超声辅助顺序腌制与协同腌制对低钠鸭肉加工效果的比较研究：基于传质动力学与蛋白质构象的机制解析

《Food Chemistry: X》：Enhanced curing of low-sodium duck meat: a comparison of sequential versus collaborative ultrasound-assisted brining

本研究针对传统鸭肉腌制高钠含量引发的健康风险及降盐导致的品质劣变问题，系统比较了顺序超声（SU）与协同超声（CU）两种模式在低钠（6% NaCl）鸭肉腌制中的应用效果。研究发现，500 W SU预处理通过显著促进肌原纤维断裂（91.66%）和蛋白质聚集，有效提升了盐分渗透量（4.93 g/kg）与水分保持能力，使产品质构达到高盐腌制水平。该策略为鸭肉产业提供了一种高效、可规模化的低钠解决方案，对推进健康肉制品开发具有重要实践意义。

　　

传统腌腊鸭肉因其独特风味和较长保质期而深受消费者喜爱，但高盐（氯化钠，NaCl）含量带来的健康隐患日益凸显。世界卫生组织建议每日钠摄入量低于2克，而传统鸭肉制品往往通过高盐腌制来保障防腐效果和质构特性，导致最终产品的钠含量远超健康指南。降低用盐量虽能减少健康风险，却会直接影响腌制效率、产品保质期和感官品质，形成技术瓶颈。因此，如何在低钠条件下实现高效腌制并维持鸭肉品质，成为肉类加工业亟待解决的关键问题。

超声波技术作为一种非热加工手段，通过空化效应和微流作用可破坏肌肉微观结构，形成微通道，从而加速盐分渗透，缩短加工时间。以往研究多聚焦于超声功率、频率等参数优化，却忽视了一个关键因素——超声应用与盐水浸泡的顺序关系。目前最常见的“协同超声”（CU）将超声与腌制同步进行，而“顺序超声”（SU）即先超声预处理再腌制的策略研究甚少。这两种顺序是否会对鸭肉基质产生截然不同的影响？其背后的微观机制和传质动力学有何差异？这些问题尚未得到系统解答。

为此，宁波大学食品科学与工程团队在《Food Chemistry: X》发表论文，比较了SU与CU在低钠（6% NaCl）鸭肉腌制中的效果，通过多尺度分析（包括传质动力学、微观结构、蛋白质构象、水分分布和质构特性），揭示了SU模式的优越性及其作用机制。

研究采用的主要技术方法包括：通过质量变化曲线和菲克第二定律计算传质动力学参数和NaCl有效扩散系数（D_e）；利用染料示踪与图像分析可视化盐分渗透过程；通过肌原纤维断裂指数（MFI）、扫描电镜（SEM）和组织切片评估微观结构破坏程度；采用表面疏水性测定和内在荧光光谱分析肌原蛋白（MP）构象变化；结合低场核磁共振（LF-NMR）和质构分析（TPA）综合评价水分状态和产品质构。

3.1. 总盐与NaCl含量

SU组（特别是500 W）的总盐含量（4.93 g/kg）和NaCl含量显著高于CU组，且盐分渗透距离和面积比随超声功率增加而提升。染料分布图像显示，SU组在距表面0.5 cm和1.0 cm处的渗透比率分别达54.80%和65.96%，证实SU模式更有效促进盐分向内迁移。

3.2. 腌制过程中的传质动力学

SU组在整个12小时腌制期内水分和盐分含量持续上升，而对照组在中期即达到峰值。动力学拟合表明，SU组具有更高的传质速率（k₂值），且其有效扩散系数D_e显著提升，说明SU通过维持线性扩散过程克服了传统腌制中驱动力下降的局限。

3.3. 肌原纤维断裂主导的腌制促进效应

MFI结果显示，SU组肌原纤维断裂程度（91.66%）显著高于CU组（84.17%）和单独超声组。SEM和组织切片进一步显示，SU预处理导致肌纤维间隙扩大、排列紊乱，而CU组因盐离子存在缓冲了超声的机械破坏作用。这种结构疏松化为水分和盐分迁移提供了更多通道。

3.4. 肌原蛋白结构响应肌肉解离的变化

SU组肌原蛋白表面疏水性（H₀）显著升高，且荧光光谱出现红移，表明蛋白质构象展开、疏水基团暴露。CU组因腌制液离子强度稳定了蛋白结构，构象变化较弱。SDS-PAGE显示蛋白分子量未变，说明变化发生于高级结构层面。

3.5. 水分分布与质构特征验证腌制效果提升

LF-NMR显示SU组固定水比例显著增加，自由水减少，MRI图像呈现更均匀的水分分布。质构分析表明SU组硬度和剪切力显著下降，且熟肉品质更接近高盐产品，证实SU模式在提升腌制效率的同时优化了产品质构。

研究表明，顺序超声（SU）作为一种简单高效的策略，通过先超声后腌制的顺序，在无盐环境中最大化超声对肌原纤维的物理破坏作用，随后利用盐离子进一步促进蛋白构象变化，从而显著提升低钠鸭肉的腌制效率和品质。该研究不仅为低钠肉制品开发提供了新思路，也为超声波技术在食品加工中的顺序优化提供了理论依据。未来可进一步探索SU策略在不同肉类、腌制工艺及风味形成中的应用潜力。