超声波技术在肉品加工中的应用研究进展.pdf
《超声波技术在肉品加工中的应用研究进展.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《超声波技术在肉品加工中的应用研究进展.pdf(9页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、黄荣秋,臧明伍,李海花,等.超声波技术在肉品加工中的应用研究进展 J.食品工业科技,2023,44(20):431439.doi:10.13386/j.issn1002-0306.2022100228HUANGRongqiu,ZANGMingwu,LIHaihua,etal.ResearchAdvanceofApplicationofUltrasonicTreatmentinMeatProcessingJ.Science and Technology of Food Industry,2023,44(20):431439.(in Chinese with English abstract).d
2、oi:10.13386/j.issn1002-0306.2022100228 专题综述 超声波技术在肉品加工中的应用研究进展超声波技术在肉品加工中的应用研究进展黄荣秋1,2,臧明伍1,*,李海花2,柴悦1,2,赵冰1,张顺亮1,张哲奇1,张凯华1,李素1,吴倩蓉1,李丹1(1.中国肉类食品综合研究中心北京食品科学研究院,北京100068;2.天津农学院动物科学与动物医学院天津市农业动物繁育与健康养殖重点实验室,天津300384)摘要:目前,超声波处理在肉品加工前处理及热加工中得到广泛的研究和应用,研究普遍认为超声波的空化效应、机械效应和热效应是引起肉品品质改变的主要原因。本文综述了超声波技术在
3、肉品加工中的技术原理及其在肉品加工前处理和热加工过程中的应用进展,阐述了超声波辅助加工过程中对肉类嫩度、色泽、保水性及脂质、蛋白质氧化的改善效果,并对其应用前景进行展望。总体而言,超声波技术在辅助冻结、解冻、腌制、热加工中对肉类理化性质及感官品质具有显著改善作用。本文为超声波技术在肉品加工中的应用提供了理论参考。关键词:超声波,原理,应用,前处理,热加工,肉类品质本文网刊:中图分类号:TS251.4文献标识码:A文章编号:10020306(2023)20043109DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2022100228ResearchAdvanceofApplicati
4、onofUltrasonicTreatmentinMeatProcessingHUANGRongqiu1,2,ZANGMingwu1,*,LIHaihua2,CHAIYue1,2,ZHAOBing1,ZHANGShunliang1,ZHANGZheqi1,ZHANGKaihua1,LISu1,WUQianrong1,LIDan1(1.ChinaMeatResearchCenter,BeijingAcademyofFoodScienceCenterforFoodEvaluation,Beijing100068,China;2.TianjinKeyLaboratoryofAgriculturalA
5、nimalBreedingandHealthyHusbandry,CollegeofAnimalScienceandVeterinaryMedicine,TianjinAgriculturalUniversity,Tianjin300384,China)Abstract:Ultrasonictreatmenthasbeenwidelyresearchedandappliedinthepre-processingandthermalprocessingofmeatandmeatprocessedproductsatpresent.Thecavitationeffect,mechanicaleff
6、ect,andthermaleffectofultrasonicwaveareconsideredtobethemainreasonsforthechangesofmeatquality.Inthispaper,thebasicprincipleofultrasoundandtheapplicationprogressinpre-treatmentandthermalprocessinginmeatprocessingarereviewed.Theeffectsofultrasonictreatmentonmeattenderness,color,waterholdingcapacity,an
7、dlipidandproteinoxidationaresummarized.Thefutureprospectofitsapplicationisalsoproposed.Ingeneral,thephysicochemicalpropertyandsensoryqualityofmeatandmeatprocessedproductsaresignificantlyimprovedduringultrasound-assistedfreezing,thawing,curing,andthermalprocessing.Thepaperprovidesatheoreticalreferenc
8、efortheapplicationofultrasonictreatmentinmeatprocessing.Keywords:ultrasonicwave;principle;application;pre-treatment;thermalprocessing;meatquality超声波是由声波传播过程中介质分子运动产生的机械波组成,传播频率高,不能被人耳察觉1,广泛应用于化工、医药、农业等领域25。近年来,超声波技术在食品工业中的应用也发展迅速,在结晶、干燥、提取、杀菌、酶活调控、肉品品质改善等方面得到广泛研究与应用。在改善肉品品质方面,超声波辅助其它技术在肉品加工过程中可以对肉品品
9、质起到很好的调控作收稿日期:20221024基金项目:北京市科技计划(Z191100004019011);北京市科技计划(Z221100007122010);北京市自然科学基金项目“磷脂分子介导猪肉宰后成熟过程直链醛类风味形成机制”(6224065)。作者简介:黄荣秋(1997),女,硕士研究生,研究方向:动物性食品生产与安全,E-mail:。*通信作者:臧明伍(1981),男,博士,教授级高级工程师,研究方向:肉品科学与食品安全,E-mail:。第44卷第20期食品工业科技Vol.44No.202023年10月ScienceandTechnologyofFoodIndustryOct.202
10、3用6。目前,超声波技术在肉品加工中的应用多集中在辅助冷冻储存、加工前处理及热加工过程中,对改善肉质、辅助冻结、提高解冻效率、辅助腌制等方面效果显著,在防腐、乳化、嫩化等过程中具有改变肉品物理、化学性质的能力7。根据超声波强度的不同,其在调节酶活方面也有一定程度贡献8。虽然超声波已被用于肉品加工过程中的工艺改善,但仅有少数工艺被用于工业化生产,需要继续研究以扩大工业化规模应用。与此同时,高强度的超声波处理被证实有促进氧化的效果,而过度氧化对肉品品质产生一定负面影响。因此,明确肉品超声波处理加工特性对于调控肉品品质显得尤为重要9。本文介绍了超声波技术应用原理及在肉类加工中前处理及热加工过程中应用
11、进展,并评估超声波辅助加工对肉制品嫩度、色泽、持水力及脂质氧化、蛋白质氧化的影响,为提高产品加工效率,改善产品品质提供理论依据。1超声波技术原理超声波是一种机械波,主要将电能转化为机械能,其传播速度受介质性质影响,一般通过空化效应、机械效应和热效应发挥作用6,图 1 为超声波作用原理。空化效应主要是指存在于液体中的微气核空化泡在超声波作用下振动,当声压达到一定值时形成负压,空化气泡生长、膨胀、破裂、收缩的动力学过程,空化效应同时伴随着空化气泡局部高温高压的产生及强大的冲击力带来的微射流10。空化气泡的震荡和生长又称为稳态空化,此过程相对稳定,没有温度和压强的剧烈变化;空化气泡收缩与破裂称为瞬时
12、空化,瞬时空化取决于超声波的振幅与频率,空化泡爆破瞬间释放局部温度可高达 5000K,压强可达50MPa7。由于空化泡的分布并不均匀,因此空化效果可能有所不同1112。机械效应一方面包括空化气泡破裂产生的微射流和冲击波产生的机械能;另一方面超声波在介质中传播,介质质点在声波作用下振动产生较高的加速度,对介质结构具有破坏作用13。超声波在介质中传播产生的反射波也会引发机械效应产生。以上机械反应在超声波处理中并不是单独存在,而是协同发挥作用1415。超声波在传播过程中伴随能量的传播。介质机械振动过程中摩擦产热、对外部能量的吸收、空化气泡爆破产生的高温等是导致热效应产生的主要原因10,其中空化效应导
13、致局部高温,其它原因导致介质温度整体升高。除空化效应、机械效应和热效应外,超声波处理弥散作用在肉制品加工过程中有所应用。超声波处理有助于改善细胞通透性,加速生物膜物质交换,在肉制品腌制过程中广泛应用,有效缩短腌制时间16。2超声波在肉品前处理中的应用2.1超声波辅助冻结在肉品中的应用冷冻保存是肉类储存、运输过程中最常用的方法,低温有助于降低生物化学反应速率,抑制微生物生长繁殖,从而保证产品质量安全17。研究发现,冷冻速率与肉品色泽、保水性、组织结构等品质参数密切相关,冷冻产生冰晶的位置和大小是决定冷冻产品质量的重要因素18。传统的冻结方法速率较低,形成冰晶较大且尖锐,容易造成细胞损伤,影响产品
14、质量。超声波辅助冻结的应用提高了肉品冷冻效率,增加冰晶的成核率,促进小冰晶的产生,从而降低对肉品微观结构的破坏19,提高冷冻肉质量。目前的研究认为,超声波空化气泡破裂局部高压的产生有助于增加冰核的数量及产生速度,产生的微射流可使大冰晶碎裂成小冰晶,降低冰晶的形成对组织结构完整性的破坏20。另外,微射流的产生可有效提高冻结水与未冻水之间的热量传递效率,加速冰晶的产生,提高肉类冷冻速率21。但超声波热效应的产生可能阻碍冰晶的产生,因此超声波参数的确定在生产中尤为重要。研究人员在探究超声波辅助冷冻对畜禽肉质的影响中得到,相较于传统冻结方式,超声波辅助冷冻在提高冷冻效率、减少水分损失、改善肉质中效果显
15、著(表 1)2224。然而,过高强度的超声波处理能显著增加肌纤维间隙,导致肌肉组织物理特性弱化,因此恰当的超声处理功率(160180W)是减小冷冻冰晶尺寸、增加冰核数量的关键。已有研究证明,超声波辅助冻结技术的产生可有效提高肉类冻结速率,对保障冷冻肉食用品质方面发挥积极作用。超声波声压(Pa)时间(t)空化泡产生空化泡生长空化泡爆破冲击波空化泡微射流超声波水分子OOHHH+OHHHABC图1超声波作用原理示意图Fig.1Schematicdiagramofultrasonicactionprinciple注:A:超声空化效应;B:空化气泡破裂及微射流的产生;C:水分子分解产生自由基。432食品
16、工业科技2023 年10月2.2超声波在肉品解冻中的应用除冻结工艺外,超声波对肉品解冻工艺的发展发挥重要作用。不当的解冻方式会造成水分及营养物质的流失,导致产品保水性变差。引起冷冻肉感官品质下降及营养物质流失的主要原因是解冻过程中肌肉完整结构的损伤7。传统解冻方法解冻效率低,不适应规模化生产,超声波辅助解冻技术的发展有效减少了冷冻肉的解冻时间,并实现低温条件下快速解冻,提高了冷冻肉解冻品质。超声波声能向热能的转化加速了解冻过程,肉品的快速解冻有助于保持产品肌纤维结构的完整性。高功率的超声波有助于提高热能在介质中的扩散速度,适当功率的超声辅助解冻有助于低温快速解冻的实现,有效预防高温对肉质的影响
17、25。另外,超声波的传播在固体中的衰减速度大于在液体中的衰减速度,且易在固液界面产生反射,因此导致固体冰晶对能量吸收更高,加速冰晶溶解。目前,在超声辅助解冻技术对猪肉、牛肉、羊肉、鸡肉、鱼类解冻品质的影响领域已有诸多研究。Wang 等26通过比较真空解冻、超声波解冻和微波解冻对猪背最长肌品质影响,发现真空解冻和超声波解冻对肉品品质的影响相对较低。Zhang 等27通过研究不同功率的超声辅助浸泡解冻对鸡胸肉解冻速度及理化性质的影响,表明 300W 的超声波辅助浸泡解冻有效降低样品结合水和自由水的解冻损失,很大程度保持肌原纤维蛋白结构的完整性;适当功率的超声波处理可以加快解冻速率的同时保证肉品品质
18、,但对微观结构会造成一定影响。Guo 等28研究不同功率的超声波对牦牛肉解冻品质的影响,发现低功率超声波(400W)在加快解冻速率的同时保证细胞完整性,但肌纤维面积显著增加,600W 功率的超声波处理肌纤维边界消失,肌纤维细胞发生破裂,证明高功率的超声波处理对肉品品质和结构产生不利影响。因此,针对不同的样品特性设置超声波处理参数是工业化生产中面临的重要问题。2.3超声波在肉类腌制中的应用腌制是肉制品前处理的重要环节,目的在于延长产品保质期及改善产品感官品质。传统的腌制方法包括干腌、湿腌、盐水注射腌制、滚揉等29。腌制过程主要涉及两种物质传递过程,一种为肉中水分向外迁移过程,另外一种为腌制液成分
19、向肉内部渗透扩散过程30。外界高盐环境通过高压渗透作用促使肉中水分快速向外迁移,盐离子向内渗透却尤为缓慢,通过注射盐水可有所改善,但盐水注射易造成分布不均,导致产品品质不稳定。超声波的应用可以改变肌纤维的结构,增强生物膜的通透性,显著提高肌肉组织渗透性,有效缩短腌制时间,提高生产效率16。超声波辅助腌制对肉品持水性、嫩度、肉色、微生物总量及风味物质产生等均发挥着重要作用。超声功率、超声时间、腌制液盐离子浓度等均是影响盐离子扩散的重要因素(表 2)。Crcel 等30研究发现在超声强度阈值以上,猪里脊肉 NaCl 含量与超声波强度成比例增加。超声波空化效应产生的微射流影响传质过程,空化气泡破裂对
20、肌肉结构造成的损害影响肌肉嫩度和持水性。Pan 等31认为超声波加速盐离子向宰后肌肉内传播,且增加肌肉蛋白质氧化敏感性,相比静态腌制,在色泽和保水性上有所改善。Li等32研究超声波辅助滚揉腌制对肌肉品质属性的影响,得到超声波辅助处理显著提高了腌制液吸收,鸡胸肉嫩度和口感有所改善。超声波辅助腌制是超声波空化效应、机械效应与弥散作用协同作用的结果,其在提升腌制效率的同时可能对肉质造成其它的影响,目前研究认为超声波辅助腌制对产品脂质和蛋白质氧化具有促进作用。Kang 等33在研究超声强度表1超声波辅助冻结在肉品中的相关研究结果Table1Relevantresearchresultsoftheeff
21、ectofultrasonic-assistedfreezingonmeatquality名称工艺参数品质参考文献鲤鱼功率:0、125、150、175、200W频率:30kHz时间:30s开,30s关;持续9min最佳功率175W时解冻损失与蒸煮损失较低,冷冻冰晶尺寸较小,冷冻时间缩小,鱼肉品质改善。Sun等22猪肉功率:180W至中心温度达-20冰晶尺寸小且均匀,蒸煮损失低于空气冷冻,脂质氧化程度较低。Zhang等23鸡胸肉功率:125、165、205、245W165W时冷冻时间显著下降,冰晶更小更均匀,解冻损失与蒸煮损失降低。Zhang等24表2超声波辅助腌制在肉品中的相关研究结果Tabl
22、e2Relatedresearchresultsofultrasonic-assistedcuringonmeatquality名称工艺(类别)品质参考文献猪里脊静态腌制、盐水搅拌腌制、超声辅助腌制超声辅助腌制NaCl传质速率与超声强度成比例增长,持水力增强。Crcel等30猪股二头肌静态腌制、超声辅助腌制(20kHz,350W,1h)超声辅助腌制有利于感官品质的改善,蛋白质氧化敏感性增强。Pan等31鸡胸肉超声波辅助滚揉研制(40kHz,140W)显著提高腌制速率,加速肌纤维断裂Li等32牛肉静态腌制、超声波辅助腌制(功率:2.39、6.23、11.32、20.96W/cm2,时间:30、6
23、0、90、120min)超声辅助研制加速蛋白质聚集及自由基的产生。Kang等33牛肉超声波辅助腌制(2%、4%、6%NaCl,500W,25kH,1h)超声波辅助腌制有助于增强低盐腌制效果,提高MUFA含量。陈银基等34第44卷第20期黄荣秋,等:超声波技术在肉品加工中的应用研究进展433和超声时间对蛋白质氧化和结构的影响中发现超声波处理增加了蛋白质聚集,空化效应产生的自由基导致蛋白质氧化的发生。陈银基等34采用不同浓度食盐结合超声波对牛肉进行腌制发现,超声波辅助腌制可以提高牛肉不饱和脂肪酸含量及脂质氧化程度。基于超声波辅助腌制提高腌制液扩散速度基础上,相关研究人员在低盐腌制,开发低盐肉制品上
24、进行系列研究,为降低膳食盐摄入作出努力。Pinton 等35研究氯化钠替代物对肉糜品质影响,发现 KCl 替代钠盐结合超声波处理猪肉糜储存期间脂质氧化及感官水平没有显著影响,为低钠盐肉制品的开发提供了理论依据。3超声波处理在肉类热加工中的应用肉制品热加工过程对肉品品质产生直接影响,主要涉及胶原蛋白和肌原纤维蛋白变性。传统热加工过程加工耗时长、能源消耗量大,且长时间高温处理在导致蛋白质变性的同时,可能引起营养物质流失,风味、色泽等质量下降36。研究显示,超声波辅助加工较传统加工方法耗时短,且有助于改善产品质地。超声波作为一种新型加工技术在肉制品加工过程中被用于改善产品属性,使其获得良好的感官品质
25、36。传统热加工方式包括煎炸、蒸煮等,长时间高温加热不利于肉色、水分等的保持,同时导致蛋白结构发生改变,影响食用品质。相较于传统加工方法超声波辅助加工可有效提高加工过程中热传导率,是缩短加工时间的主要原因,在改善产品蒸煮损失、保持肉色、改善整体风味轮廓中发挥重要作用。研究证实,超声波技术在肉制品煎炸、蒸煮过程中通过促进自由基产生、改变肉品微观结构等最终对感官特性产生影响3738。低功率超声波辅助油炸产品空化效应导致肌纤维适度断裂,增加产品嫩度。Wang 等38研究不同功率超声处理对油炸肉丸理化特性及微观结构影响,发现超声波可有效缩短加工时间,降低水分损失,提高产品得率,显微镜观察到纤维网络交联
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 超声波 技术 加工 中的 应用 研究进展
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。