蠶豆（

Vicia faba

微凍技術是指在生物凍結點以下1～2 ℃的溫度下進行貯藏的輕微冷凍保鮮方法，能夠較大程度地抑制生物體的生理活性，以達到延緩果蔬成熟衰老和維持品質的效果。如今微凍技術已在蔬菜保鮮中廣泛應用。

安徽農業大學茶與食品科技學院的李蝶、李海燕、張海偉*等依據蠶豆籽粒的冰點，采用不同的微凍溫度對蠶豆籽粒進行貯藏，探究不同微凍溫度對蠶豆籽粒的保鮮效果及成熟衰老的影響，以期為蠶豆籽粒保鮮提供理論參考。

1 蠶豆籽粒冰點及其凍結規律

由圖1可知，蠶豆籽粒凍結過程符合一般果蔬凍結的3 個階段。根據其凍結規律得出，蠶豆籽粒的冰點為-0.5 ℃，高于已報道的鮮豆莢的冰點（-0.8 ℃），這可能是因為本研究采用的是剝皮后的蠶豆籽粒，而且冰點高低還受蠶豆品種、嫩度、水分含量等因素的影響。綜上所述，選擇-2、-3、-4 ℃作為微凍實驗溫度。

2 不同微凍溫度貯藏對蠶豆籽粒保鮮效果的影響

2.1 不同微凍溫度貯藏對蠶豆籽粒感官評分的影響

隨著貯藏時間的延長，蠶豆籽粒感官品質不斷下降，如葉綠素含量減少導致的表面黃化、褐變；又由于蠶豆籽粒中含有多不飽和脂肪酸，脂氧合酶催化作用易引發油酸和亞油酸的氧化，產生揮發性化合物，以及蛋白質、糖和類胡蘿卜素的降解反應產生某些揮發性物質，使蠶豆籽粒隨著貯藏時間延長產生異味。由圖2、3可知，蠶豆籽粒感官評分在貯藏期間呈下降趨勢，外觀逐漸變差。但是微凍處理均能有效延緩蠶豆籽粒感官評分的下降，尤其是-3 ℃微凍處理。4 ℃冷藏組樣品保鮮期為7 d，貯藏至14 d后，感官評分降為2.7，評分等級為差，結合外觀圖（圖3）可知，蠶豆籽粒表面褐變嚴重，失去食用價值。14～28 d貯藏期間，-3 ℃組和-4 ℃組感官評分差異不顯著（P＞0.05），但顯著高于-2 ℃組。28 d以后2 組感官評分迅速下降，主要是因為貯藏后期蠶豆籽粒產生的豆腥味較重及明顯開始黃化。貯藏至35 d時，-2 ℃組感官評分為3.54±0.36，評分等級為差，褐變較明顯；-3 ℃組感官評分顯著高于-4 ℃（P＜0.05）。因此，-3 ℃微凍貯藏能夠更好地維持蠶豆籽粒的感官品質，保鮮期為35 d左右。

2.2 不同微凍溫度貯藏對蠶豆籽粒葉綠素含量的影響

葉綠素是評價蠶豆籽粒貯藏過程中品質變化的一個重要指標。由于在貯藏過程中蠶豆籽粒的光合作用和葉綠素合成酶活性受到抑制，并且葉綠素在貯藏期間也處于不斷轉化中，導致貯藏期間各組蠶豆籽粒的葉綠素含量整體呈下降的趨勢（圖4）。與4 ℃冷藏組相比，微凍處理均顯著延緩了葉綠素含量下降（P＜0.05）。貯藏至14 d時，4 ℃組葉綠素含量比初始值下降66.67%，而-3、-4 ℃組分別下降16.67%、18.18%，且2 組之間差異不顯著（P＞0.05）。貯藏至35 d時，3 個微凍溫度組葉綠素含量差異不顯著（P＞0.05），但依然高于4 ℃冷藏至14 d時蠶豆籽粒的葉綠素含量。

2.3 不同微凍溫度貯藏對蠶豆籽粒色差值的影響

新鮮蔬菜的表皮顏色直接影響消費者的可接受程度，顏色的變化也是影響蔬菜品質的重要因素。如圖5所示，隨著貯藏時間的延長，蠶豆籽粒表面逐漸黃化，各組蠶豆籽粒L*、a*、b*逐漸增大，ΔE相應逐漸增大。微凍處理均顯著降低蠶豆籽粒L*、a*、b*的增大程度，可知微凍貯藏比冷藏更能維持蠶豆籽粒貯藏期間的色澤。貯藏21 d后，3 個微凍處理組ΔE具有顯著差異（P＜0.05），其中-3 ℃組ΔE最小。因此，-3 ℃微凍貯藏更能維持蠶豆籽粒色澤，減緩蠶豆籽粒表面黃化。

2.4 不同微凍溫度貯藏對蠶豆籽粒質量損失率和水分含量的影響

在貯藏過程中，呼吸和蒸騰作用可導致果蔬失水萎蔫，質量損失率增加，易造成品質劣變。微凍處理顯著延緩了貯藏期間蠶豆籽粒質量損失率的增大和水分含量的降低，而且微凍溫度越低，延緩效果越好（圖6）。但貯藏至35 d后，-4 ℃組質量損失率迅速增加，并顯著高于-3 ℃組（P＜0.05），這可能是因為-4 ℃溫度較低，使蠶豆籽粒內部組織凍結程度相對較大，對細胞結構破壞較大，導致汁液流失增多。因此，-3 ℃微凍貯藏在減緩質量損失率上升方面具有較好的效果，而-4 ℃微凍貯藏在維持蠶豆籽粒水分含量方面具有較大的優勢。

2.5 不同微凍溫度貯藏對蠶豆籽粒硬度的影響

如圖7所示，由于在貯藏前14 d組織老化，蠶豆籽粒在微凍貯藏期間硬度逐漸增加，貯藏至21 d后，蠶豆籽粒細胞壁成熟，出現輕微萎蔫軟化現象，硬度降低。4 ℃冷藏組老化程度較大、硬度提高最快，始終顯著高于3 個微凍貯藏組（P＜0.05），從0 d至14 d，4 ℃組硬度與初始值相比增加40.52%，而-3 ℃組僅增加11.07%。貯藏至14 d后，蠶豆硬度開始逐漸降低，貯藏21 d后，-3 ℃與-4 ℃組硬度差異不顯著（P＞0.05），但是在硬度降低期間，-3 ℃組蠶豆籽粒的硬度均高于-4 ℃組。因此，-3 ℃微凍貯藏能夠較好地維持蠶豆籽粒的硬度。

2.6 主成分分析（PCA）

為進一步探究不同微凍溫度對蠶豆籽粒貯藏品質的影響，采用PCA將不同指標對貯藏品質的貢獻進行量化和可視化，得出PCA圖（圖8）和PC載荷矩陣（表1）。如圖8所示，前2 個PC累計貢獻率為95.5%，表明2 個PC可以解釋原始數據的大部分信息。從9 個指標中提取出2 個PC，L*、a*、b*、ΔE和質量損失率在PC1正坐標軸處具有較高載荷，說明PC1反映了這5 個指標信息；硬度在PC2正坐標軸處有較高載荷，說明PC2反映了該指標信息（表1）。PCA圖能夠反映不同微凍溫度對蠶豆籽粒品質穩定性的影響，3 個微凍溫度中，以-3 ℃貯藏組的置信圈最窄小，可得出-3 ℃貯藏的蠶豆籽粒各保鮮指標在貯藏期間變化最小。因此，3 個微凍處理對蠶豆籽粒的保鮮效果依次為-3 ℃＞-4 ℃＞-2 ℃，即-3 ℃微凍貯藏的蠶豆籽粒保鮮效果最佳。

3 微凍貯藏對蠶豆籽粒成熟衰老的影響

3.1 微凍貯藏對蠶豆籽粒PPO、POD活性的影響

如圖9A所示，在微凍貯藏期間，蠶豆PPO活性整體變化趨勢為先升高后降低再升高，貯藏至14 d，酶活性達到峰值，21～28 d酶活性平穩變化后又緩慢上升。這是因為蠶豆籽粒貯藏前14 d呼吸作用及生理活性處于活躍狀態，細胞膜氧化程度增強，因而酶活性持續升高，加速蠶豆籽粒成熟；當貯藏至21 d時，蠶豆籽粒出現休眠狀態，并且底物濃度降低、細胞膜氧化程度改變，從而導致酶活性降低且變化平緩；但是當貯藏至28 d以后，蠶豆籽粒衰老進程加快，PPO與酚類底物的區域化被打破，蠶豆籽粒表面也逐漸出現褐變。在貯藏前14 d內，-3 ℃組蠶豆籽粒PPO活性顯著低于4 ℃組（P＜0.05），表明微凍貯藏對PPO活性有一定的抑制效果，能抑制蠶豆籽粒微凍貯藏前期的褐變，延緩品質劣變。

POD具有抗氧化活性，與其他抗氧化酶組成的復雜抗氧化系統可通過清除果蔬中過多的H2O2，保護果蔬免受ROS影響，以此減緩果蔬成熟衰老過程中的氧化褐變。如圖9B所示，蠶豆籽粒的POD活性在微凍貯藏期間整體變化為先降低后升高再降低，與閆安的研究結果一致。貯藏前14 d內，4 ℃組POD活性極顯著低于-3 ℃組（P＜0.01），4 ℃組貯藏結束時，POD活性達到最低，因而4 ℃組蠶豆籽粒褐變嚴重。由此可知，微凍貯藏能夠有效維持POD活性，減緩蠶豆籽粒衰老褐變。貯藏14 d后，-3 ℃組POD活性開始升高，可能是由于低溫激活了蠶豆籽粒組織內部的抗氧化系統，使POD活性升高，以應對氧化應激，抵御氧化褐變發生，減緩蠶豆籽粒變質。

3.2 微凍貯藏對蠶豆籽粒PAL活性和總酚含量的影響

PAL是果蔬次生物質黃酮類、酚類物質、木質素等生物合成途徑中參與苯丙烷代謝的關鍵酶。酚類物質是果蔬組織內酶促褐變的關鍵底物，酚類物質被氧化后會在果蔬內形成褐色物質，兩者與果蔬成熟衰老有密切聯系。如圖10所示，蠶豆籽粒在貯藏期間PAL活性和總酚含量均呈現先上升后下降的趨勢，4 ℃冷藏組蠶豆籽粒貯藏至7 d時出現PAL活性高峰，而-3 ℃組貯藏至35 d才出現酶活性高峰和總酚含量峰值，并且4 ℃組貯藏結束時，PAL活性和總酚含量高于-3 ℃組。表明微凍貯藏能夠顯著抑制PAL活性和總酚的合成積累，延遲PAL活性高峰的出現。PAL活性上升期間，蠶豆籽粒組織內部苯丙烷代謝隨著貯藏時間延長而加快，酚類物質積累較多，總酚含量上升。貯藏至21 d后，酶活性升高速率減小，說明此時苯丙烷代謝變緩，當達到酶活性高峰后，酶活性降低，總酚含量也隨之降低。且隨著果蔬成熟衰老，總酚含量降低，果蔬新鮮度也降低，在42 d時蠶豆籽粒品質開始劣變，逐漸失去食用價值。

3.3 微凍貯藏對蠶豆籽粒淀粉、可溶性蛋白含量的影響

果蔬中淀粉代謝與果蔬的品質和耐貯性有較大相關性，在成熟衰老進程中，淀粉不斷合成、分解，處于變化狀態。如圖11A所示，在-3 ℃微凍貯藏期間，蠶豆籽粒淀粉含量先上升后下降，主要是因為蠶豆籽粒貯藏前期淀粉的合成大于降解，到貯藏末期蠶豆成熟度較高，同時受到低溫誘導，淀粉開始水解，導致淀粉含量下降。貯藏至14 d時，4 ℃組和-3 ℃組淀粉含量比初始值分別升高60.45%與12.87%，說明微凍貯藏能減緩淀粉的合成，從而減緩蠶豆籽粒的成熟。貯藏至21 d，-3 ℃組淀粉含量達到峰值，貯藏結束時，淀粉含量與初始值相比升高1.05 倍，說明蠶豆籽粒貯藏期間淀粉的合成大于水解。

果蔬中的蛋白質可分為可溶性蛋白和不溶性蛋白，在成熟衰老進程中，不溶性蛋白會向可溶性蛋白轉化，可溶性蛋白是參與調控果蔬組織多種生理生化反應的滲透調節物質和營養物質，與果蔬成熟衰老有密切聯系。如圖11B所示，蠶豆籽粒中可溶性蛋白含量在貯藏期間不斷增加，貯藏至14 d，4 ℃組和-3 ℃組可溶性蛋白含量差異高度顯著（P＜0.001），比初始值分別增加82.31%和47.04%，-3 ℃貯藏35 d時，可溶性蛋白含量增加82.40%。結果表明，微凍貯藏能夠減緩可溶性蛋白的生成。

3.4 微凍貯藏對蠶豆籽粒組織細胞結構的影響

在貯藏過程中，果蔬組織形態會隨其成熟衰老而發生變化，導致組織內部細胞結構發生變化。如圖12所示，蠶豆籽粒在-3 ℃微凍貯藏過程中，組織細胞結構的變化主要是排列方式的變化。貯藏初始，蠶豆籽粒細胞組織結構排列緊密，隨著貯藏時間延長，細胞排列逐漸分散，失去原有的緊密性，而細胞形變程度較小。可能是因為蠶豆籽粒微凍貯藏期間組織內部淀粉含量增加，淀粉粒對組織細胞有一定的支撐作用，而使蠶豆籽粒組織細胞形變較小。但是從蠶豆籽粒組織細胞結構放大圖中能明顯觀察到，4 ℃貯藏至14 d，細胞結構發生形變，主要是因為4 ℃貯藏結束時，水分含量比初始值降低10.6%，顯著低于微凍組（P＜0.05），蠶豆籽粒失水導致細胞結構發生形變。

4 -3 ℃微凍貯藏過程中蠶豆籽粒各指標相關性分析結果

由表2可知，貯藏時間與L*、a*、b*、?E、質量損失率、可溶性蛋白含量之間呈極顯著正相關（P＜0.01、r＞0.9），與POD活性（r＝0.150）、PAL活性（r＝0.677）、總酚含量（r＝0.704）呈正相關但是不顯著（P＞0.05），與感官評分、葉綠素含量、水分含量呈極顯著負相關（P＜0.01，r＜-0.9），與硬度（r＝-0.557）和PPO活性（r＝-0.171）呈負相關但不顯著（P＞0.05）。極顯著影響蠶豆籽粒感官品質的因素主要是葉綠素含量、L*、a*、b*、?E、水分含量、質量損失率和可溶性蛋白含量（P＜0.01），主要是由于葉綠素含量降低，蠶豆表面黃化褐變使色差值發生變化，進而導致感官評價中色澤評分降低，水分含量和質量損失率主要影響蠶豆籽粒的質地及組織形態，但水分含量與干物質（可溶性蛋白（r＝-0.907）和淀粉（r＝-0.809））含量呈顯著負相關（P＜0.05、P＜0.01），說明水分散失可能會造成干物質含量的增加。總酚含量與PPO活性呈負相關（r＝-0.393），與POD活性（r＝0.121）和PAL活性（r＝0.773）呈正相關，說明PPO會造成酚類物質的分解，而總酚含量的升高可激活POD抗氧化活性，并且PAL活性的升高會造成酚類物質的積累。

5 討論與結論

果蔬保鮮方法多種多樣，但是相比之下，微凍貯藏能在延長貯藏期的前提下保持果蔬原本的組織形態，對果蔬本身不會造成較大的機械損傷，是一種潛力較大的果蔬保鮮方法。鄒瓊研究表明，微凍貯藏能夠有效抑制紫甘藍的失水和感官品質下降，效果明顯優于冷藏。楊光等研究微凍（-3 ℃）與冷藏（4 ℃）、凍藏（-18 ℃）對雷竹筍品質影響的結果表明，微凍可克服速凍過程中凍結產生的冰晶造成的組織結構損傷和汁液流失等現象，與冷藏相比，其貯藏期得到顯著延長，感官品質也得到提高。本研究結果表明，微凍比冷藏更能夠顯著延長蠶豆籽粒的保鮮期，較好地保持其品質，延緩成熟衰老。冰溫保鮮與微凍保鮮既有相似之處又有差異，兩者均能使果蔬組織細胞保持一定的活性，抑制或減緩其生理活性，但相比之下，微凍保鮮效果較佳。冰溫保鮮的溫度主要是0 ℃至冰點溫度之間，在最低非冷凍溫度范圍內，不使食品組織內部發生凍結。而微凍保鮮是在冰點以下1～2 ℃貯藏，會使生物體處于部分凍結或過冷卻狀態，且內部會產生細小、均勻的冰晶，以維持果蔬在貯藏和運輸時的溫度穩定。

本研究將微凍技術應用于蠶豆籽粒保鮮，結果顯示，微凍能夠延長蠶豆的保鮮期至35 d左右，減緩蠶豆黃化褐變發生。實驗首先探究了蠶豆籽粒在不同微凍溫度貯藏期間的品質變化，結果表明，蠶豆籽粒在4 ℃下貯藏至14 d時已經失去商品價值，而-3 ℃貯藏至42 d時才失去食用價值。蠶豆籽粒在微凍貯藏期間感官評分、葉綠素含量、水分含量均呈下降趨勢，色差值L*、a*、b*、ΔE和質量損失率均呈上升趨勢，硬度呈先上升后下降趨勢，至貯藏結束時，-3 ℃貯藏能維持較低的L*、a*、b*、ΔE、質量損失率和較好的硬度，但-4 ℃貯藏能維持較高的水分含量，根據PCA結果，綜合比對后，將-3 ℃作為蠶豆籽粒的最佳微凍溫度。在微凍貯藏對蠶豆籽粒成熟衰老的研究中得出，與4 ℃冷藏對比，微凍貯藏可達到抑制蠶豆籽粒貯藏前期PPO、PAL活性，延遲PAL活性高峰出現，保持較高POD活性和延緩總酚積累及變化速率的效果，進而減緩蠶豆成熟衰老及黃化褐變的發生。與此同時，微凍貯藏能夠減緩蠶豆籽粒中淀粉和可溶性蛋白的生成；并且微凍貯藏能維持蠶豆籽粒中的水分，使蠶豆組織細胞不易發生形變，但細胞排列逐漸分散。

本文《 微凍對蠶豆籽粒保鮮效果及成熟衰老的影響》來源于《食品科學》2025年46卷第1期149-157頁，作者： 李蝶，李海燕，鐘士宏，付院生，李梅青，張海偉。DOI: 10.7506/spkx1002-6630-20240115-143。點擊下方 閱讀原文 即可查看文章相關信息。

實習編輯：安宏琳；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網

為貫徹落實《中共中央國務院關于全面推進美麗中國建設的意見》《關于建設美麗中國先行區的實施意見》和“健康中國2030”國家戰略，全面加強農業農村生態環境保護，推進美麗鄉村建設，加快農產品加工與儲運產業發展，實現食品產業在生產方式、技術創新、環境保護等方面的全面升級。由 中國工程院主辦， 中國工程院環境與輕紡工程學部、北京食品科學研究院、湖南省農業科學院、岳麓山工業創新中心承辦， 國際食品科技聯盟（IUFoST）、國際谷物科技協會（ICC）、湖南省食品科學技術學會、洞庭實驗室、湖南省農產品加工與質量安全研究所、中國食品雜志社、中國工程院Engineering編輯部、湖南大學、湖南農業大學、中南林業科技大學、長沙理工大學、湘潭大學、湖南中醫藥大學協辦的“ 2025年中國工程院工程科技學術研討會—推進美麗鄉村建設-加快農產品加工與儲運產業發展暨第十二屆食品科學國際年會”，將于2025年8月8-10日在中國 湖南 長沙召開。

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