不同解凍方式對速凍方竹筍品質的影響

汪 楠，張甫生，闞建全，楊金來，吳良如,*，鄭 炯,*

（1.西南大學食品科學學院，食品科學與工程國家級實驗教學示范中心（西南大學），重慶 400715；2.食品科學與工程國家級實驗教學示范中心（西南大學），重慶 400715；3.國家林業和草原局竹子研究開發中心，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，如多糖、維生素、黃酮和酚類等被認為是一種健康營養蔬菜，在世界各地越來越受歡迎。其中金佛山方竹筍盛產于重慶南川、貴州桐梓等地區，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、肉質脆、味鮮美，被譽為“筍中之王”。而鮮筍收獲后會迅速木質化和硬化而導致食用品質下降和商品價值降低，因此需要對鮮筍進行貯藏保鮮處理。

速凍是20世紀30年代最先從美國發展起來的一種蔬菜加工保鮮技術，通過將果蔬快速凍結、恒定低溫凍藏來長期保持果蔬的優良品質。在果蔬食用或加工前必須進行解凍處理，理想的解凍方式是在較短的解凍時間內獲得高品質的解凍制品。但傳統的解凍方式，如室溫或水浴解凍，往往會造成嚴重的汁液損失、質地破壞及變色。而微波解凍對藍莓的花色苷、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發生顏色和質地劣化以及營養損失等問題，所以研究適宜的解凍方式對保持解凍后竹筍的食用品質具有重要意義。因此，本研究以速凍金佛山方竹筍為研究對象，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種方式對方竹筍進行解凍處理，探究不同解凍方式對速凍方竹筍品質的影響，以期為方竹筍的貯藏保鮮及后續加工提供理論指導。

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業開發有限公司提供，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 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；愈創木酚重慶科密斯貿易有限公司。所有試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

RC-G20A型數碼超聲波清洗機 潔康超聲波設備有限公司；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質構儀 美國Brookfield公司；Phenom Pro掃描電子顯微鏡 荷蘭Phenom World公司；F12A全自動纖維儀上海晟聲自動化分析儀器有限公司；K9840自動凱氏定氮儀 海能未來技術集團股份有限公司；SYNERGY H1多功能酶標儀 美國Gene公司。

1.3 方法

1.3.1 解凍處理

從－36 ℃冰箱取出長短、粗細接近的速凍方竹筍，剝殼后取中段（約25 cm）分成5 組進行解凍處理，每組12 根，每根質量約（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，利用超聲清洗機進行處理，頻率40 kHz、功率90 W，以水為介質，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）℃）的恒溫水浴鍋中進行解凍。

1.3.2 解凍時間測定

參考文獻[12]的方法，采用便攜式溫度測定儀測定從解凍開始到竹筍中心溫度達到4 ℃的時間，即為解凍時間。

1.3.3 汁液流失率的測定

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

1.3.4 色澤測定

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

1.3.5 硬度測定

采用CT-3型質構儀測定，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。每個處理隨機取6 根粗細相近的方竹筍，取方竹筍的中段用于測定，結果取平均值。

1.3.6 基本成分含量的測定

水分質量分數測定：參照GB 5009.3ü2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》中的直接干燥法；蛋白質量分數測定：參照GB/T 5009.5ü2010《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》的中采用凱氏定氮法；粗纖維質量分數測定：參照GB/T 5009.10ü2003《植物類食品中粗纖維的測定》中的酸堿洗滌法；還原糖質量分數測定：采用蒽酮比色法；VC含量測定：參照GB 5009.86ü2016《食品安全國家標準 食品中抗壞血酸的測定》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。多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）活力采用鄰苯二酚法測定，過氧化物酶（peroxidase，POD）活力采用愈創木酚法測定。

苯丙氨酸解氨酶（phenylalnine ammonialyase，PAL）活力的測定：稱取5.0 g竹筍組織樣品，置于預冷研缽中，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，低溫保存備用。PAL活力采用-苯丙氨酸法測定。

1.3.8 微觀結構觀察

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電的樣品臺上，噴金使其具有導電性，采用掃描電子顯微鏡觀察樣品的微觀結構并拍照記錄。掃描電子顯微鏡電壓10 kV，放大倍數分別為225、2 000、4 000 倍。

1.4 數據處理與分析

實驗設置3個平行，用Excel 2019軟件處理數據，結果以平均值±標準差表示。采用Origin 2019軟件作圖，采用SPSS 25.0軟件進行單因素方差分析，通過Duncan檢驗進行顯著性分析，＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 不同解凍方式對方竹筍解凍時間的影響

不同方式解凍對方竹筍解凍時間的影響如圖1所示，自然解凍所需的時間顯著長于其他解凍方式（＜0.05），微波解凍耗時最短，微波解凍比自然解凍時間縮短了97%。自然解凍和水浴解凍分別以空氣和水作為介質與竹筍表面傳熱，空氣熱傳導率遠遠小于水的熱傳導率，因此自然解凍時間比水浴解凍時間長。微波具有良好的穿透性，在解凍過程中，可以實現果蔬表里同時受熱，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，超聲空化效應使熱量能夠更順利地通過冷凍食品，同時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等的研究結果一致。由于解凍時間主要取決于解凍介質與冷凍樣品之間的溫差，因此50 ℃水浴解凍耗時相對較短。超聲波解凍的時間與50 ℃水浴解凍耗時無顯著差異（＞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 不同解凍方式對速凍方竹筍解凍時間的影響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樣品解凍后風味和營養物質保存情況的一個重要指標。解凍過程導致果蔬水分流失是因為冰晶可破壞細胞膜和細胞壁，在解凍過程中，受損細胞的水分釋放出來。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 ℃水浴解凍時間較短，但汁液流失較嚴重，這可能是因為在較高溫度下，溫度從表面傳遞到內部，當中心溫度達到4 ℃時，竹筍表面溫度較高，就會導致汁液損失。超聲波解凍由于解凍溫度較低，條件溫和且解凍速率較快，因此不會因瞬時高溫而造成過多的汁液流失。另外有研究指出在水中進行解凍，當冰晶融化時，冰晶對表面細胞膜造成的壓力減小，從而使果蔬內外產生壓力差，也會造成汁液向外流出。

硬度是反映凍結果蔬樣品解凍后的一個重要指標。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，對細胞壁產生不可逆的破壞，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竹筍細胞壁物質的破壞所致。研究表明具有較低的汁液流失和更好微觀結構的蘿卜樣品解凍后硬度較大。Cao Xuehui等也發現超聲波解凍后的藍莓具有較高的硬度，可能是超聲波解凍和20 ℃水浴解凍條件溫和，對竹筍組織細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值，這是由于在解凍過程中竹筍的色素損失和水分流失導致竹筍的亮度降低、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致的褐變有關。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量分數無顯著差異（＞0.05）。超聲波解凍后的水分質量分數最高，自然解凍后的水分質量分數最低，與汁液流失率的結果一致。蛋白質量分數和還原糖質量分數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VC是熱敏性物質，在較高溫度和有氧環境下容易降解。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間較短同時溫度較低，使得VC損失較少。而微波解凍由于在高溫和氧作用下VC發生降解導致其含量較低。自然解凍速度較慢，竹筍在氧氣環境中暴露時間較長，VC發生氧化，導致其損失量增加。

表2 不同解凍方式對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的酶，PPO和POD可以協同作用使樣品褐變加劇。當植物組織受損，PAL活力提高為酶促褐變反應提供底物。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致竹筍細胞生物膜破裂，導致酶滲出。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導致部分酶失活相關。陳曉維等指出PPO活力越小，越有利于實際生產。因此，超聲波解凍是保持竹筍食用品質并利于后續加工的一種有效解凍方式。

表3 不同解凍方式對速凍方竹筍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 不同解凍方式對方竹筍微觀結構的影響

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

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

3 結 論

不同解凍方式對速凍方竹筍的品質具有較大的影響，其中微波解凍時間最短、效率最高，但解凍后竹筍色澤變化最大。自然解凍耗時太長，解凍后竹筍細胞破壞嚴重且汁液流失多，20 ℃水浴解凍與自然解凍相比，縮短了解凍時間，且20℃水浴解凍的汁液流失和硬度指標均僅次于超聲解凍，色澤及營養成分保持較好。50 ℃水浴解凍比20 ℃水浴解凍進一步縮短了解凍時間，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，同時竹筍組織結構保持得較好。因此，不同方式解凍后方竹筍品質從高到低排序為：超聲解凍＞20 ℃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，具有較好的應用前景。