張亞瑾 焦 陽(yáng),3

(1.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 201306；2.上海海洋大學(xué)食品熱處理技術(shù)工程研究中心，上海 201306；3.國(guó)家淡水水產(chǎn)品加工技術(shù)研發(fā)中心〔上?！?，上海 201306)

水產(chǎn)品富含優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸以及維生素等營(yíng)養(yǎng)成分，是人體蛋白質(zhì)的主要來(lái)源[1-3]。在運(yùn)輸和貯藏過(guò)程中，水產(chǎn)品會(huì)因處理不當(dāng)而導(dǎo)致品質(zhì)劣變，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低。水產(chǎn)品的冷凍保鮮包括冷凍、冷藏和解凍，其中凍結(jié)和解凍是其運(yùn)輸和生產(chǎn)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)[4]。

凍結(jié)過(guò)程中由于低溫抑制了水產(chǎn)品及微生物中大部分酶活性，且水分呈冰晶狀態(tài)，降低了生化反應(yīng)速率，從而很好地保持了水產(chǎn)品品質(zhì)并延長(zhǎng)了其貯藏時(shí)間[5]。冰晶的形成包括成核和冰晶生長(zhǎng)兩個(gè)階段，成核是指足夠數(shù)量的分子在三維空間中結(jié)合形成一個(gè)熱力學(xué)穩(wěn)定的聚合體，即臨界核，其提供了適合晶體生長(zhǎng)的表面，而冰晶生長(zhǎng)階段是粒子擴(kuò)散到臨界核表面并有序地聚集到生長(zhǎng)晶體上的過(guò)程[6]。成核和結(jié)晶過(guò)程之間的相互作用決定了冰晶體大小、分布和形態(tài)等特征，對(duì)冷凍食品的質(zhì)量和冷凍過(guò)程的效果有很大影響，因此需要控制冰晶的形成[6-7]。凍結(jié)速率較低時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的冰晶體；快速凍結(jié)會(huì)產(chǎn)生小的冰晶體均勻分布在細(xì)胞組織中，因此為了保持冷凍食品的凍結(jié)品質(zhì)，應(yīng)嚴(yán)格控制凍結(jié)速率[8]。傳統(tǒng)的冷凍、解凍方法包括空氣冷凍、接觸冷凍、水解凍、空氣解凍、低溫庫(kù)解凍等，其會(huì)對(duì)水產(chǎn)品品質(zhì)造成不同程度的影響，如破壞肌原纖維的完整性及肉質(zhì)的嫩度、促進(jìn)脂肪氧化和微量元素?fù)p失等。近年來(lái)，為提高冷凍水產(chǎn)品品質(zhì)，新型冷凍、解凍技術(shù)如壓力輔助冷凍解凍技術(shù)[9-10]、超聲波輔助冷凍解凍技術(shù)[11-12]、電磁場(chǎng)輔助冷凍解凍技術(shù)[3,13]、歐姆解凍技術(shù)[14]等被研發(fā)并廣泛應(yīng)用。新型冷凍技術(shù)通過(guò)提高冷凍、解凍速率，控制冰晶體大小，降低冰晶體對(duì)細(xì)胞的機(jī)械損傷。與傳統(tǒng)的解凍方法相比，新型解凍技術(shù)避免了解凍介質(zhì)直接與水產(chǎn)品接觸，降低了微生物污染，此外，還可以更加高效地解凍冰晶，保持水產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)成分和品質(zhì)。

文章擬闡述傳統(tǒng)和新型冷凍、解凍方法的作用原理與優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)傳統(tǒng)和新型冷凍、解凍技術(shù)在水產(chǎn)品應(yīng)用中的研究進(jìn)展，并提出新型冷凍、解凍技術(shù)中存在的問(wèn)題，旨在為水產(chǎn)食品工業(yè)發(fā)展提供依據(jù)。

1 冷凍技術(shù)

冷凍技術(shù)在水產(chǎn)品中的應(yīng)用可以延長(zhǎng)水產(chǎn)品的貯藏時(shí)間[12]。目前應(yīng)用于食品的冷凍技術(shù)較多，主要分為傳統(tǒng)凍結(jié)方法和新型物理場(chǎng)輔助凍結(jié)方法，傳統(tǒng)的冷凍技術(shù)主要分為空氣凍結(jié)法、間接接觸凍結(jié)法和直接接觸凍結(jié)法；新型物理場(chǎng)輔助凍結(jié)技術(shù)主要分為壓力輔助凍結(jié)法、超聲波輔助凍結(jié)法、電場(chǎng)輔助凍結(jié)法和磁場(chǎng)輔助凍結(jié)法。而冷凍過(guò)程可分為3個(gè)階段：① 預(yù)冷階段，使物料從初溫降低到冰點(diǎn)溫度；② 相變階段，物料中大部分水轉(zhuǎn)化為冰晶；③ 繼續(xù)凍結(jié)階段，使物料達(dá)到目標(biāo)溫度。

1.1 傳統(tǒng)冷凍技術(shù)

1.1.1 空氣凍結(jié)法 空氣凍結(jié)法是通過(guò)靜止空氣自然對(duì)流或者強(qiáng)制對(duì)流的方式與食品進(jìn)行熱交換，使食品凍結(jié)。根據(jù)凍結(jié)裝置的不同可以分為管道式鼓風(fēng)凍結(jié)和隧道式送風(fēng)凍結(jié)[15]。彭歡歡等[16]研究-20 ℃冰箱慢速冷凍和快速冷凍對(duì)斑點(diǎn)叉尾鮰魚(yú)品質(zhì)的影響，結(jié)果表明冷凍速率越小，形成的冰晶數(shù)量越少且體積較大，慢速冷凍會(huì)促進(jìn)蛋白變性。以空氣為介質(zhì)凍結(jié)物料在食品工業(yè)中應(yīng)用較為普遍，但是空氣中的微生物會(huì)附于產(chǎn)品表面，由于空氣的導(dǎo)熱性較差，導(dǎo)致凍結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，而且空氣的溫度波動(dòng)較大，會(huì)造成水產(chǎn)品中的水分形成較大冰晶，對(duì)水產(chǎn)品的細(xì)胞造成損害，降低食品品質(zhì)。

1.1.2 間接接觸凍結(jié)法 間接接觸凍結(jié)法是將水產(chǎn)品置于制冷劑或載冷劑已冷卻的板、盤(pán)、帶等載冷器上，通過(guò)熱交換的方式凍結(jié)產(chǎn)品，其中平板凍結(jié)較為常見(jiàn)。周俊鵬等[17]研究了-30 ℃平板凍結(jié)、-80 ℃冰箱凍結(jié)和-80 ℃ 液氮凍結(jié)對(duì)鮰魚(yú)、鱸魚(yú)、鱖魚(yú)品質(zhì)的影響，結(jié)果表明-30 ℃平板凍結(jié)對(duì)3種魚(yú)的解凍損失最大，且自由水含量增加。間接接觸法接觸壁面的導(dǎo)熱性比空氣的好，相同凍結(jié)溫度下其凍結(jié)速率較空氣快，成本低、操作方便，但是難以控制凍結(jié)后食品的形狀。

1.1.3 直接接觸凍結(jié)法 直接接觸凍結(jié)法是載冷劑通過(guò)噴淋或浸漬的方式與物料直接接觸，以熱交換的方式凍結(jié)產(chǎn)品，常見(jiàn)的接觸介質(zhì)有鹽水和液氮。王雪松等[18]研究表明，鹽漬凍結(jié)可以提高凍結(jié)速率，但是由于凍結(jié)介質(zhì)與魚(yú)體直接接觸，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性和脂肪氧化程度較高。直接接觸凍結(jié)法速率快、能耗低，冷凍介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)大，但是對(duì)于浸漬冷凍法，冷凍液性能不佳以及傳熱極限等問(wèn)題制約該技術(shù)在水產(chǎn)品中的應(yīng)用，應(yīng)提高低溫冷凍液的綜合性能[19]。該凍結(jié)方法適用于貼體包裝水產(chǎn)品的凍結(jié)，且要保證冷凍液的安全無(wú)污染。

1.2 物理場(chǎng)輔助凍結(jié)

由于傳統(tǒng)凍結(jié)方法存在凍結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、冰晶體積大，會(huì)對(duì)水產(chǎn)品的組織細(xì)胞造成機(jī)械損傷，不能很好地保持產(chǎn)品的品質(zhì)，而物理場(chǎng)輔助凍結(jié)技術(shù)的研發(fā)可以很好地解決這些問(wèn)題。物理場(chǎng)輔助凍結(jié)方法應(yīng)用于水產(chǎn)品，可以縮短凍結(jié)時(shí)間，提高凍結(jié)速率，減小冰晶體積，更好地提高產(chǎn)品品質(zhì)。常見(jiàn)的物理場(chǎng)輔助凍結(jié)法如表1所示。

1.2.1 高壓輔助凍結(jié)法 高壓輔助凍結(jié)法一般是在200～400 MPa下對(duì)食品進(jìn)行冷凍處理，主要包括高壓凍結(jié)法、高壓輔助凍結(jié)法和壓力位移輔助凍結(jié)法。由圖1可知，當(dāng)壓力<200 MPa時(shí)，冰點(diǎn)溫度隨壓力的升高而下降；當(dāng)壓力>600 MPa時(shí)，冰點(diǎn)溫度>0 ℃，且隨壓力的增加而升高；當(dāng)壓力>210 MPa，溫度稍高于-20 ℃時(shí)，水轉(zhuǎn)化為體積比冰型Ⅰ更小的冰型 Ⅲ，減少了對(duì)細(xì)胞組織的損傷；當(dāng)溫度<-25 ℃，壓力為250～330 MPa時(shí)，冰型由Ⅲ轉(zhuǎn)化為體積更小的冰型Ⅱ，可能是在壓力逐漸增大的情況下，溶液擴(kuò)散形成更小的冰晶體[22]。Cheng等[23]研究表明，200 MPa 壓力可以有效減少肌動(dòng)球蛋白的變性，300 MPa壓力是影響肌動(dòng)球蛋白變性的關(guān)鍵點(diǎn)，壓力>300 MPa會(huì)促進(jìn)肌動(dòng)球蛋白變性。崔燕等[24]研究表明，壓力為300 MPa時(shí)會(huì)促進(jìn)蝦殼脫落，隨著壓力的增大，肌原纖維蛋白的破壞程度增加，Ca2+-ATPase活性下降。超高壓輔助冷凍水產(chǎn)品不僅能抑制水產(chǎn)品的蛋白質(zhì)分解，還能減少冷藏初期的微生物負(fù)荷，有效抑制微生物生長(zhǎng)[9]。Hurtado等[25]對(duì)鱈魚(yú)進(jìn)行超高壓處理(200 MPa，7 ℃，5 min，3次循環(huán))，結(jié)果表明微生物減少了一個(gè)數(shù)量級(jí)，相同條件下，400 MPa處理的微生物減少了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，但表面有熟化現(xiàn)象。該技術(shù)設(shè)備成本高，未研發(fā)出適合工業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)和半連續(xù)工業(yè)規(guī)模的壓力輔助冷凍設(shè)備是影響高壓輔助冷凍技術(shù)應(yīng)用于食品工業(yè)的主要原因，同時(shí)壓力輔助過(guò)程中產(chǎn)生的熱效應(yīng)影響食品品質(zhì)等。

圖1 高壓凍結(jié)和解凍過(guò)程中的水相變化[8]Figure 1 Water phase changes during high pressure freezing and thawing

1.2.2 超聲波輔助凍結(jié)法 食品工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的超聲波頻率為2×104～2×109MHz。超聲波產(chǎn)生的空化氣泡能促進(jìn)水產(chǎn)品凍結(jié)過(guò)程中初級(jí)冰晶的形成，空化氣泡破裂產(chǎn)生的微射流，可促進(jìn)大冰晶破碎成體積更小、分布更均勻的冰晶，改善冰晶對(duì)食品品質(zhì)的影響[26]。Shi等[27]研究表明，0.38 W/cm2超聲波體系可以減少草魚(yú)的凍結(jié)時(shí)間，保持肌原纖維結(jié)構(gòu)，減少解凍損失，并對(duì)蛋白質(zhì)羰基含量無(wú)顯著性影響，隨著超聲功率的增加，草魚(yú)肌原纖維結(jié)構(gòu)及品質(zhì)會(huì)遭到不同程度的破壞。Sun等[11]研究表明，經(jīng)175 W超聲輔助浸泡的凍結(jié)速率最快，效果最優(yōu)；經(jīng)超聲輔助凍結(jié)的鯉魚(yú)的持水性比傳統(tǒng)凍結(jié)方式下的更高，冰晶尺寸減小，提高了魚(yú)肉品質(zhì)。超聲輔助凍結(jié)應(yīng)用于水產(chǎn)品凍結(jié)方面的較少，其應(yīng)用于水果[28]和蔬菜[29]方面的較多。超聲波輔助凍結(jié)法雖然可以促進(jìn)冰晶分布更均勻，顆粒更小，但是聲強(qiáng)控制不當(dāng)可能會(huì)破壞食品品質(zhì)。此外，超聲處理時(shí)間也是影響冷凍成核過(guò)程的重要因素之一，處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致生熱，不利于冰的成核。因此，需研究適用于不同種類、重量及尺寸水產(chǎn)品的超聲功率，擴(kuò)大超聲解凍技術(shù)在水產(chǎn)品中的應(yīng)用范圍。

1.2.3 微波輔助凍結(jié)法 微波是一種波長(zhǎng)為0.3～300.0 GHz 的電磁波。微波應(yīng)用于凍結(jié)的原理為磁波誘導(dǎo)水分子偶極旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生摩擦熱，摩擦熱在冰晶的成核與生長(zhǎng)過(guò)程中導(dǎo)致冰晶瞬間反復(fù)融化和再生，從而阻礙冰晶體的生長(zhǎng)[30]。冰晶尺寸越小，對(duì)細(xì)胞造成的機(jī)械損傷越小，有利于保持細(xì)胞完整性和凍結(jié)水產(chǎn)品品質(zhì)[31]。Jackson等[32]研究發(fā)現(xiàn)，在乙二醇溶液的玻璃化過(guò)程中持續(xù)使用微波(2.45 GHz和1 000 W)輔助冷凍可以抑制冰晶形成。Xanthakis等[33]研究表明，微波功率為3 W的微波輔助冷凍使鱈魚(yú)組織細(xì)胞中冰晶尺寸明顯減小，且在微波處理過(guò)程中，溫度的振蕩可能導(dǎo)致冰晶的瞬時(shí)反復(fù)融化和再結(jié)晶，抑制了冰晶的生長(zhǎng)。此外，脈沖微波(2.45 GHz)輔助冷凍法在豬里脊[30]中形成了更小的冰晶，并降低了過(guò)冷度，且由于微波生熱，凍結(jié)速率隨微波功率的增加而降低。目前，有關(guān)微波輔助凍結(jié)水產(chǎn)品的研究較少，后續(xù)可以擴(kuò)大微波在水產(chǎn)品凍結(jié)的應(yīng)用范圍，開(kāi)發(fā)針對(duì)不同物料的微波輔助凍結(jié)參數(shù)，通過(guò)對(duì)物料進(jìn)行品質(zhì)分析，探索微波輔助冷凍法對(duì)水產(chǎn)品品質(zhì)的影響。

1.2.4 射頻輔助凍結(jié)法 射頻是一種波長(zhǎng)為0.3～300.0 MHz 的電磁波，其在電極之間產(chǎn)生交變電場(chǎng)，水和食品中的帶電離子不斷地向兩極重新定向(如圖2所示)。射頻應(yīng)用于冷凍食品中，其原理與微波相似，誘導(dǎo)水分子偶極旋轉(zhuǎn)，降低冰點(diǎn)，促進(jìn)冰晶和更多成核位點(diǎn)的形成，并將初始冰晶分解成小冰晶[21,34-35]。射頻輔助凍結(jié)的凍結(jié)速率優(yōu)于微波輔助凍結(jié)，可能是因?yàn)樯漕l可以更好地促進(jìn)冰晶成核[36]。Hafezparast等[36]利用射頻輔助冷凍虹鱒魚(yú)(其射頻輔助冷凍裝置如圖3所示)，研究表明射頻輔助冷凍法的凍結(jié)速率與傳統(tǒng)鼓風(fēng)凍結(jié)法的相當(dāng)，但是射頻輔助冷凍法可以有效減小冰晶尺寸，當(dāng)電極間距為2 cm時(shí)，形成的冰晶尺寸約為對(duì)照組的75%，其顏色、質(zhì)構(gòu)與新鮮樣品相似。目前，射頻輔助冷凍法僅在實(shí)驗(yàn)室研究中取得了較好的效果，尚未拓展到食品工業(yè)應(yīng)用中，后續(xù)可探索射頻輔助凍結(jié)中試放大的可行性，并擴(kuò)大其對(duì)水產(chǎn)食品的應(yīng)用范圍，對(duì)工業(yè)應(yīng)用提供更多的理論依據(jù)。

2 解凍技術(shù)

冷凍水產(chǎn)品在進(jìn)一步加工前需先進(jìn)行解凍，食品工業(yè)中冷凍水產(chǎn)品的解凍終溫一般為-2～-5 ℃，此溫度下，解凍后的水產(chǎn)品便于切割或進(jìn)一步深加工利用[38-40]。由于水產(chǎn)品中含有大量不飽和脂肪酸，不適當(dāng)?shù)慕鈨龇椒〞?huì)造成水產(chǎn)品脂肪氧化、水分流失、蛋白質(zhì)氧化以及微生物污染等問(wèn)題[41-42]。為保證冷凍水產(chǎn)品解凍后能保持較好的品質(zhì)，應(yīng)根據(jù)水產(chǎn)品的種類、凍結(jié)前后物料的狀態(tài)和解凍后的用途采用較優(yōu)的解凍方法。解凍技術(shù)一般分為傳統(tǒng)解凍技術(shù)和新型解凍技術(shù)，新型解凍技術(shù)主要有超聲波解凍法、高壓靜電場(chǎng)解凍法、歐姆解凍法、微波解凍法和射頻解凍法(表2)。

圖2 射頻加熱機(jī)理[34]Figure 2 Mechanism of RF heating

1.下極板 2.聚四氟乙烯板 3.樣品 4.上極板 5.射頻腔 6.氣流 7.冰箱內(nèi)表面 8.射頻發(fā)生器圖3 射頻輔助冷凍虹鱒魚(yú)的試驗(yàn)裝置[37]Figure 3 Experimental setup for radio frequency assisted frozen rainbow trout

2.1 傳統(tǒng)解凍法

2.1.1 空氣解凍法 空氣解凍在食品工業(yè)和生活中比較常見(jiàn)，一般在15 ℃、相對(duì)濕度90%～95%下進(jìn)行[43]。通過(guò)空氣對(duì)流傳熱，使凍結(jié)食品由外向內(nèi)逐漸解凍。常見(jiàn)的空氣解凍主要為靜止空氣解凍、流動(dòng)空氣解凍和加壓流動(dòng)空氣解凍[44]。該方法操作簡(jiǎn)單、成本低，但是由于其解凍時(shí)間長(zhǎng)，凍結(jié)食品的水分容易揮發(fā)，汁液流失比較嚴(yán)重，空氣中的微生物會(huì)接觸食品表面，從而降低食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[45]。

2.1.2 水解凍法 水解凍法的解凍速率較空氣解凍法的快，對(duì)水產(chǎn)品品質(zhì)影響較小，但是解凍后水產(chǎn)品汁液流失嚴(yán)重，微生物容易污染食品表面，適合于解凍有包裝的凍結(jié)食品。余文暉等[46]采用4種解凍方法(空氣解凍、靜水解凍、流水解凍和微波解凍)解凍金槍魚(yú)，結(jié)果表明，靜水解凍可以保持金槍魚(yú)的品質(zhì)，具體表現(xiàn)為解凍后魚(yú)肉蛋白質(zhì)變性不明顯，且持水力較高，解凍損失較低，有良好的質(zhì)構(gòu)特性。水解凍時(shí)，水溫不宜超過(guò)18 ℃，且水解凍適合于帶包裝的厚度較小的冷凍水產(chǎn)品的解凍，避免水與待解凍物料直接接觸產(chǎn)生交叉污染。

2.2 新型物理場(chǎng)解凍法

2.2.1 超聲波輔助解凍 超聲波解凍的原理主要是利用其熱效應(yīng)，使介質(zhì)內(nèi)部溫度升高，解凍迅速且溫度分布較均勻，這主要由于超聲波在凍融邊界附近迅速衰減，將超聲波在介質(zhì)中產(chǎn)生的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能，從而達(dá)到解凍的目的[12,47]。Kissam等[48]采用超聲波(1 500 Hz，60 W)水浸解凍對(duì)魚(yú)塊進(jìn)行解凍，與水浸解凍相比，其解凍時(shí)間縮短了71%，但兩種解凍方法對(duì)魚(yú)塊品質(zhì)的影響無(wú)顯著性差異。Mingtang等[49]使用超聲結(jié)合微波和超聲結(jié)合遠(yuǎn)紅外的方法解凍黑鱸魚(yú)，并測(cè)定了蛋白質(zhì)的聚集及其二級(jí)結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明，兩種方法均可以保持蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性和凝膠性，并改善魚(yú)肉品質(zhì)。Lu等[50]研究了超聲波結(jié)合微波和超聲波結(jié)合紅外解凍紅姑魚(yú)，發(fā)現(xiàn)兩種方法均可抑制蛋白質(zhì)的變性和水分遷移。超聲輔助解凍技術(shù)雖然是一種新穎有效的技術(shù)，但其功耗高、局部加熱、穿透性差等問(wèn)題仍然存在[51]。

2.2.2 高壓靜電場(chǎng)解凍法 高壓靜電場(chǎng)產(chǎn)生的微能量能加速凍結(jié)食品的冰層結(jié)構(gòu)氫鍵斷裂，使冰晶粒徑減小，促進(jìn)冰晶過(guò)渡到水的狀態(tài)，以達(dá)到加速解凍速率的目的[52]。Mousakhani等[53]在電極間隙為3.0，4.5，6.0 cm，電壓為4.5～14.0 kV下解凍金槍魚(yú)，發(fā)現(xiàn)高壓電場(chǎng)解凍可以顯著提高金槍魚(yú)的解凍速率，抑制微生物生長(zhǎng)，并降低總揮發(fā)性鹽基氮含量，但是魚(yú)的顏色、質(zhì)構(gòu)、蛋白質(zhì)的溶解度降低。Li等[54]研究表明，高壓靜電場(chǎng)不僅可以有效縮短鯉魚(yú)的解凍時(shí)間，提高魚(yú)肉的持水力和降低微生物數(shù)量，還可以提高AMP-脫氨酶活性。唐夢(mèng)等[55]研究表明，3.8 kV 高壓靜電場(chǎng)的解凍速率為空氣的1.59倍，而且較好地保持了金槍魚(yú)的品質(zhì)。高壓靜電場(chǎng)解凍技術(shù)的解凍速率快，能較大程度保持水產(chǎn)品的品質(zhì)，但是由于解凍環(huán)境濕度大，電壓較高的情況下，空氣可能會(huì)被擊穿，存在一定的安全隱患，后續(xù)需深入探究不同電壓和電極間隙等條件對(duì)不同類型水產(chǎn)品的解凍速率、蛋白質(zhì)以及微生物的影響。

2.2.3 歐姆解凍 歐姆解凍又稱電阻解凍，其解凍原理為電流通過(guò)冷凍食品形成電阻，電能在食品內(nèi)部瞬間轉(zhuǎn)化為熱能，從而快速解凍冷凍食品[14,56]。Miao等[57]發(fā)現(xiàn)魚(yú)糜的解凍速率隨電極溶液濃度的增加而線性增加，由于歐姆解凍速率較快，從而抑制解凍過(guò)程中重結(jié)晶生成，并且經(jīng)歐姆解凍后的魚(yú)糜凝膠比傳統(tǒng)解凍方法的更強(qiáng)。Liu等[58]研究表明，水分含量高和脂肪含量低的金槍魚(yú)部位電導(dǎo)率最高，解凍速率最快，且沿肌肉紋理平行放置電極和肌肉膜的去除會(huì)提升其電導(dǎo)率，加快金槍魚(yú)的解凍速率。歐姆解凍應(yīng)用于冷凍水產(chǎn)品中，由于電極直接與樣品接觸，可能會(huì)對(duì)食品造成污染，對(duì)于非均質(zhì)的食品解凍，由于食品內(nèi)部電阻不同會(huì)造成解凍不均勻現(xiàn)象。目前，有關(guān)歐姆解凍在水產(chǎn)品中的應(yīng)用尚且較少，后續(xù)可以將歐姆解凍應(yīng)用于較薄的片狀或塊狀的水產(chǎn)品中。

表2 新型物理場(chǎng)解凍法原理及評(píng)價(jià)Table 2 Principles and evaluation of new physical field thawing method

2.2.4 微波解凍法 微波解凍的原理是食品內(nèi)部偶極子在交變電磁場(chǎng)的作用下不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，摩擦產(chǎn)生熱量，可顯著提高其解凍速率[59]。Baygar等[60]研究表明，經(jīng)微波解凍多次凍融的鱸魚(yú)，其pH、揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)、三甲胺(TMA-N)、硫代巴比妥酸值(TBA)值升高，粗蛋白和粗脂肪含量降低，魚(yú)鰭、魚(yú)尾等部位有熟化現(xiàn)象，建議不宜采用微波解凍反復(fù)凍融的整條魚(yú)。微波解凍存在溫度分布不均勻的問(wèn)題，由于在解凍過(guò)程中，魚(yú)的尾和鰭部位肉質(zhì)薄，其介電損耗常數(shù)在解凍過(guò)程中會(huì)急劇增加，吸收更多熱量，而未解凍的部位吸收的熱量較少，造成邊角過(guò)熱[61-62]。宦海珍等[63]研究表明，500 W微波對(duì)魷魚(yú)的保水性及顏色的影響最小，微波解凍速率顯著優(yōu)于冷藏解凍，但是不利于秘魯魷魚(yú)品質(zhì)保持。Zhang等[64]研發(fā)了915 MHz中頻微波解凍系統(tǒng)的數(shù)值模擬模型，并分析了其加熱特性。后續(xù)應(yīng)優(yōu)化適當(dāng)?shù)臄?shù)字模擬模型，以解決微波加熱不均勻的問(wèn)題。

2.2.5 射頻解凍法 射頻解凍原理與微波解凍的相同，射頻的電磁波頻率低于微波，其穿透深度較大，解凍速度快，均勻性相對(duì)較好，可較好地保持水產(chǎn)品品質(zhì)。Llave等[39]研究表明，當(dāng)解凍終溫為-3～1 ℃時(shí)，金槍魚(yú)的冰晶開(kāi)始融化成水，介電常數(shù)增大，與傳統(tǒng)解凍方法相比，其解凍速率減小了3倍，且溫度分布均勻。王亞盛[65]研究了27.12 MHz射頻體系解凍鲅魚(yú)，結(jié)果表明解凍后的鲅魚(yú)色澤和質(zhì)構(gòu)較好，解凍速率較快且溫度分布較為均勻，這是由于射頻穿透深度遠(yuǎn)大于鲅魚(yú)塊厚度，提高了樣品的溫度分布均勻性。Koray等[66]采用射頻解凍1.5 kg 蝦塊，發(fā)現(xiàn)射頻解凍蝦塊溫度分布均勻，當(dāng)極板間距為15 cm，射頻時(shí)間為7 min時(shí)，蝦塊中心溫度由-22 ℃升至-3 ℃。Bedane等[67]研究表明在傳送帶條件下解凍食品物料可以提高溫度分布均勻性。Llave等[68]建立了金槍魚(yú)射頻解凍的數(shù)學(xué)模型，使用13.56 MHz的平行板射頻系統(tǒng)測(cè)試模擬結(jié)果，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，發(fā)現(xiàn)上電極尺寸與樣品表面尺寸接近時(shí)，解凍均勻性最佳。He等[69]研究表明解凍樣品為圓柱狀時(shí)，可減少邊角效應(yīng)，提高解凍均勻性。射頻解凍適用于體積較大的塊狀水產(chǎn)食品，對(duì)于不規(guī)則水產(chǎn)食品的解凍可以通過(guò)改善樣品形狀[13]以及解凍環(huán)繞介質(zhì)等方法提高射頻解凍均勻性，并進(jìn)一步研究水產(chǎn)品解凍后的理化性質(zhì)。此外，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，減小研究成本和試驗(yàn)中的誤差，促進(jìn)射頻技術(shù)更好地應(yīng)用于水產(chǎn)品解凍中。

3 結(jié)論及展望

為防止腐敗，冷凍水產(chǎn)品的加工、貯藏、運(yùn)輸、銷售過(guò)程中都應(yīng)保持在溫度較低的環(huán)境中。將新型冷凍解凍技術(shù)應(yīng)用于冷凍水產(chǎn)品冷鏈中，擴(kuò)大新型冷凍解凍技術(shù)的應(yīng)用范圍，可以在銷售前最大程度保持水產(chǎn)品的品質(zhì)。傳統(tǒng)的冷凍、解凍技術(shù)成熟，但處理時(shí)間長(zhǎng)，水產(chǎn)品品質(zhì)受到了較大程度的影響。新型冷凍、解凍技術(shù)的應(yīng)用可以較大程度保持水產(chǎn)品的品質(zhì)，但仍存在一些固有的問(wèn)題，如成本較高、對(duì)不同種類的水產(chǎn)品普適性較差以及不能實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)等問(wèn)題。因此需要更深入地研究其機(jī)理，針對(duì)不同種類、形態(tài)、組分的水產(chǎn)品，優(yōu)化新型凍結(jié)、解凍技術(shù)及工藝，并使用多重聯(lián)合冷凍、解凍技術(shù)，擴(kuò)大新技術(shù)在水產(chǎn)品中的應(yīng)用范圍。研究過(guò)程中應(yīng)深入對(duì)凍結(jié)、解凍后的水產(chǎn)品進(jìn)行理化品質(zhì)分析，探究新型冷凍、解凍技術(shù)對(duì)水產(chǎn)品品質(zhì)的影響。此外，需進(jìn)一步研發(fā)適合工業(yè)使用的凍結(jié)、解凍設(shè)備，減小處理空間并提升產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)新型凍結(jié)、解凍技術(shù)在食品工業(yè)中的大規(guī)模生產(chǎn)。