超声-微波协同解冻技术对冷冻牡蛎品质特性的影响机制研究

本研究针对传统解冻方式效率低、易导致水产品品质劣变的问题，系统探究了五种解冻方式（空气、冷藏、超声、微波及超声-微波协同）对冷冻牡蛎理化特性、蛋白质结构、风味及微观结构的影响。研究发现超声-微波协同解冻（UWT）可显著缩短解冻时间，降低蒸煮损失，维持总挥发性盐基氮（TVB-N）和色差值（ΔE）接近新鲜样品，并最大程度保留质构特性与风味轮廓。该技术为高品质冷冻牡蛎产品的工业化生产提供了理论依据与技术支撑。

　　

牡蛎作为重要的海洋经济贝类，以其独特的鲜味、丰富的蛋白质、多不饱和脂肪酸及牛磺酸、糖原等生物活性成分备受消费者青睐。中国是全球最大的牡蛎生产国，2023年产量达581万吨。然而，牡蛎极易因酶促自溶和微生物繁殖而腐败变质，冷冻成为延长其货架期的主要手段。但冷冻-解冻过程会导致不可逆的结构损伤：冰晶形成破坏细胞完整性，不恰当的解冻方式则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，如何在高效解冻的同时最大限度保持牡蛎的持水性、蛋白质稳定性和微观结构完整性，成为产业亟待解决的问题。

传统解冻方法如空气解冻（AT）和冷藏解冻（FT）虽操作简单、成本低，但耗时长达数小时至十余小时，易导致微生物增殖和结构降解。新兴技术如微波解冻（WT）和超声解冻（UT）虽能大幅缩短时间，却各有局限：微波解冻易产生局部过热，导致肌原纤维蛋白（MP）变性聚集；超声解冻则可能引起表面过热、渗透有限和汁液流失。近年来，联合解冻技术（如超声-微波协同解冻，UWT）被应用于多种海产品以缓解过热问题，但其对牡蛎营养品质和功能特性的影响尚不明确。

为此，研究人员在《LWT》发表论文，系统比较了五种解冻方法（AT、FT、UT、WT、UWT）对冷冻牡蛎理化特性、结构稳定性及营养品质的影响，旨在寻找能有效最小化氧化损伤、保持蛋白质完整性、保留风味指纹和营养属性的解冻策略。

研究采用香港牡蛎（Crassostrea hongkongensis），经清洗、去壳、真空分装后于-35°C冷冻24小时，再于-18°C贮存。解冻后测定核心温度达0°C的时间，并分析蒸煮损失、色差、TVB-N、蛋白质结构（总巯基、羰基、表面疏水性、色氨酸荧光、傅里叶变换红外光谱）、蛋白酶活性（二聚酪氨酸）、游离氨基酸（FAA）、组织学（HE染色）和微观结构（扫描电镜SEM），同时利用质构分析仪和电子鼻评估质地与风味变化。

3.1 解冻时间、色泽、蒸煮损失与TVB-N值

UT、WT和UWT将解冻时间缩短90%以上，FT组耗时最长。UT组色差（ΔE）变化最小，WT和UWT组变化较大，表明超声解冻能较好保持样品色泽。所有解冻组蒸煮损失均显著高于对照组，WT组因局部过热导致氢键减弱和蛋白质变性，损失最高。TVB-N值显示所有组均处于可食用新鲜范围（≤15 mg/100 g），但FT组最高，UWT组最低，说明UWT最能保护牡蛎新鲜度。

3.2 质地与风味

质构分析显示，AT和FT组 cohesiveness（内聚性）、springiness（弹性）、gumminess（胶粘性）和chewiness（咀嚼性）显著降低，质地松散；UWT组各项参数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，UWT组风味响应值与对照组同象限，差异不显著，而其他组均发生显著变化，证实UWT对牡蛎质地和风味的保护作用。

3.3 蛋白质结构

总巯基（SH）含量在除WT组外的解冻组均显著降低，FT组损失最大，可能与蛋白质氧化有关；WT组因热效应暴露更多活性SH基团而升高。羰基含量所有解冻组均显著增加，WT组最高，因加热不均促进氧化。表面疏水性在FT、UT、UWT组显著升高，疏水氨基酸暴露所致；WT组也因微波破坏非共价键而升高。色氨酸荧光强度在FT、UT、UWT组降低，表明三级结构受损；WT和AT组则因结构改变使荧光团暴露而升高。FT-IR显示解冻后α-螺旋减少，β-折叠增加，蛋白质有序结构向无序转化，与表面疏水性升高一致。

3.4 蛋白酶活性与游离氨基酸

二聚酪氨酸含量在WT和UWT组显著增加，表明微波处理通过分子展开促进蛋白质水解。游离氨基酸分析显示，AT和WT组总氨基酸和风味氨基酸（如谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸）含量较高，WT组因增强水解活性和水分蒸发而提升营养价值和风味。

3.5 组织学与微观结构

HE染色显示所有解冻组肌纤维结构松散、肌束间隙增大、结缔组织流失，但UT和WT处理有一定保护作用。SEM进一步证实，FT和AT组肌纤维间隙明显，肌束碎裂；UT和WT组间隙较少；UWT组肌纤维破坏反而更严重，表明在当前参数下协同处理对微观结构的保护不及单独使用UT或WT。

研究结论表明，超声-微波协同解冻（UWT）在关键工业及风味指标上具有显著优势：极大缩短解冻时间、降低蒸煮损失、维持TVB-N和色差值接近新鲜样品，并最好地保留质地与风味特征。然而，该优势伴随权衡——UWT对微观结构的保护不及单独使用UT或WT。因此，解冻方法的选择需优先考虑目标 outcomes：若效率、得率和宏观品质是关键，强烈推荐UWT；若超微结构保存至关重要，则单独超声解冻（UT）更优。该研究为优化解冻工艺提供了理论依据，为高品质冷冻牡蛎产品的工业化生产提供了技术支持。未来工作应聚焦于优化UWT参数（如功率、时序、持续时间），以在保留其显著优势的同时减轻结构损伤。