等容冷却技术对水包油乳状液理化特性及稳定性的影响研究：突破传统冷冻限制的创新解决方案

本研究针对传统等压冷冻(IBF)导致水包油(o/w)乳状液稳定性下降的问题，创新性地采用-18°C/170 MPa等容冷却(ICC)技术处理10%和20%含油量乳状液。结果表明，ICC处理可维持12周微生物不可检出状态，显著优于IBF组2-4周即超标的结果，且能保持粒径、黏度等理化指标稳定，为食品工业提供了非热加工新选择。

　　

在食品工业中，水包油(oil-in-water, o/w)乳状液作为沙拉酱、乳制品替代品等功能性食品的基质，其稳定性直接影响产品品质。然而传统等压冷冻(isobaric freezing, IBF)过程中，冰晶生长会破坏乳滴界面膜，导致解冻后出现絮凝、聚结甚至相分离等问题，严重制约冷冻食品发展。针对这一行业痛点，美国农业部西部研究中心的研究团队在《Innovative Food Science》发表重要成果，系统探究了等容冷却(isochoric cooling, ICC)这一新兴技术在乳状液保存中的应用潜力。

研究采用10%和20%菜籽油乳状液模型，通过7天ICC(-18°C/170 MPa)处理，结合流变仪、激光粒度仪、zeta电位仪等技术，对比分析了IBF与传统冷藏条件下乳状液的微生物总数、粒径分布、黏度等16项指标变化规律。实验设计模拟实际食品储存场景，设置4°C和22°C双温区进行长达12周的稳定性追踪。

微生物稳定性
ICC处理展现出惊人抑菌效果：10%含油量样品在4°C和22°C下均保持12周微生物不可检出状态，20%样品在4°C达同等效果，在22°C仍维持4周无菌。而IBF和对照组2-4周即超过8 log CFU/mL，证实ICC能突破传统冷冻的微生物控制瓶颈。

理化特性
激光共聚焦显微镜显示，IBF组因冰晶机械损伤导致乳滴平均粒径增大47%，黏度上升32%，且出现明显黄色偏移(ΔE>5)。ICC组则保持初始粒径分布，黏度波动<8%，色差ΔE<1.5，证明其能有效避免相变引发的结构破坏。

作用机制
通过水相图分析揭示，ICC通过170 MPa高压抑制-18°C下的水-冰相变，使体系维持在液态-固态亚稳态平衡。这种状态既避免了IBF的冰晶损伤，又通过高压协同低温实现微生物代谢抑制，双重机制保障了乳状液稳定性。

该研究首次证实ICC技术可同步解决食品乳化体系在冷冻储存中的微生物安全与物理稳定性难题。特别值得注意的是，10%含油量乳状液在ICC处理后实现室温下3个月货架期，这一突破性发现为开发无需冷链的清洁标签食品提供了新思路。研究团队Sumeyye Atci等指出，该技术参数(-18°C/170 MPa)已接近工业化应用阈值，未来在植物基奶油、功能性饮料等领域的转化应用值得期待。论文中披露的"高压辅助亚零度保存"机制，也为开发第四代非热加工技术提供了重要理论依据。