上可见到肌肉组织的断而呈现出细密的点阵集合,在纵切而可看到由肌原纤维产
生明暗相间的条纹。刚冻结的产品,其内部产生的冰晶大小并不均匀一致,随着贮藏期的延长,细微的冰晶会逐渐减少、消失,而大的冰晶则逐渐成长-。冻藏过程中,由于有足够的时间可以成长,冰晶的长大与肌原纤维变化将导致鱼肉蛋白质变性,对鱼的品质带来很大影响网;在微冻温度下,产品表面只有部分水分发生冻结,细小的冰晶不会对产品造成伤害,其微观结构的变化将大大降低。
刘关华比较了大黄鱼的冷冻与微冻保鲜效果,发现冷冻可使鱼体内水分结冰,体积膨胀,形成内压,肌肉组织受到不同程度的挤压而发生变形,肌原纤维受挤压且失水收缩,形成空洞;而微冻贮藏的大黄鱼肌原纤维内有较小空I凉,纤维内有小的冰.钾l体,肌纤维较完整,未出现断裂现象,相对冷冻贮藏的大黄鱼组织结构损失较小。沈月新等观察罗非鱼肌肉组织切片,发现保藏5d后一18℃冷库的冻鱼由于冻结速率较快,产生的冰晶体积较小,数量较多,大
部分存在于细胞内,对肌肉组织无明显损失;而一3℃ 微冻鱼的冰晶是慢冻型,数量少,呈块粒状,大部分存在与细胞间隙中,冰晶周围的细胞失水收缩,细胞膜变形,肌原纤维因挤压而集结,使肌肉组织结构受到损伤,但微冻鱼还存在未冻结的肌肉组织,该部分肌肉组织的细胞结构完整,与刚捕获时罗非鱼的新鲜肌肉组织无显著差别。因此,可根据各不同鱼种
选择适宜的微冻温度,使鱼体的冻结率保持在1 /3一1 /2左右,减少冰晶对肌肉组织所造成的不良影响。缪宇平等研究鲍鱼冻结过程中肌肉组织纤维结构的变化,发现冷却至0℃的鲍肌肉组织细胞周围有薄而软、‘富有弹性的原生质膜,彼此相互紧密连接,排列整齐,纤维内的原生质分布均匀;冻结至
-5℃ ,肌肉纤维间出现较小的间距,纤维内有小的冰晶;冻结至一18℃ ,随着冻结过程的深入,肌肉中的水分由外至内逐渐冻结,冰晶由小变大,引起细胞 内部结构的变位和破坏,肌肉纤维逐渐变形、松散、无规则;冻结至一35℃,肌肉纤维间的冰.晶增大,纤维扭曲,形状紊乱。理论分析认为,肌原纤维的相互分离可能是因为冷冻保藏时胞外冰晶形成所留下的空隙以及细胞骨架蛋白内结缔组织的降解。鱼体在僵硬过程发生前、发生时和发生后,其肌肉的纤维通过胶原纤维与肌节结缔组织相连,在冷冻储藏后这些胶原纤维不断降解导致肌原纤维缓慢与肌节分离,肌原纤维间缝隙增大;另外由于肌内膜、肌束膜等肌原纤维内部结缔组织的降解也会导致肌原纤维之间的缝隙增大。而肌原纤维的断裂可能是因为冷冻保藏时胞内冰.b形成对肌原纤维的破坏作用,肌原纤维扭曲和收缩可能是因为失水以及蛋白酶的降解作用。
虽然冻藏保鲜方法可以长久保持水产品的质量,但是在此条件下,蛋白质易变性,从而导致肌肉变硬,组织结构破坏,并降低其持水力;且解冻过程会大大破坏水产品的微观结构,造成肌肉纤维的断裂,影响其品质和口感,降低产品的商业价值。而微冻贮藏下,不仅能有效抑制水产品体内微生物和各种酶的活性,同时只产生较少量冰晶,减少了对细胞的组织结构的破坏,能使水
产品体内组织结构较为完整的保持,从而使其品质得以保持。 4水产品微冻保鲜中的冰晶形成机理
冰晶是水分含量在水产品中的固态存在形式,是冷冻食品中最重要的参数之一,同时也是最难理解、最难测量的参数之一。冰.钾l的数量及大小取决
于贮藏前和贮藏期间对温度的控制。微冻保鲜技术对操作的要求较高,特别是对温度控制要求非常严格。微冻保鲜期间,轻微的温度波动即可引起水产品中冰晶大小及数量的变化,直接影响到产品质量,每种产品的冻结点不尽相同。 对于不同种类、形状、大小的产品要采用不同的微冻保鲜方法和微冻温度,这就给微冻保鲜设备的研制带来极大的困难。主要难点在于微冻保鲜中的
温度测量,温度随着时间和空间的变化会不断产生变化很难进行实际测定。在实际应用中,一般都是在水产品冷却和温度完成平衡之后才开始对温度进行控制与测量。在实验室中,能够精确测量微冻保鲜过程的温度,但在工业生产中可精确控制温度在士0.5℃范围内的设备大量生产还存在诸多困难。且冰晶对温度的依赖性较强,产品中冰量的评估还存在极大的不确定性。
微冻保鲜处理一般需要经过两个步骤,首先冷却到水产品的初始冻结点,移去结晶潜热;再抵消冰核形成和冰晶生长的热量。其中微冻预处理的降温冷却速度、鱼肉状态、鱼的种类、降温媒介的传热速率、比热等因素能明显影响鱼肉贮藏期间中冰晶的形成及生长。Kaale等采用不同降温速率对大西洋鲜鱼块进行微冻保鲜预处理,发现快速降温能迅速移除鲜鱼肉中潜热,使得细胞内外形成大量、细小、分布均匀的冰晶。贮藏后解冻的鲜鱼块汁液损失率低,持水性性能好。然而,Bahuau等对大西洋鲜鱼微冻(一1.5℃ )贮藏4周后发现,微冻在大西洋鲜鱼肌体上层形成了细胞内和细胞外冰,破坏其肌纤维组织形貌的完整性,同时肌体内溶酶体也遭到破损,导致解冻后产品的品质下降。比较两者发现造成结果不同的重要原因是其采用的微冻保鲜方法存在着差异性,具体为不同的降温速度与贮藏温度等。此外,Kaale等还对大西洋鲜鱼块的僵硬前后的状态、鲜鱼中红色肌肉部分和白色肌肉部分以及鲜鱼表层和中心部位的冰晶大小、分布进行研究,结果发现大西洋鲑鱼微冻(-1.7士 0.3℃)僵
硬前形成的冰晶小,分布均匀;鲑鱼红色肌肉部分形成的冰.晶大小(17 士 2微米)小于白色肌肉部分(29 士 1 微米),且随着贮藏时间的延长,冰晶大小断增大,但红色肌肉的冰晶大小始终小于白色部分,同时肌肉中这些冰晶并未 破坏肌肉组织,因为冰晶大小始终小于肌肉纤维的大小。鉴于肌肉细胞结构本身含有弹性,微冻贮藏期间形成的冰晶,大小还不至于破坏其结构。同时贮藏期间鱼片表层先形成冰晶,且直径最小,中心层部分要在微冻贮藏24h后才形成冰晶,但形成的冰晶最大。表层冰晶在1d明显变大,数目减少,这是因为微冻预冷温度低(一30℃)、时间短,且微冻贮藏的温度(一1.7 ℃)差距较大,温度变化梯度大,造成冰晶的融化与再结晶,进而使冰晶变大,数量减少。但微冻贮藏的温度稳定后,各层的冰晶则变化不大。以上研究表明,即使同一种鱼类,肌体加工前的状态与肌肉部位不同对微冻保鲜的要求也有各
不相同。
然而目前除了对大西洋鲜鱼微冻期间的冰晶形成有部分研究外,对于其他鱼种的微冻处理和微冻贮藏期间冰晶形成机理还未见报道,且对鱼肉微冻后含冰率(微冻程度)的测定通常采用能量消耗法,该法耗时耗力,无法实现其快速在线检测。 5结语和展望
我国幅员辽阔,水产品资源丰富,种类繁多。近年来,随着水产养殖业的不断发展,我国水产品年产量持续保持在50万t以上,连续多年稳居世界前列。水产品(尤其是鱼贝类)因含高蛋白、低脂、低胆固醇和低热量等特点,备受广大消费者喜爱。随着人们生活水平的不断提高,消费者对生鲜食品的需求量愈来愈高,对高品质水产品的关注度也日益提高。因此深入研究水产品保鲜技术,对于增加有效供给,完善水产品保鲜体系具有十分重要的意义。作为商
业使用的微冻保鲜可减少产品的冷冻和解冻程序,从而高产品产量,降低能源和劳动力成本,大大减少加工中运输成本与环境因素的影响。
在微冻贮藏的温度范围内对水产品进行保鲜,具有保持食物新鲜度、保留食物的高营养质量和抑制有害微生物的生长等三大优势。从分子水平上研究微冻贮藏期间的品质(如汁液损失率、质构、脂肪氧化、蛋白质变性和其他质量参数)变化机理,特别是鱼体自身的内源酶与品质变化的相关性,是将来水产品微冻保鲜中非常值得深入探讨的内容。目前微冻保鲜之所以尚未在水产品保鲜贮藏流通中得到实质性的应用,其主要原因在于微冻保鲜对设备要求较高,对设备内温度控制及分布要求严格。微冻贮藏期间温度的微小波动,就可能造成水产品中冰晶融化再重结晶成大颗粒的冰晶,破坏细胞组织,影响产品品质。研究微冻贮藏期间的冰晶生长机理,有效控制冰晶生长和重结晶,具有理论和实践的双重意义。此外,微冻保鲜贮藏期间产品的温度及热力学性能随时间、空间的变化为非线性型,典型的单因素研究产品在贮藏期间的品质变化己无法满足工业上的需求,需要加载高分辨率的空间、时间与不同计算机语言的设备对贮藏过程加以监控。通过数学建模,CFD仿真模拟微冻贮藏过程,研究微冻技术与水产品原料性质间的相互关系。同时借助经典流体力学、热力学、质量守恒理论与数学模型,深入研究微冻贮藏期间的冰晶生长机理,直观反映微冻期间冰晶的变化趋势,优化微冻保鲜工艺。估算微冻时间确定微冻程序,将有效改善货架期。保持微冻贮藏期间温度的稳定对保持理想的食品质量至关 重要。