杜慧慧,李可興,劉采云,李黛妍,周彬,阿布都·沙拉穆,玉米提·依沙克,李保國
預處理及解凍方法對馬鈴薯凍融品質的影響
杜慧慧1,李可興2,劉采云1*,李黛妍1,周彬1,阿布都·沙拉穆1,玉米提·依沙克1,李保國1
(1.上海理工大學 健康科學與工程學院,上海 200082;2.上海大學 生命科學學院,上海 200901)
提高馬鈴薯凍融后的品質,為PEF預處理在蔬菜冷凍領域的應用提供理論依據。探討預處理方法(脈沖電場、熱處理)和解凍方法(常溫解凍、水里解凍、冰箱解凍)對馬鈴薯冷凍–解凍過程及品質的影響,分析冰晶成核溫度、融化溫度、汁液損失比、色澤、硬度等理化指標,并通過低場核磁共振儀分析凍融后樣品不同狀態下水分間的遷移情況。熱燙和高壓脈沖電場(Pulsed Electric Field,簡稱 PEF)預處理均可顯著降低冷凍時間、提高冰晶成核溫度。PEF預處理樣品在最大冰晶體形成帶的滯留時間相較于對照組樣品降低了26.3%。在不同解凍方式下,PEF預處理和熱燙預處理均可降低馬鈴薯凍融后的汁液損失。在常溫下解凍,對照組、熱燙組、PEF預處理組的汁液損失率分別為24.12%、17.39%、15.53%。PEF預處理和熱燙預處理可減緩食品在凍融過程中的顏色和硬度的變化進程。PEF預處理可以改善凍融后馬鈴薯的品質,可為PEF在果蔬冷凍領域的應用提供理論參考。
馬鈴薯;脈沖電場;熱燙;冷凍;解凍
馬鈴薯屬于茄科,又稱洋芋、土豆等。隨著主糧化進程的推進,馬鈴薯是繼玉米、大米、小麥后的主要農作物。馬鈴薯營養豐富,含有纖維素、蛋白質、碳水化合物、礦物質、多種維生素,且含有谷物中缺乏的賴氨酸和色氨酸。新鮮馬鈴薯如果放置時間過長,則容易發生腐敗變質,營養成分易流失,甚至產生毒素。由于新鮮馬鈴薯不易儲藏,因此冷凍后的馬鈴薯、薯片及各類馬鈴薯加工食品中的全粉和薯干等一系列半成品受到消費者的廣泛歡迎。聯合國糧食及農業組織將2008年定為“國際馬鈴薯年”,贊譽馬鈴薯為被埋沒的寶貝,“國際馬鈴薯年”引發了馬鈴薯研究的新一輪高潮[1]。
冷凍是食品保鮮儲藏技術中最常用的方法之一。在低溫環境下,果蔬能夠長時間保存。雖然冷凍可以延長食品的貨架期,同時起到保鮮作用,但在整個冷凍過程中存在“最大冰晶體生成帶”。若在此區間滯留時間過長,就會產生尺寸較大的冰晶,不規則的冰晶會損壞細胞膜及其他細胞器,導致不良后果的產生,表現為解凍后汁液大量流失。同時,一些水溶性的營養成分也會隨之流失,從而影響果蔬的品質[2]。由于水果和蔬菜的含水率一般較高,因此在冷凍過程中更易形成大冰晶,導致水果和蔬菜的品質下降,如發生褐變、果汁流失和軟化等[3]。
熱燙是在高溫熱水、沸水或常壓蒸汽機中進行的加熱處理方式,它可以殺滅果蔬中的微生物,同時可以破壞樣品的酶活性,改變原料的組織結構,有利于在冷凍和冷凍儲存過程中保持食品的原有品質。熱燙方式也存在一定缺陷,如過度熱燙易破壞原材料的色澤,降低熱敏性物質的含量,同時也會破壞果蔬的物理結構,導致后續加工食品品質的降低[4]。高壓脈沖電場(High-voltage pulsed electric field,簡稱PEF)是一種新型的食品非熱加工技術,具有能耗低、速度快、無污染、操作簡便等優點,這種非熱加工預處理方式可使加工食品的品質得到較大改善,被廣泛應用于食品的冷凍、干燥、有效成分提取等領域[5]。Artur Wiktor等[6]研究表明,與對照組相比,通過PEF預處理可以有效降低蘋果切片的冷凍時間,總冷凍時間約縮短了3.5%~17.2%。段智英[7]研究了PEF預處理對紅薯、馬鈴薯、梨的冷凍過程的影響,發現果蔬成核溫度可在合適強度的電場處理下顯著降低,且通過最大冰晶生成帶的時間隨著成核溫度的降低而變短,同時果蔬的硬度降低,細胞結構相對完整。Jalte等[8]研究了PEF對馬鈴薯凍干過程和復水的影響,以相對電導率來評價脈沖電場對細胞的損傷程度。結果表明,經過PEF預處理后,凍干樣品的凍干速率、復水率和品質都有所提高。
解凍是冷凍的逆過程,是將冷凍原料在一定的溫濕度和通風條件下,盡可能完善地恢復其原有特性,即將細胞中冰晶融化后恢復到新鮮狀態的過程,是冷凍食品加工前較為重要的環節。在解凍過程中可能會出現顏色的改變、營養物質的流失和食品成分及組織結構的改變等食品質量下降問題。王雪松等[9]研究了冷凍竹莢魚在幾種不同解凍方式下品質的變化情況,結果表明,經冷藏解凍后魚肉在外力作用下保持水分和色澤的能力更強。目前,針對凍融的研究主要集中在水產品和動物產品上,針對脈沖電場輔助冷凍–解凍技術在果蔬領域的研究還未見報道。
這里主要研究脈沖電場和熱燙預處理,以及傳統的解凍方法(常溫、水里和冰箱)對馬鈴薯冷凍–解凍時間,結晶和融化溫度,解凍后樣品的汁液損失、顏色、質構,以及水分遷移等方面的影響,旨在優化冷凍和解凍過程,為凍融果蔬的實際生產加工和流通儲藏提供數據支持和理論參考。
主要材料:馬鈴薯,黃心,山東濰坊市,購于大潤發超市。
實驗所用儀器與設備如表1所示。
1.3.1 樣品處理
選擇新鮮、大小均勻的馬鈴薯,充分清洗,并用廚房紙巾擦拭其表面多余的水分,去皮,采用切片機將土豆切成均勻、厚度(5.0±0.05)mm、質量(4.40±0.10)g、直徑2.7 cm的圓形切片,待用。
1.3.1.1 預處理
1)對照組。馬鈴薯經清洗、切片后,不做任何處理。
表1 主要儀器與設備
2)熱燙預處理。經清洗、切片后,將馬鈴薯切片在85 ℃熱水中燙10 min。
3)PEF 預處理。經清洗、切片后,將馬鈴薯切片放入PEF處理室進行處理。具體參數:電場強度為1 000 V/cm,脈寬為20 μs,外部頻率為10 Hz,脈沖群為100 個,每個脈沖群有50個脈沖,PEF=0.1 s,該處理時間可以確保馬鈴薯細胞膜完全電穿孔[10]。
1.3.1.2 冷凍
將處理好的馬鈴薯切片直接放入冷柜,并冷凍至樣品中心溫度為?20 ℃。
1.3.1.3 解凍
將冷凍好的樣品拿出,分別采用3種方法對其進行解凍。
1)常溫解凍。把樣品置于遠離熱源的潔凈燒杯內,使用K804型手持多路溫度測試儀測量樣品的中心溫度,當樣品的中心溫度升至(12±0.05)℃(室溫)時,即為解凍終點。
2)水里解凍。將常溫純凈水放入燒杯中,將樣品放入燒杯中解凍。使用K804型手持多路溫度測試儀測量樣品的中心溫度,當樣品中心溫度升至(12±0.05)℃時,即為解凍終點。
3)冰箱解凍。將樣品放置在冰箱冷藏層中解凍,使用K804型手持多路溫度測試儀測量樣品的中心溫度,當樣品的中心溫度升至(4±0.05)℃時,即為解凍終點。
1.3.1.4 保存
將解凍好的樣品瀝水,并采用真空包裝,每份包裝3片樣品,并置于冰箱冷藏室中保存,用于后續產品品質的分析研究。
1.3.2 汁液損失的測定
用天平測量樣品的初始質量,以及解凍后用廚房紙巾吸去樣品表面水分后的質量。通過式(1)計算脫水率。

式中:為脫水率,%;為樣品冷凍前的初始質量,g;′為樣品解凍后的質量,g。
1.3.3 顏色的測定
采用色差計測定樣品的*、*、*,打開色差儀,預熱20~30 min,在黑白板校正后進行色差檢測。總色差變化Δ根據式(2)進行計算。

式中:Δ為總色差;*0、*0、*0為初始樣品的亮度值、紅綠值、黃藍值;*、*、*為解凍后樣品的亮度值、紅綠值、黃藍值。
1.3.4 硬度的測定
利用質構儀對新鮮和解凍完成后的馬鈴薯進行紋理多面分析,測定樣品的硬度。參數如下:探頭為P/36R,測試距離為樣品厚度的一半(0.25 cm),測前速度為1 mm/s,測試速度為1 mm /s,測后速度為10 mm/s,硬度為5 g。
1.3.5 冷凍-解凍溫度曲線
將溫度記錄儀傳感器探頭插入馬鈴薯的幾何中心位置,記錄樣品在冷凍和解凍全過程的溫度變化情況,每隔3 s自動記錄,并繪制凍融曲線。
1.3.6 冷凍、解凍時間的確定
當冷凍溫度降至?5 ℃時,食品體系內80%的水就已結冰,因此食品凍結過程中的大部分水分是在最大冰晶體生成帶(0~?5 ℃)凍結。在凍融過程中,樣品在最大冰晶體生成帶所滯留的時間(Δf)、冰晶成核溫度(f)、解凍時在穩定期所需時間(Δt)、冰晶融化溫度(t)如圖1所示。
1.3.7 水分分布的測定
通過低磁場NMR技術測量解凍后樣品的水分分布。將樣本切成1 cm3的立方體后置于核磁管底部,經 32 ℃水浴15 min后擦干試管外壁,放在磁體箱中,按照機器步驟操作,收集弛豫信息。弛豫試驗:采用CPMG(Carr-Purcell-Meibom-Gill)脈沖串采集樣品的橫向弛豫時間。試驗參數:光譜寬度(SW)為100 kHz,重復采樣時間(TR)為4 500 ms,重復掃描次數(NS)為8,回波數量(Echocount)為16 000。

圖1 馬鈴薯樣品冷凍-解凍溫度曲線
1.3.8 數據分析
利用T-invfit反演軟件對通過低磁場核磁共振儀測量獲得的自由感應指數衰減曲線進行反演擬合,可以得到解壓后的多分量弛豫圖。實驗均重復3次,并用Origin 2020b和Excel對數據進行分析及繪圖。采用SPSS26軟件對數據進行方差分析,顯著性分析在Duncan測試的<0.05檢驗水平下進行。
果蔬的凍結過程包括初步冷卻、結晶和最終冷卻階段[11]。在結晶階段,當樣品溫度逐漸降至冰點時,內部水分開始形成冰晶,在形成冰晶的過程中釋放出的潛熱使溫度逐漸升至凍結點附近。隨著溫度的降低,大的冰晶開始形成,釋放的潛熱大,溫度下降較慢,曲線呈現平緩趨勢[12]。由圖2可知,在冷凍過程中,熱燙預處理組和PEF預處理組的樣品中心溫度由10 ℃降至?20 ℃所需時間分別為2 521 s和2463 s,均顯著低于對照組(2 710 s),通過最大冰晶體形成帶所滯留的時間(Δf)分別為1 222 s(對照)>932 s(熱燙)>901 s(PEF)。Jalte等[8]研究表明,當PEF作用于馬鈴薯,使其細胞破損率=0.98時,馬鈴薯的幾何中心溫度從0 ℃降至?25 ℃所需的時間可以降低近25%。PEF對樣品的凍結有促進作用,可能因施加了外部電場,使得不同水分子之間的氫鍵被破壞,水分子從自然隨機狀態轉變為電場矢量狀態,在同一位置形成了致密的核。可見電場可以提高成核速率,加快冰晶的成型,形成小的冰晶,從而減少對食品的破壞[13]。熱燙可以去除細胞間隙中的空氣,同時也可破壞植物細胞壁,使組織變軟,從而加速冷凍過程中結晶的生成[14]。

圖2 解凍方法及預處理方法對樣品中心溫度隨時間變化的影響
由圖2可知,在預處理方式一致的情況下,解凍時間的順序為冰箱解凍>常溫解凍>水中解凍(圖2a、b、c)。常溫解凍是利用空氣與樣品表面進行熱量傳遞,水里解凍是利用水進行熱量傳遞,冰箱解凍主要通過樣品表面水蒸氣凝固的熱交換來實現[15]。空氣熱傳導率遠小于水的熱傳導率,所以常溫和冰箱解凍的時間比水里解凍的時間長[16]。對于常溫解凍(圖2a),PEF可以顯著降低解凍時間,這與Wiktor等[6]的研究結果一致,其研究表明,在未進行任何處理的情況下蘋果的解凍時間需要2 060.10 s,但使用PEF(100脈沖,5 kV/cm)處理后,蘋果的解凍時間為1 508.40 s,總解凍時間減少了約26.8%。
不同的預處理方法和解凍方式對馬鈴薯冷凍過程中結晶溫度及解凍過程中冰晶融化溫度的影響如表2所示。對于冷凍過程中的結晶溫度,采用PEF預處理和熱燙預處理都可顯著提高結晶成核溫度,分別為?0.47、?0.23 ℃,而對照組的結晶成核溫度為?1.63 ℃。PEF可以促進樣品中水分子的極化,增強水分子的動能,減少相變所需時間,提高相變溫度,從而加速水分的結晶[17]。熱燙有助于破壞細胞膜和細胞壁,減少細胞內外的物質移動和傳熱阻力,從而提高冰晶成核溫度[18]。解凍方式對冰晶融化溫度呈現顯著性影響,冰箱解凍和水里解凍的冰晶融化溫度顯著高于常溫解凍。預處理和解凍方式存在協同作用,可以明顯提高冰晶融化溫度,從而減少冰晶融化時間,降低能耗,提高產品的品質。如經PEF預處理,在常溫、水里和冰箱等解凍過程中,樣品的冰晶融化溫度分別為?1.57、?0.97、?0.83 ℃,均低于對照組。
汁液損失率可以體現冷凍樣品的持水能力,反映樣品在冷凍解凍后的風味變化和營養物質的損失情況[19]。在長時間的解凍過程中,冰晶破壞了細胞膜和細胞壁的結構,導致細胞的保水能力下降,進而導致汁液流失[20]。由圖3可知,在不同的解凍方式下,相較于未處理樣品(對照組),經過熱燙預處理和 PEF 預處理后樣品的汁液損失率都顯著下降(<0.05)。對于常溫解凍,未處理樣品、熱燙預處理樣品和PEF預處理樣品解凍后的汁液損失率分別為24.12%、17.39%、15.53%。熱燙預處理使得樣品表面的淀粉類物質部分糊化,在表面形成了隔水層,因此在解凍后汁液損失率下降[21]。經PEF處理后,食品微觀粒子之間的弱相互作用得到加強,即食品中水分子與非水分子的相互作用得到加強,這在一定程度上降低了水分子向外滲透的能力,減緩了汁液的流失。同時,PEF提高了果蔬的成核溫度(表2),且在較短時間內通過最大冰晶體形成帶(圖2),形成了小的冰晶,減少了對果蔬細胞的機械損傷,進而降低了汁液損失率。在相同預處理下,經冰箱解凍后汁液損失率明顯低于常溫解凍和水中解凍(<0.05)(圖3)。這是因為在冰箱解凍條件下溫度較低,且整個過程較溫和,可以有效降低生化反應強度,抑制微生物的繁殖,細胞組織的損傷較小,故冰箱解凍的汁液損失率最低[22]。采用水里解凍會在解凍過程中同時進行復水作用,細胞膨脹,導致汁液損失率較低。李璐倩等[23]采用幾種不同解凍方法處理牦牛肉,并對處理后的牦牛肉質量特性進行了分析,結果表明,經靜水解凍后樣品的汁液損失率明顯低于微波解凍、常溫空氣解凍和冷藏解凍。
顏色是用于評價食品質量的基本參數之一,顏色影響著消費者對產品的接受程度。這里的顏色變化通過總色差Δ進行分析,Δ越小,說明樣品解凍后的顏色越接近新鮮樣品[24]。如圖4所示,對于常溫解凍和冰箱解凍,相較于未處理樣品,PEF預處理和熱燙預處理可以顯著降低解凍后樣品的總色差Δ。對于常溫解凍,未處理樣品、熱燙預處理樣品和PEF預處理樣品的Δ分別為18.5、7.99、6.67。PEF預處理導致的電穿孔現象可顯著縮短冷凍和解凍時間,從而減緩樣品在解凍過程中因氧化反應等導致的顏色變化。Li等[25]也發現,經過PEF預處理后,大西洋三文魚解凍后的Δ為4.48,明顯低于未處理樣品(6.61)。熱燙處理可以鈍化樣品中的酶,減少冷凍和解凍過程中氧化反應的發生,故可減緩顏色的變化。對于水里解凍,相較于未處理樣品,熱燙預處理和PEF預處理樣品的Δ降低不顯著(>0.05)。這可能由于水里解凍時樣品與空氣的接觸時間較短,較大的色差變化可能由樣品長時間暴露于空氣中發生了氧化作用所致。采用冰箱解凍時,雖然解凍時間較長,但低溫解凍能在一定程度上抑制氧化,且可減少與空氣接觸的時間,同時不會因瞬間溫度的上升而破壞酶活性,因此相較于常溫解凍,其樣品總色差改變較小。
表2 預處理方法和解凍方法對冰晶成核和融化溫度的影響

Tab.2 Effect of pretreatment methods and thawing methods on ice crystal nucleation and melting temperatures of potato
注:不同字母代表樣品間存在顯著差異(<0.05);相同字母代表樣品間不存在顯著差異(>0.05)。

圖3 預處理方法和解凍方法對馬鈴薯凍融后汁液損失的影響
注:不同字母代表樣品間存在顯著差異(<0.05);相同字母表示樣品間不存在顯著差異(>0.05)。

圖4 預處理方法和解凍方法對馬鈴薯樣品凍融后顏色總色差的影響
注:不同字母代表樣品間存在顯著差異(<0.05);相同字母表示樣品間不存在顯著差異(>0.05)。
硬度受到解凍后樣品的持水能力及結構完整性的影響[26]。預處理方法和解凍方式對解凍后樣品硬度的影響如表3所示,PEF預處理和熱燙預處理可以顯著降低解凍后樣品的硬度(<0.05)。對于常溫和水里解凍,熱燙預處理樣品的硬度低于PEF預處理樣品,冰箱解凍反之。PEF預處理增加了細胞膜的通透性,降低了細胞膨壓,導致硬度減小[6]。熱燙預處理使樣品內部組織軟化、滲透性增強,熱燙會對細胞壁和細胞間的膠體高分子造成不同程度的傷害,減弱了細胞間的結合力,降低了可溶性固形物含量,從而降低了樣品的硬度[27]。解凍方式的不同也會導致解凍后樣品的硬度不同,如表3所示。對于未處理樣品,在水里解凍和冰箱解凍后,樣品的硬度顯著高于常溫解凍。對于熱燙預處理,在水里解凍后樣品的硬度最低。對于PEF預處理,經水里解凍和冰箱解凍后樣品的硬度都顯著低于常溫解凍(<0.05)。這可能是由于水里解凍和冰箱解凍方式在解凍過程中降低了細胞間的結合力,因而質地較軟[9]。
樣品在冷凍前及經不同方法(常溫解凍、水里解凍和冰箱解凍)解凍后的橫向弛豫時間2反演圖譜如圖5所示。2指樣品水分中的H質子自旋核在外加磁場受到射頻脈沖刺激后,系統內部達到橫向熱平衡所需的時間[28]。果蔬中的水分常分為3種狀態,即自由水、結合水和半結合水。其中,0~10 ms時為結合水(21),10~100 ms為半結合水(22),100~1 000 ms為自由水(23)。對于未處理樣品,經PEF和熱燙預處理后,3種水分狀態都發生了左移。因為在馬鈴薯的水分分布中,以自由水狀態存在的水分占比(80%)較大,所以可以用其弛豫時間23作為水分自由度的判斷指標。如圖5所示,通過對比弛豫時間發現,對照組中新鮮樣品、常溫解凍、水里解凍和冰箱解凍的23分別為464.16、266.61、265.61、305.72 ms;在熱燙預處理組中,新鮮樣品、常溫解凍、水里解凍和冰箱解凍后樣品的23分別為305.39、231.01、265.61、200.923 ms;在PEF預處理組中,新鮮樣品、常溫解凍、水里解凍和冰箱解凍后樣品的23分別為232.01、174.75、265.94、201.92 ms。預處理樣品的23顯著低于對照組,說明經熱燙預處理或PEF預處理后,樣品中的水分發生了遷移,結合水的締合程度更高,從而降低了冷凍和解凍過程中汁液的損失率[29]。這也是解凍后預處理樣品的汁液損失低于對照組的原因。
表3 預處理方法和解凍方法對凍融后馬鈴薯硬度的影響

Tab.3 Effect of pretreatment methods and thawing methods on hardness of potato after freezing-thawing

圖5 預處理和解凍方法對馬鈴薯橫向弛豫時間的影響
解凍方法和預處理方法對馬鈴薯凍融后自由水峰面積的影響如圖6所示。不同2的積分面積可以表示對應水分狀態的絕對含量[30]。解凍方法對凍融后樣品中自由水的分布無顯著性影響,但是預處理方法對凍融后自由水的峰面積有著顯著影響。如PEF預處理樣品的自由水峰面積明顯高于未處理樣品和熱燙預處理樣品(圖6)。說明PEF預處理可以改變馬鈴薯的細胞膜結構,有利于解凍后樣品中網狀結構的形成,增大了毛細血管力,從而束縛了水分,減少了水分損失,這與凍融后汁液的損失結果(圖3)一致。

圖6 解凍方法和預處理方法對馬鈴薯凍融后自由水峰面積的影響
注:不同字母代表樣品間存在顯著差異(<0.05);相同字母表示樣品間不存在顯著差異(>0.05)。
經研究發現,PEF預處理和熱燙預處理均可改善馬鈴薯凍融后的品質。經PEF預處理的樣品在最大冰晶體滯留的時間低于熱燙預處理樣品,同時在常溫解凍、水里解凍和冰箱解凍情況下,PEF預處理樣品凍融后的汁液損失率和色差值均低于熱燙預處理樣品。此研究證明,PEF預處理作為新型的非熱加工預處理方法能夠替代傳統熱燙預處理,改善凍融后馬鈴薯的品質,可為PEF在果蔬冷凍領域的應用提供理論參考。
[1] 劉剛, 趙鑫, 周添紅, 等. 我國馬鈴薯加工產業結構分析與發展思考[J]. 農業工程技術(農產品加工業), 2010(8): 4-11.
LIU Gang, ZHAO Xin, ZHOU Tian-hong, et al. Structure Analysis and Development Thinking of Potato Processing Industry in China[J]. Agriculture Engineering Technology (Agricultural Product Processing Industry), 2010(8): 4-11.
[2] 邱爽, 李學鵬, 王金廂, 等. 超聲波輔助冷凍技術及其在食品中的應用[J]. 食品研究與開發, 2020, 41(1): 190-195.
QIU Shuang, LI Xue-peng, WANG Jin-xiang, et al. Ultrasound-Assisted Freezing Technology and Its Application in Frozen Food[J]. Food Research and Development, 2020, 41(1): 190-195.
[3] 儲淵明, 謝晶. 水產品凍藏品質變化及鍍冰衣技術的研究進展[J]. 包裝工程, 2020, 41(17): 31-37.
CHU Yuan-ming, XIE Jing. Research Progress on Quality Change of Frozen Storage of Aquatic Products and Application of Glazing Technology[J]. Packaging Engineering, 2020, 41(17): 31-37.
[4] MARTíNEZ S, PéREZ N, CARBALLO J, et al. Effect of Blanching Methods and Frozen Storage on some Quality Parameters of Turnip Greens (Grelos)[J]. LWT- Food Science and Technology, 2013, 51(1): 383-392.
[5] ZHU Zhen-zhou, HE Jing-ren, LIU Gang, et al. Recent Insights for the Green Recovery of Inulin from Plant Food Materials Using Non-Conventional Extraction Technologies: A Review[J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 2016, 33: 1-9.
[6] WIKTOR A, SCHULZ M, VOIGT E, et al. The Effect of Pulsed Electric Field Treatment on Immersion Freezing, Thawing and Selected Properties of Apple Tissue[J]. Journal of Food Engineering, 2015, 146: 8-16.
[7] 段智英. 高壓脈沖電場預處理對果蔬凍結工藝與凍干速率的作用機理研究[D]. 太谷: 山西農業大學, 2017: 1-2.
DUAN Zhi-ying. Study on the Mechanism of High Voltage Pulsed Electric Field Pretreatment on Freezing Technology and Freeze-Drying Rate of Fruits and Vegetables[D]. Taigu: Shanxi Agricultural University, 2017: 1-2.
[8] JALTé M, LANOISELLé J L, LEBOVKA N I, et al. Freezing of Potato Tissue Pre-Treated by Pulsed Electric Fields[J]. LWT-Food Science and Technology, 2009, 42(2): 576-580.
[9] 王雪松, 謝晶. 不同解凍方式對冷凍竹莢魚品質的影響[J]. 食品科學, 2020, 41(23): 137-143.
WANG Xue-song, XIE Jing. Effects of Different Thawing Methods on the Quality of Frozen Horse Mackerel[J]. Food Science, 2020, 41(23): 137-143.
[10] BEN AMMAR J, LANOISELLé J L, LEBOVKA N I, et al. Impact of a Pulsed Electric Field on Damage of Plant Tissues: Effects of Cell Size and Tissue Electrical Conductivity[J]. Journal of Food Science, 2011, 76(1): E90-E97.
[11] WU Jia-xin, JIA Xi-wu, FAN Kai. Recent Advances in the Improvement of Freezing Time and Physicochemical Quality of Frozen Fruits and Vegetables by Ultrasound Application[J]. International Journal of Food Science & Technology, 2022, 57(6): 3352-3360.
[12] 吳新怡, 潘志濤, 朱吟非, 等. 不同解凍方式對西梅品質的影響[J]. 食品工業科技, 2022, 43(18): 331-336.
WU Xin-yi, PAN Zhi-tao, ZHU Yin-fei, et al. Effect of Different Thawing Methods on Quality of Prunes[J]. Science and Technology of Food Industry, 2022, 43(18): 331-336.
[13] 方勝, 孫學兵, 陸守道. 利用高壓脈沖電場加速冰解凍的試驗研究[J]. 北京工商大學學報(自然科學版), 2003, 21(4): 43-45.
FANG Sheng, SUN Xue-bing, LU Shou-dao. The Study on the Acceleration Rule and the Principle of the Ice Thawing Processing by Hpef[J]. Journal of Beijing Technology and Business University (Natural Science Edition), 2003, 21(4): 43-45.
[14] XIN Ying, ZHANG Min, XU Bao-guo, et al. Research Trends in Selected Blanching Pretreatments and Quick Freezing Technologies as Applied in Fruits and Vegetables: A Review[J]. International Journal of Refrigeration, 2015, 57: 11-25.
[15] 劉雪梅, 孟憲軍, 李斌, 等. 不同解凍方法對速凍草莓品質的影響[J]. 食品科學, 2014, 35(22): 276-281.
LIU Xue-mei, MENG Xian-jun, LI Bin, et al. Effects of Different Thawing Methods on Quality Characteristics of Quick-Frozen Strawberries[J]. Food Science, 2014, 35(22): 276-281.
[16] 章寧瑛, 郜海燕, 陳杭君, 等. 不同解凍方式對速凍藍莓果實品質的影響[J]. 食品工業科技, 2017, 38(7): 320-324.
ZHANG Ning-ying, GAO Hai-yan, CHEN Hang-jun, et al. Effect of Different Thawing Methods on Quality of Frozen Blueberries[J]. Science and Technology of Food Industry, 2017, 38(7): 320-324.
[17] CAI Lu-yun, CAO Min-jie, REGENSTEIN J, et al. Recent Advances in Food Thawing Technologies[J]. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 2019, 18(4): 953-970.
[18] 李勇, 蘇世彥. 超高壓在速凍食品加工中的應用[J]. 食品與機械, 2000, 16(5): 33-34.
LI Yong, SU Shi-yan. Application of Ultra-High Pressure in Quick-Frozen Food Processing[J]. Food & Machinery, 2000, 16(5): 33-34.
[19] 胡中海, 孫謙, 馬亞琴, 等. 不同解凍方法對速凍溫州蜜柑橘瓣品質的影響[J]. 食品工業科技, 2015, 36(14): 123-126.
HU Zhong-hai, SUN Qian, MA Ya-qin, et al. Effect of Different Thawing Methods on the Quality of Quick-Freezing Satsuma Mandarin (Citrus Unshiu) Segment[J]. Science and Technology of Food Industry, 2015, 36(14): 123-126.
[20] PHOTHISET S, CHAROENREIN S. Effects of Freezing and Thawing on Texture, Microstructure and Cell Wall Composition Changes in Papaya Tissues[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2014, 94(2): 189-196.
[21] XIAO Hong-wei, PAN Zhong-li, DENG Li-zhen, et al. Recent Developments and Trends in Thermal Blanching - a Comprehensive Review[J]. Information Processing in Agriculture, 2017, 4(2): 101-127.
[22] 王鳳玉. 遠洋漁獲物(魷魚、秋刀魚)凍藏和解凍過程品質變化規律研究[D]. 大連: 大連海洋大學, 2016: 6-11.
WANG Feng-yu. Study on Quality Change Law of Pelagic Catch (Squid and Saury) during Frozen Storage and Thawing[D].Dalian: Dalian Ocean University, 2016: 6-11.
[23] 李璐倩, 嚴琪格, 哈玉潔, 等. 不同解凍方法對牦牛肉品質特性的影響[J]. 食品與發酵工業, 2020, 46(23): 123-130.
LI Lu-qian, YAN Qi-ge, HA Yu-jie, et al. Effects of Different Thawing Methods on the Quality Characteristics of Yak Meat[J]. Food and Fermentation Industries, 2020, 46(23): 123-130.
[24] HE Xiang-li, LIU Rui, NIRASAWA S, et al. Effect of High Voltage Electrostatic Field Treatment on Thawing Characteristics and Post-Thawing Quality of Frozen Pork Tenderloin Meat[J]. Journal of Food Engineering, 2013, 115(2): 245-250.
[25] LI Jia-heng, SHI Ji-yong, HUANG Xiao-wei, et al. Effects of Pulsed Electric Field on Freeze-Thaw Quality of Atlantic Salmon[J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 2020, 65: 102454.
[26] LUNG C T, CHANG Chao-kai, CHENG Fang-chi, et al. Effects of Pulsed Electric Field-Assisted Thawing on the Characteristics and Quality of Pekin Duck Meat[J]. Food Chemistry, 2022, 390: 133137.
[27] 方玲玲. 核磁共振技術應用于葛根淀粉晶體結構與老化特性的研究[D]. 合肥: 安徽農業大學, 2017: 22-30.
FANG Ling-ling. Study on Crystal Structure and Aging Characteristics of Pueraria Starch by NMR[D].Hefei: Anhui Agricultural University, 2017: 22-30.
[28] WANG Chen, SU Guan-qun, WANG Xin, et al. Rapid Assessment of Deep Frying Oil Quality as Well as Water and Fat Contents in French Fries by Low-Field Nuclear Magnetic Resonance[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2019, 67(8): 2361-2368.
[29] 孫穎瑛. 發酵酸魚貯藏過程中品質變化及控制研究[D]. 無錫: 江南大學, 2020: 15-19.
SUN Ying-ying. Study on Quality Change and Control of Fermented Sour Fish during Storage[D].Wuxi: Jiangnan University, 2020: 15-19.
[30] 李斌, 康壯麗, 龔宸, 等. 基于低場核磁共振技術分析冷凍和冷卻豬肉乳化香腸的品質差異[J]. 食品工業科技, 2015, 36(24): 142-144.
LI Bin, KANG Zhuang-li, GONG Chen, et al. The Difference Qualities of Frozen and Chilled Pork Sausage by Using Low Field Nuclear Magnetic Resonance(LF-NMR)[J]. Science and Technology of Food Industry, 2015, 36(24): 142-144.
Effect of Pretreatment and Thawing Method on Freezing and Thawing Quality of Potato
DU Hui-hui1, LI Ke-xing2,LIU Cai-yun1*,LI Dai-yan1,ZHOU Bin1,SHALAMU·Abdu1,YISHAKE·Yumiti1,LI Bao-guo1
(1. School of Health Science and Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200082, China; 2.School of Life Sciences, Shanghai University, Shanghai 200901, China)
The work aims to improve the quality of potato after freezing and thawing and provide theoretical basis for the application of PEF pretreatment in vegetable freezing. The effect of pretreatment methods (pulse electric field and blanching) and thawing methods (room temperature thawing, water thawing and refrigerator thawing) on potato freezing-thawing process and quality was discussed, the physicochemical indicators such as ice crystal nucleation temperature, melting temperature, water loss ratio, color, hardness, etc. were analyzed and the migration of water at different states of samples after freezing and thawing was analyzed by low field nuclear magnetic resonance analyzer. Blanching and PEF (Pulsed Electric Field) pretreatment could significantly reduce the freezing time and increase the ice crystal nucleation temperature. Moreover, the retention time of PEF pretreated samples in the maximum ice crystal formation zone was 26.3% lower than that of the control group. PEF pretreatment and blanching pretreatment could both reduce the water loss of potato after different thawing methods. For room temperature thawing, the water loss ratio of untreated, blanching pretreated and PEF pretreated samples were 24.12%, 17.39% and 15.53% respectively. At the same time, PEF pretreatment and blanching pretreatment could also reduce the color change and hardness change of food during freezing and thawing. PEF pretreatment can improve the quality of potato after freezing and thawing, which provides theoretical reference for the application of PEF in the field of vegetable freezing.
potato; pulsed electric field; blanching; freezing; thawing
TS255.36
A
1001-3563(2023)17-0041-09
10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.17.006
2023-02-13
國家自然科學基金(32001816)
責任編輯:彭颋