李敏涵，李洪軍,2，李少博，余思潔，賀稚非,2,*

（1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2.重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶 400715）

肉品和水產(chǎn)品作為多種營養(yǎng)素的載體，具有較高的營養(yǎng)價(jià)值和較好的食用特性，受到了廣大消費(fèi)者的喜愛。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對肉品和水產(chǎn)品的需求量不斷增加，因此肉品行業(yè)和水產(chǎn)品行業(yè)具有廣闊的發(fā)展前景，是涉及到國計(jì)民生的重點(diǎn)行業(yè)。我國一直是肉品及水產(chǎn)品的生產(chǎn)和消費(fèi)大國，由國家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2018年我國的肉品生產(chǎn)總量為8 624.6萬 t，水產(chǎn)品的生產(chǎn)總量為6 457.7萬 t[1]。據(jù)相關(guān)預(yù)測，未來幾年我國肉品和水產(chǎn)品的產(chǎn)量將會(huì)繼續(xù)保持穩(wěn)中遞增趨勢，從而滿足國民需求。

由于肉品和水產(chǎn)品營養(yǎng)豐富，是腐敗微生物和致病菌的“天然培養(yǎng)基”，致使其極易腐敗變質(zhì)，對消費(fèi)者的健康產(chǎn)生威脅，因此尋找合適的貯藏保鮮方法一直是肉品和水產(chǎn)品領(lǐng)域的研究重點(diǎn)[2]。目前肉品和水產(chǎn)品較為常用的貯藏保鮮方法主要有冷藏、冷凍、干制和腌漬等[3]。其中冷凍貯藏具有操作簡單、效果較優(yōu)和易于控制等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)今肉品和水產(chǎn)品貯藏保鮮中最為常用的方法之一[4]。冷凍貯藏主要因?yàn)榈蜏乜梢砸种莆⑸锖兔傅幕钚?，從而使產(chǎn)品的保質(zhì)期得到延長。但是在冷凍貯藏過程中，冰晶的形成也會(huì)對產(chǎn)品的品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響，這主要是由于冰晶會(huì)對組織造成一定的機(jī)械損傷，同時(shí)冰晶中溶質(zhì)的排出使未凍結(jié)水中的離子強(qiáng)度增加，使肉品和水產(chǎn)品細(xì)胞滲透性發(fā)生改變，從而致使產(chǎn)品的品質(zhì)發(fā)生劣變[5]。因此，如何減少由于冷凍而造成的產(chǎn)品品質(zhì)劣變也一直是肉品和水產(chǎn)品領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。

抗凍保護(hù)劑又稱阻凍劑，是一類加入到其他物體中以降低其冰點(diǎn)、提高其抗凍能力，且具有溶解冰晶和阻止冰晶生長作用的物質(zhì)[6]。抗凍保護(hù)劑因其具有防止肉品和水產(chǎn)品冷凍過程中引起的肌原纖維蛋白功能和結(jié)構(gòu)的改變，減緩產(chǎn)品品質(zhì)的劣變，以及提高消費(fèi)者可接受度的特點(diǎn)，成為了近年來研究的熱點(diǎn)。如Du等[7]研究發(fā)現(xiàn)雞皮膠原蛋白水解物對分離的肌動(dòng)球蛋白的冷凍變性具有顯著的保護(hù)作用，作為非甜抗凍保護(hù)劑具有較高的工業(yè)價(jià)值。English等[8]通過招募107 名感官鑒定人員進(jìn)行整體接受度調(diào)查，研究得出幾種不同的糖類化合物和三聚磷酸鈉混合的抗凍保護(hù)混合物在6 個(gè)月內(nèi)可以顯著提高冷凍龍蝦的食用品質(zhì)。目前，國內(nèi)對冷凍保護(hù)劑的應(yīng)用研究較多，但是缺乏較為系統(tǒng)的分析和概括，鑒于此，本文對國內(nèi)外常用的幾類抗凍保護(hù)劑的作用機(jī)理和在肉品和水產(chǎn)品中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述，并對抗凍保護(hù)劑在肉品和水產(chǎn)品保鮮中的發(fā)展方向做了預(yù)測，以期為冷凍保護(hù)劑在肉品和水產(chǎn)品中的工業(yè)化應(yīng)用以及冷凍肉品和水產(chǎn)品的品質(zhì)保持等方面提供相應(yīng)的理論依據(jù)。

1 抗凍保護(hù)劑的概述

1.1 抗凍保護(hù)劑的理化特性

抗凍保護(hù)劑通常高度溶于水，對食品無毒?？箖霰Ｗo(hù)劑分為滲透性抗凍保護(hù)劑和非滲透性抗凍保護(hù)劑。滲透性的抗凍保護(hù)劑是能夠穿透細(xì)胞膜并在細(xì)胞內(nèi)外提供保護(hù)的低分子質(zhì)量分子[9]。非滲透性的抗凍保護(hù)劑可以通過混合、注射、浸泡或真空滲透等物理方式添加到食物中[10]。

早期的抗凍保護(hù)劑多為多糖、二糖和多元醇及少量高分子質(zhì)量化合物，如聚葡萄糖和麥芽糊精等，其研究集中于冷凍魚肉及其制品的低溫保護(hù)[11]。在此后發(fā)展過程中還出現(xiàn)了蛋白類、鹽類等眾多種類的抗凍保護(hù)劑，并且逐漸由單一的抗凍保護(hù)劑發(fā)展到復(fù)合配比多種類型抗凍保護(hù)劑成為復(fù)合抗凍保護(hù)劑來增強(qiáng)抗凍效果[12]。盡管抗凍保護(hù)劑的種類不同，但是經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)表明，在肉品和水產(chǎn)品的冷藏或凍藏中添加抗凍保護(hù)劑，均能提高Ca2+-ATP酶活性，降低肌肉組織受到的機(jī)械損傷，減少脂質(zhì)氧化、蛋白質(zhì)變性，提高保水性，較好地保護(hù)細(xì)胞的完整性和產(chǎn)品的質(zhì)地，減緩產(chǎn)品口感改變等[13]。

1.2 抗凍保護(hù)劑的結(jié)構(gòu)特性

應(yīng)用于肉品和水產(chǎn)品的抗凍保護(hù)劑大多是抗凍活性物質(zhì)，包括多糖、蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪酸、甘油、某些鹽類等[14]?？箖霰Ｗo(hù)劑的種類不同，其性質(zhì)和特點(diǎn)均有差異，例如多糖等作為抗凍保護(hù)劑加入食品中形成凝膠，具有黏附性、結(jié)合性[15]；抗凍蛋白可在動(dòng)物被屠宰前進(jìn)行注射以起到宰殺冷凍后的抗凍保護(hù)效果[16]；多酚類抗凍保護(hù)劑還具有抗氧化、抗菌、護(hù)色等作用[17]?；诖?，經(jīng)過多年研究，Noguchi等[18]總結(jié)出用作抗凍保護(hù)劑的物質(zhì)必須具有以下3 個(gè)特點(diǎn)：1）必須含有—OH或—COOH必需基團(tuán)以及一個(gè)以上的—SH、—NH2、—SO3H、—OPO3H2等輔助基團(tuán)；2）必需基團(tuán)和輔助基團(tuán)位置要分布合理；3）相對分子質(zhì)量較小。

2 抗凍保護(hù)劑的分類和作用機(jī)理

根據(jù)成分和化學(xué)性質(zhì)的不同，冷凍肉品和水產(chǎn)品的抗凍保護(hù)劑可大致分為糖類抗凍保護(hù)劑、蛋白類抗凍保護(hù)劑、鹽類抗凍保護(hù)劑和多酚類抗凍保護(hù)劑4 個(gè)大類。

2.1 糖類抗凍保護(hù)劑

糖類是最常見、使用歷史最久遠(yuǎn)、使用最廣泛的一類抗凍保護(hù)劑，包括葡萄糖、果糖、蔗糖、山梨醇、甘露醇、海藻糖、麥芽糖、葡聚糖、低聚木糖醇、低聚寡糖等單糖、二糖和低聚糖。糖類抗凍保護(hù)劑是傳統(tǒng)商業(yè)抗凍保護(hù)劑的主體，大多數(shù)冷凍肉品和水產(chǎn)品采用的抗凍保護(hù)劑是傳統(tǒng)的商業(yè)抗凍保護(hù)劑。Uijttenboogaart等[19]發(fā)現(xiàn)4%（終質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）的蔗糖與2%～3%的山梨醇組合使用能有效降低肌原纖維蛋白的冷凍變性程度，為傳統(tǒng)商業(yè)抗凍保護(hù)劑的定義奠定了基礎(chǔ)。隨后Donald等[20]定義出新型商業(yè)抗凍保護(hù)劑——4%蔗糖+4%山梨醇，雖然其抗凍效果好，但是其本身的加入可能帶來不需要的甜味[21]，以及糖尿病患者難以接受的問題，且熱量較高，不符合當(dāng)今的“低糖、低熱”的健康消費(fèi)趨勢[22]。因此不斷有學(xué)者發(fā)掘出新型“綠色”抗凍保護(hù)劑，例如海藻糖、木糖、葡聚糖等。海藻糖是低甜度、低熱量的非還原性二糖，甜度相當(dāng)于蔗糖的45%，且相比其他糖類，海藻糖因其本身結(jié)構(gòu)，與水分子之間可以形成更多的氫鍵。因此近年來，對于海藻糖的研究最為廣泛。此外，糖類復(fù)合鹽類的抗凍保護(hù)劑在冷凍肉品和水產(chǎn)品中的穩(wěn)定性更強(qiáng)，對肌球蛋白的保護(hù)效果更好[23]。

糖類抗凍劑的作用機(jī)理是：肉品和水產(chǎn)品蛋白質(zhì)分子的某些基團(tuán)與糖類物質(zhì)中的羥基相結(jié)合，使蛋白質(zhì)分子處于飽和狀態(tài)，避免了蛋白質(zhì)分子之間的聚集變性；與此同時(shí)，糖類物質(zhì)的游離羥基束縛水分子，形成一個(gè)不完全凍結(jié)區(qū)域，降低了區(qū)域“共晶點(diǎn)”溫度，總體上減少了冰晶體的形成量，從而減緩蛋白質(zhì)分子的聚集，防止蛋白質(zhì)的凝聚變性[24]。即限制蛋白質(zhì)的變性和聚集，減少二硫鍵的形成，同時(shí)有助于保持蛋白的表面疏水性和凝膠強(qiáng)度。此外，糖類的種類、結(jié)構(gòu)和添加量等外部因素也會(huì)影響其抗凍作用效果。研究發(fā)現(xiàn)，2%～4%的蔗糖或山梨醇、8%的多聚葡萄糖等均具有一定的抗冷凍變性作用，但是單獨(dú)使用淀粉則沒有明顯的作用[25]。糖類分子中含有的羥基數(shù)目越多，對肉品和水產(chǎn)品冷凍變性的抑制效果也越明顯[26]。糖類的添加量對蛋白質(zhì)冷凍變性的影響較大，添加量與防止肉品和水產(chǎn)品冷凍變性的效果成正比[27]。但同等條件下，山梨醇和蔗糖具有更強(qiáng)的抗凍效果，這可能同糖類分子中羥基配位有關(guān)[28]。盡管添加抗凍保護(hù)劑可以在一定程度上改善由于溫度的上下波動(dòng)造成的口感不良，但是大多數(shù)糖類抗凍保護(hù)劑也會(huì)給產(chǎn)品帶來一定的甜味。

2.2 蛋白類抗凍保護(hù)劑

蛋白類抗凍保護(hù)劑是一種有效的綠色抗凍保護(hù)劑，主要為抗凍蛋白和蛋白水解物。目前對于利用這些蛋白類抗凍保護(hù)劑作為生物活性物質(zhì)的實(shí)用性研究相對較少，但通過研究發(fā)現(xiàn)，蛋白類抗凍保護(hù)劑作為一種有效的綠色抗凍保護(hù)劑，可作為糖類抗凍保護(hù)劑的可行替代品[29]，是當(dāng)下研究的熱點(diǎn)。

蛋白類抗凍保護(hù)劑最早發(fā)現(xiàn)是在1969年，Devries等在南極Mcmurdo海峽的Nototheneniid魚血液中分離出了具有抗凍性質(zhì)的抗凍蛋白[30]。此后，人們從各種動(dòng)物、植物、昆蟲、微生物等體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一系列抗凍蛋白[14]，并將部分蛋白進(jìn)行水解，研究得到小分子的蛋白水解物同樣具有抗凍保護(hù)的效果[31]。在短短50 年，關(guān)于蛋白類抗凍保護(hù)劑的研究層出不窮，說明其具有巨大的商業(yè)價(jià)值。

2.2.1 抗凍蛋白

廣義上的抗凍蛋白是抗凍蛋白（antifreeze proteins，AFP）和抗凍糖蛋白（antifreeze glycoproteins，AFGPs）的統(tǒng)稱，亦稱冰結(jié)合蛋白或冰結(jié)構(gòu)蛋白，是一類利用滯后效應(yīng)降低體系的冰點(diǎn)，即將水的冷凍溫度降低到其熔點(diǎn)以下來阻止結(jié)冰[32]，并改變冰晶形態(tài)、抑制冰晶生長的一類蛋白質(zhì)[33]。

抗凍蛋白根據(jù)來源分類，主要有動(dòng)物類抗凍蛋白、昆蟲抗凍蛋白、植物抗凍蛋白和微生物類抗凍蛋白。動(dòng)物抗凍蛋白類中主要的是魚類抗凍蛋白，在冷凍肉品和水產(chǎn)品中應(yīng)用最為廣泛，分為抗凍蛋白I、抗凍蛋白II、抗凍蛋白III、抗凍蛋白 IV和AFGPs[34]（表1）。植物類抗凍蛋白大多來源于寒冷、高海拔地區(qū)的植物體內(nèi)，例如云杉針葉、冬黑麥等。昆蟲來源的抗凍蛋白研究較少，沒有明確的分類。微生物類抗凍蛋白多為微生物為了維持相對較寒冷的環(huán)境而分泌的產(chǎn)物。

表1 魚類抗凍蛋白的特點(diǎn)[35-36]Table 1 Characteristics of fish antifreeze proteins[35-36]

因抗凍蛋白來源和結(jié)構(gòu)不同，其作用機(jī)理沒有統(tǒng)一的假說，統(tǒng)一之處都是通過非依數(shù)機(jī)制對冰晶進(jìn)行修飾從而降低冰點(diǎn)[35]，改變冰晶形態(tài)，抑制重結(jié)晶。目前關(guān)于其具體的機(jī)理大多為吸附抑制假說，最早是由Raymond等[36]在1977年提出?？箖龅鞍追肿油ㄟ^氫鍵、疏水作用力、范德華力與冰晶發(fā)生不可逆的結(jié)合[37]，特別是某些抗凍蛋白具有兩親性的α-螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋外有規(guī)律排布的Thr和Asx殘基與冰晶的棱面發(fā)生匹配結(jié)合[38]，因被抗凍蛋白分子覆蓋的冰晶表面停止生長，而未被覆蓋的區(qū)域繼續(xù)生長，使得冰晶體的表面曲率增加。當(dāng)冰晶的表面積與體積比超過冰晶自發(fā)生長的熱力學(xué)值時(shí)，冰晶體生長完全終止。另外還存在籠形物固定水假說。Nutt等[39]基于分子動(dòng)力學(xué)模擬提出了抗凍蛋白與冰晶的結(jié)合位點(diǎn)形成的疏水部位與冰晶表面結(jié)合，親水部位通過氫鍵使液體層與水相融合，構(gòu)成籠形物，使抗凍蛋白結(jié)合在冰晶上。此外，在滯后現(xiàn)象的動(dòng)力學(xué)分析中，Drori等[40]提出滯后現(xiàn)象的原因與溶液中的蛋白質(zhì)濃度有關(guān)。Knight等[41]研究得出滯后現(xiàn)象的發(fā)生不僅與冰晶表面的抗凍蛋白濃度有關(guān)，還與溶液中游離的抗凍蛋白有關(guān)。眾多研究表明抗凍蛋白即使在較低的濃度時(shí)依然能夠起到抗凍作用，避免了對溶液滲透壓的影響，保持了產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)和感官品質(zhì)，因此是目前食品工業(yè)最具有應(yīng)用價(jià)值的抗凍保護(hù)劑。

2.2.2 蛋白水解物

蛋白水解物是蛋白質(zhì)水解產(chǎn)生的小分子多肽類抗凍保護(hù)劑。最近的研究表明，一定分子質(zhì)量范圍的肽能夠抑制肉品和水產(chǎn)品中冰的再結(jié)晶[42]。天然的抗凍蛋白和肽的數(shù)量有限且價(jià)格昂貴，限制了其在食品工業(yè)中的廣泛應(yīng)用。因此，有必要開發(fā)替代成分，以控制冷凍食品在貯存期間的冰晶生長。蛋白水解物作為抗凍保護(hù)劑的主要來源是動(dòng)物類抗凍蛋白，包括魚類、豬皮、牛皮膠原等。蛋白水解物類抗凍保護(hù)劑雖然在氨基酸序列、物種來源、肽鏈長度和高級結(jié)構(gòu)等方面具有很大差異，但其抗凍機(jī)理大致相同[43]，即有較大比例親水性氨基酸的蛋白水解物能夠與水作用形成氫鍵，增強(qiáng)凍結(jié)過程中水的穩(wěn)定性，減少巨大冰晶體的形成，從而避免蛋白質(zhì)空間構(gòu)象變化而引起的開鏈變性。

蛋白水解物作為冷凍肉品和水產(chǎn)品中的抗凍保護(hù)劑，與其他抗凍劑相比，具有通過增加產(chǎn)品外源多肽含量、提高產(chǎn)品營養(yǎng)價(jià)值的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的開發(fā)潛力。但很多蛋白水解物在水解時(shí)都會(huì)產(chǎn)生明顯的苦味[44]，可能會(huì)給產(chǎn)品帶來不必要的苦味，因此需進(jìn)行進(jìn)一步的研究，以減輕或掩蓋蛋白水解物的苦味，增加其工業(yè)價(jià)值。

2.3 鹽類抗凍保護(hù)劑

鹽類抗凍保護(hù)劑通過降低冰點(diǎn)來提高抗凍效果。磷酸鹽由于使用方便、價(jià)格便宜等原因，是最廣泛使用于冷凍肉品和水產(chǎn)品加工貯藏過程中的抗冷凍變性的鹽類物質(zhì)[45]。磷酸鹽是天然化合物，它們是含有磷和其他礦物質(zhì)的鹽?？箖霰Ｗo(hù)劑常用的磷酸鹽有三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸四鈉、焦磷酸四鉀、六偏磷酸鈉和磷酸三鈉等[46]。

鹽類抗凍保護(hù)劑的作用機(jī)理大概有以下3 個(gè)方面。1）增加離子強(qiáng)度。肉品和水產(chǎn)品在前期處理時(shí)，漂洗過程中部分金屬離子被除去，導(dǎo)致蛋白質(zhì)的變性。添加鹽類抗凍保護(hù)劑可以擴(kuò)大肌原纖維蛋白的空間結(jié)構(gòu)，使結(jié)合水的含量增加，穩(wěn)定蛋白質(zhì)表面的水分子層保護(hù)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，減少冷凍過程中蛋白質(zhì)的冷凍變性，進(jìn)而提高其保水性。2）提高肉品及水產(chǎn)品的pH值，使其保持在中性左右。復(fù)合磷酸鹽溶液大部分為堿性，可對肉品及水產(chǎn)品的pH值產(chǎn)生調(diào)節(jié)和緩沖的作用，使其pH值保持在一定的范圍，從而使肉品及水產(chǎn)品的蛋白質(zhì)變性程度最小，保水能力和彈性也最好。3）促進(jìn)鹽溶性和肌原纖維蛋白質(zhì)的解膠。鹽類抗凍保護(hù)劑是通過改變蛋白質(zhì)所處的微環(huán)境來防止其冷凍變性，盡管在抑制蛋白冷凍變性方面的作用比糖類要差些，但在提高保水性的方面效果顯著；因此鹽類通常與山梨醇等抗凍保護(hù)劑一起添加到冷凍肉品和水產(chǎn)品中[47]。

鹽類抗凍保護(hù)劑的添加一般不會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品口感的改變，但是鹽類濃度的增加通常會(huì)對凝膠的形成產(chǎn)生不利影響，原因可能與螯合內(nèi)源性谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶中的鈣離子有關(guān)。焦磷酸鈉具有較好的凝膠增強(qiáng)作用，而六偏磷酸鈉對魚糜凝膠化有不良影響，焦磷酸鈉（0.025%）與CaCl2（50 mmol/kg）在適當(dāng)?shù)乃缴辖Y(jié)合使用可以有效提高魚糜的凝膠化能力[48]。

2.4 多酚類抗凍保護(hù)劑

近年來，有研究發(fā)現(xiàn)酚類不僅具有抗氧化作用，還可以作為蛋白質(zhì)的交聯(lián)劑與蛋白質(zhì)絡(luò)合，從而穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)象（圖1），對肉及肉制品起到一定的冷凍保護(hù)作用[49]。多酚是在植物中發(fā)現(xiàn)的一組化學(xué)物質(zhì)，其特征是芳香環(huán)上或每個(gè)分子的結(jié)構(gòu)塊上存在一個(gè)以上的羥基，是普遍存在的天然抗氧化劑，已被大量研究證實(shí)具有抗氧化、抗菌活性和抗褐變等作用。多酚類化合物大致可分為4 類：黃酮類化合物、酚酸類、羥基肉桂酸類和木脂素類化合物。

圖1 酚類化合物誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)交聯(lián)示意圖[50]Fig.1 Schematic diagram of protein crosslinking induced by phenolic compounds[50]

酚類抗凍的機(jī)理有多種假說，一種是因?yàn)榉宇惖幕瘜W(xué)結(jié)構(gòu)中含有的大量羥基，能促使肌纖維蛋白質(zhì)溶液中的自由水轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)分子內(nèi)和分子間的結(jié)合水，進(jìn)而降低肌纖維蛋白質(zhì)的共晶點(diǎn)溫度、減少冰晶體的數(shù)量、形成不完全凍結(jié)區(qū)、抑制疏水性基團(tuán)的釋放、減緩肌原纖維蛋白質(zhì)表面疏水性的增加、影響肌纖維蛋白質(zhì)巰基含量和Ca2+-ATP酶活性，從而減弱蛋白質(zhì)分子的聚集和降低蛋白質(zhì)變性的速率及程度[51]。另一種是酚類存在大量的羥基，它們可以與蛋白質(zhì)肽骨架中的羰基等氫受體形成氫鍵，導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子間的交聯(lián)，從而清除活性氧自由基、阻斷自由基的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、螯合金屬離子及增強(qiáng)抗氧化酶系活性，進(jìn)一步抑制脂肪氧化體系引起的蛋白構(gòu)象折疊，避免蛋白質(zhì)因構(gòu)象改變而導(dǎo)致的變性[52]。此外，不同濃度的酚類還可以有效阻止微生物的侵染，其機(jī)理是在低濃度下，多酚與微生物膜相互作用，從而改變微生物細(xì)胞的通透性；在高濃度下，多酚會(huì)破壞微生物膜，從而延緩肉品和水產(chǎn)品組織中蛋白質(zhì)的降解和變性[53]。

3 抗凍保護(hù)劑在肉品和水產(chǎn)品中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀

3.1 抗凍保護(hù)劑在肉品中的應(yīng)用現(xiàn)狀

家畜泛指豬、牛、羊、馬、雞、鴨等由人類飼養(yǎng)馴化，且可以人為控制其繁殖的動(dòng)物。雞肉具有高蛋白、低脂肪、低膽固醇等優(yōu)點(diǎn)，其消費(fèi)量正逐年增加[54]，因此開發(fā)用于雞肉的抗凍保護(hù)劑具有重要的價(jià)值及意義。最早Nowsad等[55]研究發(fā)現(xiàn)商業(yè)抗凍保護(hù)劑（含4%蔗糖、4%山梨醇、0.2%三聚磷酸納）對冷凍貯存過的雞糜有良好的保護(hù)作用，能有效地保持雞糜凝膠的彈性和黏結(jié)性，提高感官品質(zhì)。但是由于商業(yè)抗凍保護(hù)劑中的糖類可能會(huì)帶來甜味和不必要的熱量，故在此基礎(chǔ)上Kova?hevi?等[56]用相同的研究方法，通過鹽溶性蛋白含量和差示掃描量熱法判斷肌原纖維蛋白的功能穩(wěn)定性，得出麥芽糖對水洗雞肉有抗凍保護(hù)作用的濃度范圍。Mastanjevi?等[57]在海藻糖、麥芽糖組成的抗凍保護(hù)劑的基礎(chǔ)上，增加了木薯變性淀粉和大麥改性淀粉，發(fā)現(xiàn)能有效改善雞糜凍藏后的色澤和硬度、咀嚼性、彈性等質(zhì)構(gòu)性質(zhì)，增加產(chǎn)品的商業(yè)價(jià)值。關(guān)于鴨肉抗凍保護(hù)的研究也頗多。Ramadhan等[58]分別應(yīng)用聚葡萄糖、海藻糖、乳糖醇和異麥芽酮糖醇作為鴨肉肉糜的抗凍保護(hù)劑，以6%蔗糖-6%山梨醇混合物和清水處理為對照，發(fā)現(xiàn)以上4 種低糖作為低甜度的抗凍保護(hù)劑的效果與蔗糖-山梨醇混合物相當(dāng)。因此，這些糖類可以作為在冷凍貯藏過程中鴨肉肉糜產(chǎn)品的商業(yè)抗凍保護(hù)劑的替代品。

牛羊肉蛋白質(zhì)含量高、脂肪含量低，味道鮮美，營養(yǎng)豐富。早在1994年，Payne等[59]已成功將AFP作為一種分泌蛋白在乳酸鏈球菌中表達(dá)，合成了一種新的重組型I型AFP類似物（rAFP），將其成功應(yīng)用于冷凍的牛、羊肉中。由于rAFP合成過程復(fù)雜、價(jià)格昂貴，因此眾學(xué)者嘗試找尋更加低廉、實(shí)用性更強(qiáng)的抗凍保護(hù)劑。Sultana等[60]在商業(yè)抗凍保護(hù)劑的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，采用傳統(tǒng)的商業(yè)抗凍保護(hù)劑4%蔗糖、4%山梨糖醇與0.3%多聚磷酸鹽聯(lián)合，得出了可用于孟加拉黑山羊肉品冷凍保鮮的最佳抗凍保護(hù)劑配比。Kova?evi?等[61]通過采用鹽溶性蛋白含量和差示掃描量熱法測定的熱特性判斷肌原纖維蛋白的功能穩(wěn)定性，得出對牛肉具有抗凍保護(hù)作用的低熱低糖海藻糖、麥芽糖單獨(dú)使用時(shí)的濃度范圍。Yang等[62]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過山梨醇、蔗糖和三聚磷酸鈉混合物處理過的豬肉在－20 ℃的冰箱中保存12 周后，其pH值、硫代巴比妥酸值、游離脂肪酸含量等指標(biāo)與未經(jīng)處理的豬肉均有顯著差異，相比品質(zhì)較好。Krala等[63]研究了不同抗凍保護(hù)劑單獨(dú)對豬肉的影響，聚葡萄糖和山梨醇對降低冷凍水含量有顯著作用，但是不影響持水量；山梨醇能抑制蛋白質(zhì)溶解度的下降，而聚葡萄糖則不能；山梨醇和聚葡萄糖能夠保持高乳化能力。該研究得出，沒有一種經(jīng)過測試的抗凍保護(hù)劑能同時(shí)保護(hù)冷凍豬肉的所有特性。隨后該課題組進(jìn)行了深入的研究，將6%葡聚糖、4%葡聚糖與0.2%卡拉膠3 種物質(zhì)的混合物分別以注射溶液和懸浮液的形式添加到豬肉中，發(fā)現(xiàn)兩種添加方式均可以提高豬肉的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，抑制可溶性蛋白含量的降低，并增加其持水能力[64]。

3.2 抗凍保護(hù)劑在水產(chǎn)品中的應(yīng)用現(xiàn)狀

抗凍保護(hù)劑的發(fā)現(xiàn)起源于魚類，且魚類等水產(chǎn)品本身具有不易貯存的性質(zhì)，因此，將抗凍保護(hù)劑應(yīng)用于水產(chǎn)品的研究最為深入和廣泛。據(jù)統(tǒng)計(jì)，加工水產(chǎn)品總量的50%和水產(chǎn)品總量的21%以冷凍產(chǎn)品的形式提供給市場[65]。目前抗凍保護(hù)劑已成功應(yīng)用于鯉魚、鳙魚、大黃花魚、白鰱魚、文蛤、扇貝、羅非魚、南美白對蝦等多種冷凍水產(chǎn)品的生產(chǎn)和運(yùn)輸。

商業(yè)抗凍保護(hù)劑在使用時(shí)操作簡單且價(jià)格低廉，眾多學(xué)者首先考慮在商業(yè)抗凍保護(hù)劑的基礎(chǔ)上加入適量的鹽類抗凍保護(hù)劑，對其進(jìn)行改良。王寧[66]研究發(fā)現(xiàn)復(fù)合抗凍保護(hù)劑（海藻糖、山梨糖醇、檸檬酸鈉終質(zhì)量濃度均為10 g/100 mL）對大黃花魚抗冷凍變性及持水性均有顯著影響，能抑制魚肉蛋白質(zhì)的降解變性，降低魚肉風(fēng)味揮發(fā)。Anwar等[67]研究發(fā)現(xiàn)添加4%蔗糖和0.2%殼聚糖的混合物于遮目魚魚糜，在3 個(gè)月內(nèi)，其揮發(fā)性鹽基氮含量、凝膠強(qiáng)度、Ca2+-ATP酶活力等反映魚肉品質(zhì)的指標(biāo)均沒有顯著性改變，增加了遮目魚的商業(yè)價(jià)值。此外，低聚糖具有低甜度、低能量等優(yōu)良保健品質(zhì)，是作為抗凍保護(hù)劑的優(yōu)質(zhì)選擇。Zhang Bin等[68]發(fā)現(xiàn)利用卡拉膠寡糖、木糖、海藻糖、海藻酸鹽及其低聚糖等一系列的糖類抗凍保護(hù)劑分別處理的南美白對蝦蝦肉和蝦殼，其解凍損失率、蒸煮損失率、肌原纖維蛋白含量、Ca2+-ATP酶活性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和組織微觀結(jié)構(gòu)等各個(gè)方面均比焦磷酸鈉等鹽類抗凍保護(hù)劑的保護(hù)效果好。除了糖類抗凍保護(hù)劑，從各種魚類、甲殼類和頭足類動(dòng)物[69]中提取的蛋白水解物和幾丁質(zhì)水解物已被證明可潛在替代以碳水化合物為基礎(chǔ)的冷凍保護(hù)化合物，通常用于穩(wěn)定冷凍海產(chǎn)品（表2）。

在對抗凍保護(hù)劑探索的基礎(chǔ)上，輔助添加一些食品添加劑，如蛋清、牛肉血漿蛋白和乳清蛋白濃縮物也可以用來改善水產(chǎn)品的物理性能，防止水產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)退化。同時(shí)也開發(fā)出新型水產(chǎn)品開發(fā)工藝來提高蛋白質(zhì)濃度，如酸堿洗滌法在提高魚糜中肌原纖維蛋白的濃度方面具有重要的應(yīng)用潛力[76]。

4 結(jié) 語

自從商業(yè)抗凍保護(hù)劑普及以來，國內(nèi)外學(xué)者不斷對其進(jìn)行改良，同時(shí)探索更低熱量、無味的替代品，并對新發(fā)現(xiàn)的抗凍保護(hù)劑的使用劑量和使用方法做了大量的研究。盡管不同類別的抗凍保護(hù)劑有不同的作用機(jī)理和應(yīng)用，但是在冷凍肉品和水產(chǎn)品中使用抗凍保護(hù)劑可以抑制重結(jié)晶，使冰晶變小，防止大冰粒對冷凍組織和細(xì)胞造成的機(jī)械損傷，提高產(chǎn)品的品質(zhì)，因此冷凍抗凍保護(hù)劑具有極高的研究價(jià)值。目前，我國致力于研究用于更多種類肉品及水產(chǎn)品的新型抗凍保護(hù)劑，并且通過水浴酶解法、基因工程法等多種方法制備新型抗凍保護(hù)劑。國際上，眾多學(xué)者致力于研究多種抗凍保護(hù)劑的抗凍機(jī)理，不僅對天然抗凍保護(hù)劑進(jìn)行了大量的研究，還根據(jù)冰晶形成機(jī)制發(fā)現(xiàn)了眾多合成物具有同樣的抗凍保護(hù)作用，例如聚乙烯醇，但是其研究主要集中在輔助理解冰的成核過程，是否能夠運(yùn)用在食品中仍需進(jìn)一步研究。與此同時(shí)，國內(nèi)外學(xué)者還研究出如何使抗凍保護(hù)劑均勻分布在食品中的方法，從而使肉品和水產(chǎn)品具有更好的冷凍品質(zhì)。目前比較推廣的方法是采用真空浸漬和高壓脈沖電場等冷凍新技術(shù)。這些對于提升肉品和水產(chǎn)品的貯藏品質(zhì)及滿足市場需求等方面都具有重要意義。