超声-微波联合解冻技术的优势：解冻方式对冷冻牡蛎品质影响的多维度解析

本研究针对冷冻牡蛎解冻过程中易出现的品质劣变问题，系统比较了空气解冻（AT）、微波解冻（WT）、超声解冻（UT）、超声-微波联合解冻（UWT）和冷藏解冻（FT）五种方式对牡蛎理化特性、蛋白质结构、风味指纹及微观结构的影响。结果表明，UWT法能显著缩短解冻时间、降低蒸煮损失、保持TVB-N值和色差稳定性，其质构特性和电子鼻风味谱最接近新鲜牡蛎，为高品质冷冻水产品加工提供了关键技术支撑。

　　

牡蛎作为最具商业价值的海洋双壳类之一，以其独特的鲜味、丰富的蛋白质、多不饱和脂肪酸以及牛磺酸、糖原和必需矿物质等生物活性化合物而备受推崇。中国是世界领先的牡蛎生产国，2023年总产量达到581万公吨。然而，牡蛎在环境温度下极易因酶促自溶和微生物增殖而腐败，因此冷冻成为其主要保藏方式。虽然冷冻能有效延长货架期，但冻融过程可能导致不可逆的结构降解。冷冻过程中形成的冰晶会破坏细胞完整性，而不当的解冻方式会加速蛋白质变性和脂质氧化，导致质地软化、营养流失。因此，如何在解冻过程中最大限度地缩短时间，同时保持持水性、蛋白质稳定性和微观结构完整性，成为获得高品质解冻牡蛎的关键。

传统的解冻方法，如空气解冻（AT）和冷藏解冻（FT），因其简单和低成本而被广泛使用，但它们的处理时间过长（可能长达十余小时），常常导致显著的品质劣变，包括微生物增殖风险增加和结构降解。新兴技术如微波解冻（WT）和超声解冻（UT）提供了更快的替代方案，但也存在特定挑战：WT利用介电加热加速解冻，但常产生局部热点，导致肌原纤维蛋白（MP）变性和聚集；UT利用空化效应实现均匀冰溶解，但在肉类解冻中可能导致表面过热、渗透有限、氧化和过度滴液损失。近年来，集成解冻方法如超声-微波联合（UWT）、微波-空气对流组合等已被应用于各种海产品以减轻过热问题，然而不同解冻方式对牡蛎营养品质和功能特性的影响尚未完全阐明。

为了全面评估哪种解冻方法能最好地保持牡蛎的整体品质，本研究系统调查了五种解冻方法——AT、WT、UT、UWT和FT对冷冻牡蛎理化特性、结构稳定性和营养品质的影响。通过比较传统和新兴解冻技术，旨在确定一种能有效最小化氧化损伤、保持蛋白质完整性、并保留产品品质所必需的香气指纹和营养属性的方法。研究成果预计将为优化解冻程序提供理论依据，并为高质量冷冻牡蛎产品的工业生产提供技术支持。

本研究主要采用了以下关键技术方法：使用TESTO 925测温仪监测样品核心温度以记录解冻时间；通过凯氏定氮法测定总挥发性盐基氮（TVB-N）含量；采用溴酚蓝结合法评估肌原纤维蛋白的表面疏水性；利用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析蛋白质二级结构；通过液相色谱-质谱（LC-MS）系统定量游离氨基酸（FAA）；应用苏木精-伊红（HE）染色和扫描电子显微镜（SEM）观察组织学和微观结构变化；采用质构分析（TPA）和电子鼻（E-nose）分别评估质地特性和风味指纹。

3.1. 不同解冻方式对牡蛎解冻时间、色泽、蒸煮损失和TVB-N值的影响

通过定量分析发现，UT、WT和UWT等新兴技术将解冻时间缩短了90%以上，而FT组所需时间最长。色差（ΔE）比较表明UT组颜色变化最小，WT和UWT组变化较大，说明超声解能有效保持样品色泽。所有五种解冻方法均导致蒸煮损失显著增加，表明冻融过程大幅降低了牡蛎的持水能力，其中WT组蒸煮损失最高，可能源于微波加热不均和局部过热。TVB-N值显示所有组别均处于可食用新鲜度范围内（≤15 mg/100 g），但FT组值最高而UWT组最低，表明解冻过程显著影响牡蛎新鲜度，UWT法对新鲜度的保护效果最佳。

3.2. 不同解冻方式对牡蛎质地和风味的影响

质地剖面分析（TPA）显示，AT和FT组在内聚性、弹性、胶粘性和咀嚼性方面显著低于对照组，表明这两种解冻方式导致牡蛎组织松散、弹性差、质地软。UT组的内聚性与对照组无显著差异，UWT组在所有质地参数上与对照组无显著差异，质地最接近新鲜牡蛎。电子鼻雷达图和PCA分析表明，牡蛎对硫化物、吡嗪类（W1W）、芳香硫化物、氯代烃（W2W）、甲烷（W1S）和氮氧化物（W5S）的响应值存在显著差异，UWT组与对照组处于相同象限，风味差异不显著，这与质地结果一致，证明了UWT解冻法对牡蛎质地和风味的保护作用。

3.3. 不同解冻方式对牡蛎蛋白质结构的影响

总巯基（SH）含量测定显示，除WT组外，所有解冻组均显著低于对照组，SH减少可能源于蛋白质氧化。WT组SH含量增加，可能是微波热效应暴露了更多活性SH基团。FT组SH损失最大，UT组因超声波产生活性氧而减少SH。羰基含量在所有解冻组中均显著升高，WT组最高，表明蛋白质氧化发生。表面疏水性在FT、UT和UWT组中显著高于对照组，反映疏水氨基酸暴露。色氨酸荧光强度在FT、UT和UWT组中显著降低，表明蛋白质三级结构受损。FT-IR分析显示，除UWT组外，其他组波形无显著变化但峰强度各异，解冻导致α-螺旋减少并向β-结构转变，表明分子内氢键破坏。

3.4. 不同解冻方式对牡蛎蛋白水解活性的影响

二聚酪氨酸含量在WT和UWT组中显著上升，表明牡蛎蛋白质在冻融后发生水解，微波处理显著增强蛋白质水解活性。游离氨基酸（FAA）分析显示，牡蛎含有17种常见氨基酸（色氨酸未测），包括7种必需氨基酸、2种半必需氨基酸和8种非必需氨基酸。AT和WT组的总氨基酸和风味氨基酸含量较高，甜味氨基酸分别达5.81 g/100 g和6.16 g/100 g，鲜味氨基酸分别为5.16 g/100 g和5.76 g/100 g，说明微波处理提高了牡蛎蛋白的营养价值和风味氨基酸含量。

3.5. 组织学变化

HE染色显示，所有处理组均出现肌纤维结构松散、肌束间间隙增大和结缔组织丢失。UT和WT处理在解冻过程中对肌纤维密度有保护作用，UT有助于减轻肌束间间隙增宽。WT组肌束间间隙较大，与蒸煮损失增加一致，证实微波解导致牡蛎持水能力下降。

3.6. SEM分析

扫描电镜显示，对照组肌纤维横截面平坦且紧密堆积，所有解冻处理均导致肌纤维结合变松并出现不同程度间隙。FT和AT组间隙更明显，肌束碎裂成更小子束；UT和WT组间隙较少，表明超声和微波处理在解冻过程中提供了一定结构保护。UWT组肌纤维破坏更广泛，表明在当前参数下联合应用对肌纤维收缩的保护作用不如单独使用任一种技术。

研究结论表明，超声-微波联合（UWT）解冻法在关键品质属性间提供了有利平衡，是一种适用于冷冻牡蛎产品高值加工的有前景的解冻技术。它在缩短解冻时间、降低蒸煮损失、保持新鲜度（TVB-N）以及维持最接近新鲜牡蛎的质构和风味方面表现卓越。然而，这种优势涉及权衡取舍，因为在当前参数下联合处理对微观结构完整性的保护不如单独UT或WT处理。因此，解冻方法的选择应优先考虑结果目标：当效率、出品率和宏观品质至关重要时，强烈推荐UWT；在超微结构保存极为关键的应用中，单独超声解冻（UT）可能更合适。未来工作应侧重于优化UWT参数（如功率、顺序、持续时间），以减轻结构损伤同时保留其显著优势。

该研究由深圳大学化学与环境工程学院和食品工业创新发展研究院的研究团队完成，论文发表在《LWT》（食品科学与技术领域权威期刊）上，为冷冻水产品加工技术提供了重要的理论依据和实践指导。