冻结海产品冰晶的形成机理与增长动力学研究及其对肌肉的影响作用

Fresh and high quality food products are in great demand worldwide. Storing food at freezing condition has many advantages as maintaining food freshness, retaining high food quality in a relative longer shelf life and suppressing growth of harmful microbes. The aim of this project is to clarify the formation mechanism and growth kinetics of ice crystals in the flesh of typical fish species from East China Sea, especially hairtail, yellow croaker and pomfret. Comparing the difference of freezing conditions, such as traditional freezing, superchilling and deep freezing, to investigate the effect of the formation and growth of ice crystal on the protein denaturation, cathepsin leak, lipid oxidation, water holding capacity, changes in microstructure and other quality parameters which resulting in changes in appearance and texture of aquatic products. The result of this study will improve the theoretical system of freezing technology and make improvement of overall quality during storage of aquatic food products. The expected outputs of this project would help a lot to enhance the utilization level of limited marine food resource, reduce the environmental pollution.

全球消费对于食品安全与营养的双重要求，使得冷冻技术得到极大关注和发展。在低于冰点的条件下贮藏可以保持食品的高度新鲜与营养、相对较长的货架期、且大部分有害微生物得到抑制。本项目拟以东海典型经济鱼类带鱼为主、黄鱼鲳鱼等为对照，采用水产化学、食品化学、蛋白质和酶学及现代生化分离手段，研究不同冷冻条件下鱼肉中冰晶的形成机理与增长动力学机制，通过比较常规冻结、微冻与深度快速冻结等不同方式对冰晶形成及后续贮藏过程中冰晶生长的影响，阐明冰晶的形成与冻储中冰晶的生长对鱼肉蛋白变性、组织蛋白酶外泄、脂肪氧化、鱼肉持水性能等的影响作用，从理论角度完善长期以来限制冷冻技术发展的基础知识体系。通过本项目的研究，促进冷冻技术的完善与发展，提高水产品贮运、保鲜制品的综合品质，为冷冻技术在食品领域的应用提供理论参考。

与陆生动物相比，水产品渔获之后，短时间内即极易腐败变质。为获得高品质水产品，满足日益增长的高蛋白低脂肪白肉优质蛋白源的消费需求，目前国内外70%以上的水产品均需采用冻结技术处理；冻结虽然可以降低微生物的活性，提高生物安全性，但水产品含有的大量水分因冻结形成的冰晶体积膨胀无可避免；且冻结贮藏过程中温度变化冰晶反复冻融导致冰晶的不断增长，使得冻藏水产品汁液流失，品质大幅劣变。本项目以带鱼、黄鱼、鲳鱼、海水虾类等水产品领域常见的海水产品为原料，对比研究常规冻结、微冻、液氮深度快速冻结等不同冻结方式，创新性地建立了冰晶快速检测分析的方法，通过扫描电镜技术观察冰晶的状态，分析冰晶形态对贮藏水产品肌肉微观结构的影响，基于分形维数建立冰晶形成与贮藏过程中冰晶增长动力学模型，阐明冰晶的形成与冻储中冰晶的生长对鱼肉蛋白变性、组织蛋白酶外泄、脂肪氧化、鱼肉持水性能等的影响作用，构建冰晶对冷冻水产品品质的影响评价体系，并在此基础上进行冰晶控制技术研究。研究结果促进、完善了水产品冻结及冻藏领域的理论体系，为水产品保鲜、加工、贮运提供理论参考。