不同終壓對(duì)火龍果切片真空預(yù)冷效果的影響

Nguyen Van Luu 宋曉燕 劉寶林 華澤釗 王 欣

(上海理工大學(xué) 低溫生物與食品冷凍研究所 上海 200093)

火龍果(Latin. Hylocereus undatus)是仙人掌科三角柱屬多年生蔓生植物，具有良好的保健功效。原產(chǎn)于西半球赤道附近，中美洲熱帶雨林地區(qū)，屬典型的熱帶植物[1]。它不僅富含糖、有機(jī)酸、膳食纖維及氨基酸、維生素，還含有鉀、鈣、鎂、磷等多種礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素，因此營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，具有較好的食用、藥用及保健效果。

通常，火龍果是以完整的個(gè)體形式在超市中銷(xiāo)售，然而隨著城市人群生活方式的改變，火龍果切片越來(lái)越多的出現(xiàn)在超市貨架上。與整體火龍果相比，水果切片與空氣的接觸面積增大、且果肉暴露在空氣中，更容易變質(zhì)。溫度是影響其變質(zhì)速率的一個(gè)重要因素，因此，如何使切片后的火龍果果肉迅速降溫，并貯藏在低溫環(huán)境中，對(duì)延長(zhǎng)其在超市中的貨架期至關(guān)重要。

真空冷卻是一種快速冷卻技術(shù)。它依靠食品自身少量水分蒸發(fā)帶走熱量，具有降溫快速、均勻的特點(diǎn)，且真空環(huán)境減小了對(duì)食品的污染，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，延長(zhǎng)保存期[2-3]。目前，真空冷卻技術(shù)已經(jīng)較廣泛地應(yīng)用于果蔬和鮮花、熟食制品、肉制品等[4-7]。但不同種類(lèi)的食品，其真空冷卻所采用的技術(shù)參數(shù)是不同的[8-10]，這里研究了真空冷卻技術(shù)中的重要參數(shù)之一——預(yù)冷終壓，對(duì)火龍果切片物理及生化指標(biāo)的影響，所得到的結(jié)論對(duì)火龍果切片的快速降溫及貯藏有參考價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

火龍果，購(gòu)于上海蓮花超市。挑選色澤均勻、無(wú)任何損壞的火龍果，簡(jiǎn)易包裝后15min內(nèi)送至實(shí)驗(yàn)室。

1.2 設(shè)備

VCE-15型真空預(yù)冷機(jī)(上海錦立新能源科技有限公司)，具體參數(shù)及其自動(dòng)運(yùn)行模式參照文獻(xiàn)[11]中所述。

TEXT500質(zhì)構(gòu)儀(日本島津公司)；FA2004B精密電子天平(上海精密科學(xué)儀器有限公司)；PHS-3TC數(shù)顯pH計(jì)(上海天達(dá)儀器有限公司)；WB-2000IXA全自動(dòng)測(cè)色色差儀(北京新恒能分析儀器有限公司)；BCD-189S冰箱(松下電器(中國(guó))有限公司)。

1.3 方法

1.3.1 材料準(zhǔn)備

1)將火龍果果肉切成邊長(zhǎng)均為1.5cm的正方體若干塊，平均分成6組，分別標(biāo)記為：A、B、C、D、E、F。選取F組為對(duì)照組。

2)對(duì)所有切片分別稱(chēng)重，并記錄。

1.3.2 真空冷卻及貯藏步驟

1)將A組放在真空室托盤(pán)上，把三根熱電偶的測(cè)溫端分別插入任意三個(gè)樣品的中心部位。

2)設(shè)置真空預(yù)冷終溫4℃，終壓為400Pa，開(kāi)啟“自動(dòng)預(yù)冷程序”，當(dāng)樣品中心溫度達(dá)到指定溫度時(shí)，點(diǎn)擊“緊急停機(jī)”，此組實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

3)按照步驟(1)和(2)將B、C、D、E四組樣品分別在500Pa、600Pa、700Pa、800Pa的終壓下預(yù)冷到4℃，并對(duì)所有預(yù)冷過(guò)的切片再次稱(chēng)重。

如圖2所示，通過(guò)對(duì)電流采樣值進(jìn)行平方、開(kāi)方以及數(shù)字濾波等一系列運(yùn)算得到。電流通道輸入2～1 000 MV的信號(hào)時(shí)電流有效值的誤差小于0.5%。

4)從每組樣品(包括F組)中隨機(jī)抽出3～5塊，分別測(cè)量其持水性、pH值、硬度及色差，并求出平均值作為貯藏前的各項(xiàng)指標(biāo)參照值。

5)剩余的樣品用保險(xiǎn)膜封裝后放入4℃冰箱冷藏。

6)每隔12h，從各組中分別取出若干塊做指標(biāo)測(cè)量，直到某項(xiàng)指標(biāo)低于允許值為止。

1.3.3 檢測(cè)方法

1)失重率

按GB 9695.15—88 規(guī)定的步驟測(cè)定。

2)持水性

用樣品在100℃烘箱中烘干1h后的失重率大小衡量。失重率越大，持水性越差。產(chǎn)品的失重率用下式計(jì)算：

3)pH值

用PHS-3TC數(shù)顯pH計(jì)測(cè)定。

4)硬度

用TEXT500質(zhì)構(gòu)分析儀對(duì)樣品進(jìn)行硬度測(cè)定。將樣品置于平臺(tái)上，利用HDP穿刺探頭，進(jìn)行穿刺實(shí)驗(yàn)，測(cè)得穿刺力。 參數(shù)設(shè)置：檢測(cè)速度20mm/s；樣品高度：1.5cm；樣品面積：2.25cm2。

5)色澤

色澤采用WB-2000IXA全自動(dòng)測(cè)色色差儀測(cè)定。用標(biāo)準(zhǔn)陶瓷板(x=81.75，y=86.31，z=91.27)作為工作標(biāo)準(zhǔn)，選擇L*a*b*系統(tǒng)，記錄數(shù)據(jù)樣品的L*、a*、b*值。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 不同終壓對(duì)預(yù)冷速率的影響

圖1 不同終壓對(duì)預(yù)冷速率的影響Fig.1 Effect of different fi nal pressures on the cooling rates

由圖1可知，當(dāng)終壓分別設(shè)定為400Pa、500Pa、600Pa、700Pa和800Pa時(shí)，火龍果切片降到設(shè)定溫度4℃的時(shí)間分別為5.2 min、5.5 min、5.7 min、5.8 min和6.2min，一方面說(shuō)明真空預(yù)冷對(duì)火龍果切片的降溫速率很快，比較適合作為冷水果速加工的選擇技術(shù)之一，另一方面說(shuō)明在400～800Pa的范圍內(nèi)改變預(yù)冷終壓對(duì)預(yù)冷時(shí)間影響不大，可根據(jù)冷卻后的品質(zhì)及節(jié)能情況選擇最優(yōu)值。

2.2 不同終壓對(duì)失重率的影響

圖2 不同終壓火龍果切片的失重率Fig.2 Weight losses of sliced dragon fruit cooled under different pressures

若以95%(P=0.05)為置信水平對(duì)失重率做顯著性差異檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析，并用相同字母表示無(wú)顯著性差異(P＞0.05)，則，由圖2可以看出：在500～800Pa之間，不同終壓對(duì)應(yīng)的失重率不存在顯著性差異(P＞0.05)。盡管400Pa時(shí)的失重率與600Pa、700Pa和800Pa有顯著性差異(P＜0.05)，但是相差卻僅為0.82%、0.77%和0.83%，都小于1%?？梢?jiàn)，在400～800Pa之間，改變終壓對(duì)失重率的影響不大。

理論上，當(dāng)終溫一定時(shí)(4℃)，各樣品降溫放出的熱量基本相同，而且這部分熱量通過(guò)樣品自身水分蒸發(fā)帶走，故火龍果切片失去的水分量也應(yīng)該基本相等。經(jīng)計(jì)算，火龍果降低10K的失重率大致在1.5%左右，然而，實(shí)驗(yàn)中的失重率卻為3.79%～4.63%。這主要由三方面原因造成：1)實(shí)驗(yàn)用的樣品量較少，導(dǎo)致預(yù)冷機(jī)有效容積相對(duì)過(guò)大，真空泵的抽速偏大，一部分水分沒(méi)來(lái)得及蒸發(fā)就被泵直接抽走，用于補(bǔ)償真空室的壓力損失，造成樣品不必要的質(zhì)量損失[12]；2)熱電偶測(cè)量的是火龍果切片心部溫度，當(dāng)心部的溫度達(dá)到4℃時(shí)，表面溫度已經(jīng)低于此值；3)火龍果切片粘性較大，操作過(guò)程中可能會(huì)與之直接接觸的物體發(fā)生粘著，造成一小部分水分的損失。因此，為了減小水分的損失量，對(duì)火龍果真空預(yù)冷時(shí)，批量盡量大些較好，并盡可能避免與容器之外的其它物體接觸。

2.3 不同預(yù)冷終壓對(duì)持水性的影響

圖3 不同終壓冷卻后失水率隨貯藏時(shí)間的變化Fig.3 The change of water loss with storage time treated by different conditions

由圖3可知：在前60h內(nèi)，各個(gè)樣品失水率烘干后都在33%～57%之間浮動(dòng)，變化不是很大，而且相對(duì)比較集中，這是因?yàn)榛瘕埞缓喾N營(yíng)養(yǎng)成分，在變質(zhì)過(guò)程中會(huì)不斷發(fā)生糖酸轉(zhuǎn)化，生成的可溶性物質(zhì)含量也隨之不斷變化，因此會(huì)造成持水性能的波動(dòng)。然而，在第72h，不同條件下處理過(guò)的樣品的持水性卻都出現(xiàn)了明顯變化，其中，終壓為400Pa時(shí)，樣品的失水率變化尤為明顯，突然升高到94.23%，因?yàn)?，終壓過(guò)低會(huì)使水分逃逸留下的空隙過(guò)大，導(dǎo)致可溶性物質(zhì)與空氣的接觸幾率增大，腐變加快，進(jìn)而使其自身的凝膠性降低較快。因此，將終壓設(shè)置的稍微高些對(duì)火龍果切片的持水性有益。

2.4 不同預(yù)冷終壓對(duì)pH值的影響

圖4 不同終壓冷卻后pH值貯藏時(shí)間變化Fig.4 The change of pH values with storage time treated by different contidions

由圖4可知：未經(jīng)過(guò)預(yù)冷處理的樣品，在貯藏過(guò)程中的pH值變化最快，從第36h就已經(jīng)開(kāi)始快速降低，在72h，pH值降到了2.8，而經(jīng)過(guò)真空冷卻過(guò)后的火龍果切片的pH值在前60h內(nèi)，雖然也在不斷降低，但都沒(méi)有明顯的變化，直到第60h～72h才開(kāi)始出現(xiàn)明顯下降。因?yàn)槲唇?jīng)真空預(yù)冷的樣品從室溫達(dá)到冰箱溫度4℃的時(shí)間比經(jīng)預(yù)冷處理的樣品時(shí)間長(zhǎng)，在此降溫過(guò)程中，氧化及細(xì)菌腐蝕作用都要比其它五組快，這就促進(jìn)了有機(jī)酸向無(wú)機(jī)酸的轉(zhuǎn)換及糖酸比減小。此外，由圖4也可知，在第72h，終壓越低，pH值越低，這是因?yàn)榻K壓越低持水性越差，有機(jī)酸和可滴定酸的濃度相對(duì)升高，致使pH值降低。可見(jiàn)，將終壓設(shè)高有利于保持pH值的穩(wěn)定。

2.5 不同預(yù)冷終壓對(duì)硬度的影響

由圖5可知：未經(jīng)過(guò)預(yù)冷處理的樣品的硬度一直處于下降趨勢(shì)，在貯藏的第48h，硬度開(kāi)始明顯低于其它五組，到72h，穿刺力僅為0.65N。而經(jīng)過(guò)預(yù)冷的切片的硬度雖然剛開(kāi)始也會(huì)慢慢下降，但會(huì)在第48h后回升，原因有兩部分組成：一方面是切片失水后剩余的糖、蛋白質(zhì)、脂肪及其它們的分解物等濃度相對(duì)升高，造成探針穿刺時(shí)的粘度增大；另一方面是切片失水后果肉收縮。單位體積內(nèi)的火龍果籽的個(gè)數(shù)增大，增大了探針穿刺的摩擦阻力。此外，在400Pa、500Pa和600Pa下預(yù)冷過(guò)的火龍果切片的硬度比在700Pa和800Pa下處理過(guò)的切片大，因?yàn)樵谳^低壓力下預(yù)冷過(guò)的切片的持水性及可溶物質(zhì)的含量下降較快。所以，將終壓設(shè)置在700Pa之上有利于減緩火龍果切片的硬度變化。

圖5 不同終壓冷卻后硬度隨貯藏時(shí)間變化Fig.5 The change of hardnesses with storage time treated by different contidions

2.6 不同預(yù)冷終壓對(duì)色澤的影響

圖6 不同終壓冷卻后色澤隨貯藏時(shí)間變化Fig.6 The change of colour and lustre with storage time treated by different contidions

色澤是消費(fèi)者第一感官印象，產(chǎn)品的色澤直接影響消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)欲望[13]。由圖6可知，各組火龍果切片的表面色差在前24h內(nèi)變化不大。然而，24h之后開(kāi)始逐漸偏離原始色差線，尤其是在400Pa、500Pa和600Pa下預(yù)冷過(guò)的火龍果切片變化較大。相對(duì)而言，在700Pa和800Pa下預(yù)冷過(guò)的切片變化較小。這是因?yàn)榛瘕埞砻嫔钆c其可溶性糖及有機(jī)酸的濃度有一定聯(lián)系[14]，濃度越大顏色改變就越大，而終壓越低可溶性糖與有機(jī)酸的濃度降低越快。因此，將終壓設(shè)高有利于保持火龍果切片的色澤。

3 結(jié)論

1)真空預(yù)冷適合火龍果切片的快速冷卻，將其從14℃降到4℃僅需5～7min，而且失重率不高，均在3.80%～4.63%之間。大批量預(yù)冷火龍果有助于減小失重率，在整個(gè)操作過(guò)程中，要盡可能避免與容器之外的其它物體接觸。

2)終壓設(shè)置過(guò)低時(shí)，在真空預(yù)冷過(guò)程中水分離開(kāi)火龍果切片時(shí)留下的空隙較大，空氣容易進(jìn)入切片內(nèi)部，促進(jìn)切片的各種理化反應(yīng)，導(dǎo)致可溶性物質(zhì)、有機(jī)酸等發(fā)生變化，進(jìn)而降低持水性、pH值、硬度及色澤等指標(biāo)，縮短貨架期。因此，將終壓設(shè)置的稍高有利于延長(zhǎng)貨架期。

3)綜合比較各組火龍果切片在儲(chǔ)藏期間的理化指標(biāo)變化情況可知，在700Pa和800Pa終壓下預(yù)冷過(guò)的火龍果切片保質(zhì)期最長(zhǎng)，在4℃條件下可達(dá)60h。

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