陳潛，范大明，2，*，曹洪偉，黃建聯(lián)，趙建新，2，閆博文，周文果，張文海，張灝

（1.江南大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)國家重點實驗室，江蘇無錫214122；2.江蘇省食品安全與質(zhì)量控制協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇無錫214122；3.福建安井食品股份有限公司，福建廈門361022）

射頻對冷凍魚漿的解凍效果研究

陳潛1，范大明1，2，*，曹洪偉1，黃建聯(lián)3，趙建新1，2，閆博文1，周文果3，張文海3，張灝1

（1.江南大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)國家重點實驗室，江蘇無錫214122；2.江蘇省食品安全與質(zhì)量控制協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇無錫214122；3.福建安井食品股份有限公司，福建廈門361022）

為提高冷凍魚漿生產(chǎn)過程中的解凍效率和品質(zhì)，試驗使用射頻及其他解凍方式對冷凍魚漿進(jìn)行解凍，并對不同方式解凍后的冷凍魚漿的溫度分布進(jìn)行對比研究，相應(yīng)制成的魚糜制品進(jìn)行質(zhì)構(gòu)、白度和持水力的分析。結(jié)果表明：當(dāng)射頻系統(tǒng)的極板間距為14 cm時，解凍耗時最短（5 min 40 s）；當(dāng)極板間距為16 cm時，解凍后魚漿的溫度均一性較好，并且3 min間歇解凍能緩解局部過熱現(xiàn)象，改善魚糜品質(zhì)；采用射頻解凍后魚糜的凝膠性與傳統(tǒng)解凍方式差異較小，采用0.125 W/g微波解凍魚漿，由于水分的散失凝膠強(qiáng)度略有降低，導(dǎo)致魚漿凝膠性較差；不同解凍方式并不會影響魚糜的白度及持水力。

射頻解凍；微波解凍；冷凍魚漿

隨著國內(nèi)消費水平的提高及多品種魚糜制品的生產(chǎn)，使得冷凍魚糜及制品在國內(nèi)市場的需求量不斷擴(kuò)大。水產(chǎn)品精深加工是水產(chǎn)品加工工業(yè)的發(fā)展方向，而冷凍魚糜及魚糜系列食品的加工又是水產(chǎn)品精深加工的重要內(nèi)容[1]。在魚糜制品加工行業(yè)中，冷凍是保藏魚漿的一種重要方法，冷凍肉不僅是國家儲備和調(diào)節(jié)市場的重要手段，也是肉類制品在地區(qū)之間流通的主要形態(tài)，占有很大的市場份額[2]。冷凍魚漿在加工之前都必須要經(jīng)過解凍這一過程。解凍時，由于冰晶融化會導(dǎo)致大量汁液損失，從而導(dǎo)致魚糜風(fēng)味和品質(zhì)下降。解凍方法或參數(shù)選擇不當(dāng)，就會對原料肉的品質(zhì)造成重大影響，例如汁液、微生物超標(biāo)及營養(yǎng)流失等問題，同時影響后續(xù)的食用加工以及最終魚糜制品的品質(zhì)[3]。

空氣解凍是目前肉品加工廠常用的解凍方式，其原理是單純的熱傳遞，解凍所需時間長（12 h至24 h），解凍汁液流失率高，肉質(zhì)太軟且易被微生物污染[4]。而微波解凍速度快、解凍后肉的色澤好、操作簡單等，但由于微波的能量大，穿透能力強(qiáng)，傳遞過程中能量衰減速度快，微波解凍容易產(chǎn)生過熱現(xiàn)象[5]。射頻能量要低于微波能量，穿透能力不如微波，傳遞過程中能量衰減慢，所以射頻解凍能夠克服微波解凍的不足，可適用于厚度較大的物料，有利于肉類的快速解凍，射頻解凍在工業(yè)應(yīng)用中更具優(yōu)勢[6]。

射頻技術(shù)在我國也早有應(yīng)用，但其應(yīng)用僅限于輕工業(yè)及醫(yī)藥行業(yè)，用于木材的干燥膠合[7]、紡織品的干燥固色[8]、塑料制品的焊接[9]以及手術(shù)中的局部加熱治療[10]等。主要利用其選擇性加熱的特點，處理過程具有高效、快速的優(yōu)點。該技術(shù)在我國具有巨大的研究空間和發(fā)展?jié)摿11]。

本論文對傳統(tǒng)、微波及射頻解凍方式進(jìn)行研究，通過對解凍后冷凍魚漿的溫度分布和魚糜制品品質(zhì)進(jìn)行分析，從而找出不同解凍方式對冷凍魚漿的影響因素，最終推薦合適的解凍方式。為今后冷凍魚漿解凍方法的進(jìn)一步優(yōu)化提供參考，有助于使解凍這一技術(shù)更好的服務(wù)于人們的生產(chǎn)生活。

1 材料與方法

1.1 原料

AA級冷凍淡水魚糜：宏業(yè)水產(chǎn)食品有限公司；食鹽：購于無錫華潤萬家超市；聚乙烯腸衣：福建安井食品有限公司提供。

1.2 主要儀器設(shè)備

SO-06B 型射頻設(shè)備（功率：6 kW，頻率：27 MHz，極板間距：12 cm~24 cm，上極板尺寸：長83 cm×寬40 cm，下極板尺寸：長 98 cm×58 cm，極板電壓：6.2 kV～8.72 kV）：英國Strayfield有限公司；80PK-2型熱電偶：美國福祿克電子儀器儀表公司；HLQ-10型斬拌機(jī)：上海申發(fā)機(jī)械有限公司；MP-15型雙槽恒溫水浴鍋：南京先歐儀器制造公司；SZ200手搖式灌腸機(jī)：南京威利朗食品機(jī)械有限公司；SU504手動式U型封口機(jī)：河北衡水鴻昊企業(yè)有限責(zé)任公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

將低溫冷凍魚漿（50 cm×35 cm×5 cm）放入4℃冰箱過夜解凍，將解凍后魚漿分切成小塊魚漿（25 cm×15 cm×5 cm），將分切后的魚漿放入20℃冰箱冷凍過夜，待用。

1.3.2 射頻解凍

試驗中，冷凍魚漿樣品放置于塑料托盤上，然后放在射頻儀器兩極板間，極板間距14 cm～24 cm范圍內(nèi)可調(diào)。解凍開始前冷凍魚漿的中心溫度為-20℃，肉塊中心溫度達(dá)到-4℃停止解凍。

1.3.3 低溫解凍

將冷凍魚漿（25 cm×15 cm×5 cm）放在低溫冰箱中，在溫度為4℃條件下進(jìn)行解凍。

1.3.4 空氣解凍

將冷凍魚漿（25 cm×15 cm×5 cm）放在恒溫恒濕箱中，在溫度為25℃、相對濕度為95%條件下進(jìn)行解凍。

1.3.5 微波解凍

將冷凍魚漿（25 cm×15 cm×5 cm）放在微波爐中，使用0.05 W/g和0.125 W/g對凍肉進(jìn)行解凍。

1.3.6 溫度分布測定

參照Farag[12]測定魚漿塊料溫度的方法，解凍結(jié)束后，將5個熱電偶探頭插入塊料相應(yīng)位置，測定各個位置點的溫度。獲得15個點的溫度數(shù)據(jù)后，采用Surfer軟件進(jìn)行處理[13-14]。

1.3.7 解凍時間

試驗開始時計時，塊料中心溫度達(dá)到-4℃（魚糜制品加工過程中的最適溫度）時停止計時，記錄解凍所用時間。

1.3.8 取樣方法

為了減小試驗誤差，取樣時分別在中心和塊料四周取樣。

1.3.9 魚腸的制作

冷凍淡水魚漿于-20℃下保存，兩個月內(nèi)使用。將400 g解凍后的魚漿切片后置于斬拌機(jī)中，2 600 r/min刀軸轉(zhuǎn)速下空斬2 min。加入12 g食鹽，3 000 r/min刀軸轉(zhuǎn)速下鹽斬2 min。收集漿料并灌至直徑為2.5 cm的塑料腸衣中，兩端用封口機(jī)封好，放置預(yù)先設(shè)定好溫度的水浴鍋中加熱。采用二段式加熱法，即在40℃下加熱30 min后于90℃加熱20 min，進(jìn)行熟化[15]。立即放入冰水中冷卻，在4℃環(huán)境中冷藏放置12 h。

1.3.10 凝膠強(qiáng)度的測定

用灌腸機(jī)將魚漿樣品充入聚乙烯腸衣（直徑30mm）中，制成長度為20 cm的魚腸。將魚腸進(jìn)行水浴二段式加熱（40℃30 min和90℃30 min）后取出，置于冰水中快速冷卻然后置于4℃下冷藏24 h。第2日將魚腸取出，剝?nèi)ツc衣后切成高25 mm的圓柱體，待其溫度上升至室溫后，用TA-XT2i質(zhì)構(gòu)儀測定其凝膠強(qiáng)度，采用球形探頭P/5S，測定速度1.00 mm/s，下壓距離15 mm[16]。魚滑的凝膠強(qiáng)度用破斷強(qiáng)度（g）與凹陷深度（cm）的乘積表示，每組至少測定6個平行樣品，取均值。

1.3.11 持水力

稱取4 g左右被切成約2 mm薄片的魚腸樣品，稱量記魚腸總質(zhì)量為W1。上下各2層濾紙包裹好后放入離心管內(nèi)，4℃下5 000 r/min離心20 min，稱量離心后魚腸總質(zhì)量記為W2。樣品設(shè)5組平行，按照公式計算樣品失水率，結(jié)果取平均值[17]。持水力越高說明魚糜保持水分的能力越高，則越好。

式中：Xw為持水力，%；W1為離心前樣品質(zhì)量，g；W2為離心后樣品質(zhì)量，g。

1.3.12 色澤

校準(zhǔn)測色儀后，分別測定魚糜的亮度L*（Lightness）、紅色度 a*（Redness）和黃色度 b*（Yellowness），每組重復(fù)測定5次，結(jié)果為5個數(shù)的平均值[18]。

1.3.13 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)和圖形處理采用Excel軟件和Surfer軟件，對試驗測定數(shù)據(jù)的差異顯著性分析采用SPSS 17.0軟件中的Duncan法評價。

2 結(jié)果與討論

2.1 解凍方式對魚漿溫度分布的差異

2.1.1 射頻解凍

在射頻解凍過程中，射頻的功率的調(diào)節(jié)是通過改變上下極板的間距來實現(xiàn)的。極板間距越小，射頻能量越高[19]。試驗通過采用不同的極板間距（14、16、18cm）對冷凍魚漿進(jìn)行解凍，不同極板間距對冷凍魚漿解凍效果的影響如圖1。

圖1 極板間距為（a）14 cm，（b）16 cm，（c）18 cm時，解凍后冷凍魚漿的溫度分布Fig.1 Temperature distribution within frozen minced fish at different electrode gaps：（a）RF 14 cm，（b）RF 16 cm，（c）RF 18 cm

從解凍時間來看（將樣品的中心溫度從-20℃解凍至-4℃所用的時間），極板為14 cm時耗時最短（5 min 40 s），極板為 18 cm 時耗時最長（15 min），而極板為16 cm時耗時為10 min。這說明射頻系統(tǒng)的能量越高，解凍速度越快。由于時間和功率的不同，單位質(zhì)量電耗也隨極板的增大而增大。因此導(dǎo)致冷凍魚漿的溫度分布各不相同[20]。

總體上看，上層的溫度較高而底層的溫度較低。不同的極板間距對冷凍魚漿的解凍后的溫度分布影響較大。當(dāng)極板間距較大（功率較低）時，解凍的時間較長。這使冷凍魚漿表面溫度與中間溫度的差距越來越明顯。同時當(dāng)極板間距?。üβ瘦^高）時，雖然時間短但解凍太過劇烈，尖角效應(yīng)（食品的尖角部分很容易被微波穿透，其產(chǎn)熱迅速而溫升很快，常常會受到過度加熱，甚至在其中心部分尚未熟透時邊角就會產(chǎn)生焦糊現(xiàn)象）明顯，影響魚漿品質(zhì)。其中當(dāng)極板間距為16 cm時，解凍后冷凍魚漿的溫度分布最為均勻，因為其3個平面的平均溫度最為相近[21]。但仍會出現(xiàn)尖角效應(yīng)，這是因為角和邊緣比冷凍魚漿內(nèi)經(jīng)歷更多的加熱，主要是由于增加的功率。但較大的電極間隙意味著較低的功率，使得尖角效應(yīng)不那么明顯[22]。當(dāng)極板間隙不斷增加時，冷凍魚漿的的尖角失熱效應(yīng)卻有所降低。在工業(yè)中，溫度范圍內(nèi)的尖角效應(yīng)是可接受的，且冷凍魚漿內(nèi)的溫度分布更重要。因此，16 cm處的極板間距適合于冷凍魚漿的處理。

為了優(yōu)化射頻解凍方式，采取間歇加熱方式。解凍采用極板間距為16 cm，當(dāng)射頻解凍5 min后停止解凍，當(dāng)間歇時間結(jié)束時開啟射頻繼續(xù)解凍，直至魚漿內(nèi)部溫度到達(dá)-4℃。試驗采用的間歇時間為1、3、5 min，解凍后冷凍魚漿的溫度分布見圖2。

圖2 以RF 16 cm作為解凍方式，解凍間歇時間為（a）1 min，（b）3 min，（c）5 min時，解凍后冷凍魚漿的溫度分布Fig.2 Temperature distribution within frozen minced fish at different intermittent times：（a）1 min，（b）3 min（c）5 min，by using RF 16 cm

從圖2中可以看出，間歇時間并不能完全緩解射頻解凍過程中出現(xiàn)的局部過熱的問題。但隨著間歇時間的增加，魚漿底層的溫度逐漸升高。相比于連續(xù)解凍，間歇能使魚漿表面溫度的上升不會過于迅速。在間歇時間內(nèi)，能夠有時間使魚漿進(jìn)行內(nèi)部的能量傳遞，表層的高溫與內(nèi)層的低溫進(jìn)行熱交換。因此，當(dāng)解凍結(jié)束時，表層不會因為溫度過高導(dǎo)致水分散失嚴(yán)重而變干，有效的降低汁液流失率，也能提高魚漿的整體溫度的均一性。

2.1.2 微波解凍

本試驗通過采用微波對冷凍魚漿進(jìn)行解凍。試驗中使用0.05 W/g和0.125 W/g進(jìn)行解凍，由于微波解凍能量較高，前期試驗中發(fā)現(xiàn)，若微波功率過高將導(dǎo)致外部溫度過高但內(nèi)部溫度過低的現(xiàn)象。解凍后冷凍魚漿溫度分布見圖3。

結(jié)果表明，當(dāng)微波功率為0.05 W/g時，微波能量低因此解凍時間長（15min42s），當(dāng)微波功率為0.125W/g，解凍時間（8 min 50 s）則短一些。圖3中可以看出魚漿第1層與第3層溫度分布的差距比較明顯，同時魚漿的四角和邊緣的溫度較高。這是由于微波的穿透能力弱，使冷凍表面和邊緣快速融化，肉汁滲出后，由于水吸收微波的速度比冰塊使這部分的魚漿吸收微波的能力大大增強(qiáng)，導(dǎo)致溫度迅速升高而使樣品局部熟化[22]。當(dāng)微波功率提升時，由于能量提高，使魚漿整體的溫度也高一些，圖中可以看出使用0.125 W/g解凍魚漿的第2層和第3層的溫度分布與第1層的差別不大。雖然解凍時間降低，但魚漿邊緣的溫度仍然較高。因此，微波采用0.125 W/g的解凍效果優(yōu)于微波0.05 W/g時的解凍效果。

2.1.3 低溫和常溫空氣解凍

低溫和常溫空氣解凍是魚糜生產(chǎn)中常用的解凍方式，解凍后冷凍魚漿溫度分布見圖4。

圖3 微波功率為（a）0.05 W/g和（b）0.125W/g時，解凍后冷凍魚漿溫度分布Fig.3 Temperature distribution within frozen minced fish at different microwave power：（a）MW 0.05 W/g，（b）MW 0.125 W/g

圖4 空氣解凍溫度為（a）4℃和（b）25℃時，解凍后冷凍魚漿溫度分布Fig.4 Temperature distribution within frozen minced fish at different thawing temperature：（a）4 ℃，（b）25 ℃

從溫度分布圖中可以看出這兩種解凍的魚漿溫度分布最為均一。因為這兩種方式解凍時間長，通過能量的內(nèi)外傳遞使魚漿逐漸升溫，同時在解凍過程中魚漿的溫度容易控制，不會使魚漿蛋白變性。但這兩種解凍方式的缺點也十分明顯，相比于其它解凍方式，低溫和常溫解凍時間長，能耗高，解凍過程中汁液流失嚴(yán)重。特別是常溫解凍，容易導(dǎo)致魚漿微生物數(shù)量超標(biāo)。

2.2 解凍方式對魚糜品質(zhì)的影響

2.2.1 解凍方式對魚糜質(zhì)構(gòu)的影響

在評定魚糜品質(zhì)的參數(shù)中，凝膠特性是十分重要的一項指標(biāo)，它直接關(guān)系到食用時的口感。而魚糜的凝膠性使通過破斷力和破斷距離相乘計算而得，魚糜的凝膠強(qiáng)度越強(qiáng)，說明魚糜的品質(zhì)越好[23]。試驗用將不同方式解凍冷凍魚漿，并將魚漿經(jīng)斬拌等工藝制程魚糜。不同解凍方式對魚糜的破斷力和破斷距離的影響見圖5。

從測得數(shù)據(jù)可知，采用4℃時魚糜的破斷力較強(qiáng)，而采用其它方式的魚糜的破斷力之間略有差異。從圖5中也可看出4℃解凍與微波解凍的魚糜破斷力有顯著性差異。從破斷距離上看，不同的解凍方式之間的差距較小，并沒有顯著性差異。但當(dāng)采用射頻解凍時，破斷距離之間存在細(xì)微差距，當(dāng)采用間歇時間為3 min時破短距離最好。

圖5 不同解凍方式對魚糜的破斷力和破斷距離的影響Fig.5 Effect of different thawing methods on breaking force and breaking distance of surimi

不同解凍方式對魚糜的凝膠強(qiáng)度的影響見圖6。

圖6 不同解凍方式對魚糜的凝膠強(qiáng)度的影響Fig.6 Effect of different thawing methods on gel strength of surimi

凝膠強(qiáng)度的結(jié)果表明，當(dāng)采用4℃解凍的魚糜凝膠性最好，而微波解凍的魚糜的凝膠性低于前者，這可能由于微波解凍過于激烈，使魚漿表面失水嚴(yán)重和局部溫度過高魚漿變性，最終影響魚糜的凝膠。采用射頻解凍的魚糜的凝膠性與傳統(tǒng)解凍方式差異較小，雖然射頻解凍也會產(chǎn)生失熱效應(yīng)，但由于過熱的面積小以及局部過熱的溫度不會太高，因此對魚糜的凝膠強(qiáng)度影響較小[23]。射頻解凍相比于微波解凍更為溫和，且比傳統(tǒng)解凍方式更為高效，適用于大塊物料的解凍，是一種良好的解凍方式。

2.2.2 解凍方式對魚糜白度和持水力的影響

肌肉中的水分，一部分與組織蛋白質(zhì)、糖類的羧基、羥基和氨基等緊密結(jié)合而存在，稱為結(jié)合水，另一部分存在于肌原纖維與結(jié)締組織間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，稱為自由水[17]。試驗將解凍后的魚漿制備成魚糜制品，進(jìn)而對魚糜進(jìn)行持水力的測定。若魚漿在解凍過程中發(fā)生變性，將直接影響魚糜的凝膠，從而導(dǎo)致魚糜品質(zhì)的下降[24]。不同解凍方式對魚糜的白度和持水力的影響見圖7。試驗結(jié)果表明，不同解凍方式處理的冷凍魚漿所制成的魚糜制品的持水力差異較小。這說明射頻、微波和傳統(tǒng)的解凍方式在解凍過程中都不會破壞冷凍魚漿的基本特性。

圖7 不同解凍方式對魚糜的白度和持水力的影響Fig.7 Effect of different thawing methods on whiteness and expressible water content of surimi

從圖7中可以看出，不同解凍方式并不會影響魚糜的白度。這可能是因為所有的解凍方式都是在可控的溫度范圍內(nèi)，解凍過程中雖有局部過熱現(xiàn)象的出現(xiàn)，但并沒有溫度過高，因而沒使魚漿熟化變色。

3 結(jié)論

本試驗通過采用傳統(tǒng)、微波和射頻的方式解凍冷凍魚漿，通過解凍后冷凍魚漿的溫度分布及魚糜品質(zhì)來評價解凍方式，從而選擇出最優(yōu)的解凍方案。試驗結(jié)果表明，采用傳統(tǒng)方式解凍魚漿，魚漿溫度分布均一，魚糜品質(zhì)較好，但解凍時間長，耗能多。采用微波方式解凍魚漿，解凍速度快但魚漿溫度分布較差，出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象。而射頻方式解凍魚漿，在解凍速度上不及微波，但溫度分布的較為均一，失熱效應(yīng)較弱，不影響魚糜品質(zhì)。同時，當(dāng)采用16 cm的極板間距時有最佳的解凍效果。綜上所述，射頻解凍冷凍魚漿是一種快速且有效的解凍方式，適合在工業(yè)生產(chǎn)中推廣。

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Study on Thawing Effect of Radio Frequency on Frozen Minced Fish

CHEN Qian1，F(xiàn)AN Da-ming1，2，*，CAO Hong-wei1，HUANG Jian-lian3，ZHAO Jian-xin1，2YAN Bo-wen1，ZHOU Wen-guo3，ZHANG Wen-hai3，ZHANG Hao1
（1.State Key Laboratory of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，Jiangsu，China；2.Jiangsu Province Food Safety and Quality Control Collaborative Innovation Center，Wuxi 214122，Jiangsu，China；3.Fujian Anjoy Food Share Co.，Ltd.，Xiamen 361022，F(xiàn)ujian，China）

To improve the thawing efficiency and quality of frozen minced fish during the production，radio frequency and other thawing methods were used to defrost the minced fish，and the temperature distribution of frozen fish after thawing in different ways was compared，and then，the texture，whiteness and expressible water content of the corresponding surimi products were analyzed.The results showed that the electrode gaps of the RF system was 14 cm，the time of thawing was shortest（5 min 40 s）.As the electrode gaps improved to 16 cm，the temperature uniformity of the minced fish was better than other electrode gaps，and experimental used 3 min intermittent thawing to alleviate the phenomenon of local overheating，improve the quality of surimi.The gelation of surimi after radio frequency thawing was not different from that of the traditional thawing method.The use of microwave thawed frozen minced fish with 0.125 W/g，due to the slight loss of water loss of gel strength，resulting in poor gel.The surimi，used by radio frequency，had white color，high expressible water content and good texture characteristics.

radio frequency；microwave；frozen minced fish

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.22.019

江蘇省產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新資金（BY2015019-05）；江蘇省“六大人才高峰”高層次人才計劃項目（2015-NY-008）

陳潛（1991—），男（漢），在讀碩士研究生,研究方向：食品加工技術(shù)。

*通信作者：范大明（1983—），男，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：食品微波加工技術(shù)。

2017-03-13