《诗经·豳风·七月》中有“二之日凿冰冲冲，三之日纳于凌阴”，对西周时期人们凿冰藏于冰窖的活动进行了描述，这是人类最早有关利用天然冷源保藏食品的记载。从周代的冰窖、冰鉴，再到如今的冰箱、冷柜，食物保鲜的升级，贯穿了整个人类文明史。而这都离不开一个“冻”字，冷冻一直以来都是最有效的食物保存方法，可以帮助我们延长食物的保质期，减少浪费。那么冷冻保鲜的原理是什么？传统的冷冻方式又有什么弊端呢？

冷冻利用低温环境下细菌和微生物的生长受到抑制，从而延缓食物的腐败和变质。然而，在使用传统的冷冻方式 (空气冷冻、浸没冷冻等) 时，食物中的水分会结成恼人的不规则冰晶，这些冰晶会破坏食物的超微结构，从而使其营养价值、色泽、风味等发生较大变化。随着生活品质的不断提升，人们对食品储存的要求也由从前的“不变质”上升为如今的“更鲜美”，针对上述“冻出来”的问题，冷冻技术也在不断地进化。

01 用磁场解决“冻出来”的问题

磁场冷冻可谓是近年来冷冻技术中最出圈的“硬核黑科技”，是一种利用磁场和低温环境来冷冻食品的技术，也是一种新型的非热物理加工技术。磁场冷冻通过对食品施加磁场，使其水分子间的键联更紧密，形成的网络更稳定，从而使食品更容易被冷冻，并在冻结过程中形成大小均匀的冰晶，以保护食品的品质属性。

磁场冷冻原理 图片来自网络

磁场冷冻最初被用于保存生物细胞和器官等医疗用途，如今也开始逐步走近我们的日常生活。相较于传统冷冻，磁场冷冻不仅可以保持食品的营养、口感、色泽，还可以减少食品损失，填补了高端、娇嫩生鲜食品的保鲜难题。

磁场冷冻和传统冷冻的区别

02 褐藻寡糖：为磁场冷冻助力

褐藻寡糖是一种取自海洋的绿色抗冻剂，它由褐藻胶降解产生，由β-D甘露糖醛酸 (ManA) 和C-5差向异构体α-L古洛糖醛  (GulA) 通过1-4糖苷键连接而成。褐藻寡糖可以阻碍冰晶的生成，并且有良好的抗菌、抗氧化能力，还可以延缓蛋白质变性，提高水产品的保水能力，使其保持良好的品质。目前关于天然源抗冻剂对磁场冷冻的协同增效作用的研究尚处于发展阶段。

褐藻寡糖 图片来自网络

03 褐藻寡糖协同低磁场冷冻在鲢上的探索

鲢 (Hypophthalmichthys molitrix) 是中国主要的养殖型淡水鱼类之一，其肉质鲜美、营养丰富，是鱼糜加工的主要原料之一。冷冻贮藏是鱼糜制品的主要保存方法，然而，长时间的冻藏会导致冰晶生长，引起肌原纤维蛋白变性，进而影响鱼糜品质。因此，探索新型的冷冻方式来减弱肌原纤维蛋白的变性程度，保持良好的鱼糜品质变得尤为重要。

本研究以提取的肌原纤维蛋白与0.6% (w) 褐藻寡糖混合采用 2 和0 mT低磁场结合−20 ℃ 冷冻为实验组，以冷藏箱−30 ℃ 的常规冷冻组作为阳性对照组，以−20 ℃下无处理为空白组，同期冷冻鲢肌原纤维蛋白共28 d。

浊度、溶解度、表面疏水性

浊度是评价蛋白质聚集状态的指标，溶解度可反映肌原纤维蛋白的凝胶强度，而表面疏水性则可反映蛋白质的变性程度。经褐藻寡糖协同低磁场冷冻处理后，溶液的浊度降低，溶解度升高，减少了疏水基团的暴露，更好地抑制了蛋白质变性。

巯基

巯基对于维护肌原纤维蛋白空间结构的稳定性有重大意义，其中活性巯基易被氧化生成二硫键，而二硫键的形成是导致肌原纤维蛋白发生变化的主要原因。褐藻寡糖协同低磁场冷冻表现出较高的总巯基和活性所基含量，有利于保护肌原纤维蛋白空间结构的稳定性。

蛋白质的二级和三级结构

傅里叶变换红外光谱能够利用分子中有振动模式的化学键来研究分子的结构，在测定蛋白质二级结构中发挥重要作用。傅里叶红外变换光谱显示经褐藻寡糖修饰后的肌原纤维蛋白变性程度最低，α-螺旋含量较高，二级结构更加稳定。

不同冷冻方式下MP的红外光谱图

内源性荧光光谱检测显示，褐藻寡糖协同低磁场冷冻处理对减少蛋白质中色氨酸残基的暴露和蛋白质展开变性具有良好的效果，对肌原纤维蛋白三级结构的保护具有积极作用。

图4 (a)不同冷冻方式下MP内源性荧光光谱和(b)不同冷冻方式下MP的最大荧光强度

04 解决“卡脖子”难题：还有很多要做

本研究期望能为延缓以鲢鱼为原料的水产预制菜在加工过程中的蛋白质变性，保持产品品质，提供一种新的冷冻方法。然而，在探索低磁场冷冻工艺中，针对不同原料，褐藻寡糖的最适添加量以及合适的磁场强度将成为进一步的研究目标，褐藻寡糖协同低磁场冷冻对肌原纤维蛋白中抑制冰晶生长的机理，还需要更深入探索。冷冻方案对鱼糜、鱼肉品质的影响，将进一步验证褐藻寡糖协同低磁场冷冻方案的优势，有助于解决制约冷冻加工行业的能耗大、产品品质降低的瓶颈问题。

撰文 | 逯晓燕

编辑 | 江　睿