不同解凍方式對西梅品質(zhì)的影響

吳新怡，潘志濤，朱吟非，王超，段翰英

（暨南大學(xué)理工學(xué)院食品科學(xué)與工程系，廣東廣州 510632）

西梅富含維生素、礦物質(zhì)、膳食纖維等營養(yǎng)成分及抗氧化活性物質(zhì)，有延緩大腦和機體衰老的功效，具有較高的營養(yǎng)保健價值和市場價值。但是西梅鮮果屬于躍變型果實，其含水量高、耐貯性差，極易造成損失。近年來，國際市場對西梅需求量的不斷增加。為延長其供應(yīng)期，大量西梅采用了冷凍方式進行貯藏，而解凍后西梅品質(zhì)將直接影響到最終加工成品的品質(zhì)。

冷凍通過低溫將果蔬內(nèi)的水分凍結(jié)，從而抑制微生物及酶的作用，達到長期貯藏的目的。解凍可看作為冷凍過程的逆過程，使凍結(jié)食品中的冰晶再融化成水，食品重新吸收汁液并恢復(fù)到凍結(jié)前的新鮮狀態(tài)。解凍方法的好壞將最終影響食品的品質(zhì)。有研究表明，解凍方式可通過改變微觀結(jié)構(gòu)來影響速凍食品的質(zhì)構(gòu)，且果蔬的營養(yǎng)成分與質(zhì)構(gòu)特性之間呈現(xiàn)出相關(guān)關(guān)系，這種關(guān)系在對果蔬加工和保鮮中具有非常重要的作用。

目前常用的解凍方式有熱水解凍、常溫解凍、微波解凍和超高壓解凍等。熱水解凍是較為普遍的解凍方式，但容易造成冷凍產(chǎn)品受到水中微生物的污染與營養(yǎng)物質(zhì)的流失；常溫解凍雖然條件較為溫和，但解凍時間長、占地面積大、成本高，效果較差。劉雪梅等證實了常溫解凍方式會一定程度上造成草莓汁液流失、營養(yǎng)物質(zhì)含量下降，直接影響到速凍草莓的品質(zhì)；微波解凍具有迅速、高效、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟效益高、不破壞包裝的優(yōu)勢，能夠有效防止外界微生物與食品的接觸而導(dǎo)致的表層污染，但易產(chǎn)生局部過熱效應(yīng)。雖然它可以大大縮短解凍時間，但它也具有解凍不均勻的缺點。食品超高壓技術(shù)是在密閉的超高壓容器內(nèi),用水作為介質(zhì)對軟包裝食品等物料施以較高壓力的一種新型處理技術(shù)，可控制食品實現(xiàn)無凍結(jié)相變的低溫貯存，具有時間短、效率高、效果好等優(yōu)勢。彭郁研究了不同解凍新技術(shù)對芒果品質(zhì)及解凍效率的影響，發(fā)現(xiàn)超高壓技術(shù)的解凍效率最高，在高壓125 MPa 時，保壓時間2 s 即可實現(xiàn)解凍。因此，超高壓技術(shù)在解凍方面的應(yīng)用前景廣闊。

鑒于目前尚無解凍方式對西梅品質(zhì)影響的研究，本文將經(jīng)液氮冷凍后的西梅采用5 種方式（熱水、微波、超聲波、超高壓、常溫）進行解凍，通過解凍時間、微觀結(jié)構(gòu)、質(zhì)構(gòu)特征、理化特性等指標的測定，探究不同解凍方式對西梅解凍效率、營養(yǎng)成分、結(jié)構(gòu)質(zhì)地、酶活性、感官品質(zhì)等的影響，從而進一步提高西梅產(chǎn)品品質(zhì)，為西梅的保鮮、加工產(chǎn)業(yè)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

西梅（澳洲智利特級西梅）暨南大學(xué)好實惠果品店；BC2630 果膠酶活性檢測試劑盒 北京索萊寶科技有限公司；維生素C 檢測試劑盒（菲咯啉比色法）北京雷根生物技術(shù)有限公司。

BCD-256KF 家用冰箱 青島海爾股份有限公司；1615092S 超低溫冷凍儲存箱 長虹美菱股份有限公司；掃描電子顯微鏡 荷蘭FEI 公司；真空包裝機 得力集團有限公司；SB-5200DTS 超聲波儀 寧波新藝超聲設(shè)備有限公司；M1-L202B 微波爐 美的集團有限公司；SCIENTZ-18N 冷凍干燥機 寧波生物科技股份有限公司；PAL-1 手持糖度計 日本ATAGO 公司；HH-4 數(shù)顯恒溫水浴鍋 江蘇金壇市宏華儀器廠；CQC2L-600 超高壓設(shè)備 北京速原中天科技股份公司；TES-1310 食品中心溫度計 泰仕電子工業(yè)股份有限公司；IPP400 恒溫器 德國美墨爾特；JJ500 型電子天平 常熟市雙杰測試儀器廠；質(zhì)構(gòu)儀 上海騰拔儀器科技有限公司；UV-9600 紫外-可見光分光光度計 北京瑞利分析儀器公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 西梅液氮速凍處理 取同樣大小的西梅洗凈瀝干，每個處理組10 個，將西梅置于保溫桶中，澆灌液氮約25 s，水果中心溫度達到?78 ℃ 立即用PET袋真空包裝，放入?80 ℃冰箱中保存。

1.2.2 西梅解凍方式及解凍時間的測定 將液氮速凍后的西梅進行解凍處理，每組10 個。從-80 ℃冰箱中將樣品取出，分別進行超高壓解凍（100 MPa）、熱水解凍（水浴，30±0.5 ℃）、常溫（恒溫器，25±0.5 ℃）、微波解凍（解凍模式，500 W）、超聲波解凍（45 kHz，水溫25±0.5 ℃），當(dāng)水果中心溫度到達4 ℃時解凍結(jié)束，并記錄時間。

1.2.3 指標測定方法

1.2.3.1 汁液流失率 取冷凍的西梅樣品，解凍前稱取凈重，解凍后用濾紙擦凈西梅表面的汁液，然后稱重，計算減少質(zhì)量占樣品原質(zhì)量的百分率，即汁液流失率（%）。

1.2.3.2 質(zhì)構(gòu)分析（Texture Profile Analysis，TPA）參考張慧娟等的方法。解凍后的西梅去核，置于不同的探頭下檢測其硬度、咀嚼性、剪切力、表皮強度。每組樣品測試10 次，并取平均值。具體設(shè)置如下：

硬度：TA39 探頭，測前速率為1.0 mm/s，測試速率為1.0 mm/s，測后速率5.0 mm/s，觸發(fā)值5.0 g，壓縮距離30%，數(shù)據(jù)采集速率400 pps；咀嚼性：PSK 探頭，測前速率1.0 mm/s，測試速率1.0 mm/s，測后速率5.0 mm/s，觸發(fā)值為5.0 g，壓縮距離為20.0 mm，數(shù)據(jù)采集速率為400 pps；剪切力：TA7 探頭，測前速率1.0 mm/s，測試速率 1.0 mm/s，測后速率5.0 mm/s，觸發(fā)值3.0 g，壓縮距離15.0 mm，數(shù)據(jù)采集速率400 pps；表皮強度：TA9 探頭，測前速率1.0 mm/s，測試速率1.0 mm/s，測后速率5.0 mm/s，觸發(fā)值1.0 g，壓縮距離為10.0 mm，數(shù)據(jù)采集速率為400 pps。

1.2.3.3 西梅微觀結(jié)構(gòu)的觀察 將不同方式解凍后的樣品真空冷凍干燥至樣品溫度與凍干機擱板溫度一致。選取截面較為整齊清晰的斷截面進行孔隙觀察，取干燥后的樣本切片在掃描電子顯微鏡100倍下進行電鏡檢測。

1.2.3.4 可溶性固形物含量 采用手持糖度計測定。取適量解凍后的西梅汁，讀出其可溶性固形物含量（%）。重復(fù)測定三次。

1.2.3.5 果膠酶活性 稱取約0.5 g 解凍后樣品于離心管中，加入5 mL 提取液冰浴勻漿后，吸取1 mL 勻漿液于1.5 mL 的微量離心管中，參照BC2630 果膠酶活性檢測試劑盒試劑使用說明書操作。

1.2.3.6 維生素C 含量 準確稱量2 g 解凍后樣品加入研磨器內(nèi)，加入稀釋后的勻漿液研磨碎，上清液倒入離心管中，參照維生素C 檢測試劑盒（菲咯啉比色法）的使用說明書操作。

1.2.3.7 感官評價 參考LI 等的方法，取不同解凍方式處理的西梅，在25 ℃左右的常溫環(huán)境放置30 min。由10 名專業(yè)評價員組成評價小組，根據(jù)西梅感官評分標準（表1）對樣本從顏色、氣味、口感、硬度、接受度5 個指標進行評估。分數(shù)從1 增加到9，偏好也隨之增加。

表1 西梅感官評分標準Table 1 Sensory evaluation standard of prunes

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有實驗均進行3 次平行，結(jié)果用平均值±標準偏差表示。采用Microsoft Excel 進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與感官評價定量描述分析（Quantitative Descriptive Analysis,QDA）雷達圖的繪制，用IBM SPSS Statistics 24、STATA14 軟件進行ANOVA 方差分析與多重比較（<0.05），用Origin 2018 進行柱形圖的繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同解凍方式對西梅解凍效率的影響

如圖1 所示，超高壓的解凍時間為60 s，解凍時間最短；微波的解凍時間其次，在2～3 min 左右，但受熱不均勻，部分西梅出現(xiàn)了過熱現(xiàn)象；超聲波與熱水解凍均可加速解凍過程，在45 Hz 的水介質(zhì)中，超聲波解凍時間在8～9 min 左右。熱水解凍通過利用與水介質(zhì)的熱傳遞效應(yīng)加速了解凍的過程，時間在5～8 min 不等，這與孫聿堯的研究結(jié)果相似，超聲波解凍速率較快、解凍效果較好，熱水解凍時提高溫度可以加快解凍速度。而常溫解凍屬于外部解凍，解凍的速度最慢。超高壓解凍最快，其主要原因可能一方面是壓力的升高導(dǎo)致相變溫度的下降，這將與環(huán)境之間產(chǎn)生更大的溫度差；另外則是壓力的升高導(dǎo)致相變潛熱的降低。

圖1 不同解凍方式的西梅果實的解凍時間Fig.1 Defrosting time of prunes with different thawing methods

2.2 不同解凍方式對西梅外觀品質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)的影響

2.2.1 西梅果實汁液流失率的變化 汁液流失率是衡量解凍方法效率及品質(zhì)的重要指標，可表征冷凍樣品的持水能力，并反映冷凍樣品的風(fēng)味和營養(yǎng)物質(zhì)的保存情況。由圖2 可以看出，不同解凍方法所造成的西梅汁液流失率有較大差異，其中超高壓解凍流失率最大，達5.15%，其次是常溫解凍（3.13%）、超聲波解凍（2.36%）、熱水解凍（1.90%），微波解凍的汁液流失率最小（1.08%），這是由于微波具有一定的穿透能力，可以穿透進細胞內(nèi)部，從而達到細胞內(nèi)外同時加熱的作用，縮短解凍時間，汁液流失率較低。而熱水解凍對細胞的破壞較劇烈，受到外界水壓的影響，會較快速地進行復(fù)水作用，部分細胞受熱膨脹，汁液流失率也較低。對超聲波解凍來說汁液流失率較低，是因為物料的介質(zhì)損耗而吸收超聲波能量并轉(zhuǎn)換為熱能，這可以使物料整體迅速升溫。超高壓解凍技術(shù)會顯著增加汁液的流失率，可能是因為壓力的增加會使得西梅的質(zhì)構(gòu)發(fā)生變化，破壞細胞結(jié)構(gòu)從而影響保水能力。因此，微波解凍是汁液流失率最低的解凍方式。有實驗表明，微波解凍與空氣解凍、靜水解凍比較，可有效降低海鱸魚解凍汁液流失率，微波解凍與低溫解凍都可顯著降低速凍菠蘿蜜果肉的汁液流失率。

圖2 不同解凍方法對西梅果實汁液流失率的影響Fig.2 Effects of different thawing methods on juice loss rate of prunes

2.2.2 西梅果實質(zhì)構(gòu)的變化 由表2 所示，不同解凍方式處理對冷凍西梅果實的所有TPA 參數(shù)都產(chǎn)生了顯著性影響（0.05）。在幾個處理組當(dāng)中，超高壓解凍顯著增加了果實的硬度、咀嚼性、剪切性和表皮強度，其原因可能是因為西梅在100 MPa 的壓強下出現(xiàn)了收縮現(xiàn)象，使組織變得更為致密；也有研究表明隨著壓力增大，果蔬制品的細胞膜、細胞壁等結(jié)構(gòu)會受到破壞，使果蔬細胞結(jié)構(gòu)變形或破裂，而在一定程度下，果蔬細胞會釋放果膠甲酯酶，其可使高甲酯化果膠轉(zhuǎn)化為低甲酯化果膠，并且通過共價鍵與金屬離子結(jié)合，因而提高了果蔬的硬度。微波解凍也能較好地保持果蔬的咀嚼性、剪切性、表皮強度，這可能是因為微波作用的時間短、效力強，微波能夠穿透細胞同時對內(nèi)外加熱，形成較小的細胞內(nèi)外壓強差，細胞膜不易破碎，從而保持西梅果實質(zhì)構(gòu)的完整性。超聲波解凍能夠起到一定的輔助作用，但是其與熱水、常溫解凍在保持西梅果實質(zhì)構(gòu)的效果上仍然存在一定差距。

表2 不同解凍方式對西梅果實質(zhì)構(gòu)參數(shù)的影響Table 2 Effects of different thawing methods on TPA of prunes

2.2.3 不同解凍方式對西梅微觀結(jié)構(gòu)的影響 由圖3可明顯看出，熱水處理組的細胞結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了明顯的破壞現(xiàn)象，細胞孔隙大且不均勻，而微波解凍組細胞結(jié)構(gòu)保持得相對完整，有較少小的孔隙出現(xiàn)，更好地保持了西梅果實的微觀結(jié)構(gòu)；超聲波、超高壓、常溫解凍處理組均出現(xiàn)了不同程度的細胞破裂，其中超高壓解凍的細胞破壞程度是三者之中最嚴重的，出現(xiàn)了嚴重的分離和破裂現(xiàn)象，這可能是由于超高壓造成細胞內(nèi)外壓強差增大而導(dǎo)致的破裂；而常溫解凍的孔隙相較而言比較均勻，超聲波的孔隙較少，表明超聲波輔助解凍可以一定程度上保持微觀結(jié)構(gòu)。從對果肉微觀結(jié)構(gòu)的影響來說，微波解凍是幾種解凍方式中效果最好的。

圖3 不同解凍方式對西梅果實微觀結(jié)構(gòu)的電鏡掃描圖（100×）Fig.3 SEM images of the fruit tissues of prunes after thawing treatment(100×)

2.3 不同解凍方式對西梅果肉理化特征的影響

2.3.1 可溶性固形物的變化 不同解凍方式處理后西梅果實的可溶性固形物含量存在顯著差異（<0.05），且低于新鮮西梅果實（圖4）。但微波解凍后西梅果實可溶性固形物流失最少，與新鮮果實（22.90%）相近，這可能與微波處理時，處理的時間短、細胞結(jié)構(gòu)保持較好、且汁液流失率低有關(guān)。有報道稱，相比于水浴、超聲波等處理方法，微波對于保持藍莓的可溶性固形物效果最好且鮮樣和微波解凍后的可溶性固形物含量無顯著差異。

圖4 不同解凍方式對西梅可溶性固形物的影響Fig.4 Effects of different thawing methods on soluble solids contents in prunes

2.3.2 維生素C 含量的變化 不同解凍方式后西梅的維生素C 含量有明顯的降低且具有顯著性差異（圖5）（<0.05），其中超高壓和常溫解凍造成84.11%、83.49%的損失，微波解凍的損失相對較小，有44.70%。維生素C 是水溶性維生素，汁液流失會帶走大量的維生素C 和其他水溶性營養(yǎng)物質(zhì)，在4 種解凍方法中，微波解凍的維生素C 保存得最好，而超高壓解凍對西梅組織結(jié)構(gòu)破壞較為嚴重，維生素C 的含量最低，這與不同解凍方式處理后果實汁液流失率的結(jié)果趨勢基本一致。章寧瑛等人在對藍莓解凍的研究中發(fā)現(xiàn)，因維生素C 是熱敏感性極強的水溶性物質(zhì)，常溫解凍、水浴解凍和超聲波解凍后維生素C 含量損失率都較大。

圖5 不同解凍方式對維生素C 含量的影響Fig.5 Effect of different thawing methods on vitamin C content

2.3.3 對果膠酶活性的影響 果膠酶是影響果實質(zhì)構(gòu)的重要因素。除超聲波解凍處理之外，不同解凍方式對冷凍西梅果實中果膠酶的影響顯著（<0.05）（圖6）。經(jīng)不同方式解凍后，超高壓處理能降低96.60%酶活性，而超聲波解凍幾乎未影響果膠酶活性，可能是處理時間較短或是強度低的緣故。超高壓鈍化果膠酶現(xiàn)象可能由幾個原因?qū)е拢浩湟?，酶活性中心的基礎(chǔ)是三級結(jié)構(gòu)，在超高壓的作用下，蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)會受到擠壓，因而改變酶的活性中心。其二，超高壓的作用還可能會破壞蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的疏水鍵、二硫鍵等各種次級鍵，導(dǎo)致蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)崩潰。此外，常溫解凍、微波解凍、熱水解凍等對酶活的影響則有可能體現(xiàn)在熱效應(yīng)及對細胞結(jié)構(gòu)的破壞上。

圖6 不同解凍方式對果膠酶活性的影響Fig.6 Effects of different thawing methods on pectinase activity

2.4 不同解凍方式對西梅感官品質(zhì)的影響

感官評價是對消費者最直接的接受及喜好程度體現(xiàn)，經(jīng)由不同解凍方法處理后，西梅的顏色、氣味、口感、硬度以及消費者可能的接受度，經(jīng)綜合感官品評后結(jié)果如圖7 所示。

圖7 不同解凍方式處理西梅果實的感官評價QDA 雷達圖Fig.7 Sensory evaluation of prunes treated by different thawing methods using QDA radar map

結(jié)果表明，超高壓解凍在氣味、接受度、口感等方面都明顯優(yōu)于其他的解凍方法，且經(jīng)超高壓處理后的西梅帶微甜口感，而經(jīng)熱水和超聲波處理后的西梅口感發(fā)酸，且質(zhì)地較軟，西梅的芳香氣味保存不足。常溫處理后的西梅果肉還帶有一定的芳香氣味，但是硬度較軟，微波處理后的西梅口感局部發(fā)酸，可能是因為冷凍后微波熱效應(yīng)導(dǎo)致局部過熱。西梅是一種適宜在4～8 ℃保存的水果，因此過低或過高的溫度處理都會使其口感不再貼近于新鮮果實而有變味情況，超高壓作為非熱處理的新技術(shù)，在西梅解凍方面也表現(xiàn)出了較好的前景。

3 結(jié)論

不同解凍方式的解凍效率不同，超高壓解凍效率最高（60 s），微波解凍次之（2～3 min），超聲波與30 ℃熱水解凍均可加速解凍過程（5～8 min）。微波解凍后西梅細胞結(jié)構(gòu)保持得最好，汁液流失率最低（1.08%），感官評價較好。熱水處理組的細胞結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了明顯的破壞現(xiàn)象，細胞孔隙大且不均勻。超聲波、超高壓、常溫解凍處理組均出現(xiàn)了不同程度的細胞破裂，其中超高壓解凍的細胞出現(xiàn)了嚴重的分離和破裂現(xiàn)象，約造成5%汁液流失。不同解凍方式對西梅的果膠酶和維生素C 含量會造成顯著下降（<0.05），其中超高壓解凍對于果膠酶的活性抑制最強（降低了96.60%），微波解凍造成可溶性固形物和維生素C 的流失最小，分別降低了9.17%和44.70%。綜上所述，相對于常溫和熱水解凍，微波解凍和超高壓解凍在保持西梅質(zhì)構(gòu)、營養(yǎng)品質(zhì)方面都具有一定優(yōu)勢。因此，本文為西梅保鮮、加工領(lǐng)域的應(yīng)用起到了一定的借鑒和參考作用，為微波、超高壓解凍技術(shù)的應(yīng)用提供了理論指導(dǎo)。