張曉敏，年 蕊，王 婭，熊雪鳳，尤開(kāi)艷，朱丹實(shí)，趙國(guó)蒼，李 偉，曹雪慧,*

（1.渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧錦州 121013；2.云南會(huì)澤縣道成開(kāi)發(fā)投資集團(tuán)有限公司，云南曲靖 654200）

梨被譽(yù)為百果之宗，不僅風(fēng)味濃郁，爽脆多汁，而且營(yíng)養(yǎng)豐富，深受人們喜愛(ài)[1]?；使诶媸呛颖笔×挚圃弘s交培育而成的優(yōu)良品種，屬白梨系統(tǒng)（Pyrus bretschneideriRehd），果實(shí)呈橢圓形或圓形，肉質(zhì)潔白細(xì)膩，爽口多汁，風(fēng)味濃郁[2]，且營(yíng)養(yǎng)豐富，含有多種人體必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[3-4]，深受消費(fèi)者歡迎。但皇冠梨貯藏期短、易軟化、常溫下貯藏20 d 便會(huì)導(dǎo)致商品及食用價(jià)值降低[5]。低溫是延長(zhǎng)果蔬采后貯藏期的有效方法之一，但隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，果皮表面會(huì)出現(xiàn)淡褐色病斑和果心褐變等問(wèn)題，嚴(yán)重影響梨的品質(zhì)，造成商品價(jià)值損失[6-8]。

冷凍是水果長(zhǎng)期保存的常用方法，被廣泛應(yīng)用于食品加工行業(yè)[9]。冷凍過(guò)程中，隨著食品溫度的降低，食品基質(zhì)中的細(xì)胞溶液被冷卻到初始冰點(diǎn)，溫度進(jìn)一步下降，促使水分子形成冰晶。結(jié)晶過(guò)程中水分子的遷移導(dǎo)致滲透壓升高，進(jìn)一步增強(qiáng)了細(xì)胞膜的滲透性，從而引起冷凍產(chǎn)品的微觀(guān)結(jié)構(gòu)改變。解凍后造成細(xì)胞壁斷裂、塌陷，導(dǎo)致組織膨脹和軟化，食品品質(zhì)的降低。尤其是水分含量較高的水果，凍融后，水果的質(zhì)地品質(zhì)明顯降低[10]。冷凍食品品質(zhì)與冷凍速率密切相關(guān)。因緩慢凍結(jié)過(guò)程形成較大的細(xì)胞外冰晶體，導(dǎo)致食品組織細(xì)胞微觀(guān)結(jié)構(gòu)損壞更加嚴(yán)重，極大降低食品品質(zhì)[11]；而快速凍結(jié)因較高的傳熱傳質(zhì)速率、較小的水遷移率和低滲透壓，使細(xì)胞內(nèi)外產(chǎn)生分布均勻且細(xì)小的冰晶，對(duì)食品微觀(guān)結(jié)構(gòu)破壞較小[9,12]。

浸漬冷凍（immersion freezing，IF）技術(shù)是基于熱傳導(dǎo)從產(chǎn)品中除去熱量的速凍技術(shù)[13]，冷凍速率遠(yuǎn)高于空氣凍結(jié)[14-15]。在整個(gè)食物冷凍過(guò)程中實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)和均勻的成核，形成細(xì)小冰晶，降低對(duì)食品的損傷，而浸漬液中的溶質(zhì)一定程度上可以影響產(chǎn)品的感官特性。LIANG 等[15]研究表明，荔枝浸漬冷凍速度是空氣凍結(jié)的10 倍，同時(shí)浸漬冷凍樣品果實(shí)微觀(guān)結(jié)構(gòu)完整。YANG 等[16]研究結(jié)果表明-30 ℃浸漬冷凍速率分別比-18 ℃和-50 ℃空氣凍結(jié)速率高11.5 和4.7倍，微觀(guān)結(jié)構(gòu)、質(zhì)地和持水能力等各項(xiàng)物理指標(biāo)上均接近液氮冷凍。浸漬冷凍技術(shù)依托于載冷劑，載冷溶液的選擇是浸漬冷凍技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。鹽類(lèi)、糖類(lèi)和醇類(lèi)物質(zhì)通常被用作浸漬凍結(jié)的載冷劑。鈣鹽能夠減緩果膠和半纖維素多糖的解聚，維持果蔬的硬度[17-20]。海藻糖是常用做冷凍保護(hù)劑，聚賴(lài)氨酸是一種綠色安全的食品保鮮劑[21]。

本實(shí)驗(yàn)以皇冠梨為研究對(duì)象，通過(guò)改變冷凍溫度及浸漬液種類(lèi)，探究浸漬冷凍對(duì)鮮切皇冠梨質(zhì)地的影響。對(duì)硬度、果膠等物質(zhì)變化情況以及微觀(guān)結(jié)構(gòu)的分析，揭示浸漬冷凍過(guò)程中，凍結(jié)溫度及浸漬液種類(lèi)對(duì)梨果實(shí)質(zhì)地的影響，為進(jìn)一步提高冷凍水果品質(zhì)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

皇冠梨 采摘于遼寧省錦州市三屯梨園。運(yùn)送至實(shí)驗(yàn)室后，挑選無(wú)損傷，無(wú)病蟲(chóng)害的梨，存放在4 ℃條件下冷藏48 h 后進(jìn)行處理，使其初始冷凍溫度保持一致；海藻糖、聚賴(lài)氨酸、無(wú)水氯化鈣 食品級(jí)，河南萬(wàn)邦實(shí)業(yè)有限公司；硝酸 分析純，錦州古城化學(xué)試劑有限公司；30%過(guò)氧化氫 分析純，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；無(wú)水乙醇 分析純，福晨（天津）化學(xué)試劑有限公司；硫酸 分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；咔唑 分析純，天津化學(xué)試劑廠(chǎng)；半乳糖醛酸、溴化鉀（KBr） 分析純，阿拉丁試劑公司；冰乙酸 分析純，天津市恒興化學(xué)試劑有限公司；無(wú)水乙酸鈉 分析純，天津光復(fù)精細(xì)化工研究所。

BCD-408WBPBUI 冰箱 海爾電器有限公司；DW-86L 828J Haier 超低溫冰箱 海爾生物醫(yī)療股份有限公司；TP700-8 數(shù)據(jù)記錄儀 深圳市拓普瑞電子有限公司；TA-XT-plus 物性測(cè)試儀 英國(guó)Stable Micro Systems 公司；海能SH220F 石墨消解儀 海能未來(lái)技術(shù)集團(tuán)股份有限公司；ICPE 9820 型電感耦合等離子體發(fā)射光譜 日本島津；Evolution 201 紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)、Biofuge Stratos 高速冷凍離心機(jī) 美國(guó)Thermo；HH-4 型數(shù)顯恒溫水浴鍋 上海力辰邦西儀器科技有限公司；FT-IR650 型傅里葉紅外變換光譜儀 天津港東科技有限公司；XE-70 原子力顯微鏡 韓國(guó)Park Systems 公司；S-4800 型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡 日本日立公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 分組及處理 實(shí)驗(yàn)所用載冷劑分為2 種：?jiǎn)我唤n液為30% CaCl2；復(fù)合浸漬液為30% CaCl2+4%海藻糖+0.05%聚賴(lài)氨酸。浸漬液置于-20 ℃和-40 ℃冰箱中。

隨機(jī)選取冷藏保存的皇冠梨，使用切割器手工切割成長(zhǎng)寬高約為1.5 cm 左右的果塊。果塊浸入浸漬液中進(jìn)行浸漬冷凍，將電熱偶插入果塊的中心，記錄整個(gè)冷凍過(guò)程中果塊的溫度變化。當(dāng)果塊中心溫度達(dá)到-18±1 ℃時(shí)，凍結(jié)完成。將凍結(jié)完成的果塊表面浸漬液擦干，裝入密封袋中并做好標(biāo)記，放入-20±1 ℃冰箱保存72 h。在4 ℃恒溫箱中解凍6 h后進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定。圖1 所示是本試驗(yàn)處理方式示意圖。本試驗(yàn)有4 種不同處理方法：-20IF（-20 ℃單一浸漬液冷凍）；-20IF-T（-20 ℃復(fù)合浸漬液冷凍）；-40IF（-40 ℃單一浸漬液冷凍），-40IF-T（-40 ℃復(fù)合浸漬液冷凍）。另取4 ℃冷藏的新鮮皇冠梨進(jìn)行同樣切割處理，作為對(duì)照組，即CK。

圖1 處理方法示意圖Fig.1 Processing method diagram

1.2.2 凍結(jié)曲線(xiàn)測(cè)定 使用TP 700-8 數(shù)據(jù)記錄器測(cè)量果塊中心的溫度變化。將探針插入果塊中心，記錄整個(gè)冷凍過(guò)程中果塊的溫度變化[15]。當(dāng)果塊的中心溫度達(dá)到-18±1 ℃時(shí)，冷凍完成。

1.2.3 硬度測(cè)定 參考XU 等[22]的方法略有修改。采用TA-XT-plus 物性測(cè)試儀測(cè)定解凍后梨塊硬度。參數(shù)設(shè)置如下：P/50 探頭，測(cè)前、測(cè)試和測(cè)后速度均為1.00 mm/s，觸發(fā)力5 g，壓縮量30%。

1.2.4 鈣含量測(cè)定 采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜ICPE 9820 進(jìn)行測(cè)定。參考SILVA 等[23]方法略有修改。取1 g 研磨均勻的樣品放入300 mL 消化管中，加入4 mL HNO3，冷消化2 h 后，加1 mL 30%H2O2，放入石墨消解儀中180 ℃消解30 min，直至樣品完全消解。消解液用超純水定容至50 mL，進(jìn)行后續(xù)測(cè)定。ICP OES 參數(shù)包括：等離子體氣體流量10 L/min，輔助氣流量0.6 L/min，載氣流量0.7 L/min，射頻功率為1.2 kW，測(cè)定波長(zhǎng)369.847 nm。

1.2.5 果膠含量測(cè)定 參考曹建康等[24]方法測(cè)定。

1.2.6 傅里葉紅外光譜測(cè)定 參考潘潤(rùn)森等[25]方法略有修改，采用傅里葉紅外變換光譜儀分析果膠官能團(tuán)的變化。將1 mg 冷凍干燥后的水溶性果膠樣品與100 mg 干燥后的KBr 混合并研磨均勻。取混合樣品，用壓片機(jī)壓制成薄膜，在波長(zhǎng)范圍為4000～400 cm-1，分辨率為4 cm-1下進(jìn)行掃描。

1.2.7 原子力顯微鏡測(cè)定 采用XE-70 原子力顯微鏡進(jìn)行測(cè)定。參考ZHANG 等[19]方法。吸取10 μL制得的水溶性果膠樣品溶液滴在清潔干凈的載波片上，待完全干燥后采用非接觸模式測(cè)定樣品的微觀(guān)形貌。

1.2.8 微觀(guān)結(jié)構(gòu)測(cè)定 采用掃描電子顯微鏡（SEM）進(jìn)行微觀(guān)結(jié)構(gòu)檢測(cè)。將冷凍干燥后的梨片用導(dǎo)電膠固定在鋁制的圓盤(pán)上，進(jìn)行鍍金處理。將鍍金完成后樣品放入掃描電子顯微鏡中進(jìn)行測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為3 次重復(fù)試驗(yàn)的平均值，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用IBM SPSS 25.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Duncan 檢驗(yàn)和單因素方差分析（ANOVA），使用Origin 2021 軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 浸漬冷凍對(duì)梨凍結(jié)曲線(xiàn)的影響

凍結(jié)速率是影響冷凍產(chǎn)品的關(guān)鍵因素之一[15]。緩慢凍結(jié)會(huì)形成分布不均的細(xì)胞外大冰晶而造成食品結(jié)構(gòu)損傷；而快速凍結(jié)在較高的凍結(jié)速率下，更易形成細(xì)小且分布均勻的冰晶，對(duì)食品微觀(guān)結(jié)構(gòu)破壞較小。圖2 顯示了梨在 -20IF、-20IF-T、-40IF 和 -40IF-T浸漬冷凍期間的中心溫度-時(shí)間分布曲線(xiàn)。從圖2可以看出，凍結(jié)曲線(xiàn)可分為三個(gè)階段：預(yù)冷階段（4～-2 ℃）；相變階段（-2～-5 ℃）；深凍階段（-5～-18 ℃）[26]。相變階段是最大冰晶形成區(qū)，在此階段去除果實(shí)中的潛熱，80%的水會(huì)在該階段形成冰晶[27]。其中，-20IF 樣品的冷凍時(shí)間最長(zhǎng)，為475 s，-40IF-T 樣品的凍結(jié)時(shí)間最短。與-20IF 處理組相比，-40IF-T 的凍結(jié)時(shí)間縮短了69.47%。在圖2 中可以觀(guān)察到，-20IF 及-20IF-T 處理組的相變階段比-40 ℃溫度下浸漬凍結(jié)處理組的持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，這也導(dǎo)致-20 ℃溫度下樣品冷凍時(shí)間更長(zhǎng)。較低的凍結(jié)溫度產(chǎn)生更快的傳熱，從而提升了凍結(jié)速率[28]。細(xì)胞內(nèi)外冰晶的形成主要取決于冷凍速率，快速的凍結(jié)速率可以使細(xì)胞內(nèi)的溫度急劇下降，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)溶液與平衡濃度顯著不同，從而增加了細(xì)胞內(nèi)成核的概率，產(chǎn)生許多細(xì)小的冰晶，縮短了凍結(jié)時(shí)間[29]。在相同浸漬冷凍溫度下，各處理組間凍結(jié)時(shí)間無(wú)顯著差異（P＞0.05），但復(fù)合浸漬冷凍組凍結(jié)時(shí)間較單一浸漬冷凍處理組低。這可能是浸漬液中添加的海藻糖和聚賴(lài)氨酸有助于凍結(jié)速率的提高。表明在不改變凍結(jié)溫度前提下，使用多元浸漬液在一定程度上能夠縮短凍結(jié)時(shí)間。

圖2 浸漬冷凍對(duì)梨凍結(jié)曲線(xiàn)的影響Fig.2 Effect of immersion freezing on freezing curve of pear

2.2 浸漬冷凍對(duì)梨硬度的影響

冷凍食品的質(zhì)地與冷凍過(guò)程中形成的冰晶大小密切相關(guān)。凍結(jié)過(guò)程中形成的冰晶尺寸越小，分布越均勻，對(duì)組織細(xì)胞的微觀(guān)結(jié)構(gòu)破壞越小，質(zhì)地保存的會(huì)更好[30]。圖3 顯示了皇冠梨凍融后的硬度值，以此來(lái)反映其質(zhì)地的變化。由圖3 可知，經(jīng)冷凍處理后，果實(shí)硬度值較CK 組相比顯著降低（P＜0.05），且各浸漬冷凍處理組間硬度值存在顯著性差異（P＜0.05）。凍融后梨塊的硬度值大小為 -40IF-T 組 ＞-40IF 組＞-20IF-T 組＞-20IF 組。表明在凍結(jié)過(guò)程中，較低的環(huán)境冷凍溫度，能降低凍結(jié)過(guò)程中結(jié)晶和再結(jié)晶對(duì)梨組織微觀(guān)結(jié)構(gòu)的影響，有效保持冷凍食品的硬度。SOUSA 等[31]也指出冷凍速率在維持冷凍食品質(zhì)地方面的重要作用。較低的凍結(jié)溫度能夠加速食品中熱量傳遞，提高凍結(jié)速率，縮短凍結(jié)時(shí)間，從而促進(jìn)更加細(xì)小且分布均勻的冰晶產(chǎn)生，對(duì)細(xì)胞組織產(chǎn)生更小的傷害。其解凍后，能夠保持較高的硬度值。同時(shí)浸漬液中Ca2+也會(huì)滲透進(jìn)樣品內(nèi)部，Ca2+能與去甲基酯化的果膠骨架相互作用，促進(jìn)果膠-Ca2+網(wǎng)絡(luò)的形成，從而增強(qiáng)細(xì)胞壁的力學(xué)性能，增強(qiáng)果實(shí)的質(zhì)地[32-33]。同一冷凍溫度下復(fù)合浸漬液浸漬冷凍處理組硬度值均高于單一浸漬液浸漬冷凍處理組。這可能是由于復(fù)合浸漬液中添加的海藻糖與聚賴(lài)氨酸起到保護(hù)質(zhì)地的作用。在浸漬冷凍過(guò)程中，樣品與浸漬液直接接觸，浸漬液中海藻糖和聚賴(lài)氨酸會(huì)附著及滲透進(jìn)樣品內(nèi)部。冷凍保護(hù)劑通過(guò)保護(hù)脂膜的完整性[34]，降低體系中水分的流動(dòng)，抑制大冰晶的形成，起到維持冷凍產(chǎn)品質(zhì)地的作用。

圖3 浸漬冷凍對(duì)梨硬度的影響Fig.3 Effect of immersion freezing on hardness of pear

2.3 浸漬冷凍對(duì)梨鈣含量的影響

鈣離子在果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)和生理過(guò)程中起著重要的作用。使用含鈣鹽的浸漬溶液不僅可以維持產(chǎn)品品質(zhì)，還可提高食品中鈣含量。鈣鹽廣泛應(yīng)用于果蔬食品加工，鈣離子是植物細(xì)胞壁中必需的礦物成分之一，它與植物組織細(xì)胞壁上的果膠相互作用，形成果膠酸鈣復(fù)合物，增強(qiáng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，賦予細(xì)胞壁抗性并防止其降解，用于維持產(chǎn)品的微觀(guān)結(jié)構(gòu)特征[32,35]。而Ca2+大量滲透可能會(huì)造成細(xì)胞間隙、細(xì)胞壁和細(xì)胞腔內(nèi)可見(jiàn)鈣的沉積，導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞。圖4 所示，是浸漬冷凍處理后梨塊中鈣離子含量的變化情況。與CK 組相比，浸漬冷凍處理后皇冠梨中鈣含量顯著升高（P＜0.05）。這是由于在浸漬冷凍過(guò)程中樣品與含鈣浸漬液直接接觸，浸漬液中的溶質(zhì)滲透進(jìn)梨果實(shí)內(nèi)部，從而引起樣品中鈣含量明顯的升高。-40IF 及-40IF-T 處理組中鈣含量顯著低于-20IF 及-20IF-T處理組樣品中鈣含量（P＜0.05）。其中，-40IF-T 處理組鈣含量最低，較-20IF 及-20IF-T 處理組鈣含量分別降低了50.73%、48.01%。這可能是由于-40 ℃的凍結(jié)溫度更低，凍結(jié)速率更快，縮短了樣品與浸漬液的接觸時(shí)間，從而降低了鈣離子向樣品中的遷移。鈣離子可以增加細(xì)胞結(jié)構(gòu)的硬度，但在冷凍過(guò)程中，凍結(jié)速率對(duì)食品細(xì)胞結(jié)構(gòu)的損傷程度更為主要，因此，-20℃浸漬處理組硬度更低一些。而同一凍結(jié)溫度下，復(fù)合浸漬液浸漬冷凍樣品與單一浸漬液浸漬冷凍樣品中鈣含量也存在較小的差異。這可能是由于復(fù)合浸漬冷凍處理組中海藻糖及聚賴(lài)氨酸的添加與Ca2+搶占滲透通道，在一定程度上抑制了Ca2+向果實(shí)內(nèi)部的滲入；同時(shí)，海藻糖和聚賴(lài)氨酸的添加也加速了凍結(jié)速率，減少了傳質(zhì)時(shí)間。研究表明[36]，使用三元或更復(fù)雜的溶液來(lái)代替二元溶液可以限制溶質(zhì)增益。

圖4 浸漬冷凍對(duì)梨鈣含量的影響Fig.4 Effect of immersion freezing on calcium content of pear

2.4 浸漬冷凍對(duì)梨果膠含量的影響

果實(shí)軟化與細(xì)胞壁多糖的變化密切相關(guān)，而果膠是組成細(xì)胞壁的重要成分之一。果膠成分發(fā)生的一系列變化及降解會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的松動(dòng)和減弱，從而導(dǎo)致果實(shí)的硬度降低[37]。原果膠分解為可溶性果膠及果膠酸等物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致果實(shí)軟化。圖5 顯示了鮮梨及不同浸漬冷凍條件下果實(shí)中果膠含量的變化情況。從圖5 中可知，各凍結(jié)處理組的果膠含量均存在顯著性差異（P＜0.05）。與CK 組相比，經(jīng)浸漬冷凍處理后，各處理組的原果膠及總果膠含量顯著下降（P＜0.05），水溶性果膠含量顯著上升（P＜0.05）。這表明凍結(jié)處理對(duì)梨果實(shí)中果膠有顯著的影響，冷凍導(dǎo)致果實(shí)的細(xì)胞壁受到損傷，造成細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)降解及果膠損失。原果膠向水溶性果膠及果膠酸等物質(zhì)轉(zhuǎn)變，使得水溶性果膠含量升高。同時(shí)果膠含量的變化與凍結(jié)樣品硬度值的變化趨勢(shì)相一致，這也說(shuō)明了果實(shí)軟化與果膠物質(zhì)變化密切相關(guān)。凍結(jié)處理組中，-40IF-T原果膠和總果膠含量最高，分別為16.16%、18.30%；其次是-40IF 處理組，分別為15.36%、17.67%；與-20IF 相比，-40IF-T 水溶性果膠含量降低了31.85%。這表明，凍結(jié)速率的提高能夠有效降低組織細(xì)胞的損傷，抑制原果膠的降解及果膠物質(zhì)的流失，保持細(xì)胞壁的堅(jiān)挺狀態(tài)，維持解凍后果實(shí)硬度品質(zhì)。冷凍草莓研究結(jié)果也表明，快速凍結(jié)在一定程度上抑制了原果膠分解[38]。同一凍結(jié)溫度下，較單一浸漬冷凍處理組相比，復(fù)合浸漬冷凍組的原果膠含量較高，水溶性果膠含量較低。這表明使用多元載冷劑或在載冷劑中添加冷凍保護(hù)劑在一定程度上可以抑制細(xì)胞壁多糖的降解。

圖5 浸漬冷凍對(duì)梨果膠含量的影響Fig.5 Effect of immersion freezing on gum content of pear

2.5 浸漬冷凍對(duì)梨水溶性果膠紅外光譜及顯微結(jié)構(gòu)的影響

傅里葉紅外光譜是分析多糖分子結(jié)構(gòu)的重要工具，分子結(jié)構(gòu)的變化會(huì)在吸收峰的位置及強(qiáng)度上有所體現(xiàn)。新鮮及不同浸漬冷凍處理后梨水溶性果膠傅里葉紅外光譜如圖6 所示。在3300～3500 cm-1處的寬拉伸峰代表了羥基的振動(dòng)，在2929 cm-1左右處觀(guān)察到的小吸收峰是由于C-H 伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的[39]。在1747 cm-1處的吸收峰由于酯羰基的C=O 鍵的伸縮振動(dòng)，1610 cm-1處的是不對(duì)稱(chēng)羧基（COO-）伸縮振動(dòng)，這兩處的吸收峰面積可以來(lái)預(yù)測(cè)甲酯化程度[40]。在鈣浸漬處理草莓[25,41]研究中指出，低酯化度有利于鈣離子與水溶性果膠交聯(lián)，從而抑制其分解。1400 cm-1處吸收峰表示C-H 鍵的伸縮振動(dòng)，在1101 cm-1處的吸收峰是由于果膠糖基殘基的吡喃糖環(huán)的拉伸振動(dòng)[42]。圖6 顯示了不同處理組的水溶性果膠的特征吸收峰。經(jīng)凍結(jié)處理后2929 cm-1處吸收峰較CK 組有所減小，3435 cm-1處的峰沒(méi)有明顯變化。與CK 組1101.35 cm-1處吸收峰相比，浸漬冷凍處理組在該處的吸收峰均向左偏移，同時(shí)峰強(qiáng)度有所減弱。與CK 組相比，-20IF、-20IF-T、-40 F 和-40IF-T 處理組1747 cm-1處只能觀(guān)察到微弱的吸收峰，近乎趨近于直線(xiàn)增長(zhǎng)，但各冷凍處理組紅外光譜圖未有新增的峰。這表明浸漬凍結(jié)處理后對(duì)梨果實(shí)中水溶性果膠結(jié)構(gòu)沒(méi)有影響。各處理組之間水溶性果膠紅外光譜圖沒(méi)有明顯的差異。這表明不同溫度冷凍處理及海藻糖和聚賴(lài)氨酸的添加對(duì)水溶性果膠的結(jié)構(gòu)沒(méi)有明顯的影響。冷凍梨解凍后發(fā)生軟化，且伴隨汁液損失，導(dǎo)致各果膠含量發(fā)生變化。但傅里葉紅外光譜測(cè)定水溶性果膠化學(xué)結(jié)構(gòu)中各官能團(tuán)吸收峰與新鮮樣品中并無(wú)區(qū)別，可能凍結(jié)沒(méi)有改變梨水溶性果膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

圖6 不同浸漬冷凍條件下梨水溶性果膠傅里葉紅外光譜圖Fig.6 Fourier infrared spectra of water-soluble pectin of pear under different immersion freezing conditions

原子力顯微鏡（AFM）作為一種成像工具可以來(lái)觀(guān)察水果和蔬菜中食物大分子和膠體的變化[43]。如圖7 所示是新鮮果實(shí)及不同浸漬冷凍處理?xiàng)l件下梨水溶性果膠的原子力顯微圖像。從圖7 可以觀(guān)察到云母片上的水溶性果膠聚合物是許多小的橢圓形。IMAIZUMI 等[44]報(bào)道了獼猴桃中水溶性果膠聚合物也是類(lèi)似結(jié)構(gòu)。與新鮮的皇冠梨相比，冷凍處理后AFM 圖中圓點(diǎn)分布更密集，更加聚集，但水溶性果膠高度略有降低。這可能是由于凍結(jié)處理導(dǎo)致果實(shí)軟化，在酶作用下原果膠向水溶性果膠轉(zhuǎn)化，造成樣品中水溶性果膠含量上升[45]，在顯微鏡下呈現(xiàn)成片聚集分布狀態(tài)。

圖7 浸漬冷凍條件下梨水溶性果膠原子力顯微圖Fig.7 AFM diagram of pear soluble pectin under immersion freezing condition

2.6 浸漬冷凍對(duì)梨微觀(guān)結(jié)構(gòu)的影響

除物理化學(xué)性質(zhì)外，細(xì)胞的微觀(guān)結(jié)構(gòu)圖也可反映果實(shí)受到的機(jī)械損傷。緩慢的凍結(jié)速率會(huì)產(chǎn)生較大的冰晶對(duì)食物組織造成不可逆的損傷，而快速的凍結(jié)速率通?？梢酝ㄟ^(guò)產(chǎn)生細(xì)小且均勻的冰晶來(lái)保持食物的微觀(guān)結(jié)構(gòu)。如圖8 可知，不同處理?xiàng)l件下，梨果實(shí)細(xì)胞的微觀(guān)結(jié)構(gòu)存在明顯差異。新鮮梨（CK）的細(xì)胞結(jié)構(gòu)分明，紋理清晰，細(xì)胞孔洞大小較為一致，排列規(guī)律，細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整。而經(jīng)過(guò)冷凍處理后的各組細(xì)胞結(jié)構(gòu)都受到一定的破壞，細(xì)胞孔洞呈現(xiàn)大小不一，細(xì)胞撕裂，還存在部分坍塌。經(jīng)-20IF 處理的樣品微觀(guān)結(jié)構(gòu)中細(xì)胞孔徑最大，組織塌陷、收縮最為嚴(yán)重，-20IF-T 處理組次之。-40IF 及-40IF-T 處理均具有比-20IF 及-20IF-T 處理組更完整的微觀(guān)結(jié)構(gòu)。這可能是因?yàn)?40 ℃凍結(jié)條件下凍結(jié)速率快，相變時(shí)間短可以促進(jìn)樣品中可凍結(jié)的水分快速轉(zhuǎn)化為冰晶[46]。較高的熱傳遞促進(jìn)大量細(xì)小冰晶形成，對(duì)組織細(xì)胞造成的損傷較小。從而降低了因細(xì)胞壁改性引起的細(xì)胞壁損傷和組織撕裂等現(xiàn)象，因此，樣品的微觀(guān)結(jié)構(gòu)較為完整?？梢?jiàn)，凍結(jié)食品微觀(guān)結(jié)構(gòu)的變化與凍結(jié)溫度密切相關(guān)。SOPHIE 等[10]研究了蘋(píng)果組織在三種不同溫度下冷凍后的細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化，結(jié)果表明較低的凍結(jié)溫度下細(xì)胞損傷較小，在土豆[47]、蘿卜[48]等研究中顯示了相同的結(jié)果。在相同凍結(jié)溫度下，其凍結(jié)速率沒(méi)有較大差異，但復(fù)合浸漬冷凍處理組SME 圖像較單一浸漬冷凍組細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整，組織塌陷少。這表明所選用的復(fù)合浸漬液能保持冷凍食品的微觀(guān)結(jié)構(gòu)。這可能是由于海藻糖能夠防止大冰晶的生長(zhǎng)，保護(hù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)在冷凍過(guò)程中不受冰晶損傷。

圖8 浸漬冷凍對(duì)梨微觀(guān)結(jié)構(gòu)的影響（130×）Fig.8 Effect of immersion freezing on microstructure of pear (130×)

3 結(jié)論

本試驗(yàn)研究了浸漬冷凍對(duì)鮮切皇冠梨質(zhì)地的影響。結(jié)果表明：-40 ℃復(fù)合浸漬凍結(jié)處理更好地維持梨果實(shí)的硬度，抑制原果膠的分解及水溶性果膠含量的升高，降低果實(shí)內(nèi)部果膠的損失，維持了細(xì)胞壁原有的結(jié)構(gòu)。-40 ℃浸漬冷凍處理組中，梨細(xì)胞的微觀(guān)結(jié)構(gòu)更接近新鮮果實(shí)，細(xì)胞結(jié)構(gòu)清晰，排布更為規(guī)律，無(wú)明顯細(xì)胞塌陷。同時(shí)能夠抑制凍結(jié)過(guò)程中浸漬液溶質(zhì)向梨中的滲透。綜上所述，降低冷凍溫度及復(fù)合載冷劑的使用有利于抑制解凍后皇冠梨質(zhì)地的軟化，維持果實(shí)細(xì)胞原有結(jié)構(gòu)，降低冷凍過(guò)程中浸漬液溶質(zhì)的大量滲透，減少過(guò)量外源物質(zhì)對(duì)細(xì)胞的損傷。

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