《食品科學》：南京農業大學王虎虎教授等：磁場輔助對生鮮調理肉冷凍/解凍的影響

隨著人民飲食習慣和需求的變化與調整，口味獨特、食用方便、營養健康的肉制品已經成為消費趨勢。調理肉制品也稱預制肉制品，是指以畜禽肉或其可食副產品為主要原料，添加（或不添加）蔬菜等非肉食材和（或）輔料、食品添加劑，經滾揉（或不滾揉）、切制或絞制、混合攪拌（或不攪拌）、腌制、成型（或預熱處理）、冷卻（或凍結）、包裝等工藝加工而成，經簡便處理即可食用的生（或半熟）肉制品。目前，對于生鮮調理肉制品最常見的保藏方式是冷凍。低溫可以抑制微生物的生長并破壞酶的活性，但隨著冷凍時間的延長，肌肉的冷凍損傷加重，調理肉制品中粗大冰晶的生成對其水分含量、風味和口感等食用品質均有較大損害，尤其是水分的流失。

磁場輔助技術是一種輔助食品冷凍/解凍的新型物理加工技術，具有高效、無污染、無殘留等優點，且具有較好的安全性與生物相容性。截至目前，在食品加工領域研究的磁場類型主要分為靜磁場、交變磁場與脈沖磁場。靜磁場是一種恒定磁場，產生于固定磁場強度或永磁體的直流電，大小和方向與時間無關。靜磁場可以降低酶活性、控制基因的表達、改變生物膜的通透性以及降低細胞的代謝能力。交變磁場指大小和方向隨著時間進行有規律改變的磁場，交變磁場可以影響細胞膜表面水分子結構，降低其通透性，具有良好的保鮮效果，廣泛應用于果蔬的保鮮，而應用在肉制品方面的研究較少。

南京農業大學食品科技學院的孫明鑫、李宛玲、王虎虎*等研究不同強度的靜磁場與交變磁場條件對生鮮調理肉冷凍/解凍的影響效應。以自制調理肉餅為實驗樣品，采用磁場輔助冷凍/解凍技術，研究磁場強度為1.5 mT和4.5 mT的靜磁場和交變磁場作用下，肉餅的保水性、色差、水分分布、質構等品質變化及導致變化的原因。旨在從水分分布和流變特性的角度分析磁場輔助冷凍和解凍改善調理肉品質特性的原理，為新型冷凍-解凍技術廣泛應用于肉類加工企業提供理論支持。

1 不同磁場強度對調理肉餅冷凍/解凍曲線的影響

1.1 不同磁場強度對調理肉餅冷凍曲線的影響

圖1A冷凍曲線反映了在冷凍期間肉餅溫度與時間的關系。結果顯示，在凍結過程中，相同時間條件下，磁場輔助處理時調理肉餅的溫度較無磁場輔助低，可以提高其冷凍速率。冷凍過程包括3 個階段，分別為預冷階段、相變階段和過冷階段。在相變階段其溫度曲線呈平緩趨勢，溫度區間大致為-5～0 ℃，可稱為最大冰晶生成帶。由圖1B可知，肉餅的最大冰晶生成帶的溫度為-5～0 ℃，對照組通過最大冰晶生成帶的時間為554 min，1.5 S-0、4.5 S-0、1.5 A-0、4.5 A-0的時間分別為425、232.5、235.5、137 min。結果顯示4.5 mT交變磁場處理條件下肉餅通過最大冰晶生成帶的時間最短，較對照組縮短了417 min。在冷凍過程中，越快通過最大冰晶生成帶，生成的冰晶越為細小規則，對肉餅組織結構產生的機械損傷越小，肉餅的食用品質也越好，其冷凍效果最佳。該結論與Li Bing等的研究結果一致。

1.2 不同磁場強度對調理肉餅解凍曲線的影響

解凍曲線通過記錄樣品中心溫度的變化評估解凍速率，從而展示整個解凍過程。在4 ℃條件下進行解凍時，各組的解凍曲線均從-7 ℃開始記錄。由圖2可知，4.5 mT交變磁場組溫度由-7 ℃升至4 ℃所需時間最長，為449 min，解凍速率最低，其余3 個實驗組與對照組的解凍速率無顯著差異（

P

＞0.05）。解凍速率的快慢會影響肉餅的食用品質，解凍速度較慢時，處于細胞間隙的水分有充足時間重新分布在細胞內部，該“回流”過程可以使水分與肉餅組織結構的結合更為緊密，從而減少汁液損失，提高保水性，改善肉餅品質。因此在磁場強度為4.5 mT交變磁場條件下進行解凍的肉餅，具有更好的保水性。

2 不同磁場強度對調理肉餅色差的影響

生鮮調理肉制品的顏色是質量品質評價的關鍵因素之一，其直接決定了消費者的購買欲，誘人的色澤可以提高消費者的接受度。生鮮調理肉餅在不同條件下亮度（

L

*）、紅度（

a

*）、黃度（

b

*）方面的變化如表3所示，與對照組（54.72）相比，磁場輔助可以顯著（

P

＜0.05）提高生鮮調理肉餅的L*值，其中磁場輔助冷凍-解凍的4 組處理均能極顯著（

P

＜0.01）提高肉餅的

L

*值，說明磁場輔助可以使肉餅的顏色更明亮，4.5 mT交變磁場輔助冷凍-解凍（59.19）條件下肉色最鮮亮，呈現出誘人的淡粉色。與此同時，磁場輔助可以顯著（

P

＜0.05）降低肉餅的

a

*值，這是由于肌紅蛋白分子在冷凍或解凍的某一階段發生部分變性，引起肌紅蛋白的氧化生成高鐵肌紅蛋白，造成顏色的喪失。除此之外，磁場輔助也可以顯著（

P

＜0.05）降低肉餅的

b

*值，原因為肉餅中脂肪的氧化被抑制，并且一定程度上減緩了蛋白質的氧化，這與Holman等的研究結果一致。綜合而言，利用磁場輔助冷凍-解凍后的肉餅顏色更佳。

3 不同磁場強度對調理肉餅保水性的影響

3.1 不同磁場強度對調理肉餅解凍損失的影響

肉品的解凍損失可以反映其保水力。由圖3可知，對照組的解凍損失為9.36%，在磁場輔助條件下，可以降低2.51%～5.58%的解凍損失（

P

＜0.05）。在冷凍組和冷凍-解凍組，交變磁場輔助條件下肉餅的解凍損失低于靜磁場輔助；在解凍組，交變磁場條件下的解凍損失高于靜磁場輔助。其中，4.5 A-4.5 A條件下磁場輔助的肉餅的解凍損失最小，為3.78%，較對照組降低了59.62%，該結論與冷凍/解凍曲線所得結論一致，由于4.5 mT交變磁場條件下，肉餅的冷凍速率最快，生成的冰晶細小規則，對肉餅組織結構的機械損傷小；且肉餅的解凍速率最低，水分分布更均勻，與肉餅組織結構的結合更緊密，汁液損失較小。而對照組的解凍速率慢，蛋白質的變性程度提高，水分與組織之間的結合率降低，汁液流失率提高。因此，一定強度的磁場輔助可以提高調理肉餅的保水性。

3.2 不同磁場強度對調理肉餅蒸煮損失的影響

蒸煮損失表征經過冷凍-解凍的肉餅進行復熱（75 ℃水浴加熱）后，其汁液損失的程度，也是反映肉保水性的指標。由圖4可知，磁場輔助相較于無磁場輔助，可以降低1.08%～8.17%的蒸煮損失。其中，對照組的蒸煮損失為14.07%，在冷凍-解凍組中4.5 mT交變磁場條件下，蒸煮損失為5.90%，較對照組降低了58.07%，降低效果顯著（

P

＜0.05）。該結論與冷凍/解凍曲線和解凍損失所得結論一致，4.5 mT交變磁場條件下肉餅的冷凍速率最快、冷凍終點溫度較低、解凍速率最低。磁場輔助條件下，肉餅中的水分子與肌肉組織結合狀態改變，水分的流動性降低，保水性較好。

4 不同磁場強度對調理肉餅水分分布的影響

低場核磁共振技術作為一種快速檢測技術，在食品水分分布檢測中得到廣泛的應用，水分的狀態、含量和與肉餅組織結構結合的強度主要通過檢測水分的橫向弛豫時間（

T

2 ）反映。橫向弛豫時間

T

2 越大、峰頂點時間出現越晚表示水分的自由度越高，水分子與肉餅組織的結合力越弱。

T

2 弛豫反演主要呈現為4 個峰，在0.1～1 ms之間的峰為強結合水（

T

2b ），在1～10 ms之間的峰為弱結合水（

T

21 ），在10～100 ms之間的峰為不易流動水（

T

22 ），在100～1 000 ms之間的峰為自由水（

T

23 ）。橫向弛豫時間曲線與X軸包圍部分的面積，即峰面積，代表對應狀態下水分的含量。各峰的峰比例為該峰面積占所有峰面積之和的百分比，代表該狀態下水分含量占總水分含量的百分比。

結合圖5和表4可知，對照組的峰頂點時間為42.078 ms，峰面積為924.607，峰比例為87.358%。除了冷凍組中的1.5 S-0組、1.5 A-0組和解凍組的0-4.5 A組峰面積（分別為874.685、917.443、908.604）低于對照組，其余組別均高于對照組，說明肉餅總體水分含量和不易流動水含量較高。在冷凍組中，4.5 S-0和4.5 A-0條件下峰比例（分別為84.485%、83.566%）降低，說明不易流動水向自由水轉變的含量較高，這與Zhang Chao等的研究結果一致，一定條件下的冷凍方式可以降低水分與肌肉組織的結合，從而減少水分的損失，使肉品具有保水性。在解凍組中，0-4.5 A條件下峰頂點時間（48.329 ms）出現晚，說明不易流動水結合強度較弱，易損失。0-1.5 S、0-4.5 S條件下峰頂點時間（分別為40.646、39.263 ms）略早于對照組，峰比例無明顯差別（

P

＞0.05），說明不易流動水結合強度較強，具有一定的保水性。0-1.5A和對照組相比，其峰頂點時間（48.329 ms）出現較晚，且峰比例（88.394%）也較高，說明不易流動水的比例較高且結合強度弱。Wei Heyun等的研究顯示，一定條件下的磁場輔助可以提高肉在解凍過程中的持水能力。在冷凍-解凍組中，1.5 S-1.5 S、4.5 S-4.5 S、1.5 A-1.5 A、4.5 A-4.5 A 4 組的峰頂點時間分別為48.329、48.329、50.032、48.329 ms，出現的時間比對照組晚，說明磁場輔助冷凍-解凍后的肉餅不易流動水結合強度變弱，1.5 A-1.5 A條件下結合強度最弱；

T

22 峰比例無明顯差異，說明這5 組的不易流動水占總水分的比例基本相同。因此，磁場輔助冷凍-解凍后的肉餅的保水性均有一定程度的提高。

5 不同磁場強度對調理肉餅質構的影響

本實驗對對照組和在不同磁場條件下冷凍、解凍、冷凍-解凍組的質構進行了分析，結果如表5所示。磁場輔助條件下冷凍組與解凍組的肉餅硬度與對照組（9 096.61 g）無顯著性差異（

P

＞0.05）。磁場輔助冷凍-解凍中4.5 S-4.5 S、4.5 A-4.5 A兩組的硬度最大，與對照組相比有極顯著差異（

P

＜0.01），原因是對照組中肉餅的肌肉中組織結構被冰晶破壞，而磁場輔助條件下生成的冰晶小，破壞程度低。肉餅的黏附性為負值，其絕對值越大，說明黏附性越強，反之越小。磁場輔助條件下冷凍、解凍、冷凍-解凍組的黏附性均弱于對照組（-36.24 g·s），且具有顯著性（

P

＜0.05），其中，4.5 mT靜磁場輔助冷凍-解凍后的肉餅黏附性最小（-5.90 g·s）。磁場輔助條件下各組的彈性和凝聚力有一定的提升，且具有顯著性（

P

＜0.05），其中4.5 mT的交變磁場輔助冷凍-解凍后的肉餅彈性和凝聚力效果最佳；由于生鮮調理肉餅不屬于典型的流體或半流體，因此各實驗組的黏性相較于對照組無顯著性差異（

P

＞0.05）。咀嚼性是肉餅硬度、彈性和黏附性的綜合體現，一般來講，數值越大，口感越好。冷凍組、解凍組、冷凍-解凍組各組的咀嚼性均顯著（

P

＜0.05）高于對照組（2 773.16 g）。磁場輔助冷凍-解凍后的肉餅咀嚼性提升較大，1.5 S-1.5 S、4.5 S-4.5 S、1.5 A-1.5 A、4.5 A-4.5 A的咀嚼性分別為6 116.07、7 008.44、5 937.63、7 194.10 g，相較于對照組有極顯著差異（

P

＜0.01）；除了4.5 S-0、0-1.5 S和0-1.5 A以外，冷凍組、解凍組、冷凍-解凍組的各組恢復力均顯著（

P

＜0.05）高于對照組（0.153 25 N），冷凍-解凍組中各組的恢復力相較于對照組均有極顯著差異（

P

＜0.01）。綜合以上，磁場輔助可以改善調理肉餅的品質，其中4.5 mT的靜磁場和交變磁場條件下肉餅的質構特性最佳。

6 磁場輔助對生鮮調理肉餅感官品質的影響

肉制品的感官特性涵蓋顏色、硬度、濕潤度以及風味口感等方面。通過表6可知，與對照組（2.39 分）相比，磁場輔助冷凍、解凍、冷凍-解凍可以顯著（

P

＜0.05）提高生鮮調理肉餅的多汁性，其中使用4.5 mT交變磁場輔助冷凍-解凍（4.28 分）后的肉餅最為多汁，原因是磁場輔助過程中，冷凍時生成的冰晶較為細小規則，肉餅組織結構的損傷較小，解凍后水分的結合強度較高、分布均勻。磁場輔助冷凍-解凍后的肉餅顏色顯著（

P

＜0.05）優于對照組（2.85 分），原因是磁場作使肉餅的亮度提高，紅度與黃度下降，使肉餅呈現出誘人的肉色，該結論與表1所示結果一致。1.5 mT交變磁場輔助冷凍-解凍（3.97 分）后的肉餅嫩度較高，其他磁場處理條件下的肉餅嫩度與對照組變化不大（

P

＞0.05）。磁場輔助對于改善肉餅的風味無明顯作用（

P

＞0.05）。綜合而言，磁場輔助冷凍-解凍后的肉餅整體可接受性顯著（

P

＜0.05）提高，僅使用磁場輔助冷凍/解凍后的肉餅相較于對照組，可接受性無顯著差異（

P

＞0.05）。以上結果表明，磁場輔助冷凍-解凍對于改善生鮮調理肉制品的多汁性與色澤有一定作用。

結 論

本實驗探究了不同強度（1.5 mT和4.5 mT）的靜磁場和交變磁場條件對生鮮調理肉餅冷凍、解凍以及冷凍-解凍過程中保水性和品質的影響。與無磁場輔助相比，4.5 mT交變磁場條件下可以顯著提高肉餅的冷凍速率，降低解凍速率、解凍損失和蒸煮損失，對于冷凍后的肉餅具有最好的保水性。1.5 mT交變磁場輔助可使解凍后和冷凍-解凍后的肉餅具有較好的保水性。磁場輔助可以提高肉餅的亮度、硬度、彈性、凝聚力、咀嚼性和恢復力，提高肉餅的品質與口感。綜合而言，4.5 mT交變磁場輔助冷凍-解凍處理后的肉餅組織結構更緊密，持水性更好，能更好地滿足消費者的購買需求，可以獲得品質更佳的產品，這為調理肉的生產、加工提供了理論基礎。

引文格式：

孫明鑫, 李宛玲, 李倚天, 等. 磁場輔助對生鮮調理肉冷凍/解凍的影響[J]. 食品科學, 2025, 46(6): 211-218. DO?:10.7506/spkx1002-6630-20241006-008.

SUN Mingxin, LI Wanling, LI Yitian, et al. Effect of magnetic field-assisted treatment on freezing and thawing of prepared meat products[J]. Food Science, 2025, 46(6): 211-218. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20241006-008.

實習編輯：甘冬娜；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網

為匯聚全球智慧共探產業變革方向，搭建跨學科、跨國界的協同創新平臺，由北京食品科學研究院、中國肉類食品綜合研究中心、國家市場監督管理總局技術創新中心（動物替代蛋白）、中國食品雜志社《食品科學》雜志（EI收錄）、中國食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志（SCI收錄）、中國食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志（ESCI收錄）主辦，西南大學、 重慶市農業科學院、 重慶市農產品加工業技術創新聯盟、重慶工商大學、重慶三峽學院、西華大學、成都大學、四川旅游學院、西昌學院、北京聯合大學協辦的“ 第三屆大食物觀·未來食品科技創新國際研討會 ”， 將于2026年4月25-26日 （4月24日全天報到） 在中國 重慶召開。

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