4.1. Biến đổi vi sinh vật
Khi thủy sản hạ nhiệt xuống đén điểm đóng băng, VSV hoạt động chậm lại. Xuống đến -100C vi trùng các loại không phát triển được nhưng men mốc chưa bị ức
chế. Phải xuống đến -150C sẽ ngăn chặn được vi trùng lẫn men mốc vì ở khoảng nhiệt độ này ẩm độ thủy sản chỉ xấp xỉ trên dưới 10%. Tuy nhiên, người ta thấy rằng ở nhiệt độ -200C vẫn còn vài loại vi trùng sống được.Ngoài ra, ở khoảng nhiệt độ -1:50C gần như đa số nước tự do của tế bào thủy sản kết tinh thành đá. Nếu lạnh đông chậm, các tinh thể nước đá to, sắc làm vỡ tế bào vi trùng mạnh nhất ở giai đoạn này. Do đó phương pháp lạnh đông chậm tiêu diệt vi trùng hơn là phương pháp lạnh đông nhanh nhưng lại gây hại cho thể chất của sản phẩm.
4.2. Biến đổi hóa học
_ Biến đổi chất đạm:
Ở -200C chất đạm bị đông lại, sau sáu tháng bảo quản có phân giải nhẹ.Ở khoảng nhiệt độ -1:-50C, protein bị biến tính, đặc biệt myosin bị kết tủa. Thời gian lạnh đông càng kéo dài (chậm) thì protein bị biến tính. Làm lạnh đông nhanh sẽ đỡ bị biến protein. Dưới -20C thì hầu như protein không bị biến tính.
_ Biến đổi chất béo:
Cá béo dễ bị oxy hóa chất béo. Chất béo bị hóa chua (thủy phân) và hàm lượng axit béo ở thể tự do phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian bảo quản. Nếu nhiệt độ -120C sau 10 tuần lễ chỉ số peroxit tăng lên rõ rệt; sau 30 tuần chỉ số này vượt quá quy định về phẩm chất vệ sinh. Tính chất hòa tan của vitamin A trong mỡ cũng thay đổi, chất mỡ sẽ đặc lại và dẻo.
_ Biến đổi gluxit:
Khi lạnh đông chậm, glycogen phân giải ra nhiều acid lactic ở nhiệt độ thấp hơn là ở trường hợp lạnh đông nhanh.
_ Biến đổi sinh tố:
Sinh tố ít bị mất trong giai đoạn lạnh đông, đa số bị mất trong lúc chế biến, rửa. Ở nhiệt độ lạnh, sinh tố A tỏ ra bền vững. Sunh tố B2, PP mất một ít. Sinh tố C mất
nhiều khi sản phẩm mất nước, cháy lạnh. Bị hao hụt toàn bộ phải kể đến sinh tố E. tôm làm lạnh đông không còn sinh tố E nữa.
_ Biến đổi chất khoáng:
Nhiệt độ lạnh không ảnh hưởng lên chất khoáng nhưng do sự biến đổi cơ cấu sản phẩm khi làm lạnh đông khiến hao hụt một lượng lớn khoáng chất tan trong dịch tế bào chảy ra ngoài khi rã đông.
4.3. Biến đổi lý học
_ Tăng thể tích:
Nước trong thủy sản đóng băng làm tăng thể tích lên tới 10%. _ Thay đổi màu sắc:
Do mất nước trong quá trình lạnh đông dẫn đến các sắc tố như hemoglobin, mioglobin và hemoxyanin chuyển thành methmoglobin làm sắc, màu sậm lại. Ngoài ra do tốc độ lạnh đông chậm hay nhanh, tinh thể băng hình thành lớn hay nhỏ mà có tiết xạ qung học khác nhau. Tinh thể băng nhỏ thì thủy sản đông lạnh có màu nhạt hơn thủy sản làm lạnh đông chậm có tinh thể băng to.
_ Giảm trọng lượng:
Sản phẩm đông lạnh bị giảm trọng lượng do bốc hơi nước hoặc do thiệt hại lý học trong quá trình làm lạnh đông.
Thiệt hại lý học có thể do xáo động trong khi lạnh đông khiến cho nhiều mảnh nhỏ bị vỡ vụn; chẳng hản khi sản phẩm bị hóa lỏng bởi luồng không khí mát. Hình thức thiệt hại khác là thủy sản dán chặt vào mâm cấp đông hoặc đai chuyền, làm tróc mất một phần trọng lượng khi tách khỏi mâm. Nếu xịt nước dưới mặt đáy để tách sẽ giảm được thiệt hại này.
Thiệt hại lý học trong một máy đông không đáng kể và hơn 1% nếu thực hiện làm lạnh đông đúng cách.
Riêng việc giảm trọng lượng do bốc hơi tùy vào các yếu tố như loại máy đông, thời gian lạnh đông, loại sản phẩm, cỡ dạng sản phẩm, tốc độ không khí và điều kiện vận hành máy.
Hao hụt do bốc hơi trong máy đông bản phẳng không nhiều bằng hao hụt do đông trong máy đông quạt gió, và máy dùng hơi lạnh trực tiếp như hay cacbonic. Tuy nhiên, việc giảm trọng lượng sản phẩm trong máy đông nito, cacbonic sẽ thấp do thời gian lạnh đông ngắn quá. Hao hụt trọng lượng cá tuyết trong máy đông cacbonic bằng phân nửa lượng hao hụt trong máy đông thổi gió.
Quan hệ giửa tỷ lệ của tỷ suất hao hụt với thời gian lạnh đông ta thấy ở thời gian đầu trọng lượng cá bị hao hụt tăng nhanh hơn so với thời gian sau.
Mức giảm trọng lượng ở thủy sản nhỏ cao hơn ở thủy sản lớn. Tỷ suất hao hụt tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt, mà cá nhỏ lại có tổng diện tích bề mặt lớn hơn cá lớn. Ngoài ra, cá đông từng con hao hụt nhiều hơn cá đông dạng bánh.
Bao gói cá khi lạnh đông cũng làm giảm hao hụt rất nhiều; nhưng nếu bao gói không chặt, trọng lượng sẽ vẫn hao hụt do bốc hơi bề mặt bên trong lớp bao gói. Gói sản phẩm sẽ vẫn còn nguyên trọng lượng nhưng bên trong lượng nước đã bị tách ra bớt.