夏天來了，天氣逐漸燥熱了起來。伴隨着氣溫的升高，隨之而來的便是在我們日常生活中滋生的眾多致病微生物。它們雖然沒有新冠病毒那種極強的感染性，可一旦中招，仍然會讓我們大病一場。
為了在夏天避免食物腐敗，電冰箱已經成為了我們日常必備家電之一。一說到電冰箱，我就想起小時候曾經的疑惑：既然食物在零下幾度就可以凍起來，那電冰箱冷凍區的溫度？為什麼要設置到零下18度左右呢？這不是很浪費電嗎？
直到後來學習了相關的知識，我才明白，零下18度是非常有必要的。如果經濟性允許的話，冷凍溫度更是越低越好。原因主要在於以下兩點。
充分降低微生物和酶的活性
我們在生活中遇到的食物腐敗一般是由三種情況導致的：微生物的滋生、酶的分解以及化學反應（以氧化為主）的進行。而將食物放到冰箱冷凍區，就可以通過低溫來降低微生物以及酶的活性。它們的活性越低，食物可以保存的時間就越長。
研究發現，零下12度的低溫環境可有效抑制微生物的活性，而零下18度的低溫環境可以有效抑制酶的活性。因此，要想長時間冷凍存儲食物，冷凍區的溫度至少要達到零下18度。
儘可能保持食物口感
其實，人們在很久之前就嘗試過將食物冷凍起來存儲。可是卻發現，食物在解凍後總會變得軟塌塌的，完全沒有了原有的口感。因此，起初冷凍食品是沒有任何市場的。
直到20世紀20年代，美國人克拉倫斯·伯茲艾在北美嚴寒地區釣魚時，才偶然間發現了適合長時間低溫存儲食物的關鍵技術——速凍技術，並因此而成為了聞名世界的速凍食品大王。而速凍技術的關鍵要點在於：食物在冷凍過程中，要儘可能快速地通過「最大冰晶生成帶」。
什麼是「最大冰晶生成帶」？
「最大冰晶生成帶」指的是0℃至-5℃這一個溫度區域。在這個溫度區域內，水果、蔬菜以及生肉等食物中的水分子（包括細胞間隙中的游離水、細胞中的游離水及結合水）會快速凝結成體積較大的冰晶。這些冰晶可以輕易刺破細胞的細胞壁，從而造成細胞質的流失。沒有了完整的細胞作為支撐，這些食物自然就變得很蔫，同時失去了原有的口感。
洋蔥細胞內冰晶形態隨冷卻速度的變化。圖片來源：參考文獻[1]
洋蔥細胞變形度隨冷卻速度的變化。圖片來源：參考文獻[1]
因此，要想保證細胞壁不被凝結成的大冰晶刺破，就要使食物的溫度在最短時間內通過最大冰晶生成帶。
目前，根據中國速凍技術的標準，三十分鐘內通過最大冰晶生成帶即可稱為速凍。利用速凍技術儲存的食物，其內部的水分子可以凝結成無數直徑小於100微米的細小冰晶，這些冰晶在食品組織中的分佈與冷凍前水分的分佈狀態基本相同，因此可以大大減少冰晶對食品組織的損傷。
緩慢空氣冷凍（上）與卸壓超冷速凍（下）形成的不同形態的冰晶。圖片來源：參考文獻[2]
家用冰箱可以速凍保鮮嗎？
對於我們常用的家用電冰箱來說，冷凍區內部溫度通過最大冰晶生成帶所需時間一般為一到兩小時甚至更久。這種程度的慢速冷凍自然無法阻止冰晶越長越大。
經常下廚房的你，發現沒有？本來已經洗乾淨的生肉經過冷凍再解凍後，又出現了很多血水，原因就在於冰晶刺破了生肉中的細胞。
快速冷凍與慢速冷凍穿過最大冰晶生成帶的時間有很大差別。圖片來源：搜狐網
同時，由於各種設備老化等原因，家用電冰箱冷凍區的溫度可能會發生較大範圍的波動，因此我們有必要將平時的冷凍溫度調得低一點。
也就是說，雖然食物在慢速冷凍時已經受到了一次損傷，但我們將冷凍溫度調低一點，便可以避免後續由於溫度上下波動而對食物帶來再一次的損傷。而-18℃的冷凍溫度正好實現了家用冰箱在經濟性與冷凍效果這兩大因素上的平衡。
冰箱廠家的奇招
為了更好地保鮮，目前市場上的家用電冰箱普遍配備了「軟冷凍」區域（0℃-5℃）。儘管這一區域處於最大冰晶生成帶，但通過精準控制軟冷凍區域內的濕度、通風和光照等條件，便可以避免食物內部水分子生成較大冰晶，從而實現短時間內食物的低溫保鮮。此外，有的廠家還研發出了深凍技術，可以使冷凍溫度快速降到零下40度左右，從而在冷卻速率上向速凍技術標準靠近。
最後，我們要注意，冷凍只能起到抑制微生物活性的作用，無法實現殺菌的目的哦！
參考文獻：
[1] 謝艷琦, 諸凱, 王雅博,等. 冷凍過程中洋蔥細胞胞內冰晶的生長行為研究[J]. 工程熱物理學報, 2018, 039(007):1563-1567.
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