水產(chǎn)品中冰晶重結(jié)晶機(jī)理及控制方法的研究進(jìn)展

譚明堂，王金鋒，謝 晶,4,

（1.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 201306；2.上海水產(chǎn)品加工及貯藏工程技術(shù)研究中心，上海 201306；3.上海冷鏈裝備性能與節(jié)能評(píng)價(jià)專(zhuān)業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺(tái)，上海 201306；4.食品科學(xué)與工程國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心（上海海洋大學(xué)），上海 201306）

冷凍由于能夠延長(zhǎng)水產(chǎn)品貨架期且維持其高品質(zhì)，在很早之前就已用于水產(chǎn)品的貯藏保鮮。根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部漁業(yè)漁政局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2019年中國(guó)水產(chǎn)品總產(chǎn)量達(dá)到6 480.36萬(wàn) t，其中冷凍水產(chǎn)品總量達(dá)到1 532.27萬(wàn) t[1]。在冷凍過(guò)程中，水產(chǎn)品中的部分水由于相變而轉(zhuǎn)變成冰晶[2]。凍結(jié)水含量主要取決于冷凍溫度和產(chǎn)品本身的成分[3]。然而，在冷凍過(guò)程中，形成的冰晶會(huì)嚴(yán)重影響水產(chǎn)品細(xì)胞的完整性，從而導(dǎo)致其品質(zhì)的下降[4]。眾所周知，冰晶的大小、形態(tài)和分布與冷凍速率息息相關(guān)[5-6]。另外，冷凍水產(chǎn)品在冷凍、凍藏、運(yùn)輸和凍融過(guò)程中都有可能發(fā)生冰晶的重結(jié)晶[7]，而冰晶重結(jié)晶會(huì)改變水產(chǎn)品中冰晶的大小及分布[8]。溫度的波動(dòng)會(huì)促使冰晶發(fā)生溶解再結(jié)晶，加劇對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響[9-10]。因此，如何控制冰晶的重結(jié)晶、抑制冰晶的生長(zhǎng)、延緩水產(chǎn)品品質(zhì)的下降是冷凍保鮮的重點(diǎn)研究方向之一。

目前，添加抗凍劑是緩解冰晶重結(jié)晶的重要方法。最常用的抗凍劑有二甲基亞砜[11]、甘油[12]、1,2-丙二醇[13]和具有冰重結(jié)晶抑制（ice recrystallization inhibition，IRI）活性的聚合物，比如聚乙烯醇和聚乙二醇[14]等。但是，在食品中使用這些抗凍劑時(shí)就必須評(píng)估其可能的安全風(fēng)險(xiǎn)[13]。近年來(lái)，糖類(lèi)物質(zhì)作為抗凍劑已被廣泛應(yīng)用于冷凍水產(chǎn)品的加工中[15]。而且抗凍蛋白（antifreeze proteins，AFPs）作為從天然環(huán)境中提取的活性蛋白，其能夠依附在冰晶上，從而抑制冰晶的重結(jié)晶。目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)水產(chǎn)品中冰晶重結(jié)晶的研究缺乏系統(tǒng)性的概括和分析。因此，本文總結(jié)了近年來(lái)在此領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，綜述了水產(chǎn)品中冰晶重結(jié)晶的機(jī)理及其控制方法，以期為研發(fā)抑制水產(chǎn)品中冰晶重結(jié)晶的方法，維持冷凍產(chǎn)品的高品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 冰晶重結(jié)晶的機(jī)制

冰晶形成之后，任何冰晶體的形狀、大小、數(shù)量或者其他變化過(guò)程均可稱(chēng)為冰晶重結(jié)晶[16]。重結(jié)晶的表現(xiàn)為小冰晶聚集形成大冰晶、晶體的平均尺寸增加、晶核數(shù)減少、晶體的總表面自由能降低[17]。驅(qū)動(dòng)水產(chǎn)品中冰晶重結(jié)晶主要有3 種機(jī)制：積聚、遷移和表面等滲[18]，具體見(jiàn)圖1。積聚主要發(fā)生在重結(jié)晶的早期階段，相鄰區(qū)域的晶體容易融合形成較大的晶體[4]。遷移性重結(jié)晶也被稱(chēng)為奧斯特瓦爾德熟化，在溫度變化影響下，小冰晶先融化且產(chǎn)生的液體遷移到大冰晶表面，最終導(dǎo)致小冰晶的消失、大冰晶的生長(zhǎng)。目前已知影響遷移性重結(jié)晶的因素主要有溫度和水的擴(kuò)散率[17]。冷凍溫度越低，水分子的遷移速度越慢，水分子越難聚集在大冰晶上[4]。在表面等滲重結(jié)晶過(guò)程中，晶體系統(tǒng)趨向于熱力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)，粗糙表面的晶體在變得光滑后又會(huì)趨向于銳利形態(tài)[16]。

圖1 冰晶重結(jié)晶的3 種機(jī)制（積聚、遷移和表面等滲）[4]Fig. 1 Three mechanisms of ice recrystallization (accretion, migration,and surface isomass)[4]

2 重結(jié)晶對(duì)水產(chǎn)品品質(zhì)的影響

在凍藏和運(yùn)輸過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)溫度波動(dòng)。溫度波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致冰晶的尺寸、分布和形狀發(fā)生改變，從而加大對(duì)水產(chǎn)品的機(jī)械損傷，降低其品質(zhì)。有研究表明，溫度波動(dòng)（－18～4 ℃和－18～－80 ℃）均會(huì)導(dǎo)致形成更大的冰晶（表面積增加）和不規(guī)則的冰晶（圓度降低），加劇肌纖維斷裂，對(duì)蝦仁的肌肉組織造成不可逆的機(jī)械損傷，且在相同波動(dòng)次數(shù)情況下，－18～4 ℃比－18～－80 ℃對(duì)樣品造成的損傷更大[9,19]。溫度波動(dòng)也會(huì)影響鯰魚(yú)魚(yú)片的解凍損失、脂肪水解和氧化[10]。

在冷凍過(guò)程中水會(huì)從肌纖維內(nèi)部往外部遷移，最后形成的大冰晶對(duì)肌纖維的損傷較大，影響解凍后肌纖維對(duì)水的重吸收能力[20]。蝦仁在經(jīng)歷溫度波動(dòng)后，其持水能力明顯降低，這可能與冰晶對(duì)肌纖維的破壞和蛋白質(zhì)變性有關(guān)[9]。此外，由凍融循環(huán)引起的溫度波動(dòng)對(duì)肌纖維的保水能力和表面疏水性影響更大[21]。在凍融循環(huán)過(guò)程中，冰晶會(huì)反復(fù)融化和形成，這大大增加了冰晶對(duì)羅非魚(yú)肌纖維的機(jī)械損傷，大大削弱其持水能力[22]。因此，為了延緩水產(chǎn)品水分的流失和質(zhì)量的降低，應(yīng)控制溫度波動(dòng)對(duì)水產(chǎn)品重結(jié)晶的影響。此外，與小冰晶相比，樣品中的大冰晶對(duì)水蒸氣流動(dòng)的抵抗力較小，表面水分蒸發(fā)后會(huì)留下較大的孔，易促進(jìn)在凍藏期間樣品與外界環(huán)境的傳熱、傳質(zhì)，增強(qiáng)水產(chǎn)品的干耗[23]，因此需特別注意在凍藏過(guò)程中冰晶的重結(jié)晶對(duì)水產(chǎn)品干耗的影響。

溫度波動(dòng)除了對(duì)水產(chǎn)品的汁液損失影響較大外，也會(huì)促進(jìn)蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的氧化[24]。這可能是由于在凍藏期間溫度波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致冰晶長(zhǎng)大，加劇對(duì)肌肉細(xì)胞的破壞，導(dǎo)致線(xiàn)粒體、溶酶體酶、血紅素鐵等其他促氧化劑的釋放，促進(jìn)蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的氧化反應(yīng)[25]。冰晶對(duì)肌肉組織的破壞同樣也會(huì)影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和含量[19]。

水產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)和顏色是影響消費(fèi)者評(píng)價(jià)品質(zhì)最直觀(guān)的因素。有研究表明，與內(nèi)源蛋白水解酶活性和蛋白質(zhì)、脂肪氧化相比，冰晶對(duì)冷凍貯藏過(guò)程中的魚(yú)類(lèi)質(zhì)構(gòu)的劣變影響最大，這種劣變主要發(fā)生在凍藏前期[26]。另外，溫度的波動(dòng)使冰晶尺寸變大，加劇質(zhì)構(gòu)方面的劣變，這可能是由于大冰晶的機(jī)械損傷導(dǎo)致水產(chǎn)品結(jié)締組織的機(jī)械強(qiáng)度降低、水分流失和蛋白質(zhì)聚集[19]。隨著冷凍三文魚(yú)表層冰晶尺寸的增大，其L*值減小，a*和b*值增大，產(chǎn)品表面呈現(xiàn)較深的顏色[27]。因此，為防止冰晶重結(jié)晶對(duì)水產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響，應(yīng)盡量避免冷凍、運(yùn)輸和凍藏過(guò)程中的溫度波動(dòng)。

3 冰晶重結(jié)晶抑制劑

為了抑制冰晶重結(jié)晶對(duì)水產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生的不利影響，除了控制凍品溫度的升高和溫度波動(dòng)外，目前傾向于往水產(chǎn)品中加入冰重結(jié)晶抑制劑，例如糖類(lèi)、AFPs、抗凍肽和具有IRI活性的聚合物等。

3.1 糖類(lèi)

糖類(lèi)物質(zhì)作為一種抑制冰晶重結(jié)晶物質(zhì)，目前已被廣泛應(yīng)用于冷凍水產(chǎn)品中。Zhang Mingke等[28]研究了4 種二糖（蔗糖、海藻糖、麥芽糖和乳糖）對(duì)濃甘油水溶液冰晶成核和生長(zhǎng)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)蔗糖在抑制冰晶成核和生長(zhǎng)上的效果最佳。但是，Klinmalai等[29]卻發(fā)現(xiàn)相較于蔗糖，海藻糖的過(guò)冷度更高，生成的冰晶更細(xì)小，且因水遷移率低，有更低的冰晶重結(jié)晶速率。目前社會(huì)追求的是低糖、低熱的消費(fèi)趨勢(shì)[30]。因此，研究人員在運(yùn)用糖類(lèi)抑制水產(chǎn)品的冰晶重結(jié)晶時(shí)，更傾向于選擇低甜度的糖類(lèi)。

與 磷酸鹽Na4P2O7相比，用低甜度和低熱量的海藻糖和藻酸鹽低聚糖浸泡能夠更好地抑制在溫度波動(dòng)時(shí)蝦仁中冰晶的生長(zhǎng)和重結(jié)晶，這對(duì)于改善蝦仁的持水能力，減緩冷凍誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)變性，降低冰晶對(duì)蝦肌肉組織的損害十分有利[9]。研究人員分別對(duì)k-角叉菜膠和l-角叉菜膠的IRI活性和熱滯（thermal hysteresis，TH）活性（熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)之間的溫度差）進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果顯示這兩種糖類(lèi)都具有IRI活性且k-角叉菜膠的IRI活性比l-角叉菜膠更高，但都不具有TH活性[31]。Zhang Bin等[19]分別k-角叉菜寡糖和木寡糖浸泡過(guò)蝦仁，發(fā)現(xiàn)這兩種糖都具有比Na4P2O7更好的抑制冷凍去皮蝦冰晶重結(jié)晶的能力。由于k-角叉菜膠分子本身容易聚集在一起具有凝膠特性而降低了對(duì)冰重結(jié)晶的抑制能力。通常鹽的加入可促進(jìn)k-角叉菜膠分子凝膠化，但是NaI的加入可防止k-角叉菜膠分子聚集在一起，對(duì)IRI活性沒(méi)有影響[32]。關(guān)于糖類(lèi)物質(zhì)對(duì)于冰生長(zhǎng)機(jī)制的研究，Zhang Bin等[25,33]認(rèn)為糖分子通過(guò)氫鍵、疏水或靜電的相互作用與冰晶結(jié)合會(huì)影響肌肉蛋白質(zhì)周?chē)肿拥姆植技捌溥w移，從而降低冰晶重結(jié)晶發(fā)生的概率。糖類(lèi)對(duì)于冰晶的作用機(jī)制目前僅通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬，還缺少實(shí)驗(yàn)的支撐。

糖醇一般由糖類(lèi)制備，含有兩個(gè)以上的羥基，已被作為冰重結(jié)晶抑制劑用于冷凍水產(chǎn)品的加工。在蝦仁凍藏過(guò)程中，冰晶仍在不斷生長(zhǎng)，而添加木糖醇、異麥芽糖醇及甘露糖醇后可有效抑制其冰晶的重結(jié)晶，這可能是因?yàn)樘谴挤肿又械牧u基通過(guò)束縛其周?chē)肿?，減緩冰晶生長(zhǎng)速率，抑制冰重結(jié)晶，降低對(duì)組織的機(jī)械損傷[34]。同樣，甘露醇和木糖醇對(duì)南美白對(duì)蝦的冰晶生長(zhǎng)也有較好的抑制作用[35]。山梨糖醇中的羥基可通過(guò)氫鍵與水相結(jié)合，抑制水產(chǎn)品中冰晶的生成，起到較好的抑制冰重結(jié)晶作用[36]。此外，糖類(lèi)分子中羥基數(shù)目越多，抑制冰晶重結(jié)晶的效果越好[15]。為了更好地抑制冰晶重結(jié)晶，還可以將糖類(lèi)與其他抗凍劑結(jié)合使用。與淡水處理組相比，木糖醇、殼聚糖、海藻酸鈉、氯化鈉和三聚磷酸鈉的復(fù)配溶液可以更好地抑制小龍蝦的冰晶形成和生長(zhǎng)，并且在復(fù)配液浸泡小龍蝦時(shí)使用超聲處理能夠更好地維持樣品的品質(zhì)[37]。Solocinski等[11]研究了海藻糖和二甲基亞砜（Me2SO）溶液對(duì)冰晶生成、細(xì)胞活力和代謝的影響，結(jié)果顯示二甲基亞砜可以進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)對(duì)細(xì)胞內(nèi)冰晶發(fā)揮作用，而海藻糖由于無(wú)法進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)僅對(duì)細(xì)胞外冰晶的生成發(fā)揮作用，因此這兩者抗凍劑的結(jié)合能夠同時(shí)對(duì)細(xì)胞內(nèi)外的冰晶起到抑制作用。這可為未來(lái)抑制水產(chǎn)品冰晶重結(jié)晶提供新思路。關(guān)于糖類(lèi)對(duì)于冰晶重結(jié)晶抑制的理論仍停留在假設(shè)階段，未來(lái)需進(jìn)一步深入探索。

3.2 抗凍蛋白

最早對(duì)AFPs的研究可追溯至1969年，從南極魚(yú)體內(nèi)發(fā)現(xiàn)存在A(yíng)FPs物質(zhì)，其能防止體液凍結(jié)[38]。AFPs通過(guò)結(jié)合到冰晶表面來(lái)降低冰晶的凝固點(diǎn)，抑制冰晶生長(zhǎng)[39]。AFPs除了具有TH活性，抑制冰晶形成外，還具有IRI活性，起到抑制冰晶重結(jié)晶的作用[40]。通常，AFPs的IRI活性越高，可以形成的冰晶越小[38]。雖然，AFPs的IRI和TH能力是通過(guò)吸附在冰晶表面表現(xiàn)出抗凍性和避免冷凍，但是同一物種中IRI和TH之間似乎并沒(méi)有明顯的相關(guān)性[41]。

目前AFPs在抑制水產(chǎn)品的冰晶重結(jié)晶方面已有研究。AFPs也被稱(chēng)為冰結(jié)構(gòu)蛋白（ice structuring proteins，ISPs）或冰結(jié)合蛋白（ice binding proteins，IBPs）[15]。ISPs可以起到抑制冰晶長(zhǎng)大、改變冰晶形態(tài)、抑制重結(jié)晶發(fā)生、維持細(xì)胞完整性并減少組織損傷、提高凍融過(guò)程鯉魚(yú)肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的作用[42]。同時(shí)，ISPs還可以有效地抑制鯉魚(yú)在凍融循環(huán)周期的水分遷移和因冰晶重結(jié)晶對(duì)其微結(jié)構(gòu)破壞和蛋白質(zhì)、脂質(zhì)氧化[43]。Nian Linyu等[44]從鯡魚(yú)體內(nèi)提取得到的AFPs通過(guò)與冰晶結(jié)合來(lái)降低冰點(diǎn)，從而抑制冰晶的形成，并且可以抑制因凍融循環(huán)引起的重結(jié)晶以保護(hù)大嘴鱸魚(yú)免受冰晶損傷，維持產(chǎn)品的品質(zhì)。由于A(yíng)FPs溶液的分散性差，殼聚糖磁性納米粒子的加入可以改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性和均勻性[45]。鯡魚(yú)AFPs和殼聚糖磁性納米粒子通過(guò)真空浸漬結(jié)合可以抑制紅鯛魚(yú)的冰晶生長(zhǎng)，以及有助于抑制其蛋白質(zhì)氧化和聚集[46]。生物體的AFPs抗凍活性容易受到環(huán)境的影響，比如溫度、季節(jié)和晝夜節(jié)律等[38]。為了增強(qiáng)AFPs的IRI活性，可以通過(guò)控制AFPs與冰晶之間的吸附性實(shí)現(xiàn)。在冷凍保存過(guò)程中，添加鈉鹽可以增強(qiáng)AFPs的IRI活性[47]?；瘜W(xué)陽(yáng)離子修飾的AFP III可以提高其熱穩(wěn)定性，增強(qiáng)在高溫下的抗變性能力，同時(shí)與天然AFP III相比，不會(huì)影響其IRI活性[48]。雖然AFPs具有極佳的IRI活性，但是由于A(yíng)FPs在提取、純化和合成等相關(guān)高成本的限制，在工業(yè)生產(chǎn)中很難像糖類(lèi)一樣大規(guī)模運(yùn)用。

3.3 抗凍肽

AFPs的提取主要來(lái)源于在高寒、高海拔等極端環(huán)境下的生物體，比如魚(yú)、昆蟲(chóng)、細(xì)菌和植物等。而抗凍肽的制備主要是通過(guò)蛋白酶解從食源性蛋白源獲得[7]?？箖鲭哪軌蚪鉀Q天然AFPs存在的大規(guī)模純化等問(wèn)題。抗凍肽具有類(lèi)似AFPs的作用，能夠在極低濃度下有效抑制冰重結(jié)晶的能力[49]。比如利用堿性蛋白酶從豬膠原蛋白提取的抗凍肽具有TH活性，能夠改善冰淇淋的重結(jié)晶[50]。雖然雞膠原蛋白肽的冰晶抑制能力不如I型AFP，但是其仍然具有良好的低溫保護(hù)活性，這可為抑制水產(chǎn)品冰晶方法提供一個(gè)選項(xiàng)。蔗糖溶液經(jīng)歷溫度波動(dòng)（－16～－12 ℃）后，添加質(zhì)量濃度為1 mg/mL的雞膠原蛋白肽可使冰晶大小降低70%[51]。雖然抗凍肽已用于抑制食品中冰晶的重結(jié)晶，例如櫻桃[52]、冷凍面團(tuán)[53]和冰淇凌[54]等，但是在冷凍水產(chǎn)品方面的文獻(xiàn)較少。李曉坤[55]在魚(yú)糜中添加了不同量的抗凍肽（2%、4%、8%，以魚(yú)糜質(zhì)量計(jì)，下同）和8%商業(yè)抗凍劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)抗凍肽能夠有效抑制蛋白質(zhì)的冷凍變性、冰晶的生長(zhǎng)，且低溫保護(hù)效果由高到低為：8%抗凍肽＞4%抗凍肽＞8%商業(yè)抗凍劑＞2%抗凍肽，添加量越高，對(duì)冰晶的抑制越好，但是選擇添加量時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮效能和經(jīng)濟(jì)性。未來(lái)需要進(jìn)一步探索抗凍肽在抑制水產(chǎn)品重結(jié)晶方面的應(yīng)用，為其廣泛應(yīng)用提供理論研究依據(jù)。

3.4 具有IRI的聚合物

除了糖類(lèi)和AFPs有IRI活性，一些聚合物也能夠抑制冰晶重結(jié)晶。聚合物的IRI活性雖然遠(yuǎn)不如天然抗凍劑，但是它的活性可以滿(mǎn)足冷凍保存的效果，且由于價(jià)廉易得而顯得更加重要[56]。眾所周知，聚乙烯醇（polyvinyl alcohol，PVA）是一種水溶性合成聚合物，它的合成仿制AFPs的作用原理，可以有效抑制冰的重結(jié)晶[57]。研究人員通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬研究發(fā)現(xiàn)，PVA上的羥基通過(guò)與水分子上的氫鍵相連而結(jié)合到冰晶表面[58]。同時(shí)PVA還會(huì)降低水分子之間的氫鍵數(shù)，導(dǎo)致體系中游離水的減少，成核溫度和結(jié)晶潛熱降低，從而抑制冰晶的結(jié)晶[59]。聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）與PVA類(lèi)似，也具有IRI活性，能夠抑制冰晶的重結(jié)晶[56]。此外，Mitchell等[14]發(fā)現(xiàn)聚合物PVA和PEG混合使用后的IRI活性更高。

納米纖維素依據(jù)微觀(guān)形態(tài)的不同分為纖維素納米微纖絲（cellulose nanofibrils，CNFs）和纖維素納米微晶（cellulose nanocrystals，CNCs）[60]。由于納米纖維素具有生物降解性、低密度、高表面積和柔韌性而廣受關(guān)注，被廣泛用于增強(qiáng)劑、乳液穩(wěn)定劑、阻隔膜和黏合劑等方面[61]。在2019年，Li Teng等[62]首次發(fā)現(xiàn)納米纖維素具有IRI活性。在0.01 mol/L NaCl和磷酸緩鹽沖液中加入納米纖維素后，發(fā)現(xiàn)其起到了抑制冰晶生長(zhǎng)的作用，同時(shí)與對(duì)照組（PEG）相比，在納米纖維素中觀(guān)察到較小的冰晶，這表明所用的CNFs和CNCs都具有IRI活性。但是Velásquez-Cock等[63]卻發(fā)現(xiàn)CNFs對(duì)冰淇淋冰晶的生長(zhǎng)沒(méi)影響，這可能是因?yàn)镃NFs的制備方法有差異。為了增強(qiáng)納米纖維素的IRI活性，需對(duì)納米纖維素的兩個(gè)最重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)——表面電荷密度（surface charge density，SCD）和原纖維長(zhǎng)度進(jìn)行研究。當(dāng)CNCs的原纖維不聚集時(shí)，通過(guò)降低其SCD使IRI活性增加，SCD較低的CNF也具有較高的IRI活性，且通過(guò)降低pH值使得CNFs的羧酸根質(zhì)子化也可增強(qiáng)其IRI活性[64]。超聲處理可以降低原纖維的聚集和長(zhǎng)度，在超聲30 min內(nèi)主要破壞原纖維的聚集而使得IRI活性增強(qiáng)，而更長(zhǎng)的超聲處理時(shí)間會(huì)縮短原纖維的長(zhǎng)度，導(dǎo)致IRI活性降低[65]。Zhou Ting等[66]發(fā)現(xiàn)PVA/CNFs氣凝膠具有良好的隔熱性能和低密度，未來(lái)可將其制備成膜包裹在水產(chǎn)品表面，減緩因凍藏過(guò)程中出現(xiàn)的短暫溫度波動(dòng)對(duì)水產(chǎn)品冰晶重結(jié)晶的影響。雖然PVA和納米纖維素都已證實(shí)具有IRI活性，但是以何種方式應(yīng)用于冷凍水產(chǎn)品冰晶重結(jié)晶的抑制需深入探索。

3.5 其他重結(jié)晶抑制劑

甘油又名丙三醇，具有兩個(gè)一級(jí)羥基和一個(gè)二級(jí)羥基，是最簡(jiǎn)單的三元醇，可與水完全混溶，其可起到抑制冰晶生長(zhǎng)的作用[12]。但是，甘油用在抑制水產(chǎn)品冰晶生長(zhǎng)中需要高濃度，這會(huì)增加毒性，同時(shí)也可能對(duì)產(chǎn)品的外觀(guān)和氣味造成影響。最近有研究表明氧化石墨烯是一種高IRI活性和低TH活性的材料，能很好地抑制冰晶的生長(zhǎng)和重結(jié)晶，且在抑制馬精子的冰晶生長(zhǎng)時(shí)效果比甘油好，但不如PVA和AFPs[67]。氧化石墨烯會(huì)優(yōu)先吸附在冰晶表面，由于吉布斯-湯普森效應(yīng)，其通過(guò)使冰晶表面發(fā)生彎曲，從而抑制冰晶的生長(zhǎng)[68]。但是氧化石墨烯還未發(fā)現(xiàn)在食品研究領(lǐng)域有報(bào)道，需要關(guān)注氧化石墨烯的使用是否會(huì)對(duì)水產(chǎn)品有其他影響。

4 結(jié) 語(yǔ)

冷凍水產(chǎn)品在凍結(jié)、運(yùn)輸和凍藏過(guò)程中無(wú)法避免冰晶重結(jié)晶的發(fā)生。而重結(jié)晶會(huì)導(dǎo)致冰晶形態(tài)改變，對(duì)水產(chǎn)品的肌纖維造成不可逆的機(jī)械損傷，導(dǎo)致汁液流失加快，蛋白質(zhì)和脂質(zhì)氧化以及水產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)、表面顏色等品質(zhì)的劣化等。目前重結(jié)晶對(duì)水產(chǎn)品品質(zhì)的影響僅簡(jiǎn)單歸結(jié)于冰晶大小和形態(tài)，應(yīng)該深入探索各個(gè)品質(zhì)指標(biāo)與冰晶的變化是否直接相關(guān)。添加冰重結(jié)晶抑制劑是解決冰重結(jié)晶對(duì)水產(chǎn)品品質(zhì)影響的有效途徑。糖類(lèi)物質(zhì)已被廣泛運(yùn)用于水產(chǎn)品的冰晶重結(jié)晶中，目前對(duì)于其作用機(jī)理僅通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)來(lái)分析，還缺少實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。AFPs由于其提純的高成本目前無(wú)法廣泛應(yīng)用，而抗凍肽具有AFPs類(lèi)似的功能且可通過(guò)酶切法大量獲得。未來(lái)應(yīng)對(duì)抗凍肽在水產(chǎn)品中的應(yīng)用需進(jìn)一步探索。根據(jù)AFPs對(duì)冰晶抑制的機(jī)理，已發(fā)現(xiàn)了眾多具有IRI活性的聚合物，但是目前在抑制水產(chǎn)品冰晶重結(jié)晶方面的報(bào)道較少。另外，還應(yīng)關(guān)注聚合物在用于水產(chǎn)品后的殘留是否有安全問(wèn)題。對(duì)水產(chǎn)品中冰晶重結(jié)晶的機(jī)理及控制方法的綜述，不僅有助于人們對(duì)冰晶重結(jié)晶最新現(xiàn)狀的了解，還能夠?yàn)樘嵘鋬鏊a(chǎn)品質(zhì)量提供參考意見(jiàn)。