液氮噴霧速凍及梯度解凍在荔枝品質保鮮上的優(yōu)勢

吳煒俊，程麗娜，徐玉娟，余元善，鄒波，李俊，肖更生,3*

（1.華南農業(yè)大學食品學院，廣東廣州 510640）（2.廣東省農業(yè)科學院蠶業(yè)與農產品加工研究所/農業(yè)部功能食品重點實驗室/廣東省農產品加工重點實驗室，廣東廣州 510610）（3.仲愷農業(yè)工程學院輕工食品學院，廣東廣州 510225）

荔枝（Litchi ChineseSoon.）是一種營養(yǎng)價值高、口感和風味獨特的亞熱帶水果，享有“水果之王”美譽，頗受國內外消費者青睞[1]。荔枝以產地鮮銷為主，成熟期一般集中在5～7月的高溫多濕季節(jié)，采摘后易受微生物侵染或機械性損傷導致品質劣變，且采后損失嚴重，素有“一日色變，三日味變”之說，即使利用現(xiàn)代保鮮技術保存在氣調低溫環(huán)境下，貨架期仍不足30 d[2,3]，嚴重限制其附加值和降低產業(yè)經濟效益。

冷凍是一種有效的水果保藏方式，但由于傳統(tǒng)冷凍方式存在凍結速率慢、傳熱系數低、形成的冰晶量少而粗大等缺點，導致凍品品質較差[4]，提高冷凍速率是解決這類問題的有效途徑。液氮噴霧速凍（Liquid nitrogen spray freezing，LNF）具有傳熱速度快、穿過最大冰晶生產成本帶時間短、形成的尺寸細小且均勻分布的優(yōu)勢，能夠保護凍品品質[5-7]。Abdullah等[8]在椰棗的速凍研究中表明，液氮速凍在冷凍速率及營養(yǎng)特性等方面顯著優(yōu)于傳統(tǒng)冷凍方式。Lopkulkiaert等[9]在南美白對蝦的速凍研究中表明，液氮速凍在冷凍速率、持水性等方面顯著優(yōu)于風冷、架子接觸式冷凍。Cheng等[10]在藍莓的速凍研究中表明，液氮速凍在冷凍速率、汁液流失率等方面顯著優(yōu)于浸漬和冰柜冷凍。吳煒俊等[11]在楊梅的液氮噴霧速凍（-20～-100 ℃）研究中也有類似的結論，液氮噴霧速凍在楊梅品質保鮮上具有顯著的優(yōu)勢，且隨溫度的降低，凍品楊梅的品質最佳。凍品的品質損失程度取決于諸多因素，例如凍前的預冷、冷凍速率、儲存溫度，尤其是解凍方法[12]，解凍是冷凍處理后不可或缺的存在。梯度解凍是指凍品在不同溫度梯度下，經過不同溫度階段的解凍處理，最終達到汁液流失最少，凍品品質保留效果最好為目的的解凍方式。ROIHA等[13]研究了冷凍鱈魚在不同溫度（10 ℃、10～-0.5 ℃）下的解凍情況，發(fā)現(xiàn)在10 ℃解凍2 h，再給予-0.5 ℃處理，解凍后汁液流失少，品質保持佳。

目前關于荔枝凍融的研究相對匱乏，Liang等[14]發(fā)現(xiàn)-35 ℃浸漬冷凍的凍結處理，通過保護微觀結構和降低汁液流失率，可顯著延長其凍藏期6個月。目前，暫無關于液氮噴霧速凍和梯度解凍荔枝的相關報道。本研究分析了液氮噴霧速凍的不同溫度對荔枝凍結特性的影響，同時以冰柜凍結和浸漬冷凍為對比；并聯(lián)合梯度解凍探索了荔枝的凍融規(guī)律，最終獲得最適宜的凍融處理模式，為荔枝速凍保鮮提供技術參考，同時為果蔬速凍行業(yè)提供進一步理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料

荔枝（冷凍實驗：妃子笑品種；解凍實驗：桂味品種），采購于水果農貿市場（廣東廣州），分類篩選大小形狀均一、無機械性損傷、無蟲害霉變的荔枝，每6顆荔枝/袋用密封袋（13×18 cm）真空包裝后置于4 ℃冷庫預冷24 h，以備待用。

注：由于荔枝上市期短，解凍實驗是在冷凍實驗確定最適宜的冷凍方式和冷凍溫度的基礎上開展的，因此，二者為兩批不同品種的荔枝果實。

1.1.2 主要儀器

DJL-QF液氮噴霧速凍機，深圳市德捷力冷凍科技有限公司；Ultra Scan VIS型全自動色差儀，英國Hunter Lab公司；Infinite M200PRO酶標儀，瑞士TECAN公司；TA XTPlus質構儀，英國Stable Micro System公司；CR22GⅢ高速冷凍離心機，日本日立公司；UV1800型紫外可見分光光度計，日本島津公司；Cary Eclipse分子熒光分光光度計，美國Varian公司；TC-08熱電偶溫度采集儀，Omega Engineering Inc., CT,USA；T type熱電偶，Omega Engineering Inc., CT,USA。

1.1.3 實驗方案

冷凍和解凍實驗處理如表1所示，采用液氮噴霧速凍機分別設置處理溫度為-40±2 ℃、-60±2 ℃、-80±2 ℃、-100±2 ℃，冷凍實驗以樣品核心溫度達到-20 ℃為終點，冷凍后置于-20 ℃冰柜中保存以備待測，測定時于冰箱（4 ℃）作解凍處理后進行指標分析。

在冷凍實驗基礎上，確定LNF-100℃為合適的荔枝凍結處理方式，準備LNF-100℃凍結荔枝，作為解凍實驗樣品，解凍梯度以樣品核心溫度達到每一階段的環(huán)溫為終點。冷凍和解凍溫度通過熱電偶測定溫度數據由熱電偶連接的數據采集器在線獲得。

表1 不同凍融處理方式Table 1 Different methods of freezing and thawing

1.2 測定指標

1.2.1 冷凍時間

采用熱電偶溫度采集儀監(jiān)測并記錄不同冷凍處理組從初始溫度（4 ℃）到冷凍終溫（-20 ℃）所需時間，包括通過最大冰晶生成帶（-1 ℃～-5 ℃）的時間。

1.2.2 水分流失（Water Loss，WL）

測定方法參考Utrera等[15]，具體為：準確稱量冷凍前、解凍后荔枝整果的重量，分別為m1、m2，水分流失計算公式如式（1）：

1.2.3 色澤（Color）

采用全自動色差儀的反射模式測定荔枝果殼的色澤變化，記錄顏色參數為光度值 L*、紅綠值 a*和黃藍值b*，以新鮮組作為色澤測定參比樣，色澤變化值ΔE計算公式如式（2）[16]：

1.2.4 硬度（Hardness）

對解凍前、后的荔枝整果進行硬度測試：采用p50圓柱形平底探頭，測試前速度1.60 mm/s，測試中速度0.8 mm/s，測試后速度 2.00 mm/s，壓縮變性程度30.0%，觸發(fā)力為5.0 g，時間為10 s，以兩次壓縮最大峰值的平均值作為樣品的硬度指標，每組樣品隨機取樣并進行15次平行測定。所有樣品測試前在室溫下放置1 h，避免硬度測試受到溫度的干擾[17]。

1.2.5 可溶性糖（Soluble sugar）

參考 Yang等[18]方法，具體為：取荔枝果肉樣品10 g，分別采用熱水浸提法提取、苯酚-硫酸法測定、葡萄糖法繪制標曲，最終結果以葡萄糖當量表示。

1.2.6 維生素C（Vitamin C，Vc）

取1 g荔枝果肉樣品，加入20 mL 1%（W/V）草酸，離心，取上清，避光反應40 min。采用熒光法測定，熒光測定條件為：激發(fā)波長 355 nm，發(fā)射波長425 nm；兩端狹縫均為5 nm；適當靈敏度條件下測定各管的熒光強度和空白熒光強度，樣品熒光強度減去樣品空白熒光強度，取得相對的熒光強度。

1.2.7 多酚（Polyphenol）、花色苷（Anthocyanin）、氧化自由基吸收能力（Oxidation free radical absorptive capacity，ORAC）

取荔枝果殼2 g，樣品提取方法參考Alothman等[19]，多酚測定方法參考 Yu等[20]采用福林酚法測定OD760nm吸光值，通過沒食子酸標曲換算成總酚含量。

花色苷含量參照Jiang等[21]方法并稍作修改，以上述酚類提取液作為花色苷提取液，于分光光度計上分別測510 nm和700 nm的吸光度：

則粗提物樣品液中花色苷的濃度為：

式中：

Mw——花色苷的分子量449.2；

f——稀釋因子；

ε——主要花色苷的摩爾吸收率26900。

ORAC測定參考Steed等[22]方法，采用酶標儀進行熒光測定，設備參數：激發(fā)波長485 nm，發(fā)射波長520 nm，循環(huán)35次，每個循環(huán)2.5 min。以Trolox為標準品，結果以Trolox當量表示（μmol/L）。

1.2.8 多酚氧化酶（Polyphenol oxidase，PPO）

取荔枝果殼5 g，PPO活性測定參考Ali等[23]和Martynenko等[24]方法，在OD410nm處測定吸光值，每分鐘變化 0.001為一個酶活單位，酶活力表示為U/(g·min)。

1.2.9 微觀結構

參考Wang等[25]方法并稍作修改，采用掃描電子顯微鏡（SEM）對鮮樣、解凍后荔枝果肉樣品進行微觀結構觀察。具體為：從荔枝果肉橫截面取樣（1*1 cm），隨后用2.5%戊二醛溶液在室溫固定2 h后在4 ℃下固定24 h。固定后的樣品用pH 7.2、0.1 mol/L的磷酸緩沖液清洗兩次后，采用 50%、60%、70%、80%、90%、100%的乙醇梯度脫水各30 min，最后用冷凍干燥機干燥。荔枝處理樣的微觀結構觀察使用的是高真空電子掃描顯微鏡，將樣品粘于掃描臺的導電膠上，經離子濺射噴金后放入掃描電鏡樣品室進行觀察，設備工作電壓15.0 kV，放大倍數200倍條件下進行。

1.2.10 體系水分布轉態(tài)

低場核磁共振（Low field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）常用來測定食品的水分狀態(tài)、分布及含量比例。荔枝果肉中水分分布測量根據YANG等[26]方法，并作輕微修改。將荔枝果肉置于NMR的樣品管底部，選擇CPMG模式：回波時間為0.2 ms、回波數為5000、樣品中心頻率200 kHz、循環(huán)延遲2，掃描次數32、測試溫度為25 ℃。

1.3 數據處理與分析

采用SPSS 24.0對數據進行ANVOA分析和顯著性比較，當p＜0.05時，表明具有顯著性差異。所有實驗無特殊標明，均保持3個平行，實驗結果均用平均值±標準差（mean±SD）表示。

2 結果與討論

2.1 液氮噴霧速凍對荔枝凍結和品質特性影響

2.1.1 凍結特性

如圖1a所示，荔枝的凍結過程包括預冷階段（快速降溫，4～-1 ℃）、相變階段（穿過最大冰晶生成帶）、淬火階段（-5～-20 ℃）。一般認為，樣品中心達到-5 ℃時，60%可凍結水已發(fā)生相變；不同溫度液氮噴霧速凍、浸漬冷凍、冰柜凍結荔枝的成核點約為-1.5～-3 ℃左右，因此本文以-1～-5 ℃計為最大冰晶生成帶區(qū)。不同凍結處理的冷凍總時間與相變時間（圖 1b），可排序為：RF-20℃＞＞IF-20℃＞＞LNF-40℃＞ LNF-60℃＞LNF-80℃＞LNF-100℃。其中 LNF-60℃較 RF-20℃、LNF-40℃冷凍總時間縮短 85.57%、24.55%，但是穿過最大冰晶生成帶時間縮短54.18%、6.47%，這說明前兩者主要差異在于預冷和淬火階段，其中凍結損傷差異主要發(fā)生在淬火階段，由降溫速率的不同和冰晶機械損傷造成；第一者與第三者的差異主要發(fā)生在相變階段，由于凍結速率的不同導致；其他各組之間穿過最大冰晶生成帶時間差異顯著，表明冷凍荔枝品質的變化差異是由冷凍速率的不同、傳熱壓力和冰晶機械壓力共同造成的[5]。LNF-100℃組的淬火階段時間約為LNF-80℃的一半，LNF-80℃處理的相變時間僅約為 LNF-60℃的1/3左右，說明-80 ℃液氮噴霧速凍處理縮短荔枝凍結總時間的關鍵溫度，-100 ℃液氮噴霧凍結是保護荔枝品質的關鍵溫度。

2.1.2 物理特性

2.1.2.1 硬度與水分流失

硬度常作為感官品質的主要評價依據之一，荔枝經不同溫度的 LNF、IF、RF處理后，硬度和水分流失的變化如圖2所示。冷凍處理后，荔枝的硬度值較新鮮組（45.43 N）均發(fā)生顯著下降，這主要是由于冰晶的凍融導致細胞骨架排列緊密度與支撐度的變化、細胞壁中果膠類物質的降解或細胞壁中鈣離子的保護作用減弱導致荔枝的質地軟化[27]，這與Alhamdan等[28]研究結果一致。結合水分流失的變化，大體可分為低溫組（-20～-60 ℃）與超低溫組（-80～-100 ℃）：處理溫度同為-20 ℃時，IF的處理組硬度、汁液保持程度較RF優(yōu)，這主要是由于前者的冷凍速率快于后者，穿過最大冰晶生成帶的時間較后者顯著縮短，冰晶對細胞結構的破壞程度小；處理溫度降到-80 ℃時，硬度得到轉折性升高，其中LNF-80℃處理組較LNF-60℃顯著性升高4.53%；LNF-60℃處理組較LNF-40℃組僅下降1.76%，二者之間無顯著性差異；而LNF-80℃處理組在水分流失方面較 LNF-60℃處理組下降 20.11%；LNF-100℃處理組較LNF-80℃組下降22.13%，但考慮到預實驗中-120 ℃液氮處理會導致嚴重的裂果率和水分流失，溫度再進一步降低，不適宜對荔枝凍結。因此，綜合考察，低溫液氮噴霧速凍和浸漬冷凍優(yōu)于冰柜凍結；在-20 ℃～-100 ℃范圍內，-80 ℃是液氮噴霧速凍荔枝的物理指標變化轉折點，進一步降低溫度至-100 ℃液氮處理可能是保護營養(yǎng)成分相對較適宜的環(huán)溫。

2.1.2.2 色澤

不同冷凍方式對荔枝色澤色差變化如圖3所示，各組之間存在顯著性差異（p＜0.05）。新鮮荔枝色澤鮮亮，各組冷凍溫度處理的荔枝凍融后的L*、a*、b*值均明顯下降，LNF處理組內，隨著冷凍溫度的降低，L*、a*、b*值具有上升的趨勢，對應ΔE值降低，且明顯優(yōu)于IF和RF組處理效果；其中，LNF-100℃與新鮮荔枝最接近，且ΔE值（15.71）最小，可視為處理效果最佳。

這可能是由于不同冷凍方式在凍結過程中形成大小形狀不一的冰晶，對荔枝造成機械性損傷，導致細胞壁產生不可逆的破壞，引起PPO等酶類發(fā)生不同程度的激活[29]，激活的酶類與果殼中的酚類化合物接觸后發(fā)生酶促反應，這類氧化產物通過氧化聚合反應形成褐變物質[5]；又因酚醛物質之間的關系，經凍融處理后氧氣和酶的濃度增加，也是新鮮荔枝在凍融后褐變程度加深的重要原因[30]，從而導致亮度下降并引起L*、a*、b*值不同程度的降低。一般來說，冷凍溫度越低，冷凍速率越快，傳熱傳質速率高，所形成的冰晶越細小且分布均勻，對細胞損傷程度越小[31]，對L*、a*、b*值的影響程度也會減小。因此，通過對荔枝不同冷凍方式的色澤變化分析，可發(fā)現(xiàn)液氮噴霧速凍處理在維持果殼色澤方面效果較優(yōu)于其它兩種方式，而LNF-100℃在色澤保護方面具有顯著優(yōu)勢，能減少冰晶的機械損傷，是維持荔枝冷凍保鮮的重要方式。

2.1.3 功能性成分

多糖和Vc是荔枝重要的功能性營養(yǎng)成分，且為水溶性，與凍融后汁液流失存在密切相關性。荔枝經不同溫度的LNF、IF、RF處理后，多糖和Vc含量發(fā)生一定程度下降，如圖4a所示：各處理組間二者變化的顯著性大體相符，按功能性成分保留率效果可分為：LNF-100℃≥LNF-80℃＞LNF-60℃＞LNF-40℃＞ IF-20℃＞RF-20℃，這與水分流失的變化趨勢類似，液氮噴霧速凍和浸漬冷凍優(yōu)于冰柜凍結。值得注意的是，-60 ℃液氮處理是提高多糖和Vc保留率的第一個關鍵溫度，LNF-80℃與LNF-60℃之間存在顯著性差異，-80 ℃液氮凍結是第二個關鍵溫度。其中，LNF-40℃與 LNF-60℃處理組間的荔枝多糖和Vc上無顯著性差異，這與質構變化趨勢相類似，主要是因為多糖除了存在汁液中，還包括果膠等成分儲存于細胞壁中[32]；LNF-80℃處理較LNF-60℃處理的多糖保留率發(fā)生顯著性上升，且與LNF-100℃之間無顯著性差異，因此-80 ℃液氮處理是荔枝凍結的關鍵溫度，-100 ℃液氮處理可能是保護營養(yǎng)成分相對較適宜的環(huán)溫。

酚類物質是一種極利于身體健康的功能性營養(yǎng)成分，荔枝在 LNF、IF、RF處理后多酚及花色苷含量均降低，如圖4b所示，多酚及花色苷含量的保留效果排序相似：LNF-100℃＞LNF-80℃≥LNF-60℃≥ LNF-40℃≥IF-20℃＞RF-20℃，顯著性變化趨勢與多糖和Vc的效果類似。LNF-100℃處理后多酚及花色苷含量能夠分別保持鮮樣（2.58 mg/g、2.79 mg/100 g）的88.81%、96.31%，具有明顯的作用效果，較 IF-20℃分別顯著性提高11.04%、89.77%；以RF-20℃組處理效果最差，多酚、花色苷損失率高達 35.42%、63.44%；因此，-100 ℃液氮處理是保持冷凍荔枝酚類物質最適宜的模式。這主要是由于LNF-100℃具備相對較快的冷凍速率，汁液流失少，對細胞保護作用強，因而營養(yǎng)成分損失少。

2.1.4 抗氧化特性

荔枝中酚類物質對氧化自由基吸收能力可表征其抗氧化能力，荔枝經不同溫度的 LNF、IF、RF處理后，ORAC和PPO酶活性變化如圖5所示。通過圖中可分析，各組間的顯著性差異基本對應，溫度越低，氧化自由基吸收能力（ORAC）越好，對應酶活性越低，這與Cano等[29]研究結果相類似；按抗氧化能力效果可分為：LNF-100℃＞LNF-80℃≥LNF-60℃＞ LNF-40℃＞IF-20℃＞RF-20℃，這與色澤變化趨勢類似，液氮噴霧速凍顯著優(yōu)于浸漬冷凍和冰柜凍結。值得注意的是，-60 ℃液氮處理是提高抗氧化能力的第一個關鍵溫度，與LNF-80℃處理對氧化自由基吸收能力無顯著性差異，較LNF-40℃處理ORAC抗氧化能力顯著性提高3.81%，PPO 酶活性降低 12.02%；而 LNF-80℃與LNF-60℃之間存在顯著性差異，-80 ℃液氮凍結是第二個關鍵溫度，與LNF-100℃處理對PPO酶活性無顯著性差異；LNF-100℃處理后ORAC抗氧化能力能夠保持鮮樣（272.37 μmol/L）的96.18%，對應PPO活性僅提高了31.16%；這是由于新鮮荔枝細胞結構中的PPO活性較低；酶的兩種狀態(tài)（游離態(tài)和結合態(tài)）在凍融處理后相互發(fā)生變化，細胞內容物中水分來不及遷移，隨冷凍速率形成大小程度不一的冰晶，冰晶消長必對細胞結構產生不同程度的機械性損傷，進而導致 H+離子強度及pH等發(fā)生變化，引起結合態(tài)PPO被激活而轉化為游離態(tài)隨汁液流出，從而使PPO活性呈上升趨勢，引起酚類物質含量也隨之下降，對應抗氧化能力降低[33]。因此，在-20～-100 ℃范圍內，-100 ℃液氮處理是保持荔枝抗氧化能力的最適宜模式。

2.2 梯度解凍對速凍荔枝品質特性影響

2.2.1 物理性質

不同梯度解凍方式對荔枝解凍時間、水分流失和硬度變化如圖6a所示，各組間差異性顯著（p＜0.05）。解凍時間依次：LT1≥LT4≥LT2≥LT5＞LT3≥LT6，其中LT6組所需時間最短為11899 s，LT1解凍時間最長為176433 s，是其他組的1.67～14.83倍；經凍融后，硬度呈現(xiàn)降低趨勢，與水分流失的差異變化趨勢基本對應，順序依次為 LT1＞LT2＞LT4＞LT5＞LT3＞LT6；梯度解凍處理組硬度、水分保持程度較室溫解凍優(yōu)；LT1的硬度保持率可達57.00%，較其他組提高了6.91%～10.54%，其汁液流失率僅為5.05%，但硬度組間無差異性是因其除了與汁液流失息息相關[34]，同時果膠含量與細胞壁損傷程度等也是重要的影響因素[35,36]；LT6組WL值最高為8.86%，硬度維持率為48.43%，這表明了解凍時間與水分流失/硬度之間不呈一定相關性。

解凍溫度降低意味著荔枝表面空氣與外部水蒸氣壓力差減小，可使冰晶體溶化速度與水分轉移及被吸附的速度相協(xié)調[37]，水分蒸發(fā)和冰晶升華強度隨之降低，且使得凍品在冰凍狀態(tài)下整體升溫，解凍均勻且條件溫和；荔枝經凍融后由于所形成的冰晶對細胞骨架的排列緊密度和細胞壁的完整性產生破壞，組織中的總水分也會降低，不易流動水會向自由水轉化[38]，最終以汁液形式流失，從而導致果實軟化，對應硬度也降低，引起果實質地變軟。Li等[39]采用2 ℃→6 ℃→2 ℃低溫梯度解凍方式對牛肉處理，發(fā)現(xiàn)其有助于牛肉解凍，與4 ℃解凍相比，可顯著降低牛肉理化品質劣變和解凍汁液流失率，且肌肉微觀結構遭破壞程度較輕。

低場核磁共振的弛豫時間 T2可間接反映水的自由度，各峰值面積占總面積的比例，反映不同種類水的含量；其中，T2值越短水與底物結合的越緊密，流動性越差；T2值越長水分越自由，流動性越好[40,41]。圖6b反映了荔枝經不同梯度解凍方式處理之后，體系內各部分水的變化，包括T21(ms)、T22(ms)、T23(ms)。T21是與大分子結合的水，一般認為是存在于植物細胞壁中[42]，T22為植物細胞中不易流動的水，一般位于細胞質或者細胞外間隙的胞外液，T23一般認為是存在于液泡中的自由水，其流動性最大[43]。與新鮮荔枝（95.22%）相比，經凍融后的荔枝，總體自由水比例的發(fā)生顯著性下降（p＜0.05），降低約0.71%～2.15%；不易流動水和結合水上升趨勢顯著（p＜0.05），前者（0.20%～0.55%）較后者（0.07%～0.28%）增加比例高。雖然液氮噴霧速凍（-100 ℃）形成的冰晶較小，但荔枝中水分含量較高，在凍融過程中所形成的冰晶對細胞結構仍具有一定的破壞作用，細胞不能完全吸收原來水分，細胞膜通透性增加，導致水和其他物質間交換速率增加，液泡中水分大量損失，造成自由水的流失。不同解凍組對液泡中的水均產生一定程度的影響，導致自由水的比例減小，而細胞間的水都有一定程度的增加，其中LT1模式的荔枝液泡中自由水流失最少，僅降低了0.71%，LT6組流失高達2.15%，這可能是因為無論哪種解凍模式對細胞膜的完整性和細胞壁都有一定程度的破壞，液泡中的水分很容易流向細胞間，極少部分流動到細胞壁，進而使大量的水分從果肉中滲出，從而產生汁液損失，這與前面汁液流失率及硬度變化等指標的影響趨勢是一致的。綜合得出：LT1模式對速凍荔枝解凍效果最佳。

2.2.2 功能性成分

不同梯度解凍方式對荔枝功能性成分的影響如圖7a、7b所示，各組間差異性顯著（p＜0.05）。經凍融后的荔枝功能性成分均呈下降趨勢，各指標變化趨勢基本相似，依次為：LT1＞LT2＞LT4＞LT5＞LT3＞LT6；梯度解凍組具有顯著優(yōu)勢，其中，LT1組影響程度最低，其多糖、Vc、多酚、抗氧化活性保留率分別可達97.52%、84.98%、91.78%、86.92%，LT2組次之；室溫解凍效果最差，多糖、Vc、多酚、抗氧化活性較新鮮值降低了24.92%、47.17%、20.15%、43.48%；PPO活性與多酚含量具有負相關，變化趨勢與上述成分變化相反，呈現(xiàn)升高趨勢，LT1組解凍效果最好，PPO活性略微升高18.21%，LT6組上升幅度高達77.60%，效果最差。

因多糖和Vc是熱敏性較強的水溶性物質，且分解速率極易受溫度的影響，在常溫下的降解速度呈指數上升趨勢[44]，荔枝在不同解凍過程中細胞受到不同程度的破壞，導致水溶性物質隨汁液大量流失。另外，ANNA等[45]研究發(fā)現(xiàn)果實體系中存在非凍結相，導致擴散控制等一系列反應，引起體系內一切糖類物質發(fā)生氧化降解反應，但低溫可有效減緩糖類的降解反應，降低多糖含量的損失。

多酚、抗氧化性能和PPO活性三者間存在密切相關性，在 O2及溫度等條件影響下，PPO使酚類物質發(fā)生酶促褐變，而這些氧化產物通過聚合反應產生褐變物質[5]，導致抗氧化能力降低和果殼色澤和品質發(fā)生劣變。CANO等[29]對木瓜酶提取溶液的凍藏研究中發(fā)現(xiàn)，解凍后PPO活性顯著增加4倍。一般而言，細胞內的PPO與細胞器結合緊密，酶活性較低，在凍融過程中潛在的酶活因受外界條件刺激而被激活，導致結合酶被釋放后轉化為游離態(tài)而引起 PPO活性上升[46]。但不同解凍方式會呈現(xiàn)差異性，溫度對酶的影響較大，較高的解凍溫度對細胞結構損傷程度大，增加細胞內容物溶出量，促進游離態(tài)PPO的累積，進而加速酚類物質的酶促速率，導致酚類物質顯著降低，對應抗氧化能力隨之變化。綜上，LT1是維持荔枝功能性成分的有效解凍方式。

2.2.3 不同梯度解凍方式對荔枝果肉微觀結構的影響

通過掃描電鏡比較不同梯度解凍模式對果肉微觀結構的影響如圖8所示。如圖8顯示，解凍會導致細胞結構的完整性產生一定程度的破壞，細胞間隙會變大，致密結構遭到破壞和破裂。Zhu等[5]研究不同冷凍過程下枸杞內表皮的顯微結構時發(fā)現(xiàn)，經凍融處理后會對枸杞內表皮結構造成較大的影響，細胞結構改變，細胞層出現(xiàn)破裂現(xiàn)象，細胞間的層次結構發(fā)生混淆等。通過荔枝果肉微觀結構圖可分析，圖8f中顯示細胞遭到破壞程度較大，導致組織完整性部分喪失，致密結構被破壞和間隙變大，由此可導致水分更易滲出胞外而引起嚴重的汁液流失，處理效果最差。因梯度解凍組溫度較低、條件溫和，對荔枝質構破壞程度較小，細胞結構比室溫解凍（LT6）相對更完整、致密，縫隙也較小，細胞壁結構遭破壞程度較輕（8a～8e），梯度解凍對組織完整性、減少細胞損傷具有保護作用，以LT1組微觀結構較完整，層次結構平整，處理效果最佳，因而汁液流失率低，這也與解凍荔枝的汁液流失率及質構變化趨勢的研究結果基本相符。因此，LT1組為荔枝解凍最適宜的模式。

3 結論

本文通過液氮噴霧速凍（-40 ℃/-60 ℃/-80 ℃/-100 ℃）和梯度解凍（-20 ℃/0 ℃/5 ℃/4 ℃/25 ℃）與傳統(tǒng)冰柜凍結、浸漬冷凍、室溫解凍作對比，分析了荔枝凍融特性和品質的影響。LNF是一種較優(yōu)越的冷凍方法，在-20 ℃～-100 ℃范圍內，隨溫度降低，荔枝的凍結速率越高，對凍結荔枝的保護效果越好，以LNF-100℃的品質與新鮮荔枝最相似，而IF、RF效果較劣。冷凍必須是一個完整和系統(tǒng)的過程，解凍對冷凍處理是不可或缺的存在，以“-20 ℃～-5 ℃～4 ℃～25 ℃”梯度解凍模式對果實微觀結構的損傷最小，細胞結構完整性較好，抑制了液泡中的自由水向細胞間和細胞壁的流動，對保證果實在凍融過程中的品質起著最重要的作用。結論：LNF-100℃和“-20 ℃～-5 ℃～4 ℃～25 ℃”梯度解凍模式具有明顯的優(yōu)勢，并且二者模式結合應用所得到產品的效果更佳，這為改善荔枝冷凍-解凍加工工藝提供了理論依據和技術支撐。