食品冻结冻藏过程中的变化及加工原理

（一）体积膨胀与机械损伤

水在4℃时体积最小，当0℃的水冻结后其体积会增大9%。食品冻结后体积膨胀的程度较纯水小，体积约增加6%。结冰后随着温度的下降，冰的体积虽然也有所收缩，但是微乎其微，只有几万分之一。即使温度降低至—18℃，也远比4℃时水的体积要大得多，所以含水分多的食品冻结时体积会膨胀。比如牛肉的含水量为70%，水分冻结率为95%，则牛肉的冻结膨胀率为6.0%。

食品冻结时表面水分首先冻结成冰，然后冰层逐渐向内部延伸。当内部的水分冻结膨胀时会受到外部冻结层的阻碍，于是产生内压，对食品造成机械损伤。当外层承受不了这样的内压时就会破裂。采用温度很低的液氮冻结，食品的厚度较大时产生的龟裂就是此内压造成的。食品通过—5～-1℃冰结晶最大生成带时，冻结膨胀压升高到最大值。当食品抵抗不住此压力时会产生龟裂，食品厚度大、含水率高、表面温度下降极快时均易产生龟裂。机械损伤对脆弱的食品组织，如水果蔬菜的损伤较大。

（二）汁液流失

冷冻食品在解冻过程中，内部的冰晶融化成水，但此时的水不能完全被组织吸收，因而流出于组织之外称为汁液流失。一般所说的汁液流失是指解冻时和解冻后自然流出的汁液，称为自然流失。在自然流失之外，再加以98～1682kPa的压力所流出的汁液称为压榨流失，这两者总称为汁液流失。汁液流失的总量以及自然流失和压榨流失之间的比例，与冻结前的处理、原料的种类和形态、冻结的湿度、冻结速度、冻结冻藏的时间及期间的温度管理、解冻方法等有关，汁液流失还会造成食品营养和风味的损失。

一般来说，如果食品原料新鲜，冻结速度快，冻藏温度低且波动小，冻藏期短，则解冻时汁液流失少。若水分含量多，汁液流失亦多。如肉和鱼比，鱼的含水量高，故汁液流失也多。叶菜类和豆类相比，叶菜类汁液流失多。经冻结前处理如加盐、糖、磷酸盐等处理后汁液流失少。食品原料切得越细小，汁液流失亦越多。

（三）干耗

在食品冻结过程中，食品表面水蒸气压大于冷却空气中的水蒸气压。在此压力差的推动下，食品表面蒸发出来的水蒸气向冷却空气中扩散，并由冷却空气带至冷风机中，空气中的水蒸气凝结在蒸发器表面，减湿后处于不饱和状态的空气继续循环，从而导致了冻结冻藏过程中食品的干耗。干耗造成食品表面呈多孔层。这种多孔层大大地增加了食品与空气中氧的接触面积，使脂肪、色素等物质迅速氧化，造成食品变色、变味、脂肪酸败、芳香物质挥发损失、蛋白质变性和持水能力下降等后果。

影响食品干耗的因素很多，其中主要有库内空气的温度和相对湿度、流速和食品表面与空气的接触情况。冻结室中的空气温度和风速对食品干耗有较大影响。空气温度低，相对湿度高，蒸气压差小，食品的干耗也小。一般风速越大，干耗也越大。但如果冻结室是高湿、低温，加大风速可提高冻结速度，缩短冻结时间，食品也不会过分干耗。食品堆装的紧密度越大，冻藏食品的干耗量越小，而且干耗主要发生在货堆周围的外露部分。还有就是对冻藏食品包冰衣或用不透蒸汽的塑料袋包装，可显著减小冻藏食品的干耗量。

（四）重结晶(www.xing528.com)

重结晶是指冷冻食品在冷链流通中由于温度波动，导致在温度升高阶段，部分冰晶融化，然后在降温阶段这部分水重新冻结的现象。冻藏室内的温度波动是产生重结晶的原因。当冻藏温度上升时，细胞内的冻结点较低部分的冰结晶首先融化，经细胞膜扩散到细胞间隙内，当冻藏温度下降时，这些外渗的水分就在未融化的冰结晶周围再次结晶，使冰晶体长大。重结晶的程度取决于单位时间内冻藏温度波动的次数和程度。波动幅度越大，波动次数越多，则重结晶的现象就越严重。因此，速冻食品若冻藏条件不好，冰晶体会迅速长大，而数量迅速变少，这样会严重破坏食品的组织结构。

即使食品冻藏条件良好，温度的波动也难以完全避免。在—18℃的冻藏室，温度波动范围即使只有3℃之差，对食品的品质仍然会有损害。在正常的冻藏条件下，食品内部的冰结晶仍会发生长大的情况。

（五）蛋白质变性

蛋白质的冷冻变性、酶失活和相关的功能性损失是冷冻鱼、肉、禽、鸡蛋和面制品的常见现象。食品冻结后，往往会出现肌动球蛋白凝固、蛋白质变性，从而使食品的质量、风味下降。蛋白质的冷冻变性主要归因于组织或蛋白质溶液中的冰晶的形成、脱水作用以及溶质的浓缩，另外蛋白质的变性与新鲜度、冻藏温度、水分含量、pH、脂肪氧化、氧化三甲胺还原产生的二甲胺和甲醛等因素密切相关。

冰晶生成时，无机盐浓缩，盐析作用或盐类直接作用可使蛋白质变性，溶解性下降。盐类中钙盐、镁盐等水溶性盐类能促进蛋白质变性，而磷酸盐等则能减缓蛋白质变性。按此原理，在制作鱼丸时将鱼肉搅碎后水洗以除去水溶性的钙盐、镁盐，然后再加0.5%磷酸盐溶液、5%葡萄糖溶液，调节pH至6.5～7.2后进行速冻，效果较好。冰结晶生成时蛋白质分子失去结合水，也会使蛋白质分子受压后集中，互相凝聚。蛋白质变性可用肌球蛋白对5% NaCl溶液的溶解度来表示，溶解度小则变性程度大。

（六）变色

凡是在常温下能够发生的变色现象，在长期的冻藏过程中都会发生，只是进行的速度十分缓慢。多脂肪鱼类如带鱼、沙丁鱼、大马哈鱼等，在冻藏过程中会发生黄褐变，这主要是由于鱼体中的脂肪含有的高度不饱和脂肪酸易被空气中的氧所氧化。金枪鱼在冻藏过程中会发生褐变，这是因为含有Fe²⁺的肌红蛋白和氧合肌红蛋白在空气中氧的作用下，氧化生成含有Fe³⁺的氧化肌红蛋白。箭鱼的鱼肉在冻藏过程中会发生绿变，这是由于鱼类鲜度降低时会产生硫化氢，硫化氢与肌肉中的肌红蛋白、血液中的血红蛋白起反应，生成硫肌红蛋白和硫血红蛋白。虾类在冻藏过程中会发生黑变，主要原因是氧化酶（酚酶）在低温下仍有一定的活性，使酪氨酸变成黑色素。速冻蔬菜在冻结前应进行热烫处理，若热烫处理不够，在冻藏过程中会变成黄褐色。这种变色是由未被钝化的多酚氧化酶、叶绿素酶或过氧化物酶所引起。

（七）冻害

冻害是果蔬产品贮藏温度低于其冰点时，由于结冰而产生的伤害。冻害主要是导致细胞结冰破裂，组织损伤，出现萎蔫、变色和死亡。蔬菜冻害后一般表现为水泡状，组织透明或半透明，有的组织产生褐变，解冻后有异味。果蔬的冰点低于0℃，一般在—1.5～-0.7℃，这是由于细胞液中有一些可溶性物质（主要是糖）存在，一般含水量越高的果蔬也越易产生冻害，果蔬的冻害温度也因种类和品种而异。如莴苣在—0.2℃下就产生冻害，果实含糖量达21%的黑紫色甜樱桃其冻害温度在—3℃以下。