鮮切荔枝果肉冰點調節工藝*

吳汶飛，余小林，胡卓炎，周宇

(華南農業大學食品學院，廣東 廣州，510642)

鮮切荔枝果肉冰點調節工藝*

吳汶飛，余小林，胡卓炎，周宇

(華南農業大學食品學院，廣東 廣州，510642)

研究了蔗糖、山梨醇、葡萄糖3種冰點調節劑對降低鮮切荔枝果肉冰點的效果及復配濃度的影響。在單因素實驗的基礎上，以鮮切荔枝果肉的冰點為響應值，通過響應曲面法建立回歸模型，得到山梨醇、葡萄糖、蔗糖3種冰點調節劑的優化復配濃度為:山梨醇6.24%，葡萄糖7.31%，蔗糖40.93%。鮮切荔枝果肉經此優化復配濃度在3℃、浸漬3h處理后，其冰點可降至－4.15℃，與模型預測值(－4.13℃)接近，比未處理果肉的冰點降低了1.3℃。

鮮切荔枝果肉，冰點調節，冰溫

荔枝(Litchi chinensis Sonn.)屬無患子科植物，是一種珍貴的亞熱帶水果，其形、色、香、味俱佳，富含糖、維生素、礦物質及多種氨基酸，極具營養和滋補作用［1］。近年來，隨著現代生活節奏的加快和食品的多樣化，人們的消費模式正在逐漸改變，對鮮切果蔬的青睞度逐漸提高。以荔枝為原料，通過切分等處理，所生產的鮮切荔枝果肉產品既可用于配餐，也可用于冰淇淋、果凍、糕點等的加工，市場潛力較大。但由于荔枝果實的植物學生理特性，加之切分對細胞造成一定損傷，改變了其生理活動，因此鮮切荔枝果肉更不易貯藏［2］，需要采用更為適宜有效的貯藏保鮮技術。

冰溫技術是繼冷藏和氣調貯藏之后的第三代果蔬保鮮技術，由日本學者山根昭美在20世紀70年代研究開發。與傳統貯藏保鮮技術相比，果蔬在冰溫條件下保存，不僅可以有效地降低冷藏設備的能耗，還可克服凍結食品因冰結晶帶來的蛋白質變性、生物細胞破壞、組織結構損傷和汁液流失等現象［3－5］;與冷藏相比，其抑制呼吸和有害微生物活動的作用更明顯，因而可明顯延長保藏期和提高貯藏品質［6－7］。本研究在對蔗糖、山梨醇、葡萄糖、尿素、Vc、氯化鈣、乳糖、氯化鈉等常用的冰點調節劑的冰點調節效果進行前期研究的基礎上，結合鮮切荔枝果肉風味、色澤等品質保持效果，選用蔗糖、葡萄糖、山梨醇3種冰點調節劑進行鮮切荔枝果肉冰點調節的工藝研究，以其為鮮切荔枝果肉的冰溫貯藏提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮桂味品種荔枝，購于廣州市水果批發市場，選擇色澤、大小均一的荔枝，清洗后去皮、去核，果肉沿軸線縱向切為二等分，待用。

蔗糖、葡萄糖、山梨醇，均為食用級。

1.2 儀器與設備

手持糖度計，廣州市銘睿電子科技有限公司;RS232高低溫交變濕熱試驗箱，廣州市成誠試驗設備廠;OSR光纖探頭測溫系統，加拿大FISO TECHNOLOGIES公司;BS 110S分析天平，德國Sartorius公司等。

1.3 實驗設計

1.3.1 單因素實驗設計

根據預實驗結果，按表1濃度分別配置蔗糖、山梨醇、葡萄糖溶液。

表1 蔗糖、山梨醇、葡萄糖濃度的單因素設計表

蔗糖單因素實驗時，山梨醇、葡萄糖的添加量為0;山梨醇和葡萄糖的單因素實驗時，蔗糖的濃度均為40%。

1.3.2 響應曲面實驗設計

根據單因素實驗所得蔗糖、山梨醇、葡萄糖3個濃度因素的適宜范圍，采用Box-Behnken模型，對山梨醇濃度(X1)、葡萄糖濃度(X2)和蔗糖濃度(X3)進行響應曲面實驗設計。實驗以隨機次序進行，采用SAS 9.0軟件對實驗所得數據進行回歸分析，得出鮮切荔枝果肉的最優冰點調節參數。并根據最優參數對鮮切荔枝果肉進行處理，驗證模型實驗。

1.3.3 荔枝果肉浸漬處理方法

1.3.1 、1.3.2實驗中，鮮切荔枝果肉質量均為150 g、料液比為1∶2(g∶mL)，浸漬環境溫度3℃、浸漬時間3h。浸漬處理結束后，取出荔枝果肉，瀝干浸漬液，置于小塑料藍中，立即放入高低溫交變濕熱試驗箱，箱內設定溫度為－30℃，繪制各樣品從3℃開始的溫度下降曲線，確定其冰點;以未經浸漬處理的鮮切荔枝果肉為對照。

1.4 檢測項目

1.4.1 鮮切荔枝果肉冰點測定

測溫探頭為FISO FOT-L，將測溫光纖探頭橫穿插入距鮮切荔枝果肉頂端1.8 cm處，測定鮮切荔枝果肉在－30℃環境的溫度變化，溫度采集時間間隔為6 s，每個處理設置5次平行實驗，各取其平均值，根據溫度變化情況確定不同處理的冰點。

1.4.2 失重率測定

稱取浸漬處理前后的鮮切荔枝果肉質量，計算失重率:

式中:m1為浸漬前果肉質量(g)，m2為浸漬后果肉質量(g)。

1.4.3 可溶性固形物含量(TSS)測定

采用手持糖度計測定，擠取果肉汁液置于糖度計鏡片，直接讀取數值(%)。

2 結果與分析

2.1 未處理鮮切荔枝果肉的溫度下降曲線

圖1表示在－30℃的溫度環境中，用OSR光纖測溫系統測定的未處理鮮切荔枝果肉的溫度變化曲線。

圖1 未處理鮮切荔枝果肉在－30℃的溫度變化曲線

由圖1可知，荔枝果肉溫度由3℃開始下降，在282s時達到過冷點(－3.45℃)，隨后溫度稍有回升，這是因為果肉有部分水分凍結，釋放出潛熱使溫度上升;至－2.85℃后溫度變化趨于平緩，即熱交換達到動態平衡，該溫度值即為果肉的冰點溫度值。

2.2 單因素實驗結果

根據OSR光纖測溫系統測定的單因素各不同處理的果肉溫度變化(圖略)，分別確定了各自的冰點，以冰點變化作圖，比較不同處理條件對鮮切荔枝果肉冰點的影響，即降冰點的效果。

2.2.1 蔗糖濃度對鮮切荔枝果肉冰點的影響

圖2表示經不同濃度蔗糖浸漬液處理的鮮切荔枝果肉冰點變化。

圖2 蔗糖濃度對鮮切荔枝果肉冰點的影響

由圖2可知，未經蔗糖浸漬處理的鮮切荔枝果肉其冰點為－2.85℃，經濃度30～40%蔗糖溶液浸漬處理后，果肉冰點顯著下降，在蔗糖濃度40%處，果肉達到冰點最低值－3.40℃;當蔗糖濃度為45%時，冰點回升至－3.25℃，但仍低于未處理;而蔗糖溶液濃度為50%時，果肉的冰點升至與未處理相當的－2.85℃，說明荔枝果肉的冰點變化并不單純表現為蔗糖溶液濃度越高、冰點越低的趨勢。

2.2.2 山梨醇濃度對鮮切荔枝果肉冰點的影響

蔗糖濃度40%，添加不同濃度山梨醇對鮮切荔枝果肉冰點的影響如圖3所示。

圖3 山梨醇濃度對鮮切荔枝果肉冰點的影響

由圖3可知，在蔗糖濃度為40%的條件下，當山梨醇添加濃度為4%時，鮮切荔枝果肉冰點與未添加處理基本相同，均為－3.40℃;山梨醇濃度添加量為5%及6%時，冰點明顯下降，于6%處取得冰點最低值－3.55℃;此后，隨山梨醇濃度增加冰點變化表現為升高，山梨醇濃度為8%時，鮮切荔枝果肉冰點上升至－3.30℃，高于未添加山梨醇處理組。

2.2.3 葡萄糖濃度對鮮切荔枝果肉冰點的影響

圖4表示處理液蔗糖濃度40%時，添加不同濃度葡萄糖對鮮切荔枝果肉冰點的影響，其變化趨勢與山梨醇大致相同。即葡萄糖濃度為5%時，鮮切荔枝果肉的冰點與未添加的相同，為－3.40℃;濃度為6～7%時，果肉冰點下降，在葡萄糖濃度為7%時，冰點取得最低值－3.60℃;此后濃度增加，果肉冰點上升，葡萄糖濃度9%時的冰點為－3.45℃。

圖4 葡萄糖濃度對鮮切荔枝果肉冰點的影響

2.2.4 不同濃度浸漬處理對鮮切荔枝果肉失重率和可溶性固形物含量的影響

單因素實驗中，經不同濃度的蔗糖、山梨醇、葡萄糖溶液浸漬后，鮮切荔枝果肉失重率及可溶性固形物含量的變化見表2。

表2 失重率和可溶性固形物含量變化

由表2可知，浸漬后鮮切荔枝果肉的失重率均隨3種冰點調節劑濃度的增加而增大;失重率最大的是40%蔗糖+9%葡萄糖處理組，為10.40%，最小的是30%蔗糖處理組，為3.55%。果肉TSS的變化趨勢表現為隨3種冰點調節劑濃度的增加先增大、而后減小的趨勢;對于蔗糖處理組，濃度為40%時的TSS最大，為24.0%;對于蔗糖+山梨醇處理組，在山梨醇濃度6%的TSS最大，為27.0%;對于蔗糖+葡萄糖處理組，葡萄糖濃度7%時的TSS最大為33.0%。

2.3 響應曲面法優化鮮切荔枝果肉冰點調節劑的復配濃度

2.3.1 因素水平的選取

根據單因素實驗結果，響應曲面自變量因素編碼及水平如表3。

表3 實驗自變量因素水平表

2.3.2 回歸模型的建立及顯著性檢驗

根據表3的因素編碼及水平，以冰點為響應值的Box-Behnken實驗設計及結果如表4所示。

表4 Box-Behnken實驗設計與結果

續表4

對表4數據進行回歸擬合，所得鮮切荔枝果肉冰點(Y)對山梨醇濃度(X1)、葡萄糖濃度(X2)和蔗糖濃度(X3)三個因素的二次多項回歸方程為:

該模型方差分析結果見表5，回歸模型系數顯著性檢驗結果見表6。

表5 回歸模型方差分析

表6 回歸模型系數顯著性檢驗

由表5可知，回歸模型F值為36.158 3，Pr＞F小于0.01，表明回歸模型極顯著;失擬項 F值為0.25，Pr＞F大于0.05，表明失擬項不顯著;模型決定系數 R2為0.984 9，R2Adj為0.957 6，說明該模型能解釋95.76%的響應值變化，模型擬合程度良好。以上分析數據證明實驗誤差小，可以用此模型對鮮切荔枝果肉的冰點進行分析和預測。由表6可知，一次項X1、X2、X3極顯著，由 F值和 Pr＞F可知，單因素的影響順序為:X3＞X2＞X1，即蔗糖濃度＞葡萄糖濃度＞山梨醇濃度;二次項X12、X22、X32極顯著;交互項不顯著，由此表明各個影響因素與響應值之間不是簡單的線性關系。

2.3.3 因素交互作用分析

山梨醇濃度(X1)、葡萄糖濃度(X2)、蔗糖濃度(X3)3個因素的兩兩交互作用如圖5～7所示。

圖5 山梨醇濃度(X1)和葡萄糖濃度(X2)交互作用圖

圖6 山梨醇濃度(X1)和蔗糖濃度(X3)交互作用圖

圖7 葡萄糖濃度(X2)和蔗糖濃度(X3)交互作用圖

由圖5～7圖可知，山梨醇濃度、葡萄糖濃度、蔗糖濃度3個因素兩兩交互作用對鮮切荔枝果肉冰點的影響均表現為隨著3種糖濃度的增加，冰點先降低至最小值，然后逐漸增加，與單因素實驗的變化趨勢相符。在山梨醇濃度6%附近、葡萄糖濃度7%附近、蔗糖濃度40%附近時，冰點可降至最低。

2.3.4 優化條件的確定及驗證實驗

根據表4的實驗設計及SAS 9.0軟件分析，得到理論優化工藝參數為:山梨醇濃度6.24%，葡萄糖濃度7.31%，蔗糖濃度40.93%，此參數下鮮切荔枝果肉冰點的最小預測值為－4.13℃。對優化工藝參數進行驗證實驗，重復3次，得出鮮切荔枝果肉冰點的平均實測值為－4.15℃，與模型預測值－4.13℃的差值僅為0.02℃，由此驗證了鮮切荔枝果肉冰點調節回歸模型的合理性和可靠性。

3 討論

3.1 冰點調節劑的濃度與鮮切荔枝果肉冰點變化的關系

由以上單因素實驗及響應曲面實驗可知，鮮切荔枝果肉冰點隨各冰點調節劑濃度的增大呈先降低后上升的變化趨勢。分析認為，在冰點調節劑浸漬處理時，鮮切荔枝果肉與浸漬液之間存在著傳質過程:首先是鮮切荔枝果肉在一定糖濃度產生的滲透壓作用下，細胞組織發生脫水，然后是糖液中的糖分子滲入果肉中。當冰點調節劑濃度較低時，產生的滲透壓較小，果肉脫水較少，浸漬液中的糖分滲入到果肉也較少，因此冰點變化不顯著;隨著冰點調節劑濃度的增大、滲透壓逐漸增大，脫水較多，同時糖分子較多地滲入至組織中，使果肉的可溶性固形物含量增大，故冰點下降明顯。但是，當冰點調節劑濃度較高時，較高的滲透壓導致鮮切荔枝果肉脫水過快，此過程同時將果肉的可溶性固形物析出，而糖分向果肉組織的滲入速度慢于脫水速度，致使果肉可溶性固形物含量下降而導致冰點回升。

3.2 不同冰點調節劑的降冰點效果差異分析

因荔枝果肉中的糖類物質以蔗糖為主［12］，故研究中以蔗糖作為基本的冰點調節劑，高濃度蔗糖可產生較大的滲透壓，在保持和提高鮮切荔枝果肉風味的同時，推測其應該可以較好地降低冰點。結果表明，當蔗糖濃度達到45%以上時，浸漬后果肉冰點反而回升;當在蔗糖濃度40%的溶液中分別添加不同濃度的山梨醇、葡萄糖時，降冰點效果有所增加。如45%蔗糖溶液處理后的果肉冰點為－3.25℃、40%蔗糖+5%山梨醇處理后的果肉冰點為－3.50℃、40%蔗糖+5%葡萄糖處理后的果肉冰點為－3.40℃;同時，當山梨醇濃度、葡萄糖濃度在5～6%變化時，山梨醇的降冰點效果優于同濃度葡萄糖;而當山梨醇濃度、葡萄糖濃度在7～8%變化時，葡萄糖的降冰點效果優于同濃度山梨醇。推測認為，生物組織細胞內的天然高分子物質以空間網狀結構存在，使水分子之間的移動在某種程度上受到一定阻礙而產生凍結回避現象，因而細胞液的冰點與純水存在差異［8］;糖的種類及濃度的不同，可導致果肉脫水程度不一、糖液滲透程度不一，其在果肉中形成的空間網狀結構也可能不同，細胞具備的凍結回避能力不同，這些因素均會影響冰點的變化。總而言之，荔枝果肉在浸漬處理過程中的分子動力學規律較復雜，當浸漬液中同時存在多種冰點調節劑時，其物質平衡狀態由多種因素共同決定，其降冰點效果的機理尚需通過進一步研究加以探明。

4 結論

(1)單因素實驗表明，當蔗糖質量分數為35% ～45%、山梨醇質量分數為5% ～7%、葡萄糖質量分數為6%～8%時，可明顯降低鮮切荔枝果肉的冰點。

(2)以鮮切荔枝果肉冰點(Y)為響應值，所建立的復合冰點調節劑的回歸模型，經檢驗合理可靠，能較準確地分析和預測鮮切荔枝果肉的冰點。

(3)經響應曲面分析，鮮切荔枝果肉冰點調節的最優工藝參數為:山梨醇濃度6.24%，葡萄糖濃度7.31%，蔗糖濃度40.93%。在此最優參數下所得鮮切荔枝果肉冰點可降至－4.15℃，相對于未處理鮮切荔枝果肉冰點(－2.85℃)，降低了1.3℃，浸漬后鮮切荔枝果肉可溶性固形物含量31.5%、失重率11.43%。

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Study on the Controlling Process of Freezing Point in Fresh-cut Litchi Pulp

Wu Wen-fei，Yu Xiao-lin，Hu Zhuo-yan，Zhou Yu
(College of Food Science，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China)

Effects of different freezing point regulators including sucrose，sorbitol and glucose on the freezing point of fresh－cut litchi pulp were evaluated and optimized by response surface methodology.Results showed that the optimal conditions were:sorbitol content 6.24%，glucose content 7.31%and sucrose content 40.93%.Under the optimal conditions，the freezing point of the fresh－cut litchi pulp decreased to －4.15℃，close to the predicted value of －4.13℃.The optimal freezing point of the fresh－cut litchi pulp was reduced by 1.3℃ comparing to the control group.

fresh-cut litchi pulp，freezing point regulating，ice temperature

碩士研究生(余小林教授為通迅作者)。

*廣東省科技攻關項目(2010B02312012);現代農業產業技術體系建設專項資金資助(nycytx－32－07)

2011－08－18，改回日期:2011－09－07