鄭大宇，劉 蕾，毛偉杰，姜 荔

(哈爾濱商業(yè)大學(xué) 能源與建筑工程學(xué)院，哈爾濱 150028)

金槍魚(yú)解凍技術(shù)研究

鄭大宇，劉 蕾，毛偉杰，姜 荔

(哈爾濱商業(yè)大學(xué) 能源與建筑工程學(xué)院，哈爾濱 150028)

介紹了金槍魚(yú)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及食用方式.闡述了國(guó)內(nèi)外的解凍方式及其優(yōu)缺點(diǎn).應(yīng)用通電加熱技術(shù)具有加熱速度快、加熱均勻、能量利用率高等優(yōu)點(diǎn).近幾年已被廣泛應(yīng)用于處理液體方面，而在肉制品處理方面還處于應(yīng)用研究技術(shù)水平.通電加熱技術(shù)在高質(zhì)量解凍產(chǎn)品方面有很大的潛能.

金槍魚(yú)；解凍；通電加熱

魚(yú)肉是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要來(lái)源，特別是在許多沿海國(guó)家[1].魚(yú)肉提供人類(lèi)食用的動(dòng)物蛋白的17%及人類(lèi)消耗總蛋白質(zhì)的6%[2].金槍魚(yú)占海洋捕撈漁業(yè)的20%，以滿足全世界對(duì)于蛋白質(zhì)的需求[3].根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，目前世界大洋性漁業(yè)總產(chǎn)量為8.5×106t，其中金槍魚(yú)的產(chǎn)量超過(guò)6×106t，占公海漁業(yè)總產(chǎn)量70%以上，是世界遠(yuǎn)洋漁業(yè)的重要作業(yè)魚(yú)種之一.近幾年全球?qū)τ谛迈r及冷凍金槍魚(yú)的需求迅速增長(zhǎng)[4].日本是金槍魚(yú)的主要消費(fèi)國(guó)家，占總消費(fèi)量的80%左右.近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)超低溫技術(shù)的發(fā)展，金槍魚(yú)也逐漸進(jìn)入國(guó)內(nèi)水產(chǎn)品消費(fèi)市場(chǎng)的舞臺(tái)[5].

由于世界各地對(duì)金槍魚(yú)的需要，金槍魚(yú)在冷凍運(yùn)輸過(guò)程保持其高品質(zhì)是至關(guān)重要的.然而，金槍魚(yú)作為生魚(yú)片食用對(duì)原料魚(yú)的質(zhì)量要求非常高，并且極易受到環(huán)境和自身因素條件的變化而腐敗變質(zhì)[6].在冷凍金槍魚(yú)行業(yè)，金槍魚(yú)通常被保持在深度凍結(jié)點(diǎn)-60 ℃以下從而長(zhǎng)時(shí)間保持很高的品質(zhì)，直到被運(yùn)輸?shù)疆?dāng)?shù)氐氖袌?chǎng)或者處理工廠[7].金槍魚(yú)在適當(dāng)消費(fèi)之前需要進(jìn)行合理解凍，合理的解凍金槍魚(yú)是保證金槍魚(yú)品質(zhì)的關(guān)鍵操作.解凍需要在低溫下快速實(shí)施從而可以避免食品表面的微生物的增長(zhǎng)[8].解凍凍肉產(chǎn)品的技術(shù)有很多，包括微波解凍[9]、歐姆解凍、高壓解凍及聲學(xué)解凍[10].不恰當(dāng)?shù)慕鈨龇绞綍?huì)導(dǎo)致過(guò)多的水分損失及造成肉的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值損失過(guò)大.目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于金槍魚(yú)及其他肉類(lèi)品的解凍的研究主要集中在各種解凍方式對(duì)解凍效果的影響，包括汁液流失、K值(次黃瞟呤和肌苷的含量對(duì)ATP各級(jí)降解物含量的比值)[11]、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的氧化程度、組胺含量的變化[12]、pH值和微生物指標(biāo)等各方面均做了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究.

1 金槍魚(yú)的介紹

1.1 金槍魚(yú)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

金槍魚(yú)肉質(zhì)柔嫩鮮美，富含很高的蛋白質(zhì)和脂肪，并含有維生素 A、D和微量元素，尤其是DHA(二十二碳六烯酸)和EPA(二十碳五烯酸)等.此外，維生素和礦物質(zhì)如磷、鉀、鐵、鋅等含量也非常豐富.藍(lán)鰭金槍魚(yú)的背部和腹部的營(yíng)養(yǎng)成分如表1所示.金槍魚(yú)中含有豐富的EPA和DHA.EPA和DHA主要具有抑制血小板凝聚、減少血栓形成、降低膽固醇、益智健腦和增強(qiáng)自身免疫力的作用.根據(jù)營(yíng)養(yǎng)學(xué)家總結(jié)的研究結(jié)果，富含豐富的DHA含量的魚(yú)類(lèi)如表2所示.其中金槍魚(yú)所含 DHA多達(dá)2.877 g，且與其他魚(yú)類(lèi)相比，金槍魚(yú)含有很高的EPA和脂肪酸，是不可多得的營(yíng)養(yǎng)美食.

表1 藍(lán)鰭金槍魚(yú)肉的營(yíng)養(yǎng)成分(100 g)

名稱(chēng)背肉腹肉名稱(chēng)背肉腹肉水分/g68．752．6鋅/mg440510蛋白質(zhì)/g28．321．4銅/mg4338脂質(zhì)/g1．424．6VA/mg20100糖類(lèi)/g0．10．1VE/mg0．81．5鈣/mg511VD/IU210720VD/mg280220磷/mg0．10．1VB1/mg21鐵/mg0．090．08VB2/mg5043鈉/mg105鉀/mg420440VC/mg22鎂/mg4535膽固醇/mg5055

表2 主要食用魚(yú)類(lèi)脂肪酸(以100g 計(jì))

名稱(chēng)金槍魚(yú)秋刀魚(yú)鱔魚(yú)沙丁魚(yú)鮭魚(yú)竹莢魚(yú)鯉魚(yú)DHA/mg2877139813321136820748288EPA/mg19728447421381492408159脂肪酸/g20．1213．1919．0310．626．315．184．97

1.2 金槍魚(yú)的保存及食用方式

金槍魚(yú)有兩種食用方式：熟食和生食.目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的熟食金槍魚(yú)主要是長(zhǎng)鰭金槍魚(yú)和鰹魚(yú)，多以以罐頭的形式進(jìn)行食用.生食金槍魚(yú)主要有藍(lán)鰭、馬蘇、大目和黃鰭金槍魚(yú).生食金槍魚(yú)不但營(yíng)養(yǎng)價(jià)值全面而且口感鮮美，成為越來(lái)越流行的食用方式.近幾年全球?qū)τ谛迈r和冷凍金槍魚(yú)的需求迅速增長(zhǎng)[4].由于世界各地對(duì)金槍魚(yú)的需要，金槍魚(yú)在冷凍運(yùn)輸過(guò)程保持其高品質(zhì)是至關(guān)重要的.在冷凍金槍魚(yú)行業(yè)，金槍魚(yú)通常被保持在深度凍結(jié)點(diǎn)-60 ℃以下從而長(zhǎng)時(shí)間保持很高的品質(zhì)，直到被運(yùn)輸?shù)疆?dāng)?shù)氐氖袌?chǎng)或者處理工廠[7].

2 各種解凍方式及研究現(xiàn)狀

凍結(jié)食品內(nèi)部的冰晶體融化的過(guò)程被稱(chēng)為食品的解凍.肉在適當(dāng)消費(fèi)之前需要進(jìn)行合理解凍，一些研究表明解凍過(guò)程是主要破壞肉物理化學(xué)性質(zhì)及微生物的過(guò)程[10].若解凍不當(dāng)，則會(huì)造成大量的汁液流失，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值下降、質(zhì)地、色澤等發(fā)生變化，影響金槍魚(yú)的食用品質(zhì).因此合理導(dǎo)熱解凍凍結(jié)的肉類(lèi)產(chǎn)品是保證金槍魚(yú)高品質(zhì)的關(guān)鍵操作，甚至解凍過(guò)程比凍結(jié)過(guò)程更加重要[12].所以，優(yōu)化解凍過(guò)程的研究應(yīng)該更加受到食品技術(shù)專(zhuān)家的廣泛關(guān)注[2].解凍需要在低溫下快速實(shí)施從而可以避免食品表明的微生物的增長(zhǎng)[8].合適的解凍方式對(duì)于維持金槍魚(yú)的品質(zhì)是至關(guān)重要的.

解凍凍肉產(chǎn)品的技術(shù)有很多，不恰當(dāng)?shù)慕鈨龇绞綍?huì)導(dǎo)致過(guò)多的水分損失及造成肉的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值損失過(guò)大.失水率的增加也被認(rèn)為是解凍過(guò)程最重要的問(wèn)題[13].據(jù)報(bào)道，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的減少主要由于可溶蛋白質(zhì)的浸出、高消耗的能量、大量的廢水及其他傳統(tǒng)解凍的一些問(wèn)題[14].解凍方法根據(jù)傳熱方式可以分為兩類(lèi)：外部解凍法及內(nèi)部解凍法.

2.1 外部解凍法

由溫度較高的介質(zhì)(空氣、水、水蒸氣)向凍結(jié)物表面?zhèn)鳠?，從而進(jìn)行對(duì)流傳熱、熱傳導(dǎo)或熱輻射解凍，這類(lèi)解凍方法叫做外部解凍法.目前應(yīng)用最廣泛的外部解凍法有空氣解凍、常壓水解凍、高靜水壓解凍.

2.1.1 空氣解凍

空氣解凍是最方便最常用的解凍方式，通過(guò)自然對(duì)流或強(qiáng)制對(duì)流進(jìn)行換熱從而達(dá)到解凍食品的目的.為了獲得更好的解凍效果，自然解凍時(shí)凍結(jié)物所在的空氣的溫度要低于20 ℃.一般在冷庫(kù)中解凍是通過(guò)向0～5 ℃的冷藏庫(kù)中送入風(fēng)速為1 m/s左右的加濕空氣的方法[13]，使凍結(jié)金槍魚(yú)肉更加均勻地解凍，并獲得更好的解凍效果.

2.1.2 水解凍

由于肉塊表面與水的傳熱系數(shù)比在空氣中的高，因此凍結(jié)魚(yú)肉在水中的解凍速度更快，并且重量損失更小.但是由于解凍水中存在的微生物可能會(huì)引起凍品間的污染及可溶性物質(zhì)流失等問(wèn)題，因此水解凍時(shí)對(duì)凍結(jié)物的包裝很重要.水解凍采取的主要方式有清水解凍和鹽水解凍等.利用水解凍應(yīng)該注意的問(wèn)題有以下幾點(diǎn)：

1)解凍水溫不能超過(guò)20 ℃，并且溫度越低，解凍效果越好；

2)解凍水應(yīng)充分流動(dòng)且能浸沒(méi)凍品；

3)為了增大與解凍水的接觸面積，應(yīng)盡量將凍品切割成較小單位；

4)根據(jù)解凍肉的用途不同確定解凍的終點(diǎn)溫度，一般以解凍至半解凍狀態(tài).

2.1.3 高靜水壓解凍

高靜水壓(50～1 000 MPa)解凍是利用水的最低冰點(diǎn)壓力上升到210 MPa時(shí)，水的凝固點(diǎn)上升這一基本原理，使冰凍的金槍魚(yú)處于高壓低溫水不凍區(qū)，從而完成解凍.在高壓下，雖然會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)大分子變性，但其他營(yíng)養(yǎng)性質(zhì)并沒(méi)有減少，解凍過(guò)程中，解凍的速度只與壓力大小和時(shí)間有關(guān)，不受金槍魚(yú)的尺寸大小以及解凍起始溫度的影響.

各種外部解凍方法外的主要優(yōu)缺點(diǎn)如表3所示.

表3 各種外部解凍法的主要優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)空氣解凍操作簡(jiǎn)單，設(shè)備簡(jiǎn)單，投資成本低金槍魚(yú)新鮮度較差，色澤保持效果一般常壓水解凍解凍速度相對(duì)較快，重量損失小凍品間互相污染、可溶性物質(zhì)流失高靜水壓解凍解凍時(shí)間短，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量沒(méi)有負(fù)面影響，滅菌效果顯著操作復(fù)雜

2.2 內(nèi)部解凍法

內(nèi)部解凍法是使凍結(jié)物內(nèi)部先解凍，熱量由中心傳向外部.此類(lèi)方法是利用食品的電特性來(lái)加熱解凍，主要有微波解凍、高頻解凍和歐姆解凍等.

2.2.1 微波解凍

微波是指頻率為300 MHz～300 GHz的電磁波，其中工業(yè)上常用的微波頻率是915 MHz和2 450 MHz[15].微波解凍主要利用電磁波作用于冷凍水產(chǎn)品中的分子極性基團(tuán)，使得凍品中的水分子在電場(chǎng)中改變極性分子的軸向排列，引起分子間互相旋轉(zhuǎn)、振動(dòng)、碰撞，產(chǎn)生劇烈摩擦而發(fā)熱.微波解凍的特點(diǎn)是穿透實(shí)物在食品內(nèi)部產(chǎn)生熱量，從而可以加快食品的解凍速率[16-17].雖然微波加熱可以實(shí)現(xiàn)從物料內(nèi)部開(kāi)始加熱，但是由于微波解凍過(guò)程會(huì)優(yōu)先吸收液態(tài)的水使得食物產(chǎn)生過(guò)多的水分損失，因此會(huì)引起局部過(guò)熱.這也是微波加熱的一大難題[9]，因此限制了微波解凍的應(yīng)用[18].

2.2.2 高頻解凍

高頻解凍主要應(yīng)用13.56 MHz的高頻波進(jìn)行解凍，與微波解凍原理相同，高頻波照射冷凍食品時(shí)，使得食品中的極性分子，特別是水分子在電場(chǎng)中高速地反復(fù)振蕩，使得分子間不斷摩擦，在極短的時(shí)間內(nèi)使食品內(nèi)外同時(shí)升溫解凍，此過(guò)程僅需要5～15 min[19].因此，通常將高頻和微波兩種加熱方式統(tǒng)稱(chēng)為介電感應(yīng)加熱解凍.

2.2.3 高壓解凍

高壓解凍是一種新型的解凍方式.高壓在凍結(jié)方面應(yīng)用較多，而解凍方面目前并沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用.最近的研究表明高壓解凍可以保持食品原有的高品質(zhì)并能夠減少必要的解凍時(shí)間[2].高壓解凍在大氣壓下與傳統(tǒng)解凍相比，能夠減少1/3的解凍時(shí)間并且在感官品質(zhì)方面有一定的提升[20].高壓解凍被用于解凍豬肉[21]、金槍魚(yú)[22]也有研究表明當(dāng)在200～400 MPa范圍內(nèi)解凍時(shí)，魚(yú)肉紋路方面的解凍效果也有明顯提升[23].

2.2.4 聲學(xué)解凍

應(yīng)用聲學(xué)解凍方式解凍食品在60年前提出[10]，然而由于其滲透率較低導(dǎo)致了加熱不均勻，此外由于解凍過(guò)程需要較高的功率也阻礙了其在解凍方面的應(yīng)用[24].最近松弛機(jī)理的研究表明在食品冰晶的松弛頻率范圍內(nèi)，食品能夠吸收聲能[25].在松弛頻率范圍內(nèi)的解凍過(guò)程如圖1所示.利用聲學(xué)解凍，解凍過(guò)程只使用導(dǎo)電加熱、因此比其他解凍方式速度更快，即融化率較高.Miles等將高功率超聲應(yīng)用于解凍肉和魚(yú),他們的工作表明，接受超聲波解凍實(shí)現(xiàn)頻率在500 kHz，這符合弛豫機(jī)制[26].因此, 如果選擇適當(dāng)?shù)念l率和聲功率，聲解凍食品行業(yè)仍然是一個(gè)有前途的技術(shù).

圖1 與導(dǎo)熱相比冰晶的松弛頻率對(duì)于相變區(qū)域的影響

2.2.5 歐姆解凍

歐姆解凍又稱(chēng)電阻解凍或通電加熱解凍，是低頻電流的加熱解凍.它將凍結(jié)食品看作為一段導(dǎo)體，通過(guò)50～60 Hz或更低頻率的交流電，在食品阻抗損失、介質(zhì)損耗的變化過(guò)程中將電能轉(zhuǎn)化為熱能使得凍結(jié)物溫度升高完成解凍過(guò)程.經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，這種方法比熱傳導(dǎo)法的解凍速度快2～3倍，且耗能少,但對(duì)物料本身的形狀有所限制，并且要求凍結(jié)物和電源緊密接觸,否則解凍不均勻，會(huì)產(chǎn)生局部過(guò)熱現(xiàn)象.

各種內(nèi)部解凍結(jié)的優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表4.

表4 各種內(nèi)部解凍法的主要優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)微波解凍解凍時(shí)間很快局部過(guò)熱且水分損失較大，微波對(duì)人體有害高頻解凍解凍速度極快高頻波對(duì)人體組織有傷害，要有安全防護(hù)措施，局部過(guò)熱，投資費(fèi)用較大高壓解凍解凍速度快，水分損失小使用成本較高聲學(xué)解凍加熱速度快，融化率高加熱不均勻，對(duì)松弛頻率要求高歐姆解凍速度快，耗電少，解凍后汁液流失率低，持水能力強(qiáng)電極及凍結(jié)物要完全接觸，否則容易造成局部過(guò)熱

3 通電加熱技術(shù)的特點(diǎn)及存在問(wèn)題

3.1 通電加熱技術(shù)的特點(diǎn)

歐姆加熱就是利用物料本身的電阻特性直接把電能轉(zhuǎn)化為熱能的一種加熱方式(如圖2所示).當(dāng)物料的兩端施加電場(chǎng)時(shí)，物料中有電流通過(guò)，在電路中把物料作為一段導(dǎo)體，由于物料的電阻特性，利用它本身在導(dǎo)電時(shí)所產(chǎn)生的熱量達(dá)到加熱的目的.當(dāng)在食品物料的兩端施加電場(chǎng)時(shí)，物料中通過(guò)電流并使其內(nèi)部產(chǎn)生熱量.對(duì)于固體物料，脂肪多且水分較少的樣品用歐姆加熱的方式效果較差.

圖2 歐姆加熱技術(shù)加熱原理圖

通電加熱是物料直接將電能轉(zhuǎn)化為熱能，熱量由內(nèi)部向外部傳遞.歐姆加熱的特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：

1)加熱速度快，容易控制；

2)加熱均勻；

3)能量利用率高，通電加熱方式通過(guò)自身的電導(dǎo)特性直接把電能轉(zhuǎn)化成熱能，能量利用率高，轉(zhuǎn)化率高達(dá)90%，而傳統(tǒng)加熱方式的轉(zhuǎn)化率則為45%～50%；

4)環(huán)境友好型操作方式，歐姆加熱設(shè)備體積小、操作簡(jiǎn)單、平穩(wěn)，開(kāi)啟關(guān)閉則非常迅速.當(dāng)斷電時(shí)系統(tǒng)中不會(huì)有殘余熱量產(chǎn)生，同時(shí)對(duì)環(huán)境無(wú)污染.

3.2 通電加熱技術(shù)在解凍中存在的問(wèn)題

歐姆解凍技術(shù)在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)處于產(chǎn)品的應(yīng)用和推廣階段，而在我國(guó)僅僅是處于初級(jí)發(fā)展階段.歐姆加熱技術(shù)在應(yīng)用中主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

1)加熱速度的控制；2)對(duì)于非均勻的復(fù)雜食品物質(zhì)，由于各部分的電阻都不同，在通電時(shí)內(nèi)部電流能否均勻分布是解凍中的主要問(wèn)題； 3)在接觸式歐姆加熱解凍中，應(yīng)研制出一種耐腐蝕、無(wú)污染的電極與物料接觸，避免產(chǎn)生電流集中現(xiàn)象，引起局部過(guò)熱.

4 結(jié) 語(yǔ)

歐姆加熱最早出現(xiàn)是在19世紀(jì)初期.到20世紀(jì)初，美國(guó)生產(chǎn)出用于牛奶巴氏消毒的歐姆加熱裝置，但并沒(méi)有推廣開(kāi)來(lái)，主要因?yàn)槲凑业胶线m的惰性電極材料.然而，隨著食品衛(wèi)生法公布鐵、鋁、鉑及鈦可以作為電極材料，這項(xiàng)技術(shù)有了更好的發(fā)展前景.近幾年歐姆加熱已被證明是一種成功的技術(shù)在處理液體方面，而在肉制品處理方面還處于應(yīng)用研究技術(shù)水平.歐姆加熱與傳統(tǒng)加熱相比在相同的加熱溫度范圍的條件下需要很短的處理時(shí)間.歐姆解凍在高質(zhì)量解凍產(chǎn)品方面有很大的潛能.

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Research on tuna thawing technology

ZHENG Da-yu, LIU Lei, MAO Wei-jie, JIANG Li

(School of Energy and Civil Engineering, Harbin University of Commerce, Harbin 150028, China)

The nutritional value and edible way of tuna were introduced in this paper. This paper also expounded the thawing method and the advantages and disadvantages of domestic and foreign. Ohmic heating had the characteristics of heating quickly, uniformity and its high energy utilization rate. It was applied in processing liquid widely. However, it was still in technical level of application research. Electric heating technology has great potential in effectively thawing product.

tuna; thawing; ohmic heating

2016-04-26.

黑龍江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(E201231).

鄭大宇(1965-)，男，教授，研究方向：傳熱傳質(zhì).

TG580

A

1672-0946(2017)01-0056-05