液浸速凍荔枝裂果控制工藝研究

梁東武，龔意輝，張昭其（1.廣西大學(xué)輕工與食品工程學(xué)院，廣西 南寧 530004；.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，廣東 廣州 51064）

液浸速凍荔枝裂果控制工藝研究

梁東武1，2，龔意輝2，張昭其2
（1.廣西大學(xué)輕工與食品工程學(xué)院，廣西 南寧 530004；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，廣東 廣州 510642）

荔枝保鮮期短是荔枝產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的技術(shù)瓶頸，采用新型液浸速凍技術(shù)可實現(xiàn)荔枝高品質(zhì)保藏1年以上。但在生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)導(dǎo)致荔枝裂果現(xiàn)象較多。分析了荔枝在速凍過程中的裂果特點(diǎn)，研究了品種、熱水漂燙、真空度及冷凍溫度等單因素對荔枝裂果率的影響，并通過正交試驗優(yōu)化了速凍荔枝裂果的控制工藝。結(jié)果表明：液浸速凍荔枝縫合線裂果類型占比可達(dá)67.67%；速凍妃子笑裂果率僅10.29%，顯著低于懷枝和桂味，與該品種縫合線不明顯、果皮厚度較大及抗裂性較強(qiáng)呈正相關(guān)；熱水漂燙5～7 s、包裝真空度-0.085～-0.092 MPa、冷凍溫度-35℃～-40℃的工藝處理裂果較少；正交實驗發(fā)現(xiàn)冷凍溫度對裂果的影響最大，裂果控制的最佳工藝組合為7 s沸水漂燙、-0.085 MPa真空包裝、-35℃液浸速凍。進(jìn)一步完善了荔枝液浸速凍技術(shù)，為實現(xiàn)荔枝全年保藏并促進(jìn)我國荔枝出口創(chuàng)匯提供參考。

荔枝；液浸速凍；裂果率；正交實驗；全年保藏；荔枝出口

梁東武，龔意輝，張昭其. 液浸速凍荔枝裂果控制工藝研究［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，43（8）：124-130.

荔枝是原產(chǎn)我國華南地區(qū)一種極具熱帶亞熱帶特色的水果，色香味俱佳，聞名古今中外，具有很高的經(jīng)濟(jì)價值。我國是世界上最大的荔枝主產(chǎn)國，年產(chǎn)荔枝150萬～200萬t，占全球總產(chǎn)量70%以上［1］，在國際貿(mào)易中具備較強(qiáng)的競爭力。但是荔枝盛產(chǎn)于高溫多雨季節(jié)，果實采后呼吸非常旺盛，極易褐變、變味和變質(zhì)，因此被認(rèn)為是最難保鮮的果品之一［2-3］。目前荔枝難保藏仍然是其長途貯運(yùn)、銷售尤其是出口中難以解決的問題，導(dǎo)致我國荔枝出口量很少，加工原料、加工期受限［4］并反過來限制了荔枝種植業(yè)的發(fā)展?？梢姡笾Ρ２貑栴}是當(dāng)前我國荔枝產(chǎn)業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)瓶頸，也是各國荔枝產(chǎn)業(yè)的共性難題［5］。

冷藏及冷鏈物流是目前荔枝貯運(yùn)銷售的主要技術(shù)手段［6］，但是冷藏荔枝的貨架期較短，不能滿足市場需求。比冷藏進(jìn)一步延長保藏期的方法是速凍，以往研究者也曾多次研究過荔枝速凍技術(shù)［7-11］，但至今速凍荔枝解凍后的果皮褐變、軟化、汁液流失等問題一直沒有得到很好解決［12-14］。近年來新型液體速凍技術(shù)興起，其中一種稱為“液浸速凍”的新型速凍技術(shù)在荔枝保藏生產(chǎn)中開展了初步研究，它采用超低溫（-35℃以下）液體載冷劑浸漬冷凍的方式大幅度提高荔枝的冷凍速度，縮短荔枝通過最大冰晶區(qū)的時間［15］，有效降低了冰結(jié)晶對荔枝果皮和果肉質(zhì)構(gòu)的破壞，較好地解決了速凍荔枝解凍過程中的果皮褐變、軟化及汁液流失的問題，實現(xiàn)了荔枝速凍技術(shù)的新突破［16］。但是，在生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)液浸速凍技術(shù)導(dǎo)致的荔枝裂果現(xiàn)象較多，對荔枝外觀及商品價值均產(chǎn)生了不利影響，有待解決。

荔枝的速凍裂果實際上是食品速凍加工的一種常見現(xiàn)象，稱為“龜裂”。對食品進(jìn)行速凍時，由于食品中水分結(jié)冰后體積增大，于是在產(chǎn)品內(nèi)部形成一種對表層的膨脹壓力［17］；當(dāng)食品表層無法承受此壓力時即出現(xiàn)表面龜裂現(xiàn)象。研究表明食品原料的表面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、力學(xué)特性以及冷凍加工處理（前處理、冷凍速度）均可影響龜裂的發(fā)生。一般來說，原料的體積越大、表層越薄弱，速凍中就越容易出現(xiàn)龜裂。通過對原料表層進(jìn)行保護(hù)性處理可減少產(chǎn)品的龜裂。例如，有研究采用增稠劑、乳化劑、保水劑等表面改良劑處理提高了速凍湯圓、餃子等產(chǎn)品的抗裂性，有效減少了速凍產(chǎn)品的龜裂［18-19］；林嬌芬等［20］采用羧甲基纖維素鈉、黃原膠和復(fù)合磷酸鹽處理有效降低了速凍龍眼的裂果率。有研究發(fā)現(xiàn)，凍結(jié)速度過高或局部凍結(jié)速度不均勻也是造成龜裂的重要原因［21-23］。常見的速凍餃子、速凍湯圓等速凍食品一般是采用傳統(tǒng)的空氣冷凍加工，凍結(jié)速度慢，物料由外而內(nèi)逐層緩慢結(jié)冰，隨著內(nèi)部餡的凍結(jié)體積增大，最后在餃子或湯圓的皮薄、韌性差的位置出現(xiàn)龜裂［24］。冷凍溫度越低，原料起始溫差越大，食品的冷凍速度越快，內(nèi)部形成的瞬時膨壓就越大，越容易出現(xiàn)龜裂。通過二段式均溫處理，先將中心溫度降低至凍結(jié)點(diǎn)，然后放在較高的冷凍溫度下均溫，使之凍結(jié)均勻后再置于較低溫度下凍結(jié)，這樣的工藝可以減少冰晶對食品結(jié)構(gòu)的破壞［25］。綜上所述，通過工藝優(yōu)化提高食品表層的抗裂性或減少食品內(nèi)外壓力差是減少速凍食品龜裂的關(guān)鍵手段。速凍荔枝的裂果可能與荔枝果皮的抗裂能力以及冷凍過程中果皮受力因素有密切關(guān)系。針對此問題本文采用新型液浸速凍技術(shù)研究影響速凍荔枝裂果的原因并進(jìn)行前處理、包裝、液浸速凍等工藝優(yōu)化，為延長荔枝保藏期、促進(jìn)速凍荔枝技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化及荔枝出口創(chuàng)匯提供指導(dǎo)，也為食品速凍技術(shù)研究和應(yīng)用提供參考。

1　材料與方法

1.1試驗材料

供試?yán)笾ζ贩N為桂味、懷枝和妃子笑，于2015年6～7月分別采購于廣東商業(yè)性荔枝園。包裝材料為PA/PE復(fù)合真空包裝袋。試劑有食鹽、食品級檸檬酸等。

試驗用儀器或設(shè)施包括：廣州寶能機(jī)電設(shè)備有限公司液浸速凍機(jī)（LY-BN50）；深圳駿馬機(jī)械有限公司漂燙機(jī)（PTJ）；浙江鼎業(yè)機(jī)械設(shè)備有限公司雙室真空機(jī)包裝機(jī)（Z400）；德國SIMENS冰箱（-40℃）；試驗冷藏庫（-2 0℃）。臺灣貝克萊斯智能溫度計（BK8806A）；英國SMS質(zhì)構(gòu)儀（TA.XT Plus）；德國Sartorius公司精密天平（AC120S）；游標(biāo)卡尺、秒表等。

1.2試驗方法

1.2.1樣品處理 選定試驗荔枝品種（基于生產(chǎn)需求，試驗荔枝以桂味為主），果園采摘、分級，并用冰水將荔枝預(yù)冷至10～15℃，然后帶冰運(yùn)輸至實驗室于4℃冷藏備用。樣品分別經(jīng)熱水漂燙（98±2℃）、浸酸（2%檸檬酸+1%食鹽混合液浸泡3 min）、真空包裝和液浸速凍等處理，冷凍至中心溫度達(dá)-18℃，然后在-20℃條件下凍藏。分別研究以下5個方面：（1）分析不同品種（桂味、懷枝和妃子笑）荔枝果皮質(zhì)構(gòu)特性與裂果的關(guān)系；（2）比較不同漂燙時間（0、5、7、9 s）對桂味裂果率的影響；（3）分析不同真空度（-0.076、-0.085、-0.092、-0.098 MPa）對桂味裂果率的影響；（4）分析不同冷凍溫度（-30、-35、-40、-50℃）進(jìn)行液浸速凍對桂味裂果率的影響；（5）正交試驗：在單因素試驗結(jié)果基礎(chǔ)上，優(yōu)選3個因素設(shè)計影響裂果率的不同因素水平的正交試驗（表1），以獲得液浸速凍桂味裂果控制的最佳工藝組合。

表1　不同處理對裂果率的影響正交因素水平設(shè)置

1.2.2指標(biāo)測定 （1）裂果類型及裂果率測定。隨機(jī)抽取荔枝裂果各100個，依據(jù)開裂部位特征歸類，統(tǒng)計不同開裂類型的比例，按下式計算裂果率：裂果率（%）=裂果數(shù)/總果數(shù)× 100。（2）荔枝果皮厚度測定。隨機(jī)抽取不同品種荔枝果實各100個，用游標(biāo)卡尺量取果皮厚度，計算平均值。（3）荔枝抗裂性測定。參考余愷等［26］方法，采用英國SMS TA.XT Plus質(zhì)構(gòu)儀TPA測試模式，具體方法如下：安裝探頭為P75，取外形較一致的果實，將果實（縫合線與水平面平行）放置在測試臺，選“Measure Force in Compression”模式，測試模式為Measure Force in Compression—Hold until time。具體參數(shù)為：Pre Test Speed：1.0 mm/s；Test speed：0.5 mm/s；Post Test speed：5.0 mm/s；測試環(huán)境溫度為25℃，形變程度：20%～40%，觸發(fā)力：10.0 g，以壓裂為止，每個處理10次重復(fù)，記錄荔枝果實的抗裂性（g）。

1.3數(shù)據(jù)分析

使用SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及統(tǒng)計分析，使用Sigma Plot 10.0軟件作圖。方差分析采用鄧肯式新復(fù)級差檢驗法（DMRT）。

2　結(jié)果與分析

2.1荔枝液浸速凍裂果類型及裂果率統(tǒng)計

海南妃子笑的裂果率僅10.29%，顯著低于桂味（16.14%）和懷枝（15.87%）。根據(jù)開裂特點(diǎn)，裂果主要有縫合線裂果（圖1）、擠壓裂果和不規(guī)則裂果3類（表2），不同品種主要裂果類型及其占比略有不同，但縫合線裂果均占多數(shù)，尤其在桂味中縫合線開裂占67.67%；果實之間互相擠壓的部位也常見開裂。觀察發(fā)現(xiàn)妃子笑縫合線不明顯，其不同裂果類型之間的占比差異不顯著。選擇縫合線較淺的品種（如海南妃子笑）以及優(yōu)化工藝以避免過度擠壓有利于減少荔枝裂果。

圖1　速凍荔枝縫合線裂果特點(diǎn)

表2　荔枝液浸速凍裂果類型統(tǒng)計

2.2不同品種荔枝果皮厚度及抗裂性

由表3可知，荔枝果皮厚度與品種有關(guān)，在供試3個品種中，妃子笑果皮厚度最大（2.86 mm）。不同品種荔枝的抗裂性表現(xiàn)為妃子笑＞桂味＞懷枝，妃子笑荔枝的抗裂性顯著高于桂味和懷枝，這可能與妃子笑的果皮厚度較大有關(guān)，也與其縫合線不明顯有關(guān)?？梢?，速凍荔枝宜選擇果皮相對較厚的品種，常見大宗荔枝品種中，妃子笑是首選，其次為懷枝。

表3　不同品種荔枝果皮厚度及抗裂性比較

2.3漂燙時間對荔枝裂果率的影響

漂燙是荔枝保鮮技術(shù)中的常規(guī)處理，主要作用是鈍化褐變相關(guān)酶以保護(hù)果皮顏色，但高溫漂燙對果皮質(zhì)構(gòu)會產(chǎn)生破壞作用，這可能對速凍荔枝的裂果率具有重要影響。漂燙時間為0、5、7、9 s時，裂果率分別為15.05%、18.72%、19.04%、22.71%。漂燙5 s和7 s兩個處理之間裂果率差異不顯著。一般荔枝漂燙時間設(shè)為5～7 s，隨著漂燙時間的延長，荔枝果實的裂果率顯著增大。漂燙9 s會促進(jìn)裂果，長時間熱處理可能導(dǎo)致果皮質(zhì)構(gòu)發(fā)生顯著變化。

2.4真空度對荔枝裂果率的影響

真空包裝是采用液浸速凍荔枝加工的特有前處理工藝，主要作用是將荔枝與載冷劑隔離，同時也避免了傳統(tǒng)冷凍荔枝凍結(jié)后再包裝的二次污染難題。液浸速凍中包裝袋的真空度不同，果實的冷凍速度和均勻度也不同，果實相互擠壓的程度也不同，這些因素都會影響裂果率。真空度-0.085、-0.092 MPa時的裂果率顯著低于真空度為-0.076、-0.098 MPa的裂果率，其中以真空度-0.092 MPa處理的裂果率最低?？梢?，過低或過高的真空度均顯著增加裂果。為了不降低凍結(jié)速率，速凍荔枝真空包裝選擇真空度-0.092 MPa更合適。此外，采用具隔離冷凍液功能的材料設(shè)計專門的速凍荔枝單果涂膜包裝“包被鞏固策略”，以此設(shè)計荔枝“人工果皮”值得探討。

2.5冷凍溫度對荔枝裂果率的影響

速凍食品加工中，冷凍溫度直接影響食品的凍結(jié)速度。不同的冷凍速度下荔枝果實內(nèi)部形成的膨脹壓力不同，直接影響裂果。-30℃和-50℃處理的速凍裂果率均在15%以上，比-35℃和-40℃處理高出約3%，因此冷凍溫度過高和過低都會增加裂果，-35～-40℃為比較合理的冷凍溫度范圍；而在此范圍內(nèi)，選擇較低的冷凍溫度有利于減少裂果同時又不降低凍結(jié)速率。

2.6影響速凍荔枝裂果率的不同因素正交試驗

單因素試驗結(jié)果顯示，荔枝品種、漂燙溫度、真空度和冷凍溫度均對速凍荔枝裂果有不同程度的影響。在實際生產(chǎn)中，荔枝品種既定，而其他因素至今存在較復(fù)雜的互相作用，必須優(yōu)化工藝參數(shù)，獲取最佳因素水平的組合以達(dá)到多因素協(xié)同增效作用。通過正交試驗結(jié)果（表4）發(fā)現(xiàn)，影響裂果率因素的主次順序表現(xiàn)為C（冷凍溫度）＞B（真空度）＞A（漂燙時間），最有效降低裂果率的工藝組合為A2B1C1，即漂燙時間7 s、真空度-0.085 MPa和-35℃。雖然冷凍溫度對裂果率影響最大，在實際應(yīng)用中，荔枝鮮果首先是經(jīng)過沸水漂燙處理，而漂燙時間的長短會引起荔枝狀態(tài)不同，直接影響到隨后的真空包裝、速凍工藝參數(shù)的選擇。從表4可以看出，當(dāng)漂燙時間、真空度和冷凍溫度都同時處于較低水平時，裂果率也較低，而當(dāng)冷凍溫度或真空度和冷凍溫度都處于較高水平時，裂果率普遍較高。由于直接影響荔枝果皮受力的因素是果肉水分的體積膨脹，而冷凍速度（溫度）是影響這個膨脹過程最直接的因素，因此冷凍速度成為影響裂果的首要因素。真空度是通過影響冷凍速度進(jìn)而影響裂果的因素；漂燙時間對冷凍過程并無直接影響，但其通過對果皮結(jié)構(gòu)的影響直接影響荔枝的抗裂能力。一般而言，漂燙會對果皮產(chǎn)生一定的損傷而不利于控制裂果，但是我們在實際生產(chǎn)試驗中發(fā)現(xiàn)，連續(xù)的工藝過程并非漂燙時間最短時裂果率最低，其中機(jī)理可能是漂燙因素與后續(xù)的真空包裝或冷凍過程有某種相互關(guān)聯(lián)，這有待進(jìn)一步深入研究。

表4　影響速凍荔枝裂果率的不同因素正交試驗結(jié)果

3　結(jié)論與討論

近年來我國速凍食品產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，其中速凍果蔬產(chǎn)品的消費(fèi)逐漸增加［27-28］。由于傳統(tǒng)冷空氣速度技術(shù)的凍結(jié)速度慢等因素的局限，荔枝速凍的研究及應(yīng)用至今沒有太大的發(fā)展，而新型液浸速凍技術(shù)有望促成速凍荔枝技術(shù)的突破及規(guī)模化應(yīng)用［17，29］。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，荔枝液浸速凍加工的主要問題是果皮龜裂，即裂果。解決裂果問題將促進(jìn)荔枝全年保藏。一般來說，影響速凍食品的龜裂的主要因素包括原料加工特性、包裝、預(yù)冷、冷凍及凍藏等。荔枝果實結(jié)構(gòu)特殊，其果皮和果肉是皮肉分離，形成“瓶膽型”結(jié)構(gòu)；另一方面其果肉含水率高，在冷凍過程中果肉不斷膨脹對果皮形成一種由內(nèi)而外的膨脹壓力，最終導(dǎo)致裂果現(xiàn)象［17，29］。不同荔枝品種的果皮質(zhì)構(gòu)特性、不同工藝處理均可能影響到果皮的受力情況，進(jìn)而影響裂果。本研究首先觀察了速凍荔枝裂果類型，分析了不同荔枝品種果皮的質(zhì)構(gòu)特性對裂果的影響，并通過單因素試驗研究不同速凍工藝對荔枝裂果率的影響，最后通過正交試驗得到裂果控制的最佳工藝組合（冷凍溫度-35℃、真空度-0.085 MPa、漂燙時間7 s），有效降低了速凍荔枝的裂果率。其中，冷凍溫度對速凍荔枝的裂果影響最大，這與前人研究結(jié)果［8，10］一致；值得一提的是，冷凍溫度過高或過低都會導(dǎo)致裂果增加，提示速凍荔枝加工中，存在一個與最低裂果率對應(yīng)的“最適冷凍溫度/凍結(jié)速率（范圍）”；在實際生產(chǎn)中需要根據(jù)品種差異對冷凍溫度參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。在合理范圍內(nèi)選擇較低的冷凍溫度或者采用液浸式速凍可提高凍結(jié)速度，既有利于減少裂果，又可提高凍藏品質(zhì)。此外，鑒于果皮結(jié)構(gòu)對速凍荔枝裂果的重要影響，我們建議除了優(yōu)化各種速凍工藝外，還應(yīng)通過育種、病蟲害管理等技術(shù)措施培育出抗裂的荔枝品種以專供為速凍荔枝原料。例如，采用外施鈣肥技術(shù)培育抗裂荔枝品種［30-32］，或采取嚴(yán)格的無傷采收技術(shù)以最大程度地保護(hù)荔枝果皮的完整性，從而減少速凍荔枝裂果。

速凍荔枝的重要價值之一在于大幅度延長了作為加工原料的荔枝的貯藏期，極大地緩解了鮮荔枝上市短期內(nèi)集中加工生產(chǎn)的巨大壓力。雖然裂果現(xiàn)象對速凍荔枝的外觀有一定影響，但其營養(yǎng)品質(zhì)接近于鮮果，因此在盡量減少裂果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加強(qiáng)研究以速凍荔枝裂果為原料的深加工（如開發(fā)荔枝果丁、果汁、果脯等加工品）［10］及綜合利用技術(shù)，也是企業(yè)解決速凍荔枝裂果的另一條重要途徑。

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（責(zé)任編輯 張輝玲）

Technique of cracking control during immersion freezing of litchi fruit

LIANG Dong-wu1，2，GONG Yi-hui2，ZHANG Zhao-qi2
（1.Light Industry and Food Engineering Institute，Guangxi University，Nanning 530004，China；2.College of Horticulture，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China）

Short shelf-life limits the development of litchi industry. Nowadays litchi fruits can be extended to more than 1 year with high quality preservation by using the new technology of immersion freezing （IF）. But high fruit cracking rate was found in application of IF. In this study，based on analysis of the characteristics of cracked litchi fruit in the IF process，effects of the single factor of litchi variety，hot water blanching，vacuum degree or freezing temperature on fruit cracking rate were studied. Fruit cracking control in IF process was optimized by orthogonal experiment as well. Cracked suture was found to be the major type of cracking，constituted up to 67.67% of the cracking. Cracking rate of frozen Feizixiao （cv.） was only 10.29%，significantly lower than that of Huaizhi （cv.）and Guiwei （cv.），which was attributed to the unobvious suture，the thicker pericarp and the greater fracturing resistance of this cultivar. Treatment of hot water blanching for 5 s to 7 s，vacuum packing in - 0.085 MPa to - 0.092 MPa，or freezing at - 35℃ to -40℃ was found to preferably reduce the fruit cracking rate. The optimum technical combination would be hot water blanching for 7 s，vacuum packaging in - 0.085 MPa and IF at -35℃ based on the result of orthogonal experiment and freezing temperature was considered to to be the most significant factor on fruit cracking rate. The study contributed to improve IF technology and achieved a whole year preservation of litchi fruit，and therefore promoted litchi export of China.

litchi fruit；immersion freezing；fruit cracking rate；orthogonal experiment；whole year preservation；litchi export

S667.1

A

1004-874X（2016）08-0124-07

2016-03-15

國家荔枝龍眼產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項（CARS-33-14）

梁東武（1981-），男，博士，助理研究員，E-mail：ldw8123@163.com

張昭其（1965-），男，博士，教授，E-mail：zqzhang@scau.edu.cn