不同強度DENBA+電場輔助處理凍結草莓后對其解凍品質影響的比較

張鑫華，殷睿，郝義，李斌，于居盟，楊娜，姜晗，孫希云*

（1.沈陽農業大學食品學院，遼寧沈陽 110866）

（2.遼寧省果樹科學研究所，遼寧營口 115009）

（3.遼寧營口東盛實業有限公司，遼寧營口 115000）

草莓作為傳統“三莓”之一，憑借其鮮美紅嫩的外觀與酸甜可口的滋味倍受喜愛。因其外觀、口感、香味與營養等優勢，素有“水果皇后”的美譽。由于草莓具有外皮較薄難以保護果肉、收獲期短、采摘后呼吸強度較大等特點，在運輸與貯藏中易受到機械損傷、病原微生物侵染。因此，草莓采后需采取適當的保鮮、凍藏以保持其品質以備后續加工利用，以延長草莓產業鏈。

冷凍作為傳統的物理保藏手段，應用廣泛。近年來，人們發現速凍處理可以形成更為細小的冰晶，對細胞組織損傷小，能最大程度保留食品原有的品質、口感和營養[1]?，F階段除冷庫凍藏外，草莓速凍處理主要以利用冷凍介質直接接觸實現。液氮噴淋在其中實現效果最好，但存在消耗較大、易導致食品龜裂、需要特定設備且成本較高等缺陷，對食品的外觀與營養成分影響較大[2]。因凍藏技術存在上述缺陷，目前需要一種新的冷凍方式或輔助處理方法代替傳統單一的凍結方式。

外加靜電場是一種可用于輔助保藏的物理處理方式，相較于其他輔助技術，其特點在于無化學和輻照殘留[3]。在過去的研究中，人們對鮮切甘藍、玉米、鮮切西蘭花及柿子等經高壓靜電場處理后冷藏特性進行測定，發現其具有延長貨架期并延緩色澤劣變與硬度下降等功效[3-5]。通過對高壓靜電場處理輔助白蘑菇凍結過程進行研究，發現其具有利于降低冰晶粒度并抑制冰晶數量的快速增加的作用[6]，與果蔬的速凍處理具有良好的協同性，近年來廣受關注。隨著電場輔助貯藏方式研究不斷深入，靜電場輔助食品冷凍保存已受到廣泛研究，近年來其可行性進一步得到驗證，且該方法具有價格低廉、適用性強、易于實現等特點，同時可對食品起到降低質構損失的作用[7,8]。王偉強等[9]發現，DENBA+靜電波保鮮技術可利用高壓靜電，通過共振食品細胞中的水分子使其更為活性化，達到保持營養成分完整、延遲氧化、實現食材保鮮熟成的目的，可與食品速凍保鮮配合使用。然而，目前將DENBA+技術輔助草莓等果蔬凍藏保鮮的研究目前較少。

不同的解凍方式對果實的品質也會造成影響。超聲解凍作為新興技術，實驗表明對處理后的紅蘿卜能產生較好的顏色與營養結構保留，有著較好的解凍效果[10]。劉雪梅等[11]實驗結果表明，就物理特性而言，微波解凍與超聲解凍的效果對比室溫解凍和流水解凍較優，花色苷等營養指標的對比中超聲解凍也優于其他三種，故在前人研究的基礎上，本次實驗采取超聲解凍的方式。

為了使草莓在解凍后能夠保持更好的品質，本實驗將DENBA+靜電場應用到草莓凍結過程中，并采用超聲波進行解凍，通過比較高低強度對草莓解凍品質的影響，以尋求一個最佳的電場處理條件，以期為進一步提升草莓的解凍品質提供一個有力措施。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

草莓（Fragaria ananassaDuch），品種為丹東九九，采自遼寧省丹東市，將其放置于泡沫箱內常溫運輸至實驗室。

體積分數98%的濃硫酸、體積分數98%的濃鹽酸、氫氧化鈉、體積分數98%的乙醇溶液、葡萄糖、體積分數2%的草酸、蒽酮、福林-酚、沒食子酸、碳酸鈉，國藥集團化學試劑有限公司，實驗試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

DENBA 電板，遼寧省果蔬科學研究所磁場冷庫；JZC-3TSC 型電子天平，福州科迪電子技術有限公司產品；SK5200LH 超聲波解凍儀，上?？茖С晝x器有限公司；TP-01 熱電偶，蘇州泰世電子有限公司；TA-XT21 型物性分析儀，牡丹江市機械研究所；WB-20001XA 全自動測色色差儀，北京新恒能分析儀器有限公司；PAL-1 型數顯糖度儀，日本ATAGO 公司；UV-1600 型紫外可見分光光度計，上海美普達儀器有限公司；HH-6 型恒溫水浴鍋，邢臺德延科技有限公司；GL-20G-H 型冷凍離心機，上海安亨科學儀器廠。

1.3 實驗方法

1.3.1 草莓原料預處理

挑選大小均勻，無病蟲害與機械損傷，七、八成熟的草莓果實作為實驗材料分成若干份，分別測定初始性狀。實驗中共計使用270 個草莓果實 [處理（3）×重復（3）×重復包含果實數（30）] 。實驗過程中分別將草莓平行放置于輸出電壓為2 000 V 高電場與500 V 低電場條件下凍結，對照組置于恒溫恒濕箱中做相同凍結處理。凍結時溫度為-18～-20 ℃，冷凍1 h 后取出，隨機抽取草莓果實解凍進行指標測定。

1.3.2 草莓原料解凍處理

參照劉雪梅等[11]方法并稍作修改。

將樣品裝入自封袋置于超聲波解凍儀中，頻率控制為800 kHz，水溫設置18 ℃。利用熱電偶跟蹤樣品中心溫度至4 ℃作為解凍終點停止解凍進行試驗。除測定樣本外，剩余解凍后樣本置于4 ℃冰箱中冷藏，以備進行營養指標的跟蹤測定。

1.3.3 指標測定

1.3.3.1 感官評價

邀請10 名試吃員，通過品嘗對處理后的草莓的色澤、香氣、質地、滋味進行鑒評，每項以100 分為滿分進行評定，并記錄成績，最終結果去掉各項標準的最高分和最低分，計算出平均值，具體評價標準見表1。

表1 經處理后草莓果實感官評分標準Table 1 Sensory scoring criteria for strawberry fruit after treatment

1.3.3.2 硬度測定

參照李麗[12]的方法并稍做修改。

取解凍后的樣本分別利用TA-XT2 型物性分析儀在strain 測試模式進行硬度整果測定，以最大峰值力（Fmax）作為草莓硬度的指標。測定參數：預壓速度3.0 mm/s，測試速度1.0 mm/s，壓后上行速度5.0 mm/s，觸發力10 g，壓縮變形程度25%。

1.3.3.3 色差測定

參照張延琦等[13]等方法并稍作修改。

采用全自動測色色差儀對解凍樣品進行色澤指標L*值、a*值、b*值的測定并計算總色差ΔE。其中L*表示亮度，在0～100 范圍內，L*越大代表亮度越高；a*值表征草莓色澤紅、綠屬性，a*值為正則顏色偏紅，為負則顏色偏綠；b*值是表征草莓色澤黃、藍屬性，b*值為正則顏色偏黃，為負則顏色偏藍。色差（ΔE）按如下公式計算。

測定時每組試驗取3 個果實，通過對草莓赤道部位測定、根據公式計算色差、每組設置3 次平行實驗取平均值。

式中：

L0*——為新鮮樣品的亮度；

L*——為處理后樣品的亮度；

a0*——為新鮮樣品的紅度；

a*——為處理后樣品的紅度；

b0*——為新鮮樣品的黃度；

b*——為處理后樣品的黃度。

1.4 數據分析

1.3.3.4 汁液流失率測定

汁液流失率w測定采用稱重法。

式中：

m0——為樣品原質量，g；

m1——為解凍后質量，g。

實驗組、對照組所有數據均重復測定3 次，結果采用3 次平行試驗的平均值±標準差表示，利用單因素方差分析確定顯著性。本文采用Excel 2016 軟件進行統計分析計算與標準曲線繪制，采用Origin 2021 軟件進行圖表繪制與對比，利用SPSS軟件進行單因素方差分析數據顯著性（P＜0.05）。

1.3.3.5 可溶性固形物測定

參考田雪婷等[14]方法，將草莓去果柄并切塊榨汁，取出汁液用濾紙過濾，直接用以校準PAL-1 型數顯糖度儀測定，重復讀數三次。選取每次相差不超過0.000 2 的數據，最終取平均值作為結果。

1.3.3.6 總糖測定

總糖的測定采用蒽酮比色法，參考馮文婕等[15]方法，結果以mg/g FW 表示。

1.3.3.7 總酚測定

總酚測定采取福林酚法，參照牛麗影等[16]方法，結果以mg/g FW 表示。

2 結果與分析

2.1 高低電場輔助凍結過程對解凍后草莓感官評價的影響

由表2 可見，經外加電場輔助凍結草莓解凍后果實色澤、香氣、質地、滋味均較對照組差異顯著（P＜0.05）。對照組處理的草莓果實解凍后感官品質最差。相較而言，低電場輔助凍結草莓解凍后的果實色澤明亮，口感細膩，風味良好，同新鮮草莓最為接近，其色澤、香氣、質地、滋味以及綜合評分均最高，說明低電場輔助凍結草莓解凍后感官品質最優。

2.2 高低電場輔助凍結過程對解凍后草莓色差的影響

草莓的色澤是令消費者產生挑選與購買時第一印象的重要作用，越鮮紅的色澤越容易被消費者接受，且與果實的品質密切相關。果蔬在凍藏過程中，由于不可控制的環境條件影響，往往會發生水分流失與pH 變化導致褐變。其中，導致果蔬褐變的主要原因包括酶促褐變與非酶褐變，而多酚氧化酶是影響酶促褐變的主要酶之一。經研究表明，影響水果汁液成分褐變的主要因素為抗壞血酸的降解與美拉德反應[17]。

由圖1 結果可知，對照組草莓色差為76.27，高電場處理草莓色差為75.37，低于對照組1.18%；低電場處理草莓色差為74.09，低于對照組2.86%；經外加電場凍藏處理后，實驗組較對照組色差變化更?。≒＜0.05），且低電場的色差變化較高電場降低1.70%（P＜0.05），解凍后色澤與新鮮草莓更為接近，因而更適于草莓的凍藏（見圖2）。此外，與對照組相比，外加電場處理的草莓紅度（a* 值）變化較??；高電場處理草莓亮度（L* 值）較低電場處理降低更為明顯。這說明外加電場處理易使草莓紅色素發生降解，且高電場處理對草莓褐變有一定風險。DENBA+ 輔助草莓凍結對解凍草莓褐變的抑制作用可能是因為DENBA+ 處理對影響草莓褐變的多酚氧化酶有抑制作用[18]。

2.3 高低電場輔助凍結過程對解凍后草莓硬度的影響

草莓果實的硬度與貯藏期密切相關，草莓的硬度也是判斷草莓果實品質的重要指標之一。草莓質地柔軟多汁，冷凍過程中，草莓組織中的水逐漸結冰，隨著冰晶體積的不斷增大，導致細胞壁和原生質體等發生不可逆的變化[19]，致使細胞的結構和功能受到破壞，細胞內電解質外滲，并導致草莓硬度降低。這些物理變化是引起果蔬冷凍傷害的主要原因[20]，因此處理后的草莓硬度決定了后續草莓貯藏期的長短。草莓經處理后的硬度情況對比如圖3所示。

圖3 高低電場輔助凍結過程對解凍后草莓硬度的影響Fig.3 Effect of high and low electric field-assisted freezing process on the firmness of strawberries after thawing

由圖3 可見，草莓經外加電場凍藏解凍后硬度較不加電場處理硬度具有明顯提升。對處理后草莓果實實驗組與對照組分別進行測定，對照組草莓平均硬度為1.36 g；外加高電場處理草莓平均硬度為1.96 g（P＜0.05），較對照組上升率為44.12%；低電場處理草莓實驗組平均硬度為2.40 g（P＜0.05），較對照組上升率為76.47%。低電場處理草莓硬度較高電場處理草莓硬度提高22.45%。經顯著性分析可知，外加低電場處理較外加高電場處理差異顯著（P＜0.05），因而低電場處理條件下草莓硬度保持較好。通過對比文獻推測，草莓解凍后硬度降低的主要原因是在凍結和解凍過程中冰晶刺破草莓細胞，導致草莓細胞壁受損的同時分解組織，進而使解凍后草莓硬度降低[21]。此外，電場處理對抑制以多聚半乳糖醛酸酶和果膠甲酯酶為主的對細胞壁產生損傷的酶活性也有一定作用，減小草莓細胞壁受破壞程度，延緩其原果膠向可溶性果膠的轉變[22,23]，對草莓硬度的保持也有一定作用。

2.4 高低電場輔助凍結過程對解凍后草莓汁液流失率的影響

通過對草莓汁液流失率的測定可探究草莓在凍藏期間冰晶對草莓細胞的破壞程度與其本身的持水能力，進而對處理方式進行評價[24]。由圖4 可知，草莓經外加不同電場凍藏處理條件下汁液流失率均有所下降，其中外加低電場處理后草莓汁液流失率下降更為顯著。對照組汁液流失率為1.44%，外加高電場處理草莓汁液流失率為1.01%（P＜0.05）；外加低電場處理草莓汁液流失率為0.73%（P＜0.01）。外加低電場處理草莓較高電場汁液流失率降低27.72%，處理結果差異顯著（P＜0.05），因而外加低電場處理對草莓汁液損失較小，能保有較好品質。冷凍草莓解凍后汁液流失的主要原因是草莓在凍結過程中形成的冰晶粒度較大，對草莓組織產生損傷[21]。DENBA+輔助草莓凍結降低了其解凍過程中汁液的損失，可能是因為DENBA+處理降低了冰晶形成的粒度，減少了冷凍過程中微觀結構的損傷[25]，從而降低了汁液流失率[26]。

圖4 高低電場輔助凍結過程對解凍后草莓汁液流失率的影響Fig.4 Effect of high and low electric field-assisted freezing process on the weigth loss of strawberries after thawing

2.5 高低電場輔助凍結過程對解凍后草莓可溶性固形物的影響

草莓中的可溶性固形物主要包括維生素、礦物質、可溶性糖與酸性物質等營養成分，是可溶于水的所有化合物的總稱。通過測定可溶性固形物可以判斷經凍藏處理草莓果實成熟程度的變化與營養成分的損失情況、衡量果實營養價值，并依此判斷其耐凍能力，進而推斷其是否適合凍藏處理。草莓經處理后可溶性固形物對比情況如圖5 所示。

經測定可得，對照組草莓可溶性固形物含量為8.47%，經高電場處理草莓可溶性固形物含量為10.17%（P＜0.05），較對照組提升20.07%；經低電場處理草莓可溶性固形物含量為11.00%（P＜0.01），較對照組提高29.87%。外加低電場處理草莓可溶性固形物含量較外加高電場可溶性固形物含量提升8.16%（P＜0.05），故外加低電場處理對草莓可溶性固形物提高效果更佳。外加DENBA+輔助凍結的草莓解凍后可溶性固形物含量高于對照組的原因可能是DENBA+產生的電磁波降低了草莓凍結過程中的冰晶粒度，抑制冰晶數量的快速增加，減少了冰晶對草莓組織的破壞[27]，使可溶性固形物得到了更好的保留。

2.6 高低電場輔助凍結過程對解凍后草莓總糖的影響

草莓的總糖是指草莓中可溶性單糖與低聚糖的總量，通過測定草莓的總糖含量可對其感官質量、組織形態與營養價值等貯藏特性作出判斷，進而評價其貯藏效果。吳玉婷等[28]研究表明，低溫靜電場處理對貴妃紅桃總糖含量損失降低有一定功效，可以提升貴妃紅桃貯藏品質。草莓解凍后總糖情況對比如圖6 所示。

圖6 高低電場輔助凍結過程對解凍后草莓總糖的影響Fig.6 Effect of high and low electric field-assisted freezing process on the total sugar content of strawberries after thawing

經數據測定與計算可得出，對照組草莓總糖含量為368.94 mg/g，經高電場處理草莓總糖含量為397.45 mg/g（P＜0.05），較對照組提高為7.73%；經低電場處理草莓總糖含量為416.48 mg/g （P＜0.05），較對照組提高12.89%。外加低電場處理草莓總糖含量較外加高電場處理草莓總糖含量提升4.79%（P＜0.05），通過對比可知，在外加低電場條件下的凍藏效果更優。這是由于靜電場處理能有效降低草莓果實新陳代謝的速率，抑制其呼吸強度，從而減少草莓總糖的損失[24]。還可能由于DENBA+處理減少了草莓細胞損傷，降低了汁液流失率，抑制了酶活性，從而抑制了草莓解凍過程中發生的糖代謝反應[18]。

2.7 高低電場輔助凍結過程對解凍后草莓總酚的影響

草莓中含有的多種酚類生物活性成分，也是評價草莓果實貯藏后品質的重要指標之一。酚類物質主要影響草莓的色澤、風味，同時對草莓抗氧化與抗逆性等的提高具有重要作用，長期食用對人體抑菌、抗衰老、清除自由基等均有良好功效，是草莓中重要的功能成分之一[23]。吳嗣圣等[29]實驗表明，低溫并不能阻止酚類物質的代謝損失與揮發，但外加低電場輔助處理能保留有更多的酚。經處理后草莓總酚情況對比如圖7。

圖7 高低電場輔助凍結過程對解凍后草莓總酚的影響Fig.7 Effect of high and low electric field-assisted freezing process on the total phenolic content of strawberries after thawing

經數據測定與計算可得出，對照組草莓總酚含量為0.88 mg/g，經高電場處理草莓總酚含量為1.01 mg/g（P＜0.05），高于對照組0.13 mg/g；經低電場處理草莓總酚含量為1.11 mg/g（P＜0.01），高于對照組0.23 mg/g。外加低電場處理草莓總酚含量較外加高電場處理草莓總酚含量提升9.90%（P＜0.05），因而外加低電場處理可以提升草莓中多酚含量?？偡邮潜奖榈拇x產物，外加DENBA+輔助草莓凍結的草莓解凍后總酚保留較多的原因可能是DENBA+電場處理阻止了丙二醛（MDA）的積累，延緩了總酚的損失[30]，同時也與DENBA+輔助草莓凍結可以降低草莓組織的損傷，從而減少了總酚的損失有關[27]。

2.8 低電場輔助凍結草莓解凍品質指標相關性分析

由表3 可知，低電場輔助凍結草莓解凍品質指標中，除了色差與汁液流失率、可溶性固形物與總酚、總糖與總酚外，其余各項指標間相關性均表現為極顯著（P＜0.01）。其中硬度與可溶性固形物相關性最高，為0.972，汁液流失率與可溶性固形物相關性最低，為-0.997。

表3 低電場輔助凍結草莓解凍品質指標相關性分析Table 3 Correlation analysis of thawing quality index of low-electric field-assisted frozen strawberries

3 結論

通過對比500 V 和2 000 V 外加DENBA+電場輔助草莓凍結解凍后感官評價、色差、硬度、汁液流失率、可溶性固形物、總糖、總酚等7 項指標，得出外加DENBA+電場輔助草莓凍結的解凍品質優于對照組，且外加500 V 的DENBA+輔助草莓凍結的解凍品質最佳，其感官評價綜合評分最高，色澤最接近新鮮草莓，硬度下降最少，汁液流失率最低，可溶性固形物含量、總糖、總酚損失最少。故綜合分析，外加500 V 的DENBA+輔助草莓凍結的草莓解凍品質最優，該條件更適于輔助草莓凍藏，更利于后續的加工利用。