凍結(jié)中肉質(zhì)的變化包括組織結(jié)構(gòu)的變化和膠體性質(zhì)的變化及其他變化。這些肉食速冷機(jī)預(yù)冷后變化受凍結(jié)速度的影響,更受凍結(jié)后貯藏時(shí)間的影響。在長(zhǎng)時(shí)間貯藏時(shí),時(shí)間因素的影響則比凍結(jié)速度的影響更大。

    (1) 組織結(jié)構(gòu)的變化 造成組織結(jié)構(gòu)變化的主要原因是由于冰結(jié)晶的機(jī)械破壞作用。在凍結(jié)過(guò)程中, 由于纖維內(nèi)部水分外移,因而造成纖維的脫水和收縮,促使纖維內(nèi)蛋白質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的靠進(jìn)和集合。肌肉組織內(nèi)的水分凍結(jié)后,體積約增大9%左右。

    因此,當(dāng)肉被快速降溫真空預(yù)冷機(jī)預(yù)冷凍結(jié)后,在肉中形成的冰結(jié)晶必然要對(duì)組織產(chǎn)生的機(jī)械壓力。如預(yù)冷機(jī)預(yù)冷后的快速凍結(jié),由于生成的凍結(jié)晶較小,相對(duì)地由此所產(chǎn)生的單位面積壓力不大。并且由于肌肉具有的彈性,因此尚不致引起肌肉組織破壞。但如系緩慢凍結(jié),因形成的凍結(jié)晶體積大,且分布不均勻,因而由冰結(jié)晶所產(chǎn)生的單位面積上的壓力很大,引起組織結(jié)構(gòu)的損傷和破壞。同時(shí),壓迫纖維集結(jié)。這種由于冰結(jié)晶所引起的組織破壞是機(jī)械性的,因而是不可逆的。在解凍時(shí)會(huì)造成大量的肉汁流失。

    (2) 膠體性質(zhì)的變化 凍結(jié)會(huì)使肌肉蛋白質(zhì)膠體性質(zhì)破壞,從而降低肉的品質(zhì)。蛋白質(zhì)膠體性質(zhì)破壞的原因是由于在凍結(jié)過(guò)程中蛋白質(zhì)發(fā)生變性。蛋白質(zhì)變性的原因,2009年形成的學(xué)說(shuō)有以下幾種:

    鹽析作用: 由于肉類在凍結(jié)過(guò)程中,先凍結(jié)的是純水,然后是稀溶液。因此,當(dāng)大部分水轉(zhuǎn)變?yōu)楸?殘存在未凍結(jié)部分中的溶質(zhì)濃度逐漸增高,亦即殘液中的鹽類的濃度增高,使蛋白質(zhì)發(fā)生鹽析作用而自溶液中析出。發(fā)生鹽析的蛋白質(zhì)在初期仍不失其天然性質(zhì),如將溶液稀釋仍可溶解。但如鹽析時(shí)間過(guò)長(zhǎng),則逐漸變?yōu)椴豢赡娴淖冃浴?/p>

    氫離子濃度: 肉中酸類的解離度都較小(主要是磷酸、乳酸、肌酸),而肉類蛋白質(zhì)本身又是兩性電解質(zhì),具有很強(qiáng)的緩沖作用,因此在這種溶液中,酸度的變化對(duì)氫離子濃度幾乎無(wú)影響。

    在快速真空預(yù)冷機(jī)遇冷后的肉類凍結(jié)時(shí),隨著冰結(jié)晶析出量的增加,殘液部分中酸類的濃度亦即隨之相應(yīng)增加。這時(shí),一方面由于鹽類濃度增加而使蛋白質(zhì)發(fā)生鹽析作用,使溶液中可溶性蛋白質(zhì)逐漸減少。另一方面,水分凍結(jié)對(duì)蛋白質(zhì)引起機(jī)械的破壞作用,因而溶液中蛋白質(zhì)所起的緩沖作用也就逐漸減弱。溶液中的氫離子濃度即趨增加。所以在凍結(jié)之后,肉中酸類即使有少量增減,對(duì)氫離子濃度也有很大影響,從而推進(jìn)了蛋白質(zhì)的變性。例如牛肉汁大約在pH 6～7時(shí),變性程度低而穩(wěn)定,當(dāng)?shù)陀?.0時(shí),即急速增加。

    肉食速冷機(jī)遇冷后結(jié)合水的凍結(jié): 肌肉纖維內(nèi)的原生質(zhì)系膠體狀態(tài),在該膠體中的主要分散質(zhì)為蛋白質(zhì)。而蛋白質(zhì)分子的周圍有與蛋白質(zhì)親合力很強(qiáng)的結(jié)合水存在。凍結(jié)過(guò)程中,自由水先發(fā)生凍結(jié)。隨著溫度的繼續(xù)下降,凍結(jié)的水量逐漸增加。當(dāng)凍結(jié)水量超過(guò)范圍時(shí),即發(fā)生了結(jié)合水的凍結(jié)。結(jié)合水的凍結(jié)使膠體質(zhì)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)遭受了機(jī)械破壞作用,減弱了蛋白質(zhì)對(duì)水的親合力。在解凍時(shí),這部分水不能再被蛋白質(zhì)質(zhì)點(diǎn)所吸附,而使蛋白質(zhì)喪失了結(jié)合水,成為脫水型的蛋白質(zhì)。這樣就使蛋白質(zhì)質(zhì)點(diǎn)易于凝集沉淀,喪失其可逆性,而使細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)不能再回復(fù)到凍結(jié)前的那種膠體狀態(tài)。

    近年來(lái),由于深層凍結(jié)(如液態(tài)氮)的發(fā)展,對(duì)這種解釋提出了疑問(wèn),即盡管凍結(jié)溫度很低,但快速預(yù)冷機(jī)預(yù)冷后被凍結(jié)食品的可逆程度卻要比在-25℃以上凍結(jié)者好得多。用結(jié)合水凍結(jié)學(xué)說(shuō)對(duì)此問(wèn)題很難加以說(shuō)明。 另一方面,洛夫(Love)等(1962)所做的試驗(yàn),對(duì)結(jié)合水凍結(jié)的理論又提供了依據(jù)。因而在2011年這樣認(rèn)為:在對(duì)肉質(zhì)可逆性的影響因素方面,即影響蛋白質(zhì)變性的關(guān)鍵性因素是凍結(jié)速度,至于凍結(jié)的最終溫度的影響則是次要的。

    蛋白質(zhì)質(zhì)點(diǎn)分散密度的變化: 由于冰結(jié)晶的形成及一部分結(jié)合水的凍結(jié),使蛋白質(zhì)分子的水化層減弱甚至消失,側(cè)鏈暴露出來(lái)。同時(shí)加上在真空快速冷卻機(jī)遇冷后凍結(jié)中形成的冰結(jié)晶的擠壓,使蛋白質(zhì)質(zhì)點(diǎn)互相靠近而結(jié)合,肉食速冷機(jī)遇冷后凍結(jié)致使蛋白質(zhì)質(zhì)點(diǎn)凝集沉淀。這種作用與凍結(jié)速度的關(guān)系較大。凍結(jié)的速度愈快,擠壓作用愈小,變性程度就愈低。