《Journal of Food Engineering》：Effects of 433 MHz solid-state microwave processing on gel properties of sterilized low-salt (1%) silver carp surimi
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固态微波灭菌显著提升低盐即食银鱼 surimi凝胶强度和微观结构均匀性，减少烹饪损失并提高水分保持能力，机制为微波场增强蛋白质溶解和交联。
孙欢|王冲|王一芬|史文正|王西昌|薛长虎|栾东雷
上海海洋大学食品科学与技术学院，中国上海201306
摘要
本研究评估了433 MHz固态微波热杀菌对低盐（1%）即食（RTE）银鱼鱼糜产品凝胶特性的影响。作为对比基准，采用了传统的高压灭菌处理方法。结果表明，与高压灭菌处理相比，微波杀菌显著改善了鱼糜的凝胶性能。此外，经过微波处理后，凝胶强度显著提高了60.54%（P < 0.05），从297 g/cm3增加到476.8 g/cm3）。同时，这些样品的微观结构比高压灭菌处理的样品更加均匀。这归因于微波场对肌原纤维蛋白溶解和交联作用的增强，从而改善了凝胶的形成。总体而言，433 MHz固态微波处理通过快速加热速率和交变电场提高了杀菌后鱼糜凝胶的整体质量。本研究揭示了固态微波杀菌技术在生产低盐即食鱼糜产品方面的潜力。固态433 MHz微波杀菌技术的工业化可能满足消费者对健康便捷食品的需求。
引言
鱼糜已成为高端产品的重要原料（Xie等人，2023年）。随着现代生活节奏的加快和对健康饮食的关注增加，市场对耐储存、低钠鱼糜方便食品的需求也在增长（Wang等人，2024年）。然而，这类产品的生产需要商业杀菌处理以确保微生物安全（Yang等人，2024年）。通常情况下，在121°C下充分杀菌的产品在室温下具有更长的保质期。然而，高温处理（≥100°C）后，鱼糜凝胶的持水能力（WHC）和凝胶强度会下降（Zhang等人，2016年）。为了提高高温处理后鱼糜的凝胶质量，广泛使用改性淀粉来维持凝胶结构。据报道，改性淀粉对鱼糜的凝胶化特性、WHC和弹性有积极影响（Mi等人，2024年；Zhang等人，2013年）。然而，含淀粉的鱼糜的凝胶性能仍无法承受相当于121.1°C下3分钟的商业杀菌强度。
在高温环境下，鱼糜中的肌原纤维蛋白会发生变性并降解，从而破坏其网络结构（Zhang等人，2022年）。因此，必须采取有效方法来减少热处理过程中的结构降解，同时不损害微生物安全。理论上，微生物的灭活速率对温度的变化更为敏感，而食品感官和营养品质的下降速率相对较慢。这意味着食品成分的热稳定性高于微生物。研究表明，短时间内的高温处理比同等程度的低温热处理能获得更好的食品质量（Ding等人，2023年）。
然而，由于固体食品（如鱼糜）的热导率较低，传统加热方法无法实现有效的HTST（高温短时）处理，从而限制了品质的提升。微波处理能够快速升温，使杀菌温度更快达到，从而减少高温暴露时间，降低质地恶化（Cong等人，2022年；Yang等人，2022年）；同时，电磁场有助于凝胶形成，提高凝胶强度和咀嚼性（Cao等人，2018年），并使微观结构更加细腻（Cong等人，2022年）。然而，以往的研究主要集中在2450 MHz的家用微波上。微波主要用于快速加热，而非微生物灭活，而这需要稳定且可重复的微波加热腔体。传统的家用微波炉和2450 MHz微波无法实现有效的微生物灭活。一种新型的915 MHz系统通过专用腔体设计实现了同时进行巴氏杀菌和质地改善（Wang等人，2025年）。因此，最新的固态微波发生器能够提供稳定且可定制的微波频率，在即食鱼糜产品的杀菌处理中具有广泛应用前景。据我们所知，目前尚无研究使用433 MHz的固态微波源进行食品产品的中试规模热处理。
本研究开发了一个433 MHz固态微波系统，以评估在商业无菌条件下杀菌处理对低盐（1%）、添加了10%淀粉的鱼糜凝胶特性的影响。通过多尺度表征方法（同步辐射FTIR（蛋白质二级结构）、LF-NMR（水分子运动性）和SEM-CLSM共定位（微观结构）评估了凝胶特性的变化及其背后的机制。这些发现为生产具有改进的功能性和结构特性的低盐即食鱼糜产品（RTE-SP）提供了参考。
材料
本研究使用了以下材料：冷冻银鱼鱼糜（中国景丽水产食品公司）、天然木薯淀粉和乙酰化木薯淀粉（中国宁波吴桥淀粉公司）、食品级食盐（中国上海）以及塑料模具（60 × 40 × 10 mm，中国东莞）。所有化学品均为分析级，由Sigma Chemical Reagent公司提供（来自上海和圣路易斯工厂）。
鱼糜制备
实验前，将鱼糜在4°C下解冻10–12小时，然后放入...
时间-温度曲线
图2显示了鱼糜凝胶在冷点处的时间-温度曲线。结果表明，两种处理方法产生的时间-温度曲线具有相似的整体趋势，均达到了大约F0 = 3分钟的目标杀菌时间（加压水浴为3.06分钟，MW1为3.07分钟）。两种方法之间的热致死率没有显著差异（P > 0.05）。具体来说，鱼糜凝胶的中心温度均达到了121°C...
结论
本研究探讨了固态微波杀菌（433 MHz）对低盐（1%）银鱼鱼糜凝胶特性的影响。结果表明，与高压灭菌相比，微波处理显著改善了含淀粉低盐产品的结构组织，增强了蛋白质排列，使微观结构更加均匀，减少了烹饪损失，改善了质地特性，并提高了持水能力。
作者贡献声明
薛长虎：项目管理和资金筹集。栾东雷：写作 – 审稿与编辑、监督、项目管理、方法学、资金筹集、概念构思。史文正：监督、方法学。王西昌：监督、方法学。王冲：写作 – 初稿撰写、软件使用、实验研究、数据分析、数据整理。王一芬：写作 – 审稿与编辑、监督、方法学、概念构思。孙欢：写作 – 初稿撰写、软件使用。
未引用参考文献
Cong等人，2022年；Kwon和Chang，2021年；Lee和Kim，2021年；Li等人，2022年；Wang等人，2023年；Yang等人，2022年。
利益冲突声明
我们声明与任何可能不恰当地影响我们工作的个人或组织没有财务和个人关系，对任何可能影响本文所述观点或手稿评审的产品、服务及/或公司没有专业或其他性质的个人利益。
致谢
本研究得到了山东省重点研发计划（2023CXPT050）的支持。
