凍結中肉質(zhì)的變化包括組織結構的變化和膠體性質(zhì)的變化及其他變化。這些肉食速冷機預冷后變化受凍結速度的影響,更受凍結后貯藏時(shí)間的影響。在長(cháng)時(shí)間貯藏時(shí),時(shí)間因素的影響則比凍結速度的影響更大。

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

    因此,當肉被快速降溫真空預冷機預冷凍結后,在肉中形成的冰結晶必然要對組織產(chǎn)生的機械壓力。如預冷機預冷后的快速凍結,由于生成的凍結晶較小,相對地由此所產(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,因形成的凍結晶體積大,且分布不均勻,因而由冰結晶所產(chǎn)生的單位面積上的壓力很大,引起組織結構的損傷和破壞。同時(shí),壓迫纖維集結。這種由于冰結晶所引起的組織破壞是機械性的,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(lèi)在凍結過(guò)程中,先凍結的是純水,然后是稀溶液。因此,當大部分水轉變?yōu)楸?殘存在未凍結部分中的溶質(zhì)濃度逐漸增高,亦即殘液中的鹽類(lèi)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(cháng),則逐漸變?yōu)椴豢赡娴淖冃浴?/p>

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

    在快速真空預冷機遇冷后的肉類(lèi)凍結時(shí),隨著(zhù)冰結晶析出量的增加,殘液部分中酸類(lèi)的濃度亦即隨之相應增加。這時(shí),一方面由于鹽類(lèi)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,水分凍結對蛋白質(zhì)引起機械的破壞作用,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。所以在凍結之后,肉中酸類(lèi)即使有少量增減,對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),變性程度低而穩定,當低于6.0時(shí),即急速增加。

    肉食速冷機遇冷后結合水的凍結: 肌肉纖維內的原生質(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?chē)信c蛋白質(zhì)親合力很強的結合水存在。凍結過(guò)程中,自由水先發(fā)生凍結。隨著(zhù)溫度的繼續下降,凍結的水量逐漸增加。當凍結水量超過(guò)范圍時(shí),即發(fā)生了結合水的凍結。結合水的凍結使膠體質(zhì)點(diǎn)的結構遭受了機械破壞作用,減弱了蛋白質(zhì)對水的親合力。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,而使細胞內原生質(zhì)不能再回復到凍結前的那種膠體狀態(tài)。

    近年來(lái),由于深層凍結(如液態(tài)氮)的發(fā)展,對這種解釋提出了疑問(wèn),即盡管凍結溫度很低,但快速預冷機預冷后被凍結食品的可逆程度卻要比在-25℃以上凍結者好得多。用結合水凍結學(xué)說(shuō)對此問(wèn)題很難加以說(shuō)明。 另一方面,洛夫(Love)等(1962)所做的試驗,對結合水凍結的理論又提供了依據。因而在2011年這樣認為:在對肉質(zhì)可逆性的影響因素方面,即影響蛋白質(zhì)變性的關(guān)鍵性因素是凍結速度,至于凍結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: 由于冰結晶的形成及一部分結合水的凍結,使蛋白質(zhì)分子的水化層減弱甚至消失,側鏈暴露出來(lái)。同時(shí)加上在真空快速冷卻機遇冷后凍結中形成的冰結晶的擠壓,使蛋白質(zhì)質(zhì)點(diǎn)互相靠近而結合,肉食速冷機遇冷后凍結致使蛋白質(zhì)質(zhì)點(diǎn)凝集沉淀。這種作用與凍結速度的關(guān)系較大。凍結的速度愈快,擠壓作用愈小,變性程度就愈低。