冷冻保藏是水产品最普遍最有效的保藏方式,能够有效抑制水产品的腐败变质。但是,在冷冻保藏过程中冰晶的形成过程及其形成后的状态对于食品的品质如持水性、蛋白质变性、脂肪氧化等都有本质的影响,另外直接影响了食品货架期和商品价值。冷冻过程及其冷冻保存过程中冰晶的形成机制研究对于冷冻技术的完善和冷冻技术在水产领域乃至食品领域的推广具有极其重要的理论意义。基于此,本课题以带鱼为原材料,针对带鱼冷链物流中存在的贮藏温度波动、贮藏时间不固定以及多次解冻后再冻结(冻融循环)等不同因素,对冰晶观测方法学进行了全面系统的研究,建立了冰晶生长预测模型,并研究了壳寡糖作为抗冻剂对冰晶的抑制及抗冻保水作用,同时完善了分形维数作为带鱼品质指标的评价体系。得到的主要结论如下:(1)针对于不同冻结方式下带鱼冰晶观测的方法学进行了研究,主要包括冰冻切片法、冷冻替代法、扫描电子显微镜法和X射线断层扫描法。冰冻切片法与冷冻替代法所观察到的冰晶痕迹性状没有明显差异(p>0.05),且与冷冻替代法相比,样品前处理时间大大缩短,可将冷冻替代所需的3-5天缩短为20-30分钟。另外,几种观测手段结论一致,即液氮浸渍冻结与其他冻结方式相比,产生更小更规则的胞内冰晶,其肌肉纤维保持较好的完整性,排列紧密,具有较高的持水力。而传统慢速冻结样品,生成的为大的胞外冰晶,对肌肉纤维造成分离和破坏,肌肉具有较低的持水力。慢冻对冷冻食品的最终品质造成不可逆转的破坏。(2)随着贮藏时间的延长,4组样品均呈现肌肉间空隙增大的趋势,冰晶的体积逐渐增大,肌肉纤维被挤压,导致它们的分离;当贮藏温度越低时,相同时间下形成的冰晶越小,冰晶增长越不明显,组织破坏越小,保存后的食品品质与鲜品质地越接近。此外,在重结晶的过程中,冰晶的圆度和拉伸度没有显著变化,冰晶是在初始形态的基础上均匀向四周扩增的。通过一阶动力学模型和阿伦尼乌斯方程的运用,得出冰晶大小的预测模型为:D=D0exp(0.5624texp(-7745.45/RT)。通过对模型的验证,预测值和测定值的误差均保持在10%以内,因此,建立的该模型较好地预测了在不同贮藏温度以及不同贮藏时间下的冷冻带鱼的冰晶大小。(3)水分活度、色差值、弹性、硬度、咀嚼性等指标均随贮存时间的延长而呈现不同程度的下降,而K值则随着贮存时间的延长逐渐上升,同时,贮藏温度越低,水分活度、色泽、质地等指标下降速度越慢,K值上升速度越慢,越有益于保持食品原有品质。另外,分形维数FD值随着贮藏时间的增加呈现下降的趋势,也就意味着带鱼在贮藏期间组织的不规则程度增加;同样贮藏温度越低,越能够抑制FD值的下降。通过对比FD值与K值结果,得出:一级鲜度的FD值1.9565～1.9175,二级鲜度的FD值1.9175～1.7705,初级腐败的FD值1.7705～1.5302。鲜度设定FD值临界值的求取,实现了通过求取FD值就可以直接对鱼肉新鲜度进行评价。最后建立了 FD值与各项理化性质在不同贮藏温度下的函数模型,所建立的函数模型相关系数较好,拟合度较高,建立了基于分形维数的冷冻带鱼品质评价方法。(4)在反复冻融处理的过程中,冰晶不断消失又重新生成,肌纤维发生径向收缩,肌纤维间出现较大孔隙,冰晶的生成和生长会对鱼体肌肉细胞产生一定的损伤。通过多孔微观结构分形维数的分析,分形维数随着冻融循环次数的增加而减小,说明冰晶的形成使得肌肉组织的不规则程度增加。同时持水力和质构在冻融循环过程中不断降低,挥发性盐基氮(TVBN)值、硫代巴比妥酸(TBA)值以及菌落总数值均呈上升趋势。在较低的温度冷冻时,能够一定程度上抑制分形维数、持水力和质构的下降,以及抑制TVBN、TBA和菌落总数的上升。说明在带鱼的冷冻贮藏过程中,要尽量减少冻融循环次数,同时应该在较低的冷冻温度下冷冻贮藏,才能较好地保持带鱼的原有新鲜品质。此结果进一步证明了分形维数在评价带鱼冷冻过程中的品质变化的可行性。(5)壳寡糖浸泡处理能有效降低冷冻带鱼的解冻汁液损失,且在维持带鱼质构品质、延缓肌原纤维蛋白含量的下降以及保护巯基、Ca2+-ATPase活性等方面均具有较好的效果。另外,壳寡糖对冷冻带鱼的冰晶生长具有抑制作用,能够延缓冷冻贮藏过程中分形维数的降低,对冷冻带鱼微观结构的保持作用较好,同时较高浓度的壳寡糖处理效果更佳。因此,壳寡糖可作为一种优良的抗冻保水剂应用于冷冻水产品中,其含有的大量羟基能够有效抑制冰晶的形成,防止蛋白质变性,有效起到抗冻保水的作用,保证产品品质。本研究有利于全面理解带鱼冷冻过程中的冰晶及相关品质变化机理,有利于优化产业结构,分形维数理论推动逐渐完善冷冻带鱼品质分析技术,同时也为其他冷冻水产品和肉类的品质研究提供新的思路和科学依据。