蛋白质发生冷冻变性的原因主要是由下述的一个或几个原因共同造成的：
1）冻结时食品中的水分形成冰结晶，被排除的盐类，酸类及气体等不纯物就向残存的水分移动，未冻结的水分成为浓缩溶液。当食品中的蛋白质与盐类的浓缩溶液接触后，就会因盐析作用而发生变性。
2）慢速冻结时，肌细胞外产生大冰晶，肌细胞内的肌原纤维被挤压，集结成束，冰晶生成时蛋白分子间失去结合水，肌原纤维蛋白质互相靠近，蛋白质的反应基互相结合形成各种交联，因而发生凝集。
3）脂类分解的氧化产物对蛋白质变性有促进作用。脂肪水解产生游离脂肪酸，但很不稳定，其氧化结果产生低级的醛、酮等产物，促使蛋白质变性。脂肪的氧化水解是在磷脂酶的作用下进行的，此酶在低温下活性仍很强。
4）鳕鱼、狭鳕等鱼类的体内存在特异的酶，它能将氧化三甲胺分解成甲醛和二甲基苯胺，甲醛会促使鳕鱼肉内的蛋白质发生变性。
上述原因是互相伴随发生的，通常因食品种类、生理条件、冻结条件不同，而由其中一个原因起主导作用。
