动物性食品微冻保鲜技术的研究进展
1微冻保鲜原理
微冻保鲜是指在生物体冰点（冻结点）和冰点以下1-2°C之间的温度带轻度冷冻贮藏，也叫部分冷冻（partial freezing）和过冷却冷藏（deep chilling）。动物性食品的微冻贮藏温度因其种类、微冻方式、工艺条件差异而有所不同。大部分水产品微冻温度在-3°C，禽畜产品微冻温度范围在（-2--3）°C。
微冻保鲜是利用低温来抑制微生物的繁殖及酶的活力。在微冻条件下，生物体内的部分水分发生冻结，微生物体内的部分水分也发生冻结；生物细胞中因部分水分冻结，其细胞液浓度增大，结果改变了微生物细胞的生理生化反应，某些细菌开始死亡，其他一些细菌虽未死亡，但其活动也受到了抑制，几乎不能繁殖，于是就能使动物性食品在较长时间内保持鲜度而不发生腐败变质。
2微冻技术在动物性食品中的应用
微冻技术最开始用于渔船上的水产品保鲜，随着研究的深入，现已逐渐应用于禽畜肉及果蔬保鲜中，如猪肉微冻保鲜。从现有报道看，微冻技术在动物性食品保鲜中的应用范围包括水产、畜肉、禽肉。在蛋奶制品上微冻贮藏研究至今未见报道。
2.1水产品微冻保鲜
水产品是微冻技术研究应用最早的动物性食品，包括海水及淡水鱼类，虾类，蟹类和贝类。目前，微冻技术保鲜在鱼类的研究有罗非鱼（Tilapia）、鲈鱼（Lateolabrax japonicus）、鲫鱼（Carassius auratus）、鳙鱼（Bighead）、草鱼（Ctenopharyngodon idellus）、大黄鱼（Pseudosciaena crocea）、鲢鱼（Silver carp）、鳕鱼（Gadus morrhua）、大西洋鲑（Salmosalar）、青鱼（Mylopharyngodon piceus）、沙丁鱼（Sardinopsmela-nosticta）、竹鱼（Trachurus Japonicus）、虹鳟鱼（Oncorhynchus mykiss）、黄鳝（Monpterus albus）等；在虾类中有南美白对虾（Penaeus vannamei）、方长额虾（Pandalus borealis）等，贝类有太平洋牡蛎（Crassostreaa gigas）等。水产品微冻保鲜研究大致有二个阶段，第一阶段集中在水产品微冻与冷冻、冷藏保鲜效果的对比研究，即探索水产品微冻保鲜的适应性；第二阶段是水产品微冻工艺优化研究，即微冻保鲜复合技术的研究。前期的微冻保鲜研究中，日本于20世纪70年代后期对虹鳟鱼采用-3°C冰盐微冻进行贮藏，贮藏一个月仍未发生腐败。黄名勇等在-3°C条件下对鲫鱼的微冻保鲜表明，贮藏第30天时，鲫鱼仍处于二级鲜度范围内。曹荣等在-3°C微冻贮藏太平洋牡蛎发现，样品的感官接受期可达30d。微冻保鲜对大量水产品具有良好的适用性。
2.2禽畜肉微冻保鲜
禽畜产品微冻保鲜研究比水产品要晚。与禽畜肉相比，水产品在捕捞后更容易腐败变质，原因如下：（1）鱼肉的肌肉群为小股疏松结缔组织所分割，细菌易侵入；而畜肉被细密且坚韧结缔组织所包围，细菌短时侵入困难；（2）鱼肉体内鳃、内脏等含水量和细菌多，利于细菌繁殖致使腐败；而家畜宰杀后放血，剖除内脏，细菌污染机会少，腐败慢；（3）鱼含糖量约0.3%，畜肉含量在1%以上，宰后畜肉内的糖转化为乳酸量多，抑菌效果更好；（4）鱼类死后，耐冷微生物在适宜的温度迅速繁殖致鱼腐败，而畜肉中的细菌处在较稳定的温度中，故腐败慢。所以该技术在水产中应用研究更受重视，研究成果相对也更多。
目前微冻技术研究涉及的禽畜产品种类主要有猪肉、牛肉、鸡肉、鸭肉等。宋华静等研究-2°C鲜猪肉，贮藏30 d后样品TVB-N值为16.18 mg/100g，pH为6.19，感官评分都在二级鲜度标准；细菌总数为1.1×104cfu/g，属于一级鲜度标准。陈秦怡等用10% NaCl溶液处理鸭肉，在-3°C下保鲜，贮藏期为35d。姜长红等发现，-2°C（经7%NaCl处理）鸡肉冰温贮藏14 d后，菌落总数达到8.7×104 cfu/g；在-5°C（经10%NaCl处理）微冻贮藏时，微生物生长缓慢，20d后菌落总数才达到5.7×104cfu/g，而对照5°C条件下，鸡肉贮藏8d即明显腐败，菌落总数大于1×106cfu/g。大量实验说明微冻技术在禽畜产品保鲜贮藏中的效果是显著的。
3动物性食品微冻工艺优化
微冻工艺优化包括微冻前处理优化和微冻中工艺优化，都会对微冻产品的保鲜效果产生较大影响。微冻前处理优化主要应用保鲜剂处理、涂膜、预包装、冰点调节等技术，起到减菌抑菌，保护动物性食品品质的作用；微冻中的工艺优化，包括冻结方式的选择、微冻温度的控制，微冻复合保鲜方法的应用等。栅栏技术在微冻食品中的应用也受到关注。
3.1微冻贮藏前处理
范文教等把鲢鱼浸泡于0.1%茶多酚（Tea Polyphenols）90min，后用保鲜膜密封置于-3°C贮藏35d，细菌总数为7.6×107cfu/g，对照组为9.5×109cfu/g，茶多酚抑菌效果明显；实验组TVB-N值明显低于对照组，保鲜效果明显。陈庆森等在温度为-3°C条件下把冰核活性菌体蛋白用于虾体的微冻保鲜，20d后虾肉的TVB-N刚超过15mg/100g，TMA-N为19.14mg/100g，TMAO-N14.39mg/100g，基围虾的鲜度处于水产品国家一级标准的水平。郑明锋等用1%的海藻酸钠与2%的CaCl2混合涂膜处理微冻大黄鱼，结果表明涂膜处理的大黄鱼保鲜效果更显著，而且对大黄鱼外观维持有重要作用。
微冻气调保鲜是近几年研究热点。如李建雄等在肉制品低温保藏试验发现，CO2浓度越高抑菌效果越明显，气调包装实验组整个保藏期内TVB-N值始终小于10mg/100g，80%CO2的a*值（色泽红度）最低，20%CO2的汁液流失率最高。据M. Skvertsvik报道，气调包装的大西洋鲑鱼微冻保鲜比在空气中延长了3d以上，而与冷藏相比，气调包装后的鲑鱼微冻保鲜货架期延长14d。Jeremiah指出-1.5°C下真空包装猪肋条肉外观可接受期可达105d。在微冻条件状态下，气调包装的花狼鱼的风味更好，货架期比在空气中延长5-7d。微冻气调保鲜可以明显延长保质期，抑制细菌的生长，同时也有利于动物性食品保持色泽。
3.2微冻贮藏中工艺优化
动物性食品的种类繁多，冰点各异，要以保鲜效果来确定最适宜的微冻温度。陈闽榕在对南美白对虾微冻保鲜中，发现贮藏到第10天时，-5°C的样品细菌总数为5.1×104cfu/g，处于一级鲜度（≤105cfu/g），而-2°C样品细菌总数为2.7×105cfu/g，处于二级水平。杨光等发现-2.1--2.5°C罗非鱼体中水分冻结率约为40%，在保质期内的感官效果较好。大部分学者在动物性食品微冻研究中，都是通过针对贮藏物的原料特性，通过前期探索试验来选择最佳的微冻温度。
很多学者探索了温度的波动对微冻保鲜贮藏的影响。沈月新等研究表明，罗非鱼在（-3±0.5）°C空气微冻条件下，冰晶生成是慢冻型的，冰结晶数量少，且呈块粒状，大部分存在于细胞间隙中，对蛋白质变性影响小，保存品质较好。黄鸿兵认为温度波动范围较大（超过1°C）时，造成样品的冻融循环，破坏了肌纤维结构，使溶酶体释放出，更多参与肌肉蛋白的降解，促进了腐败的发生，而且温度波动会引起结晶区域和冰晶直径增大，加剧了对组织结构的破坏，从而影响动物性食品的品质。熊光权等在（-3±0.1）°C和（-3±2）°C微冻条件下贮藏淡水鱼，发现在（-3±0.1）°C贮藏30d草鱼和鲫鱼TVB-N含量分别为18.3和19.1mg/100g，低于GB一级标准（20mg/100g）；而（-3±2）°C贮藏第15天时TVB-N量已经高于GB一级标准。陈秦怡等将鸭肉放在（-3±0.1°C）、（-3±1°C）和（-3±2°C）的温度中进行贮藏对比试验，研究结果表明，温度波动对鸭肉品质的影响在贮藏后期才渐渐表现出来，且温度波动越小对鸭肉的品质影响越小。温度稳定工艺优化成为动物性食品微冻贮藏研究热点之一，微冻贮藏温度控制优化也成为国内外学者们共识。
4动物性食品微冻鲜度指标变化
鲜度是动物性产品主要的质量指标之一。动物性食品的鲜度评定是按一定的质量标准，对动物性食品鲜度作出判断所采用的方法。常用来判断动物性产品鲜度的非感官指标有K值、挥发性盐基氮（TVB-N）、三甲胺（TMA）、细菌菌落总数或特定腐败菌数（Specific Spoilage organism，SSO）等。由于动物性食品种类繁多，组织成分复杂，仅用一个指标或特性评定动物性产品鲜度是不够的，往往需要采用2-3个指标结合起来进行综合判定。
4.1微生物指标变化
温度是引起食品变质的主要影响因素，大多数微生物体系的温度系数Q10在1.5-2.5，温度每降低10°C，微生物生长速率下降约2倍。微冻条件下部分自由水成冻结状态，从而有效抑制微生物的生长。宋华静等在-3°C微冻猪肉研究中，样品初值细菌总数为7.18×103cfu/g，保藏到第30天时猪肉的细菌总数为1.1×104cfu/g，抑菌效果显著。在微冻保鲜期间，动物性食品细菌总数变化主要有3种趋势：增长、下降和先下降后增长。微生物数量的变化与动物性食品种类、附着的细菌种类和数量、微冻方式、水分冻结率等因素有关。如方长额虾，采用冰盐微冻时细菌菌落总数第1天上升很快，然后上升速率减缓；而采用冰水微冻时，细菌菌落总数在第1天下降，然后缓慢上升，到第4天时上升速率突然增大，而且用冰水微冻产品的菌落总数一直低于在冰盐微冻条件下的产品细菌菌落总数。
4.2K值与TVB-N值变化
国内外的研究报道均表明，与冷藏或冰藏相比，在微冻保鲜过程中，动物性食品鲜度能够得到很好的保持。在微冻过程中，K值和TVB-N值都是随着贮藏时间延长而增加，但是相对与冷藏和冰藏，二者的增长速率明显要低得多。K值作为水产品死后至腐败之前的鲜度指标，主要适用于鉴定鱼类早期腐败。TVB-N值则适合软化后使用（常用于禽畜肉鲜度判断）鲜度的判断。若K≤20%，说明鱼体绝对新鲜；K≥40%时，鱼体开始有腐败迹象。水产品死后的鲜度变化与K值显著相关，对鲢、鳙、罗非鱼等K值增加与温度关系的研究发现，微冻贮藏罗非鱼、南美对虾、鲢鱼、大黄鱼、鲈鱼、鳙鱼，30d内K值均在60%左右，处于二级鲜度水平，微冻保鲜可有效地抑制K值的增加。而微冻贮藏猪肉，鸭肉，鸡肉，30d内TVB-N值均在25mg/100g以下，处在二级鲜度水平（TVB-N≤15mg/100g为一级鲜度标准，≤25为二级鲜度标准），研究结果表明微冻保鲜可以有效的抑制TVB-N值增加。总之，判断微冻过程中鲜度的变化要结合细菌总数，TVB-N值，k值，感官指标，pH值等指标综合考虑。李卫东等在南美对虾微冻保鲜实验中发现，当保藏样品至26-30d时，细菌总数和TVB-N值尚未超标，但感官上已失去使用价值。
5存在的问题和发展前景
动物性食品微冻贮藏保鲜主要存在几个问题：（1）在微冻范围内，温度即使只下降1°C，也能导致产品内冰晶量翻倍，这很可能会引起细胞损伤，降低动物性食品的营养价值。所以微冻保鲜技术操作的要求比较高，对微冻设备温度控制提出了严格的要求。（2）微冻条件下蛋白质动态变化、变性机理以及影响因素、酶反应情况目前尚不明确，需要进一步地研究。（3）我国目前动物性食品的保鲜，贮藏，贮运，销售等设施配套不完善，满足不了微冻推广应用的硬件需求，应大力发展冷链系统。（4）在微冻条件下的生化反应情况，筛选、分析特定的腐败菌，并研究抑制其生长繁殖的方式等内容研究较少。
近年来微冻保鲜方式慢慢被人们认识和接受，微冻保鲜食品必将有广阔的发展空间。为了推进微冻保鲜技术在动物性食品贮藏保鲜中的应用，应不断扩宽微冻保鲜动物性食品的种类，同时开展不同温度条件下食品生化反应特性的研究，深入研究蛋白质变性机理。在微冻贮藏保鲜指标测定上，如风味测定，要利用更先进、更快速准确的测定手段，从而更科学判定微冻保鲜的效果。同时必须建立微冻运输车、微冻冷库、微冻陈列柜等微冻物资流通联网系统，在冷源、蓄冷材料、贮藏环境的温湿度控制等技术领域作深入研究。随着科技的发展，微冻技术定将成为贮藏动物性食品的重要手段。