我国预制菜产业的发展进入了快车道，成为推进一二三产业融合发展、满足消费升级、关系居民饮食健康的重要抓手。冷冻技术的应用对延长预制菜肴产品货架期，保持菜肴新鲜度、风味、营养价值和外观形态等品质具有十分重要的作用。但冷冻过程中形成的冰晶破坏了食品的纤维和细胞膜结构，导致食品结构稳定性变差、质地松软、加速氧化变质、质量与营养损失严重等问题。

天津商业大学生物技术与食品科学学院的崔立业、关文强*和中国农业科学院农产品加工研究所的李侠*等人以土豆烧牛肉预制菜肴为研究对象，探究不同温度（-18 ℃和-38 ℃）条件下，浸渍冷冻和空气冷冻两种冻结方式基于冷冻介质不同引起的冻结速率差异对菜肴冻结品质的影响，旨在为中式菜肴的工业化加工及冷冻锁鲜品质保持技术开发提供理论依据。

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不同冻结方式下的冻结曲线

食品的冻结品质与冻结速率密切相关，冻结速率越快，冻结过程中容易生成细小而均匀的冰晶，从而减小冰晶对食品内部细胞、组织、蛋白质等结构的破坏，有利于保持食品的营养价值和品质。如图2所示，浸渍冷冻处理的牛肉、土豆整体比空气冷冻处理组冻结时间短，可能是浸渍冷冻采用液态制冷剂，液体比空气具有更高的传热系数，提高了冻结速率。同时冷冻介质温度对菜肴冻结速率也有较大的影响，如表2所示，AF -38 ℃ 处理组中牛肉、土豆总冻结时间较AF-18 ℃组分别缩短了79.09%、81.04%，说明较低的冷冻温度能显著提高冻结速率。Yang Fang等研究也发现-50 ℃空气冷冻较-18 ℃空气冷冻河豚鱼片的冻结速率缩短了54.40%；然而AF-38 ℃组冻结速率低于IF-18 ℃组，冷冻介质比冷冻温度对样品冻结速率的影响更大。IF-38 ℃组中牛肉、土豆通过相变阶段时间分别为9.67、10.92 min，相比于AF-18 ℃、AF-38 ℃、IF-18 ℃3 个处理组，IF-38 ℃组牛肉分别缩短了96.02%、82.02%、62.94%，土豆分别缩短了97.34%、84.14%、60.66%。相变阶段是最大冰晶生成阶段，影响着食品冻结过程中冰晶的大小与分布，通过该阶段的时间越短，形成的冰晶越小且分布均匀，对食品的品质破坏程度越低。

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不同冻结方式对土豆烧牛肉菜肴色泽的影响

菜肴的颜色外观通常决定其可接受性，颜色变化是评价菜肴品质的一个重要因素。如表3所示，相较于对照组，冻结复热后的样品中牛肉L*值均显著增高（P＜0.05），其中AF-18 ℃处理组中牛肉的L*值最大，可能是其冻结速率较慢，冰晶对牛肉组织破坏程度大，使得内部水分流出，导致亮度较高，同时a*值、b*值均高于对照组，而IF-38 ℃处理组中牛肉a*值、b*值与对照样品接近，a*值没有显著差异（P＞0.05）。不同冻结处理后样品中土豆的L*值均显著降低（P＜0.05），空气冷冻处理组中土豆a*值为正，表明红度较高，同时冷冻后样品中土豆的b*值增高，均显著高于对照组（P＜0.05），浸渍冷冻处理组之间土豆的b*值没有差异，其中IF-38 ℃处理组中土豆的b*值更接近对照组。因此相比于其他冷冻方式，IF-38 ℃组能够更好地维持菜肴的色泽。

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不同冻结方式对土豆烧牛肉菜肴质构特性的影响

质构特性是评价菜肴品质的一项重要指标，如表4所示，冻结处理后菜肴中牛肉的硬度、弹性都显著低于对照组（P＜0.05），可能是因为冻结过程中冰晶的形成使得牛肉肌纤维内部的压力增大，导致肌肉纤维出现机械断裂或变形，引起牛肉硬度、弹性下降，而IF-38 ℃处理组中牛肉的硬度、弹性最大，其次由大到小为IF-18 ℃、AF-38 ℃、AF-18 ℃处理组，可能是IF-38 ℃处理组冻结速率快，相变时间短，易形成小而均匀的冰晶，最大限度地减小了牛肉组织和细胞的机械损伤，表现出较高的硬度和弹性；相同冷冻介质中，AF-38 ℃处理组中牛肉的硬度、弹性均显著高于AF-18 ℃组（P＜0.05），浸渍冷冻组结果与其一致，说明-38 ℃低温冷冻更有利于保持菜肴的品质。冻结处理后牛肉的咀嚼性下降，其中AF-18 ℃处理组显著低于其他处理组（P＜0.05），可能是由于冰晶的形成对牛肉组织结构、质地、水分含量等影响，导致冻结处理后牛肉咀嚼性降低，整体口感变差；IF-38 ℃处理组的牛肉剪切力为25.35 N，更接近对照组（26.70 N），而AF-18 ℃处理组剪切力最低，比对照组牛肉剪切力下降了35.92%，主要是冷冻过程中形成了大而不规则的冰晶，破坏了牛肉组织及肌纤维结构，导致剪切力降低，嫩度增加。赵立柱等发现，冻融过程中冰晶的形成使牦牛肉的肌纤维受到一定的机械损伤，发生断裂、降解，导致剪切力下降，嫩度增加。不同冷冻处理后菜肴中土豆的硬度均显著降低（P＜0.05），其中IF-38 ℃处理组中土豆的硬度为341.95 g，显著高于其他处理组（P＜0.05），更好地维持了土豆的质地。

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不同冻结方式对牛肉、土豆微观结构的影响

通过微观结构表征冷冻过程中由于冰晶生成所引起的食品机械损伤是评估冷冻对食品组织结构影响的有效方法。低冷冻速率产生的大冰晶会对食物组织造成不可逆的损伤，而高冷冻速率通常会通过产生小冰晶显著保护食物的微观结构。如图3A所示，对照组中牛肉肌纤维结构完整，纤维之间排列紧密，未出现孔隙，而AF-18 ℃、AF-38 ℃处理组中牛肉的肌纤维结构均出现了不同程度的弯曲和断裂，Chen Xiaoqiao等研究不同冷冻方法处理的鲈鱼组织微观结构发现，冷冻后鲈鱼样品的肌原纤维表现出不同程度的弯曲和断裂，与本研究结果一致。AF-18 ℃处理组肌纤维结构断裂最严重，组织结构出现塌陷，纤维之间产生了较大的孔隙。在缓慢冷冻过程中牛肉组织中细小冰晶向大冰晶表面迁移发生重结晶，导致冰晶的体积不断膨胀并挤压肌肉纤维，纤维受机械损伤断裂，留下更大的孔隙；而IF-18 ℃和IF-38 ℃处理组纤维结构较为完整，轮廓清晰可见，其中IF-38 ℃处理组肌肉纤维结构最完整，纤维束之间间隙最小，排列更整齐、更紧密。如图3B所示，对照组中土豆的细胞完整，细胞紧密排列，几乎没有孔隙出现，AF-18 ℃、AF-38 ℃两处理组中土豆的组织结构均出现了塌陷，产生了较大的孔隙，其中AF-18 ℃处理组最为严重，该处理组中土豆的细胞发生了分离和变形，组织出现了严重的塌陷和收缩，内部出现了较大的孔隙，Tian You等发现，新鲜萝卜组织具有紧凑完整的细胞结构，而浸渍冷冻和超声辅助浸渍冷冻处理的样品均会发生不同程度的细胞分离、破坏和变形。因此，相比其他冻结处理组，IF-38 ℃处理组中的土豆细胞轮廓清晰，结构紧凑完整，显示出更小的孔隙，更接近对照组，具有更完整的微观结构。

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不同冻结方式土豆烧牛肉菜肴感官评价结果

食品的感官品质直接影响消费者的满意度，良好的味道、香气、外观和口感能够提升食品的整体体验，使消费者更愿意购买和品尝。如图4A所示，与对照组相比，不同冻结处理后的土豆烧牛肉菜肴整体光泽变暗，土豆块外观形态改变，组织结构变软；相较于其他冻结处理组，IF-38 ℃组菜肴中牛肉和土豆色泽、形态维持较好，汤汁较为鲜亮，油滴分布均匀，整体感官较好；AF-18 ℃、AF-38 ℃处理组中土豆块颜色明显变暗，质地变软，形态改变。如图4B、C所示，牛肉、土豆的感官得分都明显低于对照组，说明冷冻复热后，样品的色、香、味、形整体品质均有所下降，其中IF-38 ℃处理组中牛肉、土豆的总体可接受性评分最高分别为88.80、86.80 分，同时色泽、质地、气味、滋味评分均高于其他冻结处理组，而不同冻结处理组中牛肉的气味感官评分差异较小，可能是冻结处理后样品中牛肉的肉香味淡化，加上受样品中汤汁的影响，使得各组间牛肉的气味差异不明显。而不同冻结处理组中土豆的5 个方面感官评分均有明显差异，主要是由于冻结过程中冰晶的生成对土豆的组织结构破坏十分严重，导致对土豆的质地形态、色泽与风味变化等方面的影响更大。其中IF-38 ℃组感官评分更接近对照组，高于其他冻结处理组，说明其冷冻效果较好，产品的品质维持较好，可接受性高。

结论

相比于空气冷冻，浸渍冷冻缩短了土豆烧牛肉菜肴的总冻结时间，其中IF-38 ℃冷冻处理菜肴的总冻结时间最短，冻结速率最快，且显著缩短了菜肴通过最大冰晶生成带的时间，能更好地提高菜肴的冻结速率。相同的冻结方式下，冷冻温度越低菜肴的冻结速率越快。而IF-18 ℃组冻结速率高于AF-38 ℃组，说明相比于冷冻温度差异，冷冻介质的传质传热能力对菜肴冻结速率的影响更大。IF-38 ℃组中菜肴的整体色泽维持得更好，牛肉的硬度与弹性显著高于其他处理组，保持了较好的口感，土豆的组织形态完整、硬度高、质地更好。扫描电镜结果显示，IF-38 ℃处理组中，牛肉的纤维结构最完整、纤维束之间的间隙最小、排列更整齐；土豆的细胞轮廓清晰、细胞间孔隙小、结构紧凑完整，说明冷冻速率越快，冰晶的形成对菜肴的组织细胞结构破坏越小，菜肴的品质保持越好。IF-38 ℃组中菜肴的评价得分最高。浸渍冷冻优于空气冷冻，IF-38 ℃冻结处理能更好地保持土豆烧牛肉菜肴的品质。

第一

作者

崔立业 硕士研究生

崔立业，男，天津商业大学生物技术与食品科学学院2022级在读硕士研究生，2018.09-2022.06于兰州理工大学生命科学与工程学院食品科学与工程专业进行本科学习；2022.09-2025.06于天津商业大学生物技术与工程学院进行研究生学习。研究方向为农产品加工与贮藏，主要集中于模式化菜肴冷冻与贮藏加工中菜肴品质变化的研究。

通信

作者

关文强 教 授

关文强，博士，教授，博士生导师，天津商业大学生物技术与食品科学学院副院长、校学术委员会委员，天津市131创新型人才培养工程第一层次人选，天津市中青年科技创新领军人才，11届全国青联委员，北京奥运会火炬手，美国农业部东部研究中心、加拿大农业部圭尔夫食品研究中心、加州大学戴维斯分校访问学者，曾在国家农产品保鲜工程研究中心、中国农科院农产品加工研究所分别工作11 年和8 个月。主要从事生鲜食品农产品冷链保鲜与安全控制新技术、装备与机理研究，在农产品保鲜过程中营养功能因子分析和调控方面成果突出，先后主持国家自然科学基金、国家重点研发计划子课题、农业部公益性行业(农业)科研专项子任务、科技部农业科技成果转化项目、天津市重点科技支撑计划、海尔和顺丰等企业委托项目多项。发表论文180多篇，其中SCI和EI收录70多篇，单篇最高被引近300 次，出版著作12部，中国专利10项，获天津市科技进步一、二、三等奖12项。兼任Food Chemistry和《核农学报》编委、《食品科学》青年编委，国家冻干果品产业技术创新联盟副理事长、中国菌物学会食用菌采后与加工产业分会常务理事、天津市食品学会常务理事等。

通信

作者

李侠 副研究员

李侠，女，博士，副研究员，硕士生导师，现就职于中国农业科学院农产品加工研究所中式食品加工与装备创新团队。长期从事中式肉制品、肉类菜肴工业化加工关键技术研究工作。主持或参与国家自然科学基金、国家重点研发等国家、省部级相关科研项目26 项；发表学术论文87 篇；取得国家授权发明专利48 件（美国、日本等国际专利8 件）；获得中华农业科技奖二等奖、北京市科学技术奖二等奖、全国商业联合会科技进步一等奖等国家级、省部级奖励13 项，参与制定农业行业标准6 项、团体标准4 项。技术成果先后在海底捞餐饮、长虹美菱、新疆帕戈郎、江苏卤江南等企业进行应用，取得了良好的经济效益。

本文《不同冻结方式对土豆烧牛肉菜肴品质的影响》来源于《食品科学》2024年45卷第20期232-238，作者：崔立业，林珩迅，胡小佳，陈金玉，陈 勇，杨一苹，关文强*，张春晖，李 侠*。DOI :10.7506/spkx1002-6630-20240327-207。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：农梦琪；责任编辑：张睿梅。点击下方 阅读原文 即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

为深入探讨未来食品在大食物观框架下的创新发展机遇与挑战，促进产学研用各界的交流合作，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家市场监督管理总局技术创新中心（动物替代蛋白）及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办，西华大学食品与生物工程学院、四川旅游学院烹饪与食品科学工程学院、西南民族大学药学与食品学院、四川轻化工大学生物工程学院、成都大学食品与生物工程学院、成都医学院检验医学院、四川省农业科学院农产品加工研究所、中国农业科学院都市农业研究所、四川大学农产品加工研究院、西昌学院农业科学学院、宿州学院生物与食品工程学院、大连民族大学生命科学学院、北京联合大学保健食品功能检测中心共同主办的“第二届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会”即将于2025年5月24-25日在中国 四川 成都召开。

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为进一步深入探讨食品产业在当前复杂多变环境下的高质量发展路径，并着重关注食品科学、营养安全保障的基础研究与关键技术研发，贯彻落实“大食物观”和“健康中国2030”国家战略，北京食品科学研究院和中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志，将与国际谷物科技协会（ICC）、湖南省食品科学技术学会、湖南省农业科学院农产品加工研究所、湖南农业大学、中南林业科技大学、长沙理工大学、湘潭大学、湖南中医药大学、湖南农业大学长沙现代食品创新研究院共同举办“第十二届食品科学国际年会”。本届年会将于2025年8月9-10日在中国 湖南 长沙召开。

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