食品抗冻剂是一类提高食品物料抗冻能力物质的总称,其能稳定食品冷冻、解冻过程中水分的迁移,起到溶解冰晶和阻止冰晶生长的作用。
食品抗冻剂的抗冻机理较为复杂,一种是作为渗透性保护剂,进入细胞,降低溶液中溶质浓度,使进入细胞中的电解质减少,减轻冻融过程中细胞皱缩速度,并能有效减少冰晶的形成;另一类替代性保护剂,能够代替水分子在失水位置与蛋白质和脂质等形成共价作用,降低大分子形成不可逆的变性。同时,抗冻剂可以附着在已经形成的冰晶之上,阻止冰晶的进一步生长。
抗冻剂根据成分的不同可以分为糖类抗冻剂、复合磷酸盐抗冻剂、抗冻蛋白等。
糖类抗冻剂 糖类抗冻剂种类有很多,包括单糖、寡糖、多糖、变性淀粉、胶体等,但抗冻机制并不相同。有些糖类是通过改变蛋白质中存在的水的状态和性质,防止水分子与蛋白质分离,间接地对蛋白质起到保护作用;有些糖类是通过减少自由水的流动,与食品组分形成新的结构来维持体系的稳定。目前,海藻糖是糖类抗冻剂中*具有前景的种类。
磷酸盐抗冻剂 磷酸盐是食品中常用的保水剂,其能增加馅料的保水能力,降低解冻后水分的流失率。其作用机理是对食品体系的pH、金属离子浓度等起到缓冲和螯合的作用,阻断或减少不良反应的发生。
抗冻蛋白 大分子抗冻蛋白的结构较为多样,来源也十分丰富,鱼类、谷物、昆虫等都含有抗冻蛋白。抗冻蛋白的作用机制是粘连在已经形成的冰晶之上,进而抑制冰晶的继续生长。
糖类和磷酸盐类及其复配物是传统的抗冻剂,在应用上存在各自的不足。蔗糖、糖醇等糖类抗冻剂由于其热量、甜度高等因素不利于高血糖、糖尿病患者及肥胖人群,对产品的风味也有少许影响;磷酸盐的添加有严格的限量要求,添加量偏高时食品有苦涩味,且磷酸盐摄入量高会影响人体钙质吸收;抗冻蛋白虽然抗冻效果较好且安全性高,但抗冻蛋白的天然来源较少,严重制约了其在食品行业中的广泛应用。
研究表明,抗冻蛋白的抗冻活性片段只存在于局部的特异多肽链结构域,其抗冻活性并不是整体蛋白质在起作用,因此通过特异性的酶切位点水解,能够获得具有抗冻特性的多肽,这也*大弥补了抗冻蛋白资源不足的缺点,具有可控、高效的制备特点。
与其他抗冻剂相比,抗冻肽具有安全性高、资源丰富、抗冻特性突出等特点,不仅在食品冷冻中有着很好的应用趋势,将来也有望应用于需要冷冻干燥的产品中,特别是针对益生菌等活细胞的保存具有很好的应用前景。