摘要：超聲波對畜禽肉制品加工主要通過超聲波產生的空化等作用，使肉質結構、營養(yǎng)成分、風味物質等發(fā)生改變，從而對其品質產生影響。超聲輔助煮制作為新型煮制方式，與傳統(tǒng)煮制方式相比，其高頻率、高熱量的優(yōu)勢可快速提高食物煮制效果，短時間內達到并優(yōu)于傳統(tǒng)長時煮制的效果。本文立足于超聲輔助煮制，結合國內外研究進展，論述超聲輔助煮制對畜禽肉制品的品質影響，為畜禽肉制品后續(xù)工業(yè)化生產提供一定理論基礎，在未來食品生產加工新方向中起到積極引導作用。

　　關鍵詞：超聲輔助煮制；畜禽肉制品；質構；嫩度；風味

　　針對畜禽肉制品，傳統(tǒng)的煮制加工技術主要是將其置于鍋中，以水為傳熱介質，通過熱傳導，傳遞熱能給肉質本身，使其有效營養(yǎng)成分（可溶性蛋白、脂質、礦物質等）、風味成分（氨基酸、脂肪酸、多肽）溶解在水中，一般用于熬煮高湯、煮熟食物。傳統(tǒng)的煮制方式有常壓煮制、高壓煮制等方法，其在燉煮過程中主要利用水分子沸騰傳遞熱能，破壞原料分子間結構，但想達到滋味濃郁、肉質軟爛卻需要長時間煮制，耗時長、能耗大。而在新時代背景下，“方便”、“快捷”這些關鍵詞愈加成為人們青睞的對象，因此方便快捷的新型煮制技術逐漸涌現。

　　超聲作為一種新型綠色加工技術，其在各方面都發(fā)展迅速。目前在食品方面應用主要有嫩化、腌制、殺菌、煮制、解凍等。與傳統(tǒng)加工技術相比，超聲輔助具有高頻率、高速度、高能量等優(yōu)點。超聲輔助煮制作為其中發(fā)展的一個支點，其主要利用超聲波的空化作用、機械效應及熱效應，使食物在短時間內通過高頻率、高能量，高振蕩快速達到傳統(tǒng)燉煮方式下的滋味豐富、肉質軟爛的效果，并進一步縮短燉煮時間。超聲輔助煮制畜禽肉制品，利用聲耦作用于肉質，破壞其肌肉結構，顯著提高肉質嫩度，其無損、快捷、高效、低廉的優(yōu)點，顯著改善了質地和質量，受到了研究學者的關注與熱愛。本文針對超聲波輔助煮制對畜禽制品品質影響作詳細論述，為超聲波輔助煮制在畜禽肉制品加工中提供理論依據。

　　1  超聲波簡介

　　超聲波是指高于20kHz的人類可聽頻率范圍之外的聲波，其按照頻段范圍、強度大小可分為低強度高頻超聲波（功率強度＜1W/cm2、頻率100kHz～1MHz）、高強度低頻超聲波（功率強度＞10W/cm2、頻率20～100kHz)。

　　1.2  超聲波輔助煮制作用原理

　　超聲波輔助煮制主要是利用超聲波在液體（水）傳播過程中對受熱食物產生作用，使食物結構中的小分子在高頻振蕩下發(fā)生變化，其作用機理主要是超聲波的空化、熱效應及機械效應三大方面。

　　1.2.1  空化作用

　　超聲波空化作用，是超聲波和液體二者之間產生的主動力，是指在超聲波振動的作用之下，液體中產生微小氣泡在到達一定程度值之后，氣泡膨脹，緊閉，破裂，同時產生沖擊波，這一系列過程稱為空化。空化作用產生的氣泡在爆裂時可產生短暫瞬間的高溫高壓，威力可達5500K，50MPa。圖1為空化作用的形成過程。在空化作用發(fā)生的過程中引起的一系列物理、化學反應，可對食品質量、能量傳輸、結構變化發(fā)生改善，在食品加工中有利于生產時間的縮短、質量的提升?？栈饔迷谑称芳庸I(yè)中應用較為廣泛，有學者研究表明超聲波在液體中產生的空化作用可使小分子之間發(fā)生激烈碰撞，從而使水分子裂解，產生具有較強氧化性的羥基自由基，促進食物中的蛋白質、脂質氧化；空化與熱效應產生的高溫高壓下，可使游離氨基酸、核苷酸易降解，從而對煮制食物的風味產生顯著影響?？栈诶鋬鲋锌梢源偕齼銎放c冷凍劑之間的能量交換，強化凍結過程；與傳統(tǒng)方法作比較，空化可促進脂肪油水解，使其利用率更高；此外，空化還可提高并改善糖液的脫色率，提高精簡度。

圖1  超聲空化作用圖

　　1.2.2  熱效應

　　熱效應是超聲波利用介質傳播，傳播介質不斷吸收熱量，使自身溫度升高的現象。介質在具有巨大能量的超聲作用下，高頻率振蕩，產生大量的熱能。熱效應一般在食品加工中可用于冷凍食物的解凍，在凍品的肌肉組織中包含一部分液態(tài)，有學者研究表明在超聲解凍中，超聲波對已凍結范圍的吸收作用要遠超出未凍結數十倍，且解凍速度快，對產品質量起到積極的改善保持作用，與傳統(tǒng)解凍方式相比，超聲對食品的蒸煮損失、剪切力值等變化可起到良好改善作用。因此，利用超聲波可以促進熱量傳輸、交換的這一特點，選擇合適的超聲功率和超聲頻率，食品工業(yè)可以實現快速解凍并改善肉品品質的目的。在超聲輔助煮制應用中，超聲波熱效應產生的高熱能使氨基酸熱降解，同時與還原糖產生美拉德反應，促進風味物質的產生。

　　1.2.3  機械效應

　　超聲波的機械效應是指當超聲波作用于傳輸介質時，傳輸介質中的粒子會產生強烈的振動，因此可以加強粒子在介質中的運動和傳質過程，從而導致粒子位移、振動速度、加速度和聲壓的變化。機械效應在食品工業(yè)中主要應用于超聲波嫩化、超聲波清洗、超聲波提取中,其可促進固液體的分散與乳化，對超聲提取起著高效率且穩(wěn)定的作用。超聲波處理不僅可以破壞肌原纖維的結構，還可以促進肌原纖維中內源性蛋白酶的釋放，增強內源性蛋白酶的活性，改善肌肉的嫩度。在輔助煮制中，正是由于這一作用使肌纖維之間的縫隙增大，促進呈味物質溶出，同時也使調味品的滋味有效滲入，增加滋味。

　　色澤是食品的基本物理特征，是消費者直觀肉眼可見的感官特征體現。顏色與食品的物理、化學、感官具有相關性，它一般作為消費者判斷食物是否新鮮、可食的評價標準，在肉品中，色澤的變化主要是取決于組織結構中肌肉肌紅蛋白、血紅蛋白的含量。此外，也有消費者認為食品色澤與食品是否嫩滑、安全、具有良好風味、具有良好營養(yǎng)價值等存在一定關系。表1為超聲輔助煮制技術對畜禽肉制品色澤特性影響的相關研究結果。

 

 

　　2.2  超聲波輔助煮制對畜禽肉制品質構特性的影響

　　1926年，WARNER發(fā)明了用于測量肉制品質構的儀器，人類對其測量從模糊感官發(fā)展到儀器化精準測量。此后隨著計算機時代的迅速發(fā)展，質構的測量更加精準、迅速。食品中用來衡量產品的質構特性一般有幾大指標，分別是硬度、彈性、膠黏性和咀嚼性等。超聲輔助煮制對畜禽肉制品質構特性影響的相關研究詳情見表2。

 

 

　　近年來，關于超聲輔助煮制對質構特性影響的研究越來越多，尤其是國內學者研究報道較多。由表2可知，超聲輔助煮制可明顯改善產品的質構特性。超聲時間、超聲強度是影響質構特性的重要因素。鄒云鶴發(fā)現超聲煮制時間對硬度有顯著影響，當超聲煮制時間在80min時，與傳統(tǒng)方式相比，可提高牛肉硬度，但延長至120min后，硬度下降，即隨著超聲時間的延長，硬度也隨之下降，這與周唯伊等人的研究結果相契合。造成硬度下降的原因可能是超聲波的空化、機械等效應破壞了食物本身中蛋白質的網狀結構，水分子進入，從而導致硬度下降。相對于超聲時間，超聲強度對質構的影響也較大。陳勝通過調整超聲功率研究超聲輔助煮制處理對鹽焗雞的影響，得出結論低功率對雞肉質構無顯著影響，高強度下肌纖維遭到顯著破壞，硬度和咀嚼力顯著下降。丁捷通過研究不同功率對泡椒豬肝質構的影響，發(fā)現豬肝硬度、膠粘性隨超聲強度呈先下降后升高趨勢，彈性則由平緩趨勢逐漸升高而后下降，咀嚼性則呈上升趨勢。J?SSICA對比傳統(tǒng)、超聲輔助等方式烹飪香腸，發(fā)現香腸在超聲輔助后，儲存1-30d，其咀嚼性顯著升高，而傳統(tǒng)方式則變化不大。綜合分析，超聲波對質構特性的影響是由于超聲波的機械效應、熱效應對組織結構產生振動、斷裂，肌原纖維遭到破壞分解，內源酶蛋白得到釋放，肌纖維的密度、完整性以及蛋白質結構得到改變、松動，從而改善質構特性。

　　2.3  超聲波輔助煮制對畜禽肉制品出品率/蒸煮損失的影響

　　蒸煮損失是指食品在加工過程中原料發(fā)生組織收縮、水分流失的情況，一般是由于蛋白質受熱變性，肌纖維收縮失水所致。出品率則是食物原料加工后與加工前的質量之比。這兩個指標在一定程度上反映著食品本身的質地、嫩度等品質特征。超聲波輔助處理則可以利用其空化等作用，提高食品的持水力，降低蒸煮損失，提高出品率。表3為超聲波輔助煮制對畜禽肉制品出品率/蒸煮損失的影響相關研究結果。

　　出品率在一定程度上與畜禽肉制品的保水性與水分吸收率相關聯(lián)。由上表可以看出，超聲輔助煮制處理一些畜禽肉制品時，對出品率起到了提高的作用。周唯伊在研究超聲波輔助鹵煮雪山雞時發(fā)現，超聲時間與出品率呈正相關，在煮制90min時，出品率達到最高。這可能是由于超聲波空化作用破壞肌原纖維組織結構，使其松弛，促進肌肉蛋白與水分子結合能力，減少加熱過程中水分流失所致。鄒云鶴在研究利用超聲波蒸煮鍋煮制牛肉時，得出了蒸煮損失與煮制時間呈正相關，但同一煮制時間下，超聲可顯著降低蒸煮損失。這與超聲處理對食品的保水性有關。ZHAO等認為超聲波可以促進肌球蛋白降解，從而改變肉制品的微觀網絡結構，進而提高肉制品保水性。MCCLEMENTS等人在整理超聲在食品分析等作用進展時發(fā)現，有研究表明超聲波振動產生的空化效應對肌原纖維結構的破壞有明顯作用，使水分子進入肌纖維間并儲存，從而提高肉制品保水性。因此，肌原纖維是影響肉質保水性、水合作用的重要因素，這不僅關系到蒸煮損失，也對肉質嫩度起到一定作用。

　　2.4  超聲波輔助煮制對畜禽肉制品剪切力/嫩度的影響

　　嫩度是衡量肉類質量的主要因素之一。嫩度的準確含義尚未蓋棺定論，一般是指飲食者的感覺器官對食物肌肉蛋白質質地的總體主觀判斷，一般包括食物對舌的柔軟性、對牙齒的抵抗性以及咬斷肌纖維的難易度和咀嚼度。在研究肉制品中，一般通過剪切力的大小作為衡量嫩度的指標。剪切力與嫩度呈反比，剪切力大，嫩度低。表4為超聲波輔助煮制對畜禽肉制品嫩度影響的相關研究結果。

 

 

　　影響肉質嫩度的因素有很多，肌原纖維便是其中之一。它不僅影響著蒸煮損失、持水力，對嫩度也起著一定作用。有研究表明，肌纖維越細，肉質越嫩；肌纖維越粗，肉質越差，且肌原纖維空間結構的改變會在一定程度上引起蛋白質功能特性的變化。超聲波輔助煮制正是由于超聲波對肌肉組織結構造成破壞，進而對嫩度起到影響。有研究表明，超聲處理可以增加肌原纖維蛋白二級結構中β-轉角、無規(guī)則卷曲結構的含量，降低α-螺旋結構的含量，這表明超聲波對氫鍵起到了破壞作用，超聲處理后，分子結構由有序狀態(tài)轉變?yōu)闊o序狀態(tài)，剛性結構減弱，柔性結構增強。此外，超聲還可以改變蛋白質之間相互作用力，超聲的機械效應可能會破壞肌原纖維蛋白分子間相互作用（靜電、疏水），使疏水基團暴露出來，增強表面疏水性。這些都表明超聲波處理對肌原纖維起到至關重要的作用。鄒云鶴研究表明，超聲波輔助煮制處理可明顯破壞肌原纖維結構，降低硬度及剪切力，提高醬鹵牛肉的嫩度。這是由于加熱熟制過程中，熱效應破壞了肌原纖維完整性，使肌原纖維表現出易斷裂的狀態(tài)，肉的嫩度也因此相應提高。陳勝研究超聲輔助煮制對鹽焗雞品質影響時發(fā)現，低功率下對雞肉剪切力差異不顯著，高功率下可降低剪切力，對肉質起到嫩化的作用。JAYASOORIYA也認為超聲處理可顯著降低剪切力和硬度。這與SMITH研究超聲對于牛半腱肌剪切力的研究結果一致。但較低功率下對肌纖維結構的破壞程度較小，剪切力值影響則不大。LYNG等人研究表明超聲波沒有使肉類樣品變嫩，這或許是由于低強度的超聲浴所致，這與陳勝的結論相符。因此，在超聲波輔助處理肉制品時，要保持合適的超聲強度，方可對其嫩度有積極影響。

　　2.5  超聲波輔助煮制對畜禽肉制品風味物質的影響

　　風味是由人的味覺系統(tǒng)和嗅覺系統(tǒng)感受到的風味物質共同作用形成。食品中風味物質的產生，一般是由風味前體物質在烹飪過程中經過轉化產生，前體物質本身并不具有風味。風味物質一般分為滋味和香味呈味物質。滋味呈味物質一般包括游離氨基酸、呈味核苷酸等物質；香味呈味物質一般是烹飪過程中前體物質經過氧化還原反應、美拉德反應、脂質氧化分解等反應而產生的硫化物、不飽和烴類、醛類、烷類、酸類及其他雜環(huán)類化合物。目前，超聲波輔助煮制對食品風味影響顯著，目前在制作高湯中應用愈加廣泛。表5為超聲波輔助煮制對畜禽肉制品風味物質影響的相關研究結果。

 

 

　　2.5.1  超聲輔助煮制對畜禽肉制品風味前體物質的影響

　　游離氨基酸是蛋白質降解的產物。超聲波輔助煮制可增加游離氨基酸、多肽的含量。雷辰研究發(fā)現超聲煮制處理組的豬五花肉中游離氨基酸總量、TCA溶解肽比傳統(tǒng)水煮處理組高，且超聲可使肉質組織結構中肌肉蛋白變性，促進其降解，從而增加氨基酸含量的增加。鄒云鶴研究結果表明超聲波輔助煮制使醬鹵牛肉在煮制過程中受到水分子的高振蕩裂解，形成具有強氧化性的自由基，促進蛋白質氧化降解，而使核苷酸與游離氨基酸發(fā)生協(xié)同作用，對五花肉其風味起到顯著影響。CICHOSKI研究則表明超聲處理促進了蛋白的水解，釋放出肽和氨基酸，同時增加了脂質氧化，產生揮發(fā)性有機化合物。在液體食品（高湯）中，戚軍研究發(fā)現隨超聲功率的上升，雞湯中游離脂肪酸初級氧化產物呈先上升后下降趨勢。這是由于在燉煮初級階段，肉中水溶性物質溶出并逐漸遷移到湯中，呈上升趨勢，隨著熬煮時間的增加，游離脂肪酸不斷氧化轉化成風味物質，最終逐漸氧化為揮發(fā)性風味物質而導致脂肪酸含量的下降。陳春梅發(fā)現超聲處理后，羊肉湯中游離脂肪酸的SFA的含量占比均在50％以上，UFA在整個燉煮過程中不斷發(fā)生著遷移和氧化，促進羊肉湯風味的形成。超聲時間對羊肉湯中甜味、鮮味、苦味游離氨基酸含量的影響呈上升趨勢。孟倩研究發(fā)現90℃和95℃超聲組別中骨湯的鮮味氨基酸含量顯著高于其他組。90℃超聲輔助煮制有利于骨湯中鮮味氨基酸的保留，同時較低的加熱溫度也有利于蛋白質發(fā)生有限水解。并且空化作用促進了5’-核苷酸的的溶出，避免了高溫引起的過度美拉德反應造成的5’-核苷酸的損失。因此，超聲對風味前體物質有積極改善作用，可促進游離氨基酸、核苷酸類物質的溶出，從而有利于風味的形成。

　　2.5.2  超聲輔助煮制對畜禽肉制品揮發(fā)性風味物質的影響

　　大量研究都證明超聲輔助煮制對畜禽肉制品中風味物質含量有積極作用。在對鹽焗雞處理時，陳勝檢測出的風味物質種類與含量高于傳統(tǒng)處理方式，貢獻作用最大的是醛類物質，含量最多的時烴類物質；李素云研究超聲煮制對鹽焗雞風味影響時發(fā)現含量最高的為烴類物質，而烴類可以提升肉的整體風味。超聲波其空化效應導致氨基酸與脂肪發(fā)生氧化降解，易于揮發(fā)性風味化合物的有效溶出。鐘賽意在對鹽水鴨進行超聲處理后發(fā)現，與傳統(tǒng)方式相比，化合物總量只高出2種，且超聲組中醛類、酮類含量高，醇類、酯類較低，其它種類化合物總量相差不大。雷辰處理五花肉，結果表明超聲組的醛類、檸檬烯等對豬肉風味貢獻大的風味物質含量的風味物質均高于傳統(tǒng)組，這是由于超聲促進了脂肪氧化，其中己醛含量超出傳統(tǒng)組87.4%；但其超聲的空化循環(huán)降解崩塌與熱效應結合后，抑制了酯類的產生，因此在超聲組并沒有檢出酯類。在利用超聲輔助煮制高湯中，戚軍等研究發(fā)現超聲輔助煮制雞湯中，醇類物質含量上升；陳春梅發(fā)現煮制90min湯中醛類化合物的種類及總含量最多；60min羊肉湯中烴類化合物的種類增多，認為超聲波輔助燉煮能夠促進羊肉湯良好風味的形成。綜上，超聲輔助煮制對于風味物質影響主要是利用其空化、熱效應對蛋白質、脂肪的氧化降解，同時使原料小分子間的空隙增大，易于物質溶出與滋味滲入?？梢姡噍^于傳統(tǒng)煮制技術，超聲輔助煮制技術可對其風味物質種類及含量提升，改善食品風味。

　　3  總結與展望

　　眾多研究結果表明，超聲輔助煮制工藝對畜禽肉制品在質構、色澤、嫩度、風味等方面均呈現顯著良好效果，通過優(yōu)化超聲時間、超聲強度等工藝參數，在傳統(tǒng)煮制工藝的基礎上，超聲波對肉質進行優(yōu)化提升。這是由于超聲波空化、機械及熱效應，對食物的蛋白質、脂肪起到氧化、降解作用，同時使畜禽肉制品中分子間空隙增大，促進風味物質溶出。相對于傳統(tǒng)方式，超聲輔助煮制的高頻率、高速度、高能量的特點可在短時間內達到傳統(tǒng)長時煮制的效果，減少能耗、提升質量。本文總結了近年國內外各研究者對于超聲輔助煮制對于畜禽肉制品在質構、色澤、嫩度、風味等方面影響研究成果，為日后食品工業(yè)化、健康飲食提供一定理論基礎，為后續(xù)未來食品的新方向起到引導作用。但目前，超聲輔助煮制也面臨著一系列挑戰(zhàn)，一方面方便快捷的超聲輔助煮制裝置設備較少，一款優(yōu)化參數的設備仍在呼之欲出，這為未來工業(yè)化發(fā)展帶來了巨大挑戰(zhàn)；另一反面，超聲輔助也存在一定弊端，不當操作（如超聲輔助過度加熱）會使肉質發(fā)生質變。因此，需要綜合考慮超聲輔助煮制設備的全過程開發(fā)，實現研究結果到成果轉化的有效蛻變，為未來食品的發(fā)展奠定基礎。