解冻方式对冷冻猪肉水分迁移及微观结构的影响机制研究

推荐：针对冷冻猪肉解冻过程中水分流失严重、品质下降等问题，研究人员系统比较了AT、MT、MMT、MVT、FT、FMT和FUT七种解冻方式对猪肉持水性（WHC）、水分迁移（LF-NMR/MRI）及微观结构（SEM）的影响，发现MVT处理能显著降低解冻损失（1.5%）、蒸煮损失（22.5%）和离心损失（20.8%），并通过磁共振成像证实其能有效维持肌肉纤维紧密结构，为肉类工业提供高效解冻技术方案。

　　

在全球猪肉消费量持续增长的背景下，冷冻储存技术虽解决了运输难题，但解冻过程中的水分流失、蛋白质变性等问题严重影响了肉质口感与营养价值。传统室温解冻（AT）耗时长达70分钟，而单一物理场解冻如微波（MT）又易导致局部过热。如何平衡解冻效率与品质保护，成为肉类加工业亟待突破的"卡脖子"难题。

针对这一挑战，亳州大学生物与食品工程学院的研究团队在《Food Chemistry: X》发表了一项创新研究。他们首次系统比较了七种解冻技术——包括传统大气温度解冻（AT）、微波解冻（MT）、微波磁纳米颗粒解冻（MMT）、微波真空解冻（MVT）、远红外解冻（FT）、远红外磁纳米颗粒解冻（FMT）和远红外超声解冻（FUT）对冷冻猪肉品质的影响。通过低场核磁共振（LF-NMR）、磁共振成像（MRI）和扫描电镜（SEM）等技术，揭示了不同解冻方式下水分迁移规律与微观结构变化的分子机制。

研究团队采用多维度技术联用策略：通过称重法测定解冻/蒸煮/离心损失；利用LF-NMR分析T_2b（结合水）、T₂₁（不易流动水）和T₂₂（自由水）弛豫时间；结合MRI伪彩色成像直观展示水分分布；采用SEM观察肌肉纤维超微结构。所有实验均以市售猪里脊肉为样本，经统一冷冻处理后分组测试。

解冻损失分析

MVT表现出最低解冻损失（1.25%），较传统AT降低58.3%。MRI显示其红色区域占比最大，证实水分保留效果最佳。SEM观察到MVT组肌纤维排列紧密，间隙仅1-2μm，而MT组纤维撕裂严重，间隙达5-8μm。

水分迁移机制

LF-NMR数据显示MVT的T₂₂弛豫时间（148.16ms）显著低于AT组（236.49ms），表明自由水转化率降低。磁纳米辅助的MMT和FMT使T₂₁时间缩短15.3%，证明Fe₃O₄纳米颗粒能促进热能均匀传导，减少局部过热导致的水分蒸发。

微观结构重建

SEM三维重构显示，MVT组肌原纤维保持完整Z线结构，而AT组出现明显肌节断裂。特别值得注意的是，FUT处理通过超声空化效应形成微米级孔洞，反而使肌纤维间隙扩大至10μm，这解释了其离心损失（18.7%）高于FMT组（15.2%）的原因。

这项研究不仅证实MVT在3分钟内即可完成解冻（较AT提速23倍），更重要的是建立了"解冻效率-水分保持-微观结构"的定量关系模型。其创新性体现在：首次将磁纳米技术引入肉类解冻领域，开发出MMT/FMT两种新型复合解冻工艺；通过MRI首次可视化不同解冻阶段的水分扩散路径。该成果为肉类工业提供了兼具高效性与经济性的解决方案，据测算全面推广MVT技术可使我国每年573万吨冷冻猪肉减少经济损失约8.6亿元。未来研究可进一步优化磁纳米颗粒浓度与解冻功率的匹配关系，推动该技术向禽类、水产等领域拓展应用。