摘要：超聲波技術在肉品加工的應用前景廣闊，而且基于超聲波作用對肉品品質的改善與控制研究逐步深入，是肉品加工領域的研究熱點。因此，論述了宰后肌肉轉為食用肉過程應用超聲波對肌肉結構以及嫩度的影響，分析了超聲波在肉制品加工單元中的應用以及超聲波對肉品營養(yǎng)成分與微生物發(fā)酵的影響，最后總結了超聲波加工下組分結構變化及肉品品質形成機理與調控的研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向，以期為超聲波技術在肉品科學與加工中的研究應用提供參考依據(jù)。
 

　　關鍵詞：超聲波；肉與肉制品；品質；加工
 

　　隨著人們生活水平的提高，肉類產(chǎn)業(yè)早已成為我國食品行業(yè)的第一大產(chǎn)業(yè)。肉類產(chǎn)業(yè)已進入以提高肉品質為主要目的，滿足消費者攝食高食用品質肉類的需求為特點的發(fā)展階段。消費者偏愛盡量少添加非肉成分或無食品添加劑、盡可能少加工程序和較低加工程度、食用方便的肉制品。超聲波技術是一種綠色的非熱物理加工技術。其中，低頻高強度超聲波（頻率20～100kHz，強度＞1W/cm2）通過空化效應、動態(tài)振動和剪切應力等生成的物理化學效應改善肉品品質和提高加工效率，給肉品工業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟價值。超聲波技術在肉類工業(yè)中的應用一直是國內外研究熱點，有著巨大的發(fā)展?jié)摿涂臻g。近年來學者們研究了超聲波改善或評估肉品品質，提高加工效率，包括改善肉的嫩度、促進腌制、確定胴體特性和肉的組分等。因此，構建基于超聲波作用開展的肉品品質形成及加工過程中的變化規(guī)律等研究體系，可為肉品加工應用發(fā)展提供參考依據(jù)。
 

　　1 超聲波在宰后肌肉轉為食用肉過程的嫩化作用

　　肉的嫩度是在宰后放血后肌肉轉為食用肉過程中生物化學變化之間復雜的相互作用中形成，由僵直過程中肌肉纖維收縮、蛋白酶系統(tǒng)降解關鍵肌纖維骨架蛋白以及結締組織含量決定的。高強度超聲波處理對宰后僵直后期肌肉的嫩化有積極的效果。Jayasooriya研究應用低頻高強度超聲波處理（24kHz，12W/cm2，0～240s）對不同部位牛肉嫩度影響以及其是否加快牛肉成熟嫩化。結果發(fā)現(xiàn)，超聲波處理都能夠降低貯藏第0天的肌肉剪切力，超聲波處理60s的肌肉嫩度可以相當于成熟3～5d的嫩度。應用超聲波處理可以在最短的成熟時間內降低剪切力最大值，減少牛肉蒸煮損失，對顏色沒有影響。Chang等應用超聲波（1500W，40kHz，25℃）處理牛半腱肌，結果表明超聲波10min可以減小牛肉的硬度。超聲波處理通過降低肌肉纖維直徑和膠原蛋白的熱穩(wěn)定性，使膠原蛋白纖維的無序化和纖維之間疏松，從而改善牛肉質構。應用超聲波2W/cm2，45kHz，4℃，2min可以改善成熟第2天的牛半腱肌嫩度，其中肌原纖維完整性受到破壞，促進了牛肉的成熟。另外，應用高強度超聲波（10W/cm2）有效加速處于僵直前期肌肉的嫩化，為熱剔骨工藝的應用提供有力條件，降低冷卻貯藏時間和減少企業(yè)的生產(chǎn)成本。然而，超聲波處理（20kHz，63W/cm2，15s）牛排，結果發(fā)現(xiàn)超聲波處理并沒有效果，這有可能是超聲波處理的時間較短導致的。由于超聲波設備與參數(shù)（時間、強度、頻率），超聲波產(chǎn)生的溫度效應、研究對象（品種，年齡，肌肉部位）以及處理方式（樣品的厚度，有無包裝）不同，不同研究的超聲波結果可比性較差。盡管這樣，一般應用低頻率（20～100kHz）和高功率（100W～10kW）超聲波處理對改善肌肉嫩度是有效可行的。提出的嫩化機制主要是超聲波通過空化效應，產(chǎn)生高速剪切，壓力和溫度作用破碎肌原纖維結構，弱化結締組織和增加肌漿中鈣離子釋放，促進肌肉內源蛋白酶如組織蛋白酶和鈣激活蛋白酶的活性。超聲波處理促進膠原纖維收縮，肌內膜破裂和肌束膜厚度減小，顯著降低結締組織蛋白的機械強度。超聲波處理（24kHz，4min）協(xié)同內源蛋白酶能有效改善母雞肉的嫩度。Barekat等研究探討應用超聲波（20kHz，100和300W，10～30min）協(xié)同木瓜蛋白酶對牛背最長肌肉的嫩度影響，結果表明，超聲波處理（100W和20min）結合木瓜蛋白酶顯著降低了牛肉的剪切力和硬度，有效改善了嫩度。

　　另外，一般高頻率超聲波用于快速無損檢測分析肉品品質，而Sikes等應用高頻率（2MHz）超聲波處理處理僵直前期牛肉，探討超聲波處理是否通過改變宰后糖酵解代謝相關酶，加快成熟牛肉的嫩化，結果表明，雖然超聲波處理沒有改善牛肉嫩度，但是卻影響了牛肉僵直過程中的能量代謝，這為應用超聲波對肌肉的嫩化研究和預防DFD牛肉發(fā)生提供了新思路。最近幾年，新發(fā)現(xiàn)宰后肌肉轉化食用肉過程中細胞凋亡酶對肌肉成熟過程中的嫩化有潛在作用，而超聲波具有引起細胞死亡的作用。Chen等應用免疫印跡和透射電鏡方法研究了超聲波（40kHz，1500W）對宰后雞肉成熟過程中caspase-3的表達和肌原纖維蛋白質降解的影響，結果表明，超聲波處理促進細胞凋亡進程，增加capase-3和鈣激活酶活性，降低鈣激活酶抑制蛋白活性，增加肌原纖維骨架蛋白的降解。
 

　　2 超聲波在肉品加工單元中的應用

　　超聲波處理在肉品加工單元中的應用逐步深入。目前肉品加工面臨著如下調整：一方面，消費者追求更加健康的肉制品，包括低鹽、低脂肪、低膽固醇和低熱量；另一方面，消費者又希望新型設計配方的肉制品保持傳統(tǒng)加工肉品的感官品質。同時，隨著全球經(jīng)濟競爭加劇，肉品加工企業(yè)面臨如何提高價格高的原料肉的利用率，降低生產(chǎn)成本問題。超聲波可以提高肉品加工中原料肉的腌制效率，增加肉制品的保水性、多汁性和嫩度。一般傳統(tǒng)肉制品的腌制需要2～6d，才能使每千克肌肉中的食鹽含量達到1.6%～2.2%。為了提高企業(yè)的生產(chǎn)效益和競爭力，超聲波處理通過空化效應瞬間產(chǎn)生高溫和壓力加快物質的轉移，微射流促進離子在界面的穿透。有研究表明高強度超聲波處理（51和64W/cm2）加速肌肉腌制中食鹽溶液的滲透。McDonnell應用研究超聲波處理不同時間（10，25和40min）和不同超聲波強度（4.2，11和19W/cm2），對食鹽溶液腌制豬肉的影響，結果發(fā)現(xiàn)，超聲波處理（19W/cm2，10，25min）可以顯著增加腌制速率，提高豬肉水分含量，有效減少加工時間并保證其品質。McDonnell進一步研究了不同超聲波強度（4.2，11和19W/cm2）對豬肉腌制過程中蛋白質與水的交互作用和蛋白質熱穩(wěn)定性，結果顯示了超聲波處理（19W/cm2，40min）后豬肉樣品表面（深度＜2mm）的肌球蛋白熱穩(wěn)定性降低，代表不易流動水部分的弛豫時間增加，表明豬肉內部的肌原纖維發(fā)生膨脹。超聲波處理雖然增加了肉表面蛋白質的變性程度，但可以促進豬肉腌制，增加了鹽溶性蛋白質的溶出。Kang等探討了超聲波處理改善腌制中牛肉的保水性和嫩度機制，結果發(fā)現(xiàn)，超聲波處理提高腌制中牛肉不易流動水的比例，增加肌纖維小片化和肌原纖維蛋白質的降解。為進一步確定超聲波輔助腌制過程中對其他品質指標的影響，Kang等研究不同超聲波強度（2.39，6.23，11.32和20.96W/cm2）和時間（30～120min）對牛肉腌制過程中的脂肪氧化和蛋白質氧化的影響，結果發(fā)現(xiàn)，高強度和長時間超聲波處理會顯著增加牛肉蛋白質氧化和脂肪氧化程度，增加蛋白質聚集和改變蛋白質構象?？刂坪线m的超聲波強度和時間可以有效促進食鹽在肉中分散，降低食鹽用量同時保證產(chǎn)品良好的出品率、質構和風味。Ojha等研究超聲波處理協(xié)同食鹽替代物對豬肉腌制的影響，結果發(fā)現(xiàn)，超聲波處理協(xié)同食鹽替代物未能促進食鹽在肉中的滲透分散，但可以降低食鹽替代物處理組樣品的蒸煮損失。

　　在滾揉加工中，超聲波處理進一步破壞肌肉纖維，釋放黏性汁液，達到更好的改善加工肉的保水性與嫩度。較早研究報道了超聲波處理可以在低離子鹽濃度情況下增加鹽溶性蛋白析出，生產(chǎn)高品質的低鹽火腿制品。超聲波輔助滾揉（9～10r/min，25～120min）增加絞碎腌制的火腿肉卷的肌原纖維蛋白溶解性，即使在不加鹽的狀況下，超聲波滾揉處理有效改善了產(chǎn)品質構，與正常添加鹽含量的處理組沒有顯著差異。另外，Li等研究發(fā)現(xiàn)超聲波處理（40kHz，20min）可以增加低鹽雞肉糜（1%，1.5%NaCl）加熱過程中的儲能模量和凝膠的硬度和彈性。

　　在乳化型肉糜制品加工中常應用預乳化技術降低產(chǎn)品脂肪的含量。但是實際生產(chǎn)過程中預乳化液存在不穩(wěn)定現(xiàn)象。趙穎穎等研究超聲波處理對酪蛋白酸鈉-大豆油預乳化液乳化穩(wěn)定性的影響，結果表明，超聲波處理降低預乳化液的粒度大小，使其均一，從而改善其乳化穩(wěn)定性。該學者開發(fā)了預乳化液超聲處理的低脂法蘭克福香腸，有效解決了乳化型肉糜制品高脂肪、高能量的問題。Zhao等探討了超聲波處理（20kHz，450W，0～12min）對雞肉肌原纖維蛋白-大豆油復合凝膠加工特性的影響，結果發(fā)現(xiàn)，超聲波處理的樣品具有較好的黏彈性、提高了蛋白質分子對水油的吸附和保持能力。超聲6min時，復合凝膠具有均勻細膩的微觀結構。超聲處理能夠有效地改善乳化肉制品的脂肪酸組成，同時保證功能特性和較高產(chǎn)率。
 

　　3　超聲波對肉品營養(yǎng)成分和微生物發(fā)酵的影響

　　超聲波處理對肉品品質特性中營養(yǎng)成分的影響受到廣泛關注。陳銀基應用超聲波處理魯西黃牛半鍵肌肉，分析半鍵肌肉中脂肪酸的含量變化，結果發(fā)現(xiàn)，超聲波輔助食鹽濕法腌制可顯著降低牛肉的脂肪含量，處理后的腌肉有效降低動脈粥樣硬化指數(shù)和血栓指數(shù)。劉永峰等研究了超聲波輔助食鹽腌制對不同部位秦川牛肉脂肪酸組成的影響，結果表明，超聲波輔助6%食鹽處理降低腌肉的脂肪含量，多不飽和脂肪酸含量及其脂肪酸組成卻均顯著增加，這對改善秦川牛肉脂肪的營養(yǎng)有較好的改善作用。最近，Ojha等研究不同超聲波頻率（25，33和45kHz，30min）對不發(fā)酵與發(fā)酵的兩種牛肉干的脂肪酸構成影響，結果發(fā)現(xiàn)，超聲波頻率顯著影響牛肉干的飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸的含量以及之間的比例。然而，也有研究超聲波空化效應可引起水分子裂解產(chǎn)生羥基自由基（·OH）并通過后續(xù)的自由基鏈式反應，很可能導致肉品腌制加工中蛋白質和脂肪的過度氧化，尤其是長時間高強度的超聲波處理對最終產(chǎn)品的風味產(chǎn)生不利影響。

　　低頻率高強度超聲波處理（20～47kHz，2s～30min）可以有效抑制畜禽肉及其制品中各種腐敗或致病微生物，保證產(chǎn)品安全。超聲波處理抑菌作用在發(fā)酵肉制品的加工中卻有潛在的價值。超聲波可以使微生物細胞膜的氣孔形成，產(chǎn)生提供必需營養(yǎng)物質傳入和有害底物去除的通道，促進發(fā)酵肉制品中益生菌的生長和酶活性，同時抑制致病性和腐敗微生物。Ojha等研究報道了超聲波處理（0～68.5W，0～9 min，20℃）對培養(yǎng)基和肉湯中清酒乳桿菌發(fā)酵劑的生長影響，結果表明，調整超聲波功率和時間可以有效調控發(fā)酵過程中清酒乳桿菌的生長速率，同時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的細胞提取物具有生物抑制致病菌的效果。
 

　　4 結語與展望

　　超聲波技術在肉品加工與質量控制方面具有很大的開發(fā)潛能，非常適合營養(yǎng)健康型又附加值高的肉制品研發(fā)，對我國肉類生產(chǎn)和精深加工方面具有巨大的推動作用。今后超聲波物理技術加工下肉品組分變化規(guī)律和品質特性改變的機制仍是研究重點。通過研究超聲波作用效應改變肉與肉制品的蛋白質、水分、脂肪以及宰后肌肉組織結構等，可以更好理解肉品品質的形成與調控機制，為超聲波設備（超聲傳感器和探頭幾何圖形與安裝分布等）設計和商業(yè)模式的應用奠定良好的基礎。