
射频低温漂烫对毛豆过氧化物酶
活性及护绿效果的影响
作 者
方佳慧1,2,徐欣怡1,2,吴建平3,
周敏喜3,朱 麟1,*尚海涛1
作者单位
1.宁波市农业科学研究院 农产品加工研究所;
2.浙江万里学院 生物与环境学院;
3. 余姚谷满仓食品有限公司引用格式
方佳慧,徐欣怡,吴建平,等.射频低温漂烫对毛豆过氧化物酶活性及护绿效果的影响[J].农产品加工,2026,(04):1-6.
基金项目
余姚市科技项目“出口速冻毛豆高品质加工关键技术研究与应用”(2024JH03010030)
摘 要
为研究射频(Radio frequency,RF)低温漂烫对毛豆过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性钝化效果及品质的影响,以热水(Hot water,HW)漂烫为对照,参照射频处理及到达表面温度的升温速率,固定在70 ℃条件下,以不同射频漂烫时间(5,10,20 min)进行处理,测定了POD相对活性、叶绿素相对含量、失重率、色泽、质构及感官评价等指标。结果表明,在相同(温度70 ℃,时间20 min)条件下,射频低温漂烫毛豆POD相对活性显著低于热水漂烫(p<0.05),可降至4.43%,达到钝酶要求,而热水漂烫仅降至14.59%。经射频低温漂烫处理的毛豆色泽更鲜绿,叶绿素保留率更高,其相对含量58.65%,显著高于热水漂烫的52.18%。因此,射频低温漂烫是一种比较有潜力的无水漂烫技术。
关 键 词
毛豆;射频;漂烫;
过氧化物酶;叶绿素
正 文
毛豆,又称菜用大豆,是大豆作物中专门鲜食嫩荚的蔬菜用大豆。毛豆是极具代表性的豆类蔬菜之一,其营养丰富、口感清香,富含蛋白质、膳食纤维、矿物质和维生素等营养成分。毛豆加工成速冻毛豆后,由于其不受季节限制,具有贮藏期长、供货稳定等优点,在国外市场受到普遍欢迎,成为我国出口创汇蔬菜的一个重要组成部分。
漂烫是速冻蔬菜加工的重要步骤之一。通过漂烫处理可有效防止果蔬在贮藏过程中褐变,使果蔬色泽在后续处理及贮藏中维持相对稳定状态,具有延长保质期的作用[1]。过氧化物酶是速冻蔬菜是否漂烫彻底的重要判断标准之一[2]。有研究表明,过氧化物酶与蔬果的褐变和不良风味的产生有密切联系[3]。在毛豆研究中,与酶促褐变有关的酶主要是过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(Polyphenol oxidase,PPO)。POD在过氧化氢催化作用下,可发生类黄酮及酚类的聚合及氧化反应,导致果蔬褐变的发生[4],且POD比PPO更耐热,故将POD的活性作为控制酶促褐变的重要指标。只要彻底抑制POD的活性,就可有效防止酶促褐变的发生。因POD相对活性低至5%以下时才能获得良好的品质,故以此确定为毛豆的漂烫终点[5]。其次,毛豆中叶绿素含量也是评价毛豆褐变的重要指标,其变化决定着毛豆的外观色泽和食用价值[6]。因此,通过测定漂烫处理后的POD活性及叶绿素含量,得出漂烫处理对新鲜毛豆褐变效果的影响。
在果蔬加工热漂烫预处理中,热水漂烫由于操作简单、投入小、受热均匀等特点在果蔬漂烫处理中被应用广泛[7]。除了热水漂烫,还有射频、声热处理[8]、热蒸汽、微波、超高温瞬时、欧姆和红外等处理方式。相比传统加热工艺,射频所含能量可穿透样品内部,牵动带电离子迁移,电能转化为热能,使得样品内部升温快于外部,故其具备处理速度快、加热均匀、效果较好等优势,可达到缩时、降低处理温度、节约能耗及最大程度可保持物料品质的效果[9]。同时,其也是一种非接触加热方式,可避免物料因过热而发生焦化,也避免因与载体接触而产生物料污染的问题。在苹果汁钝酶杀菌相关研究中[10],得出RF可使苹果组织中大部分PPO被钝化失活,保持果汁良好的感官品质并延长产品保质期。无花果漂烫试验中[11],在物料较大切片厚度条件下,通过射频能够获得POD与PPO分别为5%和8%以下的相对酶活性,具有较好的灭酶与护色效果。ZHANG Z等人[12]在马铃薯漂烫的研究中,发现射频可有效灭活POD。
研究利用射频高效加热性能及穿透效果对毛豆进行射频漂烫处理,对比分析其对POD钝化效果及品质的影响,明确射频漂烫技术的优缺点,为今后无水漂烫技术应用提供理论参考。
1 材料与方法
1.1 材料
将豆粒饱满、豆荚青绿的新鲜毛豆去除过大和过小的豆粒后,挑选豆粒大小及色泽度大致相同且无损坏痕迹的毛豆仁作为试验对象。
试验所用分析试剂有丙酮、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、碳酸钙等。
1.2 仪器设备
HGJL-5RFS型食品射频加工设备,合肥哈工金浪装备科技有限公司产品;Ci60型色差仪,爱色丽(上海)色彩科技有限公司产品;UV1600型紫外可见光分光光度计,上海赫尔普国际贸易有限公司产品;H1850R型台式高速冷冻离心机,湖南湘仪离心机仪器有限公司产品;TA.XT Plus型质构仪,英国Stable Micro System公司产品。
1.3 试验方法
1.3.1 射频漂烫
通过预试验结果,选取3个极板间距95,105, 115 mm进行射频漂烫试验。射频工作频率27.12 MHz,额定电压380 V,最大功率5 kW,加热器70 ℃,阳极高压 95%。分别在5,10,15,20,25 min时间段记录样品表面温度,并分析极板间距对升温速率的影响。
通过预试验,固定两电极板间距为95 mm,选取3个载荷量25,50,75 g进行试验,分别在5, 10,15,20,25 min时间段记录样品表面温度,以分析样品盒装载量对升温速率的影响。最终以试验结果确定的极板间距和载荷量进行后续指标的测定。
1.3.2 热水漂烫
为对照射频低温漂烫和热水漂烫在同样温度条件下的钝酶效果,将挑选好的新鲜毛豆仁进行热水漂烫,温度设置为70 ℃,漂烫时间依次为5,10, 20 min。漂烫处理过后,迅速取出毛豆,装入聚丙烯自封袋,于冰水浴中冷却,进行后续指标测定。
1.4 测定方法
1.4.1 POD相对活性
参照孙金才等人[6]的方法,取毛豆仁10 g,在预先冷却的研钵内加10 mL配制好的浓度为0.1 mol/L的磷酸缓冲液(pH值7.0),用少量石英砂在冰浴中研磨匀浆。浸泡30 min后加入磷酸缓冲液40 mL,用于溶出POD,再用滤纸过滤,取5 mL于4 ℃下以转速3 000 r/min离心10 min,过滤后在4 ℃下保存,备用。
反应混合液2.7 mL包括2.6 mL 配制好的浓度为0.05 mol/L的磷酸钠缓冲液(pH值7.0)和0.1 mL粗酶液,然后用紫外可见分光光度计测定波长430 nm处初始1 min内吸光度的变化。酶活力单位为1×10-3/(min·g),计算方法见公式(1)。用处理过的毛豆酶活比对未处理的样品,计算相对残余酶活力。

式中:n——毛豆仁提取酶液稀释倍数;
mw——毛豆仁鲜质量,g;
dA——反应时间内吸光度变化;
dt——反应时间变化。
1.4.2 失重率
采用称量法测定[13]。在热烫处理前,先将毛豆仁称质量,热漂处理后取出样品,再次称其质量,以质量前后损失率表示质量损失情况。计算方法见公式(2)。

式中:W0——热烫处理前毛豆仁的质量,g;
W1——热烫处理后毛豆仁的质量,g。
1.4.3 色泽
参照梁钻好等人[14]的方法,采用色差仪测定处理前后毛豆仁赤道处表面色泽,记录L*值、a*值和b*值。其中,L*值代表样品的亮度值,a*值代表样品的红绿色值,b*值代表样品的黄蓝色值。总色差值ΔE用于评估样品颜色整体变化程度,计算方法见公式(3)。

式中:L*值、a*值、b*值——处理后样品的色度值;L*0值、a*0值、b*0值——未处理鲜样品的色度值。
1.4.4 质构
参照董玉玮等人[15]的方法,采用质构仪测定,测定模式选用TPA模式。将毛豆仁分为均等的两瓣,再将一瓣的平齐面置于测试台,确保探头作用于样品的过程中样品不发生移动。测定条件:P/0.5型圆柱形探头,测试速度1 mm/s,触发力0.1 g,时间间隔5 s,通过数据的采集与分析,获得硬度、弹性和内聚力等质构参数。
1.4.5 叶绿素相对含量
参照李雅丽等人[16]的方法。取1 g样品,置于研钵,添加配制好的体积分数为80%(V/V)的丙酮溶液6 mL,少量CaCO3及石英砂研磨至组织中绿色完全提取,以80%丙酮溶液洗涤,再定容至25 mL,充分摇匀,静置CaCO3沉淀至变白,再用滤纸过滤,滤液于波长652 nm处测定吸光度。以体积分数80%丙酮溶液作为空白参比调零。最终,以未处理样品的叶绿素含量比对,测定出叶绿素相对含量。叶绿素相对含量计算见公式(4)。

式中:VD——提取液体积,mL;
mw——滤液所含样品的质量,g。
1.4.6 感官评定
参照许韩山等人[17]的方法,由10名评价员组成感官评价小组,评价漂烫后毛豆的色泽、形态质地和风味,按100分制计。
感官评定标准见表1。

1.5 数据分析
每个试验重复3次,试验结果用平均值±标准偏差表示。运用Excel、Origin 2021软件进行计算及绘图,使用统计软件SPSS 27.0进行显著性差异分析,显著性水平为0.05。
2 结果与分析
2.1 极板间距对升温速率的影响
不同极板间距下毛豆射频低温漂烫升温曲线见图1。

载物量固定在50 g条件下,绘制极板间距分别为95,105,115 mm的射频低温漂烫升温曲线。由图1可知,不同极板间距下毛豆射频低温漂烫升温曲线差异明显。当极板间距为95 mm时,毛豆的升温速率最大,其升温速率随着极板间距的降低而增加。这与樊荣[18]的研究结果相一致。电子传导移动距离变短,所吸收射频能量越多,升温速率也随之加快。在射频处理前5 min各极板间距下毛豆升温速率尤为突出,5 min后均呈缓慢上升趋势。GUO W等人[19]的研究中发现,豆类制品及鲜豆类的介电特性会随着温度升高而增强。此外,前期物料及容器与环境温差小,热量散失少。故前期升温迅速且较为均匀。加热后期由于样品破损,离子传导遭到破坏,物料内容物流出,水分蒸发溢散进入样品盒中,造成温度损失,故加热后期物料升温较为缓慢,需较长时间在一定程度上弥补样品所散失的热量。物料经射频处理时,升温速率也会受到系统本身的加热及发生电路耦合程度的影响,二者呈正相关[20]。在物料体积固定的情况下,通过调整至合适的极板间距,可加快物料的升温速率,进而提高试验效率。
2.2 载荷量对升温速率的影响
不同载荷量下毛豆射频低温漂烫升温曲线见图2。

当极板间距固定为95 mm,绘制载荷量分别为25,50,75 g的射频低温漂烫升温曲线。由图2可知,载荷量对毛豆射频低温漂烫升温速率的影响差异明显。当载荷量较小时,毛豆的升温速率会随着载荷量的增加而提高,于50 g处得到最大升温速率;当载荷量为75 g时,毛豆的升温速率反而相对较低。有大量研究表明,射频穿透性强,可使物料内外同时升温,且具热点内、冷点外的特征。在同容量载物盒内增加物料质量可使堆积厚度随之发生变化,进而提高升温速率[21]。在一定的载物空间下,过多物料过于密集,会致使热风传热流速减慢,导致升温速率下降。因此,若需提高升温速率,选取适量的载物量就显得尤为重要。
2.3 POD相对活性
射频低温漂烫和热水漂烫对毛豆POD相对活性的影响见图3。

由图3可知,在相同温度处理条件下,射频低温漂烫与热水漂烫对POD相对活性的影响存在显著差异(p<0.05)。在射频低温漂烫处理下,POD相对活力最低降至4.43%,达到钝酶要求,而热水漂烫最低只降至14.59%。二者在不同时间处理条件下,POD相对活性均存在显著影响(p<0.05)。在5,10 min热水漂烫条件下,射频低温漂烫POD相对活性从65.73%降至28.59%,相对酶活性下降较为明显。而热水漂烫相反,在10~20 min时酶活性下降明显,从62.95%降至14.59%。可能是由于在70 ℃条件下,射频低温漂烫利用电磁场对样品进行加热,具有加热穿透性强的优势,加热钝酶速度相对较快,致使酶结构遭到破坏[22]。而热水漂烫则需经较长时间漂烫,才能达到相类似的效果。由于POD热稳定性较强,所以较难破坏失活。射频加热20 min,才可达到5%以下的相对酶活力,达到控制褐变要求。同样温度下,热水漂烫需要更长的时间,由此表明,射频加热升温速度和钝酶效果相对较好。但相对于更高温度的热水漂烫,射频低温漂烫处理时间相对较长,对生产效率会有很大影响。周忠祥等人[23]研究表明,西兰花花头组在70,80,90 ℃的热水漂烫下分别需20,3.0,2.0 min达到钝酶要求。由此可见,处理温度提升可极大地缩短处理时间。对于如何提高射频处理温度、缩短处理时间有待进一步研究。
2.4 失重率
射频低温漂烫和热水漂烫对毛豆失重率的影响见图4。

对于热烫加工,物料质量损失是常见问题。主要是由样品水分及内容物流失所致。射频低温漂烫属于干热无水漂烫。伴随着加热的持续进行,物料温度升高,样品水分挥发散失。由图4可知,不同漂烫时间处理的毛豆失重率均存在显著影响(p<0.05)。射频低温漂烫处理毛豆失重率较大。在20 min处理条件下,失重率达7.66%时,样品小部分开裂、体积减小。热水漂烫虽存在一定程度内容物的流失,但由于热水漂烫能吸收部分水分,一定程度上减少及弥补样品热烫时自身水分的丧失,其失重率在20 min时为5.08%,相对较低。故对比2种不同的漂烫处理方式,射频低温漂烫毛豆的失重率相对较大。针对这一问题,在射频处理样品时,采用表面洒水或者环境增湿等减少品质变化的方式还有待进一步研究。
2.5 色泽变化
射频低温漂烫和热水漂烫对毛豆色泽的影响见表2。

色泽变化直接影响果蔬的食用及营养品质的价值判断。由表2可知,2种方式处理后的毛豆L*值相较鲜样L*值低(p<0.05),表明漂烫处理会使毛豆亮度降低。ZHANG X Y等人[24]研究表明,L*值降低是因为漂烫所致毛豆胞内汁液流出,导致反射率降低。也可能是由于色素成分改变,如叶绿素损失所致。随着时间的延长,处理样品L*值、a*值、b*值与鲜样L*值、a*值、b*值相比均存在显著差异(p<0.05),L*值随着时间延长而逐渐增大,而a*值逐渐降低,因该值代表样品的红绿色值,故绿色越明显;b*值代表样品的黄蓝值,b*值的增大应该是由时间较长使毛豆内含的叶绿素外泄所致。ΔE值表示样品表面颜色的总体变化情况[25]。随着时间延长,射频漂烫处理样品的ΔE值略有减小,长时间漂烫使样品色泽分布更加均匀。此外,射频漂烫20 min时POD相对活性已降低至5%以下,达到钝酶效果,在较大程度上可减少酶促反应引起的褐变现象发生。在试验中,因漂烫处理后的样品ΔE值均高于3.0,说明肉眼可见样品的颜色差异变化[26]。无论是射频低温漂烫还是热水漂烫10 min内,ΔE值变化均不显著,但都低于热水漂烫20 min。表明长时间漂烫处理,射频低温漂烫更有利于色泽保持。
热水漂烫毛豆时,发现漂烫处理20 min时毛豆的ΔE数值较大,可能是因为在该条件下POD相对活性并未达到钝酶效果,且长时间的漂烫使酶活反应产物积累所致。不同时间热水漂烫处理下的ΔE值并没有显著差异(p>0.05)。而热水漂烫处理20 min条件下与射频低温漂烫不同时间下的ΔE值均具有显著差异(p<0.05),且ΔE值较大。表明射频低温漂烫钝化样品的酶活力更好,可有效避免后续酶促褐变的发生。李廉洁[11]无花果射频试验及姚益顺[27]进行的莴笋漂烫预处理试验时,同样发现与热水漂烫相比,射频低温漂烫处理样品的ΔE值较低。
2.6 质构变化
射频低温漂烫和热水漂烫对毛豆质构的影响见表3。

果蔬的质构分析在产品品质评价中尤为重要。漂烫处理会导致果蔬质构特征发生变化,因此可用于分析样品热烫处理前后的破坏程度。由表3可知,除了在5 min条件下的热水漂烫处理毛豆这一组的弹性、内聚力与鲜样未存在显著影响外(p>0.05),其余处理组的硬度、弹性、内聚力与鲜样组均存在显著影响(p<0.05)。射频低温漂烫和热水漂烫处理于不同时间时,各处理组的硬度数值之间均存在显著影响(p<0.05),且随着时间的延长逐渐降低。二者在相同处理条件下硬度也都存在显著影响(p<0.05)。相比之下,射频组的硬度保持较好。由于热水漂烫毛豆是与水直接接触,且随着时间延长,质地会变软,导致硬度下降较为明显。对于射频处理时不同温度间的弹性并未存在显著差异(p>0.05)。2种漂烫处理在不同处理条件下,弹性数值均先降低后增大,可能是由于应力松弛,导致初始弹性下降。伴随时间延长,样品的水分逐渐流失,内部变得紧密及应力重新分布,导致弹性增大。2种漂烫方式在处理5 min条件下,弹性数值存在显著影响(p<0.05)。热水漂烫毛豆在不同时间条件下的内聚力数值间存在显著影响(p<0.05),且伴随时间的延长,水分流失及细胞壁降解及内容物的流出,使细胞间的黏附性下降,进而导致内聚力数值逐渐减小。在处理5 min条件下,内聚力数值并未存在显著影响(p>0.05)。随着时间延长,2种漂烫方式在处理10,20 min条件下,毛豆内聚力均存在显著差异(p<0.05)。质构特性的改变是胞内外多种理化因素共同作用的结果,较为复杂,最常见的就是细胞壁降解及自身内容物反应变化[28]。
2.7 叶绿素相对含量变化
射频低温漂烫和热水烫漂对毛豆叶绿素相对含量的影响见图5。

绿色果蔬的色泽主要是由叶绿素含量决定。叶绿素受热生成脱镁叶绿素,致使样品颜色发生改变。随着时间的延长,会导致细胞膜结构遭到一定破坏,造成叶绿素相对含量持续下降[29]。由图5可知,新鲜毛豆经射频低温漂烫或热水漂烫于不同时间处理后的叶绿素相对含量均存在显著性差异(p<0.05)。在射频低温漂烫20 min的条件下,叶绿素相对含量较高为58.65%,而热水漂烫后的毛豆叶绿素相对含量为52.18%。与同样处理条件下的热水漂烫相比,射频低温漂烫后的毛豆叶绿素相对含量均较高,护色效果较好。
2.8 感官评分
射频低温漂烫和热水漂烫处理对毛豆感官评分的影响见表4。

由表4可知,伴随时间的延长,2种漂烫处理方式下毛豆的色泽、形态质地和感官总分均逐渐降低。热水漂烫处理毛豆风味也随着时间的延长逐渐下降,而射频低温漂烫漂烫处理毛豆的风味值却有所上升。此外,与相同时间处理条件下的热水漂烫相比,射频低温漂烫处理毛豆的感官总分均较高,且对毛豆风味具有一定改善作用。说明射频处理对样品的品质保持具有相对优势,对后续毛豆品质提升的研究具有一定参考价值。
3 结论
1)依据射频处理毛豆的升温曲线变化,可发现极板间距和载荷量对毛豆升温速率均有明显影响。最佳的载荷量为50 g,最适极板间距为95 mm。
2)在相同的时间处理条件下,射频低温漂烫与热水漂烫对POD相对活性的影响存在显著差异。在20 min处理条件下,射频低温漂烫毛豆POD相对活性显著低于热水漂烫(p<0.05),可降至4.43%,达到钝酶要求,而热水漂烫仅降至14.59%。
3)在均处理20 min的条件下,射频低温漂烫处理样品的叶绿素相对含量较高,在品质保持上有较好的护绿效果。射频低温漂烫的毛豆感官总分也较高,尤其是对风味有改善作用,为后续运用该技术对毛豆品质提升的研究具有一定参考意义。
4)射频低温漂烫利用射频加热效应使毛豆内源酶失活,钝酶效果及色泽保持较好,可减少废水产生,是一种比较有潜力的无水漂烫技术。但射频处理下的样品升温受限,达到钝酶所需处理时间较长,导致样品失水干热而出现失重率高、小部分开裂等问题。针对以上问题,在射频处理样品时,采用表面洒水或者环境增湿等减少品质变化的方式还有待进一步研究。
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编辑:谷金星
审核:关 颖
本篇文章刊登于《农产品加工》2026年2期下