前處理方法對鮮棗壓差膨化效果的影響

盧亞婷，羅倉學，史 超

（1.陜西科技大學生命科學與工程學院，陜西 西安 710021；2.陜西農產品加工技術研究院，陜西 西安 710021；3.空軍工程大學裝備管理與安全工程學院，陜西 西安 710051）

前處理方法對鮮棗壓差膨化效果的影響

盧亞婷1,2，羅倉學1，史 超3

（1.陜西科技大學生命科學與工程學院，陜西 西安 710021；2.陜西農產品加工技術研究院，陜西 西安 710021；3.空軍工程大學裝備管理與安全工程學院，陜西 西安 710051）

通過單因素試驗和對比實驗，研究了冷凍處理、預干燥處理、高壓處理結合壓差膨化技術對鮮棗膨化效果的影響。結果表明：1）冷凍處理溫度為-18 ℃時，處理240 min的大棗脆度較好；高壓處理壓強為180 MPa，5 min產品的脆度較好；預干燥處理中不經過干燥處理的產品脆度和亮度較好；2）-18 ℃條件下冷凍處理240 min之后膨化，膨化溫度為85 ℃，0.2 MPa時色差L*值和產品的脆度較好。

鮮棗脆片；壓差膨化；高壓處理

壓差膨化又稱氣流膨化是一種新興的食品干燥加工技術。果蔬原料經預處理后，將果蔬置于壓力罐內，通過加熱和加壓，使果蔬內部壓力與外部壓力平衡，然后迅速減壓，使物料內部水分瞬間汽化、閃蒸，組織細胞膨脹，達到膨化目的。壓差膨化技術結合了真空冷凍干燥產品品質好的優點，克服了真空低溫油炸膨化不耐貯藏的缺點，膨化后的產品具有較高的優越性[1]。有關壓差膨化技術方面的研究也成為時下研究的熱點，壓差膨化是一個較為復雜的過程，其影響因素較多，目前主要集中在工藝優化、關鍵技術研究及前處理方法[1-8]，而前處理中以漂燙、護色、浸漬、預脫水處理為主，其中漂燙和護色常用于鮮切褐變較為嚴重的物料，如蘋果、甘薯等[9-10]；浸漬常用于組織結構致密的胡蘿卜，或漿果類[11-13]；預脫水處理常用于含水量較高的鮮果[5]。盡管科研人員對壓差膨化技術的研究已取得了較大的進展和豐富的成果，而有關前處理對鮮棗膨化效果影響的研究較少。因此，以核果類典型原料大棗為對象，結合大棗的特點和前處理方法的適用性，研究前處理方法對鮮棗膨化效果的影響，旨在為鮮棗膨化和壓差膨化技術的推廣應用提供技術依據。

1 材料與方法

1.1 材料

狗頭棗，陜北清澗產，9月22日—10月1日間采摘。

1.2 儀器與設備

TA-XT PLUS 21/50物性分析儀 英國Stable Micro System公司；CM-5分光測色儀 日本柯尼卡美能達控股株式會社；DGX-8243B恒溫干燥箱 杭州匯爾儀器設備有限公司；BC/BD-428冷凍柜 海爾股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 壓差膨化

新鮮大棗清洗瀝干后去核，橫向切片（4±1）mm，分別經過3 種預處理（冷凍處理、預干燥處理、高壓處理）后進行壓差膨化，壓差膨化參數為：膨化溫度（90±2）℃，膨化壓強為0.34 MPa，抽真空干燥溫度（75±2）℃，干燥至水分含量為7%左右。膨化罐內物料的裝載量為（5±0.1）kg/m2。

1.3.2 脆度的測定

采用質構分析（texture profile analysis，TPA）測定法。TA-XT PLUS 21/50型分析儀參數設置如下：測試速率為1 mm/s；測試下壓距離為3 mm；探頭為P/0.25s。儀器自動測定應力的變化，給出應力時間變化曲線。脆度值：曲線上最大力的峰值與達到最大力所用時間的比值（N/s），數值越大，脆性越好。

1.3.3 色澤的測定

采用CM-5分光測色儀進行測定L*a* b*值。L*值表示色澤的明亮度，L*值的范圍是從0～100，L*=0表示黑色，L*=100表示白色，L*值越大，表示亮度越高、褐變越?。籐*值越小，表示褐變越嚴重。a*表示紅綠，+表示偏紅，-表示偏綠。b*表示黃藍，+表示偏黃，-表示偏藍。

1.4 數據處理

各條件下的試驗結果測量5 次，試驗數據采用SPSS 17.0統計軟件進行單因子方差分析，Duncan’s式多重比較，各表中數值以±s表示，以P＜0.05作為差異顯著性判斷標準。

2 結果與分析

2.1 前處理方法對膨化效果的影響

2.1.1 冷凍處理時間對膨化效果的影響

鮮棗清洗去核后切片，在-18 ℃條件下冷凍處理0、60、90、120、240、480 min后進行壓差膨化，膨化后產品各指標測量分析結果見表1。

表1 冷凍處理時間對膨化的影響Table1 Effect of freezing time on the friability and color of jujubes

由表1可知，在-18 ℃處理條件下，0～240 min內產品脆度隨著處理時間的延長顯著增強，而在240～480 min內，脆度的增幅較小。亮度值L*在0～240 min內持續降低，而后維持在一定的范圍內。原因在于：處理條件-18 ℃低于大棗的凍結溫度而高于大棗的共晶溫度-32 ℃[14-15]，因此，原料隨著時間的延長形成冰晶，冰晶逐步增大，最終達到部分凍結[16-18]。物料內液體的晶體化使得物料體積膨脹，而物料經過后續膨化脫水之后，大分子物質維持著膨脹后的形狀，水分的逸出使得物料內部留有較多的空隙，因此脆度顯著增強。隨著冷凍時間的繼續延長，物料內已經沒有更多可以使體積膨大的液體物質，因此隨著時間的延長，脆度增幅較小。物料內液體的結晶過程在一定程度上損傷了原料內部的組織結構，破壞了內部的酶系[16,19]，因此，亮度值逐漸降低。結合以上分析，優選冷凍處理時間為240 min以內。

2.1.2 預干燥處理時間對膨化效果的影響

鮮棗清洗去核后切片，在80 ℃條件下預干燥處理0、50、70、90、120、150 min后進行壓差膨化，膨化后產品各指標測量分析結果見表2。

表2 預干燥時間對膨化的影響Table2 Effect of pre-drying time on the friability and color of jujubes

由表2可知，隨著預處理時間的延長，產品的脆度逐漸減小，亮度值L*逐漸降低。原因在于，熱風干燥的傳熱和傳質方向的異向性，導致物料表面水分散失大于內部擴散而出現收縮的同時，物料中心溫度低于干燥介質的溫度[20-21]。物料表面的收縮限制了膨化過程中內部剩余水分的逸出，使得膨化脆度降低[22]。由于切分物料的溫度低于干燥介質的溫度80 ℃，并且暴露在有氧的環境中，加速了酶促褐變[20]，因此亮度值降低。結合以上分析，優選預干燥處理時間0 min，即鮮切后不經過預干燥。

2.1.3 高壓處理壓強對膨化效果的影響

鮮棗清洗去核后切片，分別在0、60、120、180、240、300 MPa條件下預處理5 min后進行壓差膨化，膨化后產品各指標測量分析結果見表3。

表3 處理壓強對膨化的影響Table3 Effect of pretreatment pressure on the friability and color of jujubes

由表3可知，隨著處理壓強的增大，脆度在180 MPa時達到最大，而后緩慢減小。亮度值L*緩慢降低。原因在于：1）膨化物料內部的水分是膨化的內部動力，水分的多少直接影響著產品的膨化效果[23]。2）實驗中，物料組織在被施壓的過程中，隨著外界壓強的增大，組織細胞承受著遠大于細胞內的壓力[24]，當施加的壓力在5 s內解除后，細胞組織因為外界壓力的迅速減小而出現“自裂”，使得部分汁液外滲。3）當壓強大于180 MPa后，物料內部明顯有液體滲漏出物料，因此在180 MPa左右，脆度達到最大，而后逐漸減小。物料內部液體的外滲給褐變酶系提供了更多與氧氣接觸的機會[25-26]，同時也損傷了物料的組織結構，因此亮度值逐漸減小。結合以上分析，優選超高壓處理壓強為180 MPa。

2.2 不同前處理方法對膨化效果的影響

鮮棗清洗去核切片后，分別經過3 種預處理（冷凍處理、預干燥處理、高壓處理）后進行壓差膨化，膨化溫度為85 ℃，膨化壓強分別選擇0、0.1、0.2、0.3、0.36 MPa，確定不同膨化壓強下，預處理條件對膨化效果的影響。

2.2.1 不同前處理方法對脆度的影響

圖1 不同前處理對脆度的影響Fig.1 Effect of different pretreatments on the friability of jujubes

由圖1可知，隨著膨化壓強的增大，3 種前處理的樣品膨化后的脆度均隨之增大，其中冷凍處理和高壓處理的脆度顯著高于預干燥處理的。原因主要在于，冷凍處理和高壓處理有利于原料內部水分的脫除，而預干燥后的原料因為表面產生收縮，膨化時不利于水分的逸出[20]。因此，冷凍處理效果較好。即-18 ℃條件下冷凍處理240 min之后膨化，膨化溫度為85 ℃，膨化壓強為0.2～0.3 MPa時脆度效果較好。

2.2.2 不同前處理方法對色差的影響

由圖2可知，隨著壓強的增大，3 種經過處理膨化后的產品的L*值均逐漸減小，但冷凍處理膨化后的產品L*值遠高于預干燥處理和高壓處理。原因可能在于，冷凍處理較預干燥處理和高壓處理對大棗的促褐變因子的損傷小，這一猜測還有待實驗驗證[27-28]。因此，冷凍處理較好，結合圖2，即-18 ℃條件下冷凍處理240 min之后膨化，膨化溫度為85 ℃，0～0.2 MPa時L*值較大，即產品較鮮亮。

圖2 不同前處理方法對亮度L*值的影響Fig.2 Effect of different pretreatments on the L* value of jujubes

綜合以上3 種不同前處理方法對產品脆度和L*值的影響分析，可以看出，原料在-18 ℃條件下冷凍處理240 min之后膨化，膨化溫度為85 ℃，壓強0.2 MPa時L*值和產品脆度較好。

圖3 不同前處理方法對a*值的影響Fig.3 Effect of different pretreatments on the a* value of jujubes

由圖3可知，3 種經過預處理后膨化的產品的a*值均為正，且隨著壓強的增大a*值均有逐漸增大趨勢，其中經過冷凍處理膨化后的產品的a*遠小于高壓處理的和預干燥處理的，說明冷凍處理后的膨化產品的a*值小于高壓處理的和預干燥處理的。原因在于冷凍預處理的物料在置于膨化罐之前一直處于低溫狀態，而高壓處理和預干燥處理在一定程度上提前促使了褐變的發生，因此冷凍處理的a*值較小。結合圖3，即冷凍處理的a*值＜預干燥的a*值＜高壓處理的產品的a*值。表明冷凍處理的產品的紅色較淺，該結果與3種前處理后L*值的趨勢基本一致。

圖4 不同前處理方法對b*值的影響Fig.4 Effect of different pretreatments on the b* value of jujubes

由圖4可知，3種經過預處理后膨化的產品的b*值均為正，且隨著壓強的增大b*值均有逐漸增大趨勢，其中經過冷凍處理膨化后的產品的b*值小于高壓處理的和預干燥處理的，即冷凍處理的b*值＜高壓處理的產品的b*值＜預干燥的b*值，表明冷凍處理的產品的黃色較淺，該結果與3種前處理后L*值的趨勢也基本一致。

綜合分析圖2～4，說明冷凍處理的產品的鮮亮度、紅黃度較高壓處理和預干燥處理的好。

3 結 論

針對新鮮大棗，其中1）冷凍處理溫度為-18 ℃時，處理240 min的大棗脆度較好。高壓處理壓強為180 MPa，5 min產品的脆度較好。預干燥處理中不經過干燥處理的產品脆度和亮度較好。2）3 種前處理方法中原料在-18 ℃條件下冷凍處理240 min之后膨化，膨化溫度85 ℃，壓強0.2 MPa時亮度L*值和產品的脆度較好。

[1] 畢金峰, 魏益民, 王杕, 等. 哈密瓜變溫壓差膨化干燥工藝優化研究[J].農業工程學報, 2008, 24(3): 232-237.

[2] NATH A, CHATTOPADHYAY P K, MAJUMDAR G C. High temperature short time air puffed ready-to-eat (RTE) potato snacks: process parameter optimization[J]. Journal of Food Engineering, 2006, 80(3): 770-780.

[3] 何新益, 黃宗海, 范為, 等. 桃變溫壓差膨化干燥工藝研究[J]. 食品科技, 2010, 35(11): 94-97.

[4] HE Xinyi, LIU Jinfu, CHENG Lili, et al. Quality properties of crispy winter jujube dried by explosion puffing drying[J]. International Journal of Food Engineering, 2013, 9(1): 99-105.

[5] 畢金峰, 方芳, 丁媛媛, 等. 預處理對哈密瓜變溫壓差膨化干燥產品品質的影響[J]. 食品與機械, 2010, 26(2): 15-18.

[6] NATH A, CHATTOPADHYAY P K. Quality attributes of high temperature short time air puffed ready-to-eat potato snacks[J]. International Journal of Food Properties, 2007, 10(1): 113-125.

[7] NATH A, CHATTOPADHYAY P K. Effect of process parameters and soy fl our concentration on quality attributes and microstructural changes in ready-to-eat potato-so snack using high-temperature short time air puff i ng[J]. Food Science and Technology, 2008, 41(4): 707-715.

[8] NATH A, CHATTOPADHYAY P K. Estimation of diffusion coefficients and activation energy for high temperature short timeair puffed ready-to-eat potato snack[J]. Journal of Food Science and Technology, 2009, 46(6): 559-562.

[9] 姜愛麗, 鐘璐. 3種褐變抑制劑對減輕鮮切蘋果褐變效果的影響[J].食品與發酵工業, 2010, 34(7): 44-48.

[10] 郭婷, 何新益, 鄧放明. 凍融甘薯熱風干燥特性與動力學研究[J]. 食品與機械, 2013, 29(3): 8-11.

[11] 郭蘊涵, 汪政富, 趙翠萍, 等. 高壓二氧化碳浸漬速凍胡蘿卜片工藝及產品品質的研究[J]. 食品工業科技, 2012, 33(16): 240-245.

[12] TABTIANG S, PRACHAYAWARAKON S, SOPONRONNARIT S. Effects of osmotic treatment and superheated steam puffing temperature on drying characteristics and texture properties of banana slices[J]. Drying Technology, 2012, 30(1): 20-28.

[13] ZOU Kejian, TENG Jianwen, HUANG Li. Effect of osmotic pretreatment on quality of mango chips by explosion puff i ng drying[J]. Food Science & Technology, 2013, 51(1): 253-259.

[14] 崔清亮, 郭玉明. 冷凍干燥物料共晶點和共熔點的電阻法測量[J].農業機械學報, 2008, 39(5): 65-69.

[15] 邢華, 周國燕, 藍浩. 食品冷凍干燥物料共晶、共融點測量[J]. 食品與機械, 2012, 28(1): 52-55.

[16] 關志強. 食品冷凍冷藏原理與技術[M]. 北京: 化學工業出版社, 2010: 240-243.

[17] 華澤釗, 李云飛, 劉寶林. 食品冷凍凍藏原理與設備[M]. 北京: 機械工業出版社, 1999: 105-107.

[18] 李云飛, 葛克山. 食品工程原理[M]. 北京: 中國農業大學出版社, 2002: 813-820.

[19] 郭衛蕓, 杜冰, 程燕鋒. 冷凍處理對果蔬的影響及其應用[J]. 食品與機械, 2007, 23(2): 118-121.

[20] 朱文學. 食品干燥原理與技術[M]. 北京: 科學出版社, 2009.

[21] 馬長偉, 曾名勇. 食品工藝學導論[M]. 北京: 中國農業大學出版社, 2002.

[22] 畢金峰, 魏益民. 馬鈴薯片變溫壓差膨化干燥影響因素研究[J]. 核農學報, 2008, 22(5): 661-664.

[23] 馬立霞, 畢金峰, 魏益民. 蘋果低溫高壓膨化影響因素研究[J]. 食品工業科技, 2005, 26(12): 88-90; 93.

[24] 曹小紅. 食品高壓處理后組分變化及關鍵技術分析[J]. 中國食品學報, 2011, 11(9): 26-31.

[25] YU Yong, LIN Yi, ZHANG Yao, et al. Effect of high pressure processing on the stability of anthocyanin ascorbic acid and color of Chinese bayberry juice during storage[J]. Journal of Food Engineering, 2013, 119(3): 701-706.

[26] 方亮. 超高壓處理對獼猴桃果汁殺菌鈍酶效果和品質的影響[D]. 無錫: 江南大學, 2008.

[27] GUO Jimin, LI Xinying, MU Changdao, et al. Freezing-thawing effects on the properties of dialdehyde carboxymethyl cellulose crosslinked gelatin-MMT composite films[J]. Food Hydrocolloids, 2013, 33(2): 273-279.

[28] BASHARI M, ABDELHAI M H, ABBAS S, et al. Effect of ultrasound and high hydrostatic pressure (US/HHP) on the degradation of dextran catalyzed by dextranase[J]. Ultrasonics Sonochemistry, 2013, 21(1):76-83.

Effect of Pretreatment Methods on Explosion Puff i ng of Fresh Jujubes

LU Ya-ting1,2, LUO Cang-xue1, SHI Chao3
(1. College of Life Science and Engineering, Shaanxi University of Science and Technology, Xi’an 710021, China; 2. Shaanxi Research Institute of Agricultural Products Processing Technology, Xi’an 710021, China; 3. College of Equipment Management and Safety Engineering, Air Force Engineering University, Xi’an 710051, China)

A comprehensive study was conducted to evaluate the effect of different pretreatments (i.e., freezing, pre-drying and high-pressure treatment) on explosion puff i ng of fresh jujube slices. After each pretreatment, explosion puff i ng was carried out under the same conditions. The results showed that jujube slices exhibited a good friability after being frozen at -18 ℃ for 240 min or being treated at 180 MPa for 5 min. Pre-drying had a negative impact on the friability and brightness of jujube products. Freezing at -18 ℃ for 240 min followed by explosion puff i ng at 85 ℃ and 0.2 MPa was selected in terms of L* and friability.

jujube slices; explosion puff i ng; high-pressure treatment

TS255.42

A

1002-6630（2014）21-0129-04

10.7506/spkx1002-6630-201421025

2013-11-06

咸陽市科技計劃項目（2012K06-08）；西安市未央區科技計劃項目（201407）

盧亞婷（1979—），女，工程師，碩士，研究方向為果蔬資源深加工。E-mail：luyating@sust.edu.cn