不同水解凍條件對速凍荔枝品質的影響

李鵬飛,呂恩利,*,陸華忠,王廣海,黃章華,黃 浩

(1.華南農業大學南方農業機械與裝備關鍵技術教育部重點實驗室,廣東廣州 510642; 2.華南農業大學工程學院,廣東廣州 510642)

不同水解凍條件對速凍荔枝品質的影響

李鵬飛1,2,呂恩利1,2,*,陸華忠1,2,王廣海1,2,黃章華1,2,黃 浩1,2

(1.華南農業大學南方農業機械與裝備關鍵技術教育部重點實驗室,廣東廣州 510642; 2.華南農業大學工程學院,廣東廣州 510642)

為探究不同條件下水解凍對荔枝果實品質的影響,以速凍荔枝為實驗材料,研究在不同溫度、攪拌速度以及鹽度條件下水解凍對荔枝果皮、果實品質、解凍時間及汁液流失率的影響。結果表明,水解凍不同溫度對荔枝果皮a*值、b*值、果肉品質及汁液流失率均無顯著影響,在10 ℃水溫下解凍,果皮L*值最優且解凍時間較短;水解凍不同攪拌速度對荔枝解凍時間有顯著影響,攪拌速度越快則解凍效率越高,荔枝在攪拌速度為400 r/min條件下水解凍最宜;水解凍不同鹽度對荔枝果皮a*值、b*值及果肉品質均無顯著影響,速凍荔枝在鹽度為4%條件下水解凍,汁液流失率低且色澤較為鮮亮。研究結果可為速凍荔枝水解凍加工提供參考。

水解凍,溫度,攪拌速度,鹽度,速凍荔枝

荔枝(Litchi chinensis Sonn.),為無患子科(Sapindaceac)荔枝屬(Litchi)植物,原產于我國南部,其營養價值高,被譽為中華之珍品[1]。荔枝果實采收于高溫的夏季,極不耐貯藏,常溫下存放2～3 d發生變質,失去營養及商品價值[2-3]。冷凍保藏能夠有效保持食品品質,延長貯存期[4],用于荔枝的保鮮貯存,可最大限度地保存其原有風味和營養成分。目前,速凍貯藏在荔枝商業生產中已得到廣泛應用[5]。解凍是速凍的逆過程,速凍貯藏的荔枝在加工或消費前必須經過解凍處理。目前,速凍果蔬的解凍方法有空氣解凍、水解凍、微波解凍、超聲波解凍、高壓解凍、通電解凍等,選用不同的解凍方式對果蔬品質影響較大[6-7]。水解凍速度快,成本低,操作方便,對于速凍荔枝而言,是一種常見的解凍方法。

水解凍參數的選擇對荔枝最終的品質起著重要的作用。陳宏遠[8]等將速凍荔枝用密封袋真空包裝后放入20 ℃恒溫水浴中解凍,探究了速凍荔枝的解凍效率和解凍后的品質,并與其他解凍方法進行對比。遲海[9]等將南極磷蝦在不同溫度下進行靜水解凍和流水解凍,解凍時間及解凍后的品質有明顯差異。焦艷芬[10]等將冷凍的羊腿肉在不同溫度下進行水解凍,實驗結果表明解凍時需要有適宜的水溫才可以保證食品的質量。張帆[11]等將冷凍鴨肉在不同溫度下進行靜水解凍,結果表明溫水解凍對鴨胸肉整體品質有不利影響。余華明[12]提出液體解凍的速度比空氣快,在流動水中解凍速度更快,通常在5.1 cm/s的流水中解凍,解凍速度是靜止水的1.5～2倍。目前尚未發現關于速凍荔枝最佳水解凍條件的研究報道。因此,本研究搭建速凍荔枝水解凍實驗平臺,使用同一批次速凍荔枝果實,進行不同溫度、攪拌速度和鹽度條件下的水解凍實驗,對比研究不同水解凍條件下荔枝解凍時間及果實品質的變化規律,探尋水解凍各影響因素的合理水平值,以期為速凍荔枝水解凍的研究和生產提供參考。

1 材料及方法

1.1 材料與儀器

實驗荔枝品種為懷枝,清晨采自廣東清遠荔枝果園。采后立即運回實驗室,去除果枝、傷果、病果,放置在-18 ℃的冰箱內速凍,并貯藏一周。

酚酞指示劑 廣州化學試劑廠;氫氧化鈉溶液 南京化學試劑有限公司;蒸餾水 廣州市睿建儀器有限公司;氯化鈉分析純 上海潤捷化學試劑有限公司。

BSA8201-CW型電子天平 賽多利斯科學儀器(北京)有限公司;CR-400型全自動測色差色差儀、PR-32a型手持式數顯折射儀 廣州深華生物技術有限公司;85-2B型測速數顯恒溫磁力攪拌器 上海晶壇儀器制造有限公司;德國TESTO-108防水型食品溫度儀 廣州市睿建儀器有限公司;BCD-301WD型冰箱 青島海爾股份有限公司;C50型磁力攪拌子 姜堰市夏南生化器械廠。

1.2 實驗方法

將燒杯放置于磁力攪拌器操作臺面上,在燒杯底部放置一個攪拌子并加入1 L設定溫度及鹽度值的鹽水,操控磁力攪拌器轉速旋鈕設定轉速值。從-18 ℃的冰箱中取出速凍荔枝,將數字溫度計探針沿赤道面垂直插入果實中央,并將荔枝置于水浴燒杯中完全浸沒,以數字溫度計顯示荔枝中心溫度達0 ℃為解凍終點。另將一個溫度計的探針放置荔枝周圍的鹽水中,以檢測燒杯內鹽水溫度,通過加入少量不同溫度且同等鹽度的鹽水保持燒杯中水浴恒溫。

1.3 水平范圍的選定

為確保荔枝完全解凍,即解凍后中心溫度可達0 ℃,選取5 ℃為本實驗中溫度因素的最低水平值。此外,為防止解凍后的荔枝出現表層過熱現象,選取25 ℃為溫度因素的最高水平值。故選取(5±1)、(10±1)、(15±1)、(20±1)、(25±1) ℃為本實驗五個溫度水平值。前期預實驗顯示,在本實驗環境下,當轉速達430 r/min,荔枝會受水漩渦的影響遭受機械損傷,故選取0、100、200、300、400 r/min五個轉速水平值。通過前期預實驗,在鹽度為10%的條件下水解凍會造成汁液流失較為嚴重,汁液流失率達17.81%,因此選取鹽度為0%、2%、4%、6%、8%進行實驗。

1.4 評價指標

1.4.1 解凍時間 解凍時間可以反映解凍速率,解凍速率主要受樣品表面傳熱系數與周圍環境溫度的影響[13]。將數字溫度計探針沿赤道面垂直插入荔枝果實中央,使探針緊貼果核。將荔枝放入水浴燒杯中解凍,用秒表開始計時。待數字溫度計顯示荔枝中心溫度為0 ℃時,解凍結束,停止計時,讀取并記錄荔枝解凍時間。每個處理做3個重復,取平均值。

1.4.2 果皮色度 顏色在食品的質量評估中具有重要作用,在很大程度上影響消費者的選擇[14]。采用色差計測定荔枝果皮的L*、a*、b*值,每次取5顆荔枝果實,每個荔枝果實果皮測2次色度(在赤道面兩側各測1次),平行測定3次[15]。結果以L*、a*、b*值表示。

1.4.3 汁液流失率 汁液流失率反映了解凍后的持水能力。用電子天平稱量荔枝解凍前的重量。解凍后小心剝去荔枝果皮,將果實放在濾紙上,讓汁液自然流出,5 min后用濾紙吸干果皮及果肉表面的水分,電子天平稱量荔枝果皮和果肉總重量即為荔枝解凍后重量,按照公式計算汁液流失率并記錄[8]。每個處理重復3次,取平均值。

汁液流失率(%)=(解凍前重量(g)-解凍后重量(g))/解凍前重量(g)×100

1.4.4 可溶性固形物(TSS)含量 可溶性固形物是荔枝果實重要的風味品質指標之一,其主要成分是糖類。從稱重后的荔枝中隨機選取3顆荔枝果肉,對其進行擠壓取汁,然后將3顆荔枝的果汁混合并均勻攪拌。用膠頭滴管吸取果汁滴到折射計鏡面上,讀取并記錄數據,每次測量重復3次,取平均值為該次測量值[16]。

1.4.5 可滴定酸(TA)含量 可滴定酸作為荔枝果實重要的風味品質指標之一,主要成分是蘋果酸、酒石酸等有機酸[17]。采用檢測可溶性固形物含量的荔枝混合果汁作為可滴定酸的檢測樣本。該實驗采用堿滴定法測定可滴定酸含量,每次滴定重復3次,取平均值做該次測量值[18]。

1.5 數據分析

實驗數據采用Excel進行統計并運用SPSS(16.0)軟件“one-way ANOVA”進行差異顯著性分析。p<0.05表示差異顯著,p<0.01表示差異極顯著。

2 結果與分析

2.1 水解凍不同溫度對荔枝品質的影響

在攪拌速度為100 r/min,鹽度為2%的條件下,速凍荔枝分別在5個不同的溫度條件下進行水解凍,研究水解凍不同溫度對荔枝果皮色度、果肉TSS與TA含量、解凍時間、汁液流失率的影響。

由圖1的結果可以看出,荔枝果皮L*值在水解溫度為10 ℃條件下達到最大值28.46,此后隨著溫度的升高開始下降,在25 ℃條件下荔枝果皮L*值降至26.01。水解凍不同溫度對荔枝果皮L*值有顯著影響(p<0.05),可能是因為鹽水溫度降低則溶氧量顯著降低[19],有效控制荔枝果皮細胞內成分的氧化,使得荔枝果皮更加鮮亮。此外,荔枝果皮a*值、b*值也隨溫度的升高呈下降趨勢,總體而言,水解凍不同溫度對荔枝果皮a*值、b*值無顯著影響(p>0.05)。

圖1 水解凍不同溫度對荔枝果皮L*、a*、b*值的影響Fig.1 Effects of different temperatures for water thawing on L*,a*,and b* values of litchi peel

由圖2可知,在不同溫度條件下水解凍,荔枝果肉TSS含量基本保持恒定,無明顯變化(p>0.05)。在水溫為5 ℃條件下水解凍,荔枝果肉TA含量為0.192 g/100 mL,在10 ℃條件下TA含量上升至0.206 g/100 mL,隨后下降趨于穩定,總體而言,水解凍不同溫度對荔枝果肉TA含量無顯著影響(p>0.05)。解凍前后,燒杯內鹽水始終澄清。這說明水解凍不同溫度對荔枝果肉品質變化的影響較小,可能是因為在解凍前后,荔枝果肉受荔枝果皮保護與外界環境無直接接觸,荔枝果肉品質處于相對穩定狀態。此外,水解凍速度快,較高的解凍溫度在短時間內不會對荔枝品質產生較大影響。

圖2 水解凍不同溫度對荔枝果肉TSS、TA含量的影響Fig.2 Effects of different temperatures for water thawing on TSS and TA contents in the pulp of litchi

由圖3的結果可知,水解凍不同溫度對荔枝解凍時間有顯著影響(p<0.05),速凍荔枝在5 ℃水溫下解凍時間為1411 s,之后解凍時間迅速下降,15 ℃水溫下解凍時間降至404 s,此后水溫升高解凍時間緩慢減少,在25 ℃水溫下解凍時間為214 s。這說明提高水解溫度可顯著加快解凍速率,主要是因為水溫升高增大水解凍環境與荔枝之間的溫差,有效增強傳熱的推動力,換熱量高,傳熱快,大大縮短解凍時間。水解凍不同溫度對荔枝汁液流失率無顯著影響(p>0.05),可能的原因是荔枝因速凍而產生的冰結晶對細胞所產生的機械損傷較為輕微,對荔枝物理化學體系影響較小。荔枝在鹽水中快速解凍,汁液因毛細管力而保持在細胞中,所以解凍速度對汁液流失率影響較小[20-21]。

圖3 水解凍不同溫度對荔枝解凍時間、汁液流失率的影響Fig.3 Effects of different temperatures for water thawing on thawing time and drip loss of litchi

荔枝在較高溫度的條件下水解凍,雖解凍時間短,但水解凍屬于傳遞換熱的外部解凍[22],即熱量從荔枝果實表層向內部傳遞,當果實中心部位達到0 ℃時,荔枝表層會出現過熱現象,導致硬度降低。荔枝在較低溫度的條件下水解凍,雖然解凍時間較長,但低溫可抑制荔枝果實呼吸作用及乙烯的產生,荔枝水解凍后果皮亮度較高。綜合考慮,選擇10 ℃為速凍荔枝最佳的水解凍溫度。

2.2 水解凍不同攪拌速度對荔枝品質的影響

在溫度為10 ℃,鹽度為2%的條件下,速凍荔枝分別在5個不同的攪拌速度條件下(0、100、200、300、400 r/min)進行水解凍,研究水解凍不同攪拌速度對荔枝果皮色度、果肉TSS與TA含量、解凍時間、汁液流失率的影響。

水解凍不同攪拌速度條件下荔枝果皮L*、b*值變化如圖所示,隨攪拌速度增加呈先波動后穩定趨勢,水解凍不同攪拌速度的荔枝果皮L*、b*值有顯著影響(p<0.05)。速凍荔枝在攪拌速度為200 r/min條件下水解凍,果皮L*、b*值同時產生了跳變,這可能是實驗材料中部分荔枝本身顏色較差所造成。由圖4可知,荔枝果皮a*值隨水解凍攪拌速度的升高而緩慢下降,這可能是由于旋轉的水流一定程度上加速了荔枝果皮色素的酶促降解,但由于水解凍效率高,解凍時間短,所以水解凍不同攪拌速度對荔枝果皮a*值無顯著差異(p>0.05)。

圖4 水解凍不同攪拌速度對荔枝果皮L*、a*、b*值的影響Fig.4 Effects of different stirring speeds for water thawing on L*,a*,and b* values of litchi peel

由圖5顯示,荔枝果肉TSS、TA含量分別在為13.66～14.38 °Brix和0.185～0.193 g/100 mL范圍內浮動,說明在不同攪拌速度條件下水解凍,荔枝果肉TSS、TA含量變化趨勢基本一致。表明由于果皮的包裹,果肉細胞無外界水分滲入。解凍前后,燒杯內無渾濁或沉淀現象。水解凍不同攪拌速度對荔枝果肉TSS、TA含量無顯著影響(p>0.05)。

圖5 水解凍不同攪拌速度對荔枝果肉TSS、TA含量的影響Fig.5 Effects of different stirring speeds for water thawing on TSS and TA contents in the pulp of litchi

由圖6可以看出,隨著水解凍攪拌速度的升高,速凍荔枝的解凍時間逐漸減少,攪拌速度小于100 r/min條件下,速凍荔枝解凍時間相差不大,大于100 r/min后呈明顯下降趨勢,在400 r/min條件下速凍荔枝解凍時間為471 s。由于流水解凍主要是依靠流水與荔枝表面對流換熱以及樣品內部與外表的溫差換熱[23]。荔枝表面附近流體的流速越大,其表面對流換熱系數越大,吸熱效率越高[24]。因此,水解凍不同攪拌速度對荔枝解凍時間有顯著影響(p<0.05)。攪拌速度小于200 r/min條件下水解凍,速凍荔枝的汁液流失率基本維持在12.20%～12.55%保持恒定,攪拌速度大于100 r/min后小幅下降,攪拌速度為400 r/min條件下荔枝的汁液流失率降至10.22%,總體來說,水解凍不同攪拌速度對荔枝汁液流失率無顯著影響(p>0.05)。

圖6 水解凍不同攪拌速度對荔枝解凍時間、汁液流失率的影響Fig.6 Effects of different stirring speeds for water thawing on thawing time and drip loss of litchi

在本實驗平臺條件下,水解凍攪拌速度超過430 r/min,在離心率作用下產生明顯的旋渦,荔枝遭受嚴重機械損傷使得品質無法保證。在保證品質的前提下,速凍荔枝在較快攪拌速度的條件下進行水解凍,不僅可以縮短解凍時間,減少汁液流失,荔枝解凍的均勻性還可大幅提高。綜合考慮,選擇400 r/min為速凍荔枝最佳的水解凍攪拌速度。

2.3 水解凍不同鹽度對荔枝品質的影響

在溫度為10 ℃,攪拌速度為400 r/min的條件下,速凍荔枝分別在5個不同的鹽度條件下(0%、2%、4%、6%、8%)進行水解凍,研究水解凍不同鹽度對荔枝果皮色度、果肉TSS與TA含量、解凍時間及汁液流失率的影響。

根據圖7顯示,荔枝果皮L*值隨鹽度增加由快到慢逐漸上升,不同鹽度對荔枝果皮L*值有顯著影響(p<0.05),這可能是因為鹽離子增大了對光的反射[25]。荔枝果皮含豐富的多酚類物質和氧化酶[26],氯化鈉在一定程度上可以抑制多酚氧化酶和過氧化物酶等蛋白質的活性[27],保護荔枝色澤。結合不同鹽度條件下荔枝果皮L*值變化進行分析,鹽度小于4%條件下,水解凍不同鹽度對荔枝果皮L*值具有較大的影響,而對于鹽度大于4%條件下則影響不大。在鹽度小于4%條件下水解凍,荔枝果皮a*值差別不大,之后隨著鹽度增加小幅增大。荔枝果皮b*值變化規律同a*值相似,這可能是因為隨著鹽度的增加,溶氧量出現了顯著的降低[28],從而防止了細胞內部成分的氧化,一定程度上保護了荔枝的色澤。整體而言,不同鹽度對荔枝果皮a*、b*值無顯著影響(p>0.05)。

圖7 水解凍不同鹽度對荔枝果皮L*、a*、b*值的影響Fig.7 Effects of different salinity conditions for water thawing on L*,a*,and b* values of litchi peel

由圖8可知,在不同鹽度條件下水解凍,荔枝果肉TSS、TA含量無顯著差異(p>0.05),荔枝果肉TSS、TA含量分別維持在13.63～14.70 °Brix和0.183～0.195 g/100 mL范圍內保持恒定,無明顯變化。解凍前后,燒杯內鹽水均澄清,無渾濁或沉淀現象。可能的原因是荔枝果皮在結構上與果肉分離,由于果皮的保護,在不同鹽度條件下水解凍,荔枝果肉的營養物質沒有明顯流失。

圖8 水解凍不同鹽度對荔枝果肉TSS、TA含量的影響Fig.8 Effects of different salinity conditions for water thawing on TSS and TA contents in the pulp of litchi

由圖9可知,隨著鹽度的增加,解凍時間小幅下降,這是由于鹽度越高,自由移動的Na+和Cl-的濃度提高,促進了水的滲透速度,解凍速度加快,從而縮短了解凍時間[29],但荔枝果肉由果皮包裹,與鹽水無直接接觸,且本實驗非通電加熱解凍,總體而言,不同鹽度對荔枝解凍時間無顯著影響(p>0.05)。當鹽度小于4%時,在不同鹽度條件下水解凍,荔枝汁液流失率差異較小,隨后鹽度升高,汁液流失率迅速增大。這可能是因為荔枝果皮細胞在內外濃度差的作用下,水分子從低濃度向高濃度擴散。隨著鹽度增加,鹽溶液滲透壓增大,加劇荔枝果皮細胞失水。不同鹽度對荔枝汁液流失率有顯著影響(p<0.05)。

圖9 水解凍不同鹽度對荔枝解凍時間、汁液流失率的影響Fig.9 Effects of different salinity conditions for water thawing on thawing time and drip loss of litchi

綜合考慮荔枝解凍后色度、汁液流失率和解凍時間,選擇4%為速凍荔枝最佳的水解凍鹽度。

3 結論

通過實驗可以看出,不同條件水解凍對速凍荔枝各理化指標有不同的影響。荔枝在較低溫度和一定鹽度的條件下水解凍,果皮色度較高。不同攪拌速度條件下水解凍,果皮色度無明顯變化規律。解凍前后,燒杯內鹽水均澄清,無渾濁或沉淀現象,說明速凍荔枝在不同條件下水解凍,由于果皮的包裹,荔枝果肉品質均沒有受到影響。解凍時間隨著水解凍溫度的升高、攪拌速度的增大以及鹽度的增加呈下降趨勢。水解凍不同溫度及攪拌速度對荔枝汁液流失率影響較小,而隨著鹽度的增加,鹽水滲透壓增大,加劇了荔枝果皮細胞失水,使得汁液流失率增加。研究結果表明,速凍荔枝在水溫10 ℃、攪拌速度400 r/min、鹽度4%條件下水解凍,有較高的解凍速率和較優的品質,這為速凍荔枝水解凍加工提供理論依據。此外,荔枝品種及解凍終點溫度的選取可能會對實驗結果造成一定影響,本課題組將在今后進行深入研究。

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Effects of different water thawing conditions on the quality of quick-freezing litchi

LI Peng-fei1,2,LV En-li1,2,*,LU Hua-zhong1,2,WANG Guang-hai1,2,HUANG Zhang-hua1,2,HUANG Hao1,2

(1.Key Laboratory of Key Technology on Agricultural Machine and Equipment,Ministry of Education,South China Agriculral University,Guangzhou 510642,China; 2.College of Engineering,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China)

To explore the effects of different water thawing conditions on the quality of litchi,quick-freezing litchi were as the test material to study the effects of different temperatures,stirring speeds,and salinity conditions on the values of litchi peel,fruit quality,thawing time,and drip loss. Results showed no significant difference ina*value,b*value,fruit quality,and drip loss of litchi among different temperatures for water thawing. In 10 ℃ group,the optimumL*value was detected in litchi peel with short thawing time. The effects of different stirring speeds for water thawing on thawing time of litchi were significant,high stirring speed indicated high thawing efficiency,the stirring speed of 400 r/min was the most suitable for water thawing of litchi. The effects of different salinity conditions ona*value,b*value of litchi peel,and fruit quality were not significant. In 4% salinity group,the drip loss was low,and the fruit color was bright. The results of the study provided the reference for water thawing processing of quick-freezing litchi.

water thawing;temperature;stirring speed;salinity;quick-freezing litchi

2016-12-06

李鵬飛(1993-)，男，碩士，研究方向：冷鏈物流，E-mail:326965688@qq.com。

*通訊作者:呂恩利(1979-)，男，博士，教授，研究方向：果蔬冷鏈物流技術與裝備，E-mail:enlilv@scau.edu.cn。

TS255.36

A

1002-0306(2017)09-0087-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.09.008