柑汁胞硬化工藝的研究

董 曼,唐 頌,任婧楠,邵晉輝,臺(tái)亞楠,楊子玉,潘思軼,范 剛

(環(huán)境食品學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,湖北武漢 430070)

董 曼,唐 頌,任婧楠,邵晉輝,臺(tái)亞楠,楊子玉,潘思軼,范 剛*

(環(huán)境食品學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,湖北武漢 430070)

以湘西椪柑果實(shí)為材料,通過單因素實(shí)驗(yàn)研究氯化鈣濃度、溫度、時(shí)間對(duì)柑橘汁胞的硬度與感官品質(zhì)的影響,再通過正交實(shí)驗(yàn)得到硬化的最佳工藝。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在單因素實(shí)驗(yàn)研究中,汁胞的硬度隨著氯化鈣濃度和處理時(shí)間的增加而增大,感官分?jǐn)?shù)隨著氯化鈣濃度和時(shí)間的增加均先增大后減小。汁胞硬度和感官分?jǐn)?shù)隨溫度的升高先增大后減小,當(dāng)溫度為40 ℃時(shí)最大。正交實(shí)驗(yàn)表明,氯化鈣濃度為0.3%、時(shí)間30 min、溫度為40 ℃時(shí)硬度和感官品質(zhì)最佳。

椪柑,汁胞,硬化,氯化鈣

柑橘是多室漿果,每個(gè)果實(shí)有8～12片室囊,每片室囊內(nèi)緊密排列著汁胞,其數(shù)量可達(dá)400～500粒,汁胞表面覆蓋的一層蠟質(zhì)使汁胞之間互相粘著,尤其在汁胞柄部粘著更為緊密。每粒汁胞是一個(gè)獨(dú)立的單體,其形狀有三角形和紡錘形等[1]。新鮮汁胞質(zhì)地較軟,在加工與貯藏過程中易破損,使其中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失從而降低原有品質(zhì),所以將分離得到的汁胞進(jìn)行硬化處理,可使所得汁胞豐盈飽滿,大小均勻,形態(tài)一致,抗壓能力強(qiáng),具有良好的感官品質(zhì)并可延長(zhǎng)其保質(zhì)期。汁胞質(zhì)地的變化主要與細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的完損及強(qiáng)度有關(guān),而細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)變化又與細(xì)胞壁以及細(xì)胞間質(zhì)的果膠組分變化密切相關(guān)。氯化鈣可以滲入植物組織中與果膠形成鈣橋改善質(zhì)地特性,硬化效果依賴于果膠和纖維素的含量。另外鹽類對(duì)果膠酶的活性和果膠溶解性也有一定影響。氯化鈣雖然能顯著提高產(chǎn)品的硬度,但也要控制在適宜濃度范圍,濃度過高時(shí)產(chǎn)品口感粗糙,品質(zhì)會(huì)下降[2]。

目前,我國(guó)柑橘品質(zhì)的主要研究方向是對(duì)不同品種的柑橘以及柑橘汁的理化指標(biāo)和揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行分析,對(duì)于柑橘及柑橘汁的感官品質(zhì)要求并沒有進(jìn)行系統(tǒng)的研究,所以對(duì)柑橘汁、柑橘汁胞等相關(guān)產(chǎn)品等相關(guān)產(chǎn)品的嗜好性以及感官評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要性進(jìn)行研究,有利于柑橘汁、柑橘汁胞等產(chǎn)品的生產(chǎn)更加科學(xué)化、規(guī)范化。硬度是影響柑橘汁胞品質(zhì)的重要方面,國(guó)外研究學(xué)者早已在食品力學(xué)特性和質(zhì)地方面進(jìn)行了較多的研究,德國(guó)人1861年發(fā)明出世界上第一臺(tái)食品品質(zhì)特性測(cè)定儀;Magness首次用其發(fā)明的硬度計(jì)來判斷水果的成熟度[3];Szczeniak等人在1963年確定了綜合描述食品物性的“質(zhì)構(gòu)曲線分析法”[4],使用質(zhì)構(gòu)儀代替感官評(píng)定對(duì)奶酪[5]、面食類、肉類[6]、水果[7]等進(jìn)行客觀分析;Dulcineia研究經(jīng)傳統(tǒng)自然光晾干后的巴托羅茂梨果肉和新鮮梨在硬度、破裂力、內(nèi)聚性和粘著性等參數(shù)的區(qū)別得出了不同于鮮果的質(zhì)地[8],為果蔬原料的采摘、儲(chǔ)藏、加工等生產(chǎn)環(huán)節(jié)提供了理論依據(jù)。近年來,國(guó)內(nèi)此方面的研究也越來越廣泛。例如劉海軍等根據(jù)草莓的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及海藻酸鈉和氯化鈣可形成一種不可逆的膠體性質(zhì),利用抽空方法將海藻酸鈉和氯化鈣滲入到草莓中填充細(xì)胞間隙,使草莓具有飽腹感,增加其硬度[9]。陸新龍等人用乳酸鈣作為櫻桃罐頭的硬化劑,0.053 MPa真空條件下抽30 min,出缸后放入高溫庫(kù)中硬化10 h,能大大提高產(chǎn)品的穩(wěn)定程度[10]。鮑曉華等人對(duì)青芒果罐頭硬度進(jìn)行研究,加入由氯化鈣、亞硫酸鈉、食鹽組成的硬化液,加入明礬后與分解生成的果膠結(jié)合成不溶性鋁鹽,使果實(shí)具有一定性狀和脆感[11]。

本文以湘西椪柑果實(shí)為研究對(duì)象,采用酸堿法脫囊衣、酸處理后水沖淋法得到汁胞粒,并對(duì)其硬化工藝進(jìn)行研究,研究了氯化鈣濃度、處理溫度、處理時(shí)間對(duì)柑橘汁胞硬度及感官品質(zhì)的影響,并通過正交實(shí)驗(yàn),確定了汁胞的最佳硬化工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

湘西椪柑 湘西州椪柑實(shí)驗(yàn)站,采收時(shí)間為2012年12月，采收時(shí),選取樹勢(shì)健壯、生長(zhǎng)結(jié)果正常的果樹摘取成熟果實(shí),采摘后果實(shí)可固含量達(dá)14°Brix,總酸11.5 mg/100 mL。食品級(jí)氯化鈣 分析純,天津市瑞金特化學(xué)品有限公司產(chǎn)品;鹽酸 分析純,信陽(yáng)市化學(xué)試劑廠;氫氧化鈉 分析純,天津市恒興化學(xué)試劑有限公司。

TA.XT.PLUS質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)Stable Micro Systems公司;AR522CN電子天平 奧豪斯儀器(上海)有限公司產(chǎn)品;HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋 國(guó)華電器有限公司產(chǎn)品。

1.2 酸酶法脫囊衣

椪柑果實(shí)于95 ℃熱燙1 min,冷卻后剝皮、分瓣、去絡(luò)。以質(zhì)量比為1∶1.5的比例混合柑橘瓣和0.4%鹽酸溶液,常溫處理20 min后分離料液,回收鹽酸處理液。再以質(zhì)量比為1∶1.5的比例混合酸處理后的橘瓣和1%果膠酶溶液,在45 ℃的水浴鍋中處理30 min后分離料液,回收果膠酶處理液。將剩下固形物漂洗3 min,瀝干,所得為汁胞[12]。

1.3 酸處理后水沖淋分離汁胞

以質(zhì)量比1∶1.5混合柑橘果肉與0.4%鹽酸溶液,常溫處理20 min后進(jìn)行固液分離,回收鹽酸處理液,以100 mL/s流量的自來水沖洗柑橘汁胞。沖洗后除去上浮的異物,瀝干汁胞。

1.4 單因素實(shí)驗(yàn)

1.4.1 氯化鈣濃度對(duì)汁胞硬度和感官品質(zhì)的影響 將1.3所得汁胞分別用0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的CaCl2在室溫條件下浸泡30 min。

1.4.2 處理時(shí)間對(duì)汁胞硬度和感官品質(zhì)的影響 將1.3所得汁胞在室溫條件下用0.3%的CaCl2分別浸泡10、20、30、40、50 min。

1.4.3 處理溫度對(duì)汁胞硬度和感官品質(zhì)的影響 將1.3所得汁胞分別置于20、30、40、50、60 ℃條件下濃度為0.3%的CaCl2溶液中浸泡30 min。

1.5 正交實(shí)驗(yàn)

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果,選取氯化鈣濃度、時(shí)間、溫度進(jìn)行L9(33)正交實(shí)驗(yàn)。因素水平選取、正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如表1所示。以感官評(píng)分、汁胞硬度為評(píng)價(jià)指標(biāo),確定最佳硬化工藝條件。

表1 硬化工藝正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.6 汁胞硬度的測(cè)定

使用TA.XT.PLUS質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定柑橘汁胞的硬度。物性測(cè)試的參數(shù)為:測(cè)定模式,TPA;測(cè)定探頭,下壓探頭,P/0.5;測(cè)試前速度5 mm/s;測(cè)試速度1 mm/s;測(cè)試后速度5 mm/s;壓縮率30%;引發(fā)力5 g;引發(fā)類型自動(dòng);獲取數(shù)率200 PPS。

1.7 感官評(píng)價(jià)

根據(jù)本文作者前期通過專家咨詢調(diào)查法建立的柑橘汁胞感官品質(zhì)評(píng)價(jià)體系,采用表2所示的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同硬化條件處理后的柑橘汁胞進(jìn)行感官評(píng)分。

表2 柑橘汁胞感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

各測(cè)定指標(biāo)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差等采用Microsoft Office Excel 2003軟件處理數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 氯化鈣濃度對(duì)汁胞硬度和感官品質(zhì)的影響

由圖1可知,汁胞的硬度隨著氯化鈣濃度的增加而逐漸增大,在氯化鈣濃度低于0.3%時(shí)硬度增加得較慢,濃度高于0.3%時(shí)硬度增加得較快。而感官分?jǐn)?shù)隨著氯化鈣濃度增加先增大后減小,在氯化鈣濃度為0.3%時(shí)最大。鈣是水果蔬菜中重要的化學(xué)成分,具有維持細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)功能,降低細(xì)胞壁降解酶的活性;抑制呼吸以及激活果實(shí)體內(nèi)某些氧化酶,誘導(dǎo)合成植保素等功能[13]。其硬化的機(jī)理是纖維素在維持汁胞硬度上起著骨架作用,果膠填充其間,氯化鈣能滲入到組織內(nèi)部與果膠形成鈣橋或強(qiáng)化細(xì)胞壁的纖維結(jié)構(gòu),強(qiáng)化細(xì)胞的基本骨架。氯化鈣濃度較高時(shí)硬化效果明顯,但是所得汁胞硬度過大,口感粗糙,有苦澀味,反而使感官品質(zhì)下降,感官分?jǐn)?shù)較低。胡云紅對(duì)黃桃罐頭硬化機(jī)理進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),氯化鈣濃度低于0.4%時(shí),黃桃脆感隨濃度增加而加強(qiáng),當(dāng)濃度達(dá)到0.4%時(shí)開始出現(xiàn)輕微澀味,超過0.5%時(shí)澀味明顯,達(dá)到0.6%時(shí)除了澀味還出現(xiàn)了苦味,與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果大致相符[14]。PG是一種通過水解果膠酸的D-半乳糖醛酸α-1,4-糖苷鍵從而破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的果膠酶[15]。Li對(duì)棗進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)鮮棗采后滲鈣可降低果實(shí)中PG的活性,延緩果實(shí)硬度下降[16]。綜合考慮硬度和感官分?jǐn)?shù),在選擇正交實(shí)驗(yàn)時(shí)氯化鈣的濃度在0.2%～0.4%之間。

圖1 氯化鈣濃度對(duì)硬化效果的影響Fig.1 The effect of calcium chloride concentration on hardening

2.2 處理時(shí)間對(duì)汁胞硬度和感官品質(zhì)的影響

由圖2可知,汁胞硬度隨著處理時(shí)間的增加而增大。感官分?jǐn)?shù)隨著處理時(shí)間的增加呈先增大后減小的趨勢(shì),且在時(shí)間為30 min時(shí)最大。氯化鈣與果膠形成鈣橋這一硬化過程需要時(shí)間,隨著時(shí)間的增加,氯化鈣不斷滲入組織中與果膠結(jié)合,使汁胞纖維結(jié)構(gòu)逐漸強(qiáng)化,硬度相應(yīng)增大。劉紹軍等對(duì)草莓罐頭果肉硬化進(jìn)行研究,結(jié)果表明當(dāng)用80～90 ℃水對(duì)草莓進(jìn)行熱燙處理時(shí),時(shí)間超過20 min草莓硬度發(fā)生顯著下降[17]。吳根福等人將汁胞用2%CaCl2溶液浸泡后瀝干,倒入0.5%海藻酸鈉溶液中,可在汁胞表面形成一層能大大增加汁胞強(qiáng)度的海藻酸鈣的凝膠薄膜。同時(shí)發(fā)現(xiàn)汁胞在CaCl2溶液中浸泡時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)顯著增加細(xì)胞膜的通透性[18]。對(duì)汁胞進(jìn)行感官評(píng)價(jià)時(shí)發(fā)現(xiàn),硬化時(shí)間太短時(shí)汁胞較軟,硬度不夠,分?jǐn)?shù)較低,但硬化時(shí)間太長(zhǎng)會(huì)有苦澀味,口感變差,感官分?jǐn)?shù)較低。綜合考慮硬度和感官分?jǐn)?shù),選擇處理時(shí)間在20～40 min范圍進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。

圖2 處理時(shí)間對(duì)硬化效果的影響Fig.2 The effect of processing time on hardening

2.3 處理溫度對(duì)汁胞硬度和感官品質(zhì)的影響

圖3 溫度對(duì)硬化效果的影響Fig.3 The effect of temperature on hardening

由圖3可知,硬度和感官分?jǐn)?shù)隨著溫度的升高先增大后減小。當(dāng)溫度為40 ℃時(shí),硬度和感官分?jǐn)?shù)都最大。氯化鈣與果膠反應(yīng)時(shí)需要適宜的反應(yīng)溫度,溫度較低時(shí),反應(yīng)速率較慢,硬化效果較差。隨著溫度的升高,反應(yīng)速率加快,硬化效果加強(qiáng)。但是溫度過高時(shí),會(huì)破壞汁胞的纖維結(jié)構(gòu)使其軟化,硬度反而會(huì)下降。同時(shí),溫度開始升高時(shí),感官分?jǐn)?shù)會(huì)隨著硬化效果的增強(qiáng)而增大。過高溫度會(huì)在一定程度上破壞汁胞的風(fēng)味、口感,使其感官分?jǐn)?shù)下降。劉海軍等研究溫度對(duì)草莓罐頭果實(shí)硬度的影響,結(jié)果表明作為維持硬度的主要物質(zhì)的果膠和半纖維素在酸的催化下熱處理時(shí)降解分離,從而使其硬度遞減[9]。胡云紅通過顯微鏡觀察也發(fā)現(xiàn),在高溫條件下黃桃表面隨時(shí)間延長(zhǎng)變得越來越粘稠且無明顯溶脫現(xiàn)象,結(jié)果表明高溫使纖維素、果膠等物質(zhì)發(fā)生軟化,平均分子量降低,部分分解變成可溶性物質(zhì),從而降低硬度[14]。謝培榮等人發(fā)現(xiàn)柑橘汁胞室溫貯藏法的硬化率最大,平均值為2.92%,其次為通風(fēng)庫(kù)貯藏法、低溫貯藏法硬化率,平均值分別為1.24%、0.66%。低溫貯藏能有效降低果實(shí)的呼吸作用,延緩衰老代謝,室溫貯藏法溫度偏高,生命活動(dòng)旺盛,加速果實(shí)的衰老,硬化進(jìn)程加快[19]。國(guó)外多名學(xué)者研究表明,38 ℃熱處理蘋果96 h可以延緩果實(shí)軟化,保持蘋果硬度從而延長(zhǎng)貯藏壽命[20-21]。綜合考慮硬度和感官分?jǐn)?shù),選擇處理溫度在30～50 ℃范圍進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。

2.4 硬化工藝正交實(shí)驗(yàn)

不同硬化條件對(duì)汁胞硬度和感官品質(zhì)影響的正交分析如表3所示,硬化條件對(duì)硬度和感官影響的方差分析如表4和表5所示。

表3 不同硬化條件對(duì)汁胞硬度和感官品質(zhì)影響的正交分析

表4 硬化條件對(duì)硬度影響的方差分析

表5 硬化條件對(duì)感官影響的方差分析

由表3中的極差分析可知,汁胞硬化后硬度與感官評(píng)分的各個(gè)影響因素的極差由大到小都是CaCl2濃度、溫度、時(shí)間。硬化條件對(duì)汁胞硬度影響的方差分析由表4可知,因素A、B、C的F≤ F0.05,說明因素A、B、C對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響均不顯著。硬化條件對(duì)汁胞感官評(píng)分影響的方差分析由表5可知,因素A的F>F0.05,說明因素A即CaCl2濃度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響顯著;因素B、C的F

根據(jù)硬化條件對(duì)汁胞硬度和感官的影響分析可得,最優(yōu)方案是A2B2C2,即最佳工藝為CaCl2濃度為0.3%、處理時(shí)間為30 min、處理溫度為40 ℃。

3 結(jié)論

本文圍繞柑橘汁胞硬化這一課題,對(duì)氯化鈣濃度、處理時(shí)間和溫度對(duì)汁胞硬度的影響進(jìn)行了研究,旨在為柑橘汁胞的加工工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、質(zhì)量控制和感官評(píng)價(jià)等提供理論參考。本論文研究的主要結(jié)論如下:

汁胞的硬度隨著氯化鈣濃度的增加而增大,在濃度低于0.3%時(shí)硬度增加較慢,濃度高于0.3%時(shí)硬度增加較快。而感官分?jǐn)?shù)隨著氯化鈣濃度增加先增大后減小,在氯化鈣濃度為0.3%時(shí)最大。汁胞硬度隨著處理時(shí)間的增加而增大,感官分?jǐn)?shù)隨著處理時(shí)間的增加呈先增大后減小的趨勢(shì),且在時(shí)間為30 min時(shí)最大。硬度和感官分?jǐn)?shù)隨著溫度的升高先增大后減小,當(dāng)溫度為40 ℃時(shí),硬度和感官分?jǐn)?shù)都最大。

汁胞硬化后硬度與感官評(píng)分的各個(gè)影響因素的極差由大到小都是CaCl2濃度、溫度、時(shí)間。根據(jù)硬化條件對(duì)汁胞硬度和感官評(píng)分的影響分析可得最佳工藝為:CaCl2濃度為0.3%、處理時(shí)間為30 min、處理溫度為40 ℃。

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Study on the hardening technology of Ponkan juice sacs

DONG Man,TANG Song,REN Jing-nan,SHAO Jin-hui,TAI Ya-nan,YANG Zi-yu,PAN Si-yi,FAN Gang*

(Key Laboratory of Environment Correlative Dietology,Ministry of Education,College of Food Science and Technology,Huazhong Agricultural University,Wuhan 430070,China)

The effect of calcium chloride(CaCl2)concentration,temperature and time on the hardness and sensory quality of Xiangxi ponkan juice sacs were studied using single factor experiment and orthogonal test. The results showed that the hardness of the juice sacs increased with the increasing of CaCl2concentration and treatment time. While the sensory scores increased first then decreased with the increasing of CaCl2concentration and treatment time. The hardness and sensory scores first increased and then decreased with the increasing of the temperature,and the highest level was obtained when the temperature reached to 40 ℃. Orthogonal experiments showed that the optimum hardening technology was the concentration of 0.3% CaCl2,30 min and 40 ℃.

Ponkan;juice sacs;hardening;calcium chloride

2015-03-27

董曼(1991-)，女，碩士，研究方向：果蔬加工化學(xué)，E-mail：361800395@qq.com。

*通訊作者:范剛(1982-)，男，博士，副教授，研究方向：果蔬加工化學(xué)，E-mail：fangang@mail.hzau.edu.cn。

國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2012BAD31B10-6)；國(guó)家自然科學(xué)基金(31101239)；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(2013PY097)。

TS254.1

B

1002-0306(2015)21-0223-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.21.038