冻制香菇的生物解冻与射频解冻联合处理方法：品质评估

《Journal of Stored Products Research》：Integrated biological and radiofrequency thawing for frozen shiitake mushrooms: Quality assessment

　　

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  冻干蘑菇结合射频（RF）加热技术能够实现快速均匀的解冻。
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  该技术通过降低MDA积累和电解质泄漏来保持细胞膜的完整性。
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  冻干蘑菇结合射频加热技术能够抑制水分迁移，同时保留食物的质地、颜色和美味风味。
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  该技术能在缩短解冻时间（166 ± 15秒）的同时减少微生物数量，保持产品质量。
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  化学计量学PCA-HCA分析证实，冻干蘑菇结合射频加热后的样品质量与新鲜蘑菇相近。

引言

香菇（Lentinula edodes）是全球栽培和消费最广泛的食用菌之一。它们因其独特的鲜美风味、丰富的营养成分（如多糖、B族维生素和硒）以及潜在的健康促进作用（如免疫调节和抗氧化活性）而备受青睐（Ahmad等，2023；Sheng等，2021）。然而，由于其娇嫩的组织结构、高水分含量以及采后强烈的呼吸作用，香菇极易变质。这会导致在储存和运输过程中迅速变褐、菌盖开裂、软化以及微生物滋生，给香菇的鲜切和冷冻供应链带来了重大挑战（Li等，2025；Chen等，2025）。

冷冻是一种成熟的保鲜方法，通过抑制微生物生长和酶活性来延长香菇的保质期（?al??kan Ko?等，2025；Zheng等，2025），从而保持其营养价值、颜色和形态完整性。尽管如此，解冻仍是一个关键的前处理步骤，对最终产品质量有显著影响。不正确的解冻方法会导致严重的质地降解、风味损失、汁液渗出和微生物繁殖（Cai等，2019）。因此，开发能够最大化保留品质的高效解冻技术对于推动冷冻香菇加工行业的发展至关重要。

传统的解冻方法（如自然空气解冻、水浸解冻）简单且成本低廉，但由于冰晶重结晶、水分过度迁移和酶反应时间过长，导致解冻速度慢且品质下降显著（Wu等，2017）。虽然微波和解冻辅助超声技术可以加速解冻过程，但仍存在局限性。微波解冻会导致加热不均和局部过热，而解冻辅助超声由于空化效应会造成植物组织的结构损伤（Hu等，2023；K?prüalan Ayd?n等，2023）。射频（RF）加热是一种使用高频交变电场（通常为13.56–27.12 MHz）的体积热处理技术，比微波具有更深的穿透力和更均匀的加热效果（Ling等，2020）。射频加热在多种食品材料（如肉类、海鲜）的解冻中显示出良好的应用前景，但其应用于高水分、娇嫩的植物性材料（如香菇）时仍面临限制（Bedane等，2018；Dong等，2021）。

仅依靠物理场解冻（如射频、微波、超声）在提高解冻效率和品质保留方面仍存在瓶颈。为了解决这些问题，生物活性解冻剂作为物理场技术的补充方法应运而生（Wang等，2020；Zhang等，2024）。海藻糖可作为膜稳定剂保护细胞结构，菊粉可抑制冰晶重结晶，天然抗冻蛋白可降低冰点，氯化钙可通过与果胶交联增强细胞壁（Piroozi等，2023；Zhang等，2024）。斧头菌足蛋白（Mfp）是一种新型生物活性成分，具有优异的成膜和热响应特性，可在食品表面形成保护层，减少氧气接触，并可能提高物理场的能量吸收效果（Pérez-Bassart等，2024）。

复合生物解冻剂与射频加热的协同作用有望克服单一解冻方法的局限性，但多组分生物解冻剂的合理设计与射频参数的匹配尚未得到充分探索。我们假设，一种针对三个不同保护层次的合理配方的复合生物解冻剂将与射频体积加热协同作用，有效保持香菇品质：（1）通过海藻糖（通过氢键稳定磷脂）和斧头菌足蛋白（形成表面屏障膜，减少氧气渗透和机械损伤）实现膜级别的保护；（2）通过菊粉（通过改变粘度抑制冰晶重结晶和改善冰结构）实现冰晶级别的保护；（3）通过CaCl?（与果胶交联形成钙果胶凝胶）实现细胞壁级别的强化。我们进一步假设，射频的“由内向外”的体积加热作用将缩短解冻时间和热梯度，而斧头菌足蛋白的热响应特性可能改善射频的能量耦合效果——它们的综合效果预计会大于单独使用，因为射频作用于时间维度（快速解冻），而生物解冻剂作用于结构维度（相变过程中的细胞保护）。在本研究中，我们基于各组分的协同效应，合理配制了一种包含食品级斧头菌足蛋白、菊粉、海藻糖和氯化钙的复合生物解冻剂（使用微酸性电解水作为载体），并与射频加热结合用于香菇的解冻。与以往通常只结合一种冷冻保护剂和一种物理场的方法不同，本研究首次系统地将四组分多目标生物解冻剂与射频解冻结合，应用于高水分的植物性材料，并通过多参数质量评估和化学计量分析验证了其协同机制。本研究的目标是：（1）优化冻干蘑菇结合射频的解冻策略并明确其解冻效率；（2）系统评估冻干蘑菇结合射频对其物理化学、微生物、风味和感官特性的影响；（3）通过水分分布、膜完整性（MDA含量和电解质泄漏）及酶促褐变分析揭示复合生物解冻剂和射频加热的协同保鲜机制；（4）通过化学计量分析验证冻干蘑菇结合射频的整体品质优势。本研究为高质量保存冷冻真菌食品和其他娇嫩的植物性食品提供了一种新的、可行的综合解冻方法。

部分简介

材料与样品准备

新鲜的一级香菇（Lentinula edodes）来自中国云南省昆明的当地批发农产品市场。只选择了菌盖呈均匀红褐色（直径5.0–6.0厘米）、菌柄结实（长度2.0–3.0厘米）且无机械损伤或虫害的香菇。分析级化学品（菊粉、海藻糖、氯化钙）和食品级斧头菌足蛋白（Mfp）从昆明梅保科技有限公司（云南）购买。

解冻时间

五种解冻方法的解冻时间差异显著（P < 0.05）。测量结果显示三个不同的层次：物理场辅助组（冻干蘑菇结合射频166 ± 15秒、冻干蘑菇结合微波206 ± 24秒、冻干蘑菇结合超声1740 ± 60秒）的解冻速度明显快于仅使用溶液的组（2780 ± 92秒）和对照组（8000 ± 92秒）（图1a）。冻干蘑菇结合射频组的解冻时间最短（166 ± 15秒），比第二快的冻干蘑菇结合微波组（206 ± 24秒）快19.4%（P > 0.05）。

结论

本研究开发了一种用于冻干蘑菇的集成解冻策略（冻干蘑菇结合射频），将复合生物解冻剂（食品级斧头菌足蛋白、菊粉、海藻糖、氯化钙）与射频加热结合使用。冻干蘑菇结合射频技术实现了快速解冻（166 ± 15秒）和更好的品质保留，优于自然空气解冻、微波辅助解冻和超声辅助解冻。关键在于，冻干蘑菇结合射频技术保持了细胞膜的完整性，MDA含量为1014.69 μmol/kg。

作者贡献声明

Mingna Li：撰写初稿、数据可视化、数据整理、实验设计、软件操作。Qi Tian：验证结果、概念构思、方法设计、实验监督。Kang Zhou：项目管理、资金筹措、实验设计。Hengjin Gao：概念构思、方法设计、结果验证。Junjie Yi：数据分析、概念构思、资金筹措、项目管理。Yongli Jiang：撰写与编辑、结果验证、资金筹措、项目管理、资源协调。

人体伦理与参与同意

所有实验均遵循《赫尔辛基宣言》中的伦理原则进行。所有参与者均已签署知情同意书，充分了解研究目的、方法及其可能的风险，以保护他们的权利和利益。

资金支持

本研究得到了云南省重大科技项目（202602AE090046）、云南省“振兴云南人才支持计划——果蔬加工、营养与健康创新团队”（202605AS350002）、云南省基础研究项目（202401CF070123）以及文山壮苗族自治州专家工作站（2023-01号）的财政支持。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的研究结果。

Mingna Li | Qi Tian | Kang Zhou | Hengjin Gao | Junjie Yi | Yongli Jiang