不同解冻方法对速冻草莓品质的影响

刘雪梅，孟宪军*，李 斌，张 琦，李 丽

（沈阳农业大学食品学院，辽宁 沈阳 110866）

摘 要：通过对微波解冻、水浴解冻、超声波解冻、空气解冻4 种解冻方式解冻草莓所需时间，以及解冻后草莓的物理特性和营养品质的测定，研究不同解冻方法对草莓品质的影响。结果表明：在解冻时间方面，微波解冻＜超声波解冻＜水浴解冻＜空气解冻，4 种解冻方法的解冻时间差异极显著。在物理特性方面，微波解冻后的草莓色泽及硬度保持最好、汁液流失率最低；超声波解冻仅次于微波解冻。在营养品质方面，微波解冻后草莓总酸含量显著高于其他3 种解冻方法，还原糖含量、VC含量极显著高于其他3 种解冻方法；超声波解冻草莓花色苷含量最高，说明在解冻过程中，超声波对花色苷的破坏作用最小。综合分析，微波解冻法优于其他3 种解冻方法。

关键词：微波解冻；水浴解冻；超声波解冻；空气解冻；速冻草莓；品质

Effects of Different Thawing Methods on Quality Characteristics of Quick-Frozen Strawberries

LIU Xue-mei, MENG Xian-jun*, LI Bin, ZHANG Qi, LI Li

(College of Food Science, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China)

Abstract: The effects of different thawing methods, microwave, water bath, ultrasonic and natural thawing, on quality characteristics of quick-frozen strawberries were investigated by measuring the required thawing time as well as physical properties and nutritional quality of thawed strawberries. The results showed that the time necessary to thaw frozen strawberries by different methods decreased in the following sequence: microwave, ultrasonic, water bath, and natural thawing, with an extremely significant difference among these four methods. Microwave thawing was the best for maintaining the color and harness of strawberries and minimizing the drip loss, and ultrasonic ranked second. Furthermore, microwave-thawed samples exhibited a significantly higher total acid content and extremely significantly higher contents of reducing sugar and vitamin C (VC) than those thawed by three other methods. Ultrasonic resulted in a higher content of anthocyanins in thawed strawberries than other methods, suggesting that these compounds are destroyed to the least extent during the thawing process. Taken together these results demonstrate that microwave is superior to the other thawing methods.

Key words: microwave thawing; water bath thawing; ultrasonic thawing; air thawing; quick-frozen strawberry fruits; quality characteristics

中图分类号：TS255.36 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2014）22-0276-06

doi:10.7506/spkx1002-6630-201422054

草莓又叫杨莓、地莓、红莓等，属于蔷薇科草莓属的多年生草本植物[1]。其外观呈心形，鲜美红嫩，果肉多汁，香味浓郁，酸甜可口，是水果中难得的色、香、味俱佳者，因此常被人们誉为“果中皇后”[2]。草莓富含氨基酸、柠檬酸、苹果酸、葡萄糖、果糖、蔗糖、果胶、胡萝卜素、烟酸以及各种矿物质如钙、镁、磷、铁等[3]，这些营养素对人体的生长发育有很好的促进作用，并且对老年人、儿童也大有裨益。草莓还具有一定的药理功效，预防坏血病，对防治动脉硬化、冠心病有较好的功效，对贫血也有滋补调理的作用。草莓中的维生素及果胶对改善便秘和治疗痔疮、高血脂、高血压症均有一定的效果[4]。

由于草莓果实的含水量极高，采后极易受机械损伤和微生物侵染而腐烂变质，鲜食市场的货架寿命极短（仅为1～2 d）[5]。因此，为长期保证草莓品质，目前普遍先将草莓速冻[6]，再放置于－20～－18 ℃冷库中进行冷冻贮藏，这就要求在食用和进一步加工前必须经过合理的解冻处理。对于解冻方法和解冻工艺的研究，越来越引起人们的重视。不同的解冻方法将影响草莓的品质[7]。速冻产品的最终质量取决于解冻，在解冻过程中发生的各种物理、化学变化，以及不良解冻方式都会给食品质构带来无法恢复的影响，如色泽变化、汁液流失、营养物质含量下降等，这会直接影响速冻草莓的品质，因此采取合适的解冻方法达到最大程度地保证速冻草莓的质量很有必要[8-10]。

目前不同解冻方法对速冻草莓品质的影响研究报道非常少。本实验以速冻草莓为材料，采用实际生产上常用的解冻方法，包括空气解冻、水浴解冻，以及新型解冻方式微波解冻、超声波解冻[11]，对速冻草莓进行解冻处理，比较不同解冻方法对速冻草莓品质的影响，为实际生产中确定合适的解冻方法提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜草莓（品种为二七，采自辽宁省辽阳市草莓基地，草莓果实新鲜饱满，大小均匀，八、九成熟，果面呈红色或浅红色，无机械损伤和真菌感染），低温速冻，温度控制在－30～－25 ℃，冻后贮藏于－18 ℃的冷冻柜中，贮藏时间为15 d，即为速冻草莓实验。

葡萄糖、氢氧化钠、2,6-二氯靛酚钠、高岭土、甲醇、浓盐酸偏磷酸、乙酸钠、二甲苯、硫酸铜、亚甲蓝指示剂、酒石酸钾钠、乙酸锌、冰乙酸、亚铁氰化钾均为分析纯。

1.2 仪器与设备

TU-1810紫外-可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司；TA2XT21物性测试仪 牡丹江市机械研究所；LWMC-205可调功率微波化学反应器 南京陵江科技开发有限责任公司；TP-01热电偶 苏州泰世电子有限公司；MCT-200低温水浴锅 北京市宇时技术开发公司；SK5200LH超声波解冻仪 上海科导超声仪器有限公司；WB-20001XA全自动测色色差仪 北京新恒能分析仪器有限公司；HWS-150低温培养箱 上海比朗仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 草莓的不同解冻方法

1.3.1.1 微波解冻

将样品置于功率可调的微波炉中，微波炉的解冻条件设置为解冻档。采用热电偶跟踪测定草莓中心温度，以其中心温度达到4 ℃为解冻终点，记录解冻时间并随即进行指标测定，后将解冻后草莓放置于4 ℃冰箱中冷藏，对其营养指标进行跟踪测定。

1.3.1.2 水浴解冻

将样品装入自封袋置于低温水浴锅中，水温度控制为（18±0.5）℃。后续处理同微波解冻。

1.3.1.3 超声波解冻

将样品装入自封袋置于超声波解冻仪中，频率控制为800 kHz，水温度控制为（18±0.5）℃。后续处理同微波解冻。

1.3.1.4 空气解冻

将草莓放入低温培养箱中，温度控制为（18±0.1） ℃。后续处理同微波解冻。

1.3.2 草莓物理特性测定

1.3.2.1 色泽的测定[12]

采用全自动测色色差仪测定草莓的色泽。用CIELAB表色系统测定草莓的L、a和b值，其中L值代表明度指数，从黑暗（L=0）到明亮（L=100）的变化；a值代表颜色从绿色（－a）到红色（＋a）的变化，b值代表颜色从蓝色（－b）到黄色（＋b）的变化。也可用L、a、b表色系表示两种色调的差值，即色差，用?E表示。本实验用?E代表被测草莓的色泽（L、a、b）与标准白板色泽（L*=94.67、a*=－0.68、b*=2.76）的色差值。?E计算方法见式（1）：

（1）

使用全自动测色色差仪测定了4 种解冻方法处理前后草莓的色泽，并计算了?E值，每组实验3 次平行，结果取平均值，用以反映不同解冻方法处理前后草莓的色泽差异。

1.3.2.2 汁液流失率的测定[13]

速冻草莓在解冻前称质量，解冻后用滤纸拭去草莓表面的汁液，然后称质量，计算减少质量占样品原质量的百分率，即为汁液流失率。

（2）

1.3.2.3 硬度的测定[3]

解冻后的草莓采用TA2XT21型物性测试仪测定硬度。下降速率为1.5 mm/s，根据形变50%的应力衡量硬度大小。

1.3.3 草莓营养品质的测定

总酸含量测定：采用GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定》中的酸碱滴定法[14]；花色苷含量测定：采用分光光度计法[15]；VC含量测定：依据GB/T 6195—1986《水果、蔬菜维生素C含量的测定》中的2,6-二氯酚靛酚滴定法[16]；还原糖含量测定：参照GB 5009.7—2008《食品中还原糖的测定》方法[17]。

1.4 数据处理

应用Excel和SPSS软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 不同解冻方法对速冻草莓解冻时间的影响

解冻时间是衡量解冻方法的重要指标，与解冻后品质以及将解冻方法应用于实际生产有很大的关系。微波解冻、水浴解冻、空气解冻、超声波解冻解冻草莓所需时间如图1所示。

不同大写字母表示差异极显著（P＜0.01），图2、4同。

图 1 不同解冻方法对速冻草莓解冻时间的影响

Fig.1 Effects of different thawing methods on thawing time of
quick-frozen strawberry fruits

由图1可以看出，不同解冻方法解冻草莓的解冻时间依次为：微波解冻＜超声波解冻＜水浴解冻＜空气解冻，不同解冻方法解冻时间差异极显著。微波解冻草莓时间最短，这是由于微波工作原理是利用物料的介电特性进行解冻，可达到表面和内部同时加热的效果，即草莓中的许多极性分子在电场中发生极化，并随电场的变化而发生转向，靠分子的振动、分子间的碰撞、摩擦而产生巨大热量，使草莓迅速解冻[18]；其次超声波解冻，其原理是超声波在速冻草莓内衰减，从而产生热量，因此解冻较快[19-20]；空气解冻和水浴解冻均属于外部解冻，属于传质换热，即空气或水与草莓表面进行传热，但空气的热传导率远远小于水的热传导率，因此，微波解冻时间最短，空气解冻所需时间最长。

2.2 不同解冻方法对速冻草莓汁液流失率的影响

冷冻样品的持水能力通过汁液流失率来反映，持水能力的大小反映冷冻样品的风味和营养物质的保存情况。微波解冻、水浴解冻、空气解冻、超声波解冻处理后，草莓的汁液流失率如图2所示。

图 2 不同解冻方法对速冻草莓汁液流失率的影响

Fig.2 Effects of different thawing methods on drip loss of quick-frozen strawberry fruits

由图2可以看出，不同解冻方法解冻后草莓汁液流失率依次为：微波解冻＜超声波解冻＜水浴解冻＜空气解冻。4 种解冻方法处理后草莓汁液流失率差异极显著。微波解冻处理后草莓的汁液损失率最低，这与董庆利等[21]的研究结果一致。由于微波具有一定的穿透能力，可以穿透进入内部，从而达到内外同时加热的作用，并且微波解冻时，草莓细胞内冰晶体的冻结点较低，首先融化，因此草莓在内部解冻的同时，外部尚有外罩，所以汁液流失少，同时内部冰晶在细胞器原来位置上迅速溶解，使得样品组织迅速复水，降低解冻过程中的汁液流失率；其次汁液流失率较低的是超声波解冻，超声解冻技术是利用超声波透入食品物料后，由于物料的介质损耗而吸收超声波能量并转换为热能，使物料整体迅速升温，因此汁液流失率较低[22]。空气解冻与微波解冻解冻时间长，并且是从表面到中心的解冻过程，因此解冻后汁液流失率高。因此，微波解冻草莓汁液流失率极显著低于其他解冻处理后的汁液损失率。

2.3 不同解冻方法对速冻草莓色泽的影响

草莓的色泽对消费者的购买力有一定的影响，越鲜红的色泽越容易被消费者接受，且与果实的品质密切相关，微波解冻、水浴解冻、空气解冻、超声波解冻处理后草莓的色泽如图3所示。

A. L值；B. a值；C. b值；D. ?E值。

不同小写字母表示差异显著（P＜0.05）；不同大写字母表示差异极显著（P＜0.01）。

图 3 不同解冻方法对速冻草莓色泽的影响

Fig.3 Effects of different thawing methods on color parameters of quick-frozen strawberry fruits

从图3A可以看出，不同解冻方法解冻前后L值变化均不显著，说明不同解冻方法均未对草莓的亮度产生较大影响，这是由于4 种解冻方式处理中均未产生严重的褐变反应。从图3B可以看出，微波解冻前后a值变化不显著，说明微波解冻后草莓的红度变化不大。超声波解冻前后a值显著下降，说明解冻后红度变小，这是由于超声波解冻中草莓红色素降解。水浴解冻以及空气解冻后，a值极显著降低，说明解冻后红度明显降低，这是由于经过较长时间解冻，草莓红色素发生严重降解。从图3C可以看出，微波解冻以及超声波解冻前后b值差异不显著，说明这2 种解冻方法对b值影响不大。水浴解冻前后b值显著下降，空气解冻后b值极显著下降，说明水浴解冻和空气解冻后草莓趋向变蓝，这是由于草莓的黄色素发生严重降解。从图3D可以看出，微波解冻以及超声波解冻前后?E值差异不显著，说明色差变化不明显。空气解冻前后?E值差异显著，水浴解冻前后?E值差异极显著。综合来看，微波解冻对草莓色泽影响小，超声波解冻其次，空气解冻和水浴解冻对草莓颜色影响较大，这是因为这两种方法酶活性较高，对色素影响较大。

2.4 不同解冻方法对速冻草莓硬度的影响

硬度是草莓重要的品质指标，决定着草莓的可接受程度，微波解冻、水浴解冻、空气解冻、超声波解冻处理后，草莓的硬度如图4所示。

图 4 不同解冻方法对速冻草莓硬度的影响

Fig.4 Effects of different thawing methods on hardness of quick-frozen strawberry fruits

由图4可以看出，不同解冻方法解冻后草莓的硬度依次为：微波解冻＞超声波解冻＞水浴解冻＞空气解冻，其中微波解冻和超声波解冻后硬度极显著高于水浴解冻与空气解冻，这是由于这两种快速解冻方式，对细胞壁的损害小，因此硬度大，而水浴解冻与空气解冻均属于外部解冻，对细胞壁产生不可逆的巨大破坏，因此硬度小。空气解冻后的硬度极显著低于水浴解冻，这由于空气解冻较水浴解冻时间长，对细胞壁的损害更大，因此硬度更低。

2.5 不同解冻方法对速冻草莓总酸含量的影响

总酸是草莓品质的重要指标，适宜的总酸含量是草莓口感和品质的重要体现。为比较不同解冻方式对解冻后草莓总酸初始值以及后续时间内总酸含量的影响，微波解冻、水浴解冻、空气解冻、超声波解冻处理后，草莓中总酸含量随贮藏时间的变化如图5所示。

图 5 不同解冻方法对速冻草莓总酸含量的影响

Fig.5 Effects of different thawing methods on total acid content of quick-frozen strawberry fruits

由图5可以看出，不同解冻方法草莓的总酸初始值存在差异，微波解冻＞超声波解冻＞空气解冻＞水浴解冻，不同解冻方法处理后的草莓总酸含量随贮藏时间的延长均呈下降趋势，且随时间的变化，降低速率也不同。微波解冻草莓的总酸初始值与其他解冻方法相比，差异显著，这说明微波解冻总酸损失少，这与微波解冻汁液流失率较低有很大关系，而且微波解冻草莓的总酸下降的速度最慢，说明微波解冻在一定程度上能延缓总酸的降低。超声波解冻总酸含量初始值较高，但其下降的速度较快，这说明草莓在脱离超声波作用后，不能抑制总酸含量的降低，这由于解冻时间短，并且超声波本身对总酸的流失起到一定的抑制作用。空气解冻总酸含量下降最快，不利于总酸的保留，这与空气解冻时间长，汁液流失较多有关。水浴解冻后草莓的总酸含量最低，这与总酸在解冻过程中与水作用有关。

2.6 不同解冻方法对速冻草莓花色苷含量的影响

花色苷是草莓重要的生物活性物质，具有一定的营养和药理作用[23]，并且能反映草莓的色泽，为了更全面地反映出不同处理方式对花色苷含量的影响，对不同处理后的初始值以及脱离此种处理后的变化情况进行对比，微波解冻、水浴解冻、空气解冻、超声波解冻处理后，草莓中花色苷含量随贮藏时间的变化如图6所示。

图 6 不同解冻方法对速冻草莓花色苷含量的影响

Fig.6 Effects of different thawing methods on anthocyanins content of quick-frozen strawberry fruits

由图6可以看出，不同解冻方法得到草莓的花色苷初始值依次为，超声波解冻＞微波解冻＞水浴解冻＞空气解冻，不同解冻方法处理后的草莓花色苷含量随贮藏时间的延长均呈下降趋势，这是由于解冻后草莓多酚氧化酶以及过氧化物酶仍保持一定的酶活[24]，花色苷发生降解，且随时间的变化，降低速率也不同。其中初始值之间，超声波解冻与微波解冻后花色苷含量差异显著，与水浴解冻与空气解冻后花色苷含量差异均为极显著。这说明超声波解冻对花色苷的损失少。微波解冻后花色苷含量与水浴解冻与空气解冻后花色苷含量差异不显著。水浴解冻与空气解冻花色苷含量较低，是由于空气和水浴解冻速率慢，在细胞外形成大冰晶，造成细胞壁发生不可逆破坏。从花色苷解冻后降低速率来看，超声波解冻的降低速度最快。在实际生产中根据产品解冻后是否立即进行生产可选择适合的解冻方法。

2.7 不同解冻方法对草莓还原糖含量的影响

还原糖含量影响着果实的品质和口感，微波解冻、水浴解冻、空气解冻、超声波解冻处理后，草莓的还原糖含量随贮藏时间的变化如图7所示。

图 7 不同解冻方法对速冻草莓还原糖含量的影响

Fig.7 Effects of different thawing methods on reducing sugar content of quick-frozen strawberry fruits

由图7可以看出，比较不同解冻方法得到草莓的还原糖初始值，微波解冻＞超声波解冻＞空气解冻＞水浴解冻，其中微波解冻、超声波解冻处理后的还原糖含量极显著高于空气解冻与水浴解冻，这与两种方式解冻速度快，汁液流失率低有重大关系。微波解冻与超声波解冻还原糖含量差异不显著，空气解冻与水浴解冻之间差异不显著。不同解冻方法处理后的草莓还原糖含量随贮藏时间的延长均呈先上升后下降的趋势，其原因是因为经过不同的处理后还原糖被有效溶出，后期又被草莓自身不断消耗。

2.8 不同解冻方法对草莓VC含量的影响

VC是草莓重要的营养指标，微波解冻、水浴解冻、空气解冻、超声波解冻处理后，草莓的VC含量随贮藏时间的变化如图8所示。

图 8 不同解冻方法对速冻草莓VC含量的影响

Fig.8 Effects of different thawing methods on vitamin C content of quick-frozen strawberry fruits

由图8可以看出，比较不同解冻方法得到草莓VC含量的初始值，微波解冻＞超声波解冻＞水浴解冻＞空气解冻，且4 种解冻方法初始值差异极显著，说明微波解冻过程中VC的损失最少，这是由于微波解冻温度低，时间短，汁液流失少，这与Oszmiański等[25]研究结果一致。随着贮藏时间的延长，VC含量均呈下降趋势，微波解冻下降的速度慢，这是由于微波解冻对草莓的组织损伤小，草莓的抗坏血酸氧化酶活性低。空气解冻后VC含量下降最快，并且在4 周内被全部消耗殆尽，这是由于空气解冻过程中温度高、时间长。

3 结 论

不同解冻方法所需解冻时间差异极显著，微波解冻＜超声波解冻＜水浴解冻＜空气解冻。经不同解冻方法处理后速冻草莓的物理特性为：微波解冻后的草莓色泽最好、硬度最大、汁液流失率最低；其次为超声波解冻；空气解冻汁液流失率最大、硬度最小；空气解冻与水浴解冻对色泽的影响较大，解冻后亮度明显变暗。

在营养品质方面，微波解冻后总酸含量显著高于其他3 种解冻方法，水浴解冻总酸含量最低；超声波解冻花色苷含量最高，空气解冻花色苷含量最低；微波解冻后还原糖含量、VC含量含量极显著高于其他3 种解冻方法，水浴解冻还原糖含量最低，空气解冻VC含量含量最低。综合分析，微波解冻法优于其他3 种解冻方法。

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