and analyzesthe potential application of ohmic heating technology in the field of meat processing.

Key words： ohmic heating； cooking loss； color； tenderness； microorganism inactivation

中圖分類號：TS251.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1001-8123（2015）11-0024-04

doi： 10.15922/j.cnki.rlyj.2015.11.006

加熱是肉品加工中重要的工藝流程之一。肉制品常見的熱加工方法主要為蒸煮、煙熏、油炸、烤制等，這些方法主要依賴于熱傳導(dǎo)、熱對流（空氣、水、油等）來加熱肉制品[1]。利用以上原理對肉品加熱，肉品的外層先受熱，由于肉導(dǎo)熱比較慢，肉制品中心溫度達(dá)到安全食用溫度時，外層則已經(jīng)加熱過度，使肉品的營養(yǎng)價值和質(zhì)量降低[2]。由于消費(fèi)者對高品質(zhì)產(chǎn)品的需求不斷提高，克服傳統(tǒng)加熱的缺點(diǎn)，縮短肉的加熱時間，并獲得安全的肉制品至關(guān)重要[3]。目前新型食品加工技術(shù)，如歐姆加熱、微波加熱、射頻加熱、脈沖電場加熱、感應(yīng)加熱、遠(yuǎn)紅外線加熱、超紫外光加熱、超高壓加熱殺菌等在肉品加工中的應(yīng)用逐漸得到重視，尤其是歐姆加熱獲得了更多關(guān)注[4-6]。

歐姆加熱又稱為電阻加熱、電加熱，是一種新的食品加工技術(shù)，其加工原理是把物料作為電路中一段導(dǎo)體，利用物料對電流的阻抗作用直接把電能轉(zhuǎn)化為熱能，從而達(dá)到加熱物料的目的。歐姆加熱具有加熱速率快、物料各部分受熱均勻、加熱物料完整性好、能量利用率高、加熱范圍廣等優(yōu)點(diǎn)[6-7]。

1 歐姆加熱的研究進(jìn)展

19世紀(jì)初就有人提出了歐姆加熱概念，并逐漸產(chǎn)生了利用電能加熱物料的專利[8]。20世紀(jì)70年代，Sanders等[9]發(fā)明了用于加熱魚肉的歐姆加熱裝置。20世紀(jì)90年代，英國APV Baker公司開發(fā)了商用歐姆加熱裝置，并在英國等發(fā)達(dá)國家開始使用[10]。近年來，人們對歐姆加熱技術(shù)的研究逐漸增多，尤其是歐姆加熱對帶顆粒食品進(jìn)行滅菌。而在我國歐姆加熱技術(shù)及其設(shè)備開發(fā)起步較晚，這方面研究成果較少[11]。隨著科技進(jìn)步，歐姆加熱技術(shù)不僅逐步應(yīng)用于各類食品熱加工過程，還應(yīng)用在食品殺菌、解凍和燙漂等領(lǐng)域[12]。國內(nèi)外關(guān)于歐姆加熱在食品方面的研究主要集中于兩方面：一是歐姆加熱參數(shù)（如電壓梯度、加熱頻率、電極、電導(dǎo)率、加熱溫度和保溫時間）對歐姆加熱食品品質(zhì)、加熱程度、貨架期和微生物致死等方面的研究；二是歐姆加熱技術(shù)用于食品的解凍[6，13-17]。但到目前為止，該技術(shù)主要應(yīng)用在加工液態(tài)和顆粒流體食品，歐姆加熱對肉與肉制品品質(zhì)的影響，國內(nèi)外研究還較少。

2 歐姆加熱對肉品品質(zhì)的影響

2.1 歐姆加熱對肉蒸煮損失的影響

將肉加熱到設(shè)定的中心溫度，加熱速率越快，肉的蒸煮損失越低，快速加熱的蒸煮損失低于緩慢加熱，使肉更柔嫩多汁[18]。Zell等[19]將整塊牛股二頭?。?50±2） g分別用歐姆（25、50 V/cm，保溫12 min）加熱和水浴（保溫2 min）加熱到相同的終點(diǎn)溫度（72 ℃），歐姆加熱肉的蒸煮損失顯著低于水浴加熱肉。分析原因主要是歐姆加熱使樣品快速達(dá)到設(shè)定的中心溫度，蛋白變性和肌原纖維收縮的時間短，蛋白變性程度低，保水能力高于水浴加熱肉[20]。Zell等[21]采用低溫長時（low temperature long time，LTLT）歐姆加熱（15 min）、高溫短時（high temperature short time，HTST）歐姆加熱（7 min）和傳統(tǒng)蒸汽加熱（80 ℃、105 min）3 種加熱方式分別將牛半鍵?。?50±5） g加熱到設(shè)定的中心溫度（72、95、72 ℃），結(jié)果表明，低溫長時歐姆加熱樣品的蒸煮損失（29.3%）顯著低于其他樣品（36.3%、33.8%）（P<0.05），分析原因主要是較溫和的低溫長時歐姆加熱使蛋白變性相對較少，進(jìn)而蛋白持水力相對較高，水分丟失少，而高溫短時歐姆加熱的蒸煮損失最大，原因是加熱溫度較高，高溫對蛋白破壞較大，蛋白保水性降低，水分丟失多。Dai等[22]采用歐姆加熱與傳統(tǒng)水浴加熱方式將豬背最長?。?70±10） g加熱到設(shè)定的中心溫度（60～100 ℃），歐姆加熱肉的蒸煮損失（9.71%～30.22%）顯著低于水浴加熱肉（22.53%～38.51%）（P<0.05）。加熱后肉蒸煮損失小是歐姆加熱較傳統(tǒng)加熱的主要優(yōu)勢之一[23]。

2.2 歐姆加熱對肉顏色的影響

有研究表明，肉品顏色變化率取決于加熱速率[24]。Shirsat等[20]將豬肉肉糜加熱到設(shè)定的中心溫度73 ℃，發(fā)現(xiàn)歐姆加熱的紅肉具有較高的紅度（a*）值，相對于蒸汽（80 ℃）加熱或慢速歐姆加熱肉（3 V/cm），快速歐姆加熱肉（5或7 V/cm）的肉色變化較小。李媛等[17]利用歐姆（3、6、9 V/cm）和80 ℃水浴加熱不同脂肪含量（10%、20%、30%）的肉糜制品至中心溫度72 ℃，并在72 ℃保溫5 min，發(fā)現(xiàn)脂肪含量較高的肉糜制品亮度（L*）值和色度（H）也較高，而a*值則較低；同時發(fā)現(xiàn)電壓梯度的變化對歐姆加熱肉糜制品a*值沒有顯著性影響，且歐姆加熱與水浴加熱肉糜制品a*值之間無顯著性差異（P≥0.05）；而脂肪含量為10%的肉糜制品黃度（b*）值和H隨電壓梯度的增大而增大，其中9 V/cm歐姆加熱肉糜制品b*值和H顯著高于水浴加熱的；對于脂肪含量為20%和30%的肉糜制品，不同電壓梯度歐姆加熱的肉糜制品b*值無顯著性差異。Bozkurt等[14]研究電壓梯度對牛肉糜顏色的影響，發(fā)現(xiàn)不同電壓梯度對肉糜a*值沒有顯著影響。相較傳統(tǒng)蒸汽加熱肉的L*值（56.85），無論是低溫長時（72 ℃、15 min）還是高溫短時（95 ℃、7 min）歐姆加熱牛肉，其表面都具有較高的L*值（63.05和62.26）[21]。

Dai[25]研究不同加熱方式（歐姆加熱，10 V/cm；水浴溫度，85 ℃）對豬肉肌漿蛋白和顏色的影響時，發(fā)現(xiàn)在相同終點(diǎn)溫度條件下（10～80 ℃），歐姆加熱肉的脫氧肌紅蛋白和高鐵肌紅蛋白含量顯著低于水浴加熱肉（60～80 ℃），和水浴加熱肉相比，歐姆加熱肉L*值顯著下降，并且所有加熱樣品a*值隨著終點(diǎn)溫度的上升而下降，但是水浴加熱肉的紅度褪去較快，同時水浴加熱肉b*值顯著高于歐姆加熱肉（10 ℃、30～80 ℃）。

2.3 歐姆加熱對肉嫩度的影響

加熱方式和終點(diǎn)溫度對肉與肉制品的嫩度有直接影響。Zell等[19]采用歐姆加熱（50 V/cm）和水浴加熱（保溫2 min）將整塊牛肉加熱到終點(diǎn)溫度72 ℃，發(fā)現(xiàn)歐姆加熱肉（52.48 N）較水浴加熱肉（47.40 N）粗糙，原因是傳統(tǒng)加熱使樣品較長時間暴露在較高的溫度下，膠原蛋白收縮后繼續(xù)長時間受熱會發(fā)生明膠化，使肉嫩度提高。但將肉加熱到終點(diǎn)溫度72 ℃，歐姆加熱肉（高溫短時與低溫長時）與水浴加熱肉之間剪切力無顯著性差異（P≥0.05）[16]。苗敬等[7]比較了在同一保溫時間內(nèi)（7、9、11 min）不同電場強(qiáng)度（3、6、9 V/cm）歐姆加熱肉嫩度，結(jié)果表明，肉的剪切力隨著電場強(qiáng)度的增大而增大，剪切力和肉品的嫩度呈負(fù)相關(guān)，所以低壓處理組肉較高壓處理組肉更嫩。原因可能是加熱到設(shè)定的中心溫度72 ℃，低電場強(qiáng)度對肉中蛋白破壞較小，進(jìn)而蛋白的持水力相對較高，蒸煮損失較小，蒸煮損失的降低和較高的嫩度相關(guān)[18]；而保溫7或9 min的歐姆加熱和水浴加熱處理組樣品的剪切力之間差異性不顯著（P≥0.05）[7]。

也有研究發(fā)現(xiàn)，在歐姆加熱過程中，電壓梯度并不影響肉的硬度和嫩度（P≥0.05），但是最初的脂肪含量對嫩度有顯著影響（P<0.05）[6]。在20～80 ℃范圍內(nèi)，歐姆加熱肉的剪切力顯著低于水浴加熱肉，但在100 ℃時，歐姆加熱肉剪切力更大（P<0.05）[22]?？傮w來說，歐姆加熱肉較傳統(tǒng)加熱肉在嫩度方面具有較大優(yōu)勢。雖然，歐姆加熱肉制品表面不會形成相對較硬的薄膜對某些產(chǎn)品來說可能是不足，但可以將歐姆加熱與傳統(tǒng)加熱的優(yōu)勢相結(jié)合，獲得更好的產(chǎn)品。

2.4 歐姆加熱殺菌效果

歐姆加熱對微生物的致死效應(yīng)主要是由于熱效應(yīng)，除此之外，機(jī)械效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)對微生物的致死也起到一定的作用，歐姆加熱會造成微生物電穿孔，從而致死微生物[26-27]。Zell等[16]將整塊牛肉進(jìn)行歐姆加熱殺菌，發(fā)現(xiàn)使用電場強(qiáng)度8.33 V/cm將肉塊的中心溫加熱至72 ℃再保溫8.5 min，能夠達(dá)到與水浴加熱滅菌效果相當(dāng)?shù)乃健＠铈碌萚17]曾對不同脂肪含量（10%、20%、30%）肉糜制品采用不同電場強(qiáng)度（3、6、9 V/cm）進(jìn)行歐姆加熱，并與水浴加熱殺菌效果進(jìn)行了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，歐姆加熱處理組的殺滅效果要低于水浴加熱處理組。原因是歐姆加熱速度快，肉的積溫小，對微生物的破壞小。苗敬等[7]研究了歐姆加熱電場強(qiáng)度和保溫時間對微生物的殺滅效果，結(jié)果表明，在保溫時間相同條件下，歐姆加熱肉的微生物總數(shù)隨著電場強(qiáng)度的增加而減少，并且相對于水浴加熱肉，3 V/cm處理對微生物的滅活效果較差，但6、9 V/cm歐姆加熱都能達(dá)到甚至好于水浴加熱的殺菌效果，這可能與歐姆加熱的電效應(yīng)有關(guān)。苑善振等[28]

研究貯藏期內(nèi)各加熱處理組菌落總數(shù)的變化情況，發(fā)現(xiàn)低電壓（3 V/cm）歐姆加熱組菌落總數(shù)略高于高電壓組（6 V/cm），但差異并不顯著（P>0.05）；貯藏期內(nèi)（16 d）所有加熱處理組菌落總數(shù)均沒有超過5×104 CFU/g

的國家標(biāo)準(zhǔn)限值；在加熱程度相同時，保溫時間為3或6 min的水浴加熱組菌落總數(shù)高于相應(yīng)的歐姆加熱組，即在相同加熱程度下，歐姆加熱肉糜制品的殺菌效果優(yōu)于水浴加熱，各加熱處理組均未檢出沙門氏菌和金黃色葡萄球菌等致病菌。歐姆加熱具有較好殺菌效果的原因是歐姆加熱速度快，并且產(chǎn)品內(nèi)部的溫度同表層一同迅速升高，通過形成一致的溫度分布抑制微生物的生長[23]。

2.5 歐姆加熱對脂肪氧化的影響

Zell等[21]研究了火雞肉低溫長時、高溫短時歐姆加熱與蒸汽加熱后的脂肪氧化程度，發(fā)現(xiàn)所有樣品內(nèi)部硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）值都較表面低，說明樣品內(nèi)部脂肪氧化程度較表面低，并且隨貯藏時間的延長，內(nèi)部TBA值升高較慢；蒸汽加熱樣品表面的TBA值高于2 種歐姆加熱處理組。原因可能是蒸汽加熱使樣品表面長期暴露在高溫環(huán)境下，細(xì)胞膜表面的磷脂和肌原纖維蛋白發(fā)生變性，當(dāng)樣品暴露在空氣中時，導(dǎo)致了脂肪快速氧化[27]。在歐姆加熱過程中，電場的交變引起電子的交換，從而加速脂肪的氧化反應(yīng)[17]。Wills等[2]認(rèn)為加熱過程中的電流會促進(jìn)自由基的生成和氧化反應(yīng)的進(jìn)行，導(dǎo)致歐姆加熱肉制品具有較高的TBA值。李媛等[17]

將豬肉肉糜加熱到中心溫度72 ℃并保溫5 min，電壓梯度3 V/cm的歐姆加熱肉糜制品的硫代巴比妥酸反應(yīng)物質(zhì)（thiobarbituric acid reactive substances， TBARs）值基本高于水浴加熱和其他電壓梯度（6、9 V/cm）的肉糜制品，所以，歐姆加熱可能會加速肉糜制品的氧化反應(yīng)，使其TBARs值高于水浴加熱肉糜制品；但是由于6、9 V/cm

的歐姆加熱時間短，電場交變引起的電子交換作用的時間短，還未達(dá)到顯著影響氧化反應(yīng)的程度，則肉糜制品TBARs值低于3 V/cm歐姆加熱的肉糜制品。苑善振等[28]

研究歐姆加熱對豬肉糜脂肪氧化影響時，發(fā)現(xiàn)保溫時間0 min時，9 V/cm歐姆加熱組TBA值顯著高于其他組

（P<0.05），而3或6 V/cm和水浴加熱組之間無顯著性差異（P≥0.05）；加熱程度相同條件下，保溫時間為3、6 min的9 V/cm歐姆加熱組TBA值高于水浴加熱組，說明高電壓歐姆加熱可能會加速肉糜的脂肪氧化，使得加熱后的肉糜TBA值高于水浴加熱的肉糜。

2.6 歐姆加熱對感官品質(zhì)的影響

目前，消費(fèi)者對歐姆加熱產(chǎn)品的喜好程度及歐姆加熱產(chǎn)品感官特性的研究報(bào)道很少。將肉糜樣品加熱到相似的終點(diǎn)溫度，蒸汽加熱和歐姆加熱（3、5、7 V/cm）樣品之間無可感知的差異[30]。Zell等[16]在研究低溫長時（72 ℃、15 min）、高溫短時（95℃、7 min）歐姆加熱和傳統(tǒng)蒸汽加熱牛肉品質(zhì)時，發(fā)現(xiàn)顏色、多汁性和嫩度存在顯著性差異（P≥0.05），歐姆加熱高溫短時樣品的顏色更易被接受，低溫長時加熱肉較其他樣品稍微粗糙并且汁液較少，這可能與較高的蒸煮損失和較高的終點(diǎn)溫度有關(guān)。Zell等[21]繼續(xù)研究得到了稍微不同的結(jié)果，即與傳統(tǒng)蒸汽加熱肉相比，歐姆加熱肉的顏色更好，低溫長時樣品顏色顯著變好（P<0.05）；同時，低溫長時樣品的多汁性顯著好于其他樣品，但是高溫短時加熱樣品較其他樣品更粗糙并且汁液更少，這可能是歐姆加熱肉蒸煮損失減少，使肉更多汁[18]。與低溫長時加熱樣品相比，傳統(tǒng)加熱和高溫短時加熱樣品有顯著強(qiáng)烈的氣味，但是，高溫短時加熱肉的氣味不被接受；對肉的芳香特性進(jìn)行評估，認(rèn)為傳統(tǒng)加熱產(chǎn)品的肉香味最純正，高溫短時樣品次之[21]。歐姆加熱肉制品在感官上獲得較好的評價是歐姆加熱技術(shù)應(yīng)用于肉制品工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵，進(jìn)一步的研究應(yīng)集中于使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)和確定合適的加工參數(shù)范圍以獲得較好的產(chǎn)品。

3 歐姆加熱存在的問題

隨著科技的進(jìn)步，歐姆加熱技術(shù)將在食品生產(chǎn)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，但人們對歐姆加熱的高質(zhì)量產(chǎn)品還沒有充分認(rèn)識，加上歐姆加熱自身的局限性，目前商業(yè)化利用歐姆加熱僅局限于流體和半流體食品，在固體食品的加工方面還面臨著諸多困難。肉作為固態(tài)食品，應(yīng)用歐姆加熱還有很多問題需要解決：1）肉成分不均勻，食品組成成分對歐姆加熱效果有很大影響。肉中溶解的可解離且具有導(dǎo)電性的酸、鹽等物質(zhì)，不同狀態(tài)下其含量和解離程度都不一樣，所以電導(dǎo)率也不同；此外肉中還含有很多非導(dǎo)電性物質(zhì)，如脂肪、空氣、骨頭等，這些非導(dǎo)電性物質(zhì)的存在也會影響歐姆加熱的效果[11]；2）電極導(dǎo)電性、電極穩(wěn)定性和電極耐腐蝕性等諸多因素都會限制歐姆加熱的發(fā)展；3）現(xiàn)存的數(shù)學(xué)模型主要集中于液體和顆粒流體食品，肉制品的加熱預(yù)測模型幾乎沒有，不能很好預(yù)測歐姆加熱過程中肉品的溫度變化和加熱時間，不能滿足其在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用的要求[31]；4）肉的歐姆加熱過程中，較大的電場強(qiáng)度和較高的固形物含量會造成在加熱到設(shè)定的終點(diǎn)溫度后，即使立即停止加熱，肉的溫度還會繼續(xù)升高，超過設(shè)定的終點(diǎn)溫度，所以很難把握歐姆加熱肉的終點(diǎn)溫度[20]。因此，歐姆加熱技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用，工藝參數(shù)以及機(jī)理性等方面的研究還有很長的一段路要走。

4 結(jié) 語

總體來說，和傳統(tǒng)加熱相比，歐姆加熱大大縮短了加熱時間，為肉品工業(yè)帶來較高的生產(chǎn)效率，并且產(chǎn)品品質(zhì)在顏色、嫩度等方面能達(dá)到甚至好于傳統(tǒng)加熱肉。因此，未來我們可以不斷優(yōu)化歐姆加熱的相關(guān)品質(zhì)參數(shù)，使用合適的電場強(qiáng)度，并配合適當(dāng)?shù)谋貢r間，甚至可以將歐姆加熱與傳統(tǒng)加熱的優(yōu)勢結(jié)合起來對肉進(jìn)行加熱，生產(chǎn)出安全、可靠的肉制品。

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