1.凍結(jié)過程對(duì)食品品質(zhì)的影響

   食品中的水分大致分為細(xì)胞內(nèi)的膠體結(jié)合水和細(xì)胞間隙的游離水。在凍結(jié)初期，細(xì)胞間隙的水分已凍結(jié)成冰，細(xì)胞內(nèi)的水分因凍結(jié)點(diǎn)低而仍保持液態(tài)。在兩者蒸汽壓差的推動(dòng)下，細(xì)胞內(nèi)的水分透過細(xì)胞膜擴(kuò)散到細(xì)胞間隙中，如果是慢速凍結(jié)，就會(huì)使大部分水凍結(jié)于細(xì)胞間隙內(nèi)，形成巨大的冰晶體(圖);如果采用快速凍結(jié)，由于冰晶形成速度大于水的擴(kuò)散速度，冰結(jié)晶就會(huì)均勻而細(xì)小地分布在細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間隙中。

緩凍時(shí)食品細(xì)胞發(fā)生如下兩個(gè)變化。

(1)凍結(jié)時(shí)的體積變化

1.0℃的水轉(zhuǎn)變?yōu)?℃的冰時(shí)，體積增加約9%，在食品中體積約增加6%。

2.隨著凍結(jié)的進(jìn)行，溶質(zhì)被不斷濃縮而導(dǎo)致結(jié)晶析出。

3.非溶質(zhì)部分如油脂在低溫下結(jié)晶。

4.細(xì)胞內(nèi)的溶解氣體因溶劑結(jié)晶而過飽和，從溶液中逸出。

   以上因素引起的體積膨脹使細(xì)胞受到機(jī)械損傷，細(xì)胞變形，相互間的結(jié)合被分離，甚至細(xì)胞膜被破壞，以致解凍后細(xì)胞不能復(fù)原，無法回吸形成冰結(jié)晶的水，造成汁液流出損失，肉質(zhì)成海綿狀軟化。

(2）膠體質(zhì)的變化因濃縮過程的進(jìn)行，未凍區(qū)的pH、離子強(qiáng)度、黏度、凍結(jié)點(diǎn)、表面張力、氧化還原電位等都在改變，蛋白質(zhì)受到如下作用而使溶解度下降。

1.在高濃度鹽的作用下發(fā)生鹽析。

2.pH的改變可能達(dá)到某些蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。

3.離子濃度的變化干擾了蛋白質(zhì)膠體的電性平衡。

4.與蛋白質(zhì)結(jié)合的水分被凍結(jié)，蛋白質(zhì)形成脫水型而不能復(fù)原。

5.蛋白質(zhì)被濃縮并受到機(jī)械擠壓，相互間脫水聚集而形成沉淀。 

   細(xì)胞的體積變化和膠體性質(zhì)變化伴同冰晶的機(jī)械損害，使食品品質(zhì)下降，產(chǎn)品的營養(yǎng)價(jià)值、風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)都不同程度地受到損失。

   速凍對(duì)食品品質(zhì)的影響要小得多，這是因?yàn)樗賰霎a(chǎn)生的是微小的冰晶體，對(duì)細(xì)胞的機(jī)械損傷小;細(xì)胞內(nèi)溶質(zhì)的濃縮作用減弱，膠體成分與濃縮液接觸的時(shí)間也大大縮短，因而對(duì)膠體性質(zhì)的影響也小;因降溫迅速，微生物的生長和酶的活力也得到及時(shí)抑制。

   但凍結(jié)速度過快也有不利的一面。速凍時(shí)因食品表層先凍結(jié)，限制了內(nèi)層凍結(jié)時(shí)的膨脹。根據(jù)理論計(jì)算，凍結(jié)膨脹壓可達(dá)8.5MPa，當(dāng)食品外層承受不了內(nèi)壓時(shí)，便以破裂方式進(jìn)行釋放。例如，用-196℃的液氮速凍金槍魚時(shí)，因魚體大而厚，產(chǎn)生的內(nèi)壓凍品發(fā)生龜裂，并使內(nèi)臟的酶類擠出、紅細(xì)胞崩潰、脂肪向表層移動(dòng)等，從而加速了肉的變色。為了防止因凍結(jié)內(nèi)壓引起凍品表面的龜裂，采用二段凍結(jié)方式，先將魚體放入-15℃鹽水中待魚體各部位溫度趨于均勻時(shí)再用-40℃的氯化鈣鹽水浸漬或噴淋凍結(jié)，這樣可防止魚體表面發(fā)生龜裂。

   在凍結(jié)鱈魚時(shí)，由于鱈魚肉的體液中含有較多的氮?dú)猓㈦S著水分的凍結(jié)而發(fā)生游離，體積迅速膨脹，產(chǎn)生的壓力將未凍結(jié)的水分?jǐn)D出細(xì)胞外，在細(xì)胞外結(jié)成冰，細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)變性而失去保水能力，解凍后不能復(fù)原，成為富含水分并有很多小孔的海綿狀肉質(zhì)。嚴(yán)重的時(shí)候，其肉的斷面像蜂巢，食味變淡。

2.凍藏對(duì)食品品質(zhì)的影響

   凍藏是一個(gè)比較長的階段，在凍藏期間由于凍藏溫度的波動(dòng)和空氣中氧的作用，食品品質(zhì)還會(huì)發(fā)生不良變化。

1.冰結(jié)晶的成長和重結(jié)晶 

   食品凍結(jié)后，冰晶體的大小不會(huì)完全均勻。在相同溫度下冰結(jié)晶的蒸汽壓<液態(tài)水的蒸汽壓，大形冰晶的蒸汽壓<小形冰晶的蒸汽壓。在蒸汽壓差的推動(dòng)下，在凍藏期間細(xì)小的冰晶會(huì)逐漸合并，成長為大的冰結(jié)晶。當(dāng)溫度發(fā)生波動(dòng)時(shí)，含溶質(zhì)較多的冰晶體首先融化，水分透過細(xì)胞膜擴(kuò)散到細(xì)胞間隙的高溫冰晶體上，在降溫時(shí)再次結(jié)晶，使冰晶體顆粒增大。冰結(jié)晶的成長和重結(jié)晶會(huì)使細(xì)胞受到嚴(yán)重的機(jī)械損傷并促使蛋白質(zhì)變性。

2.凍干害

   凍藏的食品與冷藏室的空氣之間存在一個(gè)溫度差，促使水分從食品中不斷地升華到空氣中。循環(huán)的空氣在流經(jīng)空氣冷卻器時(shí)受到冷卻，露  點(diǎn)下降而使吸收的水蒸氣在蒸發(fā)管表面凝結(jié)成霜。周而復(fù)始的升華凝結(jié)過程使食品不斷干燥，并由此造成重量損失，即干耗。隨著貯藏期的延長，水分升華從食品表面向內(nèi)推進(jìn)，在冰晶升華的地方成為細(xì)微的孔隙，大大增加了食品與空氣的接觸面積，使脫水多孔層極易吸收冷藏庫內(nèi)的氣味并引起強(qiáng)烈的氧化反應(yīng)，蛋白質(zhì)也脫水變性。食品表面脫水變色的現(xiàn)象通常稱為凍灼(freezer burn)。

   凍藏食品的干耗可用鍍冰衣和包裝的方法加以防止，特別是多脂魚類，在冰衣中加入抗氧化劑還能有效防止脂肪氧化。但是包裝食品周圍空氣溫度的波動(dòng)能夠使包裝袋內(nèi)部形成溫差，促使水分發(fā)生遷移。例如，冰晶體可以在整個(gè)家禽的腹腔內(nèi)形成或在包裝袋的空隙處形成。

3.脂類和蛋白質(zhì)的變化

   凍藏過程中食品物料中的脂類會(huì)發(fā)生自動(dòng)氧化作用，導(dǎo)致食品物料產(chǎn)生哈喇味，游離脂肪酸的含量也會(huì)隨著凍藏時(shí)間的延長而增加。凍結(jié)的濃縮效應(yīng)往往導(dǎo)致大分子膠體的失穩(wěn)，凍藏時(shí)間延長往往會(huì)加劇這一現(xiàn)象，而凍藏溫度低、凍結(jié)速率快可以減輕這一現(xiàn)象。

4.其他變化

   凍藏過程中食品物料還會(huì)發(fā)生其他一些變化，如pH、色澤、風(fēng)味和營養(yǎng)成分的改變等。果蔬在凍藏過程中會(huì)出現(xiàn)由葉綠素的減少而導(dǎo)致的褪色;肉的鮮紅色是肌紅蛋白的顏色，在凍藏過程中，肌紅蛋白中的亞鐵離子被氧化而生成暗紅色的高鐵肌紅蛋白美拉德反應(yīng)在凍藏期間也在緩慢地進(jìn)行，使魚肉等變色。此外，果蔬中維生素C的含量也會(huì)由于氧化作用而減少。

 作為商品銷售的凍藏食品，其凍藏過程是在生產(chǎn)、運(yùn)輸、貯藏庫、銷售等冷鏈環(huán)節(jié)中完成的。在不同環(huán)節(jié)的凍藏條件可能有所不同，其貯藏期要綜合考慮各個(gè)環(huán)節(jié)的情況而確定為此誕生了冷鏈中的TTT(time-temperature-tolerance)概念。TTT即時(shí)間-溫度-品質(zhì)耐性，表示冷鏈各環(huán)節(jié)中，在保證品質(zhì)的前提下允許發(fā)生的時(shí)間與溫度，并可根據(jù)不同環(huán)節(jié)及條件下凍藏食品品質(zhì)的下降情況，確定食品在整個(gè)冷鏈中的貯藏期限。

   TTT的計(jì)算按以下步驟進(jìn)行:先了解凍藏食品物料在不同溫度Ti下的品質(zhì)保持時(shí)間(貯藏期)Di，然后計(jì)算在不同溫度下食品物料在單位貯藏時(shí)間(如1d)所造成的品質(zhì)下降程度di，di=1/Di;根據(jù)凍藏食品物料在冷凍鏈中不同環(huán)節(jié)停留的時(shí)間ti，確定凍藏食品物料在冷鏈各個(gè)環(huán)節(jié)中的品質(zhì)變化ti*di，確定凍藏食品物料在整個(gè)冷鏈中的品質(zhì)變化

∑ti*di。∑ti*di=1是允許的貯藏期限。當(dāng)∑ti*di<1表示仍在允許的貯藏期限之內(nèi)，當(dāng)∑ti*di>1表示已超出允許的貯藏期限。

不同溫度下凍藏食品1d的品質(zhì)降低值和在冷鏈不同環(huán)節(jié)的停留(貯藏)時(shí)間得到的TTT曲線圖。相應(yīng)的計(jì)算數(shù)值?？梢钥闯觯幢碇欣滏湼鳝h(huán)節(jié)的條件，最終食品物料的品質(zhì)已超過允許限度。

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