抗冻保护剂在肉品及水产品贮藏保鲜中的应用研究进展

李敏涵，李洪军,2，李少博，余思洁，贺稚非,2,*

（1.西南大学食品科学学院，重庆 400715；2.重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆 400715）

肉品和水产品作为多种营养素的载体，具有较高的营养价值和较好的食用特性，受到了广大消费者的喜爱。随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，人们对肉品和水产品的需求量不断增加，因此肉品行业和水产品行业具有广阔的发展前景，是涉及到国计民生的重点行业。我国一直是肉品及水产品的生产和消费大国，由国家统计局发布的数据显示，2018年我国的肉品生产总量为8 624.6万 t，水产品的生产总量为6 457.7万 t[1]。据相关预测，未来几年我国肉品和水产品的产量将会继续保持稳中递增趋势，从而满足国民需求。

由于肉品和水产品营养丰富，是腐败微生物和致病菌的“天然培养基”，致使其极易腐败变质，对消费者的健康产生威胁，因此寻找合适的贮藏保鲜方法一直是肉品和水产品领域的研究重点[2]。目前肉品和水产品较为常用的贮藏保鲜方法主要有冷藏、冷冻、干制和腌渍等[3]。其中冷冻贮藏具有操作简单、效果较优和易于控制等优点，是当今肉品和水产品贮藏保鲜中最为常用的方法之一[4]。冷冻贮藏主要因为低温可以抑制微生物和酶的活性，从而使产品的保质期得到延长。但是在冷冻贮藏过程中，冰晶的形成也会对产品的品质产生负面影响，这主要是由于冰晶会对组织造成一定的机械损伤，同时冰晶中溶质的排出使未冻结水中的离子强度增加，使肉品和水产品细胞渗透性发生改变，从而致使产品的品质发生劣变[5]。因此，如何减少由于冷冻而造成的产品品质劣变也一直是肉品和水产品领域的研究重点。

抗冻保护剂又称阻冻剂，是一类加入到其他物体中以降低其冰点、提高其抗冻能力，且具有溶解冰晶和阻止冰晶生长作用的物质[6]。抗冻保护剂因其具有防止肉品和水产品冷冻过程中引起的肌原纤维蛋白功能和结构的改变，减缓产品品质的劣变，以及提高消费者可接受度的特点，成为了近年来研究的热点。如Du等[7]研究发现鸡皮胶原蛋白水解物对分离的肌动球蛋白的冷冻变性具有显著的保护作用，作为非甜抗冻保护剂具有较高的工业价值。English等[8]通过招募107 名感官鉴定人员进行整体接受度调查，研究得出几种不同的糖类化合物和三聚磷酸钠混合的抗冻保护混合物在6 个月内可以显著提高冷冻龙虾的食用品质。目前，国内对冷冻保护剂的应用研究较多，但是缺乏较为系统的分析和概括，鉴于此，本文对国内外常用的几类抗冻保护剂的作用机理和在肉品和水产品中的应用进行了阐述，并对抗冻保护剂在肉品和水产品保鲜中的发展方向做了预测，以期为冷冻保护剂在肉品和水产品中的工业化应用以及冷冻肉品和水产品的品质保持等方面提供相应的理论依据。

1 抗冻保护剂的概述

1.1 抗冻保护剂的理化特性

抗冻保护剂通常高度溶于水，对食品无毒。抗冻保护剂分为渗透性抗冻保护剂和非渗透性抗冻保护剂。渗透性的抗冻保护剂是能够穿透细胞膜并在细胞内外提供保护的低分子质量分子[9]。非渗透性的抗冻保护剂可以通过混合、注射、浸泡或真空渗透等物理方式添加到食物中[10]。

早期的抗冻保护剂多为多糖、二糖和多元醇及少量高分子质量化合物，如聚葡萄糖和麦芽糊精等，其研究集中于冷冻鱼肉及其制品的低温保护[11]。在此后发展过程中还出现了蛋白类、盐类等众多种类的抗冻保护剂，并且逐渐由单一的抗冻保护剂发展到复合配比多种类型抗冻保护剂成为复合抗冻保护剂来增强抗冻效果[12]。尽管抗冻保护剂的种类不同，但是经过大量实验表明，在肉品和水产品的冷藏或冻藏中添加抗冻保护剂，均能提高Ca2+-ATP酶活性，降低肌肉组织受到的机械损伤，减少脂质氧化、蛋白质变性，提高保水性，较好地保护细胞的完整性和产品的质地，减缓产品口感改变等[13]。

1.2 抗冻保护剂的结构特性

应用于肉品和水产品的抗冻保护剂大多是抗冻活性物质，包括多糖、蛋白质、氨基酸、脂肪酸、甘油、某些盐类等[14]。抗冻保护剂的种类不同，其性质和特点均有差异，例如多糖等作为抗冻保护剂加入食品中形成凝胶，具有黏附性、结合性[15]；抗冻蛋白可在动物被屠宰前进行注射以起到宰杀冷冻后的抗冻保护效果[16]；多酚类抗冻保护剂还具有抗氧化、抗菌、护色等作用[17]。基于此，经过多年研究，Noguchi等[18]总结出用作抗冻保护剂的物质必须具有以下3 个特点：1）必须含有—OH或—COOH必需基团以及一个以上的—SH、—NH2、—SO3H、—OPO3H2等辅助基团；2）必需基团和辅助基团位置要分布合理；3）相对分子质量较小。

2 抗冻保护剂的分类和作用机理

根据成分和化学性质的不同，冷冻肉品和水产品的抗冻保护剂可大致分为糖类抗冻保护剂、蛋白类抗冻保护剂、盐类抗冻保护剂和多酚类抗冻保护剂4 个大类。

2.1 糖类抗冻保护剂

糖类是最常见、使用历史最久远、使用最广泛的一类抗冻保护剂，包括葡萄糖、果糖、蔗糖、山梨醇、甘露醇、海藻糖、麦芽糖、葡聚糖、低聚木糖醇、低聚寡糖等单糖、二糖和低聚糖。糖类抗冻保护剂是传统商业抗冻保护剂的主体，大多数冷冻肉品和水产品采用的抗冻保护剂是传统的商业抗冻保护剂。Uijttenboogaart等[19]发现4%（终质量分数，下同）的蔗糖与2%～3%的山梨醇组合使用能有效降低肌原纤维蛋白的冷冻变性程度，为传统商业抗冻保护剂的定义奠定了基础。随后Donald等[20]定义出新型商业抗冻保护剂——4%蔗糖+4%山梨醇，虽然其抗冻效果好，但是其本身的加入可能带来不需要的甜味[21]，以及糖尿病患者难以接受的问题，且热量较高，不符合当今的“低糖、低热”的健康消费趋势[22]。因此不断有学者发掘出新型“绿色”抗冻保护剂，例如海藻糖、木糖、葡聚糖等。海藻糖是低甜度、低热量的非还原性二糖，甜度相当于蔗糖的45%，且相比其他糖类，海藻糖因其本身结构，与水分子之间可以形成更多的氢键。因此近年来，对于海藻糖的研究最为广泛。此外，糖类复合盐类的抗冻保护剂在冷冻肉品和水产品中的稳定性更强，对肌球蛋白的保护效果更好[23]。

糖类抗冻剂的作用机理是：肉品和水产品蛋白质分子的某些基团与糖类物质中的羟基相结合，使蛋白质分子处于饱和状态，避免了蛋白质分子之间的聚集变性；与此同时，糖类物质的游离羟基束缚水分子，形成一个不完全冻结区域，降低了区域“共晶点”温度，总体上减少了冰晶体的形成量，从而减缓蛋白质分子的聚集，防止蛋白质的凝聚变性[24]。即限制蛋白质的变性和聚集，减少二硫键的形成，同时有助于保持蛋白的表面疏水性和凝胶强度。此外，糖类的种类、结构和添加量等外部因素也会影响其抗冻作用效果。研究发现，2%～4%的蔗糖或山梨醇、8%的多聚葡萄糖等均具有一定的抗冷冻变性作用，但是单独使用淀粉则没有明显的作用[25]。糖类分子中含有的羟基数目越多，对肉品和水产品冷冻变性的抑制效果也越明显[26]。糖类的添加量对蛋白质冷冻变性的影响较大，添加量与防止肉品和水产品冷冻变性的效果成正比[27]。但同等条件下，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[28]。尽管添加抗冻保护剂可以在一定程度上改善由于温度的上下波动造成的口感不良，但是大多数糖类抗冻保护剂也会给产品带来一定的甜味。

2.2 蛋白类抗冻保护剂

蛋白类抗冻保护剂是一种有效的绿色抗冻保护剂，主要为抗冻蛋白和蛋白水解物。目前对于利用这些蛋白类抗冻保护剂作为生物活性物质的实用性研究相对较少，但通过研究发现，蛋白类抗冻保护剂作为一种有效的绿色抗冻保护剂，可作为糖类抗冻保护剂的可行替代品[29]，是当下研究的热点。

蛋白类抗冻保护剂最早发现是在1969年，Devries等在南极Mcmurdo海峡的Nototheneniid鱼血液中分离出了具有抗冻性质的抗冻蛋白[30]。此后，人们从各种动物、植物、昆虫、微生物等体内发现了一系列抗冻蛋白[14]，并将部分蛋白进行水解，研究得到小分子的蛋白水解物同样具有抗冻保护的效果[31]。在短短50 年，关于蛋白类抗冻保护剂的研究层出不穷，说明其具有巨大的商业价值。

2.2.1 抗冻蛋白

广义上的抗冻蛋白是抗冻蛋白（antifreeze proteins，AFP）和抗冻糖蛋白（antifreeze glycoproteins，AFGPs）的统称，亦称冰结合蛋白或冰结构蛋白，是一类利用滞后效应降低体系的冰点，即将水的冷冻温度降低到其熔点以下来阻止结冰[32]，并改变冰晶形态、抑制冰晶生长的一类蛋白质[33]。

抗冻蛋白根据来源分类，主要有动物类抗冻蛋白、昆虫抗冻蛋白、植物抗冻蛋白和微生物类抗冻蛋白。动物抗冻蛋白类中主要的是鱼类抗冻蛋白，在冷冻肉品和水产品中应用最为广泛，分为抗冻蛋白I、抗冻蛋白II、抗冻蛋白III、抗冻蛋白 IV和AFGPs[34]（表1）。植物类抗冻蛋白大多来源于寒冷、高海拔地区的植物体内，例如云杉针叶、冬黑麦等。昆虫来源的抗冻蛋白研究较少，没有明确的分类。微生物类抗冻蛋白多为微生物为了维持相对较寒冷的环境而分泌的产物。

表1 鱼类抗冻蛋白的特点[35-36]Table 1 Characteristics of fish antifreeze proteins[35-36]

因抗冻蛋白来源和结构不同，其作用机理没有统一的假说，统一之处都是通过非依数机制对冰晶进行修饰从而降低冰点[35]，改变冰晶形态，抑制重结晶。目前关于其具体的机理大多为吸附抑制假说，最早是由Raymond等[36]在1977年提出。抗冻蛋白分子通过氢键、疏水作用力、范德华力与冰晶发生不可逆的结合[37]，特别是某些抗冻蛋白具有两亲性的α-螺旋结构，螺旋外有规律排布的Thr和Asx残基与冰晶的棱面发生匹配结合[38]，因被抗冻蛋白分子覆盖的冰晶表面停止生长，而未被覆盖的区域继续生长，使得冰晶体的表面曲率增加。当冰晶的表面积与体积比超过冰晶自发生长的热力学值时，冰晶体生长完全终止。另外还存在笼形物固定水假说。Nutt等[39]基于分子动力学模拟提出了抗冻蛋白与冰晶的结合位点形成的疏水部位与冰晶表面结合，亲水部位通过氢键使液体层与水相融合，构成笼形物，使抗冻蛋白结合在冰晶上。此外，在滞后现象的动力学分析中，Drori等[40]提出滞后现象的原因与溶液中的蛋白质浓度有关。Knight等[41]研究得出滞后现象的发生不仅与冰晶表面的抗冻蛋白浓度有关，还与溶液中游离的抗冻蛋白有关。众多研究表明抗冻蛋白即使在较低的浓度时依然能够起到抗冻作用，避免了对溶液渗透压的影响，保持了产品的质构和感官品质，因此是目前食品工业最具有应用价值的抗冻保护剂。

2.2.2 蛋白水解物

蛋白水解物是蛋白质水解产生的小分子多肽类抗冻保护剂。最近的研究表明，一定分子质量范围的肽能够抑制肉品和水产品中冰的再结晶[42]。天然的抗冻蛋白和肽的数量有限且价格昂贵，限制了其在食品工业中的广泛应用。因此，有必要开发替代成分，以控制冷冻食品在贮存期间的冰晶生长。蛋白水解物作为抗冻保护剂的主要来源是动物类抗冻蛋白，包括鱼类、猪皮、牛皮胶原等。蛋白水解物类抗冻保护剂虽然在氨基酸序列、物种来源、肽链长度和高级结构等方面具有很大差异，但其抗冻机理大致相同[43]，即有较大比例亲水性氨基酸的蛋白水解物能够与水作用形成氢键，增强冻结过程中水的稳定性，减少巨大冰晶体的形成，从而避免蛋白质空间构象变化而引起的开链变性。

蛋白水解物作为冷冻肉品和水产品中的抗冻保护剂，与其他抗冻剂相比，具有通过增加产品外源多肽含量、提高产品营养价值的优点，具有良好的开发潜力。但很多蛋白水解物在水解时都会产生明显的苦味[44]，可能会给产品带来不必要的苦味，因此需进行进一步的研究，以减轻或掩盖蛋白水解物的苦味，增加其工业价值。

2.3 盐类抗冻保护剂

盐类抗冻保护剂通过降低冰点来提高抗冻效果。磷酸盐由于使用方便、价格便宜等原因，是最广泛使用于冷冻肉品和水产品加工贮藏过程中的抗冷冻变性的盐类物质[45]。磷酸盐是天然化合物，它们是含有磷和其他矿物质的盐。抗冻保护剂常用的磷酸盐有三聚磷酸钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸四钠、焦磷酸四钾、六偏磷酸钠和磷酸三钠等[46]。

盐类抗冻保护剂的作用机理大概有以下3 个方面。1）增加离子强度。肉品和水产品在前期处理时，漂洗过程中部分金属离子被除去，导致蛋白质的变性。添加盐类抗冻保护剂可以扩大肌原纤维蛋白的空间结构，使结合水的含量增加，稳定蛋白质表面的水分子层保护蛋白质结构，减少冷冻过程中蛋白质的冷冻变性，进而提高其保水性。2）提高肉品及水产品的pH值，使其保持在中性左右。复合磷酸盐溶液大部分为碱性，可对肉品及水产品的pH值产生调节和缓冲的作用，使其pH值保持在一定的范围，从而使肉品及水产品的蛋白质变性程度最小，保水能力和弹性也最好。3）促进盐溶性和肌原纤维蛋白质的解胶。盐类抗冻保护剂是通过改变蛋白质所处的微环境来防止其冷冻变性，尽管在抑制蛋白冷冻变性方面的作用比糖类要差些，但在提高保水性的方面效果显著；因此盐类通常与山梨醇等抗冻保护剂一起添加到冷冻肉品和水产品中[47]。

盐类抗冻保护剂的添加一般不会导致产品口感的改变，但是盐类浓度的增加通常会对凝胶的形成产生不利影响，原因可能与螯合内源性谷氨酰胺转胺酶中的钙离子有关。焦磷酸钠具有较好的凝胶增强作用，而六偏磷酸钠对鱼糜凝胶化有不良影响，焦磷酸钠（0.025%）与CaCl2（50 mmol/kg）在适当的水平上结合使用可以有效提高鱼糜的凝胶化能力[48]。

2.4 多酚类抗冻保护剂

近年来，有研究发现酚类不仅具有抗氧化作用，还可以作为蛋白质的交联剂与蛋白质络合，从而稳定蛋白质构象（图1），对肉及肉制品起到一定的冷冻保护作用[49]。多酚是在植物中发现的一组化学物质，其特征是芳香环上或每个分子的结构块上存在一个以上的羟基，是普遍存在的天然抗氧化剂，已被大量研究证实具有抗氧化、抗菌活性和抗褐变等作用。多酚类化合物大致可分为4 类：黄酮类化合物、酚酸类、羟基肉桂酸类和木脂素类化合物。

图1 酚类化合物诱导的蛋白质交联示意图[50]Fig.1 Schematic diagram of protein crosslinking induced by phenolic compounds[50]

酚类抗冻的机理有多种假说，一种是因为酚类的化学结构中含有的大量羟基，能促使肌纤维蛋白质溶液中的自由水转化为蛋白质分子内和分子间的结合水，进而降低肌纤维蛋白质的共晶点温度、减少冰晶体的数量、形成不完全冻结区、抑制疏水性基团的释放、减缓肌原纤维蛋白质表面疏水性的增加、影响肌纤维蛋白质巯基含量和Ca2+-ATP酶活性，从而减弱蛋白质分子的聚集和降低蛋白质变性的速率及程度[51]。另一种是酚类存在大量的羟基，它们可以与蛋白质肽骨架中的羰基等氢受体形成氢键，导致蛋白质分子间的交联，从而清除活性氧自由基、阻断自由基的链式反应、螯合金属离子及增强抗氧化酶系活性，进一步抑制脂肪氧化体系引起的蛋白构象折叠，避免蛋白质因构象改变而导致的变性[52]。此外，不同浓度的酚类还可以有效阻止微生物的侵染，其机理是在低浓度下，多酚与微生物膜相互作用，从而改变微生物细胞的通透性；在高浓度下，多酚会破坏微生物膜，从而延缓肉品和水产品组织中蛋白质的降解和变性[53]。

3 抗冻保护剂在肉品和水产品中的应用研究现状

3.1 抗冻保护剂在肉品中的应用现状

家畜泛指猪、牛、羊、马、鸡、鸭等由人类饲养驯化，且可以人为控制其繁殖的动物。鸡肉具有高蛋白、低脂肪、低胆固醇等优点，其消费量正逐年增加[54]，因此开发用于鸡肉的抗冻保护剂具有重要的价值及意义。最早Nowsad等[55]研究发现商业抗冻保护剂（含4%蔗糖、4%山梨醇、0.2%三聚磷酸纳）对冷冻贮存过的鸡糜有良好的保护作用，能有效地保持鸡糜凝胶的弹性和黏结性，提高感官品质。但是由于商业抗冻保护剂中的糖类可能会带来甜味和不必要的热量，故在此基础上Kovačhević等[56]用相同的研究方法，通过盐溶性蛋白含量和差示扫描量热法判断肌原纤维蛋白的功能稳定性，得出麦芽糖对水洗鸡肉有抗冻保护作用的浓度范围。Mastanjević等[57]在海藻糖、麦芽糖组成的抗冻保护剂的基础上，增加了木薯变性淀粉和大麦改性淀粉，发现能有效改善鸡糜冻藏后的色泽和硬度、咀嚼性、弹性等质构性质，增加产品的商业价值。关于鸭肉抗冻保护的研究也颇多。Ramadhan等[58]分别应用聚葡萄糖、海藻糖、乳糖醇和异麦芽酮糖醇作为鸭肉肉糜的抗冻保护剂，以6%蔗糖-6%山梨醇混合物和清水处理为对照，发现以上4 种低糖作为低甜度的抗冻保护剂的效果与蔗糖-山梨醇混合物相当。因此，这些糖类可以作为在冷冻贮藏过程中鸭肉肉糜产品的商业抗冻保护剂的替代品。

牛羊肉蛋白质含量高、脂肪含量低，味道鲜美，营养丰富。早在1994年，Payne等[59]已成功将AFP作为一种分泌蛋白在乳酸链球菌中表达，合成了一种新的重组型I型AFP类似物（rAFP），将其成功应用于冷冻的牛、羊肉中。由于rAFP合成过程复杂、价格昂贵，因此众学者尝试找寻更加低廉、实用性更强的抗冻保护剂。Sultana等[60]在商业抗冻保护剂的基础上进行改进，采用传统的商业抗冻保护剂4%蔗糖、4%山梨糖醇与0.3%多聚磷酸盐联合，得出了可用于孟加拉黑山羊肉品冷冻保鲜的最佳抗冻保护剂配比。Kovačević等[61]通过采用盐溶性蛋白含量和差示扫描量热法测定的热特性判断肌原纤维蛋白的功能稳定性，得出对牛肉具有抗冻保护作用的低热低糖海藻糖、麦芽糖单独使用时的浓度范围。Yang等[62]研究发现经过山梨醇、蔗糖和三聚磷酸钠混合物处理过的猪肉在－20 ℃的冰箱中保存12 周后，其pH值、硫代巴比妥酸值、游离脂肪酸含量等指标与未经处理的猪肉均有显著差异，相比品质较好。Krala等[63]研究了不同抗冻保护剂单独对猪肉的影响，聚葡萄糖和山梨醇对降低冷冻水含量有显著作用，但是不影响持水量；山梨醇能抑制蛋白质溶解度的下降，而聚葡萄糖则不能；山梨醇和聚葡萄糖能够保持高乳化能力。该研究得出，没有一种经过测试的抗冻保护剂能同时保护冷冻猪肉的所有特性。随后该课题组进行了深入的研究，将6%葡聚糖、4%葡聚糖与0.2%卡拉胶3 种物质的混合物分别以注射溶液和悬浮液的形式添加到猪肉中，发现两种添加方式均可以提高猪肉的玻璃化转变温度，抑制可溶性蛋白含量的降低，并增加其持水能力[64]。

3.2 抗冻保护剂在水产品中的应用现状

抗冻保护剂的发现起源于鱼类，且鱼类等水产品本身具有不易贮存的性质，因此，将抗冻保护剂应用于水产品的研究最为深入和广泛。据统计，加工水产品总量的50%和水产品总量的21%以冷冻产品的形式提供给市场[65]。目前抗冻保护剂已成功应用于鲤鱼、鳙鱼、大黄花鱼、白鲢鱼、文蛤、扇贝、罗非鱼、南美白对虾等多种冷冻水产品的生产和运输。

商业抗冻保护剂在使用时操作简单且价格低廉，众多学者首先考虑在商业抗冻保护剂的基础上加入适量的盐类抗冻保护剂，对其进行改良。王宁[66]研究发现复合抗冻保护剂（海藻糖、山梨糖醇、柠檬酸钠终质量浓度均为10 g/100 mL）对大黄花鱼抗冷冻变性及持水性均有显著影响，能抑制鱼肉蛋白质的降解变性，降低鱼肉风味挥发。Anwar等[67]研究发现添加4%蔗糖和0.2%壳聚糖的混合物于遮目鱼鱼糜，在3 个月内，其挥发性盐基氮含量、凝胶强度、Ca2+-ATP酶活力等反映鱼肉品质的指标均没有显著性改变，增加了遮目鱼的商业价值。此外，低聚糖具有低甜度、低能量等优良保健品质，是作为抗冻保护剂的优质选择。Zhang Bin等[68]发现利用卡拉胶寡糖、木糖、海藻糖、海藻酸盐及其低聚糖等一系列的糖类抗冻保护剂分别处理的南美白对虾虾肉和虾壳，其解冻损失率、蒸煮损失率、肌原纤维蛋白含量、Ca2+-ATP酶活性、结构稳定性和组织微观结构等各个方面均比焦磷酸钠等盐类抗冻保护剂的保护效果好。除了糖类抗冻保护剂，从各种鱼类、甲壳类和头足类动物[69]中提取的蛋白水解物和几丁质水解物已被证明可潜在替代以碳水化合物为基础的冷冻保护化合物，通常用于稳定冷冻海产品（表2）。

在对抗冻保护剂探索的基础上，辅助添加一些食品添加剂，如蛋清、牛肉血浆蛋白和乳清蛋白浓缩物也可以用来改善水产品的物理性能，防止水产品的结构退化。同时也开发出新型水产品开发工艺来提高蛋白质浓度，如酸碱洗涤法在提高鱼糜中肌原纤维蛋白的浓度方面具有重要的应用潜力[76]。

4 结 语

自从商业抗冻保护剂普及以来，国内外学者不断对其进行改良，同时探索更低热量、无味的替代品，并对新发现的抗冻保护剂的使用剂量和使用方法做了大量的研究。尽管不同类别的抗冻保护剂有不同的作用机理和应用，但是在冷冻肉品和水产品中使用抗冻保护剂可以抑制重结晶，使冰晶变小，防止大冰粒对冷冻组织和细胞造成的机械损伤，提高产品的品质，因此冷冻抗冻保护剂具有极高的研究价值。目前，我国致力于研究用于更多种类肉品及水产品的新型抗冻保护剂，并且通过水浴酶解法、基因工程法等多种方法制备新型抗冻保护剂。国际上，众多学者致力于研究多种抗冻保护剂的抗冻机理，不仅对天然抗冻保护剂进行了大量的研究，还根据冰晶形成机制发现了众多合成物具有同样的抗冻保护作用，例如聚乙烯醇，但是其研究主要集中在辅助理解冰的成核过程，是否能够运用在食品中仍需进一步研究。与此同时，国内外学者还研究出如何使抗冻保护剂均匀分布在食品中的方法，从而使肉品和水产品具有更好的冷冻品质。目前比较推广的方法是采用真空浸渍和高压脉冲电场等冷冻新技术。这些对于提升肉品和水产品的贮藏品质及满足市场需求等方面都具有重要意义。