《食品科学》：郑州轻工业大学白艳红教授等：不同功率超声辅助浸渍冷冻对牛肉品质的影响

肉品的保藏方式有多种，冷冻贮存被广泛使用。传统的冻结方式如空气冷冻（AF）和浸渍冷冻（IF）会产生大而不规则的胞外冰晶，导致肌纤维断裂，造成保水性降低，降低肉品品质。超声辅助浸渍冷冻（UIF）是一种结合了超声波和浸入式冷冻的新型快速冷冻技术，它能有效控制食品质量。有研究表明通过调整超声波的工艺参数，可以有效控制食品冷冻过程中冰晶的生长和分布，从而缩短食品的冷冻时间，减弱冷冻对食品微观结构的破坏，提高食品质量。

郑州轻工业大学食品与生物工程学院的栗俊广、岳晓楠、白艳红*等考察不同超声功率辅助冷冻牛肉，评估超声辅助冷冻对牛肉蒸煮损失、剪切力、水分分布以及微观结构等各方面的影响，旨在为超声波在肉品冷冻工业中的应用提供理论指导。

1 超声辅助冷冻对牛肉冻结速率的影响

冻结曲线体现了不同冷冻方法对牛肉样品冷冻过程和温度变化的影响，可用来评估样品的冷冻速率。冷冻速率与冷冻样品中冰晶的分布和大小密切相关。快速冷冻产生的冰晶更小，分布更均匀，因而会提高冷冻样品的质量。如图1所示，冻结曲线分为3 个阶段：预冷冻阶段（4～－1 ℃）、相变阶段（－1～－5 ℃）和过冷阶段（－5～－18 ℃）。由图1可知，AF的冷冻时间最长，为10 770 s，IF的冷冻时间为3 210 s，UIF-200 W的冷冻时间为2 700 s，UIF-400 W冷冻时间为2 430 s，UIF-600 W冷冻时间为2 610 s，较AF组的冻结时间分别降低了70.19%、74.93%、77.44%、75.77%，另外UIF处理组的冻结时间明显短于IF处理组，这可能是因为超声的空化作用会产生空化气泡，而空化气泡产生的机械力可以将原始冰晶分解成更小的尺寸，加速冰晶的形成，从而缩短UIF组的冻结时间。而在本研究中，UIF-400 W的冷冻时间短于UIF-200 W和UIF-600 W组，表示不合适的超声功率可能会使样品表面产生过多的热量，使样品和冷却液产生热交换障碍，导致冻结时间更长。

2 超声辅助冷冻对牛肉持水性的影响

牛肉的形态、质量和感官特征均会受到解冻损失的影响。如图2所示，AF和IF组样品的解冻损失分别为（3.56±0.01）%、（2.61±0.25）%，明显大于其他处理组（

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3 超声辅助冷冻对牛肉冻结后剪切力的影响

如图3所示，AF组的剪切力最高，这归因于缓慢冻结引起大量水分流失，从而减小了肌肉的嫩度。UIF-400 W处理过的牛肉样品的剪切力为（8.69±0.65）kg，与新鲜牛肉组无显著差异（

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4 超声辅助冷冻对牛肉冻结后表面色泽的影响

表面色泽在消费者评判牛肉可接受性中发挥重要作用，如表1所示，IF组

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5 超声辅助冷冻对牛肉可冻结水含量的影响

如表2所示，经冷冻处理后各组牛肉的可冻结水含量均有所增加，AF组和IF组

6 超声辅助冷冻对牛肉冷冻后水分分布的影响

低场核磁共振可用来评判各处理组中肌肉内部水分分布和流动情况。肌肉中水分一般以3 种不同形式存在，其中

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如图4A所示，不同冷冻处理组的

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磁共振成像可以可视化肉品水分的空间内部形态以及水分分布情况。如图4B所示，磁共振成像中，从蓝色到红色表示水分含量的增加，红色区域代表质子密度较高，绿色区域则代表质子密度较低。AF和IF处理样品的颜色比其他样品更绿。UIF处理的样品含有更多的红色区域，UIF-400 W空间内部水分分布更加均匀，且红色区域最广，与新鲜牛肉较接近。这表明超声冷冻有利于保持样品质量，且低场核磁与磁共振成像结果一致。

7 超声辅助冷冻对牛肉冻结后微观结构的影响

如图5所示，红色为肌纤维结构，白色为冰晶融化形成的空隙，AF组较其他处理组横纵截面具有更大和不均匀的冰晶空隙，且组织间隙较宽，而UIF-400 W的显微结构最接近于鲜肉组，网络结构致密，较为均匀，纵截面中纤维组织断裂较少，肌纤维间隔也较小，这可能是由于在适当功率的超声辅助下诱导成核，并在冷冻过程中显著增加肌肉中的冰核数量，导致冰晶变小，从而减弱对肌肉的损伤。

如图6所示，不同超声功率处理组中冰晶的平均粒径较对照组均有所增加，但UIF-400 W组存在较小的冰晶腔，平均冰晶粒径为（32.81±1.64）μm，IF、UIF-200 W和UIF-600 W组间无明显差异（P＞0.05），但较UIF-400 W分别增加了55.56%、36.21%、48.52%。这也表明超声波功率会影响冰晶的大小和分布。适当的超声功率可以最大限度地减少冷冻食品的机械损伤。另外Zhang Mingcheng等研究表明，超声波功率的选择会影响冰晶的大小和冰晶在肌肉中的分布，在超声180 W处理的样品中检测到最小和最均匀的冰晶。

FE-SEM观察结果如图7所示，这与偏光显微镜结果相似。新鲜样品的空隙比其他样品小，且肌纤维紧密，网络结构小而均匀。由于AF和IF组的冷冻速率比其他超声处理组慢，导致细胞内外产生许多大冰晶体，导致孔径变大，而且AF组肌肉纤维发生明显断裂和弯曲，IF组肌肉纤维间隙变大，但UIF-400 W显示出高密度的小孔径，肌肉纤维排列整齐，看起来更加紧凑和致密，这也表明UIF-400 W组的结构损伤最小，这与前面的解冻损失和蒸煮损失结果一致。Islam等 将直接接触超声应用于蘑菇的冷冻贮存，结果也表明超声波加速了冰晶的成核并减少了冰晶的尺寸和分布。

结 论

本研究分析了不同功率超声辅助浸渍冻结对牛肉品质的影响。结果发现，UIF抑制了冰晶的生长，且减少了解冻、蒸煮损失，并且与IF组相比，UIF组可冻结水含量有明显降低，且随功率的增加呈先下降后上升的趋势，在UIF-400 W处

作者简介

通信作者：

白艳红，女，博士，教授，博士生导师，郑州轻工业大学副校长，河南省学术技术带头人，河南省肉品加工与质量安全控制创新型科技团队带头人，兼任河南省冷链食品质量安全控制重点实验室主任，河南省食品科学技术学会副理事长，中国畜产品加工研究会理事，Food Science of Animal Products科学主编，Journal of Food Safety、《食品科学》《肉类研究》《食品质量安全检测学报》编委。主要研究领域为畜产品加工与质量安全控制。发展了原料肉低温等离子体非热杀菌技术与基础研究理论；开发了冷鲜肉类加工安全追溯体系，实现了从养殖到餐桌全程质量安全溯源；研发了具有自主知识产权的原料肉冰温保鲜技术、凝胶肉制品变压耦合乳化成型技术、酱卤肉制品产业化精准加工技术。先后主持承担了国家自然科学基金面上项目、“十三五”国家重点研发计划子课题、河南省重大专项等项目12 项。发表SCI/EI收录论文60余篇，其中ESI高被引论文3 篇；出版著作5 部，其中共同主编国家级规划教材1 部；授权国家发明专利6 件，参与制修订国家、行业标准4 项，获河南省科学技术进步奖二等奖2 项，中国轻工业联合会科学技术进步奖二等奖1 项。

第一作者：

栗俊广，男，1987年10月生，博士，副教授，硕士生导师，现任郑州轻工业大学科技处副处长，河南省优秀教师、教育厅科技创新人才、省青年托举人才、省青年骨干教师。主持首批国家级一流本科课程1 门，获河南省高等学校教学成果一等奖1 项、优秀课程一等奖1 项。主要从事肉品加工与质量安全控制研究，近年来主持国家自然基金项目、河南省科技攻关、河南省青年骨干教师、河南省青年托举人才、市重大科技专项等纵向项目9 项，主持企业委托横向项目8 项，发表论文30余篇，获授权发明专利和软著8 件，出版专著1 部，参与制定国家标准1 项，获得省部级科技进步一等奖1 项，二等奖3 项。

本文《 不同功率超声辅助浸渍冷冻对牛肉品质的影响 》来源于《食品科学》2024年45卷第11期235-242页，作者： 栗俊广，岳晓楠，孙晨皓，赵建生，陈博，刘思豪，白艳红 。DOI: 10.7506/spkx1002-6630-20231023-180 。点击下方 阅读原文 即可查看文章相关信息。

实习编辑：陈丽先；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

为深入探讨未来食品在大食物观框架下的创新发展机遇与挑战，促进产学研用各界的交流合作，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办，西华大学食品与生物工程学院、四川旅游学院烹饪与食品科学工程学院、西南民族大学药学与食品学院、四川轻化工大学生物工程学院、成都大学食品与生物工程学院、成都医学院检验医学院、四川省农业科学院农产品加工研究所、中国农业科学院都市农业研究所、四川大学农产品加工研究院、西昌学院农业科学学院、宿州学院生物与食品工程学院、大连民族大学生命科学学院、北京联合大学保健食品功能检测中心共同主办的“第二届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会”即将于2025年5月24-25日在中国 四川 成都召开。

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