冰溫

當時日本鳥取縣食品加工研究所的職員山根昭美，在1970～1971年的冬天，運用當時主要使用的CA儲藏法（這種方法是通過提高空氣中二氧化碳氣體的濃度降低氧氣濃度，從而達到抑制儲藏物呼吸的目的），實驗性儲藏了4噸二十世紀的梨。原本設定溫度應保持在0度，但是由於溫度調節不良使儲藏庫的溫度變為負4℃。所有的梨都變成了晶光透明的凍梨。於是他把電源全部切斷，使儲藏庫恢復到室溫狀態。幾天後所有的梨全部都恢復到了保存前的狀態，且完全恢復了原來的色澤和味道。這就是冰溫的發現，證實了以往的“0℃是生和死的臨界溫度，生物在0℃以下無法進行保存”的說法是完全錯誤的。這一事實也說明了從0℃到生物開始凍結的溫度（冰點）之間存在著一個最應該引人注目的未知領域。

大多數的生物組織冰點都低於 0℃，當溫度處於冰點以上的溫度時，組織細胞中含有許多糖類，無機鹽，可溶性蛋白質等成分，而各種天然高分子物質以空間網狀結構存在，使水分子之間的移動在某種程度上受到一定阻礙而產生凍結迴避現象，因而細胞液與純水存在差異。

冰溫的機理一般包括兩個內容：

（1）將食品的溫度控制在冰溫的範圍內，使組織細胞處於活動的狀態。

（2）當食品的冰點較高時，可以向其中加一些相應的有機物或無機物來降低食品的冰點，使冰溫帶加寬。食品是一個生物活動狀態體，在一定條件下經過冷卻理后，生物組織會自動分泌出無機鹽、可溶性蛋白質等以保持組織細胞的生存狀態，此過程在生物學上稱為“生物體防禦反應” 。當冷卻溫度臨近凍結點時，貯藏食品達到一種休眠的狀況，從而使產品在“休眠”狀態下保存，這個時候組織細胞的新陳代謝率最小，所消耗的能量也最小，因此可以有效地貯藏食品。下列公式表示了冰點與溶液濃度之間的關係：Δt=kfb （B ），Δt為冰點與零度相比下降的度數，kf為b（B）為濃度。

利用冰溫技術儲藏保存農產品、水產品在時間和新鮮程度上，比0℃以上的冷藏保存延長兩倍以上，例如利用冷藏技術，梨最長只能保鮮1周左右，而在冰溫狀態下則能夠保鮮200天以上。魚介類的松葉蟹利用冰溫進行生鮮保存，時間可達150天，而且重量也不減少。

占流通領域主導地位的冷凍（-8℃以下）雖然比冷藏的保存時間長，但是存在著凍結時營養成分向外流失，味道不足的缺點，而冰溫技術則具有既不破壞細胞也不流失成分的優點。冰溫技術的開發與利用不僅減少了由於生鮮食品的新鮮度降低所引起的損失，而且使調整出庫時間亦成為可能。冰溫技術在食品製造、加工領域中也被廣泛靈活地利用。冰溫領域的食品加工法是通過熟化、發酵、乾燥、濃縮等技法而確立的。

施加了以上技法的冰溫食品有鹹菜、麵條類、麵包、酒、醋、晾乾的水產物、糕點、活細胞果汁、果醬等等，已達到200個品種以上。動植物在冰點溫度附近，為了防止被凍死，從體內不斷分泌大量的不凍液降低了冰點的緣故。這種不凍液的主要成分是葡萄糖、氨基酸、天冬氨酸等，這些成分事實上也是增加食品味道的成分，應用這些原理生產的食品即為冰溫食品。

食品在冰溫區域的適應性和耐受性稱冰溫效應。在冰點溫度附近，為阻止冰晶形成，動植物從體內不斷分泌大量的不凍液以降低冰點，不凍液的主要成分是葡萄糖、氨基酸等。冰溫可抑制微生物生長。在冰溫條件下，水分子呈有序狀態排布，可供微生物利用的自由水含量降低。食品組織的冰點高低及抗凍性的強弱直接影響到冰溫貯藏的效果。細胞膜脂質為了抗冷，必須在低溫下防止固化，保持正常流動性。不飽和脂肪酸易被產生的自由基氧化，在正常生理狀態下，過量自由基將被超氧化物歧化酶、過氧化物酶和非酶物質清除，兩者維持相對平衡，使生物膜不致被破壞。適應冰溫貯藏的果蔬在低溫下，自由基清除系統仍具較高活力，能有效地防止膜脂過氧化和脂質過氧化物質積累，保護膜結構不受損傷。蛋白質分子結構的改變將使其功能削弱或喪失，生物細胞在低溫下脫水結冰，失去水化膜的蛋白質分子彼此靠近，分子間形成分子聚合。而變性植物的抗冷反應表現為具有良好的持水性，可溶性蛋白質含量高。當遭受低溫脅迫時，細胞增加其遊離氨基酸和糖類物質的含量，細胞液濃度提高對細胞產生保護作用。研究發現抗冷植物可誘導合成富含親水性氨基酸的抗寒蛋白，具有熱穩定性，不因低溫而變性，以降低與底物結合時誘導契合過程的能耗。

（1）不破壞細胞；（2）最大限度地抑制有害微生物的活動；（3）最大限度地抑制呼吸作用，延長保鮮期； （4）在一定程度上提高水果、蔬菜的品質。

冰溫研究正進入一個新的飛躍階段，這就是超冰溫技術。通過調節冷卻速度等特殊技法，使得溫度即使在冰點以下也可以成功地保持過冷狀態。由此在超冰溫領域內，即使溫度在通常冰點溫度以下，生物體也不會凍結，這樣就更進一步拓寬了冰溫的研究領域。已經證實與發生氧化、老化反應的正溫度領域相比，某些種子的還原作用在冰溫、超冰溫的領域內可以在基本上沒有氧氣的狀態下進行。

超冰溫技術的最大優點就是增加了活體的耐寒性, 在更有利於貯藏品保存的同時必然增加糖、蛋白質、醇類等不凍液物質, 使貯藏品的口感與風味均得到明顯提高。

冰溫貯藏一定要將食品保存在 0℃以下的負溫度區域內。由於對一些低糖食品特別是對洋白菜等層狀構造的蔬菜實行冰溫貯藏時，極易出現乾耗、低溫凍害或部分凍結現象。經過大量的實驗研究，成功地開發出冰膜貯藏技術，即冰溫貯藏之前，先在食品表面附上一層人工冰或人工雪等保護膜，以避免冷空氣直接流過食品表面而出現乾耗、低溫凍害現象。

冰溫技術是一項全新的貯藏保鮮技術, 克服了冷藏和凍藏的種種缺陷, 可以很好的保證食品的風味、口感和新鮮度。但冰溫貯藏技術自誕生之後卻沒有得到很廣泛應用。這是因為, 冰溫保鮮要求較高的技術, 方法不易控制, 一旦失誤會造成很大的經濟損失。此外, 適合該技術的配套器材的研究與開發滯后也限制了該技術的推廣應用。冰溫貯藏技術在日本、美國、韓國等國家和我國台灣地區迅速發展。冰溫技術的問世也為影響果蔬冰點的諸多因素、低溫脅迫及植物抗寒生理等研究提出了新的課題。隨著人們對冰溫技術的不斷研究發展, 特別是超冰溫技術、冰膜貯藏技術的出現，冰溫的應用領域也將越來越廣泛, 應用前景廣闊。