食品冻结时的变化

水的热导率为0.6W/（m.℃），并的导热率为2.21W/（m.℃），冰的热导 率约为水的四倍。食品中其他成分的导热率基本上是一定的，但水在食品中的含 量很高，当温下降，食品中的水分开始冻结，热导率相应增大，食品的冻结速度 加快。

干耗 目前大部分食品是以高速冷风冻结，因此在冻结过程中不可避免 会有一些水分从食品表面蒸发出发，从而引起干耗，设计不好的装臵干耗可达到 5% ～7% ，设计优良的装臵干耗降至0.5%～1%。由于冻结费用通常只有食品价值 的1%～2%，因此比较不同的冻结方法时，干耗是一个非常重要的问题。。产生干 耗的原因是:空气在一定温度下只能吸收定量的水蒸气，达到最大值时，则称为含 饱和水蒸气的空气，这种水蒸气有一个与空气饱和程度相应的蒸汽压力，他在恒 定的绝对湿度下随温度升高将会变小。空气中水蒸气的含量很小时，水蒸气压力 亦很小，而鱼 肉和果蔬等由于含有水分其表面水蒸气压力大，这样从肉内部移到 表面并蒸发，直到空气不能吸收水蒸气，即达到饱和为止，也就是不在存在蒸汽 压差。温度低空气中蒸汽压会增大，故温度低干耗小。

脂质分解的氧化产物对蛋白质变性有促进作用。脂肪在耐低温的磷脂酶作用下水解产生 游离脂肪酸，其氧化产物醛、酮等可促使蛋白质变性。 由于生成冰晶，使细胞微细结构紊乱，引起肌原纤维变性。这些原因是互相伴随发生的， 因动物性食品种类、生理条件、冻结条件不同而由某一原因起主导作用，其中脂类的分解氧 化在冻结时不明显，在冻藏时较突出。蛋白质变性后的主要表现为：持水力降低、质地变硬、 口感变差，同时加工事宜性下降。如用蛋白质冷冻变性的鱼肉加工鱼糜制品，产品缺乏弹性。 蛋白质变性可造成细胞死亡，解冻后组织解体、质地软化、流出汁液、风味下降。

非水相组分被浓缩
水结冰后，食品中非水相组分的浓度将比冷冻前变大。食品在冻站时，水分 是以纯水的形式形成冰结晶。因此非水组分几乎全部都浓集到末结冰的水中，其最 终效果类似食品的普通脱水。食品冻结的浓缩程度主要受冻结速度和最终温度的影 响。食品冻结出现的浓缩效应，还会导致未冻结落液的相关性质的改变，使非结冰 相的PH、可滴定酸度、离子强度粘度、冰点表面和界面张力、氧化-还原电位等发生 明盈的变化此外，还将形成低共溶混合物，溶液中的氧气、二氧化碳等可能逸出， 水的结构和水与溶质间的相互作用也周烈地改变，同时由于浓缩使大分子间的距离 缩小，更加紧密地聚集在一起，使之相互作用的可能性增大，大分子胶体溶液的稳 定性受到破坏。上述变化常常有利于提高反应的速度。所以冷陈对反应速度的影响 有两方面: 降低温度使反应变得非常缓慢，而冷冻所产生的浓缩效应却又导致反应速 度的增大 冷冻浓缩所造成的损害可以发生在冻结、冻藏和解冻过程中，对食品的损害 程度与食品的种类和工艺条件有关，一般对动物性食品的影响大于植物性食品。

生物（是指小生物，如寄生虫和昆虫之类）经冻结都会死亡。在﹣23℃冻结温度 条件下，东接肉虽不能达到完全杀菌，但除个别微生物仍能生存外，对大多数微生物特 别是肉中的寄生虫有致命作用。如寄生在猪肉中的旋毛虫在温度低于﹣17℃时两条就会 死亡，猪囊虫在﹣18℃时就会死去，钩条虫类在温度﹣18℃时三天内死亡，肉体中的弓 形属类、毒素在温度﹣15℃Байду номын сангаас，两天以上即可死亡：囊尾虫在温度﹣12℃时及可完全死 亡。大马哈鱼中的裂头条虫的幼虫在﹣15℃下五天死去，因此冻结对肉类所带有的寄生 虫有杀灭作用。


除蒸汽压差外，干耗还与食品表面积、干耗还与食品表面积，冻结时间有关，其 计算如下： qm=βA（pf-pa） qm=单位时间内的干耗量，单位为kg/h β-=蒸发系数，单位为kg/（h·m2·pa） A=食品的表面积，单位为m2 Pf=食品表面的水蒸气压力，单位为pa pa=空气的水蒸气压力，单位为pa 上述关系式表明，蒸汽压差大，表面积大，则冻结食品的干耗亦大如果用不透气 的包装材料将食品包装后冻结，由于食品表面的空气处于饱和状态，蒸汽压减小， 就可以减少冻结食品的干耗
组织的变化
冻结可对食品的组织结构产生不利影响，如造成组织破坏，引起组织软化、流汁。 一股认为这些影响不是低温的直接影响，而是由于冰晶体的膨大而造成的机械损伤，细 胞间隙的结冰面引起细胞脱水、死亡，从而失去新鲜特性的控制能力. 机械损伤 机械损伤又称东伤食品在冻结时细胞间隙形成的冰晶体会越来越大，体科的膨胀 和食品内部存在的温度梯度等会导致产生机械应力并产生机械损伤。机械损伤对脆弱的 食品组织如果蔬等植物组织的损伤较大。植物性食品受到机械损伤时，氧化酶活动增强 而出现褐变。故植物性食品如蔬菜冻结前经烫漂、杀酶，冻结中不会褐变。动物性食品 受机械损伤后，解冻时体液流失，并因胶质损伤而引起蛋白质变性。 细胞的溃解 植物细胞由原生质形成，表面有原生质膜，外侧有以纤维素为主要成分的细胞壁。 原生质膜能透水不透溶质，极软富有弹性，能吸水T膨胀细胞壁则不同，水和溶质均可 透过，它又较厚缺乏弹性，植物细胞冻结时，原生质膜胀起，细胞壁会胀破，不能保持 原来形状，细胞死亡时原生质膜随之破坏，溶液叫可以任意出入，解冻时有体液流出。 动物细胞膜软，有弹性，仅是一层原生质膜而没有细胞壁。解冻水分膨胀，细胞仅出现 伸展和失掉能力。
食品冻结时的变化

食品在冻结的过程中将发生各种各样的变化，主要有物理变化、组织变化、化学 变化
1.物理变化

体积膨胀和产生内压，0℃的纯水冻结之后体积增加约8.7%。食品冻结后也会发 现体积膨胀，但膨胀的过程比纯水小，食品体积约增加6%。当然并的温度每下降 1℃其体积收缩0.0165%，两者相比较，膨胀要比收缩大的多，所以含水分多的食 品冻结时，体积膨胀。当冻结时，水分从表面向内部冻结。在内部水分冻结而膨 胀时，会受到外部冻结层的阻碍，于是产生内压。从理论上讲这个数值达到 8.7MPa，所以有时外层受不了内压而破裂，逐渐使内压消失。如冻结速度很快的 液氮冻结时就产生龟裂，还有在内压作用下使内脏的酶类挤出、红血球崩坏、脂 肪向表层移动等，由于血球膜的破坏，血红蛋白流出。加速了变色
b)
比热容，导热率等热力学特性有所改变，比热容是单位质量的物体温度升 高或降低1K（或1℃）所吸收或放出的热量。冰的比热容是水的1/2.食品的比热容 随含水量而异，含水量多的食品比热容大，含脂量多的食品比热容小。对一定含 水量的食品，冻结点以上的比热容要比冻结点以下的大。比热容大的食品在冷却 和冻结时需要的冷量大，解冻时需要的热量多
影响食品冻结过程体积变化的因素：
a)
成分 主要是食品中水分的质量分数和空气的体积分数。水是导致食品冻结后 体积变化的原因，水分的减少会使冻结时体积的膨胀减少，食品内部的空气的 主要存在于细胞之间（特别是植物组织），空气可为冰晶的行程与长大提供空 间，因此空气所占的体积增大秒回减少体积的膨胀。 冻结时未冻结水分的比例，食品中可冻结的自由水减少，冻结时冰晶就减少。
引起食品腐败变质的微生物包括细菌霉菌酵母三种。其中与食品腐败和食物中毒 关系最大的是细菌。微生物的生长、繁殖需要一定的温度，当温度低于最合适温度时， 微生物的生长受到抑制;当温度低于最低温度时，微生物即停止繁殖。冻结可抑制或阻止 微生物的生长繁殖。但应当注意，不能期待利用冻结杀死冻结前污染的微生物，只要温 度回升，微生物会很快繁殖。所以要求在冲借钱尽可能杀灭细菌

（2）变色 冷冻鱼的变色从外观上看有褐变、黑变、褪色等。鱼类变色的原因包 括自然色泽的分解和新的变色物质产生两方面。自然色泽的破坏如红色鱼皮的褪色、 冷冻金枪鱼的变色：产生新的变色物质，如鳕鱼肉中的核酸系物质反应生成核糖，在 与氨基化合物发生美拉德反应产生褐变，胳氨基酸的氧化造成虾类的黑变，肌肉的肌 红蛋白受空气中氧的作用而变色。变色使外观不好看，而且会产生臭味，同时影响冻 品的质量 4.生物和微生物的变化

气体膨胀

组织细胞中溶解于液体中的微量气体在液体冻结时发生游离而体积增加数百倍，从而损 害细胞和组织，引起质地的改变。一般植物性食品的组织结构脆弱，细胞壁较薄，含水 量高，缓慢冻结会造成严重的组织结构的改变，应该速冻，避免组织收到损伤
化学变化 1、蛋白质冻结变性 冻结后的蛋白质变化是造成质量、风味下降的原因，对于动物性 食品，构成肌肉的主要蛋白质是肌原纤维蛋白质，在冻结过程中，肌原纤维蛋白质会发 生冷冻变性。造成蛋白质冷冻变性的原因有以下几点： 冰结晶生成无机盐浓缩，盐析作用或盐类直接作用使蛋白质变性。 冰结晶生成时蛋白质分子失去结合水，蛋白质分子受压集中，互相凝集。