前處理方法對鮮棗壓差膨化效果的影響

盧亞婷，羅倉學(xué)，史 超

（1.陜西科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710021；2.陜西農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)研究院，陜西 西安 710021；3.空軍工程大學(xué)裝備管理與安全工程學(xué)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(xué)1，史 超3

（1.陜西科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710021；2.陜西農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)研究院，陜西 西安 710021；3.空軍工程大學(xué)裝備管理與安全工程學(xué)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(yù)干燥處理、高壓處理結(jié)合壓差膨化技術(shù)對鮮棗膨化效果的影響。結(jié)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(chǎn)品的脆度較好；預(yù)干燥處理中不經(jīng)過干燥處理的產(chǎn)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(chǎn)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(shù)。果蔬原料經(jīng)預(yù)處理后，將果蔬置于壓力罐內(nèi)，通過加熱和加壓，使果蔬內(nèi)部壓力與外部壓力平衡，然后迅速減壓，使物料內(nèi)部水分瞬間汽化、閃蒸，組織細(xì)胞膨脹，達(dá)到膨化目的。壓差膨化技術(shù)結(jié)合了真空冷凍干燥產(chǎn)品品質(zhì)好的優(yōu)點，克服了真空低溫油炸膨化不耐貯藏的缺點，膨化后的產(chǎn)品具有較高的優(yōu)越性[1]。有關(guān)壓差膨化技術(shù)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(fù)雜的過程，其影響因素較多，目前主要集中在工藝優(yōu)化、關(guān)鍵技術(shù)研究及前處理方法[1-8]，而前處理中以漂燙、護(hù)色、浸漬、預(yù)脫水處理為主，其中漂燙和護(hù)色常用于鮮切褐變較為嚴(yán)重的物料，如蘋果、甘薯等[9-10]；浸漬常用于組織結(jié)構(gòu)致密的胡蘿卜，或漿果類[11-13]；預(yù)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(shù)的研究已取得了較大的進(jìn)展和豐富的成果，而有關(guān)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(jié)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(shù)的推廣應(yīng)用提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

狗頭棗，陜北清澗產(chǎn)，9月22日—10月1日間采摘。

1.2 儀器與設(shè)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(dá)控股株式會社；DGX-8243B恒溫干燥箱 杭州匯爾儀器設(shè)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(jīng)過3 種預(yù)處理（冷凍處理、預(yù)干燥處理、高壓處理）后進(jìn)行壓差膨化，壓差膨化參數(shù)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(nèi)物料的裝載量為（5±0.1）kg/m2。

1.3.2 脆度的測定

采用質(zhì)構(gòu)分析（texture profile analysis，TPA）測定法。TA-XT PLUS 21/50型分析儀參數(shù)設(shè)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(yīng)力的變化，給出應(yīng)力時間變化曲線。脆度值：曲線上最大力的峰值與達(dá)到最大力所用時間的比值（N/s），數(shù)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(jìn)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??；L*值越小，表示褐變越嚴(yán)重。a*表示紅綠，+表示偏紅，-表示偏綠。b*表示黃藍(lán)，+表示偏黃，-表示偏藍(lán)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

各條件下的試驗結(jié)果測量5 次，試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行單因子方差分析，Duncan’s式多重比較，各表中數(shù)值以±s表示，以P＜0.05作為差異顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)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(jìn)行壓差膨化，膨化后產(chǎn)品各指標(biāo)測量分析結(jié)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(nèi)產(chǎn)品脆度隨著處理時間的延長顯著增強，而在240～480 min內(nèi)，脆度的增幅較小。亮度值L*在0～240 min內(nèi)持續(xù)降低，而后維持在一定的范圍內(nèi)。原因在于：處理條件-18 ℃低于大棗的凍結(jié)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(dá)到部分凍結(jié)[16-18]。物料內(nèi)液體的晶體化使得物料體積膨脹，而物料經(jīng)過后續(xù)膨化脫水之后，大分子物質(zhì)維持著膨脹后的形狀，水分的逸出使得物料內(nèi)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(xù)延長，物料內(nèi)已經(jīng)沒有更多可以使體積膨大的液體物質(zhì)，因此隨著時間的延長，脆度增幅較小。物料內(nèi)液體的結(jié)晶過程在一定程度上損傷了原料內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，破壞了內(nèi)部的酶系[16,19]，因此，亮度值逐漸降低。結(jié)合以上分析，優(yōu)選冷凍處理時間為240 min以內(nèi)。

2.1.2 預(yù)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(yù)干燥處理0、50、70、90、120、150 min后進(jìn)行壓差膨化，膨化后產(chǎn)品各指標(biāo)測量分析結(jié)果見表2。

表2 預(yù)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(yù)處理時間的延長，產(chǎn)品的脆度逐漸減小，亮度值L*逐漸降低。原因在于，熱風(fēng)干燥的傳熱和傳質(zhì)方向的異向性，導(dǎo)致物料表面水分散失大于內(nèi)部擴(kuò)散而出現(xiàn)收縮的同時，物料中心溫度低于干燥介質(zhì)的溫度[20-21]。物料表面的收縮限制了膨化過程中內(nèi)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(zhì)的溫度80 ℃，并且暴露在有氧的環(huán)境中，加速了酶促褐變[20]，因此亮度值降低。結(jié)合以上分析，優(yōu)選預(yù)干燥處理時間0 min，即鮮切后不經(jīng)過預(yù)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(yù)處理5 min后進(jìn)行壓差膨化，膨化后產(chǎn)品各指標(biāo)測量分析結(jié)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(dá)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(nèi)部的水分是膨化的內(nèi)部動力，水分的多少直接影響著產(chǎn)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(xì)胞承受著遠(yuǎn)大于細(xì)胞內(nèi)的壓力[24]，當(dāng)施加的壓力在5 s內(nèi)解除后，細(xì)胞組織因為外界壓力的迅速減小而出現(xiàn)“自裂”，使得部分汁液外滲。3）當(dāng)壓強大于180 MPa后，物料內(nèi)部明顯有液體滲漏出物料，因此在180 MPa左右，脆度達(dá)到最大，而后逐漸減小。物料內(nèi)部液體的外滲給褐變酶系提供了更多與氧氣接觸的機(jī)會[25-26]，同時也損傷了物料的組織結(jié)構(gòu)，因此亮度值逐漸減小。結(jié)合以上分析，優(yōu)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(jīng)過3 種預(yù)處理（冷凍處理、預(yù)干燥處理、高壓處理）后進(jìn)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(yù)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(yù)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(nèi)部水分的脫除，而預(yù)干燥后的原料因為表面產(chǎn)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(jīng)過處理膨化后的產(chǎn)品的L*值均逐漸減小，但冷凍處理膨化后的產(chǎn)品L*值遠(yuǎn)高于預(yù)干燥處理和高壓處理。原因可能在于，冷凍處理較預(yù)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(jié)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(jīng)過預(yù)處理后膨化的產(chǎn)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(jīng)過冷凍處理膨化后的產(chǎn)品的a*遠(yuǎn)小于高壓處理的和預(yù)干燥處理的，說明冷凍處理后的膨化產(chǎn)品的a*值小于高壓處理的和預(yù)干燥處理的。原因在于冷凍預(yù)處理的物料在置于膨化罐之前一直處于低溫狀態(tài)，而高壓處理和預(yù)干燥處理在一定程度上提前促使了褐變的發(fā)生，因此冷凍處理的a*值較小。結(jié)合圖3，即冷凍處理的a*值＜預(yù)干燥的a*值＜高壓處理的產(chǎn)品的a*值。表明冷凍處理的產(chǎn)品的紅色較淺，該結(jié)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(jīng)過預(yù)處理后膨化的產(chǎn)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(jīng)過冷凍處理膨化后的產(chǎn)品的b*值小于高壓處理的和預(yù)干燥處理的，即冷凍處理的b*值＜高壓處理的產(chǎn)品的b*值＜預(yù)干燥的b*值，表明冷凍處理的產(chǎn)品的黃色較淺，該結(jié)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(chǎn)品的鮮亮度、紅黃度較高壓處理和預(yù)干燥處理的好。

3 結(jié) 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(chǎn)品的脆度較好。預(yù)干燥處理中不經(jīng)過干燥處理的產(chǎn)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(chǎn)品的脆度較好。

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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?yún)^(qū)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