高压静电场解冻技术在肉类及肉制品中的应用

臧芳波1,吕蒙1,付永杰2,时若栋3,王琳1,冯随3,高晓光1*

1(河北科技大学 生物科学与工程学院,河北 石家庄,050018)2(晋州市动物卫生监督所,河北 石家庄,052260)3(河北双鸽食品股份有限公司,河北 石家庄,050021)

摘 要 冷冻肉类及其制品的品质与解冻过程密不可分,选择合适的解冻技术至关重要。高压静电解冻技术具有解冻损失小、速率快等特点。该文综述了高压静电场的解冻机理及特点,对其应用于肉类及肉制品时对持水性、肌肉结构、颜色、解冻速率、贮藏时间等方面的影响做出了归纳,并展望了高压静电场解冻技术的发展前景,为今后其在肉及肉制品中的应用提供理论参考。

关键词 高压静电场;解冻;肉类;机理

肉及肉制品中脂质、蛋白质等营养成分含量丰富,且水分活度较高,因此十分适合微生物生长[1],进而会造成产品品质和安全性的下降,导致经济损失。为保证肉类及其制品的食用品质与安全,在肉制品长途运输及长期储藏过程中,人们常选用冷冻贮藏实现肉品保鲜。而冷冻肉在加工、消费前需进行解冻,传统解冻方法耗时长,且存在汁液流失、脂质氧化、营养价值下降等问题[2]。因此,解冻技术在肉类工业中占有十分重要的地位。

高压静电场解冻技术是一种新型非热加工方法,在交流高压和直流高压下均可进行。此技术具有解冻速率高、损失小、耗能低等优点,且制品解冻过程中原料内外温差小,可以迅速通过最大冰晶生成带,能很好地保证肉品品质,此技术正逐渐被应用于肉制品保鲜及冷冻解冻方面[3-4]。与微波解冻相比,高压静电解冻技术设计简单,能耗低;与传统解冻方法相比,解冻后的产品很好地保留了营养成分,且具备了优良的理化性能[5]。本文主要综述了高压静电场解冻技术的机理、特点及其对肉及肉制品品质方面的影响,并对其发展前景进行了展望。

1 高压静电场解冻机理及特点

高压静电场解冻是指处于0~3 ℃环境下的冷冻食品,利用高压静电场微能源产生的综合效应进行的解冻技术[6],具有解冻损失小、解冻速率高等特点。关于其作用机理的推测主要集中在以下两个方面:水分子稳态结构的变化和电晕风的产生。

1.1 解冻机理

1.1.1 水分子稳态结构的变化

水并非单纯的液体,而是具有一定构造的物质[7]。它具有一定的极性水分子团结构,处于氢键作用下的分子聚合和解散的动态平衡中。高压静电场的微能源作用可能会打破这种动态平衡,从而使氢键断裂,解散大于聚合;分子团结构以及由此构成的冰变成小冰晶形态,并逐渐过渡到小分子水的液体状态,最终完成整个解冻过程[8]

1.1.2 电晕风的产生

高压静电场中带正电的粒子会向负极板方向运动,而带负电的粒子运动方向则相反,粒子之间不同方向的运动就会产生离子风,即电晕风[9]。电晕风内带电粒子与空气发生碰撞时,空气会电离成电子和离子。新生成的电子和离子继续与其他分子碰撞,就会产生新的带电粒子[10]。在这个过程中,带电粒子在物料表面产生湍流和漩涡,增大其传热系数,使其能更快地从周围环境中吸收热量,进而提高解冻速率[11-12]。白亚乡等[13]通过针状电极下冰加与不加玻璃罩的解冻速度,对比实验及解冻机理,认为解冻速度增加的主要原因是电晕风对冰的冲击作用。

1.2 高压静电场解冻特点

1.2.1 解冻特点

研究发现,高压静电场解冻具有高效节能、解冻均匀且损失小等特点,其中最突出的优点是解冻损失小、解冻速率高[14]。与空气解冻相比,在不影响解冻质量的情况下,高压静电场解冻最多能缩短一半的解冻时间[15]。唐梦等[16]发现3.8 kV高压静电场在5 ℃时的解冻速率是对照组的1.59倍,其主要原因是高压静电场下解冻能更快地到达且迅速通过最大冰晶生成带,从而加速解冻;在15 ℃时解冻损失为2.5%,显著低于对照组的3.17%。JIA等[17-18]发现与传统空气解冻、水解冻方法相比,高压静电解冻能降低冷冻猪肉蛋白质氧化变性程度,保持肌原纤维蛋白结构的完整性;肌浆蛋白也没有发生明显的变性,肌浆蛋白中的α-螺旋结构和β-折叠结构的破坏程度较小。这些现象表明,采用高压静电解冻的猪肉,其色泽、保水性等某些理化指标会接近解冻前水平甚至持平。孙芳等[19]发现高压静电解冻的牛肉色泽鲜红,新鲜度明显好于对照组。其原因在于高压静电场产生的臭氧会附着在肉表面,使得肌红蛋白与氧分子结合,生成鲜红色的氧合肌红蛋白。

1.2.2 影响因素

目前,众多国内外学者研究发现高压静电场解冻效果与电极形状及数量、场强强度和电极板间距有关。何向丽[20]发现板状电极对解冻速率没有明显影响,而多针状电极可节约1/2的解冻时间,该促解冻效果存在极限值;解冻过程中,与上极板接近处温度变化较慢,而与下极板接近处温度变化稍快。AMIRI等[21]将电极板间距和电压固定,研究电极针数对牛肉品质的影响。结果表明,随着电极针数的增加,牛肉的解冻损失和氧化程度降低。MOUSAKHANI-GANJEH等[22]发现,随着外加电压的增加和电极间距的减小,金枪鱼氧化程度不断增加,但电压为10.5 kV时,氧化程度反而随板间距减小而降低。白亚乡等[13]发现高压静电场下,冰的解冻速度与电极板间距有一定的相关性,但非线性相关,电极间距为10 cm时,相邻的离子风能量恰好全给到冰面,此时解冻速度最快。谢晶等[23-24]发现高压静电场对马铃薯和猪肉的解冻效果均随电场强度而变化,具体表现为:场强较高时加电场会加速解冻,而较低时加电场则会延缓解冻。张源等[25]研究发现,高压电场产生的臭氧对青鱼表面的微生物有一定的抑制作用,但该作用并未随电场强度增加而有明显变化。RAHBARI等[4]比较了3种电场强度(150、225和300 kV/m)对冷冻鸡胸肉解冻的影响,发现解冻时间随场强增大而降低,场强为225 kV/m时,解冻损失最小、肌原纤维和蛋白质溶解度最高、蛋白变性程度最低。该实验表明,适当增加电场强度能更好地维持产品品质。此外,解冻时间对解冻效果也有一定影响。解冻时间过长,冻品汁液流失,品质下降;时间短,就会达不到解冻要求[26]。BAI等[5]也证实电压、相邻两针头的距离和电极间距等参数对解冻速率和能耗的影响也不同。因此,必须通过确定操作条件,优化解冻工艺,才能实现更好的解冻效果。

2 高压静电场解冻技术在肉及肉制品中的应用

2.1 对解冻时间的影响

由于肉类极易腐败变质,冷冻处理是现代食品工业保存肉类的最重要的方式之一。在食用之前,特别是在加工之前对冷冻肉进行解冻是必不可少的操作过程[27]。然而,在解冻过程中,随着解冻时间的延长,会伴随着质量损失增加、蛋白质变性、颜色改变、微生物生长等品质劣化问题,肉类的食用品质会受到严重影响[28]。传统的肉类解冻方法包括自然解冻、清水解冻、真空低温解冻、溶液浸渍解冻等,上述方法耗时均较长,且肉类质量损失相对比较严重[29]。因此,快速且能够保持原料品质的解冻方法受到了学者们的关注。OHTSUKI[30]利用高压静电场产生的负电子对样品进行解冻,发现冻肉中的冰晶能迅速融化成水,同时又被肉片重新吸收,恢复到冻结前的状态,不仅解冻速度较快,而且能有效保持肉品的新鲜程度。HSIEH等[31]以冻鸡大腿为研究对象,在不改变产品质量的情况下,使用高压静电场技术极大地减少了解冻时间。唐树培等[32]在研究高压静电场解冻技术对羊胴体的影响规律时发现,解冻时间和汁液流失率随场强的增加而减少,解冻后色泽随场强增加而更为鲜艳;在最优场强1.5 kV/m时,解冻时间可缩短11.1%。SINGH等[33]研究发现,用高压静电场在相同温度下对冷冻牛肉进行解冻,所需时间比常规方法减少70%~75%。孙芳等[19]发现高压静电场不但可以明显缩短牛肉的解冻时间,并且解冻后的肉品能保持原有的风味与新鲜度。ROUAUD等[34]认为在静电场中,移动的电离空气粒子与不带电的空气粒子相互碰撞,产生可感知的风的运动,称为电晕风,而电晕风可以增强对流传热和传质,在解冻肉类的液体部分产生旋涡和湍流,从而缩短解冻时间。大量研究表明,高压静电场技术可以显著缩短解冻时间,当电极间隙一定时,随着高压静电场电压的增加,肉类融化速率增加;在恒压条件下,随着电极间隙的减小,融化速率增加[35]

2.2 对肉及肉制品品质的影响

2.2.1 对微生物生长和贮藏时间的影响

近年来,一些学者研究了高压静电场技术对冷冻产品解冻质量的影响。研究发现,利用高压静电场解冻可以抑制微生物生长,保持肉类及肉制品解冻后的品质,延长贮藏时间[36-37]。HE等[38]研究发现,与空气解冻样品相比,用高压静电场技术解冻的猪肉和兔肉活菌数均显著减少,解冻后肉品的新鲜度提高,贮藏时间增加。KO等[39]发现,运用高压静电场技术,能够有效抑制罗非鱼菌落总数、K值和挥发性盐基氮总量的上升,延长其货架期。LI等[40]采用高压静电场解冻技术对鲤鱼肉块进行处理。结果表明,与其他解冻方法相比,用高压静电场进行解冻处理后鱼肉的微生物污染情况得到改善。电压为-12 kV时,鱼肉初始活菌总数、气单胞菌数、假单胞菌数和乳酸菌数(3.11、2.93、2.71和2.91 lg CFU/g)均低于空气解冻组(3.58、3.15、2.88和3.25 lg CFU/g)。KARACA等[41]发现随着电场强度的增大,微生物生长的抑制效果逐渐增加,这可能是由于较高的电场强度能更有效地导致氧的离开和氮的覆盖,或者是高压静电场产生的臭氧与空气负离子的相互作用。肉类在解冻过程中极易受到微生物的污染,必须采用合适的措施来优化其品质,高压静电场技术为控制肉类微生物生长及延长其贮藏时间提供了新的方法[42-43]

2.2.2 对颜色的影响

肉类和肉制品的颜色是影响消费者接受度的重要属性[44]。姚薇等[45]发现解冻冷鲜肉糜时施加高压静电场会使其a*值(红度值)升高、b*值(黄度值)降低,全程电场处理有助于保持肉糜原有的色泽。然而,MOUSAKHANI-GANJEH等[46]将高压静电场解冻技术作用于金枪鱼块时发现,采用高压静电场解冻技术处理的样品与空白对照组相比,L*值(亮度值)和b*值显著增加,并且随着施加电压和电极距离的增大,样品的L*值和b*值增大。唐梦等[16]发现罗非鱼片的高压静电场解冻组的L*值低于对照组,推测是由于对照组解冻损失率大,从而导致更高的汁液流失率。汁液流失率越高,罗非鱼片表面游离水越多,测定时造成的光反射越强,亮度值越高。JIANG等[47]提出高压静电场解冻技术导致肉类发生颜色参数的变化,可能是因为样品中的脂质被高压静电场运行过程中,产生的臭氧氧化,样品表面发生褐变,表现为b*值的增加。总之,高压静电场解冻技术对肉类及肉制品颜色的影响尚未获得一致的结论。尽管高压静电场会影响产品的颜色,但不会造成颜色劣变。因此,在肉类加工行业中使用高压静电场解冻技术对产品的颜色影响较小,具有一定的应用价值[48]

2.2.3 对持水性的影响

肉的持水性即“保水性”,与肉的颜色、香气、嫩度、出品率等密切相关[49]。运用高压静电场解冻技术,改善和提高肉品持水性一直是国内外学者密切关注的问题[50]。肌浆蛋白质分子所带的静电荷与水分子极化基团静电荷之间相互吸引,从而将水分子纳入蛋白质高分子网状立体结构的空间中,使肌肉具有一定的持水性[51]。因此,肌肉蛋白质的变化是影响持水性的关键因素,此外,贮存温度、pH值、细胞结构的变化也可影响肉品的持水性[52]。HSIEH等[53]将鸡大腿肉在静电场强度为100 kV/m的条件下解冻,发现高压静电场能有效降低鸡肉1%~3%的蒸煮损失,提高1%~2%的持水性。

猪肉肌原纤维蛋白在冻融循环过程中会发生氧化,进而导致肉品的持水性、嫩度和营养价值降低。因此,确定高压静电场对肌原纤维蛋白氧化程度的影响至关重要[54]。李银等[55]通过分析冷冻牛肉解冻过程中蛋白质的氧化效应发现,解冻过程中蛋白质容易氧化,引起肌纤维结构改变,从而导致牛肉持水性降低,严重影响产品品质。另外,由于pH值对肉类保水能力的影响较大,探究pH值的变化也尤为重要。一旦pH值达到了肉类中主要蛋白的等电点,蛋白质内的极化基团就会相互吸引,从而导致该蛋白质能够吸引和保持的水数量减少,从而降低持水性[56]。HE等[57]研究发现,高压静电场对猪里脊肉解冻过程pH值影响较小,蒸煮损失没有显著变化,有利于保持肉类良好的持水性。

2.2.4 对肌肉微观结构的影响

高压静电场解冻均匀,对细胞的损伤小,从而使解冻后肌肉组织结构较为完整。马坚[58]研究了牛腰大肌的解冻过程,发现高压静电场在保持肉组织和肌细胞的完整性方面作用明显,且最佳电场强度为150 kV/m。据此推测出,在合适的电场强度下(150 kV/m),极性的水分子聚合物产生作用,表现为在冻结和解冻过程中加速通过最大冰晶生成带,从而产生均匀分布的细小冰晶,以保持肌肉组织和肌纤维细胞的完整性。唐梦[59]通过光学显微镜观察发现,罗非鱼片高压静电场解冻组与对照组相比,肌节长、无损伤、细胞间隙小。电镜扫描结果进一步表明,对照组解冻后肌纤维出现弯曲变形,肌束松散,而高压静电场解冻后的肌束排列更为整齐紧密,肌纤维无弯曲。因此,高压静电场通过加速氢键断裂直接改变水分子组成状态,快速实现解冻,避免了冰晶对细胞造成一次与二次伤害,对保持肉类及其制品原有的组织结构具有重要意义。

3 总结与展望

高压静电场解冻技术是一种新型技术,在肉类及其制品的解冻保鲜应用中表现出了良好的工业应用潜力。与传统解冻技术相比,高压静电场解冻技术能够减少微生物污染、减少解冻时间、降低汁液损失、改善持水性,有效保证了肉类的新鲜度并延长了肉类的贮藏期。然而,高压静电解冻技术至今仍存在一些问题。该技术对环境湿度要求较高,湿度过大时,空气可能会被击穿,存在安全隐患。高压静电技术也因为具有对电极配置和电压水平的严格要求等问题而没有得到广泛应用。目前对该技术的研究主要集中在对解冻速率的影响方面,并没有对解冻机理和解冻过程中制品的变化等方面进行深入研究。运用高压静电场技术对肉类和肉制品进行解冻时,由于肉类种类、部位、操作条件的不同,产生的影响也不同。因此,在今后的研究中,一方面可以更加全面地研究高压静电场对不同类型及不同部位肉制品解冻的影响;另一方面深入探索电压、电极间隙、电极尺寸等条件对融化速率、改善肉质和控制微生物生长的影响,进一步标准化工艺参数以提高解冻速率,减少能耗,保证肉制品的品质,确保其所产生的积极影响的高再现性和实际应用性。

参考文献

[1] ALAHAKOON A U,JAYASENA D D,RAMACHANDRA S,et al.Alternatives to nitrite in processed meat:Up to date[J].Trends in Food Science and Technology,2015,45(1):37-49.

[2] KILIC B,IMSEK A,CLAUS J R,et al.Encapsulated phosphates reduce lipid oxidation in both ground chicken and ground beef during raw and cooked meat storage with some influence on color,pH,and cooking loss[J].Meat Science,2014,97(1):93-103.

[3] 张馨月, 邓绍林,胡洋健,等.几种新型解冻技术对肉品质的影响研究进展[J].食品与发酵工业,2020,46(12):293-298.

ZHANG X Y,DENG S L,HU Y J,et al.Review on effects of selected novel thawing technologies on the quality of meat[J].Food and Fermentation Industries,2020,46(12):293-298.

[4] RAHBARI M,HAMDAMI N,MIRZAEI H,et al.Effects of high voltage electric field thawing on the characteristics of chicken breast protein[J].Journal of Food Engineering,2018,216(1):98-106.

[5] BAI Y X,SUN Y,LI Z,et al.Study the optimum parameters of high voltage electrostatic field thawing[J].Procedia Engineering,2011,16(16):679-684.

[6] 冯晚平, 胡娟.冷冻食品解冻技术研究进展[J].农机化研究,2011,33(10):255-258.

FENG W P,HU J.Research process on thawing technology of frozen food[J].Journal of Agricultural Mechanization Research,2011,33(10):255-258.

[7] 唐梦, 岑剑伟,李来好,等.高压静电场解冻技术在食品中的研究进展[J].食品工业科技,2016,37(10):373-376;385.

TANG M,CEN J W,LI L H,et al.Research progress of high voltage electrostatic field thawing technology in food[J].Science and Technology of Food Industry,2016,37(10):373-376;385.

[8] 方胜, 李英杰,陆守道,等.高压电场运用于加速食品解冻的研究[J].食品工业科技,1999,1(1):29-30.

FANG S,LI Y J,LU S D,et al.Application of high voltage electric field to accelerate thawing of food[J].Science and Technology of Food Industry,1999,1(1):29-30.

[9] 方胜, 李英杰,陆守道,等.利用高压电场加速食品解冻的实验研究[J].北京轻工业学院学报,1999,17(4):1-6.

FANG S,LI Y J,LU S D,et al.Experimental study on quick thawing method of foodstuff by high voltage electrostatic field[J].Journal of Beijing Institute of Light Industry,1999,17(4):1-6.

[10] 孙培元. 高压静电场解冻技术在食品中的应用[J].轻工科技,2018,34(5):37-38.

SUN P Y.Study on the application of high-voltage electrostatic field on food[J].Light Industry Science and Technology,2018,34(5):37-38.

[11] 王丽平, 李苑,余海霞,等.高压电场对生鲜食品保鲜机理研究进展[J].食品科学,2017,38(3):278-283.

WANG L P,LI Y,YU H X,et al.Progress in the knowledge of the preservation mechanism of raw fresh foods by high voltage electric field[J].Food Science,2017,38(3):278-283.

[12] NIEN Y K,YU F T,KANDI S,et al.Effect of a high voltage electrostatic field (HVEF) on the shelf-life of fresh-cut broccoli(Brassica oleracea var.italica)[J].LWT-Food Science and Technology,2019,116(12):e108 532.

[13] 白亚乡, 栾忠奇,李新军,等.高压静电场解冻机理分析[J].农业工程学报,2010,26(4):347-350.

BAI Y X,LUAN Z Q,LI X J,et al.Thawing mechanism of high voltage electrostatic field[J].Transactions of the CSAE,2010,26(4):347-350.

[14] 彭泽宇, 朱明明,孙红东,等.肉品新型解冻技术及其对蛋白特性影响的研究进展[J].食品科学,2020,41(19):303-310.

PENG Z Y,ZHU M M,SUN H D,et al.Advances in new thawing technology for meat and its effects on protein properties[J].Food Science,2020,41(19):303-310.

[15] HE X L,LIU R,TATSUMI E.Factors affecting the thawing characteristics and energy consumption of frozen pork tenderloin meat using high-voltage electrostatic field[J].Innovative Food Science & Emerging Technologies,2014,22:110-115.

[16] 唐梦, 岑剑伟,李来好,等.高压静电场解冻对冻罗非鱼片品质的影响[J].食品工业科技,2017,38(13):1-6.

TANG M,CEN J W,LI L H,et al.Impact of high voltage electric field thawing on the quality of frozen tilapia fillet[J].Science and Technology of Food Industry,2017,38(13):1-6.

[17] JIA G L,NIRASAWA S,JI X H,et al.Physicochemical changes in myofibrillar proteins extracted from pork tenderloin thawed by a high-voltage electrostatic field[J].Food Chemistry,2018,240(2):910-916.

[18] JIA G L,BERG F V D,HAO H,et al.Estimating the structure of sarcoplasmic proteins extracted from pork tenderloin thawed by a high-voltage electrostatic field[J].Journal of Food Science and Technology,2020,57(3):1 574-1 578.

[19] 孙芳, 李培龙,孟繁博,等.高压静电解冻技术对牛肉品质的影响研究[J].中国牛业科学,2011(6):13-17.

SUN F,LI P L,MENG F B,et al.Effect of high-voltage electrostatic field thawing beef on beef quality[J].China Cattle Science,2011(6):13-17.

[20] 何向丽. 猪里脊肉冻结解冻特性及高压静电场(HVEF)解冻机理研究[D].北京:中国农业大学,2016.

HE X L.Freezing and thawing characteristics of pork tenderloin meat and the mechanism of high voltage electrostatic field(HVEF)thawing[D].Beijing:China Agricultural University,2016.

[21] AMIRI A,GANJEH A M,SHAFIEKHANI S,et al.Effect of high voltage electrostatic field thawing on the functional and physicochemical properties of myofibrillar proteins[J].Innovative Food Science and Emerging Technologies,2019,56(7):e102 191.

[22] MOUSAKHANI-GANJEH A,HAMDAMI N,SOLTANIZADEH N.Effect of high voltage electrostatic field thawing on the lipid oxidation of frozen tuna fish(Thunnus albacares)[J].Innovative Food Science and Emerging Technologies,2016,36(8):42-47.

[23] 谢晶,华泽钊.食品在高压静电场中冻结、解冻的实验研究[J].食品科学,2000,21(11):14-18.

XIE J,HUA Z Z.Experimental study on freezing and thawing of food in high voltage electrostatic field[J].Food Science,2000,21(11):14-18.

[24] 谢晶, 张源,管伟康,等.猪肉在高压静电场中的冻结和解冻[J].制冷技术,2001(4):25-28.

XIE J,ZHANG Y,GUAN W K,et al.Experimental research on freezing and thawing process of pork in high static-electric voltage fields[J].Chinese Journal of Refrigeration Technology,2001(4):25-28.

[25] 张源, 谢晶,管伟康.青鱼在高压静电场中冻结解冻的实验研究[J].制冷,2002(3):6-9.

ZHANG Y,XIE J,GUAN W K.The experimental study on the fish frozen and thawed in the high electrostatic voltage field[J].Refrigeration,2002(3):6-9.

[26] 郭衍银, 朱艳红,赵向东,等.高压静电对速冻冬枣解冻品质的影响[J].制冷学报,2009,30(2):45-48.

GUO Y Y,ZHU Y H,ZHAO X D,et al.Effect of high voltage electrostatic field on quality of thawing “Dongzao”Jujube[J].Journal of Refrigeration,2009,30(2):45-48.

[27] UYAR R,BEDANE T F,ERDOGDU F,et al.Radio-frequency thawing of food products-A computational study[J].Journal of Food Engineering,2015,146:163-171.

[28] CAI L Y,ZHANG W D,CAO A L,et al.Effects of different thawing methods on the quality of largemouth bass(Micropterus salmonides)[J].LWT-Food Science and Technology,2020,120(2):e108 908.

[29] CHOI E J,PARK H W,CHUNG Y B,et al.Effect of tempering methods on quality changes of pork loin frozen by cryogenic immersion[J].Meat Science,2017,124(2):69-76.

[30] OHTSUKI T.Process for thawing foodstuffs:Japan,US5034236[P].1991-7-23.

[31] HSIEH C W,LAI C H,LEE C H,et al.Effects of high-voltage electrostatic fields on the quality of tilapia meat during refrigeration[J].Journal of Food Science,2011,76(6):312-317.

[32] 唐树培, 李保国,高志新.高压静电场解冻羊胴体的实验研究[J].制冷学报,2016,37(3):69-73.

TANG S P,LI B G,GAO Z X.Experimental study on thawing of frozen lamb with high voltage electrostatic field[J].Journal of Refrigeration,2016,37(3):69-73.

[33] SINGH A,ORSAT V,RAGHAVAN V.A comprehensive review on electrohydrodynamic drying and high-voltage electric field in the context of food and bioprocessing[J].Drying Technology,2012(16):1 812-1 820.

[34] ROUAUD O,HAVET M.Assessment of the electrohydrodynamic drying process[J].Food and Bioprocess Technology,2009,2(3):240-247.

[35] UEMURA J,MIYAHARA M,MATSUMOTO T,et al.Effect of electric field on the defrosting rate of frozen pork[J].Journal of The Japanese Society for Food Science and Technology-nippon Shokuhin Kagaku Kogaku Kaishi,2005,52(7):311-314.

[36] DALVI-ISFAHAN M,HAMDAMI N,LE-BAIL A,et al.The principles of high voltage electric field and its application in food processing:A review[J].Food Research International,2016,89(11):48-62.

[37] 张源. 高压静电场中食品冻结、解冻技术的研究[D].上海:上海海洋大学,2002.

ZHANG Yuan.Study on food freezing and thawing technology in high voltage electrostatic field[D].Shanghai:Shanghai Ocean University,2017.

[38] HE X L,JIA G L,TATSUMI E,et al.Effect of corona wind,current,electric field and energy consumption on the reduction of the thawing time during the high-voltage electrostatic-field (HVEF) treatment process[J].Innovative Food Science and Emerging Technologies,2016,34(34):135-140.

[39] KO W C,YANG S Y,CHANG C K,et al.Effects of adjustable parallel high voltage electrostatic field on the freshness of tilapia (Orechromis niloticus) during refrigeration[J].LWT-Food Science and Technology,2016,66(3):151-157.

[40] LI D P,JIA S L,ZHANG L T,et al.Post-thawing quality changes of common carp (Cyprinus carpio) cubes treated by high voltage electrostatic field (HVEF) during chilled storage[J].Innovative Food Science and Emerging Technologies,2017,42(6):25-32.

[41] KARACA H,VELIOGLU Y S.Effects of ozone treatments on microbial quality and some chemical properties of lettuce,spinach,and parsley[J].Postharvest Biology and Technology,2014,88(2):46-53.

[42] FENG X,NG V K,MARTA M K,et al.Effects of fish gelatin and tea polyphenol coating on the spoilage and degradation of myofibril in fish fillet during cold storage[J].Food and Bioprocess Technology,2017,10(1):89-102.

[43] 贾红玲, 周振勇,阿曼古丽·朱马汉,等.高压静电场(HVEF)在肉类保鲜中的应用研究进展[J].草食家畜,2019(2):19-22.

JIA H L,ZHOU Z Y,OMANGULI·Z M H,et al.Study on the application of high voltage electrostatic field (HVEF) in meat preservation[J].Grass-Feeding Livestock,2019(2):19-22.

[44] YILDIZ-TURP G,SENGUN I Y,KENDIRCI P,et al.Effect of ohmic treatment on quality characteristic of meat:A review[J].Meat Science,2013,93(3):441-448.

[45] 姚薇, 王标,马玲,等.高压静电场冻融处理对肉糜品质的影响[J].农产品加工,2016,401(3):22-24.

YAO W,WANG B,MA L,et al.Effect of high static-electric voltage field on minced pork quality during freezing and thawing process[J].Farm Products Processing,2016,401(3):22-24.

[46] MOUSAKHANI-GANJIEH A,HAMDAMI N,SOLTANIZADEH N.Impact of high voltage electric field thawing on the quality of frozen tuna fish(Thunnus albacares)[J].Journal of Food Engineering,2015,156(7):39-44.

[47] JIANG S,HO M L,JIANG S,et al.Color and quality of mackerel surimi as affected by alkaline washing and ozonation[J].Journal of Food Science,2006,63(4):652-655.

[48] JIA G L,LIU H J,NIRASAWA S,et al.Effects of high-voltage electrostatic field treatment on the thawing rate and post-thawing quality of frozen rabbit meat[J].Innovative Food Science and Emerging Technologies,2017,41(6):348-356.

[49] 钱书意, 李侠,孙圳,等.不同冻结温度下牛肉的肌原纤维蛋白变性与肌肉持水性[J].食品科学,2018,39(15):24-30.

QIAN S Y,LI X,SUN Z,et al.Myofibrillar protein denaturation and water-holding capacity of beef frozen at different temperatures[J].Food Science,2018,39(15):24-30.

[50] ZHUANG H,SAVAGE E M,SMITH D P,et al.Effect of dry-air chilling on warner-bratzler shear force and water-holding capacity of broiler breast meat deboned four hours postmortem[J].International Journal of Poultry Science,2008,7(8):743-748.

[51] 郑伟. 猪宰后肌肉肌间线蛋白和整联蛋白变化与持水性的关系[D].昆明:云南农业大学,2013.

ZHENG W.Relationship between postmortem changes of desmin and integrin and water holding capacity of pork[D].Kunming:Yunnan Agricultural University,2013.

[52] LUND M N,HEINONEN M,BARON C P,et al.Protein oxidation in muscle foods:A review[J].Molecular Nutrition & Food Research,2011,55(1):83-95.

[53] HSIEH C W,LAI C H,HO W J,et al.Effect of thawing and cold storage on frozen chicken thigh meat quality by high-voltage electrostatic field[J].Journal of Food Science,2010,75(4):193-197.

[54] XIA X F,KONG B H,LIU Q,et al.Physicochemical change and protein oxidation in porcine longissimus dorsi as influenced by different freeze-thaw cycles[J].Meat Science,2009,83(2):239-245.

[55] 李银, 孙红梅,张春晖,等.牛肉解冻过程中蛋白质氧化效应分析[J].中国农业科学,2013,46(7):1 426-1 433.

LI Y,SUN H M,ZHANG C H,et al.Analysis of frozen beef protein oxidation effect during thawing[J].Scientia Agricultura Sinica,2013,46(7):1 426-1 433.

[56] HUFF-LONERGAN E,LONERGAN S M.Mechanisms of water-holding capacity of meat:The role of postmortem biochemical and structural changes[J].Meat Science,2005,7 1(1):194-204.

[57] HE X L,LIU R,NIRASAWA S,et al.Effect of high voltage electrostatic field treatment on thawing characteristics and post-thawing quality of frozen pork tenderloin meat[J].Journal of Food Engineering,2013,115(2):245-250.

[58] 马坚. 高压静电场对牛里脊肉冻结和解冻的保鲜研究[J].家电科技,2018(7):68-71.

MA J.Preservation research on freezing and thawing process of beef tenderloin meat in high voltage electrostatic fields[J].Journal of Appliance Science & Technology,2018(7):68-71.

[59] 唐梦. 高压静电场解冻对罗非鱼片品质影响及其机理的研究[D].上海:上海海洋大学,2017.

TANG M.Research on the effect of high-voltage electrostatic field on the quality of tilapia[D].Shanghai:Shanghai Ocean University,2017.

Research progress on the application of high voltage electrostatic field thawing technology in meat and meat products

ZANG Fangbo1,LYU Meng1,FU Yongjie2,SHI Ruodong3,WANG Lin1,FENG Sui3,GAO Xiaoguang1*

1(College of Biological Science and Engineering,Hebei University of Science and Technology,Shijiazhuang 050018,China)2(Jinzhou Animal Health Supervision Institute,Shijiazhuang 052260,China)3(Hebei Sogreen Food Co.,Ltd.,Shijiazhuang 050021,China)

ABSTRACT The quality of frozen meat and its products is inseparable from the thawing process. Therefore, choosing the right thawing technology is very important. The high voltage electrostatic field thawing technology has the characteristics of low thawing loss and fast thawing speed. The thawing mechanism and characteristics of high voltage electrostatic field thawing technology were briefly described in this article. The effects of water holding capacity, myoarchitecture, chromatic value, thawing rate and shelf life was analyzed when the technology was applied to meat and meat productions. In addition, the prospect for the high voltage electrostatic field thawing technology was prospected to provide theoretical references for future research applications.

Key words high voltage electrostatic field; thawing; meat; mechanism

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.025166

引用格式:臧芳波,吕蒙,付永杰,等.高压静电场解冻技术在肉类及肉制品中的应用[J].食品与发酵工业,2021,47(5):303-308.ZANG Fangbo,LYU Meng,FU Yongjie,et al.Research progress on the application of high voltage electrostatic field thawing technology in meat and meat products[J].Food and Fermentation Industries,2021,47(5):303-308.

第一作者:臧芳波硕士研究生和吕蒙硕士研究生为共同第一作者(高晓光副教授为通讯作者,E-mail:gaoxiaoguang999@126.com)

基金项目:河北省省级省校科技合作开发资金支持项目;河北省高等学校科学技术研究项目(BJ2018061)

收稿日期:2020-07-27,改回日期:2020-09-15