《食品科学》：安徽省农业科学院江舰研究员等：低压静电场辅助冷冻对竹笋品质的影响

竹笋滋味鲜美、质脆爽口，富含膳食纤维、蛋白质与氨基酸、维生素和人体所必需的矿物质等营养成分，且胆固醇、脂肪含量低，享有“菜中珍品”美誉，是深受广大消费者喜爱的纯天然健康食品。新鲜竹笋水分质量分数高达90%，采后生理代谢旺盛，极易出现褐变、木质化、营养物质损失等问题，导致其食用品质和商品性降低。目前常用的竹笋贮藏加工方式有干制、腌渍和低温贮藏等。然而低温冷藏易引起鲜竹笋失水，且只具备短时间保鲜效果；干制处理难以保持竹笋特有的形态、色泽和风味，营养成分也会受到不同程度的影响；腌渍竹笋含盐量高，通常还需脱盐处理，难以满足消费者日益增长的低盐、健康营养饮食需求。因此，探究高品质果蔬加工技术对果蔬产业的发展具有重要意义。

安徽省农业科学院农产品加工研究所的郭家刚、杨 松、江 舰*等以竹笋为研究对象，将低压静电场应用于竹笋冷冻过程，以非施加低压静电场的冷冻竹笋作为对照，探究低压静电场辅助冷冻对竹笋冻结效率、冰晶分布、微观形态及汁液流失等冻结特性的影响，为低压静电场辅助冷冻果蔬加工技术提供理论依据和参考。

1、低压静电场辅助冷冻对冻结速率的影响

如图2所示，对照组与处理组样品的冻结曲线变化趋势大体相同，可分为：预冷阶段（I），即竹笋温度从初始温度迅速降至冰点温度；相变阶段（II），即竹笋中的水转变成冰晶的过程，该阶段竹笋样品中的水大部分冻结成冰，并释放出相变热量，因此温度下降比较缓慢；深度冻结阶段（III），该阶段竹笋温度快速下降到冷冻终点温度。整个冻结过程，样品中心温度从5 ℃开始下降，达到-18 ℃结束，低压静电场处理组LVEF-10、LVEF-20、LVEF-30、LVEF-40所需冻结时间分别为214.6、208.3、205.9、212.9 min，均明显短于非施加低压静电场对照组所需冻结时间（225.8 min），不同静电场处理组冻结时间差异不明显。由此可见，在低压静电场辅助下，各处理组竹笋通过最大冰晶生成带的时间有不同程度的缩短，样品冻结速率得到提高，其中处理组LVEF-30的冻结速率最快，相较对照组冻结时间缩短近20 min。研究发现，静电场对水分子的极化作用能降低水分子成核自由能，进而促进冰核的产生，提高冻结效率，但该结论仍待进一步验证。

2、低压静电场辅助冷冻对竹笋组织中冰晶形态的影响

如图3所示，新鲜竹笋组织结构分布均匀、相对致密，细胞之间缝隙较小。竹笋在冷冻过程中，组织细胞间隙中的水不断形成冰晶，体积逐渐增大，冰晶的生长导致竹笋组织及周围细胞结构永久性破坏，在竹笋组织中产生不规则孔洞。对照组竹笋组织中形成的冰晶体积较大，分布无序，细胞破损比较严重。而低压静电场冷冻处理组竹笋组织形成的冰晶体积相对较小、分布较为均匀，细胞破坏程度较轻，竹笋组织结构保持较好，各处理组均显著优于对照组，与新鲜竹笋组织形态相近；这可能是由于在低压静电场作用下，竹笋样品冻结速率提高，促进了冰核的形成，并抑制了冰晶的过快生长，使得形成的冰晶体积小、分布均匀，与对照组竹笋相比，产生了较小的水位移和更少的组织损伤。

3、低压静电场辅助冷冻对竹笋水分损失率的影响

如图4所示，与对照组相比，低压静电场处理组LVEF-10、LVEF-20、LVEF-30、LVEF-40的竹笋解冻水分流失率分别为14.16%、12.58%、9.73%、10.44%，显著低于对照组（21.01%）（P＜0.05）。低压静电场辅助冻结显著降低了竹笋在解冻后的水分损失率，有效改善了竹笋的保水性及营养流失情况，其中LVEF-30组竹笋汁液流失最少。这可能是因为低压静电场辅助冷冻减小了冰晶的形成和大小，导致冰晶对竹笋微观组织结构的损伤程度有所降低，所以解冻后竹笋水分损失率有不同程度的降低，该结果与冻结速率分析结果相一致。

4、低压静电场辅助冷冻对竹笋硬度的影响

如图5所示，新鲜未冻结竹笋硬度为633.22 g，经低压静电场辅助冷冻处理后，各组竹笋硬度均不同程度下降。与对照组相比，施加低压静电场处理的LVEF-10、LVEF-20、LVEF-30和LVEF-40竹笋硬度分别为461.19、507.48、496.65、455.31 g，均显著大于对照组（350.70 g）（P＜0.05），其原因与冷冻过程中冰晶的形成有关。冰晶使竹笋组织结构受到破坏，从而导致竹笋硬度降低，而低压静电场辅助冷冻使竹笋冻结过程中形成的冰晶较小且分布均匀，减少了冰晶对竹笋组织结构造成的损伤，因此低压静电场辅助冷冻显著改善了竹笋质构品质，与未冻结鲜竹笋样品硬度更接近。

5、低压静电场辅助冷冻对竹笋组织中水分分布的影响

如图6所示，各组T 2 反演谱曲线上均有2个波峰，即T 21 （4～25 ms）表示竹笋细胞中不易流动水，以及T 22 （100～750 ms）表示自由水（如液泡中的水），其流动性较大。

如表1所示，与对照组竹笋相比，经低压静电场辅助冷冻处理的竹笋横向弛豫时间T 21 无显著性差异（P＞0.05），而T 22 变化显著（P＜0.05），其原因可能是普通冷冻冻结速率慢，形成的冰晶粗大，对竹笋细胞的破坏程度大，导致大分子物质与水的结合发生变化，从而使其持水性下降。与对照组相比，低压静电场处理组的水分含量均发生显著性变化（P＜0.05），低压静电场辅助冷冻处理组的峰面积均大于对照组峰面积，这可能是因为冻结过程中冰晶的形成对竹笋组织结构造成了一定的机械损伤，从而使得一部分水分从竹笋组织中渗出，产生了水分损失，而低压静电场辅助冷冻竹笋组织机械损伤相对较小，汁液流失少，因此水分含量相对较高。

如图7所示，新鲜竹笋水分含量较高，样品图像呈黄红色，色泽分布比较均匀。冻融后的竹笋样品呈现不同程度的蓝绿色，表明冻融后样品水分含量有所降低，对照组竹笋样品图像仅呈现较深的蓝色，表明对照组水分流失较多，与对照组相比，LVEF-10、LVEF-20、LVEF-30、LVEF-40组图像多呈红色和黄色，说明低压静电场辅助冷冻处理的竹笋水分含量高于对照组，其中LVEF-30图像黄绿色区域最少，且分布均匀，与新鲜竹笋样品图像基本接近，表明LVEF-30处理可以较好地保持竹笋水分。

6、低压静电场辅助冷冻对竹笋组织微观结构的影响

如图8所示，新鲜竹笋纤维呈现疏松多孔的蜂窝状结构，细胞结构完整，排列紧密、细胞间隙小，而对照组竹笋组织结构损伤程度较大，细胞严重变形、破损。与对照组相比，低压静电场辅助冷冻处理组的竹笋微观结构保持较好，细胞排列较为紧密且间隙较小、细胞壁受到损伤的程度也较轻。结果表明，低压静电场辅助冷冻改善了竹笋组织微观结构的损伤程度，与竹笋水分损失率低和硬度维持较好的结果相互印证。

结 论

本研究将低压静电场辅助冷冻技术应用于竹笋冷冻加工，探究了低压静电场辅助冷冻对竹笋冻结特性及品质的影响。在竹笋样品与静电板10～40 cm间距条件下，低压静电场辅助冷冻缩短了冻结时间，改善了竹笋冻融后的硬度及汁液流失情况，其潜在机理可能是由于静电场降低了水分子成核自由能，改变了晶体生长模式，从而缩短了竹笋冻结时间，提高了冷冻速率，有效抑制了冰晶生长，形成的冰晶小且分布均匀，减轻了冰晶生长对竹笋组织微观结构的机械损伤程度，较好地保持了竹笋的硬度，解冻后竹笋样品的持水性得到改善，水分损失率降低。综上所述，低压静电场辅助冷冻技术可以提高竹笋冷冻速率，改善冷冻后的竹笋品质。

本文《低压静电场辅助冷冻对竹笋品质的影响》来源于《食品科学》2022年43卷23期82-88页，作者：郭家刚，杨松，童光祥，伍玉菡，朱倩，杜京京，潘九红，江舰。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220127-278。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

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Food Science of Animal Products（ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780）是一本国际同行评议、开放获取的期刊，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办，中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营，属于食品科学与技术学科，旨在报道动物源食品领域最新研究成果，涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料，研究内容包括食物原料品质、加工特性，营养成分、活性物质与人类健康的关系，产品风味及感官特性，加工或烹饪中有害物质的控制，产品保鲜、贮藏与包装，微生物及发酵，非法药物残留及食品安全检测，真实性鉴别，细胞培育肉，法规标准等。

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