水产品中优质蛋白、不饱和脂肪酸、维生素等营养元素含量丰富，易被人体吸收利用，营养价值极高[1]。但与动物肉组织相比，水产品中含水量大、水溶性蛋白含量较高，因此产品组织结构较为疏松，此外，其富含的不饱和脂肪酸在贮藏过程中极易发生氧化，更易腐败[2]。在低温环境中，冷冻能有效抑制微生物和酶的活性，因此被广泛应用于水产品的保鲜[3]。冷冻贮藏不仅能够最大限度地保持食品的营养价值，也适用于原料及半成品的储存，减少品质变化。水产品，尤其是海产品通常采用一次捕捞或者季节性大量捕捞的方法，然后对捕获的原料进行冷冻处理，再分销至工厂或商家进行进一步加工和零售[4]。冷冻水产品在加工之前都要进行解冻处理，不同解冻方式对冷冻水产品质有不同的影响。解冻不当会严重影响水产品品质，造成物理损伤、肌球蛋白变性、肌原纤维蛋白变性和聚集等严重问题[5]。因此选择合适的解冻方式在保持产品品质及营养特性等方面尤为重要。
1 解冻方式及其特征
冻结原料的解冻方式通常分为传统解冻及新型解冻两类方法[6]。传统解冻一般是指外部解冻法，通常依赖于与外部热源和介质，并通过热传递达到解冻目的，而新型解冻则采用的是内部解冻，指采用其他生热方式在食品内部产生热量达到解冻的目的[7]。
1.1 空气解冻
空气解冻可分为自然解冻和流动空气解冻，空气的温度、湿度和流速是影响解冻后产品质量的关键因素，该方法主要是将冷冻原料置于解冻室，通过调整解冻室内空气流速、温度、湿度以及风向，从而实现原料解冻的方法[8]。一般来讲，在0 ℃～5 ℃空气中解冻称为慢解冻，在15 ℃～20 ℃空气中解冻称为快解冻。该方法操作简单、加工成本低，但解冻过程耗时较长，容易引起细菌生产和脂质氧化等问题[9-10]。另外，水产品在静止的空气中解冻，冷空气会在水产品周围形成边界层，使热交换速率降低，进一步减慢了解冻速率[11]。
1.2 水解冻
水解冻包括清水解冻、盐水解冻、碎冰解冻以及减压水蒸气解冻[12]。水解冻主要用于在大气压下利用水解冻冷冻食品，此方式的热传导原理和空气解冻相同，主要涉及的热力学现象是通过对流实现热交换[10]，与热对流相比，通常热传导的热交换效率较高，因此水解冻解冻原料的速率快[13]。水解冻包括静水、流水解冻两类，解冻速度：流水解冻＞静水解冻[10]。盐水解冻是指将冷冻品浸泡于盐水中，利用水温作用和盐可以加速冰融化的特点进行解冻的方法。一般盐水质量分数为2.5%～3.0%[14]。与其他解冻方式相比，盐水解冻能够提高解冻速率，且具有一定的抑菌效果，盐水解冻后的金枪鱼色泽鲜亮，富有弹性，但盐水浓度和盐水种类会对产品的品质和口感产生一定影响[15]。碎冰解冻[14]是指用碎冰包裹冷冻原料，利用接近冰点的温度使冻品升温解冻的方法，该方法能够保证食品物料一直保持在低温状态，从而延缓物料的品质变化，但解冻时间较长。减压水蒸气解冻又称为真空解冻，在常温低压条件下水能够快速气化为蒸汽，并附着在低温的物料表面进而快速放热从而达到解冻物料的目的[16]。该方法可有效减少解冻过程中的氧化变质以及一些好氧性微生物的生长繁殖，以保证产品品质[17-18]。水解冻法解冻速度快，且能较好地保持产品品质，但解冻过程易引起微生物的污染，同时造成产品中的水溶性营养物质流失[19]。
1.3 接触式解冻
接触式解冻类似于平板冻结，在两板之间放置冻结品，由油压系统（油压泵、油压槽及油压筒）推动上、下两板运动，将冻品压紧。板内为20 ℃～40 ℃的流动水，板与冻品之间通过热传导的方式使温水的热量通过平板传导给冻品，使冻品升温而解冻。该方法节省能源，设备费用较低，但浪费时间和人力，主要应用于冷冻鱼糜、鱼片等平板状冻品的解冻[20]。
1.4 超高压解冻
超高压解冻技术是通过给被解冻食品施加高压，从而降低相变温度，增大传热推动力ΔT，均匀并且相对快速地对冷冻食品进行解冻[21]。超高压解冻效率通常与温度、压力和压力变化率有关[22]。与传统解冻方式比较，超高压解冻时间短，解冻后可更好地保持产品的质地，但可能会造成水产品的蛋白变性、白度和不透明度增加等负面效应，影响水产品的商业价值[23]。食品加工业中使用的超高压系统往往是高精度的机械化设备，使用液压增压器来增加压力，需要大量的维护[24]。传统的解冻方式特点分析见表1。高压解冻速率更快，物料的持水性和汁液损失率也较低[25]，但成本相对高。
表1 不同商业解冻技术的特点
Table 1 Characteristic of different commercial thawing methods
不同解冻方式 解冻速率 特点 成本空气解冻[26] 10 mm/h，15 ℃ 操作简单，不需要购买设备；可溶货架提高空气流通和解冻速率解冻速度慢，需要足够的空间成本低鼓风解冻[27] 提高解冻速率，需要足够的空间 比空气解冻成本高流动湿空气解冻[27] 25 mm/h，20 ℃ 可保护物料新鲜的品质、风味和外观；可实现自动化，维护和操作成本比鼓风解冻高维护和操作成本比鼓风解冻高浸泡解冻[13] 25 mm/h～34 mm/h，15.5 ℃ 使用流动的水浴能更快地解冻产品，解冻效率比空气解冻高；脂肪氧化可降到最低，可能会造成物料吸收水分及风味的丧失及潜在的污染成本比空气解冻高高压解冻[13，22] ＜100 mm/h，10 ℃，200 MPa 运营成本和维护成本高且有可能给物料带来颜色上的变化 成本最高
1.5 新型解冻技术
1.5.1 微波解冻
微波解冻是指在一定频率的电磁波作用下将冻结食品解冻的方法。电磁能进入冷冻肉后，冻品中的水分子在高频的电子运动作用下，出现电场极性运动（如旋转、振动），这些极性分子相互碰撞摩擦产生大量热量，并快速分布在冷冻物料的各个部分，从而达到解冻目的[28]。该解冻方法速率快、营养物质损失少、具有显著的抑菌效应，但易造成过热效应、设备成本高、完全解冻困难[29]。对于解冻过程而言，微波加热比普通加热过程更为复杂，因为冷冻状态与解冻状态下的食品介电特性存在较大差异，一些首先融化的部位会比冻结部位吸收更多的微波能量，从而导致热失控，加剧加热的不均匀性[30]。微波解冻受微波频率、相变、介电特性、食品材料的位置、大小和形状以及微波系统的设计和几何参数等诸多因素的影响[31]。Zhang 等[30]研究开发了连续移动的915 MHz 中试规模微波加热系统，用于鱼糜的解冻，磁控管产生微波能量的工作频率在（915±25）MHz 以内，结果发现在不同频率下的微波聚集程度不同，但设置的加热方式良好。
1.5.2 超声波解冻
超声波是属于机械波的一种，通常把声波范围大于20 kHz 的称为超声波[32]。在解冻方面主要通过热效应达到解冻目的[33]。超声波解冻是利用超声波在介质传导过程中振动产生的动能转化为热能来解冻食品[6]。在超声解冻过程中，食品吸收了超声波所携带的振动能量，从而提高了冷冻食品相对于解冻食品的超声吸收能力，加快了解冻速度[34]。该解冻方法解冻效率高，品质好，但是可能会造成局部过热，破坏冻品的组织结构[23]。大功率单频超声解冻可能会破坏肌肉结构，导致细胞破裂，甚至导致色素降解和内源性酶失活[35]。多频超声解冻比单频超声解冻更能减少解冻过程中对肉的损伤，提高肉的品质[36]。在冷冻食品的解冻过程中，超声波更适合解冻尺寸较大的冷冻物料[37]。Wang 等[38]研究不同超声频率解冻对小黄花鱼品质变化的影响，设置单频、双频和三频3 种超声方法，研究发现，顺序超声解冻的样品品质优于同步超声和单频超声，其中在双频（20/40 kHz）下解冻的样品品质效果最佳。
1.5.3 欧姆解冻
欧姆解冻又称为电阻解冻，是一种低频电流的加热解冻方法[39]，其基本原理是将冷冻样品作为电阻置于装有欧姆电池的解冻舱中，当电流通过时，消耗电能发生焦耳效应，进而产热，释放的热量使样品的内部温度快速升高，从而实现样品均匀快速解冻[40]。该解冻方法解冻速率快，但解冻样品直接与电极接触，易造成产品污染，以及解冻不均匀现象，在水产解冻中应用较少[6]。
1.5.4 射频解冻
射频解冻是一种新型的冷冻食品解冻方式，其利用食品的介电特性，使食品在射频腔内受热升温，达到解冻的目的[41]。与其他解冻方法比较，该解冻方法解冻速率快，解冻后产品品质变化小，但随着功率的增大容易出现加热不均匀现象，导致品质不均[42-44]。
1.5.5 高压静电解冻
高压静电解冻是将冷冻物料置于低温高压静电场中，利用高压电场所产生的各种热效应使食品解冻[45]，其作用机理主要集中在水分子稳态结构的改变和电晕风的产生两个方面[46]。该解冻方法解冻速度快、温差小，解冻后产品损失小，能有效防止食品酸化，同时可以改变酶活性、抑制微生物滋生、保持食品品质，但该方法需要较高电压，危险性大[47]。
1.5.6 远红外解冻
该方法是将能量直接投射到物料表面，经物料表面吸收后，再以热传导的方式传递至物料中心，进而达到解冻的目的[48]。与传统解冻相比，能量吸收率高，但解冻时间过长会造成产品的失水、熟化等现象，此外其能量穿透力较微波解冻差，因此适合与其他解冻技术联用，以达到快速解冻的目的[49-50]。
1.5.7 组合解冻
由于单一的解冻方式存在部分弊端，为防止产品品质变化，多采用组合解冻方式，组合解冻是指结合多种解冻方法优点，依据产品特点以及解冻过程中物料的品质变化选取最适合的解冻方法，以达到减少汁液流失，提高产品品质的目的[51]。常见的组合解冻方式有流水-低频解冻、空气-微波解冻、空气-高静水压解冻、超声波-微波解冻等[52]。蔡路昀等[53]研究了超声波-微波解冻、超声-远红外解冻、超声-欧姆解冻、超声-真空解冻和超声解冻5 种解冻方式对海鲈鱼品质的影响，研究发现解冻后产品品质发生了不同程度的变化，但在超声辅助的条件下，解冻的鱼肉品质均优于单独超声解冻处理组。
2 不同解冻方式对水产品质的影响
水产品捕获之后常采用冻藏处理，冻藏过程中，水产品内绝大部分的水形成冰晶存在于细胞结构中，这抑制了内部生化反应及微生物生长，减少水产品的品质劣变，从而延长贮藏期[7]。解冻时冰晶重新融化成水，受解冻的速率、解冻温度、解冻方法等的影响，容易造成产品解冻后发生感官品质、持水性、营养特性变化和微生物生长繁殖等问题[54]。因此根据不同条件选择合适的解冻方式对保持产品品质尤为重要。
2.1 感官品质变化
有研究者发现水产品在解冻后会发生部分感官指标的变化，不同解冻方式对感官指标变化有着不同影响，感官指标的高低决定了消费者的购买欲望。郭彤等[55]研究了低温解冻（4 ℃）和室温解冻（16 ℃）两种解冻方式对南极磷虾感官品质的影响，研究发现，解冻时间和解冻温度对于磷虾感官评分、氟的迁移量均具有显著影响，与室温解冻相比，低温解冻过程中磷虾的感官评分变化缓慢，硬度变化显著，解冻前期氟迁移不显著，因此推荐低温解冻作为南极磷虾的解冻方式。曹荣等[56]研究了水解冻（流水、静水）和空气解冻（常温、低温）对三疣梭子蟹品质的影响，研究发现4 种解冻方式对冷冻梭子蟹完全解冻时间具有显著影响，其中低温空气解冻耗时最长，而流水解冻耗时最短；在感官品质方面，流水解冻的样品最佳，低温空气解冻会对样品气味和外观产生不利影响，综合考虑感官效果和经济效益，选取水解冻（静水）作为三疣梭子蟹最佳的解冻方式。
2.2 持水性变化
持水性是评价水产品品质好坏的关键指标，与产品风味、色泽、凝胶性及最终产品的多汁性等显著相关[57]。解冻后，产品肌肉细胞受冰晶影响，细胞破裂导致产品汁液流失，表现为持水性的下降。朱文慧等[58]对比5 种不同解冻方式对秘鲁鱿鱼凝胶持水力的影响。结果表明：解冻方式对鱿鱼的保水性具有显著影响，其中冷藏解冻和盐水解冻的秘鲁鱿鱼凝胶持水力较高，低场核磁共振（low field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）也具有相似的结果。崔燕等[59]以传统解冻方式为对照，对比了低温高湿解冻对南美对虾保水性的影响，研究结果表明，低温高湿（-1 ℃～7 ℃）解冻后对虾品质较好，保水性高，其中在2 ℃～4 ℃条件下解冻的样品汁液流失最少，可作为一种较为理想的解冻方式。Li 等[60]发现经过280 W 超声解冻后的金枪鱼鱼片的保水能力高于对照组（0 W），并且表面疏水性得到改善。
2.3 肌肉组织微观结构的变化
研究表明，超声解冻尤其是在160 W 和240 W 时对鱿鱼肌肉组织的破坏作用较小，与超声解冻相比，空气解冻和水浸解冻后肌肉的微观结构受到明显破坏，表明更多的纤维结构被破坏，肌肉纤维之间的间隙明显增大[37]。扫描电镜结果显示，与其他解冻方法相比，微波真空解冻和远红外磁性纳米颗粒解冻大嘴鲈鱼的肌原纤维束排列整齐、光滑[61]。组织微观结构的变化与解冻前的冻结过程和解冻过程密切相关，水产品如果解冻不当，加热后会发生肌原纤维的交联和收缩，而肌原纤维的断裂和收缩与肌周断裂或水外流有关[62]。Lan 等[62]发现新鲜鲳参鱼样品有完整的肌原纤维结构，不同解冻处理的样品组织结构出现糊化和结构不均匀的现象，这是由于解冻不均匀或解冻时间较长导致肌原纤维变性和一定程度失水造成的，射频解冻和超声解冻后的样品也有肌原纤维凝胶化，但无空洞，结构不均匀的现象，这可能与这两种解冻方法解冻均匀且对组织微观结构损伤较小有关。
2.4 脂质氧化
水产品中蛋白质和不饱和脂肪酸含量丰富，在解冻处理过程中易氧化变性，导致产品品质劣变[7]。不同解冻方式对蛋白质和脂肪的影响也不同，通常脂肪是虾的重要营养组成成分，与虾的风味呈正相关[63]。翁梅芳等[64]对比了6 种解冻方式（静水解冻、装袋静水解冻、动水解冻、盐水解冻、冷藏解冻及微波解冻）对碎虾仁理化性质的影响，结果表明与其他解冻方式相比，动水解冻的硫代巴比妥酸值（thiobarbituric acid reaction substances，TBARS）显著低于其他方式，袋装静水解冻最高。静水解冻、动水解冻后虾仁蛋白质分解及脂肪氧化程度低，为碎虾仁较适宜的解冻方法。陈京美等[65]研究了解冻方式对南极磷虾脂质变化的影响，选取甘油三酯（triglyceride，TG）、磷脂（phospholipid，PL）、胆固醇（total cholesterol，TC）、过氧化值（peroxide value，POV）、不饱和脂肪酸（unsaturated fatty acid，UFA）及游离脂肪酸（free fatty acid，FFA）等9 个脂质指标，分析解冻方式对南极磷虾脂质品质的影响，结果表明，南极磷虾在解冻过程中出现脂质水解和氧化变化现象，经不同解冻方式处理后，南极磷虾的TG、TC、PL、POV 含量差异不显著，而FFA 含量差异显著，综合考虑，采用冻虾提取南极磷虾油时适宜采用静水解冻原料的方式。
2.5 蛋白氧化变性
刘宏影等[66]应用差示扫描量热仪、拉曼光谱研究了冰水混合解冻、冰箱解冻（4 ℃）、静水解冻（20 ℃）以及超声波解冻（0 ℃，160、280、400 W）对金线鱼肌原纤维蛋白热稳定性和二级结构的影响，利用热变性峰值温度（Tmax）和变性焓值（ΔH）反映蛋白质是否发生变性，研究表明超声解冻处理后样品蛋白稳定性较好，综合肌球蛋白、肌球蛋白尾部肌浆蛋白的热稳定性发现金线鱼经过超声波（0 ℃，280 W）解冻处理后蛋白束结构紧密，呈现出良好的热稳定性，二级结构相对含量变化较小，为金线鱼的最佳解冻条件。有研究者[62]对比了水解冻、微波解冻、红外解冻以及超声波解冻发现，所有解冻方法均能使鲳鱼蛋白质发生变性，但红外解冻后的蛋白具有良好的热稳定性且蛋白质二级结构更稳定。虽然微波解冻的时间短，但是肌原纤维结构破坏严重。当蛋白质受热变性展开时，蛋白质分子表面暴露更多的色氨酸残基，导致被激发的色氨酸的荧光强度降低。因此，内源性色氨酸的荧光性质常被用来反映蛋白质三级结构的变化[67]。与新鲜样品相比，墨鱼肌原纤维在经过微波解冻后波长发生了明显的蓝移，但其荧光强度低于其他组。除微波解冻外，所有解冻组的荧光强度均有所增加。这是由于冻融过程和蛋白-蛋白结合引起的蛋白质局部结构变化，导致解冻组整体荧光强度更高，特别是生理盐水解冻的荧光强度接近新鲜组[68]。
2.6 微生物的生长繁殖
水产品含水量大，不饱和脂肪酸含量高极易氧化，且体内含有丰富的蛋白质和含氮化合物，是微生物生长与繁殖的最佳环境。在解冻过程中，随着温度升高，冻结过程中被抑制的腐败菌会“复活”，造成食品安全问题，因此选用合适的解冻方式在控制微生物生长繁殖方面非常重要[7]。牛改改等[69]研究自然解冻、静水解冻、冷藏解冻、超声波解冻以及微波解冻对近江牡蛎感官特征和理化指标的影响，研究发现，与新鲜牡蛎相比，解冻后牡蛎肉的菌落总数显著增高，其中自然解冻菌落总数最高，微波解冻菌落总数最低。刘蒙佳等[70]探究解冻方式对冷冻海鲈鱼鱼片产品品质变化的影响，研究结果表明，空气解冻的海鲈鱼鱼片菌落总数最高，微波解冻的最低，且解冻方法水平间均值差异显著，因此微波解冻能有效减少解冻过程中微生物生长，并可作为海鲈鱼鱼片最适解冻方式。
3 结论
传统解冻技术存在操作简单，解冻时间长，解冻后产品品质变化大等特点，新型解冻技术可以改善这些缺陷，例如微波解冻容易存在加热不均匀等问题，造成产品品质变化，组合解冻可以综合两种解冻方式的优缺点来减少产品解冻后的品质变化，但目前研究较少，可继续深入研究更加可行有效的新方法。不同的水产品所需的解冻方法不同，在实际生产中应根据需要选择适宜的解冻方法来避免产品品质变化。
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