催化式紅外輻照改善櫻桃番茄去皮效果及品質(zhì)

徐保國，周天楚，魏本喜，任曉鋒，吳本剛，周存山※，馬海樂

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催化式紅外輻照改善櫻桃番茄去皮效果及品質(zhì)

徐保國1,2，周天楚1，魏本喜1,2，任曉鋒1，吳本剛1,2，周存山1※，馬海樂1

（1. 江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，鎮(zhèn)江 212013；2. 江蘇大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品加工工程研究院，鎮(zhèn)江 212013）

為了探尋一種去皮效果好、產(chǎn)品品質(zhì)破壞低和環(huán)境友好型的櫻桃番茄去皮方法，該文采用催化式紅外技術(shù)對櫻桃番茄進行處理，研究了不同催化式紅外條件對櫻桃番茄去皮效果的影響，并與傳統(tǒng)的去皮方式（熱水和堿液去皮）和超聲波去皮方式進行對比，比較其去皮效果、番茄紅素含量、果肉色澤和質(zhì)構(gòu)等指標(biāo)變化。結(jié)果表明：催化式紅外在照射距離30 cm和照射時間3 min的條件下，櫻桃番茄的去皮效果最佳；與傳統(tǒng)的去皮方式相比，催化式紅外的去皮效果顯著提升（<0.05）；并且經(jīng)催化式紅外去皮方法所得櫻桃番茄的皮肉質(zhì)量比僅為7.68%，顯著降低了櫻桃番茄的果肉損失（<0.05）。此外，催化式紅外去皮很好地保持了去皮后番茄果肉形狀的完整度，是一種去皮效果良好的環(huán)境友好型櫻桃番茄去皮方式。

紅外照射；去皮；食品加工；櫻桃番茄；催化式紅外；理化性質(zhì)

0 引 言

櫻桃番茄，又名圣女果、珍珠番茄，是一種茄科番茄屬中多汁的漿果類[1-4]。櫻桃番茄中富含谷胱甘肽、番茄紅素和維生素PP等物質(zhì)，可增加人體抵抗力，抗衰老，促進人體的生長發(fā)育，并對肝臟疾病也有輔助治療作用[5-6]。櫻桃番茄的營養(yǎng)價值優(yōu)于普通番茄，可作蔬菜、鮮果食用，近年來，備受消費者青睞[5]。

櫻桃番茄除了直接食用，還可以將其去皮后深加工成番茄罐頭等產(chǎn)品[7-8]。然而，櫻桃番茄有1層外果皮，是由1層薄的角質(zhì)層，1層表皮細胞和2~4層皮下細胞組成。這層外果皮非常堅韌，消費者難以接受，因此，在番茄的深加工上，需要將其去除[9]。目前，番茄的去皮方法主要是熱水去皮和堿液去皮[10]。然而，這2種傳統(tǒng)的去皮方式主要缺點在于：用水量大，能耗高；尤其是堿液去皮方式由于其堿液的強腐蝕性易導(dǎo)致去皮過度和質(zhì)量損失等不良結(jié)果[11]，并且去皮過程中產(chǎn)生的大量廢液對環(huán)境造成極大的污染[12-14]。因此，番茄的深加工亟需探尋一種新的低能耗、低耗水量且環(huán)境友好型的去皮方法。

近年來，超聲波和紅外2種新型的去皮方式備受食品行業(yè)的廣泛關(guān)注。美國弗羅里達大學(xué)的Rock博士[15]系統(tǒng)地研究了超聲波在番茄去皮中的應(yīng)用，結(jié)果顯示超聲波不僅可以降低番茄去皮的質(zhì)量損失，而且相比較于傳統(tǒng)的堿液去皮和熱水去皮，經(jīng)濟成本顯著下降。國內(nèi)對超聲波去皮鮮有報道，近2 a，浙江大學(xué)劉東紅教授團隊將功率超聲波分別應(yīng)用于桃和櫻桃番茄的去皮研究當(dāng)中[16]，結(jié)果顯示功率超聲波結(jié)合2%氫氧化鈉溶液（90℃）顯著縮短了桃的去皮時間，并且去皮后的桃質(zhì)量損失少，營養(yǎng)物質(zhì)保存率高；同時，功率超聲波結(jié)合95℃的熱水顯著降低了櫻桃番茄去皮的質(zhì)量損失，番茄紅素的保存率提高。因此，功率超聲是一種新型的具有很好去皮效果的去皮方式。然而，從研究中不難看出，超聲去皮需將物料浸泡在90℃以上的熱水或者堿液當(dāng)中，以促進物料的去皮效果，也可以說超聲去皮方法是在傳統(tǒng)的去皮方法上的改進，依然需要消耗大量的水資源和能量。

紅外加熱技術(shù)廣泛應(yīng)用于食品加工行業(yè)中，如干燥[17]、烘焙[18]、烘烤[19]和解凍[20]等。本研究所采用的是催化式紅外技術(shù)，即在催化劑的作用下，由天然氣與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生能量[21]。與傳統(tǒng)的電紅外相比，催化式紅外的能量直接由天然氣轉(zhuǎn)換為紅外加熱，具有更高的能量利用效率[22]。催化式紅外具有很強的表面加熱效果，依靠紅外的加熱特性，加熱櫻桃番茄果皮，使其與果肉分離，同時由于紅外線穿透性低，適當(dāng)?shù)募t外條件可以實現(xiàn)只加熱果皮，對果肉部分加熱效果不明顯[12]。因此，紅外處理對果肉的外形以及理化性質(zhì)影響較小，以達到優(yōu)質(zhì)的去皮效果，且果肉不受或者少受影響，有助于提高櫻桃番茄制品的生產(chǎn)效率，提升其深加工產(chǎn)品品質(zhì)，節(jié)約生產(chǎn)成本。

本文旨在考察催化式紅外技術(shù)對櫻桃番茄去皮效果的影響，并與熱水去皮、堿液去皮、以及超聲波去皮方式進行對比，通過對比分析其去皮效果以及相關(guān)理化指標(biāo)，為催化式紅外技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

櫻桃番茄：海南千禧，成熟度為堅熟期（櫻桃番茄的色澤全為紅色，但未軟化），同一批次，購于鎮(zhèn)江歐尚超市，置于4 ℃冰箱中冷藏，備用。選取質(zhì)量15 g左右，形狀接近圓形，表皮無明顯疤痕，顏色鮮艷的櫻桃番茄作為試驗原料。試驗過程中，每批次處理均選取形狀和質(zhì)量非常接近的櫻桃番茄(150±5)g。

1.2 儀器與設(shè)備

本試驗中所用催化式紅外干燥設(shè)備[21]，由江蘇大學(xué)自制，具體結(jié)構(gòu)見圖1，其主要由紅外干燥系統(tǒng)（主要包括：催化式紅外發(fā)生器、干燥室、樣品托盤和輻照距離調(diào)節(jié)螺釘?shù)炔糠郑?，供氣系統(tǒng)（主要包括：壓力控制閥、壓力表、氣體釋放開關(guān)和液化氣等部分）和稱樣品質(zhì)量系統(tǒng)組成。其中，催化式紅外發(fā)生器的尺寸為30 cm× 60 cm，干燥室的尺寸為100 cm×100 cm×60 cm。試驗過程中，先通過電子元件將催化式紅外發(fā)生器預(yù)熱15 min，再通過供氣系統(tǒng)通入液化氣，待紅外發(fā)生器表面溫度達(380±5)℃，將樣品托盤放入干燥室內(nèi)，通過調(diào)節(jié)螺釘來控制輻照距離和輻射溫度。樣品的表面溫度和質(zhì)量變化分別通過手持式紅外測溫儀（TM350+ Tecmen電子有限公司，香港，精度0.1 ℃）和天平（BAS2202S，Sartorius，精度0.01 g）進行測定。

1. 天平（數(shù)值為精度） 2. 氣體釋放按鈕 3. 催化式紅外發(fā)生器 4.樣品盤 5. 壓力表 6. 壓力控制閥 7. 氣體釋放開關(guān) 8. 液化氣 9. 距離調(diào)整螺釘 10. 干燥室

其他儀器設(shè)備：紫外可見分光光度計：T6新世紀(jì)，北京普析通用儀器有限公司；手持式色差儀：CR-400，日本柯尼卡美能達；質(zhì)構(gòu)儀：TA XT Plus型，英國Stable Micro System公司；掃描電子顯微鏡：Quanta-200型，美國FEI公司。

1.3 試驗方案

1.3.1 櫻桃番茄催化式紅外去皮效果研究

催化式紅外對櫻桃番茄去皮效果的2個最重要工藝參數(shù)為照射距離和照射時間，通過前期的試驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)照射距離低于20 cm時，由于照射距離過近，樣品表面溫度較高，易導(dǎo)致櫻桃番茄表面焦化；當(dāng)照射距離高于40 cm時，由于照射距離過遠，樣品表面的溫度較低，效果較差。因此，分別研究不同的催化式紅外照射距離（20、30、40 cm）和照射時間（1、2、3、4、5 min）對紅外去皮效果的影響。

1.3.2 櫻桃番茄的不同去皮方法效果比較

先研究不同去皮方式下（熱水去皮、堿液去皮和超聲去皮）的最優(yōu)去皮條件，再對不同去皮方式下最優(yōu)的去皮效果進行對比。其中，手工去皮是指櫻桃番茄不經(jīng)過任何處理，直接徒手去皮；熱水去皮是指將番茄放在95℃的熱水中處理后，再手撕去皮；堿液去皮是將番茄放在95℃的5%的NaOH堿液中處理，再手撕去皮；超聲處理是將番茄放在30℃的超聲場水浴中進行處理，再手撕去皮，超聲頻率為20 kHz，功率為300 W。幾種去皮方式下，番茄和溶液的比例為1∶5（質(zhì)量：體積）。

1.4 評價指標(biāo)與測定方法

1.4.1 感官評價（去皮效果評價）

參照劉淼等[23]的測定方法，并做適當(dāng)?shù)男薷?。設(shè)立感官評定小組，小組成員共10人，分別來自不同的實驗室，評定小組對處理后的櫻桃番茄進行手工去皮，對去皮效果進行綜合評價，評價標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 感官評價評分

1.4.2 皮肉質(zhì)量比

對去皮前后的櫻桃番茄質(zhì)量進行測定，皮肉質(zhì)量比計算公式如式（1）。

式中為皮肉質(zhì)量比，%；1、2分別為番茄去皮后果皮和果肉的質(zhì)量，g。

1.4.3 番茄紅素含量的測定

參照Fish等[24]的方法，并做了適當(dāng)?shù)男薷?。稱取番茄4 g，勻漿后加入20 mL體積比為2∶1∶1的正己烷、丙酮和乙醇混合液，避光條件下攪拌20 min，然后，加入蒸餾水10 mL混合均勻，待分層后取出正己烷層，稀釋至合適的倍數(shù)，于472 nm波長處測量其吸光度。番茄紅素含量計算公式如式（2）。

式中為番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/kg；為稀釋倍數(shù)；為吸光值；為樣品質(zhì)量，g；31.2為換算系數(shù)。

1.4.4 去皮番茄色澤的測定

采用手持式色差儀對去皮櫻桃番茄果肉樣品表面的色澤進行測量，并記錄測量結(jié)果*，*，*。其中*代表樣品的亮度，*代表樣品的紅綠度，*代表樣品的黃藍度。

1.4.5 去皮番茄質(zhì)構(gòu)的測定

采用質(zhì)構(gòu)儀對去皮后番茄的硬度進行測定。選擇直徑為2 mm的圓柱型探頭對其進行測試，測試前、測試中和測試后的速度分別為2.00、1.00和5.00 mm/s，觸發(fā)力為5.0 g。每個樣品重復(fù)測試6次。

1.4.6 掃描電子顯微鏡觀察

參照王麗娟等[25]的測試方法，對新鮮櫻桃番茄皮和不同去皮方法得到的櫻桃番茄皮進行掃描電子顯微鏡觀察。

1.5 統(tǒng)計分析

每個試驗至少3次重復(fù)，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，采用SPSS 18.0軟件中的Ducan程序進行數(shù)據(jù)方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 催化式紅外對櫻桃番茄去皮效果的影響

感官評價是衡量番茄去皮效果最直接有效的方式。圖2顯示了不同催化式紅外條件下櫻桃番茄的去皮效果。從圖2中可以看出，當(dāng)紅外處理1 min的時候，3種不同照射距離下的櫻桃番茄均沒有良好的去皮效果，果皮很難撕下，幾乎和不處理的櫻桃番茄一樣難去皮。當(dāng)處理時間延長到2 min時，在紅外板間距20 cm的情況下，櫻桃番茄果皮明顯的被加熱且軟化，有一部分櫻桃番茄的果皮開始變得容易去除。當(dāng)紅外處理3 min的時候，所有條件下的絕大多數(shù)櫻桃番茄均容易去皮，紅外去皮效果顯著；但是，在紅外上下板間隔20 cm的情況下，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)少部分果皮開始變色，出現(xiàn)黃色色斑，這是因為板間距過小，且處理時間延長，過高的紅外輻射熱量使得番茄表面過熱導(dǎo)致的。當(dāng)處理時間延長至4和5 min時，所有條件下的櫻桃番茄果皮均出現(xiàn)明顯的變色，甚至出現(xiàn)黑色焦糊狀區(qū)域，表明處理時間過長。綜上所述，當(dāng)紅外處理1和2 min的時候，去皮效果均不顯著；在處理3 min的時候，去皮效果最好(4.5分)；超過3 min以后，番茄果皮就會出現(xiàn)不同程度的過熱現(xiàn)象，果皮易出現(xiàn)焦糊現(xiàn)象，對果皮損傷大。

圖2 不同催化式紅外條件下櫻桃番茄的去皮效果

2.2 不同去皮方法對櫻桃番茄去皮效果及理化特性的影響

2.2.1 不同去皮方法的去皮效果

為了篩選出不同去皮方法下的適宜處理條件，分別研究了不同熱水、堿液和超聲去皮的作用時間對番茄去皮效果的影響。圖3分別顯示了熱水（圖3a）、堿液（圖3b）和超聲（圖3c）3種不同去皮方式下番茄的去皮效果。從圖中可以看出，隨著處理時間的延長，3種去皮方式下番茄的去皮效果均顯著提升（<0.05）；然而，到了一定的時間之后，隨著處理時間的繼續(xù)延長，去皮效果不再顯著變化（>0.05）。Gao等[26]研究了不同的堿液濃度和處理時間對櫻桃番茄去皮效果的影響，結(jié)果顯示了隨著堿液濃度的提高，達到100%去皮效果所需的時間逐漸縮短，在6%的堿液濃度條件下，20 s就達到了100%的去皮效果。Wang等[27]研究了超聲輔助堿液處理對桃去皮效果的影響，結(jié)果顯示隨著去皮時間的延長，去皮效果逐漸提高，并且起始作用時間對去皮效果的影響更顯著，當(dāng)作用時間達到90 s后，再繼續(xù)延長作用時間，對去皮效果影響的顯著性逐漸降低。綜合時間和經(jīng)濟成本，熱水、堿液和超聲去皮最佳處理時間分別為120 s、90 s和15 min，分別標(biāo)記為HWP-120，LP-90和UP-15。

注：同一指標(biāo)不同字母表示差異顯著（P<0.05），下同。

不同去皮方式下番茄最佳去皮效果如圖4所示。從圖中可以看出，催化式紅外照射距離為30 cm時，番茄的去皮效果最好，而紅外照射距離20 cm時，去皮效果相對較差，這是因為照射距離過近，紅外的高強度輻射熱致使番茄皮發(fā)生了一定程度上的焦化。相比較紅外30 cm去皮方式，傳統(tǒng)的熱水和堿液去皮方式對番茄的去皮效果顯著降低（<0.05），這說明紅外去皮比傳統(tǒng)的去皮方法對櫻桃番茄有更好的去皮效果。圖4還顯示了超聲處理對番茄去皮效果，可以看出，超聲波的去皮效果感官評價值最低。

注：圖中CIP-20，CIP-30和CIP-40分別為催化式紅外照射距離20，30和40 cm處理；HWP-120為熱水處理120 s；LP-90為堿液處理90 s；UP-15為超聲處理15 min,下同。

為了更加直觀地觀察不同去皮方式下櫻桃番茄的去皮效果，櫻桃番茄去皮前后的效果如圖5所示。從圖中可以看出，紅外照射距離30 cm（圖5a）處理下，去除的番茄皮薄且透明，果肉黏帶非常少，說明了催化式紅外對番茄有非常好的去皮效果，是最理想的去皮方式。圖5還顯示了熱水（圖5b）和堿液（圖5c）處理下的番茄去皮前后效果圖，可以看出，兩者處理后番茄皮均被去除，果肉形狀的完整性也得到了較好的保留，然而，番茄皮上的果肉黏帶量大；超聲處理后的番茄（圖5d），果皮不易撕下，且撕下的果皮上果肉黏帶量大，最終的番茄果肉形狀完整性非常差，在去皮過程中，番茄的果肉極易遭到嚴(yán)重破壞，造成內(nèi)部汁液流出，因此，超聲對番茄的去皮效果相對較差。王麗娟等[25]研究了功率超聲波對櫻桃番茄的脫皮效果，結(jié)果顯示功率超聲波與熱水具有協(xié)同作用，對堿液具有促進作用，顯著降低櫻桃番茄的去皮質(zhì)量損失。本文的研究結(jié)論與文獻報道有較大差異，造成櫻桃番茄去皮效果差異的原因可能在于超聲作用條件不同，文獻中所采用的條件為高強度（2.7 kW）、高溫度（95 ℃）和短時間（60 s），而本文所采用的條件為低強度（300 W）、低溫度（30 ℃）和長時間（15 min）。

2.2.2 不同去皮方法對番茄皮微觀結(jié)構(gòu)的影響

不同去皮方法下，番茄外表皮的微觀結(jié)構(gòu)變化情況如圖6所示。新鮮的櫻桃番茄外果皮表面有1層很薄的疏水蠟質(zhì)層上皮細胞以及2～4層的下皮細胞。其中蠟質(zhì)層是保持組織完整性的重要結(jié)構(gòu)。圖6a為未經(jīng)處理的番茄外表皮微觀結(jié)構(gòu)圖，可以看出細胞輪廓清晰可見，細胞與細胞之間連接緊密。經(jīng)過處理之后，番茄外表皮微觀結(jié)構(gòu)都發(fā)生了不同程度地變化，其中，紅外照射距離30 cm處理（圖6b）下的果皮細胞發(fā)生一定程度的破壞，且細胞壁厚度明顯增加，但細胞輪廓清晰可見；熱水（圖6c）和堿液（圖6d）處理下的番茄果皮細胞輪廓依稀可見；超聲處理的櫻桃番茄樣品（圖6e）結(jié)構(gòu)變化相對較大，細胞輪廓基本消失，超聲處理后的樣品中出現(xiàn)了很多的孔洞，這是因為超聲產(chǎn)生無數(shù)微小的空化氣泡， 而這些空化泡破裂使周圍液體發(fā)生微射流，產(chǎn)生了剪切力[28]，破壞了櫻桃番茄表皮的結(jié)構(gòu)，這也說明了超聲處理對櫻桃番茄的果皮破壞性較大。

注:每張圖左邊為去皮前，右邊去皮后。

注：圖中Control為不經(jīng)過任何處理。

2.2.3 不同去皮方法下的番茄皮肉質(zhì)量比和番茄紅素含量變化

皮肉質(zhì)量比是指番茄去皮后果皮和果肉質(zhì)量的比值，該比值越低，證明果皮上黏連的果肉越少，可以很好地減少去皮時果肉的損失，也從側(cè)面說明去皮后番茄果肉的完整性越好。從圖7中可以看出，與對照組相比，所有去皮方式處理后的番茄，皮肉質(zhì)量比顯著下降（< 0.05）。其中，紅外去皮的番茄皮肉質(zhì)量比為7.68%，顯著低于其他去皮方式（<0.05），說明紅外的去皮效果有較好的優(yōu)越性；超聲去皮后的番茄皮肉質(zhì)量比最高（26.87%），說明超聲去皮后的番茄果皮上的果肉黏帶量最大，去皮效果較差，此處的試驗結(jié)果與圖4和圖5所得的結(jié)論一致。

圖7 不同去皮方法對番茄皮肉質(zhì)量比和果肉中番茄紅素的影響

不同去皮方式下的果肉中番茄紅素的含量如圖7所示，從圖中可以看出，不同處理方式都能提高番茄紅素的含量。其中，熱水處理后的番茄紅素含量最高，這可能是因為熱水處理一定程度上破壞了番茄果肉的細胞組織結(jié)構(gòu)，致使測定過程中番茄紅素溶出多。

2.2.4 不同去皮方法對番茄質(zhì)構(gòu)的影響

質(zhì)構(gòu)是消費者評價果蔬產(chǎn)品品質(zhì)的最重要指標(biāo)之一[28-29]。圖8顯示了不同去皮方法對番茄硬度的影響。與對照組相比，處理后的番茄硬度都顯著下降，這是因為處理后的番茄細胞膨壓遭到了不同程度的破壞[30]，并且從圖5也可以看出，有些處理后的番茄外表皮有開裂現(xiàn)象，這些都會導(dǎo)致番茄的硬度下降。此外，從圖7還可以看出，超聲處理后的櫻桃番茄硬度最低，紅外照射距離30 cm處理后的櫻桃番茄的硬度顯著高于其他3種處理方式，說明了紅外處理后的番茄質(zhì)構(gòu)保持相對較好。

圖8 不同去皮方法對番茄硬度的影響

2.2.5 不同去皮方法對番茄果肉色澤的影響

不同去皮方式下，番茄果肉的色澤變化如表2所示。表中*表示明亮度，*越大表示越亮，*表示紅綠度，*表示黃藍度。從表2中可以看出，與對照組相比，紅外30 cm的照射距離，番茄在亮度上與對照組無顯著性差異（>0.05）。堿液處理會降低櫻桃番茄果肉的明亮程度，而熱水處理會提高櫻桃番茄果肉的明亮程度；此外，與對照組相比，不同去皮方式處理后番茄果肉的*和*值相差不是特別明顯。通過色澤測定結(jié)果說明了不同的去皮方式下，番茄果肉的色澤屬性會發(fā)生一些變化，但都在可接受的范圍之內(nèi)。

表2 不同去皮方法對番茄色澤的影響

3 結(jié) 論

本文研究了催化式紅外在櫻桃番茄去皮加工中的應(yīng)用，得出結(jié)論如下：

1）在催化式紅外去皮方式下，隨著去皮時間的延長，去皮效果呈現(xiàn)出先升高后下降的趨勢，當(dāng)紅外照射距離為30 cm，照射時間3 min時，感官評分值達到最高值（4.5分）；在熱水、堿液和超聲去皮方式下，隨著去皮時間的延長，去皮效果逐漸提高，且作用時間對去皮效果的影響更顯著，當(dāng)作用時間達到一定值后，再繼續(xù)延長作用時間，對去皮效果的影響顯著性降低。

2）與傳統(tǒng)的去皮方法（熱水和堿液去皮）相比，催化式紅外去皮效果更優(yōu)越；尤其在紅外照射距離30 cm和處理時間3 min的紅外條件下，所得的脫皮番茄形狀保持好，且果皮上果肉黏連少。紅外去皮所得的番茄皮肉質(zhì)量比最低（7.68%），超聲去皮的皮肉質(zhì)量比相對較高（26.87%）。

3）與對照組相比，所有去皮方法處理后的番茄在色澤和質(zhì)構(gòu)上都發(fā)生了不同程度的變化；紅外去皮所得的番茄與傳統(tǒng)的去皮方法相比，在質(zhì)構(gòu)和色澤上與對照組更接近。

綜合以上分析，結(jié)合紅外去皮不需消耗水和不產(chǎn)生廢液等優(yōu)點，可以看出，紅外去皮是一種可行的新興櫻桃番茄去皮方式。

[1] 黃麗華，李蕓瑛. 櫻桃番茄果實營養(yǎng)成分分析[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報，2005，21(10)：91－92. Huang Lihua, Li Yunying. Analysis on nutrient components in cherry tomato fruit[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2005, 21(10): 91－92. (in Chinese with English abstract)

[2] 張彪，張文濤，李喜宏，等. 氣體二氧化氯對櫻桃番茄貯藏品質(zhì)的影響[J]. 食品研究與開發(fā)，2017，38(8)：173－176. Zhang Biao, Zhang Wentao, Li Xihong, et al. Gaseous chlorine dioxide impact on storage quality of cherry tomato[J]. Food Research and Development, 2017, 38(8): 173－176. (in Chinese with English abstract)

[3] 雷靜，張娜，閻瑞香，等. LED紅藍弱光照射保持櫻桃番茄冷庫貯藏品質(zhì)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2016，32(9)：248－254. Lei Jing, Zhang Na, Yan Ruixiang, et al. Red and blue LED weak light irradiation maintaining quality of cherry tomatoes during cold storage[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(9): 248－254. (in Chinese with English abstract)

[4] 張浩，郭麗麗，葉嘉，等. 櫻桃番茄葉片氣孔特征和氣體交換過程對NaCl脅迫的響應(yīng)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2018，34(5)：107－113. Zhang Hao, Guo Lili, Ye Jia, et al. Responses of leaf stomatal traits and gas exchange process of cherry tomato to NaCl salinity stress[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(5): 107－113. (in Chinese with English abstract)

[5] 蔣紅芝，義崇寬，林小菲，等. 櫻桃番茄干燥工藝的研究[J]. 食品研究與開發(fā)，2012，33(4)：100－104. Jiang Hongzhi, Yi Chongkuan, Lin Xiaofei, et al. Cherry tomato drying process[J]. Food Research and Development, 2012, 33(4): 100－104. (in Chinese with English abstract)

[6] 田華，汪金萍，王遠. 圣女果品質(zhì)特征及檢測技術(shù)研究進展[J]. 食品研究與開發(fā)，2018，39(11)：204－209. Tian Hua, Wang Jinping, Wang Yuan. Research progress on quality detection of cherry tomatoes[J]. Food Research and Development, 2018, 39(11): 204－209. (in Chinese with English abstract)

[7] Barringer S. Canned Tomatoes: Production and Storage[M]. Boca Raton: CRC Press, 2003: 109－120.

[8] Yong W, Xuan L, Gang S, et al. A comparison of dynamic mechanical properties of processing-tomato peel as affected by hot lye and infrared radiation heating for peeling[J]. Journal of Food Engineering, 2014, 126: 27－34.

[9] Shao D, Atungulu G G, Pan Z, et al. Characteristics of isolation and functionality of protein from tomato pomace produced with different industrial processing methods[J]. Food & Bioprocess Technology, 2014, 7(2): 532－541.

[10] Garcia E, Barrett D M. Peelability and yield of processing tomatoes by steam or lye[J]. Journal of Food Processing & Preservation, 2006, 30(1): 3－14.

[11] Das D J, Barringer S A. Potassium hydroxide replacement for lye (sodium hydroxide) in tomato peeling[J]. Journal of Food Processing & Preservation, 2006, 30(1): 15－19.

[12] Li X, Pan Z, Atungulu G G, et al. Peeling mechanism of tomato under infrared heating: Peel loosening and cracking[J]. Journal of Food Engineering, 2014, 128(1): 79－87.

[13] Li X, Pan Z, Atungulu G G, et al. Peeling of tomatoes using novel infrared radiation heating technology[J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 2014, 21(4): 123－130.

[14] Pan Z, Li X, Khir R, et al. A pilot scale electrical infrared dry-peeling system for tomatoes: Design and performance evaluation[J]. Biosystems Engineering, 2015, 137: 1－8.

[15] Rock C R. Development of a Novel Tomato () Peeling Process Using Power Ultrasound Technology[D]. Florida: University of Florida, 2012.

[16] 王麗娟. 三種水果罐頭原料去皮技術(shù)的研究[D]. 杭州：浙江大學(xué)，2017. Wang Lijuan. Study on the Peeling Technology of Three Canned Fruits[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2017. (in Chinese with English abstract)

[17] Onwude D I, Hashim N, Abdan K, et al. Modelling the mid-infrared drying of sweet potato: Kinetics, mass and heat transfer parameters, and energy consumption[J]. Heat & Mass Transfer, 2018, 54(10): 2917－2933.

[18] Nicolas V, Glouannec P, Ploteau J P, et al. Experiment and multiphysic simulation of dough baking by convection, infrared radiation and direct conduction[J]. International Journal of Thermal Sciences, 2017, 115: 65－78.

[19] 陳團偉，康彬彬，陳紹軍，等. 遠紅外烘烤咸酥花生的工藝參數(shù)優(yōu)化及品質(zhì)分析[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2010，26(8)：320－325. Chen Tuanwei, Kang Binbin, Chen Shaojun, et al. Optimized parameters and quality analysis of salty and crisp peanut by far-infrared roasting[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2010, 26(8): 320－325. (in Chinese with English abstract)

[20] 王安敏，王曉軍，李鋒，等. 遠紅外低溫解凍裝置設(shè)計[J]. 輕工機械，2017，35(3)：1－4. Wang Anmin, Wang Xiaojun, Li Feng, et al. Design of far infrared low temperature thawing device[J]. Light Industry Machinery, 2017, 35(3): 1－4. (in Chinese with English abstract)

[21] 吳本剛. 胡蘿卜催化式紅外干法殺青紅外熱風(fēng)順序聯(lián)合干燥技術(shù)研究[D]. 鎮(zhèn)江：江蘇大學(xué)，2014. Wu Bengang. Study of Carrot Drying-blanching and Dehydration Using Sequential Infrared Radiation Heating and Hot Air Drying[D]. Zhenjiang: Jiangsu University, 2014. (in Chinese with English abstract)

[22] Wu B, Ma H, Qu W, et al. Catalytic infrared and hot air dehydration of carrot slices[J]. Journal of Food Process Engineering, 2014, 37(2): 111－121.

[23] 劉淼，王俊. 山核桃仁堿液浸泡法去皮工藝的研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2007，23(10)：256－261. Liu Miao, Wang Jun. Optimization of the technology for peeling hickory kernel by lye[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2007, 23(10): 256－261. (in Chinese with English abstract)

[24] Fish W W, Perkinsveazie P, Collins J K. A quantitative assay for lycopene that utilizes reduced volumes of organic solvents[J]. Journal of Food Composition & Analysis, 2002, 15(3): 309－317.

[25] 王麗娟，宋思圓，姜鵬，等. 不同去皮方法對番茄去皮效果和品質(zhì)的影響[J]. 食品科學(xué)，2017，38(5)：26－31. Wang Lijuan, Song Siyuan, Jiang Peng, et al. Effect of different peeling methods on the peeling efficiency and quality of tomatoes[J]. Food Science, 2017, 38(5): 26－31. (in Chinese with English abstract)

[26] Gao R, Ye F, Lu Z, et al. A novel two-step ultrasound post-assisted lye peeling regime for tomatoes: Reducing pollution while improving product yield and quality[J]. Ultrasonics Sonochemistry, 2018, 45: 267－278.

[27] Wang W, Wang L, Feng Y, et al. Ultrasound-assisted lye peeling of peach and comparison with conventional methods[J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 2018, 47: 204－213.

[28] Xu B G, Zhang M, Bhandari B, et al. Effect of ultrasound immersion freezing on the quality attributes and water distributions of wrapped red radish[J]. Food & Bioprocess Technology, 2015, 8(6): 1366－1376.

[29] Zhang M, Xu B G, Bhandari B, et al. Influence of ultrasound-assisted osmotic dehydration and freezing on the water state, cell structure, and quality of radish(L.) cylinders[J]. Drying Technology, 2014, 32(15): 1803－1811.

[30] Garrote R L, Silva E R, Bertone R A. Effect of thermal treatment on steam peeled potatoes[J]. Journal of Food Engineering, 2000, 45(2): 67－76.

Catalytic infrared radiation improving peeling effect and quality of cherry tomatoes

Xu Baoguo1,2, Zhou Tianchu1, Wei Benxi1,2, Ren Xiaofeng1, Wu Bengang1,2, Zhou Cunshan1※, Ma Haile1

(1.212013,; 2.212013,)

Tomatoes are regarded as an important agricultural commodity in the world due to their essential role in the diet as a vital source of vitamins (C and E), phenolics and flavonoids. Tomatoes is available in various products including juice, purees, pastes, ketchup, sauces, salsas, soups and canned tomatoes. However, tomato skin, which consists of a thin cuticle layer, a single layer of epidermal cells, and two to four layers of hypodermal cells, is very tough and undesirable to consumers. Therefore, during the processing of tomato products, peeling is the first and particularly important unit operation. The traditional peeling methods including mechanical, chemical and hot soaking peeling have been applied for cherry tomatoes. These peeling methods with high energy and water consumption, serious product salinity and wastewater disposal problems are not environmental friendly. Therefore, sustainable and non-chemical peeling methods have been desired by tomato processors for a long time to reduce water, energy and chemical reagent consumption, meanwhile obtain high quality peeled products. Recently, infrared and ultrasound technologies had been studied as alternatives to food processing technologies. Thus, catalytic infrared radiation and ultrasound technologies were chosen for peeling cherry tomatoes in this study. The effects of different catalytic infrared radiation parameters and ultrasonic durations on the peeling effect of cherry tomatoes were investigated. In addition, the comparison of traditional peeling methods (hot water and lye peeling) on the peeling effect, lycopene content, flesh color and texture of cherry tomatoes was also carried out. Microstructural changes in tomato epidermal tissues under catalytic infrared radiation were also compared with those of control, hot water, hot lye and ultrasonic treated samples. The results showed that the optimal catalytic infrared radiation parameters were as follows: radiation distance of 30 cm and duration of 3 min. In addition, as the peeling times of the hot water, lye and ultrasonic peeling methods increased, the peeling effects of cherry tomatoes enhanced. Compared to the hot water, lye and ultrasonic peeling methods, the peeling effect of catalytic infrared radiation significantly improved (<0.05), and the infrared peeling significantly reduced the flesh loss of cherry tomatoes (<0.05); Moreover, the infrared peeling well maintained the integrity of the peeled tomato shape. The hardness of catalytic infrared peeled tomatoes under the radiation distance of 30 cm was significantly (<0.05) higher than that of hot water, lye and ultrasonic peeled tomatoes, respectively. The results of scanning electron microscopy showed that microstructural destruction in tomato epidermal tissues by ultrasonic treatment was the most severe; so many small holes could be clearly observed in the picture of ultrasonic treated tomatoes. The ratio of skin to flesh of catalytic infrared peeled tomatoes was significantly (<0.05) lower than that of hot water, lye and ultrasonic peeled tomatoes, suggesting that catalytic infrared peeling method had a better peeling effect than other peeling methods. Therefore, the results of this research provided scientific evidence of the benefits of catalytic infrared peeling in comparison to the hot water, lye and ultrasonic peeling methods and demonstrated the potential of catalytic infrared peeling as an alternative to conventional cherry tomato peeling methods.

infrared radiation; peeling; food processing; cherry tomatoes; catalytic infrared; physico-chemical properties

徐保國，周天楚，魏本喜，任曉鋒，吳本剛，周存山，馬海樂.催化式紅外輻照改善櫻桃番茄去皮效果及品質(zhì)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2018，34(24)：299－305. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.24.036 http://www.tcsae.org

Xu Baoguo, Zhou Tianchu, Wei Benxi, Ren Xiaofeng, Wu Bengang, Zhou Cunshan, Ma Haile. Catalytic infrared radiation improving peeling effect and quality of cherry tomatoes[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(24): 299－305. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.24.036 http://www.tcsae.org

2018-07-03

2018-10-15

江蘇省自然科學(xué)青年基金項目（BK20170538）；中國博士后科學(xué)基金面上項目（2017M611738）；國家重點研發(fā)計劃課題（2017YFD0400903-01）

徐保國，博士，助理研究員，主要從事果蔬的干燥、保鮮和速凍技術(shù)。Email：xbg@ujs.edu.cn

周存山，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事果蔬干燥節(jié)水節(jié)能技術(shù)及裝備。Email：cunshanzhou@163.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2018.24.036

TS255.1

A

1002-6819(2018)-24-0399-07