冷藏和冷冻方法的原理

低温处理作为贮藏食品中抑制化学反应和酶反应、阻止微生物生长的手段，很早就被极其广泛地应用了。
在一般情况下，温度越低微生物生长越慢，至某一温度界限以下则所有的微生物活动完全停止，因此可以采用低温（冷冻）来控制微生物生长。而在实际的食品保藏中，常常采用0℃左右或略高一点的温度来冷藏。在这样的温度下，虽然不可能完全抑制微生物的生长，但可在相当长时间内使食品保持原来的状态。由于经济上是合算的，所以对某些种类的食品来讲，冷藏可以说是出色的保藏方法。
1、微生物生长和环境温度的关系
微生物生活环境的物理和化学条件只能在一定的范围内变化。如果超越了变化范围，则生长就不能进行。另外，综合的环境条件，即使大致在可能生长的范围内，如果各个环境因素远离微生物生长的最适值，则也会相应地降低微生物生长速度。
环境温度从这个意义上来说也是控制微生物生长活动的最重要因素之一。用冷冻、冷藏来防止食品的腐败和变质，应使其环境温度处于不适于大部分腐败微生物的生长的范围内，从而使得由微生物活动而引起的食品成分的各种反应难以发生和进行，这也就是低温保藏的原理。
通常，微生物可以生长的温度范围很广，从最低的-10℃到最高的80℃之间。然而，这是对含有非常多种类的微生物生物群的整体而言，实际上从各种微生物来看，其可以生长的温度范围比此值狭隘得多。生长最适温度在25～45℃的微生物称为嗜温微生物，也是我们周围普遍存在的微生物，引起食品腐败和变质的微生物大部分属于此群。生长最适温度在 25℃以下的微生物称为低温微生物，这类微生物为冷藏时引起食品变质的重要微生物群。最适温度在45℃以上的微生物是土壤中常见的菌群，称为嗜热微生物。
2、在低温环境中微生物的生长
多数嗜低温细菌在0℃或更低的温度下，有某种程度的生长。但是在这样的温度下，即使某些微生物能生长，也并不是一个好的温度。它们生长最快的温度通常为15℃或20℃。就是在特别低温下能生长的微生物，其最适温度也是在10℃左右。因此，在低温下，生长速度随着温度的降低而降低，0℃以下则极其缓慢。
研究结果表明，远离生长最适温度时，细胞分裂时间逐渐增长。在0℃左右，嗜低温细菌的分裂速度也极其缓慢。
3、嗜低温微生物的分布
微生物生长的适宜温度和进行代谢活动的温度范围，一般与此微生物生活环境的温度有关。大多数在水温低的海洋中生活的鱼类，在自然状态下附带的微生物几乎大部分都是嗜低温性的微生物，它们即使在0℃也能很好地生长。所以把附有这些嗜低温微生物的鱼体等进行冷藏，尤其是在0℃左右或略高一点的温度下贮藏时，经常会发现这类微生物生长的现象。例如；在-2℃下冷藏的鱼肉中，活菌数随时间的推移而增加。
由此，鲜鱼贝类等水产食品粘附嗜低温微生物的可能性比较大。虽然偶尔也有在农产食品中发现嗜低温微生物的情况，但是由于在畜肉类、水果蔬菜等的农产食品上附着的细菌大部分为嗜中温性类型，所以在低温下，这些食品的腐败和变质，由酵母和丝状菌引起的比细菌引起的更多。而这些食品在常温下贮藏经常变质的原因，则是由产芽孢细菌的芽孢引起的，即使在5～8℃的低温下，芽孢也可发芽后进行营养增殖，但产生的营养细胞在低温下会缓慢地死去。
丝状菌群或霉菌在低温下能生长的种类也比较多。在食品中广泛存在的曲霉和青霉大多数在10℃上下的温度均能生长。在5℃或0℃，则生长受到限制，但仍然有相当多种可以生长。这类丝状菌在冷藏食品的污染中，占有最大比重。嗜低温微生物均在各自相应的低温下生长，由于是食品腐败和变坏的原因，故在食品冷藏的情况下必须予以充分注意来防止其污染和生长。
4、低温处理杀灭的微生物
实践中看到，在低温贮藏过程中微生物的活菌数仅仅以极缓慢的速度减少，因此不能期望用冷冻和冷藏等的低温处理来杀灭食品中存在的微生物。低温下微生物的死亡速度受到微生物种类、细胞的老幼、冷冻时的温度、冷冻时间、冷冻速度、解冻速度、食品的化学组成等各种因素的影响。由冷冻而引起的微生物细胞死亡机理尚没有完全搞清楚。但随着细胞内存在的水部分结冰而残存的溶液中溶质浓度增加，引起蛋白质的变性和随着冰晶的形成，细胞结构部分地破坏等是使微生物细胞死亡的一部分原因。在比0℃稍高温度下，某些微生物可能发生异常代谢，也成为在低温下促进微生物死亡的部分原因。

编辑：foodqa