速凍終溫對刺嫩芽水分結晶及質構的影響

張秀玲,劉茜茜,柳曉晨,王曉君,李鳳鳳,高 寧

(1.東北農業(yè)大學食品學院,黑龍江哈爾濱 150030;2.林下經濟資源研發(fā)與利用協同創(chuàng)新中心,黑龍江哈爾濱 150040)

速凍終溫對刺嫩芽水分結晶及質構的影響

張秀玲1,2,劉茜茜1,柳曉晨1,王曉君1,李鳳鳳1,高 寧1

(1.東北農業(yè)大學食品學院,黑龍江哈爾濱 150030;2.林下經濟資源研發(fā)與利用協同創(chuàng)新中心,黑龍江哈爾濱 150040)

為了探究速凍終溫對刺嫩芽品質的影響及確定最佳的速凍終溫,實驗設定-20、-30、-40 ℃不同的速凍終溫,測定不同速凍終溫下刺嫩芽的速凍降溫曲線、刺嫩芽表面水分冰晶結晶狀態(tài)及質構參數。結果表明:-20 ℃速凍終溫的刺嫩芽通過最大冰晶生成帶的時間大約為120 s左右,-30、-40 ℃速凍終溫的刺嫩芽通過最大冰晶生成帶的時間大約為105 s左右;-30、-40 ℃速凍終溫的刺嫩芽的表面水分冰晶結晶狀態(tài)優(yōu)于-20 ℃速凍終溫刺嫩芽的表面水分冰晶結晶狀態(tài);-20 ℃速凍終溫的刺嫩芽的脆度、硬度和咀嚼度下降率大約為30%、25%和30%左右,-30、-40 ℃速凍終溫的刺嫩芽的脆度、硬度和咀嚼度下降率大約為20%、15%和15%。-30 ℃為速凍刺嫩芽的最佳速凍終溫。

速凍終溫,結晶,質構,刺嫩芽

刺嫩芽(Araliaelata(Miq.)Seem)又稱刺龍芽,屬于五加科穗木屬落葉小喬木[1]。刺嫩芽是一種風味獨特、營養(yǎng)豐富、味美清香的山野菜,具有豐富的藥用價值,含有多種生物活性物質,根部皮可入藥,能健胃、活血止痛、治療慢性胃炎等癥[2]。刺嫩芽具有較強的地域性及季節(jié)性限制,產地主要集中在東北三省,采摘期集中在每年的6～7月[3]。近年來,由于對刺嫩芽營養(yǎng)及藥用價值的研究,國外市場對刺嫩芽需求量劇增,但其每年產量較少及采后易黃化萎蔫不易貯藏保鮮的問題限制了其進一步開發(fā)利用。

速凍加工技術目前在食品尤其是植物性食品保鮮領域被廣泛應用[4],速凍過程由于速凍終溫較低,凍結速率較快,盡量減少了細胞內外滲透壓的較大變化,形成的較小的冰晶對食品細胞組織結構的損傷較小[5]。當速凍條件較為合適時,即便在食品解凍后,大部分速凍食品的水分仍會保留在速凍前的位置,使得食品在速凍前后,細胞內外的水分的分布、結合裱花很小,因此速凍可以很大限度地保留食品原有風味與品質[6]。

目前國內外關于刺嫩芽的研究主要集中在有效成分提取及功效研究方面,對于其貯藏保鮮的研究鮮有報道,本實驗借助于目前在果蔬速凍領域研究較為深入的速凍加工技術,將其應用到刺嫩芽的貯藏保鮮研究,測定-20、-30、-40 ℃不同速凍終溫的處理的刺嫩芽的表面的冰晶狀態(tài)及質構指標,確定在選擇的溫度范圍內的最佳速凍終溫,為刺嫩芽的速凍加工貯藏保鮮提供新的理論依據和技術指導。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮刺嫩芽 東北農業(yè)大學園藝學院山野菜實驗田;檸檬酸、VC(食品級) 哈爾濱市德美實驗儀器經銷有限責任公司;檸檬酸、NaCl、95%乙醇(均為分析純) 哈爾濱市德美實驗儀器經銷有限責任公司。

速凍儀 河南農業(yè)大學速凍重點實驗室自制;低溫高倍顯微鏡 深圳市科視威光學儀器有限公司;721型-紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限公司;YP20002電子天平 上海越平科學儀器有限公司;G70D20CN1P-D2(S0)格蘭仕微波爐 格蘭仕微波生活電器有限公司。

1.2 實驗流程

參照張越等[7]的方法,設計如下實驗流程:

1.2.1 原料預處理 采摘后的刺嫩芽預處理后,去除黃化衰老的組織部分,清洗、晾干后備用。

1.2.2 微波滅酶 微波功率為630 W,時間為1 min[6],將原料與純凈水按照1∶100(g/mL)比例操作[8]。選擇檸檬酸、VC、CaCl2三種保脆護綠劑復配護綠,濃度分別為檸檬酸濃度為1.37 g/L、VC濃度為2.07 g/L、CaCl2濃度為1.08 g/L[7]。

1.2.3 解凍方法 將-20、-30、-40 ℃三組不同速凍終溫處理的刺嫩芽均采用自然解凍的方法,將速凍處理后的刺嫩芽置于25 ℃解凍2 h,備用[11]。

1.3 實驗方法

1.3.1 速凍降溫曲線 稱取300 g/份處理后的刺嫩芽,分別設置-20、-30、-40 ℃的速凍終溫進行速凍,測定速凍降溫曲線[9]。

1.3.2 表面冰晶狀態(tài) 將-20、-30、-40 ℃三組不同速凍終溫處理后的刺嫩芽置于-10 ℃的低溫高倍顯微鏡下,調節(jié)目鏡和物鏡,放大120倍,觀察其表面形成的冰晶的形狀及大小[10]。

1.3.3 質構的測定 取于25 ℃下解凍2 h后的刺嫩芽用TA. XT Plus質構儀測定,選取P/5N平底圓柱型探頭,設置TPA操作模式,測前、測中、測后速度分別為2、0.5、2 mm/s,下壓距離4 mm,記錄硬度、脆度和咀嚼度,每組重復測定3次取平均值[12]。

下降率(%)=初始質構參數-末期質構參數/初始質構參數×100

1.4 數據統計分析

實驗數據采用SPSS 17.0中描述性統計、均值比較的統計方法統計與分析,計算重復實驗數據的平均數及誤差,采用Origin 8.5依據實驗數據作圖。

2 結果與分析

2.1 不同凍結終溫對刺嫩芽降溫曲線的影響

凍結速率作為食品凍結過程中影響凍結損傷的主要因素[13],凍結速率越快,速凍過程中生成的冰晶體積越小,食品損傷程度越輕,對樣品細胞的損傷也就相對小[14]。目前果蔬速凍工藝的研究多采用控制速凍終溫實現不同速凍速率的方法,劉開華[15]在信陽蕨菜速凍工藝中采用設定不同的速凍終溫實現不同的速凍速率的研究。本實驗通過設計-20、-30、-40 ℃不同的速凍終溫,實現刺嫩芽不同的凍結速率,速凍速率以速凍降溫曲線的形式展示,-20、-30、-40 ℃不同的速凍終溫刺嫩芽速凍降溫曲線如圖1所示。-20 ℃速凍終溫的刺嫩芽通過最大冰晶生成帶的時間大約為120 s左右;-30 ℃速凍終溫的刺嫩芽通過最大冰晶生成帶的時間大約為105 s左右;-40 ℃速凍終溫的刺嫩芽通過最大冰晶生成帶的時間大約為105 s左右。-30 ℃及-40 ℃速凍終溫的刺嫩芽菜體通過最大冰晶生成帶的時間顯著小于-20 ℃速凍終溫的刺嫩芽,因此推測,-30 ℃及-40 ℃速凍終溫的刺嫩芽表明冰晶的狀態(tài)會較-20 ℃的速凍終溫的刺嫩芽表面的冰晶更好。

圖1 -20、-30、-40 ℃速凍終溫條件下刺嫩芽的降溫曲線Fig.1 Frozen cooling curves of Aralia elata(Miq.)seem under-20、-30、-40 ℃ final frozen temperature

2.2 不同凍結終溫對刺嫩芽表面冰晶狀態(tài)的影響

速凍過程中,食品表面的水分最先形成冰晶,之后向食品的內部推進[16]。在內部冰晶首先于細胞間隙產生,速凍終溫較高、速凍速率較小時,細胞內水分呈過冷狀態(tài)而不結冰,有時甚至低于-15 ℃時過冷狀態(tài)仍能維持[17],由于過冷水的蒸汽壓大于細胞間隙中生成的冰晶的蒸汽壓,導致細胞內水分向外滲透,使得細胞間隙的冰晶體積繼續(xù)增大,導致細胞脫水,部分細胞壁破裂,組織受損,食品品質劣化[18]。樣品速凍后,樣品表面的冰晶的形態(tài)如圖2,-20 ℃速凍終溫條件下凍結的刺嫩芽表面的冰晶凝結成塊狀,并且形成的冰晶較大,表面冰晶較多,在顯微鏡下表面白色區(qū)域較多;-30 ℃速凍終溫的條件下凍結的刺嫩芽表面冰晶較小,顯微鏡下白色區(qū)域較少,冰晶較少凝結在一起;-40 ℃速凍終溫的條件下凍結的刺嫩芽的表面的冰晶結構較小,顯微鏡下白色區(qū)域較少,冰潔較少凝結在一起,形態(tài)類似于-30 ℃速凍終溫的條件下凍結的刺嫩芽表面冰晶形態(tài)。

圖2 -20、-30、-40 ℃速凍終溫條件下刺嫩芽的表面冰晶狀態(tài)(120倍)Fig.2 Surface crystallization of Aralia elata(Miq.)seem under -20、-30、-40 ℃ final frozen temperature(120 times)

2.3 不同凍結終溫對刺嫩芽質構的影響

將三組不同速凍終溫處理的刺嫩芽解凍,測定其硬度、脆度、咀嚼度。三組樣品解凍后,-30 ℃速凍終溫的刺嫩芽解凍后感官狀態(tài)較好,解凍后菜體呈現褐綠色,菜體相對硬挺,表現一定程度的萎蔫,水分損失相對較小。由圖3可以看出,不同速凍終溫對刺嫩芽質構的影響程度不一,其中-20 ℃速凍終溫的刺嫩芽的脆度、硬度和咀嚼度下降率分別為30%、25%和30%左右,-30 ℃、-40 ℃速凍終溫的刺嫩芽的脆度、硬度和咀嚼度下降率大約為20%、15%和15%。-20 ℃速凍終溫的刺嫩芽的質構較-30、-40 ℃速凍終溫的刺嫩芽的質構有明顯差異,在感官狀態(tài)上-20 ℃速凍終溫處理的刺嫩芽的感官狀態(tài)較差,-30、-40 ℃不同速凍終溫處理的刺嫩芽感官狀態(tài)差異不顯著,這可能由于-30、-40 ℃速凍終溫處理的刺嫩芽溫度下降速率快,較快的穿過最大冰晶生成帶。凍結過程造成質構下降的主要原因是快速降溫體積不均勻收縮,細胞水分外滲引起脫水損傷,以及水結成冰體積膨脹對細胞造成機械損傷[19]。刺嫩芽菜體中含有大量的水分,而-20 ℃速凍終溫處理的刺嫩芽,由于速凍終溫相對較高,菜體較為緩慢的通過最大冰晶生成帶,在此期間,菜體細胞內的水分外滲,細胞外冰晶體積逐漸增大,增大的冰晶使大量的刺嫩芽細胞壁受損,細胞內外的滲透壓差逐漸變大,導致其質構較差[20]。

圖3 -20、-30、-40 ℃速凍終溫條件下刺嫩芽的質構參數Fig.3 Texture parameters of Aralia elata(Miq.)seem under-20,-30,-40 ℃ final frozen temperature

3 結論

-30 ℃是選取的速凍終溫范圍內的最佳速凍終溫,此條件下得到的速凍刺嫩芽表面冰晶數量多、體積小,脆度、硬度和咀嚼度下降率大約為20%、15%和15%,均優(yōu)于-20、-40 ℃條件下處理后的刺嫩芽,因此選取-30 ℃作為刺嫩芽速凍的終溫更合適。

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Effect of different final frozen temperatures onAraliaelata(Miq.)seem’s crystallization and texture

ZHANG Xiu-ling1,2,LIU Qian-qian1,LIU Xiao-chen1,WANG Xiao-jun1,LI Feng-feng1,GAO Ning1

(1.College of Food Science,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China;2.Collaborative Innovation Center of Forest Resource Development and Utilization,Harbin 150040,China)

In order to explore the effect of final frozen temperature onAraliaelata(Miq.)seem’s quality,frozen cooling curves surface crystallization and texture parameters were measured under -20,-30,-40 ℃ final frozen temperature. The results showed that the time dropped through maximum frozen crystal ofAraliaelata(Miq.)seem’s under -20 ℃ final frozen temperature was about 120 s,and the data of the -30,-40 ℃ group was about 105 s.Araliaelata(Miq.)seem’s surface crystallization under -30,-40 ℃ final frozen temperature was better than surface crystallization under -20 ℃ final frozen temperature. Friability,hardness and chewiness ofAraliaelata(Miq.)seemunder -20 ℃ final frozen temperature were decreased by about 30%,25% and 30%,these indexes ofAraliaelata(Miq.)seemunder -30,-40 ℃ final frozen temperature were by about 20%, 15% and 15%. It is conclued that -30 ℃ was the best final frozen temperature for theAraliaelata(Miq.)seem.

final frozen temperature;crystallization;texture;Araliaelata(Miq.)seem

2016-07-29

張秀玲(1968-),女,博士,研究方向:農產品加工及儲藏,E-mail:zhangxiuling1118@sina.com。

“十三五國家重點研發(fā)計劃”課題(2016YFC0500307);黑龍江省應用技術研究與開發(fā)計劃重大項目(GA15B104-3)。

TS209

A

:1002-0306(2017)03-0049-04

10.13386/j.issn1002-0306.2017.03.001