静态磁场结合相位冷却技术可以维持猪肉的超冷状态，从而在-4°C的储存条件下提升其品质

超级冷却联合静磁场处理可显著提升猪肉在-4℃储存48小时的持水性和微生物抑制效果，其超级冷却百分比提高52.8%。主要影响因素包括蛋白质含量、自由水比例、肌原纤维表面亲水性及假单胞菌菌落数。

双腾|李静文|刘浩全|叶克平

国家肉品质量控制与人工肉开发重点实验室，江苏省肉品生产加工与质量安全控制协同创新中心，南京农业大学食品科学与技术学院，中国江苏省南京市210095

摘要

过冷保存为维持新鲜肉的品质提供了一种潜在的替代冷冻储存的方法。结合使用静态磁场（SMF）与分阶段冷却技术有望提高肉的过冷百分比，并在储存过程中改善其品质。本研究应用SMF与分阶段冷却技术，在-4°C条件下辅助猪肉的过冷过程，探讨了影响过冷稳定性的因素以及过冷辅助处理对猪肉品质的影响。TC-SMF处理显著提高了新鲜猪肉在48小时储存期间的过冷百分比（P<0.05）。过冷百分比与蛋白质含量、游离水比例和肌纤维蛋白表面疏水性呈正相关，但与假单胞菌数量（r=-0.791）、脂肪含量、肌浆蛋白溶解度及肌浆蛋白浊度呈负相关。过冷储存能够抑制细菌生长并提高新鲜猪肉的保水能力，从而改善肉的品质。

引言

新鲜猪肉富含营养素，包括蛋白质、脂类、矿物质和维生素，是导致腐败微生物生长的理想基质。在生产和运输过程中，这些微生物容易引起肉质腐败和品质下降，造成重大经济损失。因此，应用创新的肉品保鲜技术来保持整个流通链中新鲜猪肉的品质一直是肉品工业发展的关键点。

过冷保存作为一种有前景的技术应运而生，它通过物理和化学手段使肉在低于其冰点的温度（通常为-1°C至-3°C）下保持未冻结状态，有效延长保质期，同时避免冷冻造成的结构损伤（Dibirasulaev等人，2021；Xie等人，2023）。通过抑制微生物生长和氧化过程，过冷保存比传统的冷藏方式更能保持肉的品质（Kim & Hong，2022）。然而，过冷技术的实际应用受到其狭窄的稳定温度范围和固有的状态不稳定性的限制，这些因素会受到各种食品特性和保存条件的影响（Lin等人，2023）。

为了提高过冷稳定性，人们研究了电磁场和先进温度控制等辅助技术。例如，脉冲电场（PEF）和振荡磁场（OMF）组合技术已被应用于鸡肉胸肉（Mok等人，2017）、牛排（You等人，2020）、三文鱼（Lee等人，2024a）和黄鳍金枪鱼（Lee等人，2024b）的过冷处理，但该方法相对复杂。Lin等人（2022b）报道了一种使用7.98–8.15 mT静态磁场的方法，使牛肉在-4°C下保存14天而不发生冰核形成。Chen等人（2024）应用6 mT静态磁场辅助猪肉在-1°C下的过冷储存。应用SMF可以降低冰核形成温度，从而促进食品的过冷状态维持（Lin等人，2022a）。类似地，优化的冷却方案（如分阶段冷却）通过控制冷却速率来抑制冰核形成，有助于在更低温度下实现过冷（Park等人，2021，2022a）。鱼肉通过缓慢冷却（每天温度降低1.0°C或0.5°C）在-5°C时仍能达到过冷状态（Fukuma等人，2012）。类似地，每天温度降低0.5°C的缓慢冷却速率和低温度波动有助于猪肉在-3°C下保持过冷状态（Park等人，2022b）。虽然我们之前的工作通过重复批次测试确定了猪肉在-4°C下过冷的最佳SMF和分阶段冷却参数（n=3），但这种组合的协同效应仍需进一步研究。此外，现有研究通常依赖冷冻曲线来验证过冷现象（Lin，Zhao等人，2022；Tang等人，2019），很少有研究报道多个样本的统计过冷百分比。

过冷状态的不稳定性可能导致不可逆的冷冻损伤，这通常归因于食品本身的内在特性（Lin等人，2023；You等人，2020）。成分（Auleda等人，2011）、微生物污染（Roeters等人，2021）、水分分布和蛋白质特性（Cho等人，2019；Saki等人，2023）等因素与冷冻参数相关，并可能影响过冷稳定性。例如，富含脂肪的牛肉会产生不均匀的温度梯度，加快随机冰核形成的速度（Kang等人，2022），而脂肪、盐分和水分含量的变化会导致鸡肉不同部位的过冷概率不同（Park等人，2023）。Kim等人（2021）还指出，好氧细菌的数量会影响泡菜的冰核形成温度。在这些因素中，微生物因素是一个特别重要的可控变量，尤其是与物理保鲜措施结合使用时，可以改善稳定性。

尽管有这些发现，但目前关于单个猪肉样本内部因素如何影响过冷稳定性的信息仍然有限，SMF与分阶段冷却结合用于保持猪肉品质的潜力也尚未得到充分探索。因此，本研究旨在：（1）应用优化的SMF和分阶段冷却方案在-4°C下实现猪肉的过冷；（2）研究这些条件下影响过冷状态稳定性的关键因素；（3）分析这种组合对储存过程中新鲜猪肉品质的影响。

样本制备

样品制备

从中国南京的一家当地超市购买了约3.0±0.2公斤的猪长肌（longissimus dorsi）。去除脂肪和结缔组织后，将肉切成约8厘米×3厘米×3厘米（100±5克）的块，分别包装，并在4°C下储存以备后续实验使用。

SMF和分阶段冷却处理

在单因素试验的基础上，本研究选择了8 mT的SMF和定义的分阶段冷却方案。分阶段冷却包括在-3°C下进行12小时的初始稳定阶段。

过冷辅助处理对过冷稳定性的影响

如表1所示，TC组、SMF组和TC-SMF组在相同储存时间内的过冷百分比均高于Con组，其中TC-SMF组在储存过程中的过冷百分比显著更高（P<0.05）。然而，TC-SMF组新鲜猪肉在48小时储存期间的过冷百分比标准差较大，表明不同批次之间新鲜猪肉的过冷百分比重现性较低。

讨论

过冷保存通过将食品保持在低于其冰点的未冻结状态，显著延长了新鲜猪肉的保质期，同时避免了冰晶形成造成的结构损伤（Dibirasulaev等人，2021；Zhao等人，2020）。已知SMF可以破坏水分子的排列，从而抑制冰核形成和食品结晶（Kang等人，2021；Lin等人，2022a），而分阶段冷却技术则进一步减少了这种影响。

结论

本研究证实，8 mT SMF与分阶段冷却（TC-SMF）的组合处理显著提高了-4°C下新鲜猪肉的过冷保存效果，过冷百分比提高了52.8%，证明了其有效性。然而，不同批次新鲜猪肉的过冷百分比存在较大差异。这进一步表明，新鲜猪肉中的初始假单胞菌数量是决定过冷稳定性的主要内在因素。

作者贡献声明

双腾：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，方法学，研究，数据分析，概念化。李静文：撰写 – 原稿，可视化，验证，软件应用，研究，数据分析。刘浩全：撰写 – 审稿与编辑，可视化，验证，方法学，概念化。叶克平：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，监督，资源管理，项目统筹，方法学，资金获取。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本工作得到了国家重点研发计划（2021YFD2100802-02）的支持。