宝典：冰温技术在食品贮藏中的研究进展
作者：应月*，李保国，董梅，户超
（上海理工大学食品与生物技术研究所，上海200093）
【慧聪暖通制冷网】[摘要]冰温技术是一种新型食品贮藏保鲜技术。本文介绍了冰温技术的原理及其在食品贮藏中的研究进展。作为冰温技术延伸的超冰温技术和冰膜贮藏技术未来会有广阔的发展空间。
[关键词]冰温技术贮藏保鲜超冰温
TheAdvancesonIce-temperatureTechniqueofFoodStorage
YingYue,LiBao-guo,DongMei,HuChao
(InstituteofFoodScience&BiologicalTechnology,UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai200093)
Abstract:Ice-temperaturetechniqueisanewtechnologyonfoodstorageandfresh-keeping.Inthispaper,theprinciplesandadvancesonice-temperaturetechniqueoffoodstoragearesummarized.Therecouldbeabroaddevelopmentalspaceforexceedice-temperatureandice-membranetechnique.
KeyWords:Ice-temperature,Storageandfresh-keeping,Exceedice-temperature
*作者简介：应月（1986-），女，硕士研究生，从事食品加工研究。联系地址：上海市军工路516号。上海理工大学食品与生物技术研究所，邮编：200093。E-mailyingyuemusic@163.com。
0前言
冰温技术起源于20世纪70年代的日本。1971年冬，日本鸟取县食品加工研究所的山根昭美发现了冰温，证实了以往的“0℃是生和死的临界温度，生物在0℃以下无法进行保存”的说法是完全错误的。冰温是处在冷却与冻结中间的温度带，是指零度至冻结点以上的未冻结温度区域。山根博士把0℃以下至冰点以上的温度区域定义为该食品的“冰温带”。
冰温贮藏技术的诞生，为果蔬等农产品的保鲜开辟了新的途径，作为继冷藏及气调贮藏之后的第3代保鲜技术，在农、畜、牧、水产品的贮存运输以及医学等领域内被推广利用。食品在此温度带保存，不仅可以有效地降低冷藏设备的能耗，还可以克服冻结食品因冰结晶带来的蛋白质变性、组织结构损伤、液汁流失等现象，与冷藏相比其贮藏期得到显著延长。在此温度带有些食品可进一步成熟，获得自然的风味和美味。因而，冰温贮藏的食品受到消费者的青睐。目前冰温技术已覆盖冷藏链的全过程，近年来我国也开发出电子冰温培养箱、冰温浓缩机等冰温设备。
1冰温技术原理
生物组织的冰点均低于0℃。当温度高于冰点时，细胞始终处于活体状态。这是因为，生物细胞中溶解了糖、酸、盐类、多糖、氨基酸、肽类、可溶性蛋白质等许多成分，而各种天然高分子物质及其复合物以空间网状结构存在，使水分子的移动和接近受到一定阻碍而产生冻结回避，因而细胞液不同于纯水，冰点一般在-0.5℃～-3.5℃之间[1]，某些食品的冰点见表1。
当温度高于冰点时，细胞始终处活体状态；当冰点较高时，加入冰点调节剂（如盐、糖等）可使其冰点降低。故冰温机理包含两方面内容：1）将食品的温度控制在冰温带内可以维持其细胞的活体状态；2）当食品冰点较高时，可以人为地加入一些有机或无机物质，使其冰点降低，扩大其冰温带[1]。
食品名称
冰点/℃
食品名称
冰点/℃
食品名称
冰点/℃
生菜
-0.4
牛奶
-0.5
柿子
-2.1
菜花
-1.1
蛋黄
-0.65
香蕉
-3.4
橙子
-2.2
洋白菜
-2.0~-1.3
鱼肉
-2.0~-0.6
柠檬
-2.2
番茄
-0.9
蛋白
-0.45
牛肉
-1.7~-0.6
洋梨
-2~-1
奶酪
-8.3
奶油
-2.2
草莓
-0.8
表1食品的冰点[2]
贮藏期限与冷藏相比可增长2~10倍的贮藏期限，并可长期活体保存生鲜食品的保存期~7天，且无法作活体保存可长期保存，但因结冰冻结，致使生物细胞坏死
品质差异利用冰温生物科技使生鲜产品更美味、营养增加且使有害微生物下降美味因冷藏时间增加而降低，有害微生物逐渐增加而致使腐烂生物细胞冻结破坏，解冻后营养流失，风味降低最多
类别
冰温
冷藏
冷冻
温度领域
0℃到冻结点的冰温与超冰温领域
0~10℃的温度领域
-18℃以下的温度领域
贮藏期限
与冷藏相比可增长2~10倍的贮藏期限，并可长期活体保存
生鲜食品的保存期~7天，且无法作活体保存
可长期保存，但因结冰冻结，致使生物细胞坏死
品质差异
利用冰温生物科技使生鲜产品更美味、营养增加且使有害微生物下降
美味因冷藏时间增加而降低，有害微生物逐渐增加而致使腐烂
生物细胞冻结破坏，解冻后营养流失，风味降低最多
食品在冰温条件下贮藏时，其品质（如蛋白质结构、微生物繁殖速度、酶活性等）发生变化，称为冰温效应。在冰点温度附近，为阻止生物体内冰晶形成，动植物从体内会不断地分泌大量的不冻液以降低冰点，不冻液的主要成分是葡萄糖、氨基酸、天冬氨酸等。冰温可有效抑制微生物的生长。在冰温条件下，水分子呈有序状态排布,可供微生物利用的自由水含量大大降低[3]。
冰温贮藏具有四个优点：1）不破坏细胞；2）有害微生物的活动及各种酶的活性受到抑制；3）呼吸活性低，保鲜期得以延长；4）能够提高水果、蔬菜的品质。其中第4点是冷藏及气调贮藏方法都不具备的优点。冰温贮藏与冷藏、冷冻的比较见表2。但是冰温贮藏也有缺点：1）可利用的温度范围狭小，一般为-0.5℃~-2.0℃，故温度带的设定十分困难；2）配套设施的投资较大[4]。
2冰温技术的应用
2.1果蔬贮藏
果蔬在整个贮藏过程中是活着的有机体，呼吸作用是其重要的特征。通常，随着果蔬贮藏温度的升高，呼吸作用增强，营养成分损失增加。研究表明,利用冰温贮藏水果和蔬菜可以抑制其新陈代谢,保持果蔬的色、香、味、口感。
西瓜属于冷敏性、呼吸跃变型果实，其含水量大，腐烂率高，易受微生物侵害。如果贮运方法不当，腐烂率常高达35%。赵晓梅[5]等将冰温技术与MAP贮藏(modifiedatmospherepackage)相结合贮藏“红优二号”品种西瓜，抑制果实的呼吸强度，使呼吸强度降到最低，并且推迟了呼吸高峰的到来，有效抑制了各种氧化还原酶的活性和乙烯的生成，减少果实的失水，降低了腐烂率，保持果实的硬度。
柳建良[6]等以7年生德庆贡柑果树为试验材料，研究3种贮藏温度对贡柑采后生理和贮藏品质的影响。贡柑采收后温度变幅范围在14℃~23℃，期间经历了2次降温和2次升温过程。其中贮藏后5d~9d，为第1次气温回升，其二氧化碳的释放明显受贮藏环境温度变化的影响，但并无呼吸高峰的出现。而在低温或冰温贮藏条件下，初期贡柑二氧化碳释放量均小于常温条件，低温条件最低，冰温条件其次；当贮藏至第7d~10d时，低温和冰温条件下出现了1次呼吸高峰过程，强度分别为0.538ml/L和0.455ml/L，明显高于贡柑正常的呼吸作用；其后两者呼吸作用处于低水平的平稳状态。
黄利刚[7]等利用冰温贮藏，测定了莲藕的冰点、色度、多酚氧化酶(PPO)、总酚、水份含量、还原糖、可溶性蛋白的变化，并与冷藏下的莲藕作了对比试验。结果表明：莲藕的冰点为-1.7℃；在冰温下贮藏，莲藕色度变化缓慢，变化幅度低于冷藏；PPO、总酚、水份含量的变化均小于冷藏；而还原糖、可溶性蛋白含量的变化在冰温下与冷藏差异不大；在冰温条件下，莲藕各种理化指标变化很小，对莲藕品质的影响较小，能有效保持莲藕的原有风味。
草莓在4℃条件下保鲜7d后失重损失及腐烂率分别为5.4%和37.2%，基本上失去商业价值和食用价值，且感官效果极差、外表皱缩、味感不佳、香气损失严重。张桂[8]等在冰温(-0.5℃)下保存草莓，最长可保存31d，并保持良好的色、香、味。
2.2水产品的冰温贮藏
水产品因其口味自然鲜美独特，深受人们的青睐。但水产品需要从产地运往消费地，在运输过程中由于受温度、运输方法等因素的影响，往往造成水产品死亡，损失较大。
厚壳贻贝不耐寒、临界温度在0℃上。曹井志[9]等在不同湿度条件下，对低温驯化厚壳贻贝在冰温、0℃、4℃、8℃以及常温条件下的保活效果进行了大量的试验，以探索厚壳贻贝的低温无水保活技术。实验结果表明：活率为98％时，在-1.5℃~-0.5℃可保活9d，在4℃和0℃都可保活7d，在8℃可保活4d；在生态冰温-1.5℃~-0.5℃保活最好。
D.Bahuaud[10]等在−1.5℃贮藏大西洋鲑鱼，4周后鱼肉保鲜较好，但鱼肉表面形成冰晶且冰温导致较高的液体损失、破坏了鱼肉中的纤维。A.S.Duun[11]等以冰鲜和冷冻鱼肉为对照，将大西洋鲑鱼分别保存在−1.4℃和−3.6℃条件下，在贮藏过程中评价大西洋鲑鱼感官品质。结果表明：冰温储藏下，大西洋鲑鱼失水率较低、组织蛋白酶仍保持活性；−3.6℃下，鱼肉组织硬度最高；如在−1.4℃和−3.6℃下辅以真空包装，大西洋鲑鱼的保存期将增加一倍。
吕凯波[12]等将冰温技术与真空包装、CO2充气包装相结合，可抑制黄鳝片中细菌的生长和总挥发性盐基氮(TVP-N)的产生，延长黄鳝片的保鲜时间。采用真空包装或CO2充气包装的黄鳝片冰温贮藏23d后TVP-N含量分别为95.80mg/kg和89.10mg/kg，可达到1级鲜度指标。但真空包装会导致冰温贮藏后期黄鳝片肉汁渗出率增大。
2.3肉制品保鲜与贮藏
鸡、鸭等动物宰杀后如不注意低温保鲜，极易被微生物污染。姜长红[13]等：以5℃冷藏鸡肉为对照，设置2个冰温处理，分别用7%NaCl、10%NaCl作预处理。结果:2个冰温样品分别在贮藏期12d和14d时，各项感官指标优良，完全符合国家统一标准一级鲜肉要求。贮藏27d后，各项感官指标完全符合国家统一标准二级鲜肉要求，而对照在第8天时变质。
陈秦怡[14]等将鸭肉分别置于5℃、5(±1)℃、-3℃、-3(±1)℃、-3(±2)℃的环境下贮藏，定期取出测定其感官、微生物和理化指标。结合各指标综合分析得出，5℃和5(±1)℃下鸭肉的贮藏期分别为7d和5d，-3℃、-3(土1)℃、-3(±2)℃下鸭肉的贮藏期分别为>33d、33d、30d。实验表明，冰温能很好的延缓食品的腐败；温度波动对冷藏食品品质影响很大，对冰温鸭肉品质的影响在贮藏后期才渐渐表现出来，且温度波动越小，影响越小。
张瑞宇[15]等以冰盐混合物为冷媒，自行设计了冰温保鲜箱，以4℃～5℃冷藏保鲜肉为对照,设置2个冰温（-1℃）处理,其中之一用0.3%vitc作预处理。在14d贮期中,定期抽样进行感官评定和生化检测。结果表明：贮期末,2个冰温样品pH值为6.1和6.0；POV值为0.039和0.032；TVB-N值为12.06mg/100g和8.1mg/100g；细菌总数为4.2×102cfu/g；各项感官指标优良,完全符合国家标准一级鲜肉要求,而对照在第8天时变质。
3其他冰温技术
3.1超冰温技术
目前，冰温贮藏技术主要用于新鲜食品的保存、加工领域，随着技术的发展，超冰温技术应运而生。通过调节冷却速度等，使贮藏食品温度达到冰点以下但仍保持生鲜过冷却状态的温度领域称为超冰温带[16]。食品温度在到达某一未冻结状态的下限温度称为破坏点。从结冰点开始到破坏点显示的未冻结状态，这个温度领域是超冰温领域。在此温度领域内，即使温度在通常冰点温度以下，生物体也不会冻结。
超冰温技术的最大优点[16]就是增加了活体的耐寒性，在更有利于贮藏品保存的同时必然增加糖、蛋白质、醇类等不冻液物质，使贮藏品的口感与风味均得到明显提高。
3.2冰膜贮藏技术
冰膜贮藏技术[1]即是在冰温贮藏之前，先在果蔬表面附上一层人工冰保护膜，以避免冷空气直接流过果蔬表面而发生干耗或冻害，主要是为一些低糖果蔬的冰温贮藏开发的。洋白菜等具有层状构造的蔬菜，在冰温贮藏时极易出现干耗、低温冻害或部分冻结等问题。经冰膜处理的洋白菜贮藏在-0.8℃环境下，表面仅出现了微弱冻害，2个月后变成深绿色，缓慢升温后又可以恢复到原来的的颜色。
4结束语
冰温技术是一项全新的贮藏保鲜技术，克服了冷藏和冻藏的种种缺陷，可以很好的保证食品的风味、口感和新鲜度。但冰温贮藏技术自诞生之后却没有得到很广泛应用。这是因为，冰温保鲜要求较高的技术，方法不易控制，一旦失误会造成很大的经济损失。此外，适合该技术的配套器材的研究与开发滞后也限制了该技术的推广应用。
近年来，冰温贮藏技术在日本、美国、韩国、台湾等国家和地区迅速发展。冰温技术的问世也为影响果蔬冰点的诸多因素、低温胁迫及植物抗寒生理等研究提出了新的课题。随着人们对冰温技术的不断研究发展，特别是超冰温技术、冰膜贮藏技术的出现，冰温的应用领域也将越来越广泛，应用前景广阔。
参考文献
[1]张辉玲,刘明津,张昭其.果蔬采后冰温贮藏技术研究进展[J].热带作物学报,2006,27(1):101-105.
[2]于学军,张国治.冷冻、冷藏食品的贮藏与运输[M].北京：化学工业出版社,2007.
[3]张娟,娄永江.冰温技术及其在食品保鲜中的应用[J].食品保鲜,27(8):150-152.
[4]黎冬明,叶云花,刘成海,等.冰温技术在食品工业中的应用[J].江西食品科技,1:32-34.
[5]赵晓梅,江英,吴玉鹏.“红优二号”品种西瓜冰温贮藏和冰温简易气调贮藏的研究[J].食品保鲜,27(1):141-144.
[6]柳建良,陆益明,张晚,等.不同贮藏温度对贡柑采后生理和贮藏品质的影响[J].安徽农业科学,2008，36(5):2035-2036,2084.
[7]黄利刚,李慧娜,张亮,等.冰温贮藏对莲藕品质的影响[J].华中农业大学学报,2008,27(2):317-320.
[8]张桂,赵国群.草毒冰温保鲜技术的研究[J].食品科技,3:237-239.
[9]曹井志,徐若,包建强.厚壳贻贝低温无水保活技术[J].安徽农业科学,36(10):4248-4249,4274.
[10]D.Bahuaud,T.Mørkøre,Ø.Langsrud,etal.Effectsof−1.5°CSuper-chillingonqualityofAtlanticsalmon(Salmosalar)pre-rigorFillets:Cathepsinactivity,musclehistology,textureandliquidleakage[J].FoodChemistry,111(2):329-339.
[11]A.S.Duun,andT.Rustad.QualityofsuperchilledvacuumpackedAtlanticsalmon(Salmosalar)filletsstoredat−1.4and−3.6°C[J].FoodChemistry,106(1):122-131.
[12]吕凯波,熊善柏,王佳雅.包装处理方式对冰温贮藏黄鳝片品质的影响[J].华中农业大学学报,2007,26(5):714-718.
[13]姜长红,万金庆,王国强.冰温贮藏鸡肉的试验研究[J].食品机械,24(1):63-66.
[14]陈秦怡,王国强.冷藏与冰温贮藏鸭肉的实验比较[J].食品工业科技,29(6):271-273.
[15]张瑞宇,殷翠茜.新鲜猪肉冰温保鲜的研究[J].食品科技,2:113-116.
[16]李林,申江,王晓东.冰温贮藏技术研究[J].保鲜与加工2008,2;38-41.
