液浸速凍番木瓜漿凍藏色澤變化研究

余 銘 陳海強， 梁鉆好 葉韻青 楊公明（.陽江職業技術學院，廣東 陽江 59500；.華南農業大學食品學院，廣東 廣州 5064；.廣州賽愛環境保護技術開發有限公司，廣東 廣州 5066）

番木瓜又名萬壽果［1］，與香蕉、菠蘿并稱熱帶三大草本果樹［2］。番木瓜果實營養豐富，含各種維生素、功能酶［3，4］、微量元素和17種氨基酸［5］，可鮮食并具有多種加工用途［6］，被譽為“百益果王”［2］。

隨著民眾健康意識的增強，純天然、營養、新鮮、保持水果原汁原味的果汁產品越來越受到消費者推崇［7］。但果蔬組織柔嫩，含水量高，易腐爛變質，不耐儲存［8］，只能隨原料上市時間進行季節性的現場加工消費。由于冷藏與速凍技術能最大限度保持食品營養與感官品質，國內外對果漿汁產品速凍加工保藏方面的技術研究與產品開發報道頗多［9］。目前果漿速凍技術主要是以空氣為冷媒［10］，但空氣的傳熱系數相對于固體或液體物料較低，凍結速度慢，極易因冷凍濃縮效應而造成果漿成分的改變，因而導致凍藏期間果漿色澤劣變加速。液浸速凍技術主要利用液體冷媒傳熱系數為氣體冷媒的20余倍的原理，使食品在液浸速凍過程中迅速凍結，形成細小且分布均勻的冰晶，減少冰晶對產品組織結構的破壞，能最大程度地保持產品色香味等品質［11，12］，而且由于冰晶細小，解凍速度也快。因此，應用于速凍果汁，冰凍情況下直接打漿即可成冰凍果汁，基本無需解凍。由于此技術是近幾年才開始在中國流行，相關報道甚少，目前只有在豬肉保鮮［11］、番石榴果汁品質［13］、番木瓜酶活性［12］方面有報道。本試驗擬以番木瓜漿為試驗研究對象，對比果漿現有冷庫速凍及液浸式速凍技術，主要研究凍結方式對番木瓜凍藏色澤變化的影響，旨為液浸式速凍技術在果漿加工中的應用提供理論依據，為開發高品質果漿生產技術開拓新方向。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

番木瓜：紅日1號，購于廣州天平架水果批發市場。

1.2 主要儀器設備

分光光度計：UV 3010型，日本日立公司；

色彩色差計：CR－410型，柯尼卡美能達（中國）投資有限公司；

液浸式速凍機：KQ－01型，廣東科奇超速凍科技有限公司；

－40℃深冷冰箱：DW－FW251型，中科美菱低溫科技有限責任公司；

－25℃醫用低溫箱：DW－YW358A型，中科美菱低溫科技有限責任公司；

數顯溫度計：BK8820型，貝克萊斯股份有限公司。

1.3 試驗試劑

番茄紅素標品、β－胡蘿卜素標品：98%純度，美國Sigma公司；

焦性沒食子酸：分析純，上海展云化工有限公司。

1.4 試驗方法

1.4.1 果漿制備 選擇新鮮、無霉爛、無病蟲害的九成熟番木瓜，洗凈、剝皮后用1%的檸檬酸浸泡20min，切半、去籽、切塊，果肉與水1∶1打漿30s后均質1min，得到均勻細膩的番木瓜漿。

1.4.2 試驗方法 取番木瓜漿按100g/袋裝入PE袋，脫氣后封口，置液浸式速凍機內于－40℃冷凍液中凍結，對照組置超低溫冰箱中于－40℃進行空氣對流凍結，待樣品中心溫度凍結至－18℃時取出，于－18℃冰柜貯藏90d（3個月），每組10袋樣品，設3個重復，分別測定色差值及β－胡蘿卜素含量。

1.4.3 凍結溫度的測定 將數顯溫度計溫度探頭置于袋裝番木瓜漿的幾何中心位置測定凍結過程中溫度值，溫度記錄時間間隔為30s。

1.4.4 色差值測定 取出凍結的番木瓜漿，用色彩色差計“CIELab”表色系統測定凍結的番木瓜漿的亮度（L）、紅綠值（a）及藍綠值（b），對比經過處理后的番木瓜漿（L，a，b）與新鮮的木瓜（L0，a0，b0）的色澤差異ΔE。ΔE按式（1）計算：

1.4.5 番茄紅素與β－胡蘿卜素測定方法 參照文獻［14］，并做適當修改：取20.0g果漿于50mL離心管中，加入95%乙醇—焦性沒食子酸溶液約20mL，充分振動后離心（3 500r/min，20min），收集上清液備用。沉淀倒入三角瓶后加入丙酮溶液30mL，避光振蕩提取1h，抽濾，濾液與離心后的上清液合并。將混合液倒入分液漏斗中，加飽和氯化鈉5mL，振搖萃取5min后得橙色有機相，用無水硫酸鈉除去橙色有機相中的痕量水分后于25mL容量瓶中用二氯甲烷溶液定容，以二氯甲烷為空白，分別在454nm和510nm處測定β－胡蘿卜素與番茄紅素吸光值并分別計算兩種色素的含量。番茄紅素與β－胡蘿卜素的標準曲線分別見圖1、2。

1.4.6 液浸速凍方式下番木瓜漿主要色素降解的動力學分析 考察凍藏溫度對液浸速凍番木瓜漿色素的降解速率的影響，分別采用－40℃液浸式速凍和空氣對流凍結將番木瓜漿中心溫度降至－18℃，再分別置于－18℃及－10℃下貯藏，測定不同處理番木瓜漿主要色素（番茄紅素和β－胡蘿卜素）的含量變化，建立速凍番木瓜漿凍藏過程中番茄紅素和β－胡蘿卜素降解的動力學模型，并分別計算兩種速凍方式處理后番茄紅素和β－胡蘿卜素在凍藏過程中的降解活化能，進而推斷速凍番木瓜漿中類胡蘿卜素降解反應的難易程度。

圖1 番茄紅素測定標準曲線Figure 1 The standard curve of lycopene

圖2 β－胡蘿卜素測定標準曲線Figure 2 The standard curve ofβ－carotene

1.4.7 數據處理 采用Excels 2010軟件。

2 結果與分析

2.1 液浸速凍番木瓜漿凍藏色澤參數的變化

由圖3可知，在凍藏前期的0～7d，－40℃空氣對流凍結番木瓜漿的L、a、b值急劇下降，即番木瓜漿的亮度降低，紅黃度下降，色澤向藍綠度偏移，而－40℃液浸式速凍的番木瓜漿色澤參數只有小幅度變化，凍藏7～90d內，番木瓜漿色澤變化幅度較小。凍結速度對番木瓜漿凍藏期間色澤的保持有顯著影響（P＜0.05），其中－40℃液浸式速凍處理相對－40℃空氣對流凍結能明顯降低番木瓜漿褐變的速度。

2.2 液浸速凍番木瓜漿凍藏過程中主要色素的變化

類胡蘿卜素是番木瓜中最主要的色素，番木瓜果肉中的類胡蘿卜素以β－胡蘿卜素和番茄紅素為主［14］。在貯藏過程中，類胡蘿卜素的降解必將導致番木瓜漿色澤的變化。

由圖4、5可知，在凍藏期間速凍番木瓜漿中的番茄紅素和β－胡蘿卜素的變化趨勢大致相同。速凍番木瓜漿中的番茄紅素和β－胡蘿卜素含量隨著貯藏時間延長而呈顯著下降趨勢（P＜0.01）。其中在速凍后凍藏的前7d內均呈急劇下降趨勢，且－40℃空氣對流速凍果漿中的色素含量比－40℃液浸式速凍處理的下降速度快，說明凍結速度對番茄紅素和β－胡蘿卜素含量變化的影響極顯著（P＜0.01，表1），凍結速度越快，凍藏期間番茄紅素和β－胡蘿卜素損失越少。

圖3 凍藏番木瓜漿色澤的變化趨勢Figure 3 Change trend of papayapulp color during frozen

圖4凍藏番木瓜漿中番茄紅素的變化趨勢Figure 4 Change trend of papayapulp lycopene during frozen

圖5 凍藏番木瓜漿中β－胡蘿卜素的變化趨勢Figure 5 Change trend of papayapulpβ－carotene during frozen

表1 凍結方式與番木瓜漿中主要色素含量變化的相關性分析Table 1 Correlation analysis of papayapulpβ－carotene by different freezing

表1 凍結方式與番木瓜漿中主要色素含量變化的相關性分析Table 1 Correlation analysis of papayapulpβ－carotene by different freezing

同行不同字母表示差異極顯著，P＜0.01。

色素 液浸式速凍 空氣對流冷凍β－胡蘿卜素 4.8×10－4a 3.3×10－4b番茄紅素 4.1×10－4a 3.2×10－4b

2.3 番木瓜色素降解的動力學模型及活化能

由2.2的分析可知，番茄紅素和β－胡蘿卜素的降解趨勢大致相同，因此以番茄紅素作為代表，建立類胡蘿卜素降解的動力學模型。

對凍藏期間不同處理番木瓜漿中的番茄紅素的含量變化分別進行零級和一級擬合。一級模型的擬合參數R2明顯高于零級模型的，且一級模型的R2均大于0.80（見表2），由此可判斷一級模型更適合描述番茄紅素降解趨勢。

由不同貯藏溫度的一級動力學模型獲得速率常數k，再根據 Arrhenius方程（式（1））得方程式（2）：

式中：

T——反應溫度，K；

Ea——反應活化能，kJ/mol；

R——常數。

通過式（2）求得－40℃液浸式速凍和－40℃空氣對流凍結番木瓜漿凍藏過程中番茄紅素降解活化能Ea分別為94.2kJ/mol與32.4kJ/mol，即－40℃液浸式速凍的番木瓜漿番茄紅素降解活化能明顯高于－40℃空氣對流凍結的，說明在貯藏過程中液浸式速凍處理的果漿中番茄紅素較空氣對流速凍處理的難以降解。也就是說－40℃液浸式速凍處理更有利于速凍番木瓜漿凍藏期間色澤的保持。

表2 番茄紅素降解的零級和一級動力學模型參數Table 2 Zero－order and first－order kinetics model parameters degradation ofβ－carotene

3 結論

本研究探討了凍結方式對儲藏期間番木瓜漿色澤穩定性的影響及其機理，結果表明，與空氣對流凍結處理相比，液浸式速凍可提高果漿中番茄紅素的降解活化能，可有效延緩儲藏期間類胡蘿卜素的降解，從而有利于保持果漿色澤，與司徒滿泉等［13］結論一致。究其原因主要是液體傳熱速率遠遠大于空氣的，其凍結速度非常快，食品內部快速均勻形成細小冰晶，對細胞結構破壞極小［11，12］。褐變是目前制約果蔬加工的最大瓶頸，液浸式速凍技術的發展將有望突破此難點，為果蔬加工產業化發展提供新的技術選擇。但是液浸式速凍技術對果漿的營養品質、香氣等其他方面是否也會產生有利影響，仍需探討，其影響機理也需進一步深入探究。

1 覃如日.廣西盤木瓜生產現狀及發展前景［J］.中國果業信息，2006（6）：9～11.

2 楊培生，鐘思現，杜中軍，等.我國番木瓜產業發展現狀和主要問題［J］.中國熱帶農業，2007（4）：8～9.

3 Azarkan M，El Moussaoui A，van Wuytswinkel D，et al.Fractionation and purification of the enzymes stored in the latex of Carica papaya［J］.Journal of Chromatography，2003，790（1～2）：229～238.

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5 劉思，沈文濤，黎小瑛，等.番木瓜的營養保健價值與產品開發［J］.廣東農業科學，2007（2）：68～70.

6 高鶴，易建勇，劉璇，等.番木瓜加工技術研究進展［J］.食品與機械，2014，30（5）：316～319.

7 張亞波，郭志軍，權伍榮，等.果蔬貯藏保鮮技術的研究現狀和發展趨勢［J］.延邊大學農學學報，2009，31（1）：71～76.

8 鄧云，楊宏順，李紅梅，等.凍結食品質量控制與品質優化［M］.北京：化學工業出版社，2008：93～97.

9 杜志龍，李鳳城，王際春，等.果蔬冷制技術及研究現狀［J］.糧食與食品工業，2010（2）：36～43.

10 于海杰，姚文秋.果蔬速凍保鮮貯藏技術［J］.黑龍江農業科學，2010（7）：132～135.

11 夏列，蔣愛民，盧艷，等.不同冷凍方式下豬肉貯藏期持水力的變化［J］.食品與機械，2014，30（5）：154～158.

12 余銘，陳海強，梁鉆好，等.速凍方式對番木瓜漿功能酶活力凍藏穩定性的影響［J］.食品科學，2013，34（20）：338～341.

13 司徒滿泉，張倍寧，王迎，等.液浸式速凍對番石榴果汁品質的影響［J］.食品研究與開發，2013，34（21）：70～72.

14 郭鵬飛.番木瓜中番茄紅素和β－胡蘿卜素的制備及抗氧化性與穩定性研究［D］.廣州：暨南大學，2008.