凍結溫度對苣荬菜球品質的影響

張海燕 康三江 茍麗娜 袁晶 宋娟

摘要：以野生苣荬菜為材料，研究了不同凍結溫度（-20、-30、-40 ℃）對其品質的影響。結果表明，在-40 ℃凍結條件下，苣荬菜球通過最大冰晶生成帶的時間最短，約為15.8 min;其次是-30 ℃的時間為29.6 min;-20 ℃時通過最大冰晶生成帶的時間最長，約為89.6 min。3種不同凍結方式對苣荬菜球色澤、硬度的影響差異顯著。-30 ℃下凍結的苣荬菜球的色澤最好，硬度損失率較小;-40 ℃條件下的次之，-20 ℃的色澤最差，硬度損失率較大。綜合比較，-30 ℃凍結條件下苣荬菜球品質優于其他凍結溫度。

關鍵詞：凍結溫度;野生苣荬菜球;凍結速率;品質

中圖分類號：S609 ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ?文章編號：1001-1463（2019）10-0029-06

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2019.10.007

Abstract：In this study， the effects of different freezing temperatures （-20， -30， -40 ℃） on the quality of wild Sonchus brachyotus DC. were studied. The results showed that the time of Sonchus brachyotus DC. passing through the largest ice crystal formation zone was the shortest under the freezing condition of -40 ℃， about 15.8 min;Followed by the time of -30 ℃ for 29.6 min; The passing through the largest ice crystal formation zone was longest under the freezing condition of -20 ℃， about 89.6 min. The effects of three different freezing temperature on the color and hardness of the Sonchus brachyotus DC. were significant. The frozen Sonchus brachyotus DC. had the best color and the minimum hardness loss rate at -30 ℃， the -40 ℃ was the second， the -20 ℃ had the worst color， and the maximum hardness loss rate. Comprehensive comparison showed that the quality of the Sonchus brachyotus DC. at -30 ℃ was better than the other freezing temperatures.

Key words： Freezing temperature;Wild Sonchus brachyotus DC.;Freezing rate;Quality

苣荬菜（Sonchus brachyotus DC.）為菊科（Compositae）苦首菜屬（Sonchus L.）植物苣荬菜的全草，一年或多年生草本植物，亦稱荬菜、野苦菜、苦葛菜、取麻菜，廣泛分布于我國北方海拔200～2 300 區域的荒山坡地、路旁、海灘等處，現人工栽培技術也日趨成熟[1 - 2 ]。苣荬菜營養成分非常豐富，含有各種維生素，膳食纖維及鈣、鐵、鎂、鋅、錳、鈦和硒等多種營養元素及許多具有生物活性的倍半萜、三萜、黃酮及甾體類等化合物[3 - 7 ]，具有較強的清除自由基和抗氧化等的保健功能，既可作蔬菜食用，又可作藥材，具有降血壓、降膽固醇、降血糖、抗菌、抗腫瘤、治肝和保肝等藥理作用[8 - 11 ]。民間多在夏秋季以苣荬菜幼嫩莖葉作涼菜、湯羹等菜肴食用，其產品開發主要包括速凍食品、保健茶、干制品及罐頭，但產品上市仍較少見[12 ]。目前苣荬菜相關研究多集中于多糖類、黃酮類、有機酸類、多酚類及脂肪酸類等成分提取及生理活性方面[13 - 19 ]，以及抗炎、保肝等藥理作用等[20 - 21 ]。苣荬菜是一種營養價值極高的純天然無污染綠色山野菜，具有廣闊的發展前景，但野生苣荬菜產量有限，季節性很強，采摘后容易出現萎蔫、褐變等品質劣變現象。

速凍保鮮加工技術可減少食品尤其是水果、蔬菜等植物性食品營養損失，保持其色、香、味、形，因而在果蔬貯藏保鮮領域得到廣泛應用[22 - 23 ]。速凍的凍結速率高，凍結終溫低，有效減少了細胞內外滲透壓的較大變化，同時形成較小的冰晶，能夠較好的保留原食品細胞組織結構[24 ]。球形速凍野菜在后期解凍和食用處理過程中非常方便，符合消費者對速凍食品方便化的需求，目前，有關球形速凍苣荬菜的研究非常少見。我們采用不同凍結溫度對野生苣荬菜球進行低溫凍結，研究不同凍結溫度苣荬菜球品質變化的影響，旨在為速凍苣荬菜球加工工藝的優化及提高產品質量提供參考。

1 ? 材料與方法

1.1 ? 供試材料

試驗材料苣荬菜為多年生草本，地下具橫走莖，白色。莖生葉片長圓狀披針形，中脈白色，葉片基部抱莖，頭狀花序生莖頂，花黃色，花果期6 — 9月[25 ]。供試材料均采自甘肅省武威市天?？h山林間，成熟季為7 — 8月份，人工采摘。選擇植株大小均一，色澤均勻，成熟度一致，無傷、蟲、病害的樣品供試。試劑氯化鈉、碳酸氫鈉、氯化鈣（分析純）均由天津市富宇精細化工有限公司生產。

1.2 ? 儀器與設備

供試儀器超低溫冰箱由青島海爾公司提供，L93-3智能溫度記錄儀由杭州路格科技有限公司生產，ST2118美的電磁爐由美的集團生產，CR-400型色差計由日本柯尼卡公司生產，CT3質構儀由美國博勒飛公司生產，BL-2200H電子天平由日本島津公司生產。

1.3 ? 試驗方法

1.3.1 ? ?速凍苣荬菜球加工工藝流程 ? ?原料→分選→清洗→切分→NaCl溶液浸泡→NaHCO3護色液漂燙→冰水迅速冷卻→CaCl2溶液浸泡→預冷→滾揉成球形→不同終溫條件下速凍→包裝→冷藏。

1.3.2 ? ?樣品制備 ? ?取經過挑選分揀、去除根部、清洗后的新鮮野生苣荬菜（24 h以內采摘），切分為3.0～4.0 cm的小段，放置在0.8% NaCl溶液中常溫浸泡30 min，撈出瀝水，浸入0.3% NaHCO3護綠液中，在（92±1）℃下漂燙80 s后撈出，立即用2～6 ℃的冰水迅速冷卻至中心溫度10 ℃以下撈出瀝水，置2 g/kg CaCl2溶液中常溫浸泡30 min，撈出瀝水，在4 ℃冰箱中預冷5～10 min，且在4 ℃環境中迅速滾揉成直徑為2.0～3.0 cm的球形，在不同凍結溫度下（-20、-30、-40 ℃）下凍結至苣荬菜球中心溫度低于-18 ℃。包裝，-18 ℃下凍藏，取樣品置4 ℃冰箱中解凍至中心溫度達到-5 ℃（以刀能切開為準），測定各項指標。

1.4 ? ?測定方法

1.4.1 ? ?凍結曲線測定 ? ?溫度變化的測定采用經校正的多溫路數顯溫度計進行測定和記錄（中心溫度記錄起始點均為4 ℃，儀器精度0.1 ℃）。選擇苣荬菜球球心位置及表面2個位置插入3個探頭，將自動溫度記錄儀設定溫度采集時間10 s，速凍時記錄溫度隨時間變化的曲線即凍結曲線。稱取300 g/份處理后的苣荬菜，分別設置-20、-30、-40 ℃的速凍終溫進行速凍，測定速凍凍結曲線。

1.4.2 ? ?色差測定 ? ?應用CIE-Lab表色系統。目前國際上通常用亨特（Hunter）標度來檢測色澤，L*值（Lightness，亮度）越大，顏色越亮，L*=0表示黑色，L*=100表示白色;a*值（redness，紅色度）代表紅色與青綠色相比的程度，其值越大表示綠色損失越嚴重，從綠到紅a*值為-80～100;b*值（yellowness，黃色度）代表黃色與藍色相比的程度，其值越大，顏色越黃，從藍到黃b*值為-80～70[25 - 26 ]。本試驗分別用L*（亮度值）、a*（紅綠值）和 b*（黃藍值）表征野生苣荬菜在加工中顏色的變化。

1.4.3 ? ?硬度測定 ? ?選擇長度均一、同一部位的苣荬菜段，采用CT3質構儀進行TPA質構分析，探頭TA44，夾具TA-TPB，目標距離5 mm，觸發點7 g，測試速度0.5 mm/s，重復5次，取平均值。

硬度損失率=[（鮮樣硬度-樣品硬度）/鮮樣硬度×100%]

1.5 ? 數據分析

所有指標測定均3次重復，取平均值。采用Excel 2007、SPSS 22.0對數據進行整理與分析，采用Duncan法進行差異顯著性檢驗，顯著性水平P≤0.05，方差分析結果用字母a～c表示，數據以（均值±標準差）表示。

2 ? 結果與分析

2.1 ? 不同凍結溫度對苣荬菜凍結時間的影響

凍結速率是影響速凍產品品質及造成低溫斷裂的重要因素。凍結速率越快，細胞結晶時間越短，速凍過程中生成的冰晶體積越小，分布越均勻，對樣品細胞的損傷越小，產品的質量越好。但凍結速度過快會引起果蔬的宏觀龜裂和微觀結構的破壞，從而引起果蔬質地變劣、風味流失、色澤褐變等不良后果，甚至失去商品價值[27 ]。通常凍結曲線中溫度下降的變化可分為初期、中期和后期3個階段。通過苣荬菜球分別在溫度-20、-30、-40 ℃時隨凍結時間的變化規律（圖1）可以看出，凍結初期和后期苣荬菜球中心溫度下降較快，中期（曲線較平坦部分）溫度下降較為緩慢，符合一般食品的凍結曲線規律。果蔬的最大冰晶生成帶指溫度從-1 ℃降低到-5 ℃的范圍，其中果蔬中約80%的水分會在最大冰晶生成帶中凍結成冰晶，并釋放出大量的潛熱，因而在最大冰晶生成帶溫度下降緩慢，曲線平緩。苣荬菜細胞組織在此溫度區間易受到大量生成的冰晶體的機械壓迫，因此最大冰晶生成帶也是凍結過程中對苣荬菜品質帶來損害最大的溫度區間。其中，在-20 ℃下凍結過程中苣荬菜球通過最大冰晶生成帶的時間最長，約89.6 min，屬于慢凍范疇;-30 ℃凍結所用時間次之，約為29.6 min;-40 ℃凍結所用時間最短，約15.8 min;-30、-40 ℃凍結所用時間均小于30 min，可歸為速凍范疇。一般認為，食品凍結要求快速通過最大冰晶生成帶[28 ]，以降低由于冰晶體積較大、分布不均勻而帶來的營養物質損失、蛋白變性、脂肪氧化等問 題[29 ]，適當的凍結溫度下所造成的干耗、汁液損失、營養物質損失較小[30 ]。因此，不能僅依據凍結速率的大小選擇產品適宜的凍結溫度，還應綜合考慮產品的品質。

2.2 ? 不同凍結溫度對苣荬菜色澤的影響

產品色澤是評價速凍果蔬新鮮度和營養價值的一個重要指標。綠色蔬菜的綠色來自于葉綠素，研究速凍過程中苣荬菜顏色的變化以減少葉綠素的損失，保持苣荬菜天然的綠色就顯得格外重要。通過表1可以看出，不同速凍終溫對速凍苣荬菜球的色差值L*，a*和b*值的影響也不同。 ? ? 在-30 ℃凍結條件下，L*、b*值較大，a*值較小，說明-30 ℃下凍結的苣荬菜球顏色較綠較鮮亮，色澤最好;-40 ℃條件下的次之，-20 ℃條件下的色澤最差。-20 ℃下苣荬菜球色澤較暗的原因可能是相對慢速的降溫使體積不均勻收縮引起的[31 ]，同時，相對于-30 ℃和-40 ℃，-20 ℃凍結的苣荬菜菜體較為緩慢的通過最大冰晶生成帶，在此期間，菜體細胞內外的水分形成的冰晶會逐漸聚集形成體積較大的冰塊而引起的體積膨脹對細胞造成機械損損傷，導致細胞水分外滲，可能致使部分細胞液中包括葉綠素等色素物質的損失[32 ]。葉綠素酶在具有降解葉綠素的作用的同時還具有合成綠葉素的作用，低溫會抑制酶的活性[33 ]，進而抑制葉綠素的合成速度。-30 ℃下凍結的苣荬菜球色澤優于-40 ℃，這可能是因為低溫會抑制葉綠素的合成。3個不同終溫條件下L和a的變化的差異均顯著，-20 ℃分別與-30 ℃、-40 ℃相比，b的變化差異顯著，-30 ℃與-40 ℃相比差異不顯著?？梢?，-30 ℃下凍結最有利于保持苣荬菜球色澤品質。

2.3 ? 不同凍結溫度對苣荬菜球硬度的影響

由于苣荬菜球制備工藝中采用質量分數為2.0%的CaCl2溶液浸泡，可與菜體中果膠類物質反應增加硬度，樣品解凍后，苣荬菜球感官狀態較好，解凍后菜體相對硬挺，表現較小程度的萎蔫。由圖2可以看出，不同凍結溫度對苣荬菜球硬度的影響不同，其 中-20 ℃下凍結的苣荬菜球硬度損失率最大，達到36.73%;-30 ℃下速凍的苣荬菜球的硬度損失率最小，為17.56 %;-40 ℃下凍結的苣荬菜球硬度損失率介于-30～-20 ℃，且不同凍結溫度下苣荬菜球的硬度存在顯著差異。凍結過程造成硬度下降的主要原因是快速降溫體積不均勻收縮，細胞水分外滲引起脫水損傷，以及水結成冰體積膨脹對細胞造成機械損傷[34 - 35 ]。-20 ℃下凍結的苣荬菜球硬度損失率最高，這可能由于菜體緩慢的通過最大冰晶生成帶，期間苣荬菜菜體細胞壁及細胞膜受損，細胞內外的滲透壓差逐漸變大[36 ]，導致其硬度較差。

3 ? 結論

研究表明，苣荬菜球的凍結符合一般果蔬的凍結特性，分為明顯的3個階段，快速凍結有利于保持苣荬菜的品質。-40 ℃凍結的苣荬菜球的凍結速率最快，約為15.8 min;其次是-30 ℃，時間為29.6 min;-20 ℃下凍結速率最慢，約為89.6 min。3種不同凍結方式對苣荬菜菜體色澤、硬度的影響差異顯著，-30 ℃下凍結的苣荬菜球的色澤最好，硬度損失率較小;-40 ℃條件下的次之，-20 ℃的色澤最差，硬度損失率較大。綜合分析，-30 ℃下凍結的苣荬菜球的品質優于其他凍結溫度。

參考文獻：

[1] 于翠蘭，靳長軍，高喜才. ?菜藥兼用植物：苣荬菜[J]. ?北京農業，1996（3）：38-39.

[2] 馬永鑫. ?小隴山林區苦苦菜栽培及開發前景[J]. ?現代園藝，2015（18）：32.

[3] 邵成雷. ?苣荬菜的營養及藥理作用[J]. ?食品與藥品. ?2005，7（6）：63-65.

[4] SUKADANA I M，SANTI S R. Antibacterial compounds present on n-exane extract of tempuyung leaves （Sounchus arvensis L.）[J]. Majalab Obat Tradisional，2011，6（1）：1-6.

[5] 田 ? 芳. ?苦菜的功能成分及產品開發[J]. ?中國食物與營養，2009（3）：30-31.

[6] 劉海霞，裴香萍，杜晨暉，等. ?UHPLC-Q Exactive軌道肼高分辨質譜分析中華苦荬菜與苣荬菜中主要化學成分[J]. ?中草藥，2018，49（7）：1543-1547.

[7] 武 ? 斌，張朝鳳，張 ? 勉. ?苣荬菜全草中的三萜類成分[J]. ?藥學與臨床研究，2010，18（3）：276-277.

[8] 戴凌燕，朱 ? 丹，薛 ? 軍. ?黑龍江省各地苣荬菜對自由基的清除作用研究[J]. ?黑龍江八一農墾大學學報，2008，20（1）：1-4.

[9] 溫博棟，邱建波. ?苣荬菜的研究進展[J]. ?中國醫院藥學雜志，2010，30（21）：1852-1853. [10] 董慶海，李雅萌，吳福林，等. ?苣荬菜的研究進展[J]. ?特產研究，2018，40（3）：75-78.

[11] 楊 ? 光，李記爭，馬 ? 琳，等. ?苣荬菜對糖尿病小鼠血糖血脂及抗氧化酶的影響[J]. ?中藥材，2010，33（7）：1132-1135.

[12] 李 ? 靜. ?苦苣保健茶加工工藝研究[D]. ?保定：河北農業大學，2013.

[13] CHAIRUL S M，SUMARNY R，CHAIRUL D. Antioxidan activity of aqueous extract of Sonchus arvensis L. in vitro [J]. ?Majalah Farmasi Indonesia，2003，14（4）：208-215.

[14] 陳瓊玲. ?響應面優化首賣菜中水溶性膳食纖維提取及其理化性質[J]. ?食品工業，2017，38（10）：93-97.

[15] 劉 ? 蓉. ?苦菜多糖及飲品的研究與開發[D]. ?天津：天津科技大學，2011.

[16] ATI K R. ?Evaluation of flavonoids and diverse antioxidant activities of Sonchus arvensis[J]. Chemistry Central Journal，2012，6（1）：1-7.

[17] SHUKLA S，KUMAR A，BAHADUR L，et al. Fatty acid composition of Sonchus arvensis [J]. ?Indian Journal of Natural Products &Resources. ?2015，6（1）：62-64.

[18] ALI KR. Evaluation of flavonoids and diverse antioxidant activities of Sonchus arvensis[J]. ?Chemistry Central Journal，2012，6（1）：1-7. [19] SHUKLA S，KUMAR A，BAHADUR L，et al. Fatty acid composition of Sonchus arvensis L. roots[J]. ?Indian Journal of Natural Products & Resources，2015，6（1）：62-64.

[20] 劉海霞，裴香萍，裴妙榮，等. ?中華苦英菜和芭英菜抗炎保肝藥理作用實驗研究[J]. ?山西中醫學院學報，2016，17（1）：19-20.

[21] 劉海霞，裴香萍，杜晨暉，等. ?UHPLC-Q Exactive軌道脫高分辨質譜分析中華苦英菜與芭英菜中主要化學成分[J]. ?中草藥，2018，49（7）：1543-1547.

[22] 張 ? 楠，朱子雄. ?保鮮處理對雙孢蘑菇品質的影響研究綜述[J]. ?甘肅農業科技，2017（9）：63-68.

[23] 馮毓琴，李翠紅，慕鈺文，等. ?高原夏菜高效預冷與保鮮貯運技術簡述[J]. ?甘肅農業科技，2018（8）：84-86.

[24] LOUTREUL J，CAZEAUX C，LEVERT D， et al. ?Prevalence of human noroviruses in frozen marketed shellfish，red fruits and fresh vegetables[J]. ?Food & Environmental Virology，2014，6（3）：157-168.

[25] 車晉滇. ?二百種野菜鑒定與食用手冊[M]. ?北京：化學工業出版社，2012.

[26] 張建琪，楊文宇，石冬俊，等. ?黑果枸杞色素在水溶液中的降解動力學及護色劑的篩選[J]. ?食品科學，2016，37（19）：94-99.

[27] 馬正強，崔靈綢，張貝貝，等. ?熱燙處理對香椿葉綠素及顏色的影響[J]. ?中國食品學報，2017，17（1）：179-185.

[28] ALBERTO D J，FERN？魣NDEZ-SEARA J. ?Experimental evaluation of a cascade refrigeration system prototype with CO2 and NH3 for freezing process applications[J]. ?International Journal of Refrigeration，2010，34（1）：257-267.

[29] 劉茜茜. ?山野菜速凍關鍵技術的研究及應用[D]. ?哈爾濱：東北農業大學，2017.

[30] CHENG LINA，SUN DAWEN，ZHU ZHI-WEI，et al. ?Effects of high pressure freezing（HPF） on denaturation of natural actomyosin extracted from prawn （Metapenaeusensis） [J]. ?Food Chemistry，2017，229：252-258.

[31] 謝安國. ?冷凍冷藏過程中豬肉的光譜特性研究及其品質的快速檢測[D]. ?廣州：華南理工大學，2016.

[32] 劉艷春，王維民，蘇 ? 陽，等. ?不同凍結速率對凍后番木瓜品質的影響[J]. ?食品工業科技，2015，36（14）：335-339.

[33] GIOVAGNETTI V，BRUNET C，CONVERSANO F，et al. ?Assessing the role of dust deposition on phytoplankton ecophysiology and succession in a low-nutrient low-chlorophyll ecosystem：mesocosm experiment in the Mediterranean Sea[J]. Biogeosciences，2013，9（12）：2973-2991.

[34] DONGEN-VOGELS V V，SEYMOUR J R， MIDDLETON J F，et al. Shifts in picophytoplankton community structure influenced by changing upwelling conditions[J]. ?Estuarine Coastal & Shelf Science，2012，109（8）：81-90.

[35] 王延圣，羅自生. ?一氧化氮對冷藏后香蕉成熟過程中葉綠素代謝和果實品質的影響[C]//中國食品科學技術學會. ?中國食品科學技術學會中國食品科學技術學會第十一屆年會論文摘要集，北京：[出版社不詳]. ?2014.

[36] 張秀玲，劉茜茜，柳曉晨，等. ?速凍終溫對刺嫩芽水分結晶及質構的影響[J]. ?食品工業科技，2017，38（3）：49-51.

（本文責編：陳 ? ?偉）