不同解冻方式对速冻方竹笋品质的影响

汪 楠，张甫生，阚建全，杨金来，吴良如,*，郑 炯,*

（1.西南大学食品科学学院，食品科学与工程国家级实验教学示范中心（西南大学），重庆 400715；2.食品科学与工程国家级实验教学示范中心（西南大学），重庆 400715；3.国家林业和草原局竹子研究开发中心，浙江 杭州 310012）

近年来，竹笋以其高膳食纤维、高蛋白、低脂肪以及富含许多活性物质，如多糖、维生素、黄酮和酚类等被认为是一种健康营养蔬菜，在世界各地越来越受欢迎。其中金佛山方竹笋盛产于重庆南川、贵州桐梓等地区，因其竹秆呈四棱形略方而得名，是著名的珍贵竹种之一，其笋肉白色肥嫩、肉质脆、味鲜美，被誉为“笋中之王”。而鲜笋收获后会迅速木质化和硬化而导致食用品质下降和商品价值降低，因此需要对鲜笋进行贮藏保鲜处理。

速冻是20世纪30年代最先从美国发展起来的一种蔬菜加工保鲜技术，通过将果蔬快速冻结、恒定低温冻藏来长期保持果蔬的优良品质。在果蔬食用或加工前必须进行解冻处理，理想的解冻方式是在较短的解冻时间内获得高品质的解冻制品。但传统的解冻方式，如室温或水浴解冻，往往会造成严重的汁液损失、质地破坏及变色。而微波解冻对蓝莓的花色苷、总酚含量和活性成分破坏较小且不易氧化褐变。微波解冻后的覆盆子和树莓汁汁液流失较少，并且可以很好地保存解冻后覆盆子的主要风味成分。此外，超声波解冻也被证明具有较高的解冻效率，可以更好地保持红心萝卜的色泽和VC水平。速冻竹笋解冻后通常会发生颜色和质地劣化以及营养损失等问题，所以研究适宜的解冻方式对保持解冻后竹笋的食用品质具有重要意义。因此，本研究以速冻金佛山方竹笋为研究对象，分别采用微波解冻、超声波解冻、自然解冻、20 ℃水浴解冻、50 ℃水浴解冻5种方式对方竹笋进行解冻处理，探究不同解冻方式对速冻方竹笋品质的影响，以期为方竹笋的贮藏保鲜及后续加工提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

速冻金佛山方竹笋由重庆特珍农业开发有限公司提供，贮藏于－36 ℃冰箱。

浓硫酸、氢氧化钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、蒽酮、邻苯二酚、甲基红、亚甲基蓝 重庆跃翔化工有限公司；2,6-二氯靛酚钠 如吉生物科技有限公司；-苯丙氨酸 上海阿拉丁生化科技股份有限公司；愈创木酚重庆科密斯贸易有限公司。所有试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

RC-G20A型数码超声波清洗机 洁康超声波设备有限公司；M1-L202B微波炉 广东美的厨房电器制造有限公司；HI9063便携式温度测定仪 意大利HANNA公司；FA1004A电子分析天平 上海精天电子仪器有限公司；CM-5色差仪 厦门欣锐仪器仪表有限公司；CT-3质构仪 美国Brookfield公司；Phenom Pro扫描电子显微镜 荷兰Phenom World公司；F12A全自动纤维仪上海晟声自动化分析仪器有限公司；K9840自动凯氏定氮仪 海能未来技术集团股份有限公司；SYNERGY H1多功能酶标仪 美国Gene公司。

1.3 方法

1.3.1 解冻处理

从－36 ℃冰箱取出长短、粗细接近的速冻方竹笋，剥壳后取中段（约25 cm）分成5 组进行解冻处理，每组12 根，每根质量约（65f5）g。微波解冻：将速冻竹笋中段放置于微波炉中，以700 W功率进行微波解冻；超声波解冻：将速冻方竹笋外套自封袋，利用超声清洗机进行处理，频率40 kHz、功率90 W，以水为介质，水温控制在（20.0f0.5）℃；自然解冻：将速冻方竹笋外套自封袋，置于（20.0f0.5）℃下进行解冻；水浴解冻：将速冻方竹笋外套自封袋，分别放入不同温度（（20.0f0.5）℃和（50.0f0.5）℃）的恒温水浴锅中进行解冻。

1.3.2 解冻时间测定

参考文献[12]的方法，采用便携式温度测定仪测定从解冻开始到竹笋中心温度达到4 ℃的时间，即为解冻时间。

1.3.3 汁液流失率的测定

试样在解冻前称质量（/g），解冻后用滤纸拭去样品表面的汁液，称质量（/g），按式（1）计算汁液流失率。

1.3.4 色泽测定

取解冻后方竹笋的中间部位，使用CM-5色差仪分别测定解冻前方竹笋的*值、*值、*值和解冻后方竹笋的*值、*值、*值并计算Δ*（*－）、Δ*（－*）、Δ*（－*），Δ按式（2）计算。

1.3.5 硬度测定

采用CT-3型质构仪测定，探头直径为2.0 mm，下降速率为2 mm/s，下压距离为 8.0 mm，采用TPA模式。每个处理随机取6 根粗细相近的方竹笋，取方竹笋的中段用于测定，结果取平均值。

1.3.6 基本成分含量的测定

水分质量分数测定：参照GB 5009.3ü2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》中的直接干燥法；蛋白质量分数测定：参照GB/T 5009.5ü2010《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》的中采用凯氏定氮法；粗纤维质量分数测定：参照GB/T 5009.10ü2003《植物类食品中粗纤维的测定》中的酸碱洗涤法；还原糖质量分数测定：采用蒽酮比色法；VC含量测定：参照GB 5009.86ü2016《食品安全国家标准 食品中抗坏血酸的测定》中的2,6-二氯靛酚法。

1.3.7 过氧化物酶、多酚氧化酶和苯丙氨酸解氨酶活力测定

将竹笋粉碎，称取5.0 g竹笋加入10 mL配制好的0.2 mol/L磷酸缓冲液（pH 6.0），冰浴150 r/min振荡1 h混匀，于8 000 r/min离心15 min，取上清液于4 ℃冷藏待测。多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）活力采用邻苯二酚法测定，过氧化物酶（peroxidase，POD）活力采用愈创木酚法测定。

苯丙氨酸解氨酶（phenylalnine ammonialyase，PAL）活力的测定：称取5.0 g竹笋组织样品，置于预冷研钵中，加入5 mL提取缓冲液，在冰浴条件下研磨成匀浆，于4 ℃、10 000 r/min离心30 min，收集上清液即为酶提取液，低温保存备用。PAL活力采用-苯丙氨酸法测定。

1.3.8 微观结构观察

将解冻后的样品切成合适大小的正方形薄片，冷冻干燥后将样品粘贴固定于双面导电的样品台上，喷金使其具有导电性，采用扫描电子显微镜观察样品的微观结构并拍照记录。扫描电子显微镜电压10 kV，放大倍数分别为225、2 000、4 000 倍。

1.4 数据处理与分析

实验设置3个平行，用Excel 2019软件处理数据，结果以平均值±标准差表示。采用Origin 2019软件作图，采用SPSS 25.0软件进行单因素方差分析，通过Duncan检验进行显著性分析，＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 不同解冻方式对方竹笋解冻时间的影响

不同方式解冻对方竹笋解冻时间的影响如图1所示，自然解冻所需的时间显著长于其他解冻方式（＜0.05），微波解冻耗时最短，微波解冻比自然解冻时间缩短了97%。自然解冻和水浴解冻分别以空气和水作为介质与竹笋表面传热，空气热传导率远远小于水的热传导率，因此自然解冻时间比水浴解冻时间长。微波具有良好的穿透性，在解冻过程中，可以实现果蔬表里同时受热，使竹笋快速解冻。相比于水浴解冻，超声波解冻通过超声波作用于水，将超声波与水浴的效果叠加，超声空化效应使热量能够更顺利地通过冷冻食品，同时可有效地破坏冷冻食品上的冰晶，加快解冻速率从而提升解冻效率，与Zhou Pengcheng等的研究结果一致。由于解冻时间主要取决于解冻介质与冷冻样品之间的温差，因此50 ℃水浴解冻耗时相对较短。超声波解冻的时间与50 ℃水浴解冻耗时无显著差异（＞0.05），说明超声波作用具有与较高温度下水浴解冻相近的传热效率。

图1 不同解冻方式对速冻方竹笋解冻时间的影响Fig.1 Effects of different thawing methods on thawing time of QFCQS

2.2 不同解冻方式对速冻方竹笋汁液流失率与硬度的影响

汁液流失率是衡量冻结样品解冻后风味和营养物质保存情况的一个重要指标。解冻过程导致果蔬水分流失是因为冰晶可破坏细胞膜和细胞壁，在解冻过程中，受损细胞的水分释放出来。解冻后的汁液流失率由高到低依次为：自然解冻＞50 ℃水浴解冻＞微波解冻＞20 ℃水浴解冻＞超声波解冻。一般快速解冻样品的汁液流失较少。微波和50 ℃水浴解冻时间较短，但汁液流失较严重，这可能是因为在较高温度下，温度从表面传递到内部，当中心温度达到4 ℃时，竹笋表面温度较高，就会导致汁液损失。超声波解冻由于解冻温度较低，条件温和且解冻速率较快，因此不会因瞬时高温而造成过多的汁液流失。另外有研究指出在水中进行解冻，当冰晶融化时，冰晶对表面细胞膜造成的压力减小，从而使果蔬内外产生压力差，也会造成汁液向外流出。

硬度是反映冻结果蔬样品解冻后的一个重要指标。由图2可知，解冻后竹笋的硬度由高到低依次为：超声波解冻＞20 ℃水浴解冻＞微波解冻＞50 ℃水浴解冻＞自然解冻。20 ℃水浴解冻后竹笋的硬度仅次于超声波解冻，自然解冻组的硬度比超声波解冻组降低了41.5%。自然解冻属于外部解冻，对细胞壁产生不可逆的破坏，因此硬度小。微波解冻和50 ℃水浴解冻后硬度较低，可能是较高的温度对竹笋细胞壁物质的破坏所致。研究表明具有较低的汁液流失和更好微观结构的萝卜样品解冻后硬度较大。Cao Xuehui等也发现超声波解冻后的蓝莓具有较高的硬度，可能是超声波解冻和20 ℃水浴解冻条件温和，对竹笋组织细胞壁破坏程度较小从而保持了样品硬度。

图2 不同解冻方式对速冻方竹笋汁液流失率和硬度的影响Fig.2 Effects of different thawing methods on drip loss and hardness of QFCQS

2.3 不同解冻方式对方竹笋色泽的影响

由表1可知，不同方式解冻的竹笋色泽变化具有显著差异（＜0.05）。解冻后竹笋的值和值均为负值，这是由于在解冻过程中竹笋的色素损失和水分流失导致竹笋的亮度降低、绿度增加。微波和50 ℃水浴解冻后竹笋值分别增加了10.22和7.84，这可能与较高的温度导致的褐变有关。超声波解冻和20 ℃水浴解冻可以防止竹笋与氧气接触从而对竹笋的氧化褐变有一定的抑制作用。微波解冻的竹笋色泽变化最大，超声波解冻后的竹笋色泽变化最小，分别为10.63和1.72。自然解冻和20 ℃水浴解冻后的竹笋色泽变化无显著差异（＞0.05）。

表1 不同解冻方式对速冻方竹笋色泽的影响Table 1 Effects of different thawing methods on the color of QFCQS

2.4 不同解冻方式对方竹笋基本成分的影响

由表2可知，不同解冻方式的竹笋粗纤维质量分数无显著差异（＞0.05）。超声波解冻后的水分质量分数最高，自然解冻后的水分质量分数最低，与汁液流失率的结果一致。蛋白质量分数和还原糖质量分数的差异可能是解冻过程中的汁液损失不同造成的。在竹笋解冻过程中，VC容易因汁液流失而损失；同时VC是热敏性物质，在较高温度和有氧环境下容易降解。微波和50 ℃水浴解冻后VC含量分别比超声波解冻处理组低6.53%和24.12%。超声波解冻后的VC含量最高，是自然解冻后的1.35 倍。这是由于超声波解冻时间较短同时温度较低，使得VC损失较少。而微波解冻由于在高温和氧作用下VC发生降解导致其含量较低。自然解冻速度较慢，竹笋在氧气环境中暴露时间较长，VC发生氧化，导致其损失量增加。

表2 不同解冻方式对速冻方竹笋基本成分的影响Table 2 Effects of different thawing methods on basic nutrients of QFCQS

2.5 不同解冻方式对方竹笋POD、PPO及PAL活力的影响

POD、PPO及PAL都是与酶促褐变相关的酶，PPO和POD可以协同作用使样品褐变加剧。当植物组织受损，PAL活力提高为酶促褐变反应提供底物。由表3可知，自然解冻和50 ℃水浴解冻后竹笋的POD活力较大，这可能是解冻过程导致竹笋细胞生物膜破裂，导致酶渗出。不同解冻方式处理后的竹笋PPO活力无显著差异（＞0.05），表明不同解冻方式对方竹笋PPO活力影响较小。微波解冻后竹笋的PAL活力最大，但与50 ℃水浴解冻组无显著差异（＞0.05）。总体来说，超声波解冻后的POD、PPO和PAL活力相对较小，说明超声波解冻可以使竹笋的部分POD和PAL失去活力，这可能与超声波空穴效应导致部分酶失活相关。陈晓维等指出PPO活力越小，越有利于实际生产。因此，超声波解冻是保持竹笋食用品质并利于后续加工的一种有效解冻方式。

表3 不同解冻方式对速冻方竹笋POD、PPO和PAL活力的影响Table 3 Effects of different thawing methods on POD, PPO and PAL activities of QFCQS

2.6 不同解冻方式对方竹笋微观结构的影响

图3展示了不同解冻方式对方竹笋组织微观结构的影响，在放大225 倍下可以看到竹笋组织中的孔状结构和致密细胞结构相间排列，自然解冻后的这种结构被破坏，这说明相比于其他解冻方式，自然解冻对方竹笋的组织结构破坏较大。在微波解冻和50 ℃水浴解冻后，方竹笋出现了大的孔洞，而超声波和20 ℃水浴解冻后竹笋结构致密，无大的孔洞结构出现。将解冻后方竹笋的孔状结构放大到2 000 倍，超声波解冻的方竹笋孔状结构保持得较好，而微波和自然解冻的孔状结构变形较严重。再将解冻后方竹笋的致密组织结构放大到4 000 倍，发现自然解冻后竹笋组织结构破坏严重，细胞壁被破坏并与细胞分离。微波、20 ℃水浴和50 ℃水浴解冻后竹笋横切面的薄壁细胞被破坏，产生一些片状附着在表面。超声波解冻后竹笋细胞形状保持较好，竹笋横切面的薄壁细胞排列规则，细胞壁结构排列致密，与之前报道的新鲜竹笋的横切面组织结构相似。说明超声波解冻能较好地保持竹笋的细胞结构，这一结果与之前的硬度变化结果相印证。

图3 不同解冻方式解冻后方竹笋的微观结构Fig.3 Microstructure of QFCQS thawed by different thawing methods

3 结 论

不同解冻方式对速冻方竹笋的品质具有较大的影响，其中微波解冻时间最短、效率最高，但解冻后竹笋色泽变化最大。自然解冻耗时太长，解冻后竹笋细胞破坏严重且汁液流失多，20 ℃水浴解冻与自然解冻相比，缩短了解冻时间，且20℃水浴解冻的汁液流失和硬度指标均仅次于超声解冻，色泽及营养成分保持较好。50 ℃水浴解冻比20 ℃水浴解冻进一步缩短了解冻时间，但竹笋的色泽变化较大，汁液流失较多。超声波解冻的解冻时间显著短于20 ℃水浴解冻和自然解冻（＜0.05），与50 ℃水浴解冻无显著差异（＞0.05）。超声波解冻后的竹笋汁液流失最少，竹笋硬度最大，色泽变化最小，PPO和PAL活力较低，同时竹笋组织结构保持得较好。因此，不同方式解冻后方竹笋品质从高到低排序为：超声解冻＞20 ℃水浴解冻＞50 ℃水浴解冻＞微波解冻＞自然解冻。综上，超声波解冻是一种高效的解冻方式，20 ℃水浴的解冻效果仅次于超声波解冻，这两种解冻方式都可以较好地保持方竹笋解冻后的食用品质，具有较好的应用前景。