溫州蜜柑熱燙過程中營養(yǎng)成分和感官品質(zhì)變化的研究

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(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,江蘇南京 210095;2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品科學(xué)研究所,浙江省果蔬保鮮與加工技術(shù)研究重點實驗室，浙江杭州 310021)

溫州蜜柑營養(yǎng)豐富,除含有糖分、有機酸等成分外,還含有豐富的類胡蘿卜素、酚酸和類黃酮等生理活性成分。除鮮食外,主要用于制造罐頭等加工食品,其中橘瓣罐頭加工比例占我國柑橘加工總量的八成以上。我國是柑橘罐頭加工最大的生產(chǎn)國,出口量占世界貿(mào)易量的70%以上[1]。

柑橘罐頭加工中,熱燙是關(guān)鍵步驟之一,主要是為了降低橘皮硬度,便于果皮與果肉分離。熱燙是果蔬加工預(yù)處理工序,可降低果實硬度、鈍化酶的活性、改善果蔬外觀,有利于進一步的加工;但熱燙過程也會造成果蔬中一些營養(yǎng)成分降解和溶出[2],降低營養(yǎng)品質(zhì)。隨著人們對食品營養(yǎng)的關(guān)注度越來越高,減少果蔬加工中營養(yǎng)損失已成為食品加工中重要的目標(biāo)。

目前國內(nèi)外關(guān)于溫州蜜柑熱燙方面的研究主要集中在采后熱處理對溫州蜜柑儲藏穩(wěn)定性的影響。研究表明熱燙可以改善溫州蜜柑的外觀,減少溫州蜜柑采后腐爛、降低溫州蜜柑在低溫環(huán)境下的冷害癥狀、抑制病原微生物,增強柑橘果實低溫逆境的抗性,保持果實品質(zhì)延長果實貨架期[3-6],而有關(guān)柑橘罐頭加工中熱燙對營養(yǎng)品質(zhì)影響的研究較少。本研究采用不同熱燙條件探討熱燙溫度和時間對柑橘營養(yǎng)及感官品質(zhì)的影響及其機理,為柑橘產(chǎn)品加工降低品質(zhì)損失提供參考。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

溫州蜜柑 產(chǎn)自浙江黃巖,成熟度在8～9成;沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品、葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH) 分析純,sigma-aldrich公司;Folin-Ciocalteu試劑 上海如吉生物科技發(fā)展有限公司;其它試劑 均為國產(chǎn)分析純。

離心機(LXJ-HB) 上海安亭科學(xué)儀器廠;紫外/可見光光度計(UV-1800) 日本島津公司;pH計(FE20)、折光儀(Quick-Brix90) 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;色彩色差儀(CR-410) 日本柯尼卡美能達公司;GY系列果實硬度計(GY-2) 浙江托普儀器有限公司;電熱恒溫水浴鍋(DK-8D) 上海精宏實驗設(shè)備有限公司;熱像儀(Ti10) 上海銳測電子科技有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1 柑橘熱燙實驗設(shè)計 選擇80kg溫州蜜柑備用,按隨機取樣原則,熱燙前取出4kg溫州蜜柑作為對照樣。采用恒溫水浴鍋,設(shè)置75、85、95、100℃四個溫度和燙漂30、60、120、180s四個時間水平,料液比例為1∶5(g/mL)。每個處理燙漂4kg溫州蜜柑。熱燙后立即測定柑橘溫度分布,橘皮硬度,然后去皮、榨汁,用200目濾布過濾后,放入4℃冰箱內(nèi)保藏待測。隨后再分別測定維生素C、類胡蘿卜素、總酚、總黃酮、總糖、還原糖、可溶性固形物、褐變指數(shù)、DPPH·清除率、色澤等指標(biāo)。

1.2.2 測定方法

1.2.2.1 VC含量 采用2,6-二氯靛酚法[7]測定。

1.2.2.2 總酚含量 采用Folin-Ciocalteu’s[8]法測定。

1.2.2.3 總黃酮含量 按NY/T 2010-2011柑橘類水果及制品中總黃酮含量的測定[9]方法測定。

1.2.2.4 總糖含量 采用苯酚-硫酸比色法[10]測定。

1.2.2.5 還原糖含量 采用DNS法[11]測定,以葡萄糖表示。

1.2.2.6 類胡蘿卜素含量 采用分光光度法[12]測定,結(jié)果以β-胡蘿卜素計。

1.2.2.7 褐變指數(shù) 參照文獻[13]測定。

1.2.2.8 色澤 采用CR-410色彩色差儀,室溫下以標(biāo)準(zhǔn)白板作為標(biāo)準(zhǔn),透射模式下測定L*、a*、b*值,并通過以下公式計算ΔE:

1.2.2.9 DPPH·清除率 參照文獻[14]測定。

按下式計算樣品對DPPH·的抑制率:

DPPH·的抑制率(%)=[1-(Ai-Aj)/A0]×100

注:A0為空白對照值,Ai為樣品值,Aj為本底值。

1.2.2.10 可溶性固形物含量 采用Quick-Brix90折光儀測定。

1.2.2.11 橘皮硬度 采用GY-2型硬度計測定,將硬度計垂直于柑橘表面,探頭均勻壓入橘皮,記錄穿透橘皮時硬度計的最大顯示值,每個柑橘表面均勻選取30個位點,取平均值,單位為kg/cm2。

1.2.2.12 柑橘表皮及中心溫度 采用在線式熱像儀測定。

1.2.2.13 營養(yǎng)成分保存率 保存率(%)=熱燙后柑橘中某一營養(yǎng)成分含量/未熱燙柑橘中某一營養(yǎng)成分含量×100

1.2.3 數(shù)據(jù)分析 每個實驗進行3次重復(fù)實驗,實驗結(jié)果取3次實驗的平均值表示。

2 結(jié)果與討論

2.1熱燙過程中柑橘果實溫度分布

柑橘溫度分布情況如圖1所示,熱燙過程中,柑橘果實由外向內(nèi)溫度逐漸降低。不同熱燙溫度和時間對柑橘表面和中心的溫度的影響如圖2所示,隨著熱燙時間和溫度的增加,柑橘表面和中心溫度均增加,但柑橘表面溫度迅速上升,而中心溫度增加較為緩慢,且在本研究條件下,中心溫度始終低于45℃。

圖1 100℃熱燙30s柑橘溫度分布圖 Fig.1 The temperature distribution of citrus fruit after blanching at 100℃ for 30s

圖2 不同熱燙溫度和時間對柑橘表面和中心溫度的影響 Fig.2 Effect of blanching temperature and time on temperature of surface and center in citrus fruit

2.2不同熱燙條件對橘皮硬度的影響

柑橘罐頭加工中熱燙的目的是軟化橘皮,便于橘皮和橘肉分離,提高剝皮效率。熱燙條件對橘皮硬度的影響如圖3所示,隨著熱燙溫度的升高,時間的增加,橘皮硬度逐漸下降,表明采用高溫短時熱燙或低溫長時熱燙均可以顯著降低橘皮硬度。目前柑橘罐頭生產(chǎn)廠普遍采用95℃左右的熱水,燙橘60s,以此條件下的橘皮硬度為標(biāo)準(zhǔn),則圖3中虛線下方的熱燙條件均能滿足硬度要求。

圖3 不同熱燙溫度和時間對橘皮硬度的影響 Fig.3 Effect of blanching temperature and time on hardness of citrus peel

2.3不同熱燙條件對柑橘營養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.3.1 不同熱燙條件對柑橘果肉總酚及總黃酮含量的影響 熱燙條件對柑橘果肉中總酚和總黃酮變化率的影響如圖4、圖5所示,隨著熱燙溫度的升高,時間的增加,柑橘果肉中總酚和總黃酮的變化率呈增加趨勢。本研究條件下,柑橘總酚和總黃酮含量最多可提高19.15%和45.20%。共軛的酚類物質(zhì)(單寧等)在熱處理過程的氧化聚合作用中降解成單個的酚類物質(zhì)[15];同時多酚氧化酶(PPO)屬于非耐熱酶,加熱處理就能使PPO失活。有研究發(fā)現(xiàn)青椒在80～100℃熱水處理1～3min后,PPO活性顯著降低[16]。在藍莓汁加工過程中,熱燙可使花青素和肉桂酸含量顯著增加[17]。本實驗表明適當(dāng)提高熱燙溫度,有利于提高柑橘果肉中酚類物質(zhì)的含量。

圖4 不同熱燙溫度和時間對柑橘果肉中總酚變化率的影響 Fig.4 Effect of blanching temperature and time on change rate of total phenols in Satsuma mandarin flesh

圖5 不同熱燙溫度和時間對柑橘果肉總黃酮變化率的影響 Fig.5 Effect of blanching temperature and time on change rate of total flavonoids in Satsuma mandarin flesh

2.3.2 不同熱燙條件對柑橘果肉中總糖和還原糖含量的影響 不同熱燙溫度和時間對柑橘果肉中總糖和還原糖含量的影響如圖6、圖7所示,75～100℃熱水熱燙30～180s后,柑橘中總糖和還原糖含量分別降低了6.00%～19.96%和0.74%～8.72%。Saldivar[18]等研究表明果蔬在熱燙過程中,葡萄糖、果糖等含量均顯著降低,可能是發(fā)生了美拉德反應(yīng)。

圖6 不同熱燙溫度和時間對柑橘果肉中總糖保存率的影響 Fig.6 Effect of blanching temperature and time on retention ratio of total sugar in Satsuma mandarin flesh

圖7 不同熱燙溫度和時間對柑橘果肉中還原糖保存率的影響 Fig.7 Effect of blanching temperature and time on retention ratio of reducing sugar in Satsuma mandarin flesh

2.3.3 不同熱燙條件對柑橘果肉中維生素C含量的影響 熱燙條件對柑橘果肉中維生素C保存率的影響如圖8所示,熱燙后柑橘果肉中VC的保存率,隨著熱燙溫度和時間的增加而降低。75～100℃熱水熱燙30～180s后,柑橘果肉中VC保存率降低了6.20%～47.76%。雖然熱處理能鈍化抗壞血酸氧化酶和過氧化氫酶以及排除氧氣,減少VC的氧化損失,但另一方面,VC在高溫下不穩(wěn)定,熱燙會促進其氧化[19]。本實驗表明降低熱燙溫度和時間均可減少VC的損失。

圖8 不同熱燙溫度和時間對柑橘果肉中VC保存率的影響 Fig.8 Effect of blanching temperature and time on retention ratio of vitamin C in Satsuma mandarin flesh

2.3.4 不同熱燙條件對柑橘果肉中類胡蘿卜素含量的影響 柑橘中含有豐富的類胡蘿卜素,類胡蘿卜素含量的變化影響柑橘汁的營養(yǎng)價值和色澤。熱燙條件對柑橘果肉中類胡蘿卜素含量的影響如圖9所示,隨著熱燙溫度的升高,時間的增加,柑橘果肉中類胡蘿卜素的保存率顯著降低。類胡蘿卜素分子結(jié)構(gòu)中含有大量不穩(wěn)定的共軛雙鍵和其它官能團,易與氧發(fā)生反應(yīng),導(dǎo)致類胡蘿卜素降解。本實驗條件下,柑橘果肉中類胡蘿卜素保存率降低了9.18%～14.63%。在相同熱燙條件下,與維生素C的保存率相比,類胡蘿卜素的保存率較高,說明類胡蘿卜素相對較穩(wěn)定。

圖9 不同熱燙條件對柑橘果肉中類胡蘿卜素保存率的影響 Fig.9 Effect of blanching temperature and time on rate retention ratio of carotenoids in Satsuma mandarin flesh

2.4不同熱燙條件對柑橘果肉顏色與主要理化指標(biāo)的影響

圖10 不同熱燙溫度和時間對柑橘果肉亮度(L*)的影響 Fig.10 Effect of blanching temperature and time on lightness(L*)in Satsuma mandarin flesh

2.4.1 不同熱燙條件對柑橘果肉色澤的影響 色澤是果蔬制品的重要品質(zhì)指標(biāo),它通常影響消費者對產(chǎn)品的可接受性。熱燙條件對柑橘果肉色澤的影響如圖10～圖13所示,與未熱燙的柑橘果肉色澤相比,隨著熱燙溫度的升高,時間的增加,L*、b*值升高,a*值降低,表現(xiàn)為橘肉亮度增加,黃色加深,紅色變淺。表明熱燙后柑橘果肉顏色由橘紅向橘黃轉(zhuǎn)變,顏色變淺。這主要與熱燙過程中類胡蘿卜素和VC含量降低有關(guān)。有研究證實,類胡蘿卜素和維生素C的變化是導(dǎo)致橙汁色澤變化的主要因素,VC有穩(wěn)定類胡蘿卜素的作用,因此VC的損失將加劇類胡蘿卜素的降解,從而會影響柑橘果肉在加工過程中的色澤[20]。Lee[21]的研究也表明,橙汁色澤的變化與類胡蘿卜素和維生素C含量的變化有著顯著的關(guān)系,可能是由于其內(nèi)部不穩(wěn)定的富含類胡蘿卜素的懸浮顆粒部分沉淀所致。

圖11 不同熱燙溫度和時間對柑橘果肉紅色值(a*)的影響 Fig.11 Effect of blanching temperature and time on redness(a*)in Satsuma mandarin flesh

圖12 不同熱燙溫度和時間對柑橘果肉黃色值(b*)的影響 Fig.12 Effect of blanching temperature and time on yellowness(b*)in Satsuma mandarin flesh

圖13 不同熱燙溫度和時間對柑橘果肉色差(ΔE)的影響 Fig.13 Effect of blanching temperature and time on the chromatic difference(ΔE)in Satsuma mandarin flesh

色差值(ΔE)可評價樣品色澤的總變化程度,當(dāng)ΔE≥2時人眼就能感覺到明顯的視覺差異[12]。由圖13可以看出:隨著熱燙溫度升高和時間的增加,柑橘果肉色差值(ΔE)逐漸增大,但僅在100℃,熱燙3min后ΔE大于2(如圖13中虛線所示)。表明柑橘在100℃以下,3min內(nèi)熱燙對柑橘果肉色澤的影響不大。

2.4.2 不同熱燙條件對柑橘果肉中可溶性固形物含量的影響 熱燙條件對柑橘果肉可溶性固形物含量的影響如圖14所示,隨著熱燙溫度的升高,時間的增加,柑橘果肉中可溶性固形物的含量逐漸增加。75～100℃熱水熱燙30～180s后,柑橘果肉可溶性固形物含量增加了0.096%～16.34%。這主要是由于熱燙可以軟化組織,有利于可溶性固形物的溶出。

圖14 不同熱燙溫度和時間對柑橘果肉可溶性固形物含量的影響 Fig.14 Effect of blanching temperature and time on soluble solid content in Satsuma mandarin flesh

2.4.3 不同熱燙條件對柑橘果肉褐變指數(shù)的影響 褐變指數(shù)是常用的衡量果蔬褐變的重要指標(biāo)。熱燙條件對柑橘果肉褐變指數(shù)的影響如圖15所示,隨著熱燙溫度的升高,時間的增加,褐變指數(shù)逐漸降低,表明適當(dāng)提高熱燙溫度可以抑制柑橘果肉褐變的程度。果蔬褐變包括酶促褐變和非酶促褐變,熱燙后美拉德反應(yīng)使糖含量降低,褐變指數(shù)提高;而熱燙后由于酶促褐變受到抑制,會使褐變指數(shù)降低;在本研究中這兩個方面綜合作用的結(jié)果導(dǎo)致褐變指數(shù)降低。研究證實酚類物質(zhì)是引起果蔬酶促褐變的重要因素,熱燙可以降低酚酶活性,有效的降低褐變度[22]。同時褐變指數(shù)與多酚氧化酶含量成正相關(guān),與酚類底物含量成負(fù)相關(guān)[23]。

圖15 不同熱燙溫度和時間對柑橘果肉褐變指數(shù)(A420)的影響 Fig.15 Effect of blanching temperature and time on browning index(A420)in Satsuma mandarin flesh

2.4.4 不同熱燙條件對柑橘果肉清除DPPH·能力的影響 熱燙條件對柑橘果肉清除DPPH·能力的影響如圖16所示,在同一溫度下,隨著熱燙時間的增加,柑橘果肉清除DPPH·的能力整體呈增加趨勢;在同一熱燙時間下,隨著熱燙溫度的升高,柑橘果肉清除DPPH·的能力逐漸增大。柑橘抗氧化能力的增加與熱燙后柑橘果肉中多酚類、黃酮類物質(zhì)的含量升高有關(guān)[17]。

圖16 不同熱燙溫度和時間對柑橘果肉清除DPPH·能力的影響 Fig.16 Effect of blanching temperature and time on DPPH· scavenging activity in Satsuma mandarin flesh

3 結(jié)論

3.1熱燙時,隨著熱燙溫度的升高、時間的增加,橘皮硬度逐漸下降,高溫短時或低溫長時熱燙均可以顯著降低橘皮硬度,達到橘瓣罐頭生產(chǎn)中剝皮工序要求。

3.2熱燙時,隨著熱燙溫度的升高、時間的增加,柑橘果肉中類胡蘿卜素、VC、總糖及還原糖含量降低;總酚、總黃酮及可溶性固形物的含量升高。

3.3熱燙時,隨著熱燙溫度的升高、時間的增加,柑橘果肉褐變指數(shù)降低;清除DPPH·能力增強;橘肉亮度變淺,顏色由橘紅向橘黃轉(zhuǎn)變。在100℃以下,3min內(nèi)熱燙對柑橘果肉顏色的影響不大。

3.4熱燙可以抑制柑橘酶促褐變,提高果蔬抗氧化能力。

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