低壓靜磁場處理對鮮食核桃解凍效果及貨架期品質的影響

孫席平,孔 娜,許銘強,王 蘋,徐 斌,張 婷

(1.新疆農業大學食品科學與藥學學院,烏魯木齊 830091;2.新疆維吾爾自治區科技項目服務中心,烏魯木齊 830000;3.新疆農業科學院農產品貯藏加工研究所/新疆主要農副產品精深加工工程技術研究中心,烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】薄皮核桃是新疆的特色林果之一[1-3],其鮮果仁飽滿、口感脆嫩,含有豐富的不飽和脂肪酸、蛋白質、礦物質、維生素和氨基酸等營養成分以及較好的風味品質[4-7]。鮮食核桃采后貯運期間,極易發生種殼表面發霉發粘、發芽失水等現象,導致其種仁難以剝離,口感變差[8-9]。【前人研究進展】近年來從低溫、氣調、包裝材料、保鮮劑等方面對鮮食核桃保鮮技術開展了研究,將其保鮮時間延長至60～80 d[7,10-12],雖從一定程度上延長了鮮食核桃的供應周期,但無法保障其長期銷售和持續供給。低溫凍藏可抑制鮮食核桃霉變,較好的保持種仁的風味和營養品質,實現其周年供應[9],但解凍后,極短時間內出現種皮褐變,種仁脆度下降,研究低壓靜磁場處理對鮮食核桃解凍效果及貨架期品質影響。【本研究切入點】磁場作為一種綠色環保、節能性良好的果蔬新型凍結-解凍技術,其操作簡便,經濟實用,不會產生有毒有害物質[13],可有效降低果蔬過冷度,縮短水分相變時間,使冰晶趨向于霧化和沙粒化,減小對果蔬細胞破壞程度,盡可能保持其品質和風味,已在洋蔥、胡蘿卜、黃瓜、西葫蘆等果蔬上得到證實[14]。然而,關于運用磁場技術解凍鮮食核桃的研究未見報道。需研究低壓靜磁場處理對鮮食核桃解凍效果及貨架期品質的影響。【擬解決的關鍵問題】以溫185冷凍鮮核桃為試材,于4℃低溫條件下分別進行0、2、4和6 mT 4個不同強度的低壓靜磁場處理,測定其解凍后及低溫貨架期間果實的汁液流失率、含水量、色澤及質構等指標,分析并統計其感官指標及低壓靜磁場處理對鮮食核桃解凍效果及貨架期品質的影響,為生產中長期凍藏的鮮核桃適時解凍銷售提供依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

溫185鮮食核桃(去青皮核桃)于2021年9月6日采自新疆阿克蘇地區烏什縣阿克托海10大隊核桃示范園基地。采摘時挑選果實完整、無病蟲害、損傷或病斑、大小均勻的果實,機械脫青皮后當天運回新疆農業科學院農產品貯藏加工研究所冷庫(0±1)℃。預冷后,挑選大小規格較為一致,無任何機械損傷和病蟲侵害的鮮核桃,將其裝入普通保鮮袋中,每袋500 g左右,袋口密封后迅速置于-20℃冰箱,備用。

DW-FL270美菱冰箱,中科美菱低溫科技股份有限公司;JFA1002電子天平,上海浦春計量儀器有限公司;TMS-Pro型質構儀,美國 FTC;EMFI-T1可視化食品磁電耦合處理系統英都斯特(無錫)感應科技有限公司;WSC-2型色差計,北京光學儀器廠;MA30-000V3型紅外水分測定儀,德國賽多利斯;

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

將冷凍鮮核桃隨機分為4組,應用可視化食品磁電耦合處理系統,在反復預實驗的基礎上,分別對其進行2、4和6 mT 3個不同強度的低壓靜磁場處理,以0 mT解凍為對照。解凍溫度設置為4℃,解凍時間設置為4 h,每組處理500 g(25～30個果實),解凍后(0 h)及4℃低溫貯藏12、24、36、48、60及72 h后測定其汁液流失率、含水量、色澤及質構等指標,并統計其感官指標,各組均設置3個重復。

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 汁液流失率

參照劉璐[15]方法。分別測定解凍前后的核桃質量。

汁液流失率(%)=(冷凍果實質量-解凍后果實質量)/冷凍果實質量×100%。

1.2.2.2 含水率

參照張婷等[16]方法,核仁含水量采用便攜式紅外水分測定儀測定。從各處理的每個重復中隨機取出10個核桃,每個果實切取1/4鮮核仁樣品混勻后測定。

1.2.2.3 色差

參照呂文靜[17]方法。采用WSC-2型色差計測定核桃種仁色差值,選取果仁赤道面上的4個點來測定,每組重復測定10個果。測定結果用國際色差標準CIE-L*a*b*色差系統表示,總色差△E公式如下:

ΔE=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2

式中,L*表示亮度,值越小,產品的亮度越小;a*值表示紅度和綠度,a*>0表示紅值、a*<0表示綠值;b*值表示黃度和藍度,b*>0表示黃值、b*<0表示藍值,采用國際色差標準CIE色差系統。

1.2.2.4 質構

采用TMS-Pro 型質構儀進行測定。探頭選取P/50探頭,力量感應元設置為250 N,樣品回升高度為35 mm,形變百分量50%,檢測速度為50 mm/s,起始點力0.1N,壓縮次數為2次。測定解凍后核桃仁的硬度、粘附性、彈性、咀嚼性及膠粘性等指標。

1.2.2.5 感官評價

參照李盼[18]方法,感官品質評價采用人工品嘗的方法。表1

表1 核仁感官品質分級評定標準

各感官品質級別=

(1)

綜合評分=種皮顏色(級)×0.15+種皮剝離難易程度×0.2+核仁色澤(級)×0.15+香氣(級)×0.1+風味(級)×0.4。

(2)

1.3 數據處理

用Excel進行數據統計,GraphPad Prism 8.0.2軟件進行作圖,并用SPSS 26.0 軟件進行顯著性差異分析(ANOVA)。

2 結果與分析

2.1 低壓靜磁場處理對鮮食核桃汁液流失率的影響

研究表明,4組處理均呈現先下降后上升的趨勢。4組處理解凍后鮮果汁液流失率分別為1.30%、1.29%、1.04%、1.21%,其中4 mT磁場處理的果實解凍后汁液流失率顯著低于其它各組處理(P<0.05)。貨架期12 h時,4組處理都有明顯的下降趨勢,4 mT解凍汁液流失率僅為0.3%,顯著低于其他3組(P<0.05);貨架期12～48 h,4組處理的果實汁液流失率變化較小,但對照組果實的汁液流失率顯著高于其它3組磁場處理(P<0.05);貨架期60 h后,其中4 mT處理組果實的汁液流失率上升幅度較小,僅為1.73%,顯著低于其它各處理組(P<0.05)。低壓靜磁場處理可有效抑制核桃凍果在解凍后及低溫貨架期間的果實汁液流失率,其中4 mT處理磁場組控制效果最顯著。圖1

圖1 低壓靜磁場處理下鮮食核桃汁液流失率變化

2.2 低壓靜磁場處理對鮮食核桃含水量的影響

研究表明,不同低壓靜磁場處理核桃含水量表現出逐漸下降的趨勢。解凍后,各處理組的含水量分別為29.53%、30.61%、32.64%、31.48%,隨著低溫貨架期貯藏時間的延長,核仁水分逐漸下降,種皮開始變干。貨架期12 h時,各處理無明顯差異,含水量基本接近;貨架期24～72 h,4 mT處理組含水量顯著高于對照組(P<0.05)。至貨架期結束時,核仁含水量分別為21.34%、23.81%、26.18%和23.51%,與解凍后比較,分別下降了8.19%、6.8%、6.46%和7.97%,其中4 mT磁場處理組含水量下降幅度最小。低壓靜磁場處理可從一定程度上維持冷凍鮮核桃解凍后及低溫貨架期間含水量。圖2

圖2 低壓靜磁場處理下鮮食核桃含水量變化

2.3 低壓靜磁場處理對鮮食核桃色澤的影響

研究表明,4組處理的L*均呈下降趨勢,4組處理的冷凍鮮核桃解凍后,L*值分別為37.2、37.5、38.6、37.9,隨著解凍后低溫貨架期貯藏時間的延長,L*值表現出逐漸下降趨勢。解凍后,對照組核仁L*值為32.7,至貨架期72 h,其L*值較解凍后下降了12.25%,其它3組低壓靜磁場處理組分別下降了10.67%、9.48%和11.15%,其中,4 mT磁場L*值在解凍后和貨架期間,顯著高于其他3組(P<0.05),適宜的低壓靜磁場處理可較好的保持核仁亮度。

a*表示解凍后的核仁紅綠值,4組處理a*值變化規律不一。解凍后,對照組的核仁a*值最大,為9.63,4 mT磁場處理組a*值最小,為7.72,其它兩組處理介于兩者之間,隨著低溫貨架貯藏時間的延長,對照組a*值出現逐漸下降趨勢,2 mT磁場處理組a*值分別在24 h和60 h出現2個低點,4 mT磁場處理組a*值出現先上升后下降的趨勢,6 mT磁場處理組a*值顯著低于其它各處理組(P<0.05)。低壓靜磁場處理對解凍后影響較大,但對貨架期間核仁的紅綠值影響無顯著規律。

b*表示解凍后核仁的黃藍值,b*值越小,核仁黃度越高。解凍及低溫貨架貯藏期間,各處理組核仁的b*值均呈現上升趨勢。0 h時,各處理組核仁的b*值分別為28.4、28.3、27.8和29,差異不顯著(P>0.05),隨著貨架期時間的延長,不同處理組的核仁的b*值出現上升,與解凍后比較,分別上升了8.33%、9.00%、7.32%和7.61%,其中4 mT和6 mT磁場處理組核仁b*值顯著低于其它兩組(P<0.05)。4 mT和6 mT磁場處理組可有效維持凍核桃解凍及貨架期間核仁的黃度。

ΔE*值為L*、a*、b*值與收獲值之間的差值。各磁場處理組核仁的ΔE*值呈平緩下降趨勢,解凍及低溫貨架貯藏期間,4 mT磁場處理組的核仁ΔE*顯著高于其它各處理組(P<0.05)。4 mT磁場處理有利于維持核仁色澤,使其接近于收獲期。圖3

圖3 低壓靜磁場處理下鮮食核桃色澤變化

2.4 低壓靜磁場處理對鮮食核桃質構的影響

研究表明,各處理組的核仁硬度呈現先下降后上升的趨勢。低溫貨架0～24 h,對照組和2 mT磁場處理組的核仁硬度呈現逐漸下降,分別達到74.73和91.02 N,之后其硬度逐漸上升,而4 mT磁場處理組和6 mT磁場處理組的核仁硬度在低溫貨架36 h時,出現低點,達到102.13 N,之后也表現出和其它2組相似的趨勢。整個低溫貨架貯藏過程中,4 mT磁場處理組核仁的硬度顯著高于其它各處理組(P<0.05),適宜的磁場處理有利于維持鮮核桃解凍及低溫貨架期間核仁的硬度。

鮮核桃解凍后及低溫貨架期間,各處理組核仁的粘附性呈現逐漸下降的趨勢。解凍后,3組磁場處理組的核仁粘附性顯著高于對照組(P<0.05)。隨著低溫貨架期時間的延長,各處理組核仁的粘附性逐漸下降,貨架期48 h時,各處理組核仁的粘附性略微上升,這可能核仁含水量變化有關,之后逐漸下降,貨架12～72 h,各處理組核仁粘附性無顯著差異(P>0.05),表明低壓磁場處理只對解凍后核仁的粘附性有顯著影響,對低溫貨架貯藏期間的粘附性無影響。

低溫貨架期間,各處理組核仁的彈性整體表現出先下降后上升的趨勢。解凍后,4 mT磁場處理組的核仁彈性值最大,達到5.52 N,其次是對照組,其值為5.46 N,6 mT磁場處理組和2 mT磁場處理組核仁的彈性顯著低于以上2個處理組(P<0.05),4 mT磁場處理對解凍后核仁的彈性有一定的影響,但影響程度不大。低溫貨架期間,除了48 h時,4 mT磁場處理核仁的彈性顯著高于其它3組處理外(P<0.05),其余時間各處理組核仁彈性變化無顯著規律。低壓靜磁場僅對解凍后和貨架期間核仁的彈性影響不大。

各處理組的鮮食凍核桃解凍后及低溫貨架期間,核仁咀嚼性呈現先下降后上升的趨勢。解凍后,2 mT磁場處理的核仁咀嚼性達到168.75 mJ,顯著高于其它3組處理(P<0.05),表明2 mT磁場處理可從一定程度上保持解凍后核仁的咀嚼性。低溫貨架期間,對照組核仁咀嚼性在貯藏36 h達到最低值,為103.50 mJ,顯著低于其它各處理組(P<0.05),6 mT磁場處理組的核仁在貯藏48 h達到低值,顯著低于2 mT和4 mT磁場處理組(P<0.05),但顯著高于對照組(P<0.05),與該時間各處理感官評價口感較為一致。低壓靜磁場處理有利于維持核仁低溫貨架后期的咀嚼性,使其保持較好的口感。

各處理組核仁的膠黏性表現出先下降后上升的整體趨勢。貨架期0～24 h時,各處理組均表現為下降趨勢,對照組和3個低壓靜磁場處理組核仁膠黏性均下降了20%,其中2 mT磁場處理的核仁膠黏性下降最明顯,顯著低于其它各處理組(P<0.05);貨架期24～60 h,低壓靜磁場各處理組核仁的膠黏性顯著高于對照(P<0.05),低壓靜磁場有利于維持解凍后核仁低溫貨架期間的膠黏性。圖4

2.5 低壓靜磁場處理對鮮食核桃感官品質的影響

研究表明,解凍后,低壓靜磁場各處理組核桃感官品質綜合評分分值顯著低于對照組(P<0.05),低壓靜磁場處理有利于維持鮮食核桃解凍后感官品質。低溫貨架貯藏期間,隨著時間的延長,低壓靜磁場處理組鮮食核桃感官評分也顯著低于對照組(P<0.05),其中,4 mT磁場處理的效果最明顯,表現為解凍后及低溫冷藏72 h后,核仁種皮色澤持續保持黃色或暗黃色,種皮剝離程度較高,核仁口感較脆、有香味,具有一定的食用品質。表2

表2 低壓靜磁場處理下鮮食核桃感官品質變化

圖4 低壓靜磁場處理下鮮食核桃質構變化

3 討 論

汁液流失率不僅能反映冷凍樣品的持水能力,也能反映出解凍后樣品的風味和營養物質的保存情況[19]。核仁含水量的高低與其風味、營養品質等有密切關系,含水量越高,核仁口感越好[20]。色澤作為衡量果實品質的重要指標,果實的可接受程度和色澤息息相關,通常用L*(亮度)、a*(紅值)、b*(黃值)參數表示,果皮亮度L*值越小說明其亮度越低,紅綠值a越小說明綠度越高,黃藍度b越小說明黃度越大。質構是衡量果蔬品質的重要指標,果蔬在采后加工、運輸、貯藏和銷售等環節中品質不可避免會受到不利因素的影響,質構可較為客觀準確的反映果蔬產品質地特性,其測定的相關參數在一定程度上反映了果實組織結構的變化,是果蔬品質評價的重要依據之一[21-22]。粘附性代表的是探頭抵抗試樣本身粘著作用所消耗的功,其值大小表示口腔咀嚼果肉時,果實組織對上顎、牙齒、舌頭等口腔接觸面的粘著能力[23]。咀嚼性反映果實在咀嚼過程中對外力的持續抵抗性,在一定程度上反映了核仁的口感[24-25]。感官品質是評價核桃外觀品質的主要指標,在一定程度上反映核桃的可接受程度,感官綜合評價分值越低,表明其感官品質越好,反之,越差。低溫凍藏是鮮食核桃采后領域中最有應用前景的保鮮技術之一。-5℃及以下低溫使整個核桃鮮果的新陳代謝強度降至最低,且能夠有效抑制其表面微生物繁殖,從而延長其貯藏期[26]。研究前期預實驗發現,-20℃凍藏溫度可使濕堅核桃保持較好的品質和營養,因此選材該溫度條件下凍結的果實為試材開展研究,結果發現低壓靜磁場處理可使凍核桃在低溫貨架48 h內保持較低的汁液流失率,顯著低于對照組(P<0.05),這與You[26]、Mok[27]及馬國嬌等[28]采用電場或振蕩磁場解凍冷凍肉上的結果較為相似;然而,解凍后低溫貨架貯藏 60～72 h,各處理組的果實汁液流失率突然增大,其是否與靜磁場處理時間有關,有待于進一步探索。

研究發現,隨著核桃解凍后低溫貨架時間的延長,各處理組核仁含水逐漸減少,各磁場處理組核仁含水量顯著高于對照組(P<0.05),其中,4 mT磁場處理效果最明顯,表明適宜的磁場處理有利于維持解凍后及低溫貨架期間核仁的含水量,這與馬國嬌等[28]在冷凍肉上的研究結果較為一致。

研究表明,低壓磁場處理可有效保持核仁解凍后及低溫貯藏期間的色澤,可能與磁場作用下果實的葉綠素酶活性受到抑制,葉綠素降解速率減小,從而減小貨架期間其色澤變化[29]。此外,試驗研究發現,低壓靜磁場處理對解凍后核仁的硬度、粘附性、咀嚼性和膠粘性有一定的影響,但對低溫貨架期間質構相關值的影響不大(除核仁硬度外),該結果與各處理條件下核桃的感官品質評分較為一致。4 mT磁場處理的核仁低溫貨架72 h,其核仁口感較脆,具有一定的清香味,可見,適宜的磁場處理有利于維持凍藏核桃低溫貨架期間的品質,尤其是食用口感,該結果也在草莓[30]和豆角[31]上得到證實。

4 結 論

2、4和6 mT的低壓靜磁場處理可有效抑制冷凍核桃果實貨架期間的汁液流失率和含水量下降,使核仁保持較好的色澤、硬度和感官品質,其中4 mT磁場解凍效果最為明顯,使核桃果實在4℃貨架期期貯藏72 h后,汁液流失率降低至1.57%,含水量保持在26.18%,核仁亮度僅下降9.48%,核仁種皮色澤持續保持黃色或暗黃色,硬度達到118.07 N,整體感官加權平均級別為2.15,核仁口感較脆,具有一定的清香味,種皮易剝離,具有較好的感官和食用品質,該結果為生產中長期凍藏的鮮核桃適時解凍銷售提供理論依據和技術支持。