液氮速凍對菜用大豆品質(zhì)的影響研究

王曉鈺，來 儀，周晞雯，王永濤

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，國家果蔬加工工程技術(shù)研究中心，農(nóng)業(yè)部果蔬加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083）

菜用大豆（Glycine max(L.)Merr.）別稱毛豆，是指以采摘鮮莢期的青豆莢以菜用或消閑為目的的大豆品種[1]。新鮮菜用大豆富含蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、膳食纖維、維生素（A、B1、C、E）和鈣、鐵、磷等多種礦物元素，肉質(zhì)脆嫩，風(fēng)味清香，是一種常見的豆類蔬菜。菜用大豆種植面積大、產(chǎn)量高，且采摘期短，集中上市會導(dǎo)致市場價格降低；若鮮銷不及時，則會發(fā)生黃化、腐敗等品質(zhì)劣變，造成經(jīng)濟(jì)損失。因此，需采取必要的加工手段延長菜用大豆的銷售時間，從而提高經(jīng)濟(jì)效益[2]。

速凍加工可抑制細(xì)菌的生長繁殖和內(nèi)源酶的作用，較好地保持菜用大豆的品質(zhì)，延長貨架期，調(diào)節(jié)市場淡旺季[3]。傳統(tǒng)速凍菜用大豆常采用強(qiáng)冷空氣或流動水作為冷媒，將經(jīng)過預(yù)處理的菜用大豆在-18 ℃下凍結(jié)。但該凍結(jié)方法形成的冰晶較大，對菜用大豆的結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，易造成汁液流失、營養(yǎng)損失、硬度下降等品質(zhì)劣變。

液氮速凍技術(shù)是利用沸點(diǎn)為-195.8 ℃的液氮汽化瞬間大量吸熱的特性，將其與食品接觸，從而使食品由外向內(nèi)瞬時凍結(jié)。該技術(shù)能使食品快速通過最大冰晶形成帶，食品中的水分會在原位置形成均勻細(xì)小的冰晶，對食品的細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷較小，解凍后的食品品質(zhì)好，基本能保持原有的品質(zhì)和風(fēng)味[4]。此外，液氮來源于空氣，安全無毒、性質(zhì)穩(wěn)定，將其作為制冷劑有助于減少含氟制冷劑的使用，且不會造成環(huán)境污染。目前，液氮速凍技術(shù)已廣泛應(yīng)用于果蔬、水產(chǎn)品、肉制品以及各種預(yù)制食品的冷凍中[5]，但菜用大豆方面的應(yīng)用較少，對于凍結(jié)過程中菜用大豆品質(zhì)變化規(guī)律的研究也鮮有報道。

本研究對新鮮菜用大豆進(jìn)行液氮速凍試驗(yàn)，并以-80 ℃空氣凍結(jié)處理為對照，對不同液氮速凍溫度下菜用大豆的汁液流失率、色澤、葉綠素a、總酚、抗壞血酸、蛋白質(zhì)、質(zhì)構(gòu)和感官等指標(biāo)進(jìn)行比較分析，以篩選出菜用大豆的最佳液氮速凍溫度，為菜用大豆的工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 原料及預(yù)處理

菜用大豆（Glycine max(L.)Merr.），購于北京幸福榮耀超市（學(xué)院路店）。選擇新鮮、顏色均勻、大小適中、豆莢飽滿的完整帶莢大豆，去除有機(jī)械損傷、腐爛、蟲蛀痕跡的豆莢，流水沖洗后，沸水漂燙，瀝水晾干，于在4 ℃冰箱中冷藏，待溫度降至4 ℃后進(jìn)行速凍。

在預(yù)試驗(yàn)中，設(shè)置了60、70、80、90、100 s 的漂燙溫度梯度，分別測定漂燙后菜用大豆的脂肪氧化酶（lipoxygenase，LOX）、多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）和果膠甲基酯酶（pectin methyl-esterase，PME）的酶活，得出了60 s 的漂燙可使菜用大豆的內(nèi)源酶失活，因此設(shè)置漂燙時間為60 s。

1.1.2 儀器與設(shè)備

液氮速凍機(jī)，SD-H-100，科威嘉尼（北京）科技有限公司；智能電子超低溫溫度記錄儀，WS-T11SL-2，杭州微松環(huán)境科技有限公司；電子天平，BSA822-CW，德國Sartorius 公司；分析天平，BSA224S-CW，德國Sartorius 公司；九陽高速破壁料理機(jī)，JYL-G12E，九陽股份有限公司；分光測色儀，Color Quest XE，美國HunterLab 公司；高速冷凍離心機(jī)，CF16RXII，日本日立公司；2000 D 超純水器，北京中揚(yáng)永康環(huán)保科技有限公司；液相色譜系統(tǒng)，Agilent 1260，美國安捷倫科技（中國）有限公司；紫外可見分光光度計(jì)，UV-1800，日本島津公司；TA-XT Plus 質(zhì)構(gòu)儀，英國Stable Micro Systems 公司。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)置兩種凍結(jié)方式，共6 個處理，分別為液氮速凍5 個、空氣凍結(jié)1 個。

液氮速凍：設(shè)定液氮速凍機(jī)內(nèi)的環(huán)境溫度分別為-40、-60、-80、-100、-120 ℃，在達(dá)到設(shè)定溫度后再將完整帶莢菜用大豆以單層平鋪的方式置于液氮速凍機(jī)內(nèi)，待樣品中心溫度降至-25 ℃時停止速凍[6]。

空氣凍結(jié)：將帶莢菜用大豆置于-80 ℃的冰箱中，平整放置防止堆疊，待樣品中心溫度降至-25 ℃時立即停止凍結(jié)。

1.3 品質(zhì)指標(biāo)測定

通過智能電子超低溫溫度記錄儀測定菜用大豆在凍結(jié)過程中中心溫度的變化，根據(jù)溫度隨時間的變化繪制凍結(jié)曲線，并通過菜用大豆凍結(jié)曲線得出其凍結(jié)速率；觀察并判斷菜用大豆經(jīng)不同液氮速凍溫度凍結(jié)后，豆莢表面是否出現(xiàn)低溫?cái)嗔裑7]。樣品凍結(jié)后置于4 ℃冷庫中解凍，8 h 后檢測各項(xiàng)指標(biāo)。汁液流失率用帶莢大豆測定，其他指標(biāo)均將菜用大豆去莢后測定；除汁液流失率、質(zhì)構(gòu)和感官評價外，其余各項(xiàng)指標(biāo)均需勻漿后測定。

1.3.1 汁液流失率

參考趙菲等[8]的方法，稱取速凍后帶莢菜用大豆的質(zhì)量，將其在4 ℃下解凍，用吸水紙除去樣品表面的水分后，稱取解凍后菜用大豆的質(zhì)量，根據(jù)公式（1）計(jì)算汁液流失率。

式中，m0為樣品解凍前的質(zhì)量，g；m1為樣品解凍后的質(zhì)量，g。

1.3.2 色澤

使用全自動色差儀進(jìn)行測定，以未處理組作空白對照，調(diào)零后，取15 mL 樣品勻漿置于比色杯中，在反射模式下測定L、a、b值。ΔE的計(jì)算公式見式（2）。

式中，Lbefore、abefore、bbefore是未處理組菜用大豆?jié){的亮度值、紅色值和黃色值；Lafter、aafter、bafter是處理組菜用大豆?jié){的亮度值、紅色值和黃色值；ΔE是總色差。

在L、a、b的坐標(biāo)系中，L表示明亮度，其數(shù)值越接近100，表示樣品越接近白色。當(dāng)a值＞0 時，表示樣品顏色接近紅色，反之，接近綠色；b值＞0，樣品顏色接近黃色，反之接近藍(lán)色；ΔE為兩點(diǎn)之間的變化值[9]。

1.3.3 葉綠素a 含量

提取液的制備：稱取1.0 g 去莢菜用大豆于研缽中，加入約10 mL 于4 ℃下貯藏24 h 以上的80%預(yù)冷丙酮溶液和少量石英砂及碳酸鈣粉末研磨，在4℃下以8 600 g離心15 min，將沉淀重復(fù)上述操作繼續(xù)提取一次，上層清液均轉(zhuǎn)移至25 mL 棕色容量瓶中，用80%預(yù)冷丙酮定容。將提取液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干，加入流動相渦旋溶解，經(jīng)0.22 μm 針孔濾膜過濾后用HPLC 測定[10]。

色譜條件：色譜柱Cosmosil 5C18-AR-II（NACALAI TESQUE，INC.，4.6 mm×250 mm，5 μm），柱溫30 ℃，進(jìn)樣量20μL，流速1 mL/min，流動相V乙腈∶V甲醇∶V三氯甲烷∶V正己烷=30∶5∶3∶3，等度洗脫，檢測波長432 nm。將葉綠素a 標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋，得到濃度為5、10、30、50、70 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液系列，然后進(jìn)行HPLC 測定并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.4 總酚含量

總酚測定采用福林酚試劑法，結(jié)果以每100 g 樣品中含有的沒食子酸的當(dāng)量（mg）表示[6]。

配制濃度為0.10、0.12、0.14、0.16、0.18、0.20、0.25 mg/mL 沒食子酸溶液，取不同濃度沒食子酸溶液0.4 mL，與福林酚稀釋液反應(yīng)，測定其在765 nm 處的吸光值，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

稱取10 g 去莢菜用大豆勻漿，加入20 mL 的無水甲醇中，4 ℃下靜置30 min 后于12 000 g 離心10 min，留取上清液備用。福林酚試劑用蒸餾水按1∶9 的體積比稀釋，取0.8 mL 總酚提取稀釋液與2 mL Folin-ciocalteu 稀釋液混合，于室溫下避光保持1 h 后，再加入1.8 mL 7.5%的Na2CO3溶液，保持同等避光條件30 min，于765 nm 處測定吸光值。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到總酚含量。

1.3.5 抗壞血酸含量

測定方法參照《GB 5009.86—2016 食品中抗壞血酸的測定》[11]。

將去莢菜用大豆加入偏磷酸溶液，按料液比1∶1 倒入粉碎機(jī)內(nèi)打成勻漿。稱取10 g 勻漿樣品，在50 mL 容量瓶中，與20 g/L 偏磷酸溶液混合定容，再加入白陶土搖勻，于4 ℃下4 850 g 離心5 min，取10 mL 上清濾液于錐形瓶中，以偏磷酸溶液作空白對照，用標(biāo)定后的2,6-二氯靛酚溶液滴定，當(dāng)溶液呈粉紅色且保持15 s 內(nèi)不變時，滴定結(jié)束。根據(jù)消耗的2,6-二氯靛酚溶液的體積計(jì)算出試樣中抗壞血酸的含量。

1.3.6 總蛋白質(zhì)含量

使用考馬斯亮藍(lán)染色法進(jìn)行測定[12]。將考馬斯亮藍(lán)G-250、95%乙醇和85%磷酸按2∶1∶2（m∶V∶V）混合，用蒸餾水稀釋定容至500 mL。用結(jié)晶牛血清蛋白配置2 mg/mL 蛋白溶液。用0.15 mol/L NaCl 設(shè)置濃度梯度，分光光度計(jì)測量后繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。將菜用大豆勻漿離心，取上清液用0.15 mol/L NaCl 稀釋80 倍后使用分光光度計(jì)測量吸光度。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算得總蛋白質(zhì)含量。

1.3.7 質(zhì)構(gòu)分析

用質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行質(zhì)構(gòu)分析（TPA）。把菜用大豆仁從中間剖開分為2 瓣，取其中一瓣以平整面朝下、弧形面朝上的方式放在測試臺上，用P/50N 探頭（直徑50 mm）做擠壓試驗(yàn)，確保樣品接觸探頭時不易移動[13]。采用壓縮式測試，預(yù)壓速度設(shè)置為1.0 mm/s、壓后上行速度為10.0 mm/s、測試速度為0.30 mm/s、觸發(fā)力取5.0 g，壓縮變形程度為60%。每組樣品重復(fù)5 次。

1.3.8 感官評價

邀請21 名感官品評員對菜用大豆進(jìn)行描述嗜好型測試，即按照感官評價評分標(biāo)準(zhǔn)表，對菜用大豆的口感、組織狀態(tài)、顏色、光澤和風(fēng)味這五項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行打分。將經(jīng)不同處理后的菜用大豆于4 ℃解凍，再加入沸水中煮12 min，分別用一次性紙盤進(jìn)行裝盤并隨機(jī)編號，由感官評價員進(jìn)行品評。菜用大豆的評分標(biāo)準(zhǔn)見表1，其中顏色、光澤和風(fēng)味三個指標(biāo)反映菜用大豆入口前的感官印象，取這三個指標(biāo)得分的算數(shù)平均值，為X1。口感和組織狀態(tài)兩個指標(biāo)反映菜用大豆入口后的感官印象，取這兩個指標(biāo)的算數(shù)平均值，為X2。

表1 菜用大豆感官評價評分標(biāo)準(zhǔn)表Table 1 Scoring standard table for sensory evaluation of vegetable soybean

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有試驗(yàn)做兩組平行，重復(fù)3 次，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用IBM SPSS statistics 20.0 軟件分析，結(jié)果以“均值±標(biāo)準(zhǔn)差”的形式表示，當(dāng)P＜0.05 時，表示存在顯著性差異；用Origin Pro 9.0 繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 液氮速凍溫度對菜用大豆凍結(jié)速率的影響

圖1（見下頁）為在不同凍結(jié)條件下菜用大豆中心溫度的變化情況。由圖可知，-40、-60、-80、-100、-120 ℃的液氮速凍以及-80 ℃空氣凍結(jié)條件下菜用大豆中心溫度降至終止溫度所需時間分別為38.20、26.35、21.60、13.43、10.15、80.10 s，通過-5～-1 ℃最大冰晶生成區(qū)的時間分別為4.40、1.93、0.93、0.86、0.82、4.70 s。說明菜用大豆中心溫度的下降速率與液氮速凍溫度密切相關(guān)，隨著環(huán)境溫度的降低，樣品中心溫度逐漸下降，通過最大冰晶生成區(qū)的時間相應(yīng)縮短。樊建等[14]分別在緩凍（-35℃）和液氮速凍（-60、-80、-100 ℃）下處理白靈菇，發(fā)現(xiàn)其凍結(jié)速率由151 min 分別降低為1.25、0.800、0.367 min，與本研究結(jié)果趨勢類似。

圖1 液氮速凍溫度對菜用大豆凍結(jié)速率的影響Fig.1 Effect of liquid nitrogen quick-freezing temperature on the freezing rate of vegetable soybean

馬長偉等[15]和Cheng 等[16]研究均指出，樣品通過-5～-1 ℃最大冰晶生成區(qū)的時間越短，生成冰層的速度越快于水分移動的速度，形成的冰晶形狀更加細(xì)?。ǔ梳槧罱Y(jié)晶），降低細(xì)胞的損傷程度，就越有利于保持食品品質(zhì)。但當(dāng)環(huán)境溫度與樣品中心溫度間瞬時溫差過大時，樣品顆粒表面經(jīng)預(yù)冷凍結(jié)形成冰膜，但其內(nèi)部因水分相變膨脹，產(chǎn)生較大膨脹壓，易造成低溫?cái)嗔熏F(xiàn)象。本試驗(yàn)中當(dāng)溫度達(dá)到-140 ℃時，樣品出現(xiàn)低溫?cái)嗔眩虼撕罄m(xù)研究的液氮速凍最低溫度為-120 ℃。

2.2 液氮速凍溫度對菜用大豆汁液流失率的影響

由表2 可知，各速凍處理組的汁液流失率均增加，但液氮速凍和-80 ℃空氣凍結(jié)組之間無顯著差異，這一方面是因?yàn)?80 ℃空氣凍結(jié)速率屬于速凍范疇；另一方面由于本試驗(yàn)中的樣品為帶莢大豆，豆莢的存在對毛豆有一定的保護(hù)和保水作用，因此液氮速凍處理在汁液流失率上并沒有表現(xiàn)出優(yōu)勢。此外，不同液氮速凍溫度處理菜用大豆解凍后汁液流失率無顯著差別，但隨著速凍溫度下降汁液流失率有降低趨勢。產(chǎn)生這種情況的原因可能是隨著速凍溫度的下降，樣品細(xì)胞內(nèi)外所產(chǎn)生的冰晶減小，對細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞隨之降低，水和水蒸汽向細(xì)胞間的擴(kuò)散和滲透作用也隨之減輕，這弱化了細(xì)胞間冰晶對細(xì)胞的擠壓作用和對細(xì)胞的溶質(zhì)損傷效應(yīng)[17]，從而在解凍后造成的汁液流失率下降。Kim 等[18]采用-70 ℃液氮速凍和-30 ℃鼓風(fēng)冷凍處理雞胸肉，結(jié)果顯示，液氮速凍后樣品持水力更高，后者解凍后存在持續(xù)失水現(xiàn)象。

2.3 液氮速凍溫度對菜用大豆色澤的影響

如表2 所示，與未處理組相比，-80 ℃空氣凍結(jié)和液氮速凍后樣品的L值均顯著增加，說明菜用大豆凍結(jié)后的色澤較未處理組更明亮，這可能是由于速凍處理導(dǎo)致部分色素物質(zhì)溶出。與未處理組相比，各處理液氮速凍后樣品的a值均顯著增加，而-80 ℃空氣凍結(jié)組的a值則顯著下降，這可能是由于-80 ℃空氣凍結(jié)所形成的冰晶相對更大、對樣品細(xì)胞的破壞也較大，葉綠素溶出更多（圖2），使a值下降。-80 ℃空氣凍結(jié)組的b值顯著高于未處理和液氮處理組，說明樣品顏色更偏黃，這可能與空氣凍結(jié)樣品的褐變及葉綠素降解更加嚴(yán)重有關(guān)。姜曉青[9]研究發(fā)現(xiàn)，菜用大豆的低溫速凍籽粒在具有較低a值的同時，葉綠素含量顯著高于其它品種，這表明色澤參數(shù)a值與葉綠素含量具有一定的相關(guān)性；而在-60 ℃低溫速凍的菜用大豆的a、b值與鮮樣相比有不同程度的降低，說明速凍處理對色澤影響明顯。

圖2 液氮速凍處理對菜用大豆葉綠素a 含量的影響Fig.2 Effect of liquid nitrogen quick-freezing treatment on chlorophyll a content of vegetable soybean

表2 液氮速凍處理溫度對菜用大豆顏色和汁液流失率的影響Table 2 Effect of liquid nitrogen quick-freezing treatment on the color and juice loss rate of vegetable soybean

ΔE能夠反映樣品整體顏色的變化，ΔE值超過2，說明其顏色可肉眼分辨，其值越小，代表樣品與新鮮樣品的色澤越接近[19]。液氮和-80 ℃空氣凍結(jié)后樣品的ΔE值分別是1.63、2.40、2.03、1.95、2.52 和3.01，其中-40 ℃和-100 ℃液氮處理后樣品ΔE＜2，即沒有肉眼可見的顏色變化；而-60、-80、-120 ℃液氮處理和-80℃空氣凍結(jié)樣品的ΔE＞2，說明樣品顏色有肉眼可見的變化，但-80 ℃空氣凍結(jié)樣品的顏色變化最大，這說明液氮速凍處理更有利于保持樣品的色澤。羅文煌[20]分別在液氮-60、-80、-100 ℃和-40 ℃鼓風(fēng)冷凍的條件下凍結(jié)冬蟲夏草，凍藏兩周后樣品的ΔE值分別為4.37、4.59、3.89 和6.02，可見液氮速凍能夠較好地保持冬蟲夏草的色澤，這與本研究結(jié)果一致，分析原因可能是隨著凍結(jié)溫度的降低，形成的冰晶較小，細(xì)胞結(jié)構(gòu)得以完整保留，樣品中內(nèi)源酶與底物不能充分接觸，從而抑制了酶促褐變的發(fā)生。

2.4 液氮速凍溫度對菜用大豆葉綠素a 含量的影響

葉綠素a 含量對菜用大豆的顏色產(chǎn)生直接影響，因此需要獲得速凍對其含量影響的規(guī)律。如圖2 所示，未處理的菜用大豆葉綠素a 含量為24.33±0.08 μg/mL，經(jīng)過-40、-60、-80、-100、-120 ℃液氮和-80 ℃空氣凍結(jié)處理后各組菜用大豆的葉綠素a 含量分別是51.53±0.08、30.82±0.15、33.72±0.08、30.12±0.08、35.86±0.13、38.44±0.13 μg/mL，均顯著高于未處理組。但這種增高并不是樣品中葉綠素a 含量的絕對增加，推測可能是速凍處理過程中產(chǎn)生的冰晶破壞了樣品細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使樣品在解凍后葉綠素a 更容易被提取出來，從而造成測定量的相對升高。其中，-80 ℃空氣凍結(jié)和-40 ℃液氮處理由于凍結(jié)速度相對較慢，形成的冰晶較大，因此對樣品細(xì)胞的破壞更強(qiáng)，使得測定出來的葉綠素a 含量較高。程菁菁等[21]也發(fā)現(xiàn)液氮速凍的香椿中葉綠素含量顯著高于-20℃直接冷凍的香椿。

2.5 液氮速凍溫度對菜用大豆總酚含量的影響

如圖3 所示，未處理樣品的總酚含量為408.21±13.93 mg/100 g，液氮-40、-60、-80、-100、-120 ℃和-80℃空氣凍結(jié)處理后總酚含量分別為432.69±11.88、420.11±17.17、374.97±10.33、424.69±17.51、421.83±20.31、362.97±18.33 mg/100 g。顯著性分析顯示，液氮速凍和-80 ℃空氣凍結(jié)處理對菜用大豆總酚含量的影響均不顯著，但-40、-60、-100 ℃和-120 ℃液氮速凍處理樣品中總酚含量顯著高于-80 ℃空氣凍結(jié)處理。楊瑾莉等[6]也發(fā)現(xiàn)，與-18 ℃緩凍處理相比，-40、-60、-80 ℃和-100 ℃的液氮速凍處理能更好地保存樣品中的總酚含量，這與本研究的結(jié)果類似。這可能是由于液氮速凍處理所形成的冰晶比-80 ℃空氣凍結(jié)處理所形成的更小，對樣品細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞小，因此隨汁液流失的酚類物質(zhì)較少。

圖3 液氮速凍處理對菜用大豆總酚含量的影響Fig.3 Effect of liquid nitrogen quick-freezing treatment on total phenolic content of vegetable soybean

2.6 液氮速凍溫度對菜用大豆抗壞血酸含量的影響

由圖4（見下頁）可知，液氮速凍和空氣速凍后菜用大豆抗壞血酸含量均顯著提高。未處理樣品抗壞血酸含量為0.32±0.02 mg/100 g，經(jīng)過液氮-40、-60、-80、-100、-120 ℃和-80 ℃空氣凍結(jié)處理后各樣品抗壞血酸含量分別是0.52 ±0.05、0.92 ±0、1.06 ±0.10、0.69 ±0.05、1.01±0.07、0.53±0.05 mg/100 g。其中，-60、-80、-100、-120 ℃液氮處理樣品的抗壞血酸含量顯著高于-80 ℃空氣凍結(jié)樣品。王喜芳等[22]研究發(fā)現(xiàn)，隨著凍結(jié)溫度的降低，液氮速凍草莓的抗壞血酸含量逐漸升高，這與本研究結(jié)果類似。此外，王遠(yuǎn)等[23]也研究發(fā)現(xiàn)液氮凍結(jié)的蓮藕片中抗壞血酸含量損失約為10%，而普通冰箱凍結(jié)的蓮藕片中抗壞血酸損失則高達(dá)20%。對于各處理組抗壞血酸含量的增加，可能與葉綠素a 含量的增加現(xiàn)象類似，是速凍處理破壞了樣品細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使得樣品在解凍后抗壞血酸更容易被提取出來，從而造成測定含量的相對升高；而液氮處理樣品的抗壞血酸含量顯著高于空氣凍結(jié)樣品，則可能是由于空氣凍結(jié)生成的冰晶大于液氮處理形成的冰晶，進(jìn)而對細(xì)胞破壞程度更大，解凍時汁液流失更嚴(yán)重，使得抗壞血酸的損失相對更加嚴(yán)重。

圖4 液氮速凍處理對菜用大豆抗壞血酸含量的影響Fig.4 Effect of liquid nitrogen quick-freezing treatment on the ascorbic acid of vegetable soybean

2.7 液氮速凍溫度對菜用大豆總蛋白質(zhì)含量的影響

液氮速凍對菜用大豆總蛋白質(zhì)含量的影響如圖5 所示。由圖可知，與未處理相比，-80、-100 ℃液氮處理以及-80 ℃空氣凍結(jié)處理并沒有顯著影響樣品蛋白質(zhì)含量，但-40 ℃和-60 ℃液氮處理樣品蛋白質(zhì)含量顯著降低，而-120 ℃液氮處理則顯著升高。-40 ℃和-60 ℃液氮處理樣品的汁液流失率高于其他處理組和未處理組（表2），使得蛋白質(zhì)含量也隨汁液流失而降低，而-120 ℃液氮處理樣品蛋白質(zhì)含量的增加可能與葉綠素a 含量的增加相似，是測定含量的相對升高，而不是絕對含量的增加。綜上，不同液氮速凍溫度對蛋白質(zhì)含量存在一個雙向動態(tài)的影響：由于樣品細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞，能夠被檢測到的蛋白質(zhì)含量增加，但同時蛋白質(zhì)又會隨汁液流失而損失；這種變化在較高溫度時蛋白質(zhì)隨汁液流失占主導(dǎo)，而在較低溫度時則是被檢測到的蛋白質(zhì)含量增加占主導(dǎo)。

圖5 液氮速凍處理對菜用大豆蛋白質(zhì)含量的影響Fig.5 Effect of liquid nitrogen quick-freezing treatment on protein content of vegetable soybean

2.8 液氮速凍溫度對菜用大豆質(zhì)構(gòu)的影響

圖6 為不同處理菜用大豆質(zhì)構(gòu)的變化。如圖所示，未處理樣品的硬度為4 344.26±156.87 N，咀嚼度為1 649.22±139.45 N，液氮速凍和-80 ℃空氣凍結(jié)處理后硬度分別為4 218.88±190.91、4 355.12±53.98、5 076.19±419.56、4 824.55±412.64、4 466.98±134.50、5 155.87±300.53 N，咀嚼度分別為1 716.06±99.23、1 786.35±174.28、2 154.89±191.93、1 549.99±111.69、1 711.04±155.54、2 017.05±284.39 N。數(shù)據(jù)分析顯示，液氮速凍和-80 ℃空氣凍結(jié)處理對菜用大豆硬度和咀嚼度的影響均不顯著，說明這些處理均能較好地保持樣品的硬度和咀嚼度。段振華等[24]對比液氮速凍和冰柜凍結(jié)處理后發(fā)現(xiàn)，液氮速凍處理能較好地保持檳榔果實(shí)的硬度。姜曉青[9]的研究顯示，速凍凍結(jié)毛豆仁的硬度和口感更接近新鮮毛豆仁，原因可能是速凍過程中形成的冰晶較小且均勻，減弱了冰晶對毛豆仁細(xì)胞的破壞力，能夠使毛豆仁保持較好的組織結(jié)構(gòu)。王遠(yuǎn)等[23]也研究了不同凍結(jié)方式對蓮藕片質(zhì)構(gòu)的影響，其中液氮和-60 ℃超低溫冰箱凍結(jié)的蓮藕片硬度和咀嚼度均下降10%左右，兩者差異不顯著，與本研究結(jié)果類似。

圖6 液氮速凍處理對菜用大豆質(zhì)構(gòu)的影響Fig.6 Effect of liquid nitrogen quick-freezing treatment on the texture of vegetable soybean

2.9 液氮速凍溫度對菜用大豆感官評價的影響

不同處理后菜用大豆的感官評價結(jié)果見表3。X1、X2反映了經(jīng)過不同凍結(jié)方式處理后毛豆入口前后的感官變化。表中X1數(shù)值為-100 ℃液氮速凍＜-80 ℃液氮速凍＜-120 ℃液氮速凍＜-80 ℃空氣凍結(jié)＜-60 ℃液氮速凍＜未處理組＜-40 ℃液氮速凍。X2數(shù)值為-100 ℃液氮速凍＜-80 ℃液氮速凍＜-120 ℃液氮速凍＜-60 ℃液氮速凍=未處理組＜-40 ℃液氮速凍＜-80 ℃空氣凍結(jié)。與未處理組相比，-80 ℃空氣凍結(jié)、-40 ℃、-60 ℃和-120 ℃液氮處理樣品的X1、X2值均沒有顯著性差異，而-100 ℃液氮速凍處理后的菜用大豆X1、X2值顯著降低，這與汁液流失率結(jié)果類似（表2）。同時，液氮速凍處理的樣品X2值均低于-80 ℃空氣凍結(jié)樣品，因分?jǐn)?shù)越低，其感官品質(zhì)越好，說明液氮速凍有利于保存菜用大豆的質(zhì)構(gòu)，速凍時使用-80 ℃、-100 ℃和-120 ℃液氮處理的菜用大豆風(fēng)味較好。

表3 液氮速凍處理對菜用大豆感官評價的影響Table 3 Effects of liquid nitrogen quick-freezing treatment on sensory evaluation of vegetable soybean

何全光等[25]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)液氮速凍后芒果的色澤、香氣、形態(tài)等均有不同程度的改變，原因可能是在不同速凍條件中形成的冰晶和膨脹會導(dǎo)致細(xì)胞不同程度損傷，使部分色素與風(fēng)味物質(zhì)隨組織液流出，影響其色澤和風(fēng)味。吳煒俊等[26]研究液氮噴霧速凍對楊梅品質(zhì)影響時發(fā)現(xiàn)，液氮速凍方式顯著優(yōu)于其他冷凍方式，其凍結(jié)過程中形成細(xì)小而均勻的冰晶從而減小對細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)一步的破壞，較好地保留楊梅原有的品質(zhì)，且隨著冷凍溫度的降低，楊梅的色、味、形維持越好。

3 結(jié)論

本文以菜用大豆為對象，研究不同溫度（-40、-60、-80、-100、-120 ℃）液氮速凍處理對菜用大豆品質(zhì)特性的影響，以凍結(jié)速率、汁液流失率、色澤、葉綠素a、總酚、抗壞血酸、總蛋白質(zhì)、質(zhì)構(gòu)和感官品質(zhì)作為評價指標(biāo)，對其進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，相比于空氣速凍處理，液氮速凍可縮短通過最大冰晶生成區(qū)的時間，使凍結(jié)速率更高，形成的冰晶更細(xì)小，對菜用大豆的細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞更少，因此液氮速凍能更好地保持樣品的顏色、葉綠素a、總酚、抗壞血酸、質(zhì)構(gòu)等理化和營養(yǎng)指標(biāo)，且可以較好地保留菜用大豆的色、香、質(zhì)等感官品質(zhì)。而在不同液氮速凍溫度中，由于-80 ℃和-100 ℃液氮速凍處理在葉綠素a、抗壞血酸、總蛋白等方面均具有顯著優(yōu)勢，且均可以較好地保持樣品的汁液流失率、色澤、總酚、質(zhì)構(gòu)和感官等品質(zhì)，考慮到生產(chǎn)成本，因此篩選出最佳的液氮速凍溫度為-80℃。本文僅研究了液氮速凍處理前后菜用大豆的品質(zhì)變化，仍需要進(jìn)行貯藏實(shí)驗(yàn)，研究液氮速凍菜用大豆微生物和品質(zhì)變化規(guī)律，確定其貨架期。