更新时间：2022-09-13 14:04
抗冻剂又称阻冻剂，是一类加入到其他液体（一般为水）中以降低其冰点、提高抗冻能力的物质。它也具有溶解冰晶和阻止冰晶长大的作用。主要用于内燃机冷冻系统，还用于空调系统、太阳能系统、雪溶系统和冷冻干燥等方面。
随着中国经济的发展，农业产业结构的调整和人们膳食结构的改善，消费者对于水产品市场需求持续高速增长。水产品除了口感鲜嫩外，其肌肉中含有大量的营养成分，富含优质蛋白质，以及二十二碳六烯酸(DHA)和二十碳五烯酸(EPA)，这2种成分对营养脑神经，提高智力，扩张心脑血管，降低血脂，预防中风有着重要的食疗保健作用。
水产品水分含量高，富含蛋白质，渔获后在微生物和酶的作用下蛋白质、氨基酸等成分易发生分解，导致水产品品质及营养价值的劣变。食品冷藏是利用低温技术将食品温度降低，并维持在低温状态以防止食品腐败变质，从而延长食品贮藏期，是食品保鲜中使用最广泛的技术之一。冷冻保藏可以最大限度地保持水产品的营养价值，但水产品在冻结贮藏中易发生冰晶的长大，对冻结水产品的品质带来很大的影响，使细胞受到机械损伤，蛋白质发生变性，解冻时汁液流失量增加，风味和营养价值下降。
通过对水产品蛋白质冷冻变性机理的研究表明：水产品蛋白质冷冻变性同原料鱼的鲜度和种类、冻结速度、冻藏条件、抗冻剂和抗氧化剂的选择等因素密切相关。其中添加抗冻剂被认为是防止水产品蛋白质冷冻变性的最有效方法之一，正受到研究者的广泛关注。
水产品肌肉中的主要蛋白质是肌原纤维蛋白。在冻结贮藏的过程中，肌原纤维蛋白会发生冻结变性，表现为在稀食盐水中的溶解性降低，ATP酶活性减小，粘度降低，蛋白质分子凝集，其空间立体结构发生变化。蛋白质变性后，冻结水产品的组织质地变得干燥、发硬，加工适宜性下降，产品缺乏弹性。
水产品发生冷冻变性主要由下述的一个或几个因素共同造成。第一，水产品在冻藏时肌肉中的结合水脱离，导致分子内形成二硫键，使蛋白质凝聚发生变性。第二，水产品在冻藏时形成的冰晶对蛋白质的结构产生破坏，冰晶的生长致使蛋白质分子中的化学键发生断裂，引发蛋白质的变性。第三，水产品在冻藏时细胞内的自由水形成冰晶，导致细胞液浓缩，离子浓度升高，造成胞内pH的改变，酶活性降低，导致蛋白质发生变性。第四，水产品在冻藏时肌肉组织中的脂肪酸发生氧化降解，产生低分子的醛、酮等有害物质，诱发蛋白质与脂质发生交联，导致蛋白质发生变性。第五，水产品肌肉组织中的部分蛋白质结构不稳定，易于变性，使Ca2+-ATPase活性明显降低、盐溶性发生改变，肌肉持水性下降。
通常被用作抗冻剂的糖类物质如蔗糖、麦芽糖、乳糖和山梨醇等可在一定程度上有效防止水产品中的蛋白质发生冷冻变性。研究表明糖类可改变包埋在蛋白质分子中的结合水的状态，取代蛋白质分子表面的结合水而与之结合，起到抑制蛋白质发生变性的效果。糖类分子中含有的羟基数目越多，对蛋白质冷冻变性的抑制效果也明显。同等条件下，山梨醇和蔗糖具有更强的抗冻效果，这可能同糖类分子中羟基配位有关。为了强化鱼、虾及其制品的抗冻效果，一般在添加糖类的同时，还要加入复合磷酸盐与之形成复配。其作用机理主要表现在以下几个方面。首先，复合磷酸盐溶液呈弱碱性，可提高水产制品的pH；此外复合磷酸盐溶液具有缓冲作用，添加后能维持水产制品保持中性状态，降低水产制品产生的乳酸对肌原纤维蛋白的破坏以及凝胶强度的减小，同时肌原纤维蛋白在中性时发生冷冻变性的程度最低，保水性能较好，能维持较好的质构，抗冻效果最显著。其次，添加复合磷酸盐能增加蛋白质分子的空间结构，从而能更多的容纳水分子，增强水产制品的保水性。第三，复合磷酸盐还能螯合金属离子，特别是对钙、镁离子具有较强的螯合作用，形成金属螯合物后可增加蛋白质分子中的极性基团暴露的概率，易于形成吸水的溶胶，有利于制品弹性的形成。但单独使用复合磷酸盐对抑制水产制品中蛋白质发生冷冻变性的效果不明显。
常用的抗冻剂主要有四类：糖类抗冻剂、复合磷酸盐抗冻剂、蛋白水解产物型抗冻剂和抗冻蛋白。利用抗冻剂来防止冻藏过程发生冷冻变性的水产品有：南美白对虾、鲤鱼、鳙鱼、白鲢鱼、文蛤、扇贝、狗母鱼等，研究主要针对抗冻剂的种类和浓度、水产品冻结速度、冻藏条件以及抗氧化剂的浓度等对于水产品蛋白质冷冻变性的影响，试验表明水产品经抗冻剂处理后再冻藏可提高Ca2+-ATPase 活性、增加样品的pH；较好的保持了物料的营养成分；抑制冰晶的生长，降低肌肉组织受到机械损伤，较好的保护了细胞的完整性，具有抑制蛋白质发生冷冻变性的效果。
1.糖类抗冻剂
南美白对虾在低温冻藏过程中冰结晶生长所受到的机械损伤，使蛋白质发生了冷冻变性，降低了对虾的弹性、嫩度、剪切力等物性指标，增加了汁液的流失，造成对虾营养价值的降低。添加寡糖、海藻胶及海藻多糖等糖类抗冻剂能有效保护冷冻虾仁品质，抑制虾仁蛋白质发生冷冻变性。其中0.5%的海藻糖处理对降低南美白对虾解冻汁液流失效果最为显著。
甲壳类物质的水解产物对水产品肌原纤维蛋白冷冻变性有显著效果。将帝王蟹蟹壳的水解产物添加到岐须科鱼的肌原纤维蛋白中，有效抑制了Ca2+-ATPase 活性的降低，较好的保持了冻品的保水性。抗冻剂的应用抑制冰晶的生长，降低肌肉组织受到机械损伤，具有抑制蛋白质发生冷冻变性的效果，从而较好的保持冷冻鱼的品质。
1%海藻糖处理后对抑制鱼糜蛋白质变性的效果不如5%和10%，5%和10%海藻糖溶液浸渍后的鲤鱼鱼糜盐溶性蛋白的溶出量差别不显著。经5%海藻糖溶液浸渍处理后的鲤鱼鱼糜组，冻藏7周后盐溶性蛋白含量比对照组高出16.16%；其肌原纤维蛋白Ca2+-ATPase酶活力明显高于对照组。
2.复合磷酸盐抗冻剂
焦磷酸钠和三聚磷酸钠复合抗冻剂能有效防止贝类组织结构的变形，不同抗冻剂配比对波纹巴非蛤蛋白质变性程度是不一致的，其中经0.4%的复合磷酸盐处理的波纹巴非蛤冻藏2个月后的Ca2+-ATPase活性达到87.9%，冻藏效果最好。
研究了不同焦磷酸钠和三聚磷酸钠复合抗冻剂配比对海湾扇贝闭壳肌蛋白质变性及组织结构的影响。研究表明：在添加抗冻剂条件下，冻藏6个月后的海湾扇贝的闭壳肌盐溶性蛋白含量高于对照组；氨基酸损失率显著降低；抑制了冰晶的生长，降低肌肉组织受到机械损伤，较好的保护了细胞的完整性。添加复合磷酸盐抗冻剂破坏了贝类肌肉蛋白质的网状结构，使得包埋在结构中的极性基团被释放出来，提高了肌肉的保水性能，显著改善了其冷冻品的品质和耐藏能力。
3.蛋白水解产物型抗冻剂
添加超过5.0%的鱿鱼水解物，可以有效抑制狗母鱼Ca2+-ATPase酶活性和保水性的降低。添加10%的蛋白水解物样品ATP酶活性可保持在79.5%，肌肉组织的机械损伤明显减少，可有效防止蛋白质的冷冻变性。
蛋白水解产物可显著抑制肌原纤维蛋白ATP 酶活性和持水性的降低，大大减少了冷冻水产品蛋白质变性的程度，大大改善了其冷冻品的品质和耐藏能力。
研究经不同的蛋白酶酶解红鱼鱼排后的酶解产物对防止鳙鱼鱼糜蛋白质冷冻变性效果的影响。结果表明：添加抗冻剂的鱼糜在解冻之后其Ca2+-ATPase 酶活性较未添加抗冻剂的样品要高，添加抗冻剂的鱼糜K值明显下降，且解冻后TVB-N值较对照组有明显降低，添加抗冻剂可抑制解冻后鱼糜发生腐败，较好的保持鱼糜的鲜度和弹性。
4.抗冻蛋白
添加抗冻蛋白能在鱼糜内部形成成致密、均匀的凝胶网络结构，抑制水分的流失，添加5%的抗冻蛋白对抑制失水率升高效果显著。此外，添加抗冻蛋白可改善鱼糜凝胶的特性，能较好的维持鳙鱼鱼糜的破断强度、凝胶强度和凹陷度。与传统的商业抗冻剂相比，抗冻蛋白能有效改变鳙鱼鱼糜肌球蛋白的结构，使其变得更稳定，具备更好的冻藏稳定性。
向冻藏的鱼肉中添加脯氨酸可有效抑制Ca2+-ATPase 活性的降低，较好的保持了冻品的保水性，可见脯氨酸具有较好的抗冻效果。这可能是因为脯氨酸使得包埋在蛋白质结构中的极性基团被释放出来，提高了肌肉的保水性能，显著改善了其冷冻品的品质和耐藏能力，防止冷冻变性的发生。
水产品抗冻剂的研究相对较晚，深入的研究不多。这主要同蛋白质发生冷冻变性的原因和机理尚不十分清楚有关，不同水产品中的蛋白质种类和含量往往不同，其在冷冻过程中的变性程度也存在明显差异，且水产品冷冻变性的原因是互相伴随发生的，受生理条件和冻结条件等多方面因素影响。开展水产品蛋白质冷冻变性的研究不仅对水产品加工技术具有重要的指导意义，而且还会促进低温生物医学及酶学技术的发展。今后研究者可通过激光共聚焦显微镜获得蛋白质分子变化的动态特征，进而阐明水产品蛋白质变性的作用过程，弄清水产品蛋白质冷冻变性的分子作用机制。水产品抗冻剂的使用不仅能提升水产品及其加工制品的品质，还可以扩大水产品加工市场，从而加大对冷冻水产品原料的应用及需求，进一步提升中国水产品加工产业。因此开展抗冻剂在水产品冻藏中的应用研究意义深远。