韓 格，孔保華

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030）

肌原纖維蛋白（myofibrillar proteins，MP）是一類具有重要生物學(xué)功能特性的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)群，約占肌肉蛋白質(zhì)總量的55%，主要由肌球蛋白、肌動蛋白和穩(wěn)定肌原纖維結(jié)構(gòu)的一些骨架蛋白（如原肌球蛋白、肌鈣蛋白、肌間線蛋白等）構(gòu)成。MP具有出色的水結(jié)合能力、凝膠形成能力以及乳化和起泡特性，這些功能特性在決定肉品色澤、保水性、質(zhì)地及風(fēng)味等品質(zhì)方面起著關(guān)鍵作用。MP的功能特性與其復(fù)雜多變的空間構(gòu)象密切相關(guān)，空間結(jié)構(gòu)的改變會在一定程度上引起蛋白質(zhì)功能特性的變化，進(jìn)而對肉制品的品質(zhì)產(chǎn)生影響。因此，采用一定方法修飾MP結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改善其功能特性的改性技術(shù)備受關(guān)注。目前，常用的蛋白質(zhì)改性方法有物理改性、化學(xué)改性和酶改性?；瘜W(xué)改性能有效地改善蛋白質(zhì)的功能特性，但往往會造成環(huán)境和安全性等問題。酶改性通過酶水解可以針對性地改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，但水解程度的難以把控，使其應(yīng)用受到限制。近年來新興的物理加工技術(shù)以其安全、高效、低能耗、低營養(yǎng)破壞性等優(yōu)勢在蛋白質(zhì)改性、產(chǎn)品品質(zhì)提高、新產(chǎn)品開發(fā)等方面展現(xiàn)出巨大潛力。

超聲波作為一種綠色的食品物理加工技術(shù)，憑借其諸多獨(dú)特的性能在食品改性、肉品嫩化、微生物滅活以及快速冷凍、解凍、干燥等方面發(fā)揮著重要作用。超聲波在食品中的應(yīng)用根據(jù)其頻率和強(qiáng)度的大小可分為兩類：低頻率高強(qiáng)度超聲波（頻率為20～100 kHz、強(qiáng)度為10～1 000 W/cm）和高頻率低強(qiáng)度超聲波（頻率為100 kHz～1 MHz、強(qiáng)度低于1 W/cm）。低頻率高強(qiáng)度超聲波（也稱為功率超聲）主要用于食品加工領(lǐng)域，高頻率低強(qiáng)度超聲波主要應(yīng)用于食品無損檢測和醫(yī)學(xué)診斷。近年來，功率超聲通過“空化效應(yīng)”改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)特性，進(jìn)而改善各種食品蛋白質(zhì)功能特性（溶解性、凝膠性、乳化性、起泡性等）以及產(chǎn)品品質(zhì)特性的研究已成為食品物理加工技術(shù)領(lǐng)域的熱點。然而國內(nèi)外關(guān)于功率超聲對肉類MP作用的綜述并不多見，基于此，本文詳細(xì)綜述了功率超聲對MP結(jié)構(gòu)和功能特性的影響，并從肉的嫩度、保水性、顏色和風(fēng)味4個方面，進(jìn)一步論述了近10 年功率超聲技術(shù)在肉的食用品質(zhì)改良中的應(yīng)用研究進(jìn)展。

1 超聲波的作用原理

超聲波系統(tǒng)主要提供接觸式和非接觸式兩種，接觸式是以液體作為傳播介質(zhì)，在食品領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用（圖1A）。功率超聲技術(shù)在液體中的作用機(jī)理主要與空化效應(yīng)有關(guān)?？栈?yīng)是指當(dāng)超聲波在液態(tài)介質(zhì)中通過一系列壓縮波和稀疏波傳播時，將產(chǎn)生周期性的正負(fù)壓交替變化，液體介質(zhì)分子在這種交替壓縮和拉伸的快速變換過程中產(chǎn)生空化氣泡，空化氣泡在聲波作用下振蕩，當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時氣泡發(fā)生生長和崩潰，這被定義為聲空化過程（圖1B）。聲空化分為穩(wěn)定空化和瞬時空化兩種類型。當(dāng)較低的超聲強(qiáng)度引起氣泡體積保守振蕩時，就會發(fā)生穩(wěn)定的空化現(xiàn)象。氣泡振蕩時，會在周圍的液體中產(chǎn)生微流束效應(yīng)。相反，瞬時空化是指在較高的超聲強(qiáng)度下，振蕩的氣泡達(dá)到其臨界尺寸并劇烈崩潰?？栈瘹馀菰诩眲”罎⒌乃查g會產(chǎn)生局部高達(dá)5 000 K的溫度和2 000 atm的壓力，并伴隨著強(qiáng)烈的沖擊波和400 km/h微射流的產(chǎn)生，同時在該區(qū)域形成高能量湍流作用和剪切力。氣泡的對稱崩潰會產(chǎn)生沖擊波，該沖擊波會將釋放的能量均勻地分布到周圍的組織中（圖1C），而氣泡的不對稱崩潰會產(chǎn)生高速流體微射流，其釋放的能量會集中分布到特定點（圖1D）。此外，超聲過程會導(dǎo)致水分子分解成高反應(yīng)活性的羥自由基和氫自由基，從而具有與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的可能性（圖1E）?？栈^程中引起介質(zhì)的各種物理和化學(xué)反應(yīng)，如沖擊波、微射流、湍流、剪切力、自由基生成等，這些現(xiàn)象可促進(jìn)物料質(zhì)量及能量傳輸，實現(xiàn)物理改性，同時加速反應(yīng)進(jìn)程，縮短加工時間，改善產(chǎn)品品質(zhì)。

圖1 超聲波空化現(xiàn)象學(xué)Fig. 1 Phenomenology of ultrasonic cavitation

2 功率超聲對MP結(jié)構(gòu)特性的影響

MP結(jié)構(gòu)的變化是引起其功能特性以及肉品品質(zhì)特性變化的根本原因，因此研究超聲波對MP結(jié)構(gòu)的影響對改善肉制品品質(zhì)具有重要意義。目前，尚未有功率超聲能夠改變MP一級結(jié)構(gòu)的報道。Wang Jingyu等在對MP進(jìn)行超聲處理時，借助氨基酸分析和十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis，SDS-PAGE）分析發(fā)現(xiàn)MP的氨基酸組成和電泳圖譜沒有明顯變化，表明超聲處理并沒有破壞共價鍵，MP的主要結(jié)構(gòu)也沒有改變。Zou Ye等對肌動球蛋白進(jìn)行研究時也得到了類似的結(jié)論。

在二級結(jié)構(gòu)方面，研究表明功率超聲能夠降低MP二級結(jié)構(gòu)中-螺旋結(jié)構(gòu)的含量，增加-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)的含量，而-折疊結(jié)構(gòu)的變化因肌肉種類和超聲條件的不同有所差異。通常，-螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性主要由多肽鏈上羰基和氨基之間形成的分子內(nèi)氫鍵維系。-螺旋結(jié)構(gòu)含量的降低表明超聲波能夠破壞分子內(nèi)氫鍵，使螺旋結(jié)構(gòu)部分展開，從而導(dǎo)致-螺旋結(jié)構(gòu)向-折疊、-轉(zhuǎn)角或無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化。與-螺旋結(jié)構(gòu)相比，-折疊、-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲的結(jié)構(gòu)相對無序和松散。說明MP經(jīng)超聲波處理后分子的剛性結(jié)構(gòu)減弱，柔性結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，分子由有序變得無序。

在三級結(jié)構(gòu)方面，研究發(fā)現(xiàn)功率超聲能夠誘導(dǎo)MP解折疊，使埋藏在MP內(nèi)部非極性環(huán)境中的色氨酸殘基暴露于蛋白質(zhì)分子表面，色氨酸熒光強(qiáng)度增加，MP的三級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。另外，功率超聲通過改變蛋白質(zhì)之間的相互作用力，也會影響MP的三級結(jié)構(gòu)。在表面疏水性方面，超聲波空化效應(yīng)引起的機(jī)械力可能會破壞MP分子間氫鍵、靜電或疏水相互作用，MP結(jié)構(gòu)的展開會導(dǎo)致更多疏水基團(tuán)的暴露，使MP表面疏水性增強(qiáng)。在超聲波對MP巰基和二硫鍵影響方面，Amiri等的實驗表明，隨著超聲波強(qiáng)度的增加，牛肉MP的結(jié)構(gòu)逐漸伸展，導(dǎo)致活性巰基含量顯著提高。同時推測由于二硫鍵的形成，導(dǎo)致總巰基含量降低。Wang Jingyu和Tang Ling等在探究超聲波對雞肉和羅非魚MP中活性巰基和總巰基影響的研究中也得到了類似結(jié)論。

微觀結(jié)構(gòu)表明，功率超聲對MP的聚集狀態(tài)也有一定影響。超聲空化效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)械力（例如剪切力和沖擊力）能夠破壞肌肉蛋白質(zhì)分子間的聚合作用，使蛋白質(zhì)聚集體解離。然而，過高的超聲波強(qiáng)度或過長的超聲時間也會促進(jìn)MP聚集體的形成。例如，Liu Haotian等通過原子力顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)?shù)某曁幚恚?50 W）破壞了絲狀聚合物，MP分布最均勻、剖面最低以及粗糙度最小。而超聲強(qiáng)度增加到600 W時，觀察到被破碎的片段結(jié)構(gòu)有明顯聚集的趨勢。他們推測，過度的超聲處理使蛋白質(zhì)解折疊釋放出過量的疏水殘基，促進(jìn)了蛋白質(zhì)分子之間的疏水相互作用，形成蛋白質(zhì)聚集體。Li Zhiyu和Saleem等在魚肉MP和雞肉肌動球蛋白的研究中也觀察到了類似的現(xiàn)象。綜上所述，功率超聲能夠改變MP的結(jié)構(gòu)特性，其變化程度與超聲波作用條件、肌肉及蛋白質(zhì)種類密切相關(guān)。

3 功率超聲對MP功能特性的影響

3.1 對MP溶解性的影響

MP是鹽溶性蛋白質(zhì)，在低離子強(qiáng)度介質(zhì)中的溶解性差，因此限制了其在新型蛋白食品中的開發(fā)利用。蛋白質(zhì)的溶解性取決于蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)分子間的疏水相互作用或蛋白質(zhì)-水之間的離子相互作用，前者會導(dǎo)致蛋白質(zhì)溶解性降低，后者則有利于蛋白質(zhì)溶解。因此采用技術(shù)手段抑制蛋白質(zhì)分子間的疏水相互作用、促進(jìn)蛋白質(zhì)與水之間的相互作用是提高蛋白質(zhì)溶解度的有效方法。

近年來，許多研究表明功率超聲能夠提高M(jìn)P的溶解性。Liu Haotian等研究發(fā)現(xiàn)，豬肉MP溶解性隨超聲波（20 kHz、0～600 W、15 min）強(qiáng)度的增加而逐漸增大（圖2A）。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，功率超聲可能破壞了蛋白質(zhì)分子間的聚合作用，使完整的纖維結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^小的蛋白質(zhì)單體或亞片段。通常認(rèn)為，較小的粒徑具有更大的比表面積，這有助于提高蛋白質(zhì)與水間的相互作用，從而增強(qiáng)了蛋白質(zhì)的溶解度（圖2B）。另外，經(jīng)超聲波處理后MP表面電荷的增加可能更好地抑制了絲狀肌球蛋白組裝，進(jìn)而提高了MP在水中的溶解度和分散穩(wěn)定性（圖2C）。在雞肉MP的研究中也觀察到了類似的現(xiàn)象，Xue Siwen等研究指出，采用450 W的超聲波（20 kHz）處理6 min會引起蛋白質(zhì)變性聚集，導(dǎo)致蛋白質(zhì)溶解性降低。Wang Jingyu等進(jìn)一步研究了240 W超聲強(qiáng)度下，不同超聲時間對雞肉MP溶解度的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，超聲處理時間在6 min內(nèi)可顯著提高雞肉MP的溶解性和表面疏水性，而延長的超聲處理時間（9～15 min）會使MP形成聚合物，其溶解度和表面疏水性均逐漸降低。此外，Liu Ru等采用超聲波（20 kHz、100～250 W、3～12 min）處理魚肌球蛋白時發(fā)現(xiàn)，超聲處理后肌球蛋白的溶解度高于對照，并且隨著超聲強(qiáng)度的提升和時間的延長而增加。這些研究表明，超聲波對MP溶解性的影響會因蛋白質(zhì)的來源和類型以及超聲條件的不同而存在差異。因此在具體應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)蛋白質(zhì)自身特性，結(jié)合所需要的工藝要求來設(shè)定合適的超聲波處理參數(shù)，避免過度超聲引起蛋白質(zhì)過度變性聚集，造成蛋白質(zhì)溶解性喪失。

圖2 超聲波處理促進(jìn)MP水溶及分散的示意圖[23]Fig. 2 Schematic diagram illustrating the promoting effect of ultrasound treatment on solubilization and stable dispersion of myofibrillar proteins in water[23]

3.2 對MP凝膠性的影響

MP是熱加工肉類產(chǎn)品中凝膠結(jié)構(gòu)形成最重要的蛋白質(zhì)。在肉糜制品和調(diào)理肉制品中，良好的MP凝膠因其致密的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而有利于產(chǎn)品的嫩度、保水性、多汁性等品質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，功率超聲作為一種改性措施可改變MP的空間結(jié)構(gòu)、化學(xué)作用力和流變學(xué)性能，是影響MP凝膠特性的主要因素。

Zhang Ziye等探究了不同強(qiáng)度的超聲處理（20 kHz、200～1 000 W、15 min）對雞胸肉MP凝膠特性的影響（圖3）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，未超聲處理（0 W）的MP凝膠網(wǎng)絡(luò)不均勻，具有較大且不規(guī)則的孔洞。中等強(qiáng)度（≤600 W）的超聲處理后MP形成更致密、均一的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種凝膠結(jié)構(gòu)可以束縛更多的水分，從而顯著提高其凝膠保水性，超聲波空化效應(yīng)導(dǎo)致蛋白質(zhì)粒徑的減小、二硫鍵的形成以及疏水性相互作用的增強(qiáng)可能是引起MP凝膠特性改善的原因。然而當(dāng)超聲波強(qiáng)度大于600 W時，凝膠孔洞變得更大且不均勻，這可能是由于過高的超聲波強(qiáng)度處理導(dǎo)致蛋白質(zhì)過度變性展開，內(nèi)部疏水基團(tuán)和巰基暴露。當(dāng)加熱MP溶液進(jìn)行膠凝時，天然MP分子的展開速度快于聚集速度，從而導(dǎo)致凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得疏松且不均勻。因此，在實際應(yīng)用中應(yīng)選擇合適的超聲波條件，使蛋白質(zhì)在展開和聚集之間得到適當(dāng)?shù)钠胶?，以獲得具有優(yōu)質(zhì)凝膠特性的蛋白溶液。

圖3 不同超聲波處理對MP凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響（掃描電子顯微鏡圖2 000×）[33]Fig. 3 Effects of ultrasound treatment on microstructure of MP gel(scanning electron micrographs at 2 000 ×)[33]

另外，功率超聲在開發(fā)更健康的低脂、低鹽肉糜制品領(lǐng)域具有較大潛力。Li Ke等報道了功率超聲可通過改善凝膠特性，部分降低雞肉凝膠中的鹽含量。此外，Zhang Chao等研究發(fā)現(xiàn)，超聲波輔助冷凍（30 kHz、165 W、8 min）顯著降低了冷凍過程中雞胸肉MP凝膠強(qiáng)度和凝膠保水性，掃描電子顯微鏡觀察結(jié)果顯示，適當(dāng)?shù)某曁幚泶龠M(jìn)MP形成了更加緊密且均勻的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由此可見，超聲波輔助加工也有助于降低冷凍和解凍處理對MP凝膠特性的不利影響。

3.3 對MP乳化性的影響

MP是親水親油的兩親性分子，可作為一種潛在的天然乳化劑。然而以MP為乳化劑的乳狀液體系在長期貯藏期間由于分散顆粒的絮凝、聚集、沉降等機(jī)制的影響，仍然會出現(xiàn)分層現(xiàn)象。因此采用技術(shù)手段改善MP的乳化性能對于提高乳化類肉制品的品質(zhì)特性具有重要的實際意義。目前，功率超聲主要是依靠空化效應(yīng)來破壞MP之間的非共價作用，引起蛋白分子聚集狀態(tài)的變化，從而改變MP的乳化特性。

Li Ke等報道稱，超聲波處理（450 W、20 kHz）能夠顯著提高雞肉MP的乳化活性指數(shù)（emulsifying activity index，EAI）和乳化穩(wěn)定性指數(shù)（emulsion stability index，ESI），進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，MP超聲處理6 min促進(jìn)了乳液形成更小的油滴、分布更均勻，并且在貯存48 h后不分層，貯藏穩(wěn)定性好。Amiri等在超聲波處理（20 kHz、100～300 W、30 min）對牛肉MP乳化性影響的研究中也得到了類似的結(jié)論。此外，Xiong Yao等探究了不同強(qiáng)度（150～600 W）下20 kHz超聲處理對魚肉MP乳液穩(wěn)定性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與未處理的乳液相比，300 W超聲處理的乳液表現(xiàn)出最小的粒徑和表面張力，并具有最均勻的液滴分布和最佳的貯藏穩(wěn)定性。而在600 W超聲處理下的乳液表現(xiàn)出最差的貯藏穩(wěn)定性。他們推斷，過度的超聲處理導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子發(fā)生自聚集行為，形成不溶性聚集體，使其在油-水界面的吸附作用減弱，從而導(dǎo)致乳液穩(wěn)定性降低。尹藝霖等也發(fā)現(xiàn)在300 W超聲處理（20 kHz、30 min）下，魚肉MP的乳化性和乳化穩(wěn)定性最高。而在另一項研究中，Zou Ye等指出，100～200 W超聲波持續(xù)20 min會降低雞肉肌動球蛋白的ESI，與100 W和150 W相比，200 W的超聲強(qiáng)度會顯著降低雞肉肌動球蛋白的EAI。產(chǎn)生上述差異結(jié)論的原因可能歸因于內(nèi)在因素（肌肉種類和肌肉蛋白質(zhì)類型）及外在因素（超聲波時間、強(qiáng)度和頻率）。

3.4 對MP起泡性的影響

MP具有緊密的折疊結(jié)構(gòu)，使其在氣-水界面吸附和穩(wěn)定泡沫的能力受到限制。許多研究表明，超聲空化效應(yīng)能夠誘導(dǎo)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)部分展開，使親水區(qū)域暴露于水相、疏水區(qū)域暴露于氣相，進(jìn)而與氣-水界面更好地相互作用，增加泡沫的穩(wěn)定性。另外，空化效應(yīng)也會引起蛋白質(zhì)聚集體的分解，使蛋白質(zhì)粒徑減小，進(jìn)而提高蛋白質(zhì)在氣-水界面上的吸附速率，提高起泡能力。

Amiri等研究了不同超聲強(qiáng)度（100～300 W）和超聲時間（0～30 min）對牛肉MP起泡性能的影響，結(jié)果表明，超聲波處理后MP的起泡能力和泡沫穩(wěn)定性均隨著超聲強(qiáng)度的提升和處理時間的延長而逐漸增加，這與超聲處理過程中蛋白質(zhì)粒徑的減小和比表面積的增大有關(guān)。常海霞探究了不同強(qiáng)度的超聲處理（20 kHz、0～800 W、12 min）對草魚MP起泡性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，超聲波強(qiáng)度在200～600 W范圍內(nèi)使MP起泡性逐漸提高，原因是適當(dāng)?shù)某暡ㄌ幚硎筂P分子展開、表面疏水性增強(qiáng)、粒徑減小。而800 W超聲處理時，MP的起泡性卻顯著降低。Li Rui等從氣泡尺寸誘導(dǎo)蛋白質(zhì)聚集的角度解釋了起泡性降低的原因。具體而言，過度的超聲處理使氣泡尺寸增大，導(dǎo)致大多數(shù)蛋白質(zhì)分子從氣-液界面解吸，一旦它們從界面上解吸就很容易與其他解吸的蛋白質(zhì)分子通過疏水相互作用形成聚集體，而聚集態(tài)蛋白質(zhì)的吸附速率較低，導(dǎo)致起泡性降低。目前，關(guān)于超聲對MP起泡性的研究較少，超聲波改性處理后MP結(jié)構(gòu)與起泡性之間的關(guān)系還有待進(jìn)一步研究。

4 功率超聲對肉食用品質(zhì)的影響

4.1 肉的嫩度

肉的嫩度是消費(fèi)者最重視的食用品質(zhì)之一，用于改善肉質(zhì)的傳統(tǒng)嫩化方法包括機(jī)械牽引、酶促反應(yīng)和化學(xué)方法。為了最大程度地減少食用化學(xué)試劑對肉的營養(yǎng)和感官品質(zhì)的影響，研究人員不斷尋求可替代的和安全的肉類嫩化技術(shù)。近年來的研究廣泛認(rèn)同，功率超聲可以提高肉的嫩度、縮短肉的宰后成熟時間，加速肉嫩度的改善（表1）。該作用主要?dú)w因于肌肉細(xì)胞完整性的破壞和酶促反應(yīng)的增強(qiáng)。功率超聲會加速橫紋肌中起連接、支架作用的肌間線蛋白降解，破壞肌原纖維亞結(jié)構(gòu)中的橫向連接，弱化了細(xì)絲和Z線之間的相互作用；另外，肌鈣蛋白-T的降解和F-肌動蛋白變性解聚為G-肌動蛋白，進(jìn)一步弱化了細(xì)絲的結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致肌原纖維I帶和Z線結(jié)合變?nèi)趸驍嗔?，使肌原纖維呈小片化，肌肉纖維完整性喪失，肉嫩度得到改善。此外，功率超聲還可以增強(qiáng)外源性蛋白水解酶（例如木瓜蛋白酶）和內(nèi)源性蛋白水解酶（例如鈣激活酶）的活性，從而加速M(fèi)P的降解，使肌原纖維組織結(jié)構(gòu)弱化，提高肉的嫩度。

表1 超聲波處理對不同肉類嫩度影響的最新研究Table 1 Latest studies on the effect of ultrasound treatment on the tenderness of different meat products

另外，超聲波與其他加工方法（腌制、烹飪、干燥等）協(xié)同處理可以改善肉的嫩度。超聲輔助腌制是在改善肉嫩度的同時，通過加速NaCl的滲透來縮短肉類腌制時間的新興技術(shù)。Kang Dacheng等報道，與傳統(tǒng)腌制方法相比，超聲輔助腌制（20 kHz、150 W和300 W）促進(jìn)了牛肉肌間線蛋白和肌鈣蛋白-T的水解，肌原纖維小片化指數(shù)（myofibrillar fragmentation index，MFI）增加，使牛肉的嫩度提高。龍錦鵬等研究發(fā)現(xiàn)，超聲輔助腌制（40 kHz、210 W、60 min）能夠加快腌制液向牦牛肉肌肉組織滲透的速率，加快腌制的速度，并提高肉的嫩度。另外，超聲輔助烹飪是一種快速烹飪?nèi)獾募夹g(shù)，與常規(guī)烹制方法相比，其在降低能耗和嫩化肉質(zhì)方面更具優(yōu)勢。Zou Yunhe等研究發(fā)現(xiàn)，超聲輔助烹飪（20 kHz、0～1 000 W、80～120 min）可以促進(jìn)鹽的滲透，并提高五香牛肉的嫩度，進(jìn)一步通過透射電子顯微鏡觀察到肌原纖維Z線的斷裂。此外，超聲輔助干燥技術(shù)在干制肉制品生產(chǎn)中已顯示出潛在的應(yīng)用價值。眾所周知，肉制品的干燥是個漫長且耗能的過程，并且長時間的干燥處理會導(dǎo)致肉質(zhì)粗糙、口感堅硬等問題。近年來研究發(fā)現(xiàn)，超聲波輔助干燥（熱風(fēng)干燥、冷凍干燥、真空干燥等）處理可大大縮短牛肉、雞肉、魚肉的干燥時間，而不會引起樣品溫度明顯升高，對樣品中熱敏性成分非常友好。最近一項研究發(fā)現(xiàn)，超聲波（50 W）輔助空氣加熱（40、45、50 ℃）相比于單獨(dú)熱風(fēng)處理，可增加干腌火腿表觀熱擴(kuò)散率，縮短干腌火腿的加熱時間并改善其質(zhì)地。這意味著超聲與溫和的熱風(fēng)干燥協(xié)同處理可以降低高溫干燥造成的肉制品質(zhì)地劣變。在超聲波輔助增強(qiáng)傳熱、傳質(zhì)效率的機(jī)理方面，Zhang Yuwei等認(rèn)為超聲空化現(xiàn)象產(chǎn)生的機(jī)械振蕩增加了介質(zhì)與樣品界面間的溫度，從而降低了外部傳熱阻力；另外由聲波引起材料組織的一系列壓縮和膨脹（也稱為“海綿效應(yīng)”）是樣品傳質(zhì)增強(qiáng)的主要原因。綜上，超聲波輔助加工技術(shù)在改善肉的嫩度、提高加工效率、節(jié)約能源方面具較大的研究價值及應(yīng)用前景。

4.2 肉的保水性

肉的保水性（water binding capacity，WHC）是評價肉品品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，與肉的其他食用品質(zhì)包括顏色、嫩度、多汁、風(fēng)味等密切相關(guān)。許多研究表明，超聲波單獨(dú)作用、與其他技術(shù)協(xié)同作用或者與外源酶結(jié)合作用都能夠使肉及肉制品具有更高的WHC。WHC的變化可以由超聲引起MP結(jié)構(gòu)和功能特性的改變來解釋。

Saleem等研究表明，超聲處理改變了雞肉MP的結(jié)構(gòu)和膠凝特性，使MP凝膠的WHC顯著提高，并形成了更加規(guī)則的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。另外，Kang Dacheng等通過低場核磁共振分析證實，牛肉的WHC增加是由于超聲處理提高了不易流動水的相對含量，在肌原纖維結(jié)構(gòu)中保留了更多的水分。同時SDS-PAGE分析表明，超聲波誘導(dǎo)了肌球蛋白的適度氧化，導(dǎo)致聚合反應(yīng)，可能有助于WHC的提高。另外，研究表明，超聲處理能夠提高低鹽肉制品的WHC，降低肉制品中鹽的使用量，有益于健康低鹽肉制品的開發(fā)。Li Ke等發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過20 min的超聲處理（40 kHz、300 W），鹽相對含量為1.5%的雞胸肉糊WHC與鹽相對含量為2%的對照樣品相似。Pinton等研究發(fā)現(xiàn)，18 min的超聲處理（25 kHz、230 W）可將肉糜中磷酸鹽的含量降低50%，并顯著提高了乳化型肉制品的蒸煮得率。此外，在最近的一項研究中，杜鵬飛等報道，與靜水解凍相比，超聲輔助解凍（40 kHz、240 W）顯著降低了羊肉的蒸煮損失。另外，Sun Qinxiu等發(fā)現(xiàn)，超聲輔助冷凍（30 kHz、175 W、9 min）處理可抑制鯉魚肉冷凍過程中冰晶的生長，減輕較大的冰晶對MP結(jié)構(gòu)的破壞，從而降低肉的蒸煮損失。微觀結(jié)構(gòu)結(jié)果表明，175 W的超聲輔助冷凍處理降低了MP凝膠的不易流動水和自由水的流動性，并且凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加致密、均勻。Mahato等報道稱，超聲波處理能夠通過加速熱傳遞而產(chǎn)生較小的冰晶，從而保留了冷凍食品的原始品質(zhì)特性。因此，超聲波輔助冷凍技術(shù)在保持肉制品WHC方面具較大潛力。

4.3 肉的顏色

顏色的變化是影響肉制品外觀和消費(fèi)者可接受性的重要因素。在以前的研究中，超聲波對肉及肉制品顏色的影響存在爭議。一些研究表明，超聲波對肉的顏色幾乎沒有影響。多數(shù)研究提到超聲的強(qiáng)度和頻率是影響肉顏色的主要參數(shù)，因此超聲波對肉的顏色沒有顯著影響可能是由于超聲強(qiáng)度較低或處理時間不足，產(chǎn)生的熱量不足以使蛋白質(zhì)和色素變性。另有研究發(fā)現(xiàn)以22 W/cm的超聲強(qiáng)度處理能夠顯著降低肉的值、提高值。Fallavena等采用84 W/cm超聲處理牛肉時也觀察到類似的結(jié)果，這可能是由于超聲處理限制了氧合肌紅蛋白的形成。通常認(rèn)為超聲處理導(dǎo)致值的降低不利于鮮肉的良好色澤，但最近的研究發(fā)現(xiàn)，超聲輔助腌制使兔肉中的NaCl含量增加，從而對肉色澤的保持具有很高的潛力。另外，根據(jù)Sun Qinxiu等的報道，鯉魚肌肉經(jīng)冷凍處理后其*值顯著增加，這可能是解凍引起的肉表面自由水含量較高所致。而超聲輔助冷凍（30 kHz、175 W、9 min）處理使鯉魚肉的值與對照樣品基本一致，降低了因冷凍造成的鯉魚肉值過高。根據(jù)最新的研究結(jié)果，功率超聲似乎對煮熟的牛肉、豬肉和兔肉的顏色不會產(chǎn)生負(fù)面影響。

4.4 肉的風(fēng)味

風(fēng)味是肉及肉制品重要的食用品質(zhì)，肉中香味的呈味物質(zhì)是由揮發(fā)性芳香化合物組成，其形成途徑主要包括蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的氧化、美拉德反應(yīng)和微生物的代謝。Kang Dacheng等研究發(fā)現(xiàn)，與靜態(tài)腌制相比，超聲波輔助腌制促進(jìn)了牛肉蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的降解和氧化。如Gr?nroos等所述，超聲的空化效應(yīng)使水分子分解產(chǎn)生高活性羥自由基，并進(jìn)一步形成強(qiáng)氧化性HO，導(dǎo)致肉類中脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的強(qiáng)烈氧化。蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的氧化反應(yīng)有助于醛、酮類風(fēng)味化合物的形成。最近的研究證實了超聲輔助加工技術(shù)在改善肉制品風(fēng)味品質(zhì)中具有良好潛力。Zhang Jian等研究了超聲波輔助油炸（20 kHz、0～800 W、12 min）對肉丸子風(fēng)味特性的影響，研究表明，200 W的超聲波輔助油炸處理可以加速游離脂肪酸氧化、提高味覺氨基酸含量、促進(jìn)核苷酸形成，進(jìn)而促進(jìn)揮發(fā)性風(fēng)味化合物的產(chǎn)生。另外，Zou Yunhe等通過固相微萃取技術(shù)及氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法探究了超聲波處理對肉制品中風(fēng)味物質(zhì)的具體影響，研究發(fā)現(xiàn)，超聲輔助烹飪（20 kHz、0～1 000 W、120 min）過程中五香牛肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類和相對含量顯著增加，超聲處理能夠加速脂質(zhì)氧化進(jìn)程，促進(jìn)醛、酮和醇類風(fēng)味物質(zhì)的形成。

在分子層面，肌肉蛋白質(zhì)可以通過氫鍵、范德華力、疏水相互作用等化學(xué)作用力與風(fēng)味物質(zhì)相結(jié)合。Zhou Feibai等采用羥自由基氧化體系誘導(dǎo)MP發(fā)生氧化反應(yīng)，研究其對MP風(fēng)味結(jié)合能力的影響，結(jié)果表明，MP發(fā)生氧化后，維系蛋白質(zhì)與風(fēng)味物質(zhì)結(jié)合的作用力會發(fā)生變化，從而對風(fēng)味產(chǎn)生影響。如前所述，超聲處理促使水分子解離產(chǎn)生的活性自由基對MP結(jié)構(gòu)和分子間作用力的改變和修飾已得到充分研究，但結(jié)構(gòu)變化后的蛋白與風(fēng)味物質(zhì)結(jié)合能力的影響卻鮮有報道。因此后續(xù)的研究應(yīng)從MP與風(fēng)味物質(zhì)的相互作用、風(fēng)味物質(zhì)組成變化、產(chǎn)品感官品質(zhì)等方面繼續(xù)開展。

5 結(jié) 語

功率超聲作為一種“高效、節(jié)能、環(huán)?！钡男屡d加工技術(shù)，主要通過空化效應(yīng)產(chǎn)生的物理作用來改善MP的結(jié)構(gòu)和功能特性，從而提高肉的食用品質(zhì)。除此之外，功率超聲是一種良好的輔助加工技術(shù)，在改善肉制品品質(zhì)的同時，又能縮短加工時間，降低能源消耗。另外，超聲波能夠促進(jìn)鹽向肌肉組織中的滲透，降低鹽的用量，有益于健康低鹽肉制品的開發(fā)。綜上，超聲波技術(shù)在肉制品加工領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。然而目前超聲波技術(shù)的研究大多處于實驗室階段，還未能實現(xiàn)規(guī)模化的應(yīng)用。為使超聲波技術(shù)更好地服務(wù)于肉類工業(yè)，應(yīng)根據(jù)待處理肉類產(chǎn)品的類型和固有特性，對超聲頻率、作用強(qiáng)度、持續(xù)時間等參數(shù)進(jìn)行充分研究和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)置。另外，將超聲波技術(shù)協(xié)同其他化學(xué)改性方法可能取得更好的改性效果。此外，還應(yīng)針對不同的工業(yè)需求，設(shè)計和開發(fā)專用型超聲波設(shè)備，以實現(xiàn)快速、高效工業(yè)化生產(chǎn)。