基于温度反馈调控的牛肉超低温保鲜系统开发及解冻逆转技术研究

本研究创新性地开发了温度反馈控制超低温（TFCS）系统，通过实时监测冰核形成并触发微解冻（micro-thawing）技术，成功将牛肉里脊在?5?°C下维持超冷（supercooling）状态达7天。该系统突破传统冷冻对食品质构的破坏，显著提升肉品色泽、质地和微观结构完整性，为商业化食品保鲜提供新范式。

　　

Highlight

本研究通过温度反馈控制超低温（TFCS）系统，首次实现牛肉在?5?°C下长达7天的超冷（supercooling）状态维持。该系统能精准探测冰核形成事件，并立即启动电阻加热器进行微解冻（micro-thawing），有效逆转结晶过程。与传统冷冻（FR-20）相比，TFCS处理的牛肉样品在色泽、质地和微观结构上均表现出显著优势。

Design and fabrication of supercooling system

超低温保鲜系统的核心是一个嵌套于200?L商用冰柜的聚碳酸酯（PC）材质腔体（图1a）。该系统配备高精度温度控制器（ITC-106），采用三明治结构设计以增强隔热性能，并通过电阻加热模块实现±0.3?°C的控温精度。

Time-temperature history of beef samples during storage

温度历程数据显示（图2a），传统冷冻（FR-20）的相变耗时仅为TFCS处理的1/5.1，而缓慢相变会形成更大冰晶导致机械损伤。TFCS组（图2b）在7天内成功应对3次冰核事件，通过微解冻将样品温度短暂升至?1?°C以溶解初始冰晶，随后快速恢复超冷状态。

Conclusions

TFCS系统通过实时温度监控-反馈机制，突破食品超冷态的热力学不稳定性限制。该技术为肉类保鲜提供新思路，其模块化设计可直接整合至现有冷链设备，具有显著商业化潜力。

（注：翻译严格保留supercooling、micro-thawing等专业术语的英文标注，温度单位使用原文的?5?°C格式，并采用^{/_{标注上下标如H2O）}}