冷凍是一種常見(jiàn)的食品保藏技術(shù)，通過(guò)抑制微生物和酶活性來(lái)延長(zhǎng)食品貨架期。在各種冷凍方法中，液氮速凍以其超快的凍結(jié)速率而著稱，這對(duì)于保持極易水產(chǎn)品的品質(zhì)至關(guān)重要。
水產(chǎn)品是范圍內(nèi)優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的重要來(lái)源。水產(chǎn)品貨架期較短，其品質(zhì)變化主要由蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的氧化與降解引起。魚(yú)類在捕撈、運(yùn)輸、加工和儲(chǔ)存過(guò)程中易受蛋白酶作用和微生物污染，這會(huì)導(dǎo)致水產(chǎn)品表面變色、發(fā)霉、出現(xiàn)異物等，影響其市場(chǎng)價(jià)值和食品安全，并造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費(fèi)。
為了抑制微生物酶的活性并地減少不良化學(xué)反應(yīng)，冷凍通常是的保藏方法。蛋白質(zhì)和脂肪的氧化程度、肌肉組織結(jié)構(gòu)、顏色與質(zhì)構(gòu)以及水分流失會(huì)因不同的冷凍技術(shù)、操作和凍結(jié)處理速度而異。傳統(tǒng)的冷凍方法，如空氣凍結(jié)和浸漬凍結(jié)，通常會(huì)產(chǎn)生較大的冰晶，從而破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致解凍過(guò)程中的品質(zhì)損失。
液氮冷凍之所以能夠?qū)崿F(xiàn)快速凍結(jié)并生成細(xì)小冰晶以減少食品品質(zhì)劣變，其核心原理源于其極低的溫度特性，這使得其能夠?qū)崿F(xiàn)高效傳熱、精確調(diào)控冰晶成核與生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)，并具備在特定條件下實(shí)現(xiàn)玻璃化轉(zhuǎn)變的潛力。首先，液氮（常壓下沸點(diǎn)為－196 °C）與食品樣品（初始溫度通常在0～25 °C）之間近200～220 °C的巨大溫差，賦予了的熱流密度。在216 °C的溫度梯度下，每千克液氮相變汽化可吸收199 kJ的潛熱，同時(shí)伴隨著216 kJ/kg的顯熱交換，總吸熱能力達(dá)到415 kJ/kg。這顯著縮短了樣品通過(guò)關(guān)鍵“冰晶生成帶"的時(shí)間。
液氮冷凍不僅能有效提高成核密度，還能顯著抑制冰晶生長(zhǎng)，最終改善冷凍產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)和品質(zhì)。例如，經(jīng)液氮冷凍處理的河鱸，其內(nèi)部冰晶等效直徑僅為（12.30±0.33）μm，是浸漬冷凍組的67%，空氣凍結(jié)組的15.6%，且冰晶面積占比顯著更低，為（7.61 ± 2.81）%。
食品體系在玻璃態(tài)下具有高度穩(wěn)定性。液氮速凍可能使食品體系通過(guò)冷卻快速繞過(guò)冰晶生成帶，直接轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡB(tài)。這能有效抑制冰晶生長(zhǎng)，促進(jìn)形成更細(xì)小、更均勻的冰晶結(jié)構(gòu)，并避免傳統(tǒng)冰晶對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)造成的機(jī)械損傷。
氮?dú)馐且环N低成本且儲(chǔ)量豐富的資源。液氮是空氣液化的副產(chǎn)品，冷凍處理后排放到空氣中對(duì)環(huán)境無(wú)影響，且安全性也大大提高，使其成為一種理想的制冷劑。
