一种射频解冻草莓的方法及其应用

1.本发明属于食品加工技术领域，具体涉及一种草莓的保鲜方法。


背景技术：

2.草莓富含糖类、维生素c、氨基酸、矿物质、多酚等多种营养成分和生物活性质，能够抗氧化、抗癌、降血糖、消炎、抗肥胖等，具有“水果皇后”的美誉。成熟草莓果实酸甜可口，柔软多汁色香味俱佳，深受消费者喜爱。草莓的生长周期短、经济效益高，是世界上栽培最为广泛果树种类之一。2020年我国草莓的种植面积已接近13.16万公顷，居世界首位，是全球最大的草莓生产与消费国。随着草莓新品种的培育引进、种植技术的推广、保鲜贮藏加工技术的优化和销售模式的创新，我国的草莓产业仍在不断地扩大。
3.草莓在常温下呼吸强度大，成熟期短，室温条件下不耐贮藏，至多能放置1～2天；同时，草莓果皮薄，质地柔软，易在运输和贮藏过程中出现机械损伤，从而引起微生物侵染，感染灰霉病和根霉病，出现变色、变味腐烂变质腐等问题，缩短了鲜食草莓的销售期和货架寿命(乔勇进,王海宏,方强,张绍铃,徐芹.草莓采后处理及贮藏保鲜的研究进展[j].上海农业学报,2007(01):109-113)，造成经济损失。所以延长草莓的货架寿命，或探索合适的草莓贮藏加工技术是草莓行业急需解决的问题。
[0004]
速冻作为目前草莓主要的初级加工方式，是延长草莓货架寿命的有效方法，能较好地保留新鲜草莓的色香味和营养物质。同时，解冻通常被视作冻结的逆过程，此过程同样涉及到原料与传热介质或环境、原料内部之间的热量传递，以及品质的潜在变化(尤瑜敏.冻结食品的解冻技术[j].食品科学,2001(08):87-90)。


技术实现要素：

[0005]
针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的是探讨适于草莓的解冻工艺，提出一种射频解冻草莓的方法，
[0006]
本发明的第二个目的是提出所述射频解冻草莓的方法在草莓保鲜中的应用。
[0007]
实现本发明上述目的的技术方案为：
[0008]
一种射频解冻草莓的方法，解冻的操作为：将速冻的草莓用功率4～8kw、频率10～50mhz振荡射频系统进行解冻。
[0009]
其中，对于200～300g的速冻草莓，射频解冻的解冻时间为5.0min～15min。
[0010]
进一步地，所述振荡射频系统包括两个相对的金属电容器板，草莓放置在两个金属电容器板之间充当介质，板极间距范围为5cm～30cm。
[0011]
其中，解冻操作中，两个金属电容器板之间距离为15cm～17cm，射频解冻的时间为10min～15min。
[0012]
优选地，解冻操作中，将速冻的草莓用功率6kw、频率20～30mhz振荡射频系统进行解冻。
[0013]
更优选地，两个金属电容器板之间距离为16cm，射频解冻的时间为13～14min。
[0014]
本发明所述方法在草莓保鲜中的应用，包括速冻和解冻的操作，
[0015]
速冻的操作为：采摘的草莓通过速冻保存在-17～-19℃下；
[0016]
解冻的操作为所述的射频解冻草莓的方法。
[0017]
其中，速冻的操作为：采摘的新鲜草莓用液氮速冻，速冻后在-18℃冻藏。
[0018]
本发明的有益效果在于：
[0019]
本发明针对草莓解冻过程中易出现的品质问题，如颜色改变、营养物质流失、微生物滋生腐败等，比较了低温解冻、微波解冻、射频解冻等解冻技术，其中射频技术展示出品质优越性。
[0020]
实验结果显示，射频解冻极大提高了草莓的解冻效率，且解冻时间均远低于低温解冻。相较于低温和微波解冻技术，射频技术降低了速冻草莓解冻后的汁液流失率，更好地保持了草莓的色泽、硬度值和tss含量，并对总酚、花色苷、维生素c等草莓中重要活性成分及抗氧化活性有更好的保留效果。同时，射频解冻相对缓解了微波解冻中易出现的局部“过解冻”、解冻非常不均匀的问题，是相对更优良的解冻草莓的技术。
附图说明
[0021]
图1为不同解冻处理后草莓的汁液流失率比较图。图中不同字母表示各组之间差异显著(p《0.05)。
[0022]
图2为不同解冻处理后草莓的硬度比较图。图中不同字母表示各组之间差异显著(p《0.05)。
[0023]
图3为不同解冻处理后草莓可溶性固形物(a)和可滴定酸(b)含量比较图。图中不同字母表示各组之间差异显著(p《0.05)。
[0024]
图4为不同解冻处理后草莓总酚(a)、花色苷(b)抗坏血酸(c)的保留率比较图。图中不同字母表示各组之间差异显著(p《0.05)。
[0025]
图5为不同解冻处理后草莓的500
×
sem图像，图中：a-鲜样对照；b-低温解冻；c-微波解冻；d-射频解冻(16cm)；e-射频解冻(14cm)；f-射频解冻(12cm)。
[0026]
图6为不同解冻处理对草莓抗氧化活性的影响对比图。
具体实施方式
[0027]
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0028]
如无特殊说明，说明书中采用的手段均为本领域已有的技术手段。
[0029]
射频加热系统型号为gjg-6b-27-jy，购自河北华氏纪元高频设备有限公司。
[0030]
实施例1速冻-低温解冻
[0031]
新鲜草莓清洗干净，去除萼片，用纸巾擦干，然后放入金属容器内，倒入液氮，直至液氮浸没，控制在3min内完成速冻；草莓速冻后放置在密封包装袋中，贮藏于-18℃的冰柜中待用，每批速冻草莓样品约250g。
[0032]
本实验分别采用低温解冻、微波解冻、射频解冻处理速冻后的草莓。
[0033]
低温解冻：将草莓样品从-18℃的冰柜中取出，放置在4
±
1℃的冷藏冰箱中进行解冻，控制解冻终点为中心温度达到0
±
1℃；
[0034]
实施例2速冻-微波解冻
[0035]
微波解冻：将草莓样品从-18℃的冰柜中取出，放置于微波炉中，调节功能至“智能解冻”档位，设置重量进行解冻，控制解冻终点为中心温度达到0
±
1℃；
[0036]
实施例3速冻-射频解冻
[0037]
射频解冻：将草莓样品从-18℃的冰柜中取出，放置于功率6kw、频率27.12mhz、板极间距范围为5cm～30cm的振荡射频系统中，参考预实验结果，调节板极间距为16cm，进行解冻，高压档位选择二档半压(阳压3.5kv)，控制解冻终点为中心温度达到0
±
1℃。
[0038]
实施例4速冻-射频解冻
[0039]
射频解冻：将草莓样品从-18℃的冰柜中取出，放置于功率6kw、频率27.12mhz、板极间距范围为5cm～30cm的振荡射频系统中，参考预实验结果，调节板极间距为14cm，进行解冻，高压档位选择二档半压(阳压3.5kv)，控制解冻终点为中心温度达到0
±
1℃。
[0040]
实施例5速冻-射频解冻
[0041]
射频解冻：将草莓样品从-18℃的冰柜中取出，放置于功率6kw、频率27.12mhz、板极间距范围为5cm～30cm的振荡射频系统中，参考预实验结果，调节板极间距为12cm，进行解冻，高压档位选择二档半压(阳压3.5kv)，控制解冻终点为中心温度达到0
±
1℃。
[0042]
试验例：解冻后草莓性状比较
[0043]
本试验中，按照以下公式计算汁液流失率。
[0044][0045]
采用硬度计测量新鲜草莓样品和解冻后草莓样品的硬度。采用色差仪测量草莓样品表面的色差。采用手持糖量计测量草莓样品的可溶性固形物含量。采用全自动电位滴定仪测定可滴定酸含量，参照福林酚法测定草莓样品中的总酚含量，采用ph示差法测定草莓样品中的花色苷含量。采用高效液相色谱法测定抗坏血酸含量。采用dpph、frap测定草莓样品中的抗氧化值。采用平板计数法测定草莓样品中菌落总数，参考gb4789.2-2016方法。采用扫描电子显微镜sem观察解冻后草莓的微观结构。采用低场核磁共振测定弛豫时间t2分析水分子的存在状态和分布。
[0046]
实施例1-5采用不同的解冻方法对样品进行解冻，记录从解冻开始到草莓的中心温度达到0℃
±
1℃所需要的时间，即为解冻时间。
[0047]
表1不同解冻处理的解冻时间
[0048][0049]
注：同列不同字母表示各组之间差异显著(p《0.05)。
[0050]
不同解冻方式对速冻草莓解冻后汁液流失率的影响如图1所示。不同解冻方式处理的草莓汁液流失率之间存在显著差异。低温解冻的草莓汁液流失率约为9.9％，是所有解
冻方法中的最高值，其次为微波解冻，约为7.1％。射频解冻中，随着板极间距的降低，草莓的汁液流失率更高。板极间距为12cm射频处理后草莓的流失率约为5.55％，显著高于板极间距16cm的射频解冻(p《0.05)。
[0051]
与新鲜草莓对比，不同解冻方式处理后草莓的硬度值如图2所示。新鲜草莓的硬度(2.26
±
0.19kg/cm2)显著高于解冻后的草莓(p《0.05)。低温解冻和微波解冻后草莓的硬度分别约0.75kg/cm2、0.78kg/cm2，显著低于射频解冻草莓(p《0.05)。食品在解冻时，若能尽快经过最大冰晶融化带，使食品内外温差降低，则可以最大程度的避免发生重结晶现象。对于低温解冻过程，冷冻草莓在与环境温差越小的条件下，解冻速率变慢，导致经过最大冰晶融化带(-5℃～-1℃)的速度也较为缓慢。与之相反的是，微波解冻和射频解冻能够快速通过最大冰晶融化带，恢复持水能力，汁液流失率较小。但是工业上常用的微波频率(2450mhz)远高于射频频率(27.12mhz)，波长比射频短90倍，使微波造成的分子运动比射频更快，但热量穿透深度低，所以在已解冻层容易出现“过解冻”。在本实验过程中也观察到，微波解冻的部分草莓样品接触微波炉底部的果实表面率先融化，同一时间未接触底部的部分却含有大量冰晶，而整体完成解冻时，果实底部已经变得质地柔软，使微波解冻后的草莓硬度与射频解冻具有较大差异(p《0.05)。
[0052]
在射频解冻组中，随着板极间距降低，草莓解冻后的硬度变小。这可能是因为水会优先吸收电磁波，射频加热速率随着水分含量的增加而增加，边缘部位出现“失控加热”，导致解冻后草莓表面的硬度降低。但射频解冻后草莓的硬度值仍比微波解冻高。这与不同解冻方法对草莓汁液流失率的影响的实验结果趋势是一致的，验证了低板极间距的射频解冻也会在一定程度上引起草莓的不均匀解冻，破坏草莓质地，造成汁液流失相对严重的同时降低了解冻后草莓的硬度。
[0053]
不同解冻处理对草莓可溶性固形物和可滴定酸含量的影响：如图3(a)所示，低温解冻和微波解冻后草莓的可溶性固形物含量分别约为8.3％、8.2％，显著低于射频解冻草莓(p《0.05)，这有可能也是因为大量的可溶性糖、矿物质、水溶性维生素等会随着汁液流失而减少。不同解冻方法处理的草莓样品，其可滴定酸含量在60.3mg/g～63.7mg/g之间，相互之间没有显著差异(p》0.05)，且均低于新鲜草莓的可滴定酸含量(75.91
±
3.11mg/g)，如图3(b)。
[0054]
不同解冻处理对草莓色泽的影响：不同解冻处理对草莓色泽的影响如表2所示。其中l*表示亮度，a*表示红度，b*表示黄度，δe反映解冻后草莓与鲜样的总色差。
[0055]
表2不同解冻处理对草莓色泽的影响
[0056][0057]
注：同列不同字母表示各组之间差异显著(p《0.05)。
[0058]
微波解冻后的亮度值同低温解冻、高于射频解冻，但是红度、黄度值却显著低于后两者(p《0.05)，表明微波解冻过程主要降解了草莓中的红色素和黄色素。微波解冻后的草莓色差值δe最高(p《0.05)，这可能与微波解冻过程中出现的解冻不均匀现象相关，局部过热可能引起草莓组织结构的破坏，从而增加多酚类底物和ppo酶等接触的几率，从而引发酶促褐变；另一方面，局部过热现象还有可能引起草莓中的水分蒸发，草莓失水可能会加速酶促反应进行。从上述汁液流失率和硬度值看，低温解冻虽然由于解冻缓慢引起的机械损伤也造成了较大的结构破坏，但是低温解冻的过程一直都在低温环境中，4℃的冷藏条件能够抑制ppo酶的活性，从而抑制酶促褐变的发生，减缓解冻过程中草莓色泽的变化。在所有射频解冻后的草莓样品中，l*和a*没有显著差异，板极间距16cm处理的草莓b*最低、δe最大，这可能是因为解冻时间越长，草莓在解冻过程中与氧气接触的时间越长，酶促褐变越严重。
[0059]
不同解冻处理对草莓总酚、花色苷和维生素c保留率的影响：总酚、花色苷、维生素c是草莓中重要的营养成分和生物活性成分，是使草莓具有抗氧化活性、消除自由基、增强免疫等特性的关键功能性物质。草莓中的总酚、花色苷、维生素c含量丰富，但是其对光照、高温、氧气、酸碱度等敏感，极易在食品的加工过程造成大量损失，即使在低温的环境下进行冷冻-解冻处理也可能无法避免对其稳定性的影响。跟新鲜草莓相比，不同解冻处理后的草莓样品中总酚、花色苷和维生素c的保留率如图4所示。
[0060]
本实验采用的新鲜草莓中的总酚含量约为169.7mg/100g，不同解冻处理后草莓的总酚保留率如图4(a)所示。其中微波解冻对总酚的保留率最低(p《0.05)，为82.6％；板极间距12cm的射频解冻处理对草莓总酚的保留率最高(p《0.05)，为93.1％，而且射频处理中板极间距越大，解冻时间越长，总酚的保留率越低。不同解冻方法处理后的草莓中花色苷保留率由高到低依次为：射频解冻、低温解冻和微波解冻，射频处理对花色苷的保留率最高可达94.5％，显著高于微波解冻对草莓中花色苷的保留率(p《0.05)。射频解冻处理对草莓中维生素c的保留率也显著高于其他解冻处理。本实验中新鲜草莓的维生素c含量为70.4mg/100g，射频解冻对草莓中维生素c的保留率在72.1％和89.6％之间，而低温解冻和微波解冻对草莓维生素c的保留率均在46.1％及以下。说明射频解冻一定程度上缓解了微波解冻对物料的局部过热的问题，对草莓的活性成分破坏较少。
[0061]
值得关注的是，在射频处理组中，解冻草莓中花色苷和维生素c的保留率随着板极间距的增大而显著提升，这与草莓中总酚保留率的结果恰好相反。这可能是因为花色苷在草莓解冻过程中不是酶促褐变反应的主要底物。在本实验中不同射频解冻后草莓表面的a*值并无显著差异(p》0.05)，说明不同射频处理组之间降解花色苷的差异可能不足以表现在色泽和总酚总量的变化上。
[0062]
不同解冻方式对速冻草莓解冻后抗氧化活性的影响如图5所示。新鲜草莓的dpph清除率约为52.6％，显著高于解冻后的草莓(p＜0.05)。低温解冻、微波解冻的草莓dpph清除率分别约为40.3％、37.6％，显著低于较低板级间距(12、14cm)的射频解冻(p＜0.05)。射频解冻中，随着板极间距的降低，草莓的dpph清除率更高。板极间距为12cm射频处理后草莓的流失率约为49.2％，显著高于板极间距16cm的射频解冻(p《0.05)。
[0063]
新鲜草莓的frap值约为428.1mg/l，射频解冻后草莓的frap铁离子还原力与新鲜草莓没有显著差异(p＞0.05)。低温解冻、微波解冻的草莓frap值最低，分别为363.8mg/l、348.5mg/l。射频解冻中，随着板极间距的降低，草莓的frap铁离子还原力有更高的趋势，但
是没有显著差异(p＞0.05)。
[0064]
不同解冻处理对草莓菌落总数的影响：新鲜草莓与不同解冻处理后草莓的菌落总数含量如表3所示，低温解冻、微波解冻和射频解冻后的草莓样品中检测的菌落总数值均低于1.7lgcfu/g，符合我国农业行业标准ny/t 2983-2016中对绿色速冻水果菌落总数应低于4个对数的要求。
[0065]
表3不同解冻处理后的菌落总数
[0066][0067]
注：菌落总数《1.7lgcfu/g是指在最小稀释倍数10倍，取样200μl涂布的情况下未检出微生物
[0068]
sem扫描电子显微镜观察：
[0069]
从图6中可以看出新鲜草莓的微观结构是分布较为均匀、且连续的片层结构，而解冻后的草莓样品产生很多的间隙和孔洞，低温解冻、微波解冻以及较低板级间距的射频解冻存在不同程度的聚集和卷曲，说明细胞间的层次结构遭到了破坏和混淆。这可能是因为低温解冻过程中出现了一系列重结晶现象，反复的冻融破坏了细胞原有的结构。而对于微波解冻和射频解冻，可能是较高强度的电磁波使细胞结构发生了快速交替的压缩和膨胀，从而出现不同程度的破裂。相比之下，板级间距16cm的射频解冻后，片层结构保持相对完整，有较少的聚集和卷曲出现，说明很好地维持了微观结构。
[0070]
表4不同解冻处理对草莓水分分布的影响
[0071][0072]
注：同列不同字母表示各组之间差异显著(p《0.05)
[0073]
不同解冻处理对草莓水分分布的影响如表4所示，与新鲜草莓相比，经过解冻处理的草莓结合水比例降低，自由水比例升高。这有可能是因为冷冻-解冻过程中在不同程度上影响了水分子与大分子的结合，使结合水向自由水转化，但是这种变化在不同解冻处理之
间没有显著的差异。
[0074]
实施例6
[0075]
一种通过速冻-解冻保鲜草莓的方法，包括速冻和解冻的操作，其中：
[0076]
速冻的操作为：采摘的草莓用液氮浸没，控制在3min内完成速冻；草莓速冻后放置在密封包装袋中，贮藏于-18℃的冰柜中待用，每批速冻草莓样品约250g。
[0077]
解冻的操作为：将速冻的草莓用功率6kw、频率27.12mhz振荡射频系统进行解冻。振荡射频系统的板极间距为16cm。解冻的时间为13.3min。
[0078]
虽然，以上通过实施例对本发明进行了说明，但本领域技术人员应了解，在不偏离本发明精神和实质的前提下，对本发明所做的改进和变型，均应属于本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种射频解冻草莓的方法，其特征在于，解冻的操作为：将速冻的草莓用功率4～8kw、频率10～50mhz振荡射频系统进行解冻。2.根据权利要求1所述的射频解冻草莓的方法，其特征在于，对于200～300g的速冻草莓，射频解冻的解冻时间为5.0min～15min。3.根据权利要求1所述的射频解冻草莓的方法，其特征在于，所述振荡射频系统包括两个相对的金属电容器板，草莓放置在两个金属电容器板之间充当介质，板极间距范围为5cm～30cm。4.根据权利要求1所述的射频解冻草莓的方法，其特征在于，解冻操作中，两个金属电容器板之间距离为15cm～17cm，射频解冻的时间为10min～15min。5.根据权利要求4所述的射频解冻草莓的方法，其特征在于，解冻操作中，将速冻的草莓用功率6kw、频率20～30mhz振荡射频系统进行解冻。6.根据权利要求4所述的射频解冻草莓的方法，其特征在于，解冻操作中，两个金属电容器板之间距离为16cm，射频解冻的时间为13～14min。7.权利要求1～6任一项所述方法在草莓保鲜中的应用，其特征在于，包括速冻和解冻的操作，速冻的操作为：采摘的草莓通过速冻保存在-17～-19℃下；解冻的操作为权利要求1～6任一项所述的射频解冻草莓的方法。8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，速冻的操作为：采摘的新鲜草莓用液氮速冻，速冻后在-18℃冻藏。

技术总结
本发明提供一种射频解冻草莓的方法，解冻的操作为：将速冻的草莓用功率4～8kW、频率10～50MHz振荡射频系统进行解冻。本发明还提出所述方法在草莓保鲜中的应用。实验结果显示，射频解冻极大提高了草莓的解冻效率，且解冻时间均远低于低温解冻。相较于低温和微波解冻技术，射频技术降低了速冻草莓解冻后的汁液流失率，更好地保持了草莓的色泽、硬度值和TSS含量，并对总酚、花色苷、维生素C等草莓中重要活性成分及抗氧化活性有更好的保留效果。性成分及抗氧化活性有更好的保留效果。性成分及抗氧化活性有更好的保留效果。


技术研发人员：温馨 刘星宇 彭郁 杨瑶 李茉 倪元颖
受保护的技术使用者：中国农业大学
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/8/2