定容冷冻:冻住最新鲜

作者: 赵远恒

来源: 光明日报

定容冷冻是一种新型的食品保存技术,能够显著提高食品保存后的品质和营养,同时降低冷链运行成本,具有环保优势。

冷冻,是我们最熟知的食品保存技术,也是我们每天都在使用的方法。但冷冻的问题也不少,例如冷冻之后食品口感下降、质构破坏和某些营养成分丢失等。那么,有没有一种技术,既能让食品长期保存,又能极大程度地保持口感和营养呢?有的,那就是定容冷冻。这是一种原本用于生物和医药制品保存的新方法,但人们发现,在食品保存方面,它也大有可为。

低温能降低生物体内生化反应速率,延长生物活性时间,是我们保存包括食物和生物材料的最主要方法。传统的低温冷冻保存过程是在定压(常压,1个大气压)条件下进行的,食品细胞不可避免地会遭受冷冻损伤,影响冷冻后的品质。

为了解决这个问题,近年来科学家们相继发展出了超高压冷冻保存、过冷保存和定容冷冻等低温保存技术。超高压冷冻可以对不同的生物进行保存。然而在实际生物冷冻应用中,超高压冷冻技术也存在问题——食品冻结后内部细小冰晶不稳定会导致冷冻损伤,同时超高压冷冻设备的加工成本高、操作流程也比较复杂。

定容冷冻保存。为了避免冷冻损伤,使样品以稳定的过冷态保存,美国加州大学伯克利分校的Rubinsky教授于2005年提出了定容冷冻(或称“等容冷冻”)的热力学概念。该技术一开始主要是针对医学上器官和生物体的保存,后来逐渐发展应用到了食品低温保存领域。

定容冷冻就是利用了这一特性,其操作流程为:首先,在等容冷冻的腔体内装满液体,然后将被保存的生物样品浸泡在腔体内的液体中;然后,对冷冻腔体进行降温,当温度降到0℃以下时,液体会在特定位置(通常远离细胞或器官)逐渐结冰;随着温度的降低,腔体内液冰层逐渐增多;最终,腔体内液体和固体状态达到共存平衡状态,生物样品以低温过冷态长期保存。

定容冷冻原本是为了医学上保存器官和生物体而开发出来。因此,它在组织器官和生物体的保存实验中,显示出了极大的优势。例如,科学家们用定容冷冻方法来保存大鼠心脏,结果表明,与采用常规0℃冰块中低温保存的心脏相比,在-4℃定容系统中冷冻的大鼠心脏组织的组织损伤较小,间质水肿更小;同时定容冷冻可以防止心脏保存后血管通透性增加,其生理性能会较好。

冰箱等应用传统冷冻方法的设备的发明,极大地延长了食品的保存期,极大地提升了人类的生活质量。但令人头疼的是,传统冷冻方法在延长食品保质期的同时,也带来了其他问题。比如,冷冻后的食物口感不好。

那么,定容冷冻有哪些优势呢?首先,提高食品品质。解冻后食品好不好吃,这可是判断一种冷冻方法是不是好的关键因素。我们采用三种食材进行了对比。首先进行的测试是马铃薯。其次,降低冷链运行成本,更加环保。其实,除了提高食品品质以外,定容冷冻还有一项不容忽视的优势——环保。

定容冷冻通过过冷态保存,可克服传统常压冷冻过程带来的机械损伤和溶液损伤,也成为低温领域研究的焦点领域。然而定容冷冻也不是完美的,仍然存在一些问题,例如冷冻本身产生的高压对被保存的物料有一定负面作用,操作流程较复杂等。希望随着科学技术的发展,这些缺陷都能够进一步被克服。

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