《食品科學》：中國農業大學趙靚教授、新疆維吾爾自治區農業科學院馬燕研究員等：靜磁場輔助解凍對沙棘原漿綜合品質的影響

沙棘（Hippophae rhamnoides L.）是一種富含VC、多酚、黃酮、類胡蘿卜素等生物活性物質的藥食同源天然植物資源，在食品、保健品及醫藥等領域具有廣泛的應用前景。我國沙棘資源主要分布于華北、西北和西南地區。新疆以其“三山夾兩盆”的獨特地理格局，成為高品質沙棘的優質產區，其經濟林面積與產量占全國總量的30%以上。為方便長期冷凍保藏及后續加工，沙棘采后多被加工為沙棘原漿。對于冷凍沙棘原漿而言，二次加工前的解凍環節必不可少。然而，傳統空氣解凍的方式不僅耗時長、生產效率低，還易造成沙棘原漿中VC、黃酮等多種抗氧化物質氧化降解、可溶性糖等營養成分流失等問題，制約其應用和市場推廣。因此，探尋沙棘原漿新型解凍技術對后續保質加工至關重要。

近年來，為滿足消費者對高品質食品的需求，多種新型外場輔助解凍技術應運而生，包括歐姆解凍、射頻解凍、超聲波輔助解凍、超高壓輔助解凍、電/磁場輔助解凍等。其中，靜磁場輔助解凍技術作為一種新型的食品加工技術，兼具能耗低、可控性強、安全無毒等優勢，被應用于改善肉類、果蔬等食品原料的解凍效果和提升品質。靜磁場輔助解凍技術在冷凍肉類處理中展現出的積極效應主要體現在顯著縮短解凍時間，提升解凍效率；有效維持肌肉組織的微觀結構完整性，改善產品的質構特性與食用品質；有助于保持并增強肉類的色澤穩定性，減少解凍過程中常見的色澤劣變。在保持冷凍果蔬如藍莓、核桃和西梅等解凍質量方面，該技術同樣展現出顯著優勢，在顯著縮短解凍時間的同時能有效降低汁液流失率、減少營養物質損失、改善解凍后的感官品質。新型外場輔助解凍技術在液態原漿類產品的應用研究相對有限。雖已有采用超聲波輔助解凍芒果漿、采用歐姆加熱提升菠菜泥解凍效率和營養品質等研究，但這兩種技術仍存在一定局限性：超聲輔助解凍在高聲強條件下易引發解凍食品局部過熱，從而導致感官品質下降；歐姆加熱則存在電化學反應和電極侵蝕引入污染風險。相較而言，靜磁場作為一種非熱物理場干預技術，無需與食品直接接觸，在避免上述問題的同時顯示出獨特的應用潛力。然而，當前靜磁場輔助解凍技術的研究主要仍集中于固態食品體系，鮮見靜磁場輔助解凍對沙棘原漿綜合品質的研究。

因此，中國農業大學食品科學與營養工程學院的周戚薇、趙靚*，新疆維吾爾自治區農業科學院農產品加工研究所的馬燕*等人使用不同強度的靜磁場條件對沙棘原漿進行解凍處理，探究其對沙棘原漿解凍特性、色澤、理化特性（可溶性固形物含量、酸度、固酸比及pH值）、營養指標（總酚、總黃酮、VC及類胡蘿卜素含量）、抗氧化指標（1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）自由基清除率、鐵離子還原抗氧化能力（FRAP））和揮發性成分等品質指標進行分析，旨在探討靜磁場輔助對沙棘原漿解凍的影響，以期為沙棘原漿的高效解凍和品質保持提供理論依據和技術支持。

1 解凍特性曲線

冷凍沙棘原漿的解凍曲線變化趨勢大體相同，可分為3?個階段，即預熱階段、相變階段和加熱階段。如圖1A所示，第1階段解凍溫度從－18～－3?℃，為預熱階段，該階段升溫速率較快。此時，冷凍沙棘原漿表層冰晶開始融化，但內部仍處于固態。第2階段從－3～－1?℃，為相變階段，在此階段由于冰晶融化需要大量熱量，因此會出現一個溫度平臺，稱為最大冰晶融化帶。第3階段從－1～4?℃，為加熱階段，沙棘原漿溫度逐漸接近環境溫度，升溫迅速。

如圖1B所示，未經磁場輔助解凍的沙棘原漿完成解凍時間為51.5?min，與2、3?mT磁場處理組無顯著差異。但經由特定磁場強度的靜磁場輔助，冷凍沙棘原漿的解凍效率顯著提升（P＜0.05），其中經1?mT磁場輔助完成解凍時間最短，為38?min，解凍時間縮短26.2%；4?mT磁場輔助完成解凍時間為40?min，解凍時間縮短22.3%。這是由于自旋核會沿外加磁場方向發生進動，該現象增強了沙棘原漿中氫核的熱振動，從而促進了樣品整體的熱傳導。但由于不同極性分子（如水、有機酸等）對磁場的響應行為存在差異，且沙棘原漿作為一個復雜的多相體系，其內部氫鍵網絡在解凍過程中處于斷裂與形成的動態平衡。磁場強度通過影響這一平衡，改變了體系的性質，從而導致解凍時間與磁場強度之間呈現出非線性關系，表現出特定的“窗口效應”。此外，磁場同樣對縮短沙棘原漿相變時間有一定的積極影響。與對照組相變時間10?min相比，1、2?mT處理組相變時間顯著縮短，分別為3.5、5.5?min，縮短了65%、45%。該現象是由于磁場干擾了水分子氫鍵排列，降低了冰晶的穩定性，抑制其重結晶，使其由固態向液態轉變所需的熱量更少，從而縮短了相變時間。

2 解凍能耗變化

靜磁場由直流電產生，因此需要額外能量輸入。如表1所示，隨著磁場強度的增加，磁場輔助解凍所需解凍功率隨磁場強度增加從683.3?W升至936.8?W。解凍時間隨磁場變化而異，1?mT為磁場輔助解凍最優強度，該條件下總能耗最低，為495.3?W·h，較對照組降低16.1%，且效率最高。這歸因于其顯著縮短解凍時間，有效抵消了功率增加造成的能耗升高。然而，2～3?mT條件下解凍完成總能耗顯著升高（P＜0.05），分別達701.3、687.0?W·h。由此可知，磁場輔助解凍存在最優磁場強度，偏離此最優值，解凍時間延長與維持高磁場強度所需功率增加的雙重作用會導致總能耗大幅上升。

3 靜磁場輔助解凍對沙棘原漿色澤的影響

沙棘原漿顏色的變化常由類胡蘿卜素含量的變化、多酚氧化和褐變反應所引起。如圖2所示，經由不同強度磁場輔助解凍后，沙棘原漿的L*值差異不顯著，但各處理組間a*、b*值均隨磁場強度增加呈現先減小后略微上升的趨勢，且數值高于對照組。此外，各處理組ΔE值均小于2.00，表明解凍引起的色澤變化在人眼視覺感知上可視為無差異。但總體而言，經由磁場輔助解凍的沙棘原漿ΔE值均低于對照組，表明磁場處理能有效抑制沙棘原漿的褐變程度，具有較好的護色效果。類似地，該技術在其他食品體系中也展現出維持色澤的積極效果，例如對紅辣椒進行外加磁場輔助凍融處理時，能顯著延緩辣椒的a*值下降（P＜0.05）；在淀粉基炒飯凍融循環中磁場輔助凍融處理能有效延緩色澤劣變。

4 靜磁場輔助解凍對沙棘原漿理化特性的影響

固酸比被廣泛應用于果汁口感評價、配方 調配等方面，也可反映沙棘原漿的滋味。沙棘原漿中所有糖、可溶性維生素、有機酸等可以溶解于水的化合物被稱為可溶性固形物。通常而言，固酸比越高，果汁滋味以甜為主，反之則以酸為主，且過低的固酸比會導致沙棘汁口感酸澀，影響消費者直接飲用的可接受度。由圖3可知，在磁場輔助解凍處理后，沙棘原漿的可溶性固形物含量為10.5～11.0?°Brix；酸度為1.34～1.36；固酸比為7.81～8.17；pH值為2.94～3.05，整體以強烈酸味為主。理化指標雖整體略有波動但并無顯著差異（P＞0.05），表明磁場輔助解凍處理能保留沙棘原漿固有滋味。

5 靜磁場輔助解凍對沙棘原漿營養成分的影響

多酚和黃酮類化合物是沙棘原漿中的主要營養成分，具有抗氧化能力，但在加工過程中容易受到酶促褐變等原因影響導致其含量受到損失。如圖4所示，與空氣解凍相比，靜磁場處理對沙棘原漿總黃酮的保留均有積極影響，1、2?mT磁場處理對沙棘原漿中總黃酮含量的影響尤為顯著，分別為0.54、0.50?mg/g，與對照組相比分別顯著提升112.5%、94.9%（P＜0.05）。沙棘原漿中總酚含量隨磁場強度增大呈現逐漸下降的趨勢，但經1、2?mT處理的沙棘原漿總酚含量分別為4.07、3.99?mg/g， 與對照組相比分別提高了18.3%、16.0%。磁場輔助解凍處理后總酚和總黃酮保留率提升，以及不同磁場強度下效果有差異的現象，可歸因為多種生物學效應的累計與疊加，一方面磁場作用能通過改變酶結構以降低多酚氧化酶等氧化酶的酶活力縮短解凍時間，從而進一步縮短酶促反應時間，能有效保護沙棘原漿中大量果肉碎片內活性物質的完整性。另一方面，酶失活響應具有一定頻率或強度范圍趨勢，即“強度窗口”和“時間窗口”構成的窗口效應，當磁場強度超過范圍時，酶結構變得可逆并恢復，導致酶活性重新激活，造成酚類和黃酮的損失。此外，磁場可能進一步增強了沙棘原漿中黃酮類新物質的轉化生成。

沙棘中富含的VC具有抗氧化、清除體內的自由基、保護細胞免受氧化損傷等作用。此外，沙棘中含有的類胡蘿卜素物質同樣具備清除自由基、增強免疫力和預防癌癥等多種功效。由圖5可知，經不同磁場強度輔助解凍的樣品間，VC含量隨磁場強度的增加呈先上升后略下降的趨勢，整體波動范圍介于89.5～98.5?mg/100?g之間，且與對照組（82.8?mg/100?g）相比均無顯著差異（P＞0.05）。類胡蘿卜素含量隨磁場強度的增加整體呈現降低的趨勢，但1、2?mT處理組的含量分別為0.097、0.098?mg/100?g，顯著高于對照組的0.089?mg/100?g （P＜0.05），較對照組分別提升9.0%、10.1%。該結果與顏色指標中a*、b*值的變化趨勢基本一致，表明適宜強度的磁場輔助解凍有助于更好地保留沙棘原漿中類胡蘿卜素的同時，能使凍融后產品的色澤更接近鮮制沙棘原漿的橙黃色。

6 靜磁場輔助解凍對沙棘原漿SOD活性的影響

沙棘原漿富含SOD，在機體抵御氧化應激中起到關鍵作用，能夠有效清除活性氧（ROS），具有抗氧化、緩解炎癥等多種生理功能，在生物體生長發育中發揮著重要作用。如圖6所示，雖經不同磁場強度輔助解凍處理后的沙棘原漿與對照組SOD活性并無顯著差異（P＞0.05），但2?mT磁場處理的樣品SOD活性達70.0?U/mg，與對照組相比仍提升41.4%，說明適宜磁場可以通過調節電子的自旋來改善抗氧化酶的合成或能激活相關活性氧清除酶活性。該現象與Tao?Jiaqi等在6?mT靜磁場處理的藍莓貯藏期間觀察到的SOD活性增強結果類似。此外，Hassanpour等對靜磁場影響雨生紅球藻抗氧化酶活性的研究也表明，單獨應用靜磁場處理可顯著提升73.85%?SOD活性（P＜0.05）。

7 靜磁場輔助解凍對沙棘原漿抗氧化能力的影響

沙棘原漿中富含多酚類、黃酮類、VC、類胡蘿卜素和有機酸等多種營養物質，這些物質作為天然抗氧化劑，具有較強的抗氧化能力。為全面評估沙棘原漿的抗氧化活性，采用DPPH自由基清除法與FRAP法進行相互驗證以提高評價結果的準確性與可靠性。如圖7所示，磁場輔助解凍處理樣品的DPPH自由基清除率均高于空氣解凍樣品，其中1?mT處理組的清除率達66.9%，較對照組顯著提高了8.19%（P＜0.05）。隨磁場強度增強，沙棘原漿樣品的DPPH自由基清除能力呈現逐漸下降的趨勢。這可能與磁場輔助解凍處理后沙棘原漿中總酚、總黃酮及類胡蘿卜素含量的下降有關。靜磁場輔助解凍樣品的FRAP均顯著高于對照組（1.42?μmol/mL） （P＜0.05），1、2、3?mT磁場強度處理組的FRAP分別為3.85、3.88、3.81?μmol/mL，較對照組分別提升171%、173%、168%；其中4?mT磁場強度下解凍的沙棘原漿FRAP達到最高值，為4.46?μmol/mL，較對照組提升214%。推測原因為磁場輔助解凍對沙棘原漿酚類等水溶性抗氧化活性物質的保留及釋放產生了積極影響，以及有機酸與酚類物質的協同效應。

8 靜磁場輔助解凍對沙棘原漿揮發性風味化合物的影響

沙棘原漿的香氣作為一項關鍵的風味感官評價指標，受其中揮發性化合物的種類組成以及相對含量的影響。如圖8所示，采用GC-IMS從解凍處理后的沙棘原漿中共鑒定出揮發性化合物42?種，主要化合物類別為酯類（18?種）、醇類（9?種）、酮類（8?種）和烯烴類（3?種），此外還檢出其他微量風味化合物（醛類1?種、吡啶類1?種、醚類1?種、腈類1?種）。正己醇、丁酸乙酯（D）、乙酸乙酯（D）為沙棘原漿揮發性物質中的主要組分，三者均具有清新的水果香氣，相對含量居于前列且較為接近，介于總揮發性物質含量的7%～8%之間。整體而言，各磁場處理組之間及其與對照組之間均無顯著差異（P＞0.05），外加磁場輔助解凍對沙棘原漿的風味影響不大。

沙棘原漿中已鑒定出的揮發性化合物可經鼻腔嗅覺受體感知，通過獨立、相加、協同或掩蔽效應發揮作用，但僅有一小部分對沙棘原漿的整體香氣形成起關鍵作用。因此，研究人員常使用ROAV評估食品中揮發性風味成分對整體香氣貢獻強度的關鍵指標，當ROAV≥1時，該揮發性成分為關鍵香氣化合物；當0.1≤ROAV＜1時，該成分為修飾性香氣成分。

在解凍沙棘原漿中，選定相對含量較高且感官閾值較低的2-甲基丁酸乙酯（M）為關鍵性風味化合物，設定其ROAVstan為100，ROAV分析結果如表2所示，靜磁場輔助解凍沙棘原漿中篩選出14?種關鍵揮發性化合物，其中風味貢獻最大的物質為呈蘋果香型的2-甲基丁酸乙酯。此外還有呈菠蘿香、脂香、酒香的關鍵化合物丁酸乙酯、己酸乙酯。同時篩選出對沙棘原漿香氣具有修飾作用的揮發性化合物（0.1≤ROAV＜1）共9?種，主要為呈蘋果、菠蘿似果香及脂香的酯類物質（7?種），另有醛類和烯烴類物質各1 種，分別呈青草香、松木香。其中，經靜磁場輔助解凍后，沙棘原漿中關鍵呈香酯類——2-甲基丁酸甲酯、丁酸乙酯（D）及乙酸異戊酯（D）的ROAV均略高于對照組，表明靜磁場處理可能通過有效減緩脂肪氧合酶催化的氧化進程，抑制不飽和脂肪酸的氧化，從而更好地保留了這些貢獻果香、甜香的酯類風味物質。

9 相關性分析

相關性分析可用于研究兩個或多個變量之間的統計關系及其密切程度、其中Pearson相關系數適用于衡量連續變量之間的線性相關性強弱和方向。將磁場強度與實驗測得解凍特性、色澤、理化指標、營養指標共21?個指標進行Pearson相關性分析，結果如圖9所示。磁場強度與愉悅香氣呈極顯著正相關（P＜0.01），這可能與磁場能縮短解凍時間、抑制非酶氧化從而延緩酯類成分的氧化有關；與FRAP呈高度顯著正相關（P＜0.001），這與磁場能在縮短解凍時間的同時抑制多酚氧化酶、過氧化物酶等氧化酶活性，從而更好地保留酚類、有機酸等抗氧化成分有關；與解凍功率呈極其顯著正相關（P＜0.000?1），這與提高磁場強度需要額外輸入電能有關。解凍完成時間與解凍完成能耗呈顯著正相關（P＜0.05）；與L*值、FRAP呈顯著負相關（P＜0.05）。相變時間與pH值、ΔE值呈極顯著正相關（P＜0.01）；與b*值、DPPH清除率呈顯著負相關（P＜0.05）；與類胡蘿卜素含量呈極顯著負相關（P＜0.01）；與a*值、總酚含量呈高度顯著負相關（P＜0.001）；與總黃酮含量呈極其顯著負相關（P＜0.000?1）。解凍完成時間和相變時間對沙棘原漿品質的影響主要是由于酶促褐變與類胡蘿卜素、酚類、黃酮類等抗氧化活性物質氧化損失。綜上，適當強度的磁場處理能夠有效提升沙棘原漿的抗氧化能力及感官品質。該技術可作為一種有潛力的非熱處理技術、有效保留沙棘原漿等果蔬汁的品質。

10 基于指標相關性的指標權重確定法（CRITIC）綜合評價

核心指標權重系數的確定是綜合評價的前提。CRITIC是一種客觀賦權法，其以評價指標的變異性和評價指標間的沖突性作為標準進行計算，利用指標所反映的客觀信息確定權重，從而體現各指標對最終結果的重要程度。指標變異性越大，能反映更多信息，應分配更高權重；指標與其他指標的相關性越小，則其沖突性越大，同樣應賦予更高的權重。

為綜合評價靜磁場輔助解凍沙棘原漿品質，基于前期實驗測定的各項指標進行CRITIC綜合評價。由表3可知，總酚的變異性最大（0.360）；固酸比的沖突性最強，為16.179。綜合指標變異性和沖突性，愉悅香氣、解凍功率、固酸比、VC、解凍完成總時間為15?個指標中權重占比前5的指標，權重占比分別為9.41%、9.25%、8.54%、8.38%、7.40%。綜合各項指標，可得不同磁場輔助解凍處理的沙棘原漿綜合評分如式（4）所示：

式中：Z為沙棘原漿綜合評分；y1～y15分別為愉悅香氣、解凍功率、固酸比、VC含量、解凍完成總時間、FRAP、解凍完成能耗、總酚含量、ΔE、相變時間、總黃酮含量、SOD活性、不良氣味、類胡蘿卜素含量、DPPH自由基清除率正向化處理后的值。

運用式（4）可得不同磁場輔助解凍后的沙棘原漿綜合品質得分，如圖10所示，經過磁場強度1?mT輔助解凍處理后的沙棘原漿品質綜合得分最高且顯著高于對照組，達0.62。

11 結論

本研究探究了不同磁場強度的靜磁場條件輔助解凍對沙棘原漿解凍特性與品質的影響。與空氣解凍相比，靜磁場輔助解凍沙棘原漿的效率顯著提高，其中1?mT磁場輔助下的沙棘原漿解凍時間為38?min，解凍效率較對照組提升了26.2%。磁場還可有效減少冰晶重結晶，縮短相變時間，1、2?mT處理的沙棘原漿解凍相變時間分別為3.5、5.5?min，顯著縮短了65%、45%（P＜0.05）。在品質方面，磁場處理后的沙棘原漿色差變化較小；可溶性固形物含量、酸度、固酸比、pH值等理化指標與對照組相比無顯著差異（P＞0.05）；磁場處理不僅能有效保持總酚、總黃酮、類胡蘿卜素含量且能促進其營養活性物質釋放，其中1、2?mT處理的解凍沙棘原漿總黃酮含量顯著升高，總酚含量高于未經磁場處理的沙棘原漿。此外、磁場處理還顯著提高了沙棘原漿的FRAP和SOD活性，表明磁場具有增強沙棘原漿抗氧化能力及激活SOD的作用。CRITIC綜合評價結果顯示，1?mT為最優磁場強度，其輔助解凍處理后的沙棘原漿綜合評分最高，其綜合品質顯著優于常規空氣解凍處理得到的沙棘原漿。綜上，靜磁場輔助解凍可作為一種有效提高沙棘原漿解凍效率和品質的方法，具有廣闊的應用前景。

作者簡介

通信作者：

趙靚，教授，中國農業大學食品科學與營養工程學院，食品科學與工程系，博士生導師，食品加工系主任，掛職北京工商大學研究生院副院長，曾掛職中國農業大學發展規劃處副處長；從事果蔬加工技術創新及副產物綜合利用研究工作。擔任農業農村部果蔬加工重點實驗室副主任、國家農業產業技術體系特色蔬菜加工崗位科學家、中國農學會農產品貯藏加工分會秘書長、北京食品科學技術學會未來食品分會秘書長、中國食品科學技術學會果蔬加工技術分會委員、中國食品工業協會第五屆中國調味品專家委員會專家、IFT Non-thermal Processing Division 中國區負責人、Food Engineering Reviews和Journal of Future Foods編委、《食品科學》等雜志青年編委等。擔任“十四五”國家重點研發計劃項目首席，主持國家自然科學基金青年B類、C類及面上基金項目以及國家、省部、橫向合作等項目20余項；建立“辣椒加工教授工作站”和三部委“遵義辣椒加工科技小院”。發表論文100余篇；授權國內外發明專利近20件（美國發明專利1 件）；制定國家標準2 項、農業行業標準10余項；第一完成人獲中國食品工業協會科技進步二等獎，作為骨干獲教育部技術發明一等獎、神農中華農業科技獎一等獎、中國輕工業聯合會技術發明一等獎、第二批全國高校黃大年式教師團隊、神農中華農業科技獎優秀創新團隊獎等省部及社會力量獎勵9 項。

通信作者：

馬燕，研究員，碩士生導師、博士，新疆維吾爾自治區農業科學院農產品加工研究所。長期從事食品新資源挖掘、特色果蔬加工關鍵技術創新及副產物綜合利用等研究工作。兼任中國農學會農產品貯藏加工分會委員、中國食品科學技術學會果蔬加工/非熱加工技術分會委員、新疆特色果蔬產教融合共同體常務理事等學術職務。自治區天山英才“青年拔尖人才”入選者。主持完成國家級項目1 項，省部級項目10 項，廳局級項目2 項，企業橫向課題2 項；完成2 個調味品、2 個藥食同源產品；授權發明專利10 項，發表論文50余篇，其中SCI收錄10 篇。主持科研項目15余項，承擔國家重點研發專項任務、自治區重大專項和自治區自然基金等研究項目課題10 項；發表學術論文60余篇；獲國家發明專利8 項；主持參與制定農業和地方標準5 項；獲省部級科技進步一等獎、三等獎、神農中華農業科技二等獎、中國食品工業協會科學技術二等獎4 項。

第一作者：

周戚薇，碩士研究生，中國農業大學食品科學與營養工程學院食品科學與工程專業。研究方向為果蔬加工，聚焦新型物理場輔助冷凍/解凍技術對漿果原漿綜合品質的影響，重點開展沙棘、白桑葚等藥食同源特色漿果的加工與利用研究；同時開展干辣椒品質評價體系研究，系統探究辣椒品質指標篩選、綜合評價模型建立。

引文格式：

周戚薇, 李嘉蕊, 田雨菲, 等. 靜磁場輔助解凍對沙棘原漿綜合品質的影響[J]. 食品科學, 2026, 47(8): 326-336. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251011-050.

ZHOU Qiwei, LI Jiarui, TIAN Yufei, et al. Effect of static magnetic ?eld-assisted thawing on the comprehensive quality of sea buckthorn puree[J]. Food Science, 2026, 47(8): 326-336. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251011-050.

實習編輯：安宏琳；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網

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