江西师范大学刘芮汐（第一作者）、谭春明博士（通信作者）等论述了冻藏过程中鱼肉品质劣变机理的研究进展，并基于国内外报道的新型冻融技术在不同鱼制品加工中的应用，对冻藏鱼肉品质劣变的控制技术进行了综合评述，以期为鱼肉品质控制研究提供一定的理论指导。 Introduction 鱼类是日常生活中蛋白质摄入的主要来源之一。我国作为一个渔业大国，在鱼类生产和消费方面居世界领先地位。然而，由于鱼类的易腐性，通常需要通过有效的贮藏和保鲜技术满足市场对高质量水产品日益增长的需求，冷冻是最常用和最有效的保持鱼类新鲜度的方法。但在冻藏过程中仍会发生鱼肉品质劣变，如脂肪氧化、蛋白质降解、水分流失、肌肉品质下降等；甚至会导致鱼腥味、氧化鱼油味、腐败产生的恶臭等臭味物质的产生。这些问题严重影响鱼的味道、营养价值和食品安全，造成巨大的经济损失。因此，研究鱼类在冻藏过程中的品质劣变机理和控制技术具有重要意义。 总体而言，鱼类冻藏过程中品质劣变的机理和控制技术研究取得了一定进展，但仍存在一些挑战和问题需要进一步解决。未来的研究可着眼于探索更精细的品质劣变机理，开发更高效的冻藏质量控制技术，为提高冻鱼产品的质量和市场竞争力提供更多的科学依据和技术支持。 Results 基于鱼类冻藏过程中品质劣变的特点和机理，介绍了大而不均匀的冰晶造成的机械损伤是品质劣变的根本原因。冷冻过程可被动态调节以减少蛋白质氧化、脂质氧化和内源酶的作用。一些调节冰晶成核、生长行为和重结晶的新技术以及增加冻结的新技术在保持和调节鱼品质方面发挥了积极作用。新兴的冷冻技术有很大的潜力，多种技术的结合可能更有效地保持冷冻鱼的质量。今后，我们将进一步改进和优化低温冷冻技术，冷冻环境的优化，结合抗氧化添加剂、气调包装、超高压等技术，有望解决低温贮藏过程中鱼肉的微生物腐败和氧化问题，有利于保持鱼肉的色、香、味和营养。 鱼肉是一种高度组织化的组织，包括肌肉组织、结缔组织、脂肪组织和骨组织。鱼肉中冰晶生长的原因之一是周围的水或水蒸气汇聚到冰晶表面并凝结附着在上面。冰晶形成的物理动力学主要包括结晶和重结晶。由于压差的存在，水蒸气会从高蒸汽压区向低蒸汽压区迁移，并继续凝结附着在冰晶表面，使大冰晶不断生长，而小冰晶减少消失。在冻藏过程中，冰晶的形成并不是最终状态，其形态和分布处于动态变化中。这些冰晶在冻藏过程中以微小冰晶为核心进行重结晶，这种现象可以归因于冰晶结构中较小冰晶周围水分子的表面自由能相对较高，使得这些水分子不稳定，容易脱离冰晶表面。这些分离的水分子然后再沉积在较大冰晶的表面，导致小冰晶融化，大冰晶变大。冰晶形成与鱼类的物理特性如大小、形状、含量以及冷冻过程中的条件有关。当环境温度迅速下降（速冻）时，肌细胞内外的水发生原位相变，并伴随着大量冰晶的形成。同时，肌肉核心和表面的应力类型发生变化，导致微裂纹形式的机械损伤（冰晶效应），而在慢速冷冻条件下，蛋白质变性程度相对较高。冰晶的过度生长会对肌肉细胞造成不可修复的机械损伤，直接破坏肌肉纤维的高度组织化结构。细胞结构的破坏引发内源性酶（如组织蛋白酶）和促氧化剂（如血红蛋白铁）的释放，从而加速氧化过程。另一方面，冰晶生长引起的水迁移导致肌肉蛋白质微环境的变化（如溶质浓度和pH值增加）和蛋白质构象的变化。 A.鱼组织；B.鱼的HE染色切片的光学显微照片；C～E.扫描电镜照片；F.鱼体内的水分分布。 图1 鱼肉组织的形态、显微结构和水分分布 图2 冰晶形成机制 图3 冰晶对冻藏鱼肌肉细胞的影响 冻藏可以减缓鱼肉内的代谢过程，但冰晶的形成会导致细胞破裂和肌纤维损伤，改变肌肉的物理性质（如质地和持水性）、化学过程（如蛋白质聚集、变性、氧化、变色、脂肪分解和脂质氧化）和感官特性（如风味和感官特性）。随着储存时间的增加，鱼肉会发生蛋白质聚集、变性、脂肪分解和脂质氧化，微生物会逐渐生长繁殖，导致鱼肉变质，降低其营养价值，甚至产生有害物质。鱼肉的硬度、弹性、内聚性和咀嚼性均呈持续下降趋势。同时冷冻诱发的冰晶对肌肉组织造成的机械损伤，导致解冻后风味物质大量流失。这种细胞损伤还会造成营养物质的流失，虽然低温环境可以抑制微生物的生长，但在某些情况下，如冷冻速度足够快或冷链不完整，仍然可以导致微生物的存活和繁殖。鱼肉中微生物的生长会加速腐败过程，影响鱼肉的食用品质。 肌肉氧化是食品品质下降的重要原因。这个过程主要涉及脂肪和蛋白质的氧化。脂肪的水解及其随后的氧化会导致鱼肉发出令人不喜的气味，严重影响消费者的接受程度，缩短鱼制品的货架期。鱼肉的氧化分解过程受多种因素的影响，如肌肉组织损伤程度、脂肪酸组成的差异、环境温度和水分活性的变化、金属离子的存在、内源酶的作用、氧浓度和微生物活性等。脂肪的氧化过程包括酶促氧化、自由基链式反应和光敏氧化。后2 种也被称为自动氧化，是鱼肉中脂肪氧化的主要形式。在这种化学反应中，脂肪酸和氧分子之间的相互作用产生稳定性差的过氧化物和氢过氧化物，它们促进新自由基的产生并引发连锁反应。蛋白质氧化是一个复杂的多阶段链式反应，可以由活性氧或直接引发，也可以由糖或脂质氧化衍生物间接引发。该过程类似于脂质氧化，主要经历3 个连续阶段：链起始、链转移和链终止。鱼肉的品质变化还受多种生化反应的调节，其中最关键的是酶促氧化。这一过程主要涉及三类酶：磷脂酶、脂肪酶、脂肪氧化酶，分别作用于磷脂和三酰甘油，促进游离脂肪酸的释放。这些释放的脂肪酸在进一步氧化过程中形成各种挥发性氧化产物，包括羰基化合物、醇和烷烃，这些氧化产物使鱼肉在感官上具有独特的气味特征。 图4 冷冻条件下鱼类氧化引起品质劣变的途径 虚线表示脂质氧化自由基链式反应的终点。 图5 鱼体内脂质氧化（A）和蛋白质氧化（B）引起的自由基链式反应 为降低鱼类在冷冻过程中的冰害，保持产品的品质，越来越多的学者开始探索有效的策略来调控结冰。电场辅助冷冻技术基于对水分子极化效应的深入探索，通过降低水分子的自由能来调控冰晶的生长过程。磁场辅助冷冻技术在食品冷冻过程中应用磁场来提高冷冻效率，其原理可能是磁场可以降低食物中水的表面张力，从而影响冰晶形成的速度。具有冰核活性的细菌可以在冰核蛋白的作用下可以形成规则的冰核。目前，核蛋白的研究和应用在提高昆虫抗冻性、植物保护、作物耐寒性、食品工业加工和人工造雪等领域受到广泛关注。高压冷冻技术也是改善水产品品质的重要手段，在鱼类加工中已显示出显著效果。该技术已广泛应用于大菱鲆、大西洋鲑、大黄鱼等经济鱼类。抗冻蛋白又称热滞蛋白，是生物体暴露于低温环境时诱导产生的一类抗逆蛋白。这些蛋白质通过调节细胞内外冰晶的形成从而修饰冰晶的形态，控制冰晶的生长过程，有效抑制胞外重结晶现象来保护生物体免受低温造成的损害。超声波辅助浸渍冷冻是一种利用二次制冷技术对食品进行深冷处理的方法。是显著提高冷冻食品质量的有效手段。这种方法主要涉及将食物放置在温度较低的环境中并利用载冷剂的冷却效率来优化食物冷冻过程。液氮喷雾冷冻（liquid nitrogen spray freezing，LNSF）利用蒸发过程中吸收的大量热量来达到快速传热或冷冻的速度，LNSF过程中的食品在短时间内处于最大结晶温度范围，产生细小且分布均匀的冰晶。因此解冻后最大限度地保留了食物原有的色、香、味。不同类型的冰调节材料已经显示出调节冰的形成。磷酸盐、甘油、蔗糖和多酚等传统成分具有有效的冰调节能力，可以以允许的浓度用作食品成分。 图6 用于冷冻鱼肉质量控制的新型冷冻技术 Abstract Frozen storage is a prevalent technique for maintaining the freshness of fish. However, fish quality is susceptible to decline throughout the freezing period, substantially impacting its flavor and nutritive content. Hence, this article examines the mechanisms behind the quality degradation and the control strategies employed to preserve fish during frozen storage. Firstly, the formation of ice crystals and the reasons for the decline of fish meat quality were clarified. Secondly, the factors that may lead to quality deterioration during frozen storage were analyzed, including protein denaturation, fat oxidation and enzymatic reaction. Furthermore, the novel freezing control technologies for the deterioration of fish frozen storage quality were reviewed, including the technology of adjusting the nucleation, growth behavior, and recrystallization of ice crystals, and the technology of improving the freezing rate. Finally, the development direction of the research on the deterioration of frozen fish quality in the future was prospected, and novel technologies and methods to improve the quality of frozen fish were pointed out, which is expected to lay a foundation for higher quality frozen fish meat in the future. 引文格式 Liu R, Tan C, Tu Z, et al. Research progress on the mechanism of fish quality deterioration during frozen storage and novel control technologies. Food Science of Animal Products, 2025, 3(1): 9240105. https://doi.org/10.26599/FSAP.2025.9240105 作者介绍 谭春明 讲师 江西师范大学健康学院 谭春明，男，博士，江西师范大学高层次引进人才，硕士生导师。主要从事水产品加工与贮藏保鲜技术、水产品及其副产物高值化利用方面的研究工作。主持承担省自然科学基金项目2 项，主持江西省职业早期青年科技人才培养项目1 项，参与多项国家及省部级项目。在国内外主流学术期刊上发表论文40余篇（其中第一或通信作者20余篇），包括在《Food Function》《Food Control》《LWT-Food Science and Technology》等中国科学院一区Top期刊发表SCI论文10余篇，申请中国发明专利11 项，其中授权发明专利4 项；申请软件著作3 项；参编著作1 部；参与制定团体标准2 项。受邀担任《Journal of Future Foods》《eFood》《Food Science of Animal Products》《肉类研究》等期刊青年编委。 刘芮汐 硕士研究生 江西师范大学健康学院 刘芮汐，硕士研究生，现就读于江西师范大学健康学院生物与医药专业，主要研究方向为水产品加工与高值化利用。
