《Meat Science》：Magnetic field-assisted freezing and freeze-thaw control in meat: protein conformational responses, mechanistic evidence, and quality implications
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摘要磁场（MF）辅助冷冻与冻融控制作为限制肉类品质劣变的非热手段，已引起广泛关注。本综述针对以往偏重技术的综述所留下的空白，采用以蛋白质为中心、证据加权的水—冰—蛋白质框架来评估相关文献。我们区分了仅使用磁场的静态暴露、随时间变化的电磁暴露、磁场—电场耦合处理以及磁场—化学改
摘要
磁场（MF）辅助冷冻与冻融控制作为限制肉类品质劣变的非热手段，已引起广泛关注。本综述针对以往偏重技术的综述所留下的空白，采用以蛋白质为中心、证据加权的水—冰—蛋白质框架来评估相关文献。我们区分了仅使用磁场的静态暴露、随时间变化的电磁暴露、磁场—电场耦合处理以及磁场—化学改性体系，因为在组合体系中，若无适当的单因素对照，效果无法归因于磁场本身。在完整肉品中，最一致的证据支持一种间接通路：磁暴露可能首先改变过冷度、冰晶行为及水分再分布，进而影响组织损伤、蛋白质氧化、构象、聚集及功能性。关于磁场与蛋白质直接相互作用的证据要薄弱得多，且主要来自简化体系或经化学改性的蛋白质体系。名义磁通量密度无法在研究之间直接换算，因为实际暴露还取决于场模式、频率、波形、几何形状、样品尺寸和热历史。因此，保水性、质构、色泽稳定性和凝胶化应视为下游品质结果，而非磁场与蛋白质直接因果关系的证据。总体而言，磁场辅助低温加工仍是有前景但带有条件的策略，需要更强的因果验证和中试规模的证据。
引言
冷冻仍是延长肉类保质期的核心方法，但冷冻损伤是通过耦合的热力学、结构和生化事件产生的，而非单纯的温度下降所致。经典研究已确立，冷冻速率、温度梯度、样品尺寸以及在主冻结区停留的时间会影响冰晶形态、组织损伤和解冻汁液流失，尽管在不同实验体系中冷冻速率与渗出液损失之间的关系并不总呈一致的单调变化（A?ón & Calvelo, 1980; Calvelo, 1981; Gruji? et al., 1993; Mascheroni & Calvelo, 1980; Ngapo et al., 1999; Petrovi? et al., 1993）。近期研究进一步将这一框架扩展，将冰晶形成和冻结浓缩与膜和肌原纤维的破坏、氧化反应以及肌肉蛋白局部环境的变化联系起来（Jia et al., 2022; Zhang et al., 2022）。这些过程可促使蛋白质展开、化学改性、非天然结合以及功能性丧失，从而降低保水性（WHC）、增加渗出液流失并导致质构劣变。肌原纤维蛋白（MPs）尤为相关，因为肌原纤维晶格是水分保持的主要位点，且MP结构稳定性会影响热诱导功能性以及多种与氧化相关的品质特性（Honikel, 1998; Laack & M, 1999; Offer & Cousins, 1992; Offer & Trinick, 1983; Zhang et al., 2023）。因此，机制性综述应将冷冻历史与水分再分布和蛋白质响应联系起来，而不是孤立地解读最终的品质特性。
磁场（MF）辅助冷冻、解冻、冻融稳定和零度以下保存已在物理原理、设备构型、应用和未来前景方面得到广泛综述（Pu et al., 2025; Ruan et al., 2024; Wang, Zhang, et al., 2024）。这些综述确立了技术背景，但尚未解决一个更窄的问题：现有证据在多大程度上将磁暴露与水/冰事件、蛋白质构象响应及最终肉品质联系起来，以及哪些研究允许对磁场效应作出特异性归因。近期针对猪肉、牛肉和羊肉的研究报告，在特定实验条件下，相比匹配的无磁场或传统对照有所改善，但无效结果和中试规模研究则显示这类效应并非普遍存在（Abie et al., 2021; Gan et al., 2024; Rodríguez, Sánchez-Benítez, & Sanz, 2017）。
因此，本综述作出了三点具体贡献。第一，它沿证据加权的水—冰—组织—蛋白质—品质通路来组织证据，而不是重复对磁场设备的泛泛描述。第二，它区分了仅含磁场的静态体系、随时间变化的电磁体系、磁场—电场耦合体系以及磁场—化学改性体系，以免将组合处理的结果全部归于磁场。第三，它依据场特征表征、对照/归因质量、样品代表性、分析收敛性以及转化相关性来评估机制性主张。这一结构用于区分有充分支持的间接效应与较为试探性的磁场—蛋白质直接作用假说，并指出不同实验体系间结果差异的原因。
章节摘要
磁场辅助冷冻与解冻体系
磁场辅助冷冻与解冻不应被视为一种物理上均匀一致的技术。可比性取决于样品实际经历到场模式与场分布、样品几何形状与位置，以及处理过程中所施加的热历史。建模与实验研究表明，腔体内的场分布可能存在显著差异；因此，仅凭设备的标称设置不足以作为比较蛋白质、水分或品质响应的完整依据（
冷冻肉中的蛋白质
在冷冻肉中，不同蛋白质组分对品质变化的贡献程度不同。肌原纤维蛋白（MPs）是本综述重点考虑的主要结构靶标；胞浆蛋白（SPs）和肌红蛋白（Mb）是与氧化和色泽相关的重要界面；胶原蛋白对组织层面的力学差异有所贡献；而水状态则将冰晶形成、肌原纤维结构、蛋白质构象和产品质量联系起来。因此，以下各节将区分这些角色，而非将所有蛋白质一概而论
磁场辅助低温加工下蛋白质的构象与氧化变化
此处将蛋白质构象、氧化、聚集及功能性视为相互关联但在分析上各自独立的响应。早期传统冷冻研究亦表明，肉蛋白功能性的变化取决于冷冻和冻藏历史，并不一定仅随冷冻速率单调变化（Farouk et al., 2004）。在适当的磁场条件下，这些终点的变化幅度有时小于匹配的传统对照，但
连接磁场、水/冰与蛋白质的机制
在完整肉品中，证据最支持的机制性解释是间接的：磁暴露可能改变低温水/冰轨迹，进而改变水分再分布和组织损伤，并随后与蛋白质氧化、构象、聚集和功能性相关联。初始物理化学相互作用仍不确定，因此以下机制性主张根据证据类型进行分级，而非作为单一已证实的链条呈现（Pu et al., 2025; Ruan et al., 2024）。
磁场辅助低温加工对蛋白质理化性质的影响
蛋白质层面的变化之所以重要，主要是因其可能影响产品品质，但品质结果并非特异性的机制指标。因此，本节将保水性、质构、色泽和加工功能性视为下游后果，应与水、组织和蛋白质方面的证据一并解读。
应用
本综述对应用性主张的评估遵循与机制性主张相同的证据规则：处理归因必须清晰、益处应在多个分析层面同时体现，且样品与工艺的真实感至关重要。单纯的相变加快或单一品质终点不足以单独确立稳健的应用效果。
结论
现有证据支持审慎的三方面结论。第一，特定的磁场辅助冷冻、解冻或零度以下储存体系在匹配对照下可改善水分相关和品质结果，但效应是有条件的且非单调的。第二，在完整肉品中证据最支持的机制通路是间接的：磁暴露可能改变低温水/冰行为，随后引起水分再分布、组织完整性、蛋白质氧化/构象以及
关于人体和动物研究的声明
本综述文章未涉及由任何作者开展的新的人体或动物研究。因此，无需伦理审查批准和知情同意。
CRediT 作者贡献声明
Yuqin Feng（冯玉琴）：写作——审阅与编辑、写作——初稿撰写、指导、经费获取。Wenhua Mu（穆文华）：写作——审阅与编辑、写作——初稿撰写、调查。Xuefeng Liu（刘雪峰）：调查。Yinghua Tang（唐英华）：调查。Kuiran Liu（刘奎然）：调查。Yating Song（宋亚婷）：方法论。Yuqing Duan（段玉晴）：方法论。Guishan Liu（刘贵山）：形式化分析。
经费来源
本研究得到以下项目资助：宁夏回族自治区重点研发计划项目（2024BEH04116）；宁夏自然科学基金（2025AAC030219）；银川市科技计划项目（2025NY13）；固原市科技计划项目（2024BGTYF01–14）。盐池县重点研发计划项目（2024YCYDCT005）。宁夏回族自治区留学生归国创业项目。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能被认为影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
Yuqin Feng|Wenhua Mu|Xuefeng Liu|Yinghua Tang|Kuiran Liu|Yating Song|Yuqing Duan|Guishan Liu
