《Meat Science》：Inhibitory effect of moisture loss on braised pork quality by rapid cooling assisted with static magnetic field
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本研究通过静态磁场辅助真空冷却技术，显著降低肉品冷却过程中的水分流失，同时保持更好的质构和感官品质，为预包装肉制品的冷却提供了高效环保方案。
Lirong Jia|Haijun Qiao|Hong Zhu|Pengcheng Wen|Zhilong Jia|Pengjie Wang|Xingmin Li|Ju Qiu
中国农业大学营养与健康系精准营养与食品质量重点实验室，北京 100193
摘要
本研究旨在通过使用静态磁场（SMF）来解决真空冷却（VC）过程中的水分损失问题。研究了六种处理方法对炖猪肉冷却过程和质量的影响，包括自然冷却（NC）、风冷（ABC）、冷藏冷却（RC）、SMF辅助的4°C冷却（RC + SMF）、VC以及SMF辅助的VC（VC + SMF）。研究结果表明，VC和VC + SMF的冷却速率显著高于其他组。与NC相比，VC处理导致炖猪肉的质量损失增加（7.32%），水分含量降低（34.56%）；而VC + SMF处理的质量损失较低（5.78%），水分含量较高（35.78%）。这是由于SMF辅助处理改变了猪肉中的水分分布，降低了水分迁移速率，并使部分水分转化为结合水，这一点通过低场核磁共振实验得到了证实。扫描电子显微镜图像显示，经过SMF辅助冷却的猪肉肌肉纤维结构最为完整，纤维排列整齐紧密，从而提高了其持水能力。此外，SMF辅助处理显著抑制了VC冷却过程中炖猪肉的色泽变浅（L*值降低41.32%），同时改善了其口感和质地。VC组（7.13分）和VC + SMF组（7.63分）的感官评分明显高于NC组（5.50分）和ABC组（5.88分）。SMF对VC快速冷却过程的改善效果比RC的缓慢冷却更为显著。因此，将磁场与新型预冷却技术结合使用，为预烹饪肉制品的工业冷却提供了一种非常有前景的策略。
引言
炖猪肉是一道典型的中国传统菜肴，主要使用猪五花肉制作。通过盐、糖、酱油和料酒等调料调味，这道菜因其独特的风味和较高的营养价值而广受欢迎（Wang, Jin等人，2024）。由于炖猪肉在食用前已经煮熟，如果不能立即食用，应尽快进行冷却。同样，由于经过了热处理，商业化的预烹饪炖猪肉在包装、储存和运输前也必须进行冷却，这直接关系到产品的质量和安全性。因此，开发创新的冷却方法至关重要，因为传统的冷却方法（如自然冷却、风冷或水冷）存在诸多缺点，包括冷却速率慢、容易受到外部环境的交叉污染、加工时间长以及生产效率低（McDonald & Sun，2000）。
真空冷却（VC）通过创建低压真空环境，促进食物内部和表面的水分快速蒸发，从而实现有效冷却（Ajani等人，2023；Drummond & Sun，2012）。与传统冷却方法不同，VC能够快速均匀地降低温度，从而提高产品的安全性、卫生性和保质期（Zhang等人，2013）。然而，这项技术也存在一些缺点，如导致产品质量损失、结构变形和收缩（Zhu等人，2019）。因此，人们进行了大量研究以减少VC过程中的水分损失，避免对产品质量产生负面影响。已经有多种技术成功应用于冷却猪肉、牛肉和羊肉等熟食制品，包括浸入式VC（Cheng & Sun，2006a）、气泡式VC（Guo等人，2018）、超声波辅助浸入式VC（Liao & Yu，2020）、脉冲VC（Cheng & Sun，2006b）以及NC或风冷后的VC（ABC）。然而，这些直接接触的复水方法不适合含有少量肉汁或肉表面附着调料的熟食制品，如炒菜或炖煮食品。
磁场技术是一种环保的非热物理技术，可以改变水的性质，如表面张力、氢键、比热容、折射率、介电常数、蒸发焓和蒸发速率（Yang等人，2024；Zhan等人，2019）。由于水是一种抗磁物质，先前的研究表明，磁场通过影响水分子的旋转或振动来改变水的过冷状态，从而防止食物在较低温度下冻结（Ruan等人，2024；You等人，2020）。此外，研究还表明，磁场辅助冷冻可以调节冰晶核的形成和生长，促进形成细小均匀的冰晶，提高冷冻食品的质量（Wang, Jin等人，2024）。研究还指出，磁场能够改善蛋白质的构象和聚集，增强蛋白质的持水能力（Yang等人，2021）。因此，应用磁场通过调节水分分布和迁移动态来减轻食品冷却过程中的水分损失是一个有前景的策略。然而，以往的研究主要集中在利用磁场辅助过冷或冷冻技术来抑制冰晶生长（Otero等人，2016）。关于磁场是否可以通过减少自由水或改变水分子运动来减少快速冷却过程中的水分损失的研究较少。此外，针对高温烹饪产品的研究尤其匮乏。
因此，本研究开发了一种静态磁场（SMF）辅助的VC（VC + SMF）处理方法，并研究了磁场辅助对炖猪肉冷却过程和质量的影响。同时，还使用了自然冷却（NC）、风冷（ABC）和冷藏冷却（RC）作为对照，系统评估了VC + SMF处理的优点和缺点。本研究旨在提供一种方便、环保的物理处理方法，特别适用于需要在食用前重新加热的预烹饪肉制品。
研究方法
炖猪肉的制作
炖猪肉的制作方法参考了Yao等人（2024a）的方法，并稍作修改。将300克新鲜猪五花肉切成3×3×3厘米的立方块，用去离子水煮沸5分钟，然后在6克加热的大豆油和7.5克蔗糖中以约150°C的温度翻炒3分钟，直至表面呈焦糖色。接着加入2克盐和6克酱油，搅拌均匀至呈金黄色。将炒好的猪肉放入400毫升去离子水中，用电磁炉煮沸40分钟。
冷却速率
熟猪肉的冷却速率对其整体质量起着关键作用（Bi等人，2022）。炖猪肉冷却至25°C所需的时间从NC组的80分钟显著缩短至VC组的19分钟，分别快了3.8倍、2.7倍和1.9倍。VC + SMF处理将冷却时间进一步缩短至15分钟（图2A）。VC组和VC + SMF组的冷却速率明显高于其他组（P
结论
本研究探讨了SMF辅助对快速冷却处理导致的炖猪肉质量下降的影响。结果表明，VC和VC + SMF处理显著提高了冷却速率。与单独使用VC相比，经过SMF辅助处理的炖猪肉质量损失更低，水分含量更高。此外，LF-NMR分析表明，VC + SMF处理延缓了猪肉中的水分迁移。
作者贡献声明
Lirong Jia：撰写初稿、软件开发、方法设计、概念构思。Haijun Qiao：数据验证、正式分析。Hong Zhu：数据可视化、实验设计。Pengcheng Wen：项目监督、概念构思。Zhilong Jia：实验实施、数据管理。Pengjie Wang：资源协调、实验协助。Xingmin Li：数据验证、资源准备。Ju Qiu：撰写修订、资源管理、项目统筹、资金争取。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了国家重点研发计划（2023YFD2100703）的资助。
