不同解凍方式對(duì)速凍方竹筍品質(zhì)的影響

汪 楠，張甫生，闞建全，楊金來，吳良如,*，鄭 炯,*

（1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，食品科學(xué)與工程國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心（西南大學(xué)），重慶 400715；2.食品科學(xué)與工程國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心（西南大學(xué)），重慶 400715；3.國家林業(yè)和草原局竹子研究開發(fā)中心，浙江 杭州 310012）

近年來，竹筍以其高膳食纖維、高蛋白、低脂肪以及富含許多活性物質(zhì)，如多糖、維生素、黃酮和酚類等被認(rèn)為是一種健康營養(yǎng)蔬菜，在世界各地越來越受歡迎。其中金佛山方竹筍盛產(chǎn)于重慶南川、貴州桐梓等地區(qū)，因其竹稈呈四棱形略方而得名，是著名的珍貴竹種之一，其筍肉白色肥嫩、肉質(zhì)脆、味鮮美，被譽(yù)為“筍中之王”。而鮮筍收獲后會(huì)迅速木質(zhì)化和硬化而導(dǎo)致食用品質(zhì)下降和商品價(jià)值降低，因此需要對(duì)鮮筍進(jìn)行貯藏保鮮處理。

速凍是20世紀(jì)30年代最先從美國發(fā)展起來的一種蔬菜加工保鮮技術(shù)，通過將果蔬快速凍結(jié)、恒定低溫凍藏來長期保持果蔬的優(yōu)良品質(zhì)。在果蔬食用或加工前必須進(jìn)行解凍處理，理想的解凍方式是在較短的解凍時(shí)間內(nèi)獲得高品質(zhì)的解凍制品。但傳統(tǒng)的解凍方式，如室溫或水浴解凍，往往會(huì)造成嚴(yán)重的汁液損失、質(zhì)地破壞及變色。而微波解凍對(duì)藍(lán)莓的花色苷、總酚含量和活性成分破壞較小且不易氧化褐變。微波解凍后的覆盆子和樹莓汁汁液流失較少，并且可以很好地保存解凍后覆盆子的主要風(fēng)味成分。此外，超聲波解凍也被證明具有較高的解凍效率，可以更好地保持紅心蘿卜的色澤和VC水平。速凍竹筍解凍后通常會(huì)發(fā)生顏色和質(zhì)地劣化以及營養(yǎng)損失等問題，所以研究適宜的解凍方式對(duì)保持解凍后竹筍的食用品質(zhì)具有重要意義。因此，本研究以速凍金佛山方竹筍為研究對(duì)象，分別采用微波解凍、超聲波解凍、自然解凍、20 ℃水浴解凍、50 ℃水浴解凍5種方式對(duì)方竹筍進(jìn)行解凍處理，探究不同解凍方式對(duì)速凍方竹筍品質(zhì)的影響，以期為方竹筍的貯藏保鮮及后續(xù)加工提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

速凍金佛山方竹筍由重慶特珍農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司提供，貯藏于－36 ℃冰箱。

濃硫酸、氫氧化鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、蒽酮、鄰苯二酚、甲基紅、亞甲基藍(lán) 重慶躍翔化工有限公司；2,6-二氯靛酚鈉 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；愈創(chuàng)木酚重慶科密斯貿(mào)易有限公司。所有試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

RC-G20A型數(shù)碼超聲波清洗機(jī) 潔康超聲波設(shè)備有限公司；M1-L202B微波爐 廣東美的廚房電器制造有限公司；HI9063便攜式溫度測(cè)定儀 意大利HANNA公司；FA1004A電子分析天平 上海精天電子儀器有限公司；CM-5色差儀 廈門欣銳儀器儀表有限公司；CT-3質(zhì)構(gòu)儀 美國Brookfield公司；Phenom Pro掃描電子顯微鏡 荷蘭Phenom World公司；F12A全自動(dòng)纖維儀上海晟聲自動(dòng)化分析儀器有限公司；K9840自動(dòng)凱氏定氮儀 海能未來技術(shù)集團(tuán)股份有限公司；SYNERGY H1多功能酶標(biāo)儀 美國Gene公司。

1.3 方法

1.3.1 解凍處理

從－36 ℃冰箱取出長短、粗細(xì)接近的速凍方竹筍，剝殼后取中段（約25 cm）分成5 組進(jìn)行解凍處理，每組12 根，每根質(zhì)量約（65f5）g。微波解凍：將速凍竹筍中段放置于微波爐中，以700 W功率進(jìn)行微波解凍；超聲波解凍：將速凍方竹筍外套自封袋，利用超聲清洗機(jī)進(jìn)行處理，頻率40 kHz、功率90 W，以水為介質(zhì)，水溫控制在（20.0f0.5）℃；自然解凍：將速凍方竹筍外套自封袋，置于（20.0f0.5）℃下進(jìn)行解凍；水浴解凍：將速凍方竹筍外套自封袋，分別放入不同溫度（（20.0f0.5）℃和（50.0f0.5）℃）的恒溫水浴鍋中進(jìn)行解凍。

1.3.2 解凍時(shí)間測(cè)定

參考文獻(xiàn)[12]的方法，采用便攜式溫度測(cè)定儀測(cè)定從解凍開始到竹筍中心溫度達(dá)到4 ℃的時(shí)間，即為解凍時(shí)間。

1.3.3 汁液流失率的測(cè)定

試樣在解凍前稱質(zhì)量（/g），解凍后用濾紙拭去樣品表面的汁液，稱質(zhì)量（/g），按式（1）計(jì)算汁液流失率。

1.3.4 色澤測(cè)定

取解凍后方竹筍的中間部位，使用CM-5色差儀分別測(cè)定解凍前方竹筍的*值、*值、*值和解凍后方竹筍的*值、*值、*值并計(jì)算Δ*（*－）、Δ*（－*）、Δ*（－*），Δ按式（2）計(jì)算。

1.3.5 硬度測(cè)定

采用CT-3型質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定，探頭直徑為2.0 mm，下降速率為2 mm/s，下壓距離為 8.0 mm，采用TPA模式。每個(gè)處理隨機(jī)取6 根粗細(xì)相近的方竹筍，取方竹筍的中段用于測(cè)定，結(jié)果取平均值。

1.3.6 基本成分含量的測(cè)定

水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定：參照GB 5009.3ü2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》中的直接干燥法；蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定：參照GB/T 5009.5ü2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》的中采用凱氏定氮法；粗纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定：參照GB/T 5009.10ü2003《植物類食品中粗纖維的測(cè)定》中的酸堿洗滌法；還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定：采用蒽酮比色法；VC含量測(cè)定：參照GB 5009.86ü2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中抗壞血酸的測(cè)定》中的2,6-二氯靛酚法。

1.3.7 過氧化物酶、多酚氧化酶和苯丙氨酸解氨酶活力測(cè)定

將竹筍粉碎，稱取5.0 g竹筍加入10 mL配制好的0.2 mol/L磷酸緩沖液（pH 6.0），冰浴150 r/min振蕩1 h混勻，于8 000 r/min離心15 min，取上清液于4 ℃冷藏待測(cè)。多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）活力采用鄰苯二酚法測(cè)定，過氧化物酶（peroxidase，POD）活力采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定。

苯丙氨酸解氨酶（phenylalnine ammonialyase，PAL）活力的測(cè)定：稱取5.0 g竹筍組織樣品，置于預(yù)冷研缽中，加入5 mL提取緩沖液，在冰浴條件下研磨成勻漿，于4 ℃、10 000 r/min離心30 min，收集上清液即為酶提取液，低溫保存?zhèn)溆?。PAL活力采用-苯丙氨酸法測(cè)定。

1.3.8 微觀結(jié)構(gòu)觀察

將解凍后的樣品切成合適大小的正方形薄片，冷凍干燥后將樣品粘貼固定于雙面導(dǎo)電的樣品臺(tái)上，噴金使其具有導(dǎo)電性，采用掃描電子顯微鏡觀察樣品的微觀結(jié)構(gòu)并拍照記錄。掃描電子顯微鏡電壓10 kV，放大倍數(shù)分別為225、2 000、4 000 倍。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

實(shí)驗(yàn)設(shè)置3個(gè)平行，用Excel 2019軟件處理數(shù)據(jù)，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用Origin 2019軟件作圖，采用SPSS 25.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，通過Duncan檢驗(yàn)進(jìn)行顯著性分析，＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同解凍方式對(duì)方竹筍解凍時(shí)間的影響

不同方式解凍對(duì)方竹筍解凍時(shí)間的影響如圖1所示，自然解凍所需的時(shí)間顯著長于其他解凍方式（＜0.05），微波解凍耗時(shí)最短，微波解凍比自然解凍時(shí)間縮短了97%。自然解凍和水浴解凍分別以空氣和水作為介質(zhì)與竹筍表面?zhèn)鳠?，空氣熱傳?dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水的熱傳導(dǎo)率，因此自然解凍時(shí)間比水浴解凍時(shí)間長。微波具有良好的穿透性，在解凍過程中，可以實(shí)現(xiàn)果蔬表里同時(shí)受熱，使竹筍快速解凍。相比于水浴解凍，超聲波解凍通過超聲波作用于水，將超聲波與水浴的效果疊加，超聲空化效應(yīng)使熱量能夠更順利地通過冷凍食品，同時(shí)可有效地破壞冷凍食品上的冰晶，加快解凍速率從而提升解凍效率，與Zhou Pengcheng等的研究結(jié)果一致。由于解凍時(shí)間主要取決于解凍介質(zhì)與冷凍樣品之間的溫差，因此50 ℃水浴解凍耗時(shí)相對(duì)較短。超聲波解凍的時(shí)間與50 ℃水浴解凍耗時(shí)無顯著差異（＞0.05），說明超聲波作用具有與較高溫度下水浴解凍相近的傳熱效率。

圖1 不同解凍方式對(duì)速凍方竹筍解凍時(shí)間的影響Fig.1 Effects of different thawing methods on thawing time of QFCQS

2.2 不同解凍方式對(duì)速凍方竹筍汁液流失率與硬度的影響

汁液流失率是衡量凍結(jié)樣品解凍后風(fēng)味和營養(yǎng)物質(zhì)保存情況的一個(gè)重要指標(biāo)。解凍過程導(dǎo)致果蔬水分流失是因?yàn)楸Э善茐募?xì)胞膜和細(xì)胞壁，在解凍過程中，受損細(xì)胞的水分釋放出來。解凍后的汁液流失率由高到低依次為：自然解凍＞50 ℃水浴解凍＞微波解凍＞20 ℃水浴解凍＞超聲波解凍。一般快速解凍樣品的汁液流失較少。微波和50 ℃水浴解凍時(shí)間較短，但汁液流失較嚴(yán)重，這可能是因?yàn)樵谳^高溫度下，溫度從表面?zhèn)鬟f到內(nèi)部，當(dāng)中心溫度達(dá)到4 ℃時(shí)，竹筍表面溫度較高，就會(huì)導(dǎo)致汁液損失。超聲波解凍由于解凍溫度較低，條件溫和且解凍速率較快，因此不會(huì)因瞬時(shí)高溫而造成過多的汁液流失。另外有研究指出在水中進(jìn)行解凍，當(dāng)冰晶融化時(shí)，冰晶對(duì)表面細(xì)胞膜造成的壓力減小，從而使果蔬內(nèi)外產(chǎn)生壓力差，也會(huì)造成汁液向外流出。

硬度是反映凍結(jié)果蔬樣品解凍后的一個(gè)重要指標(biāo)。由圖2可知，解凍后竹筍的硬度由高到低依次為：超聲波解凍＞20 ℃水浴解凍＞微波解凍＞50 ℃水浴解凍＞自然解凍。20 ℃水浴解凍后竹筍的硬度僅次于超聲波解凍，自然解凍組的硬度比超聲波解凍組降低了41.5%。自然解凍屬于外部解凍，對(duì)細(xì)胞壁產(chǎn)生不可逆的破壞，因此硬度小。微波解凍和50 ℃水浴解凍后硬度較低，可能是較高的溫度對(duì)竹筍細(xì)胞壁物質(zhì)的破壞所致。研究表明具有較低的汁液流失和更好微觀結(jié)構(gòu)的蘿卜樣品解凍后硬度較大。Cao Xuehui等也發(fā)現(xiàn)超聲波解凍后的藍(lán)莓具有較高的硬度，可能是超聲波解凍和20 ℃水浴解凍條件溫和，對(duì)竹筍組織細(xì)胞壁破壞程度較小從而保持了樣品硬度。

圖2 不同解凍方式對(duì)速凍方竹筍汁液流失率和硬度的影響Fig.2 Effects of different thawing methods on drip loss and hardness of QFCQS

2.3 不同解凍方式對(duì)方竹筍色澤的影響

由表1可知，不同方式解凍的竹筍色澤變化具有顯著差異（＜0.05）。解凍后竹筍的值和值均為負(fù)值，這是由于在解凍過程中竹筍的色素?fù)p失和水分流失導(dǎo)致竹筍的亮度降低、綠度增加。微波和50 ℃水浴解凍后竹筍值分別增加了10.22和7.84，這可能與較高的溫度導(dǎo)致的褐變有關(guān)。超聲波解凍和20 ℃水浴解凍可以防止竹筍與氧氣接觸從而對(duì)竹筍的氧化褐變有一定的抑制作用。微波解凍的竹筍色澤變化最大，超聲波解凍后的竹筍色澤變化最小，分別為10.63和1.72。自然解凍和20 ℃水浴解凍后的竹筍色澤變化無顯著差異（＞0.05）。

表1 不同解凍方式對(duì)速凍方竹筍色澤的影響Table 1 Effects of different thawing methods on the color of QFCQS

2.4 不同解凍方式對(duì)方竹筍基本成分的影響

由表2可知，不同解凍方式的竹筍粗纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)無顯著差異（＞0.05）。超聲波解凍后的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，自然解凍后的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，與汁液流失率的結(jié)果一致。蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)和還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差異可能是解凍過程中的汁液損失不同造成的。在竹筍解凍過程中，VC容易因汁液流失而損失；同時(shí)VC是熱敏性物質(zhì)，在較高溫度和有氧環(huán)境下容易降解。微波和50 ℃水浴解凍后VC含量分別比超聲波解凍處理組低6.53%和24.12%。超聲波解凍后的VC含量最高，是自然解凍后的1.35 倍。這是由于超聲波解凍時(shí)間較短同時(shí)溫度較低，使得VC損失較少。而微波解凍由于在高溫和氧作用下VC發(fā)生降解導(dǎo)致其含量較低。自然解凍速度較慢，竹筍在氧氣環(huán)境中暴露時(shí)間較長，VC發(fā)生氧化，導(dǎo)致其損失量增加。

表2 不同解凍方式對(duì)速凍方竹筍基本成分的影響Table 2 Effects of different thawing methods on basic nutrients of QFCQS

2.5 不同解凍方式對(duì)方竹筍POD、PPO及PAL活力的影響

POD、PPO及PAL都是與酶促褐變相關(guān)的酶，PPO和POD可以協(xié)同作用使樣品褐變加劇。當(dāng)植物組織受損，PAL活力提高為酶促褐變反應(yīng)提供底物。由表3可知，自然解凍和50 ℃水浴解凍后竹筍的POD活力較大，這可能是解凍過程導(dǎo)致竹筍細(xì)胞生物膜破裂，導(dǎo)致酶滲出。不同解凍方式處理后的竹筍PPO活力無顯著差異（＞0.05），表明不同解凍方式對(duì)方竹筍PPO活力影響較小。微波解凍后竹筍的PAL活力最大，但與50 ℃水浴解凍組無顯著差異（＞0.05）。總體來說，超聲波解凍后的POD、PPO和PAL活力相對(duì)較小，說明超聲波解凍可以使竹筍的部分POD和PAL失去活力，這可能與超聲波空穴效應(yīng)導(dǎo)致部分酶失活相關(guān)。陳曉維等指出PPO活力越小，越有利于實(shí)際生產(chǎn)。因此，超聲波解凍是保持竹筍食用品質(zhì)并利于后續(xù)加工的一種有效解凍方式。

表3 不同解凍方式對(duì)速凍方竹筍POD、PPO和PAL活力的影響Table 3 Effects of different thawing methods on POD, PPO and PAL activities of QFCQS

2.6 不同解凍方式對(duì)方竹筍微觀結(jié)構(gòu)的影響

圖3展示了不同解凍方式對(duì)方竹筍組織微觀結(jié)構(gòu)的影響，在放大225 倍下可以看到竹筍組織中的孔狀結(jié)構(gòu)和致密細(xì)胞結(jié)構(gòu)相間排列，自然解凍后的這種結(jié)構(gòu)被破壞，這說明相比于其他解凍方式，自然解凍對(duì)方竹筍的組織結(jié)構(gòu)破壞較大。在微波解凍和50 ℃水浴解凍后，方竹筍出現(xiàn)了大的孔洞，而超聲波和20 ℃水浴解凍后竹筍結(jié)構(gòu)致密，無大的孔洞結(jié)構(gòu)出現(xiàn)。將解凍后方竹筍的孔狀結(jié)構(gòu)放大到2 000 倍，超聲波解凍的方竹筍孔狀結(jié)構(gòu)保持得較好，而微波和自然解凍的孔狀結(jié)構(gòu)變形較嚴(yán)重。再將解凍后方竹筍的致密組織結(jié)構(gòu)放大到4 000 倍，發(fā)現(xiàn)自然解凍后竹筍組織結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，細(xì)胞壁被破壞并與細(xì)胞分離。微波、20 ℃水浴和50 ℃水浴解凍后竹筍橫切面的薄壁細(xì)胞被破壞，產(chǎn)生一些片狀附著在表面。超聲波解凍后竹筍細(xì)胞形狀保持較好，竹筍橫切面的薄壁細(xì)胞排列規(guī)則，細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)排列致密，與之前報(bào)道的新鮮竹筍的橫切面組織結(jié)構(gòu)相似。說明超聲波解凍能較好地保持竹筍的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，這一結(jié)果與之前的硬度變化結(jié)果相印證。

圖3 不同解凍方式解凍后方竹筍的微觀結(jié)構(gòu)Fig.3 Microstructure of QFCQS thawed by different thawing methods

3 結(jié) 論

不同解凍方式對(duì)速凍方竹筍的品質(zhì)具有較大的影響，其中微波解凍時(shí)間最短、效率最高，但解凍后竹筍色澤變化最大。自然解凍耗時(shí)太長，解凍后竹筍細(xì)胞破壞嚴(yán)重且汁液流失多，20 ℃水浴解凍與自然解凍相比，縮短了解凍時(shí)間，且20℃水浴解凍的汁液流失和硬度指標(biāo)均僅次于超聲解凍，色澤及營養(yǎng)成分保持較好。50 ℃水浴解凍比20 ℃水浴解凍進(jìn)一步縮短了解凍時(shí)間，但竹筍的色澤變化較大，汁液流失較多。超聲波解凍的解凍時(shí)間顯著短于20 ℃水浴解凍和自然解凍（＜0.05），與50 ℃水浴解凍無顯著差異（＞0.05）。超聲波解凍后的竹筍汁液流失最少，竹筍硬度最大，色澤變化最小，PPO和PAL活力較低，同時(shí)竹筍組織結(jié)構(gòu)保持得較好。因此，不同方式解凍后方竹筍品質(zhì)從高到低排序?yàn)椋撼暯鈨觯?0 ℃水浴解凍＞50 ℃水浴解凍＞微波解凍＞自然解凍。綜上，超聲波解凍是一種高效的解凍方式，20 ℃水浴的解凍效果僅次于超聲波解凍，這兩種解凍方式都可以較好地保持方竹筍解凍后的食用品質(zhì)，具有較好的應(yīng)用前景。