《Food Chemistry: X》：Differential freezing responses in gill side flesh vs. collar flesh of bighead carp (
Aristichthys nobilis) head: the role of ice crystal formation in protein and lipid deterioration
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为优化鳙鱼头这一高附加值水产品的冷冻保鲜技术，研究人员系统比较了空气冷冻（AF, ?30?°C）、复合浸渍冷冻（CIF, ?30?°C）和液氮喷雾冷冻（LNSF, ?90?°C）对鱼头鳃边肉（GSF）和颈肉（CF）的水分状态、冰晶形态、微观结构、蛋白质特性及脂质氧化的影响。研究发现，LNSF通过形成细小球形冰晶，有效维持肌原纤维蛋白二级结构（α-螺旋含量27.68%）、抑制脂质氧化（MDA 0.27?mg/kg，AV 1.53?mg/g，PV 5.01?mmol/kg），显著提升两种肌肉的持水性与质构特性，为复杂组织结构水产品的精准冷冻提供了理论依据与技术路径。
鳙鱼作为中国四大家鱼之一，其头部占全鱼重量30%以上，富含蛋白质、不饱和脂肪酸、胶原蛋白和维生素，是鱼头汤、剁椒鱼头等传统菜肴的核心食材。然而，鱼头结构复杂，包含鳃边肉（gill side flesh, GSF）和颈肉（collar flesh, CF）等异质性组织：GSF以肌原纤维蛋白为主，CF则富含胶原蛋白和脂肪。这种组成与结构的差异导致在冷冻过程中，不同部位的热传递速率不均，冰晶形成模式迥异，进而引发蛋白质变性、脂质氧化、汁液流失等品质劣变问题。传统冷冻技术（如空气冷冻）因冰晶粗大易刺破细胞结构，而超快速冷冻虽能形成细小冰晶，但可能因组织厚度差异导致表面开裂。如何针对复合结构水产品制定差异化冷冻策略，成为产业提质增效的关键难点。
为系统解析冷冻速率对鳙鱼头不同食用部位品质的影响机制，华中农业大学食品科学技术学院团队在《Food Chemistry: X》发表论文，通过对比AF、CIF和LNSF三种冷冻方式，聚焦GSF与CF的冰晶形成动力学、组织微观结构、蛋白质构效关系及脂质稳定性等指标。研究采用冷冻速率计算、低场核磁共振（LF-NMR）分析水分分布、偏振光显微镜与光学显微镜观察冰晶形态、扫描电镜（SEM）表征组织超微结构，并结合拉曼光谱（Raman）、荧光光谱等技术解析肌原纤维蛋白（myofibrillar protein, MP）的二级结构与三级结构变化；同时测定CF的胶原蛋白含量、过氧化值（peroxide value, PV）、丙二醛（malondialdehyde, MDA）含量与酸价（acid value, AV），以全面评估脂质氧化程度。实验以鲜活鳙鱼头为对照，所有样品均经真空包装后处理，确保条件可控。
3.1. 冷冻速率分析
LNSF处理下GSF与CF的冷冻速率分别达0.60?°C/min和0.74?°C/min，显著高于AF（0.12?°C/min和0.02?°C/min）与CIF（0.18?°C/min和0.09?°C/min）。CF因脂肪含量高、热导率低，且受鳃盖骨结构阻碍热传导，其在AF与CIF下的冷冻速率反而低于更厚的GSF；而LNSF凭借极高换热效率克服了材料属性差异，实现整体快速冷冻。
3.2. 品质特性变化
LNSF处理的GSF与CF的解冻损失（thawing loss, TL）和蒸煮损失（cooking loss, CL）最低，持水性（water holding capacity, WHC）最佳。质构分析显示LNSF样品硬度（2558.21?g）与弹性（0.57）最接近新鲜组，AF则导致显著下降。白度值上升与游离水增加及表面光反射增强相关，LNSF因冰晶细小、细胞损伤轻，色泽变化最小。LF-NMR表明LNSF能维持固定水比例，减少自由水迁移。
3.3. 冰晶形成与形态
偏振光显微镜与光学显微镜观察显示，AF在GSF肌间形成垂直肌纤维的树枝状冰晶，CF中冰晶刺破脂肪细胞膜；而LNSF生成细小球形冰晶，均匀分布于肌纤维与胶原网络内，冰晶面积比仅为32.6%（AF为43.5%）。冰晶形成速率与图像灰度值负相关，LNSF因冰晶散射弱，灰度值最高。
3.4. 组织微观结构
SEM显示AF导致GSF肌纤维收缩、胞外空隙扩大，CF胶原纤维断裂、脂肪细胞破裂；LNSF则维持肌纤维完整性及胶原-脂肪细胞包覆结构，有效抑制脂质渗漏与氧化酶释放。
3.5. 蛋白质结构与功能
LNSF处理的GSF中MP溶解度（68.81%）、盐溶性蛋白含量最高，表面疏水性无显著变化，α-螺旋结构占比（27.68%）显著高于AF（22.15%），三级结构荧光强度降幅最小（6.97%），表明快速冷冻抑制蛋白质展开与聚集。CF的胶原含量在LNSF下保留最佳（6.36?μg/g），归因于冰晶对胶原网络的机械损伤轻。
3.6. 脂质氧化指标
CF的PV、MDA和AV在AF下最高（9.8?mmol/kg、0.72?mg/kg、2.41?mg/g），LNSF则将其显著抑制至5.01?mmol/kg、0.27?mg/kg、1.53?mg/g，证明细小冰晶通过维护细胞膜完整性延缓脂质水解与氧化链式反应。
本研究揭示鳙鱼头不同组织对冷冻速率的响应差异：GSF对冰晶形态敏感，而CF因胶原-脂肪复合结构更易受冰晶机械损伤。LNSF通过形成球形微冰晶，同步保障GSF的蛋白稳定性与CF的脂质氧化稳定性，实现复杂结构产品的品质协同保鲜。该研究为异质性水产品冷冻工艺优化提供了理论依据，强调应依据组织特性定制冷冻速率，尤其需优先保护易损部位（如CF）。未来可进一步结合多尺度热传递模型，精准调控冰晶空间分布，推动水产品冷冻技术向智能化、精细化方向发展。
