CN108371277A - 一种磁性纳米电磁波加热的食品解冻方法 - Google Patents
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Abstract
一种磁性纳米电磁波加热的食品解冻方法，包括以下步骤：将容器内装入磁性纳米分散液，要求磁性纳米分散液体积可以没过冷冻食品，所述磁性纳米为Fe3O4，粒径为10nm～30nm，浓度为0.05mg/mL～0.3mg/mL；将冷冻食品用高温无毒的食品包装袋包装密封，置于装有磁性纳米分散液的容器中，放入电磁波辐射装置内，提供电磁波辐射，进行解冻至冷冻食品中心温度达到‑1～4℃来终止解冻。设备简单，操作方便，具有较强的工业、生活实用性；且解冻速度快、升温效率高、操作方便，解冻均匀，能够维持冷冻食品的良好品质。
Description
技术领域
本发明属于食品解冻领域，特别涉及一种磁性纳米电磁波加热的食品解冻方法。
背景技术
冷冻是延长食品货架期的有效手段，但是食品必须依赖于合适的解冻工艺才能够进一步加工和食用。传统的解冻方法有常压空气解冻、低温微风解冻、常压水解冻等，新型解冻技术有微波解冻、高频解冻、低频解冻、高压静电解冻、真空解冻、超声波解冻等。其中，常压空气解冻，低温微风解冻、常压水解冻、微波解冻以及超声波解冻，方便快捷，对食品品质影响较大；而高频解冻、低频解冻、高压静电解冻以及真空解冻需要较长的解冻时间，较大的设备、场地，因此寻求其他的解冻方法已成为冷冻食品的必然趋势。
磁性纳米颗粒既具有纳米材料所特有的表面效应、小尺寸效应、量子效应，又具有良好的磁导性、超顺磁性的特性，被广泛应用于各个领域，如生物分离、生物检测以及水处理中的离子吸附分离等。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高效、方便、快捷的磁性纳米电磁波加热的食品解冻方法，该方法能较好地保持食品的良好品质，有利于工业化以及家庭应用。
本发明的技术解决方案是：
一种磁性纳米电磁波加热的食品解冻方法，包括以下步骤：
(1)将容器内装入磁性纳米分散液(液相为水)，要求磁性纳米分散液体积可以浸没过冷冻食品，所述磁性纳米为Fe3O4，粒径为10nm～30nm，浓度为0.05mg/mL～0.3mg/mL；
(2)将冷冻食品用高温无毒的食品包装袋包装密封，置于装有磁性纳米分散液的容器中，放入电磁波辐射装置内，提供电磁波辐射，进行解冻至冷冻食品中心温度达到-1～4℃来终止解冻。
进一步的，所述电磁波辐射装置为微波炉、红外箱或射频装置。
进一步的，微波炉中放置玻璃容器，红外箱和射频装置中放置金属容器。
进一步的，电磁波辐射的辐射功率为250W～350W。
进一步的，包装袋为耐高温的聚丙烯食品包装袋。
进一步的，冷冻食品为在-20℃冷冻24h的果蔬时，解冻时间为30秒～60秒。
进一步的，冷冻24h的猪肉、羊肉或牛肉，解冻时间为2分钟～4分钟。
进一步的，冷冻24h的饺子、包子等速冻面食，解冻时间为10秒～20秒。
进一步的，冷冻食品为在-20℃冷冻24h的鱼肉，解冻时间为30秒～90秒。
本发明的有益效果是：
本发明的磁性纳米电磁波加热的食品解冻方法不需要制造新的解冻设备，只需要利用现有的电磁波装置，只需要将冷冻食品放进装有磁性纳米分散液的容器中进行电磁波加热即可，操作方便、容易普及、具有较强的工业、生活实用性。且解冻速度快、升温效率高、操作方便，解冻均匀，能够维持冷冻食品的良好品质。
附图说明
图1是本发明不同解冻处理对真鲷肌原纤维蛋白溶液粒径的影响；
图2是本发明不同解冻处理对真鲷肌肉水分迁移的影响；
图3是本发明新鲜真鲷肌肉组织×5000的SEM图；
图4是本发明冷藏解冻后的真鲷肌肉组织×5000的SEM图；
图5是本发明微波解冻后的真鲷肌肉组织×5000的SEM图；
图6是本发明磁性纳米离子加微波解冻后的真鲷肌肉组织×5000的SEM图；
图7是本发明远红外解冻后的真鲷肌肉组织×5000的SEM图；
图8是本发明磁性纳米离子加远红外解冻后的真鲷肌肉组织×5000的SEM图。
具体实施方式
实施例1
(1)用玻璃容器装入磁性纳米分散液(液相为水)，要求磁性纳米分散液体积可以没过冷冻食品，所述磁性纳米为Fe3O4，粒径为10nm～30nm，浓度为0.05mg/mL；
(2)将在-20℃冷冻24h的水产品真鲷用耐高温的聚丙烯食品包装袋包装密封，置于装有磁性纳米分散液的容器中，放入微波炉内，在250W下进行解冻90秒，冷冻食品中心温度达到4℃，完成解冻。
解冻效果为真鲷肌肉不易流动水含量减少较少，微观结构变化较小，蛋白质变性现象减少，肌原纤维蛋白的粒径为2973nm。
实施例2
(1)用玻璃容器装入磁性纳米分散液(液相为水)，要求磁性纳米分散液体积可以没过冷冻食品，所述磁性纳米为Fe3O4，粒径为10nm～30nm，浓度为0.3mg/mL；
(2)将在-20℃冷冻24h的水产品真鲷用耐高温的聚丙烯食品包装袋包装密封，置于装有磁性纳米分散液的容器中，放入微波炉内，在350W下进行解冻30秒，冷冻食品中心温度达到-1℃，完成解冻。
解冻效果为真鲷肌肉不易流动水含量降低很少，微观结构变化很小，蛋白质变性现象很少，肌原纤维蛋白的粒径为2897nm。
实施例3
(1)用玻璃容器装入磁性纳米分散液(Fe3O4，10～30nm，上海麦肯生物化学有限公司，中国上海)，要求磁性纳米分散液体积可以没过冷冻食品，磁性纳米溶液的浓度为0.1mg/mL；(2)将在-20℃冷冻24h的水产品真鲷，用聚丙烯袋紧密包装并放入磁性纳米分散液中，置于装有磁性纳米分散液的容器中，放入微波炉内，在300W、微波的频率为2450MHz下进行解冻45秒，冷冻食品中心温度达到0℃，完成解冻。
解冻效果为真鲷肌肉中不易流动水含量无明显变化，微观结构保持良好，蛋白质变性现象很少。
解冻效果具体如图1、图2和图5所示。
实施例4
采用实施例1的方法进行解冻冷冻豆角，60s，完成解冻。采用实施例1的方法进行解冻猪肉，4分钟完成解冻。采用实施例1的方法进行解冻速冻饺子，20s完成解冻。
解冻效果为豆角与新鲜的相比色泽变化较小，水分流失较少，水分含量为92.47％。猪肉的蒸煮损失变化较小，为15％，饺子的蒸煮破肚率降低为17％。
实施例5
采用实施例2的方法进行解冻冷冻豆角，30s，完成解冻。采用实施例2的方法进行解冻猪肉，2分钟完成解冻。采用实施例2的方法进行解冻速冻饺子，10s完成解冻。
解冻效果为豆角与新鲜的相比色泽无明显差异，水分流失很少，水分含量为95.34％。猪肉的蒸煮损失变化很小，为12％，饺子的蒸煮破肚率降低为14％。
不同解冻方式的检测试验
1.原料预处理
在锦州水产市场购买6条真鲷，1小时内运至实验室，每条重约0.8-0.9公斤。到达后，立即用一个木棍在头部打击一两下将鱼捶晕，然后去头，去皮，去内脏，得到了1～1.2kg鱼肉。每条鱼被分成9块，用于3次不同的测定，每次测定重复三次，将所有鱼片切成相同的尺寸(8×4×3cm3)，并称重使每片约100g。6条鱼分别进行了6种不同的解冻处理：新鲜样品(Freshsample，FS)，冷藏解冻(Cold storage thawing，CST)，微波解冻(Microwave thawing，MT)，磁性纳米粒子加微波解冻(Magnetic nanoparticles plus microwave thawing，MNPMT)，远红外解冻(Far-infrared thawing,FT)，磁性纳米粒子加远红外解冻(Magneticnanoparticles plus far-infrared thawing,MNPFT)。在解冻过程之前，将鱼肉冷冻在-20℃冰箱中24小时以确保其完全被冷冻。在进行每次测定时，其他鱼片保藏在-20℃的冰箱中，等待下一次的测定。不同处理的每次测定的时间间隔是相同的。每条鱼的鱼片单独包装在一个聚丙烯袋中以防止在保藏过程中水分的流失。
2.鱼片的解冻方法
2.1冷藏解冻CST
将冷冻鱼片装进聚丙烯保鲜袋中，并在鱼片中心插入温度传感器，与温度传感器相连的温度记录仪记录着鱼片的中心温度，将冷冻鱼片在0-4℃的冷藏环境下解冻，温度达到0℃，解冻完成，停止解冻过程。
2.2微波解冻MT
将冷冻鱼片放入250mL的耐热玻璃杯中，并将耐热玻璃杯放入微波炉(NN-DF392B，Panasonic，350×299×199mm，Osaka，Japan)中。解冻功率为300W，解冻频率为2450MHz。温度的测量和解冻过程的停止按照2.1步骤进行。
2.3磁性纳米粒子加微波解冻MNPMT(见实施例3)
2.4远红外解冻FT
将250mL的耐热玻璃放在层析柜(CX-1,250L，Jiapeng Technology Co.，Ltd，Shanghai，China)中解冻。在层析柜中，两侧设置两个红外管(4～14μm，12×300mm，300W，连云港元祥电器有限公司)。层析柜的温度设定为10℃，以避免鱼片表面的水分流失。温度的测量和解冻过程的停止按照2.1步骤进行。
2.5磁性纳米加红外解冻MNPFT
MNPFT的解冻过程与FT相似，鱼片以与MNPMT相同的方式浸泡在磁性纳米溶液中。再进行红外的辐射，温度的测量和解冻过程的停止按照2.1步骤进行。
3.肌原纤维蛋白的制备
肌原纤维蛋白的提取过程的温度控制在4℃。将鱼肉剁碎，溶于4倍体积的磷酸钠盐缓冲液(0.1M，pH 7.2，v/w)中，在均质机(FJ300-SH，Shanghai Specimen and ModelFactory，Shanghai，中国)中均质两分钟之后在4℃下离心(4500g)10分钟。此过程重复三次，最后，溶解在4倍体积的另一种磷酸钠盐缓冲液(0.1M，pH 6.75，含有0.6M NaCl)中，均质并再次离心。用双缩脲方法进行蛋白质浓度的测定，以牛血清白蛋白(BSA)作为标准来测定肌原纤维蛋白的上清液。将肌原纤维蛋白保藏在4℃冰箱中的瓶中，在24小时内使用。
4.肌原纤维蛋白聚合测定
通过激光粒度分析仪(Nano-ZS90，Malvern Instruments Co.Ltd。，Worcestershire，UK)来测定蛋白质聚集情况。吸收率设为0.001。用磷酸钠盐缓冲液(0.1M，pH 7.2，含有0.6MNaCl)将肌原纤维蛋白溶液浓度稀释至2mg/mL。仪器软件记录样品的粒径。
5.低场核磁共振(LF-NMR)测定
将真鲷鱼肉切成2×1×13cm的立方体，质量约为1.8±0.05克。将它们放入核磁管(15cm×20cm)中并置于LF-NMR分析仪(NM 2012，上海纽马格分析仪器有限公司，中国上海)中。工作频率为100kHz，采用CPMG脉冲序列获得弛豫时间(T2)，具有4次扫描和8000次回波。两次连续的重复扫描之间有3.5s的时间间隔，90°脉冲和180°脉冲之间的τ值为150μs。T2分布由仪器自带软件记录、分析。整个测定过程在20℃进行，每个样品重复五次。
6.扫描电子显微镜(SEM)
将真鲷鱼片切成3×3×3mm3切片，浸入2.5％戊二醛溶液中并置于4℃冰箱中固定24小时，然后用磷酸盐缓冲液(0.2M，pH 7.2)漂洗三次，每次15分钟。用去离子水冲洗以去除残留物，再在30％，50％，70％，80％，90％，95％乙醇中进行梯度洗脱。每次洗脱持续15分钟。最后用99.9％洗脱20分钟。完成之后，将切片在冷冻干燥机中冷冻干燥48小时。喷金，切片，然后扫描电子显微镜观察。
7.数据处理
使用单因素进行方差分析，误差的表示方法为：平均值±标准偏差(SD)(SPSS 22.0，Chicago，IL，USA)。假设p<0.05为差异显著。所有图的绘制均采用OriginPro 9.0(OriginLab Co.，Northampton，MA，USA)。
肌原纤维蛋白聚集
通过测定蛋白质溶液的粒径来评价肌原纤维蛋白的聚集情况。如图1所示，粒径分布可以通过峰形和峰值来评估。如果粒度峰值较大且分布在较小的粒径区域，则粒径分布更均匀。
FS和CST的粒径分布的峰值分别高于和低于其他样品，粒径分布的峰值越大，说明大多数肌原纤维蛋白的尺寸都分布在此区域，颗粒分布的尺寸范围较宽，说明肌原纤维蛋白的粒径不均一，因此其他样品的粒径均大于FS样品，说明这些样品中的蛋白质出现了一些聚集现象。如图1中表所示，样品的平均粒径均大于FS，CST、MNPMT和MNPFT的平均粒径没有显著性差异(p>0.05)。而FT样品中的平均直径显著高于其他样品(p<0.05)。而在MT中，该值稍高于CST和MNPFT样品(p>0.05)，显著低于FT(p＝0.0004<0.05)样品。在CST，MNPMT和MNPFT样品中出现了轻度地聚集现象，而在MT和FT样品中出现了严重的聚集。这个现象可能是因为MT和FT样品中的肌球蛋白聚集使其重链的密度升高而导致的。
由结果可知，FT和MT处理使蛋白质结构发生轻微的展开，使一些疏水性残基暴露，导致肌原纤维蛋白聚集。此外，据报道，蛋白质分子间的羰基可与游离氨基反应形成二硫键和二酪氨酸进而产生交联。此外，氧化反应也可能导致肌原纤维蛋白的聚集。这些结果表明，许多可能导致蛋白质聚集的因素如细胞脱水，氧化反应和解折叠可以通过磁性纳米结合MT和FT的处理而被降低。
低场核磁共振LF-NMR
为了测定样品中不同状态的水的含量，进行了LF-NMR测量。如图2所示，四个峰值代表在真鲷鱼片中分布着的四种不同状态的水，峰值最高处所对应的时间为水分的弛豫时间(T),0ms<T2b<1ms，1ms<T21<10ms，10ms<T22<100ms，100ms<T23<1000ms，T2b和T21都代表着与大分子紧密结合的结合水，而T22和T23分别对应于存在在高度组织化的蛋白质结构中的水分(不易流动水)和外部(自由水)的水分。从图2可以看出，CST样品中不易流动水的含量最低，说明CST样品中不易流动水的流失比其他样品地严重。这一结果可能是由于破坏了鱼肉的纤维束网络，CST样品中的不利变化可能与CST过程中较长的解冻时间有关，从而使水分损失，蛋白质氧化和微生物污染等不利变化更易发生。在所有样品中，MNPMT中不易流动水的含量最高，表明MNPMT解冻处理可以保护不易流动水。MNPMT中不易流动水的含量高于FS，这个现象可能是因为MNPFT处理可以使游离水回流从而增加了不易流动水的含量。
3.6SEM
如图3-图8所示，在FS中可以清楚地看到肌原纤维的微观结构，肌原纤维包裹在一起为肌束，并且对齐紧密。肌束膜和肌原纤维都没有破裂和断裂，肌原纤维表面光滑，并且没有出现凹凸的表面。至于其他样品，除MT和FT样品中肌原纤维有一些弯曲和断裂外，其他样品均呈现相对规则和整齐的结构。在FT和MT样品中，肌束膜皱缩，肌原纤维间距变大，肌原纤维的排列比较紊乱。
肌原纤维的收缩和断裂可能与肌束膜断裂有关。肌束膜由于肌肉纤维过度脱水而造成破裂，这是由于空气和冷冻鱼片表面的温差较大以及微波和远红外线的过热而造成的。纤维间的间隙的存在也表明了有水通道的形成，这些结果表明如果使用不适当的解冻方法，肌原纤维中容易出现破裂的微观结构，MNPMT和MNPFT都较好地解决了这些问题，进一步显示了磁性纳米在解冻中保持纤维良好的微观结构的优越性。
以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种磁性纳米电磁波加热的食品解冻方法，其特征是：
包括以下步骤：
(1)将容器内装入磁性纳米分散液，要求磁性纳米分散液体积可以没过冷冻食品，所述磁性纳米为Fe3O4，粒径为10nm～30nm，浓度为0.05mg/mL～0.3mg/mL；
(2)将冷冻食品用高温无毒的食品包装袋包装密封，置于装有磁性纳米分散液的容器中，放入电磁波辐射装置内，提供电磁波辐射，进行解冻至冷冻食品中心温度达到-1～4℃来终止解冻。
2.根据权利要求1所述的磁性纳米电磁波加热的食品解冻方法，其特征是：所述电磁波辐射装置为微波炉、红外箱或射频装置。
3.根据权利要求2所述的磁性纳米电磁波加热的食品解冻方法，其特征是：微波炉中放置玻璃容器，红外箱和射频装置中放置金属容器。
4.根据权利要求1所述的磁性纳米电磁波加热的食品解冻方法，其特征是：电磁波辐射的辐射功率为250W～350W。
5.根据权利要求1所述的磁性纳米电磁波加热的食品解冻方法，其特征是：包装袋为耐高温的聚丙烯食品包装袋。
6.根据权利要求1所述的磁性纳米电磁波加热的食品解冻方法，其特征是：冷冻食品为在-20℃冷冻24h的果蔬时，解冻时间为30秒～60秒。
7.根据权利要求1所述的磁性纳米电磁波加热的食品解冻方法，其特征是：冷冻24h的猪肉、羊肉或牛肉，解冻时间为2分钟～4分钟。
8.根据权利要求1所述的磁性纳米电磁波加热的食品解冻方法，其特征是：冷冻24h的饺子、包子等速冻面食，解冻时间为10秒～20秒。
9.根据权利要求1所述的磁性纳米电磁波加热的食品解冻方法，其特征是：冷冻食品为在-20℃冷冻24h的鱼肉，解冻时间为30秒～90秒。
10.根据权利要求1所述的磁性纳米电磁波加热的食品解冻方法，其特征是：所述磁性纳米分散液的液相为水。
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| CN113048706A (zh) * | 2019-12-26 | 2021-06-29 | 青岛海尔电冰箱有限公司 | 一种解冻装置及冰箱 |
| CN115299488A (zh) * | 2022-07-06 | 2022-11-08 | 浙江海洋大学 | 一种改善鱼肉解冻品质的石墨烯辅助射频解冻技术 |
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