超聲波技術(shù)在肉及肉制品中的應(yīng)用研究進(jìn)展

黃亞軍　周存六

摘 要：超聲波作為一種新型綠色食品加工技術(shù)，具有縮短加工時(shí)間、降低生產(chǎn)成本和改善肉及肉制品品質(zhì)等優(yōu)勢(shì)，在肉及肉制品行業(yè)中的應(yīng)用受到廣泛關(guān)注。本文綜述超聲波技術(shù)對(duì)肉及肉制品理化特性（嫩度、持水性、色澤、氧化穩(wěn)定性和pH值）的影響及其機(jī)理，此外，對(duì)超聲波技術(shù)在腌制、冷凍和解凍、殺菌等肉制品加工工藝中的應(yīng)用和影響機(jī)制進(jìn)行總結(jié)，為其在肉及肉制品實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：超聲處理;肉及肉制品;理化性質(zhì);加工工藝

Abstract： Ultrasound， a new type of green food processing technology， is advantageous in shortening the processing time， reducing the production cost and improving the quality of meat and meat products， and has attracted widespread attention for its application in the meat and meat products industry. This paper reviews the effects and mechanisms of ultrasound on physiochemical properties （tenderness， water retention capacity， color， oxidation stability and pH value） of meat and meat products. In addition， it also summarizes the effects and mechanisms of ultrasonic on the salting， freezing and thawing and sterilization of meat products. We hope that this paper can provide a theoretical basis for the application of ultrasound in the processing of meat and meat products.

Keywords： ultrasound treatment; meat and meat products; physiochemical properties; processing technology

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20200319-079

中圖分類號(hào)：TS251.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-8123（2020）05-0091-07

近幾年，人們的健康意識(shí)逐漸提升，消費(fèi)觀念也發(fā)生轉(zhuǎn)變，對(duì)無(wú)外源添加劑或外源添加劑較少的食品更加青睞。為滿足消費(fèi)者需求，高壓、微波和超聲波等新興技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用及其對(duì)食品品質(zhì)的改善作用成為食品科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[1]。其中，超聲波作為一種能耗少、能量高、損害小、無(wú)化學(xué)殘留、瞬時(shí)高效、穿透力強(qiáng)的綠色環(huán)保非熱物理加工技術(shù)，能有效提高腌制、冷凍和殺菌等工藝效果[2]，在肉及肉制品行業(yè)中的應(yīng)用研究受到廣泛關(guān)注。目前，已有學(xué)者對(duì)相關(guān)研究進(jìn)行總結(jié)[1-4]，但大都局限于超聲波技術(shù)對(duì)加工工藝的改進(jìn)，很少對(duì)相關(guān)機(jī)制進(jìn)行歸納總結(jié);關(guān)于超聲波技術(shù)對(duì)肉及肉制品品質(zhì)影響的總結(jié)只涉及嫩度，忽視了其對(duì)肉及肉制品持水性、色澤、氧化穩(wěn)定性及pH值等的影響。因此，本文主要綜述超聲波技術(shù)對(duì)肉及肉制品理化特性（嫩度、持水性、色澤、氧化穩(wěn)定性和pH值）的影響及機(jī)理，此外，還對(duì)超聲波技術(shù)在肉及肉制品加工中應(yīng)用的熱點(diǎn)（腌制、冷凍和解凍、殺菌）進(jìn)行綜述，重點(diǎn)介紹超聲波提高加工工藝效果的機(jī)制，為超聲波技術(shù)在肉及肉制品實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1 超聲波簡(jiǎn)介

1.1 超聲波的定義及分類

超聲波屬于聲能，是機(jī)械能的一種非電離、非侵入、非污染形式，超聲波的頻率超過(guò)人類的聽(tīng)覺(jué)范圍（16 kHz）。根據(jù)頻率或強(qiáng)度，超聲波通?？蓜澐譃椋旱皖l率、高強(qiáng)度超聲波（16～100 kHz，10～1 000 W/cm2），要用于食品理化特性改性;高頻率、低強(qiáng)度超聲波（1～100 MHz，<1 W/cm2），主要用于食品成分分析與檢測(cè)，如糖含量、酸度、成熟度等，是一種快速、非侵入、無(wú)損檢測(cè)技術(shù)[5]。

1.2 超聲波的作用機(jī)理

超聲波的作用機(jī)理主要有空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)及彌散效應(yīng)?？栈?yīng)是指流體（液體）中嵌入氣泡的生長(zhǎng)和破裂（圖1），主要包括2 種類型：穩(wěn)態(tài)空化和瞬態(tài)空化。在穩(wěn)態(tài)下，稀疏半周期產(chǎn)生的負(fù)壓能克服液體分子間的吸引力，使分子間距離達(dá)到極限，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)被破壞，形成細(xì)小的空化氣泡;隨之而來(lái)的壓縮半周期產(chǎn)生的正壓會(huì)使空化氣泡收縮，由于處于稀疏半周期的空化氣泡會(huì)發(fā)生膨脹，表面積增大，因此，每經(jīng)歷1 個(gè)循環(huán)周期，這些空化氣泡的尺寸就會(huì)變大;持續(xù)若干個(gè)周期后，空化氣泡的尺寸達(dá)到不穩(wěn)定的臨界狀態(tài)，由穩(wěn)態(tài)空化轉(zhuǎn)變?yōu)樗矐B(tài)空化;在最后1 個(gè)壓縮半周期，處于臨界狀態(tài)的空化氣泡因受到正壓而急劇崩潰，將空化氣泡生長(zhǎng)過(guò)程中獲得的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，裂解成許多小氣泡，同時(shí)產(chǎn)生5 000 K的高溫和101 MPa的高壓[6]。機(jī)械效應(yīng)是指空化效應(yīng)過(guò)程中伴隨的局部高壓、湍流及高能剪切力;熱效應(yīng)是指介質(zhì)吸收超聲波產(chǎn)生能量后發(fā)生劇烈振蕩，介質(zhì)之間相互摩擦導(dǎo)致溫度上升的過(guò)程;彌散效應(yīng)是指超聲波強(qiáng)化液體介質(zhì)中物質(zhì)的擴(kuò)散過(guò)程[7]。

2 超聲波技術(shù)對(duì)肉及肉制品理化特性的影響及機(jī)制

肉及肉制品的理化特性直接影響消費(fèi)者的接受程度。因此，將一種新技術(shù)或新方法應(yīng)用于肉及肉制品加工時(shí)，其對(duì)肉及肉制品品質(zhì)、理化特性的影響至關(guān)重要。目前，有關(guān)超聲波技術(shù)對(duì)肉及肉制品嫩度、持水性、色澤、氧化穩(wěn)定性及pH值等理化特性影響及機(jī)制的研究很多，為肉及肉制品研發(fā)提供了理論支持。

2.1 超聲波技術(shù)對(duì)肉及肉制品嫩度的影響及機(jī)制

肉及肉制品的嫩度是質(zhì)地、口感的重要影響因素，也是肉制品品質(zhì)特性的重要決定因素之一。目前，改善肉及肉制品嫩度的方法主要分為機(jī)械嫩化、酶法嫩化和化學(xué)嫩化[2]。利用超聲波技術(shù)提高肉嫩度可以追溯到20世紀(jì)90年代。Solomon等[8]研究發(fā)現(xiàn)，炸藥爆炸時(shí)在水中產(chǎn)生的聲波能破壞肌肉組織結(jié)構(gòu)，提高牛肉嫩度。近幾年，學(xué)者們?cè)谧C實(shí)超聲波有助于改善肉及肉制品嫩度的同時(shí)，還試圖從不同角度闡明相應(yīng)機(jī)制。Yeung等[9]研究發(fā)現(xiàn)，超聲處理（15 kHz、2 200 W）能提高豬腰肉的肌原纖維小片化指數(shù)，降低硬度和剪切力，表明超聲能有效改善豬腰肉嫩度。Dickens等[10]發(fā)現(xiàn)，超聲處理（40 kHz、2 400 W）后，雞胸肉剪切力顯著下降，這可能與肌纖維內(nèi)及周圍空化氣泡的內(nèi)爆破壞了肌纖維成分有關(guān)。Xiong Guoyuan等[11]研究超聲處理（24 kHz、12 W/cm2）及蛋白質(zhì)水解酶抑制劑對(duì)雞胸肉組織降解、嫩度和蒸煮損失的影響，結(jié)果表明，超聲處理能促進(jìn)雞胸肉組織降解，進(jìn)而顯著降低雞胸肉剪切力，改善雞胸肉嫩度。Zou Yunhe等[12]研究超聲對(duì)五香牛肉嫩度和持水性的影響，通過(guò)觀察微觀結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，超聲處理后的五香牛肉肌原纖維間隙增大，肌原纖維沿Z線斷裂，導(dǎo)致肌肉膨脹和破裂，有效改善了五香牛肉嫩度。Chang Haijun等[13]對(duì)牛半腱肌進(jìn)行超聲（40 kHz、1 500 W）嫩化處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，超聲波能夠降低牛半腱肌剪切力和結(jié)締組織機(jī)械強(qiáng)度，導(dǎo)致肌纖維收縮、肌節(jié)縮短、肌細(xì)胞和肌內(nèi)膜的破壞以及肌束膜厚度減小，表明肌肉組織結(jié)構(gòu)的破壞在一定程度上能提高肉制品嫩度。Barekat等[14]研究表明，高強(qiáng)度超聲處理與酶處理相結(jié)合不僅可以通過(guò)破壞肌肉完整性來(lái)改善肉嫩度，而且可以改善肌肉組織中酶的水解活性;當(dāng)超聲功率100 W、超聲時(shí)間20 min時(shí)，蛋白水解活性最高，肌肉嫩度最高。Wang Anran等[15]研究發(fā)現(xiàn)，超聲處理（20 kHz、25 W/cm2）提高了肌原纖維小片化指數(shù)，降低了牛肉剪切力，增加了肌間線蛋白和肌鈣蛋白-T的降解，表明超聲處理可以通過(guò)調(diào)節(jié)鈣蛋白酶活性和蛋白質(zhì)降解改善牛肉嫩度。

總的來(lái)說(shuō)，超聲波對(duì)肉及肉制品嫩度的影響可以歸因于2 個(gè)主要方面：直接破壞肌肉組織結(jié)構(gòu)完整性和間接激活相關(guān)酶活性。一方面，超聲波循環(huán)周期中，局部產(chǎn)生的正負(fù)交替壓力使介質(zhì)發(fā)生壓縮或膨脹，導(dǎo)致肌細(xì)胞破裂和肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)被破壞，肌纖維沿Z線和Ⅰ帶斷裂[16];另一方面，由于超聲波破壞了組織結(jié)構(gòu)完整性，組織蛋白酶從溶酶體中釋放，鈣離子從細(xì)胞內(nèi)流出，激活鈣蛋白酶，促進(jìn)蛋白質(zhì)水解[17]。

2.2 超聲波技術(shù)對(duì)肉及肉制品持水性的影響及機(jī)制

持水性影響肉及肉制品的質(zhì)地和口感，是肉及肉制品重要品質(zhì)特性之一。超聲能否改善肉及肉制品的持水能力一直飽受爭(zhēng)議。有些學(xué)者認(rèn)為超聲處理能有效提高肉及肉制品的保水性[18]，而另一些學(xué)者則持相反意見(jiàn)[13，19]?？偨Y(jié)近幾年的研究發(fā)現(xiàn)，超聲能否改善肉及肉制品的持水性主要與肉及肉制品是否經(jīng)過(guò)腌制、超聲時(shí)間及超聲強(qiáng)度有關(guān)。

一般情況下，未經(jīng)腌制的肉類產(chǎn)品經(jīng)過(guò)超聲處理，水分損失會(huì)增加;而經(jīng)腌制的肉類產(chǎn)品經(jīng)過(guò)超聲處理后，持水性會(huì)顯著增加。例如，Chang Haijun等[13]研究低頻高強(qiáng)度超聲（40 kHz、1 500 W）對(duì)牛肉品質(zhì)特性的影響，發(fā)現(xiàn)超聲后牛肉滲出液增多，失水率增加;Siró等[20]對(duì)浸泡在40 g/L NaCl溶液中的豬肉進(jìn)行超聲處理（20 kHz、2～4 W/cm2），結(jié)果表明，超聲能顯著提高豬肉持水性和質(zhì)構(gòu)特性。對(duì)于腌制肉樣品，超聲能增強(qiáng)鹽在肌肉組織中的擴(kuò)散，同時(shí)促進(jìn)肌原纖維蛋白的提取，進(jìn)而可能改善樣品持水性。

超聲時(shí)間影響肉及肉制品的持水性。Li Ke等[21]研究不同時(shí)間的超聲處理（40 kHz、300 W）對(duì)雞胸肉肉糜功能特性的影響，結(jié)果表明，超聲處理10 min或20 min均能提高肉糜的持水能力，改善肉糜質(zhì)構(gòu)特性;但超聲時(shí)間延長(zhǎng)到40 min時(shí)，產(chǎn)品持水能力降低。超聲強(qiáng)度是影響肉類產(chǎn)品持水性的另一重要因素。Zou Yunhe等[12]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)超聲強(qiáng)度高于93.33 W/cm2時(shí)，經(jīng)過(guò)腌制的牛肉蒸煮損失增加。在肌原纖維蛋白中也出現(xiàn)類似的現(xiàn)象。例如，Zhang Ziye等[22]對(duì)肌原纖維蛋白溶液（30 g/L）進(jìn)行超聲處理，發(fā)現(xiàn)超聲強(qiáng)度低于150 W/cm2時(shí)，肌原纖維蛋白溶液熱誘導(dǎo)凝膠結(jié)構(gòu)均勻致密且保水性顯著提高;但當(dāng)超聲強(qiáng)度高于150 W/cm2時(shí)，凝膠內(nèi)部出現(xiàn)許多大孔洞，保水性降低。由于大多數(shù)被固定的水分子存在于肌原纖維內(nèi)[23]，因此超聲對(duì)持水性的改善可能與肌原纖維結(jié)構(gòu)有關(guān)。超聲波產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)能破壞肌原纖維的結(jié)構(gòu)，有助于肌原纖維容納更多水分[12];此外，適當(dāng)?shù)某曁幚頃?huì)促進(jìn)蛋白質(zhì)展開(kāi)，形成均勻、致密的凝膠網(wǎng)絡(luò)，從而提高肉制品持水性[24]。但高強(qiáng)度或長(zhǎng)時(shí)間超聲可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)嚴(yán)重變性，破壞蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，使加熱過(guò)程中蛋白質(zhì)分子的展開(kāi)速率大大降低，聚集速率相對(duì)增加，形成粗糙多孔的凝膠網(wǎng)絡(luò)，削弱對(duì)水分子的固定能力，進(jìn)而降低肉制品持水性[22]。值得注意的是，雖然過(guò)強(qiáng)的超聲處理（超聲功率過(guò)高、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)）可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性、肉及肉制品持水性降低，造成不必要的能源浪費(fèi)，但過(guò)低強(qiáng)度和過(guò)短時(shí)間的超聲處理可能無(wú)法誘導(dǎo)肉及肉制品產(chǎn)生有益的變化，因此不能一味降低超聲功率或縮短超聲時(shí)間。在實(shí)際生產(chǎn)加工過(guò)程中應(yīng)注意控制超聲強(qiáng)度和超聲時(shí)間，以便充分發(fā)揮超聲對(duì)肉制品持水性的改善作用。

2.3 超聲波技術(shù)對(duì)肉及肉制品色澤的影響及機(jī)制

色澤是消費(fèi)者購(gòu)買肉及肉制品時(shí)最直接的印象，影響消費(fèi)者的購(gòu)買決定[25]。超聲產(chǎn)生的熱效應(yīng)不足以使色素變性，因此有學(xué)者認(rèn)為超聲波對(duì)肉類色澤影響不大。例如，Sikes等[26]研究發(fā)現(xiàn)，超聲處理（600 kHz，48、65 kPa）不改變4 ℃成熟7 d后牛排的色澤;Stadnik等[27]對(duì)超聲處理（40 kHz、2 W/cm2）后牛肉的剪切力、色澤和肌紅蛋白進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，超聲處理顯著降低了牛肉剪切力，但對(duì)牛肉色澤（亮度值（L*）、紅度值（a*）和黃度值（b*））無(wú)顯著影響，脫氧肌紅蛋白（Mb（Fe2+），紫紅色）、氧合肌紅蛋白（MbO2（Fe2+），鮮紅色）和高鐵肌紅蛋白（MetMb（Fe3+），灰棕色）含量與對(duì)照組沒(méi)有顯著差異。但是，Sikes等[26]報(bào)道，新鮮牛排經(jīng)超聲處理（2 MHz、48 kPa）后L*降低，顏色變暗。與之相反，Pe?a-Gonzalez等[28]研究發(fā)現(xiàn)，高強(qiáng)度超聲處理（40 kHz、11 W/cm2）后牛肉L*增加，a*和飽和度（C*，C*=（a*2+b*2）1/2）降低，顏色更傾向黃橙色（色度角增大），Gómez-Salazar等[19]的研究中也出現(xiàn)類似現(xiàn)象。由此不難發(fā)現(xiàn)，超聲對(duì)肉及肉制品色澤的影響較復(fù)雜。通常肉制品色澤與Mb（Fe2+）、MbO2（Fe2+）和MetMb（Fe3+）的比例有關(guān)[29]，不同的超聲條件可能使3 種形態(tài)的肌紅蛋白相對(duì)含量發(fā)生改變，進(jìn)而導(dǎo)致肉的色澤呈現(xiàn)不同變化，這可能與超聲波強(qiáng)度（超聲功率和超聲時(shí)間）[26]、原料肉性質(zhì)[19，28]和加工條件[27，30]有關(guān)。盡管目前有關(guān)超聲對(duì)肉及肉制品色澤影響的報(bào)道較少，影響規(guī)律也尚不明晰;但最近的研究表明，超聲波并不會(huì)對(duì)熟肉色澤產(chǎn)生負(fù)面影響[30-31]，這為超聲波技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

2.4 超聲波技術(shù)對(duì)肉及肉制品氧化穩(wěn)定性的影響及機(jī)制

超聲波作為一種新型食品加工技術(shù)，對(duì)肉及肉制品品質(zhì)的改善作用毋庸置疑，但其產(chǎn)生的負(fù)面影響同樣不容忽視，特別是由空穴效應(yīng)產(chǎn)生的局部高溫高壓和高活性自由基引發(fā)的自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)[32]，促使脂肪和蛋白質(zhì)發(fā)生氧化[31]。Kang Dachang等[33]研究超聲處理對(duì)牛肉中蛋白質(zhì)氧化及其結(jié)構(gòu)的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，超聲處理增加了硫代巴比妥酸和羰基的含量，說(shuō)明超聲處理會(huì)促進(jìn)脂肪和蛋白質(zhì)氧化。通常，脂肪氧化會(huì)產(chǎn)生不愉悅風(fēng)味[34]，蛋白質(zhì)氧化會(huì)對(duì)肉及肉制品嫩度產(chǎn)生不良影響。Zhang Wangang等[35]認(rèn)為，肉制品中蛋白質(zhì)的氧化會(huì)使蛋白質(zhì)分子中的巰基氧化成二硫鍵，蛋白質(zhì)通過(guò)二硫鍵交聯(lián)形成聚集體，蛋白質(zhì)溶解度降低，肉韌度增加。雖然超聲處理會(huì)引起蛋白質(zhì)氧化，導(dǎo)致肉類產(chǎn)品韌度增加;但大多數(shù)研究表明，超聲處理對(duì)肉及肉制品嫩度的改善作用顯著[9-17]，這可能與超聲波對(duì)肌原纖維結(jié)構(gòu)的破壞占主導(dǎo)作用有關(guān)[13]。

2.5 超聲波技術(shù)對(duì)肉及肉制品pH值的影響及機(jī)制

在研究超聲波對(duì)肉及肉制品理化特性的影響時(shí)，只有部分研究涉及超聲對(duì)pH值的影響。Stadnik等[27]發(fā)現(xiàn)超聲處理不改變?cè)缀?4、72、96 h牛肉的pH值，但能提高宰后48 h牛肉的pH值;Jayasooriya等[36]研究超聲處理（24 kHz、12 W/cm2）后不同部位牛肉的物理特性，發(fā)現(xiàn)與未經(jīng)超聲處理的樣品相比，不同時(shí)間的超聲處理均能顯著提高牛半腱肌pH值，而牛最長(zhǎng)肌pH值在超聲120 s或240 s時(shí)增加，超聲30 s時(shí)降低，超聲60 s時(shí)沒(méi)有變化;Pe?a-Gonzalez等[28]研究超聲處理對(duì)牛肉嫩度的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，超聲處理顯著提高了貯藏7 d或14 d牛肉的pH值，但不改變未貯藏牛肉的pH值。目前，關(guān)于超聲誘導(dǎo)pH值變化的原因可歸納為兩點(diǎn)：1）空穴效應(yīng)可能會(huì)導(dǎo)致蛋白水解酶和脫氨基酶的釋放，它們能提高氨基酸和堿性胺類的利用率[37-38]，并減少酸性蛋白質(zhì)基團(tuán)數(shù)量[39];2）超聲處理加速離子從細(xì)胞結(jié)構(gòu)釋放到細(xì)胞質(zhì)中或蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，導(dǎo)致某些離子基團(tuán)位置發(fā)生變化[40]。超聲處理對(duì)pH值的影響規(guī)律及超聲誘導(dǎo)pH值改變對(duì)肉及肉制品理化特性的影響尚不明晰，值得進(jìn)一步研究。

3 超聲波技術(shù)在肉及肉制品加工中的應(yīng)用及機(jī)理

3.1 超聲波技術(shù)在肉及肉制品腌制中的應(yīng)用及機(jī)理

腌制是肉及肉制品加工中常用的保鮮方法，對(duì)提高肉及肉制品嫩度、質(zhì)構(gòu)、持水性等品質(zhì)特性十分有益，通常分為濕法腌制、干法腌制和混合腌制[41]。由于肌肉組織是一個(gè)復(fù)雜的基質(zhì)，肌肉中存在肌間脂肪和肌內(nèi)脂肪，使鹽分在肉中的擴(kuò)散十分緩慢，容易導(dǎo)致鹽分分布不勻、腌制時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題，增加生產(chǎn)成本[42]。近年來(lái)，為改善腌制過(guò)程，人們嘗試了真空、超高壓、超聲波等多種技術(shù)。其中，超聲波作為一種新興食品加工技術(shù)，具有很強(qiáng)的穿透力，能夠在不損害肉及肉制品品質(zhì)的情況下加速腌制過(guò)程，引起廣泛關(guān)注。

目前，關(guān)于超聲輔助腌制的研究很多。Ozuna等[43]研究不同NaCl質(zhì)量濃度條件下高強(qiáng)度超聲（40 kHz、37.5 W/dm3）對(duì)豬肉質(zhì)量傳遞、微觀結(jié)構(gòu)和質(zhì)構(gòu)特性的影響，結(jié)果表明，超聲的應(yīng)用強(qiáng)化了傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)（即水從肌肉組織向鹽水中遷移，鹽從鹽水中向肌肉組織遷移），增加了NaCl和水分的有效擴(kuò)散率，使NaCl更均勻地分布在肉中。Inguglia等[44]在不同超聲頻率、不同超聲時(shí)間條件下對(duì)低鈉禽肉進(jìn)行超聲處理，發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)腌制技術(shù)相比，超聲增加了細(xì)胞膜通透性并促進(jìn)了電解質(zhì)離子的滲透和擴(kuò)散，可以顯著縮短腌料浸入肌肉組織所需要的時(shí)間。Xiong Guoyuan等[45]對(duì)超聲輔助碳酸氫鈉腌制雞胸肉的腌制效率進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)超聲輔助碳酸氫鈉腌制的雞胸肉對(duì)腌制液的吸收率和雞胸肉中氯化物含量顯著高于碳酸氫鈉腌制雞胸肉，表明超聲處理能顯著改善腌制效果;該研究認(rèn)為這可能是由超聲過(guò)程中產(chǎn)生的空化效應(yīng)導(dǎo)致：即超聲空化效應(yīng)排出氣體，破壞肌肉組織，使肌束之間的間隙增大，同時(shí)肌肉組織內(nèi)的負(fù)壓降低了腌料進(jìn)入肉塊的阻力，因而有利于鹽水?dāng)U散到雞胸肉組織中。Mcdonnell等[46]評(píng)估超聲波的機(jī)械作用對(duì)豬肉中NaCl擴(kuò)散的影響，發(fā)現(xiàn)NaCl在豬肉組織中的擴(kuò)散速率隨超聲強(qiáng)度的升高而增加，且超聲輔助NaCl擴(kuò)散的機(jī)制與溫度無(wú)關(guān)，很可能與空化效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)械作用有關(guān);穩(wěn)定空化時(shí)，正負(fù)壓交替導(dǎo)致氣泡壓縮膨脹，產(chǎn)生聲流，使離子保持恒定運(yùn)動(dòng)，有助于增強(qiáng)傳質(zhì);瞬時(shí)空化時(shí)，局部產(chǎn)生的微流束和沖擊波能沿著聲波傳遞的方向傳播，穿透生物組織，導(dǎo)致組織損傷并促進(jìn)NaCl擴(kuò)散。此外，經(jīng)過(guò)超聲波處理的鹽水既可以強(qiáng)化肉及肉制品的腌制過(guò)程，又可以提高肌肉組織的持水性。Krasulya等[47]將NaCl溶液進(jìn)行超聲處理（20 kHz、200 W/L）后用于豬肉腌制，發(fā)現(xiàn)超聲處理鹽水的使用對(duì)腌制動(dòng)力學(xué)有積極影響，超聲處理鹽水中所含鹽分在豬肉中的滲透率高于未經(jīng)處理的鹽水，表明超聲處理鹽水能提高鹽水?dāng)U散滲透效率;此外，與用未經(jīng)超聲處理鹽水腌制的豬肉相比，使用超聲處理鹽水可以將豬肉的腌制時(shí)間縮短3 倍，加速鹽水處理過(guò)程中豬肉中NaCl的擴(kuò)散以及由此引起的理化變化，并確保鹽水均勻分布在肌肉組織中。

現(xiàn)有研究表明，超聲能有效縮短肉及肉制品的腌制時(shí)間，并促進(jìn)鹽在肉類產(chǎn)品中的均勻分布。關(guān)于超聲輔助腌制機(jī)理，目前為大多數(shù)學(xué)者普遍接受的有以下2 種：破壞組織結(jié)構(gòu)和加速傳質(zhì)過(guò)程。目前，關(guān)于超聲通過(guò)何種機(jī)制加速傳質(zhì)過(guò)程尚未得到有效證實(shí)。此外，關(guān)于超聲強(qiáng)度、超聲時(shí)間、鹽含量、溫度等對(duì)超聲輔助腌制的影響，以及超聲提高腌制效率后對(duì)肉及肉制品理化特性的影響，已有學(xué)者進(jìn)行過(guò)詳細(xì)綜述[2，4]。

3.2 超聲波技術(shù)在肉及肉制品冷凍和解凍中的應(yīng)用及機(jī)理

肉及肉制品因富含蛋白質(zhì)而容易腐敗，因此常用冷凍貯藏方式保存，冷凍肉及肉制品質(zhì)量主要取決于冰晶大小及冰晶在肌肉組織中的分布[48]。通常，緩慢冷凍會(huì)產(chǎn)生大且不規(guī)則的細(xì)胞外冰晶，導(dǎo)致肌肉結(jié)構(gòu)的破壞，從而降低肉類產(chǎn)品的感官接受度;而快速冷凍會(huì)產(chǎn)生細(xì)小而均勻的細(xì)胞外和細(xì)胞內(nèi)冰晶，減小對(duì)肌肉組織結(jié)構(gòu)的破壞[49]。與傳統(tǒng)冷凍方法相比，超聲波具有快速、高效、高能的特點(diǎn)，能在較高溫度下誘導(dǎo)晶核形成，能通過(guò)碎裂冰晶增加晶核數(shù)目，并減小冰晶尺寸[50]，因此可作為一種快速冷凍技術(shù)提高冷凍效率。Zhang Mingchen等[51]研究不同功率下超聲輔助浸漬冷凍對(duì)豬肉冷凍速度和豬肉質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)超聲（30 kHz、180 W）能顯著加快冷凍速率，減小冰晶尺寸，使冰晶分布更均勻，同時(shí)超聲輔助浸漬冷凍豬肉的色澤、蒸煮損失與浸漬冷凍及新鮮豬肉相比無(wú)顯著差異。Sun Qinxiu等[50]比較超聲輔助浸漬冷凍、空氣冷凍和浸漬冷凍對(duì)鯉魚(yú)理化特性的影響，發(fā)現(xiàn)超聲輔助浸漬冷凍抑制了冰晶生長(zhǎng)，降低了結(jié)合水和游離水的流動(dòng)性和流失率，減少了解凍和蒸煮損失，并延緩了硫代巴比妥酸反應(yīng)物和總揮發(fā)性鹽基氮含量的增加。類似的研究結(jié)果還有很多[52-54]，表明超聲波不僅能縮短冷凍所需要的時(shí)間，還有助于抑制冷凍肉類產(chǎn)品凍藏過(guò)程中的受損和變質(zhì)。

解凍是冷凍肉及肉制品進(jìn)一步加工前必不可少的過(guò)程，可能會(huì)改變?nèi)忸惍a(chǎn)品理化性質(zhì)，導(dǎo)致肉類產(chǎn)品質(zhì)量降低[55]。與傳統(tǒng)解凍相比，聲學(xué)解凍能將聲能轉(zhuǎn)化為熱能，在加速解凍的同時(shí)，降低解凍對(duì)肉類產(chǎn)品質(zhì)量的不良影響[56]。此外，利用超聲波技術(shù)解凍需要注意控制超聲頻率和強(qiáng)度，避免表面過(guò)熱，相關(guān)研究報(bào)道已有學(xué)者進(jìn)行過(guò)詳細(xì)綜述[2，7]。

3.3 超聲波技術(shù)在肉及肉制品殺菌中的應(yīng)用及機(jī)理

超聲波產(chǎn)生的局部高壓、剪切力、溫度梯度和活性自由基等會(huì)破壞生物細(xì)胞壁、細(xì)胞膜和DNA，促進(jìn)細(xì)胞死亡[57]，因此，超聲波技術(shù)可用于無(wú)損殺菌。例如，Caraveo等[58]發(fā)現(xiàn)，超聲處理（40 kHz、11 W/cm2）導(dǎo)致牛肉中所含的嗜中性菌，特別是大腸桿菌和嗜冷菌菌數(shù)減少。然而，想要達(dá)到完全滅菌的效果，超聲波單獨(dú)處理需要非常高的超聲強(qiáng)度，因此常聯(lián)合其他殺菌技術(shù)（如高壓、熱處理、殺菌劑等），以達(dá)到滿意的殺菌效果。Cichoski等[59]研究發(fā)現(xiàn)，超聲波（25 kHz、200 W）與巴氏殺菌聯(lián)用能有效抑制嗜冷菌和乳酸菌生長(zhǎng)，且微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)在60、70 ℃時(shí)更容易受到物理作用而破壞，增強(qiáng)超聲波的抑菌能力。Musavian等[60]發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，超聲波與蒸汽技術(shù)聯(lián)合使用顯著減少了肉雞胴體彎曲桿菌菌數(shù)，減少約1 （lg（CFU/g））。綜上所述，不能局限于超聲波技術(shù)本身對(duì)工藝的改良，還應(yīng)將超聲波技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合，充分發(fā)揮超聲波的優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié) 語(yǔ)

近幾年，超聲波作為一種新型綠色食品加工技術(shù)，在肉及肉制品加工領(lǐng)域取得了巨大進(jìn)展。超聲波能夠縮短腌制時(shí)間、提高腌制效果、提高冷凍效率、減少冷凍過(guò)程中肉及肉制品品質(zhì)的損壞、促進(jìn)解凍、殺死有害微生物及致病菌。此外，超聲波技術(shù)的應(yīng)用還有助于改善肉及肉制品嫩度、持水性等理化特性。盡管超聲波技術(shù)屬于非侵入型無(wú)損加工技術(shù)，但實(shí)際生產(chǎn)中超聲波產(chǎn)生的高能量及高活性自由基是否會(huì)導(dǎo)致有害物質(zhì)生成尚未見(jiàn)報(bào)道。此外，超聲波技術(shù)對(duì)肉及肉制品理化性質(zhì)影響機(jī)制的研究還不夠深入?；谏鲜鲈?，超聲波技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中尚未得到充分應(yīng)用。如何將現(xiàn)有研究成果成功運(yùn)用到肉及肉制品加工工業(yè)，仍是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。

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