磁性纳米粒子辅助加热技术在鱼类解冻中的应用（二）

1.1 磁性纳米粒子辅助加热对水分含量的影响

新鲜肉类保持水分的能力是产品最重要的质量特征之一。解冻不仅会改变肉组织中水分的含量和分布，还会导致肉的保水性降低。研究表明，磁性纳米粒子结合微波解冻(theMNPscombinedwithmicrowavethawing，MMT)的离心损失和解冻损失低于单一解冻方式，解冻损失最低。微波具有很强的穿透性，可以同时加热冷冻产品的内外部分，加热所需的时间较短，并且通过热传导作用使MNPs转变为顺磁状态，抑制了冰晶的再生，从而造成细胞损伤很小。利用磁性纳米粒子辅助微波解冻和远红外解冻(theMNPscombinedwithfar-infraredthawing，FMT)研究了红鲷鱼片的水分变化，结果表明MMT和FMT处理组中不可移动水含量高于对照组，说明通过均匀而快速的热效应增强了保水能力，使游离水回流，减少了解冻时间，增加了鱼片中水的含量。但由于微波振动的机械作用造成水与其他大分子之问的氢键断裂使结合水含量降低。总的来说，由于离子分布在整个样品中，出现了快速和均匀的升温，从而消除了开裂和冰的形成，较好维持了蛋白质和水之间的氢键作用力，从而提高了回收率和组织活力。

1.2 磁性纳米粒子辅助加热对蛋白质和脂质氧化的影响

水产品在长途运输、储存和消费过程中，由于温度波动，不可避免地会出现反复的冻融(Freeze-thaw，F-T)现象。F-T循环引起样品中小冰晶的再结晶和在肌原纤维中的再分布，导致纤维结构的破坏和肌原纤维蛋白的氧化变性闭。在研究MMT处理鱿鱼时发现，巯基含量升高，平均粒径变小，该方法可使蛋白质和水之间的相互作用更加紧密，维持蛋白质结构的完整性，降低蛋白质的氧化程度固。采用分子动力学模拟的方法研究了鲱鱼防冻蛋白与冰晶的相互作用，同样证明壳聚糖磁性纳米粒子在F-T循环过程中对蛋白质氧化起到抑制作用。

1.3 磁性纳米粒子辅助加热解冻对蛋白质结构的影响

冻融循环增加了肌肉纤维断裂程度，改变了肌原纤维蛋白的结构，降低了肌原纤维蛋白功能网。衡量鱼肉质量的主要指标有弹性、口味、质地等，影响凝胶特性的主要成分是鱼肉肌肉中的肌原纤维蛋白质。结果表明，相比较其他解冻方式，FMT和MMT处理组热稳定性和凝胶特性较好。有研究表明。MMT和MFT样品的△H值分别略高于MT和FT样品，说明MNPs辅助解冻对解冻效果有一定的改善。在一定程度上增加了蛋白质的热稳定性。采用不同解冻方式研究猪肉的理化特性，发现微波解冻比冷水解冻、冰箱解冻等方法对肉的品质影响大。

2 其他新兴解冻方法

食品的解冻方法虽然多种多样，既有普通的解冻方法，又有新型的技术，但在实际生产过程中仍面临许多问题。

超高压辅助解冻减少了解冻时间，但对样品的颜色有一定的影响。将超高压技术应用于金枪鱼解冻发现，超高压解冻比常压解冻缩短解冻时间，而且肉制品的滴水损失率降低，但是由于高压处理使得蛋白质变性，导致鱼肉色泽发生变化。研究表明，使用高压静电场解冻后，金枪鱼鱼身颜色变暗，质地变坏、蛋白质溶解度下降。由于其复杂性和对大型设备的需求，该方法还未被广泛应用同。高压静水解冻的解冻时问只需常压时间的1/3，并且增大了肉类的嫩度。但电压过大或过小会导致蛋白质大分子变性。研究发现，在3.8kV下，鱼肉解冻速度更快，解冻时间更短，能够更好保持鱼肉的品质刚。在保证解冻时间的同时，有时还需要较好的外观。将罗非鱼进行真空解冻，结果表明，真空解冻降低了解冻损失率，抑制脂肪氧化，保持较好的新鲜度，但罗非鱼由于真空的环境而变形。

从实际生产来看，生产者要在现有技术的基础上根据各食品特性来选择合适的解冻方法。当一种解冻技术不够成熟或在某个方面有所欠缺，可以将研究的重点放在新型技术的组合应用上，将传统技术与新型技术相结合，努力实现高效与普遍应用相结合，达到经济效益最大化的目的。

例如，热解冻和非热解冻可以结合使用，微波或超声波可以与真空结合以解冻红鲷鱼片。较低温度的真空解冻可以减少微波或超声波的负面影响。结果表明，结合使用这些方法与单独使用这些技术中的任何一种相比，肌动蛋白的热稳定性及其三级结构都保留得更好。将红绸鱼片进行超声辅助真空解冻或微波真空解冻与真空解冻、微波解冻和超声解冻进行了比较，前两种解冻技术较其他解冻方法相比，肌动蛋白的热稳定性没有较大变化。为了改善微波解冻引起的温度分布不均匀问题，也有一些解决方案可以减小温度变化，当微波解冻与常规加热相结合时，将获得更均匀的加热闭。尽管组合方法的效果较好，但操作比单一解冻方法更为复杂，并且能耗较大，所以出现在解冻方法中的问题需要以后解决或避免，同时也需要改进过于复杂的操作。

解冻不仅会改变肉组织中水分的含量和分布，还会导致肉的保水性降低。由于肌肉中大部分水都被包埋在细胞中，因此，水的物理状态会严重影响产品的稳定性、结构和纹理。水分的渗透造成肌球蛋白和肌原纤维蛋白变性、聚集和交联；不饱和脂肪酸被氧化分解为具有特殊气味的小分子物质，导致味道和颜色以及感官都发生了较大的改变。由于解冻时问过长或解冻温度不均匀，造成食品质量损失较为严重，对水产品影响更为显著。

综上所述，MNPs辅助加热解冻方法处理样品可以减少蛋白质的聚集，在一定程度上保留细胞内的结合水，降低解冻损失率，减轻对品质的损伤。MNPs的使用可以使样品受热更均匀，降低解冻时产生的温度差，对食品品质有着积极作用。

3 展望

选择合适的解冻方式对鱼类产品的销售和储存具有重大的意义。传统的解冻速度较慢，解冻时问较长，对肉品外观及质地影响较大，同时需要较大面积的场地。磁性纳米粒子加热技术作为一种新型解冻技术，MNPs当接触交变磁场时。分散在溶液中的MNPs和微球通过Neel-Brown弛豫将电磁能转化为热能，实现物料的加热过程，能够更加均匀、快速的加热食品。比其他解冻方法对食品的损伤小，较大程度贴合新鲜样品。研究表明，与MNPs结合的解冻方式缩短了解冻时间，减缓了蛋白质和脂质氧化，证明磁性纳米粒子辅助加热解冻在一定程度上有积极作用。此外，随着纳米颗粒浓度的增加和样品升温速率的变化，大块样品解冻时的温度均一性等问题还需要进一步研究。

伴随着磁性纳米粒子的发展，除了上述优点，还需考虑MNPs带来的不利影响以及毒性。对于在鱼肉和其他肉品中采用磁性纳米粒子辅助其他解冻技术，这些颗粒在体内倾向于降解，因此有必要了解颗粒整体和降解产物在体内相互作用的毒性。一些纳米颗粒已显示出毒性作用，例如炎症、溃疡、生长速率下降、生存能力下降以及触发植物和细胞系以及动物模型中的神经行为改变。不同解冻技术对食物的解冻效果差异很大，因此不同的食品解冻采用不同的解冻技术至关重要。随着新型解冻技术的发展，我们需要从客观出发，寻找最优的解冻技术。

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