浸漬冷卻對鮮切皇冠梨品質特性的影響

張曉敏,張馨月,王婭,李倩鈺,年蕊,曹雪慧

(渤海大學 食品科學與工程學院,遼寧 錦州,121013)

皇冠梨是河北省林科院雜交培育而成的優良品種,屬白梨系統,果實呈橢圓形或圓形,呈黃白色,表面光潔,無銹斑。該果實果核較小,肉質潔白細膩,爽口多汁,風味濃郁,且營養豐富,含有多種人體必需的營養物質,如蛋白質、維生素及纖維素等[1]。同時,果實中含有豐富的酚類物質,不僅賦予梨果實特殊的色澤,還具有清除自由基、抗氧化、抗衰老的功效[2]。且在醫療上,梨可以治療便秘,有利于消化,對心血管也有一定的好處,深受消費者歡迎。隨著經濟的快速發展及生活節奏的加快,方便營養且分量靈活的鮮切果蔬成為消費者的首選,銷量不斷增加。然而,在加工過程中,去核、削皮、切割和其他一些最低限度的加工方法對果蔬造成的損害,導致鮮切水果和蔬菜比未經加工的新鮮材料更快變質[3]。切割等加工過程導致果蔬更易氧化褐變,影響食用品質,同時,也導致病原體更易進入果蔬組織內部,造成鮮切果蔬腐敗變質,降低其貯藏時間,增加生產成本。

新鮮果蔬的質量下降是在采摘之后迅速開始的,且鮮切果蔬的保質期較未加工的新鮮果蔬短。通過預冷卻可以有效降低高水分果蔬的生理活性,盡可能延長其保質期[4]。根據傳導介質及操作方式的不同預冷技術分為空氣預冷、冷水預冷、冰預冷和真空預冷[5]。ZAINAL等[6]研究發現不同水冷時間對保持甜瓜品質和延長貯藏壽命是不同的,其中,1/2水冷時間可保持果實的細胞壁結構并在冷藏期間保持其品質;預冷還可以降低石榴果實貯藏期間質量損失[7];HAN等[8]發現經過2 mg/L臭氧和空氣預冷處理的桑果在冷藏期間品質更好,具有更高水平的可滴定酸度和總可溶性固形物含量,硬度和色澤得以更好的保留,可以延長其貯藏時間。可見,在果蔬預冷過程中與其他處理方法結合能更好提升果蔬的品質。

鮮切果蔬主要面臨的問題是切割面褐變,因此,常需要進行護色處理。目前已經有多種方式來控制果蔬褐變,例如使用微波、可食用涂膜、超聲波、高溫[9]、自發氣調包裝[10]和抗褐變劑等[11]。楊修斌等[12]研究發現,1%(質量分數)氯化鈉+0.5%(質量分數)抗壞血酸+0.5%(質量分數)L-半胱氨酸復合保鮮液可有效延緩鮮切梨褐變及水分散失;抗壞血酸作為鮮切馬鈴薯的防褐變劑,可有效地抑制其褐變,同超聲波結合其效果更加顯著[13];葡萄[14]、柿子[15]等水果使用乳酸鈣處理后,可提高其果實的硬度及鈣含量,對果蔬品質有所提升,且研究發現乳酸鈣不會改變梨或其他水果的味道[16],本研究以皇冠梨為對象,采用空氣冷卻、水浸漬冷卻、以及載冷液浸漬冷卻對皇冠梨塊進行預冷處理,研究冷卻處理對鮮切皇冠梨塊品質特性的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實驗所用梨品種為皇冠梨,購買于水果批發市場,運回實驗室后,挑選無病蟲害和械損傷、新鮮大小均一的皇冠梨,挑選好的皇冠梨置于室溫保存,保持其初始溫度一致,從中隨機抽取進行實驗。

氯化鈉、維生素C、乳酸鈣(均為食品級),河南萬邦實業有限公司。

1.2 儀器與設備

TA.XT Plus物性測試儀,英國Stable Micro Systems公司;RX 9608 D-HO-BA溫度記錄儀,杭州美控自動化技術有限公司;Evolution 201紫外-可見分光光度計,美國賽默飛Thermo;HH-4型數顯恒溫水浴鍋,上海力辰邦西儀器科技有限公司;貝克曼庫爾特Allegra 64 R高速冷凍離心機,貝克曼庫爾特商貿(中國)有限公司;PBI Dansensor便攜頂空測定儀,丹麥PBI Dansensor;CR-400色彩色差計,日本美能達公司;JA 503電子天平,上海舜宇恒平科學儀器有限公司;BCD-206 ZMZB冰箱,合肥美菱股份有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 原料處理及分組

將室溫保存的皇冠梨取出,去皮,去核,使用切割器,將樣品切割成長寬高約為1.5 cm的立方體果塊,隨機平均分為5組,進行冷卻護色處理。其中,對照組為室溫保存的新鮮皇冠梨樣品,在室溫下保存備用;處理1組在4 ℃冰箱中進行空氣預冷,當皇冠梨塊中心溫度達到4 ℃時,冷卻完成,即空氣冷卻;處理2組在(2±1) ℃去離子水溶液中進行浸漬冷卻,當皇冠梨塊中心溫度達到4 ℃時,冷卻完成,即水浸漬冷卻;處理3組在(2±1) ℃載冷溶液[1%(質量分數)氯化鈉及0.5%(質量分數)維生素C]中進行浸漬冷卻,皇冠梨塊中心溫度在4 ℃時,冷卻完成;處理4組在(2±1) ℃載冷溶液[1%氯化鈉、0.5%維生素C和2%(質量分數)乳酸鈣]中進行浸漬冷卻,皇冠梨塊中心溫度在4 ℃時,冷卻完成。其中,浸漬冷卻料液比(g：mL)均為1：15。

冷卻完成后,將梨塊裝入保鮮袋,貼好標簽紙,置于4 ℃冰箱中貯藏4 h后對梨塊各項指標進行測定。

1.3.2 冷卻曲線的測定

使用溫度記錄儀測定。將溫度計的探頭插入皇冠梨塊的中心位置,記錄梨塊冷卻過程中的溫度變化。當梨塊的中心溫度達到4 ℃時冷卻完成。

1.3.3 呼吸強度的測定

呼吸強度采用靜置法進行測定[17],稱取質量為(320±5) g皇冠梨塊,置于室溫下密閉容器中1.5 h,然后利用呼吸測定儀測定二氧化碳濃度,并計算呼吸強度[mg/(kg·h)]。呼吸強度的計算如公式(1)所示:

(1)

式中:C1為樣品氣體中CO2含量,%;C0為空白氣體中CO2含量,%;V為玻璃容器密閉空間容積,mL;W為果實質量,kg;t為測定時間,h。

1.3.4 可滴定酸含量的測定

參考曹建康等[18]的方法略有修改。稱取樣品10.0 g于研砵研磨均勻后轉移至100 mL容量瓶中,定容,搖勻。靜置30 min過濾。用移液管吸取20.00 mL濾液,轉入三角瓶中,加入2滴酚酞試劑,用已標定的氫氧化鈉溶液滴定,30 s內不褪色為滴定終點。記錄氫氧化鈉溶液用量,重復3次。計算可滴定酸含量用質量分數表示,可滴定酸含量的計算如公式(2)所示:

(2)

式中:V為樣品提取液總體積,mL;Vs為滴定所取濾液體積,mL;c為NaOH滴定液濃度,mol/L;V1為滴定濾液消耗的NaOH溶液體積,mL;V0為滴定蒸餾水消耗的NaOH溶液體積,mL;m為樣品質量,g;f為0.067 g/mmol。

1.3.5 硬度的測定

利用TA-XT-plus質構分析儀對梨塊的硬度進行了測量。質構參數設置如下:P/50探頭,測試前速度1.00 mm/s,測試速度1.00 mm/s,測試后速度1.00 mm/s,觸發力5 g,壓縮量30%。

1.3.6 色差、總酚含量、多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)活性和過氧化物酶(peroxidase, POD)活性的測定

色差采用色彩色差計對梨塊的顏色變化進行測定。其中L*值表示亮度,L*值越大亮度越大;a*值表示樣品的紅綠偏向;ΔE*表示色差值,表示色澤與標準板的顏色差異。

總酚含量采用福林酚法進行測定。首先以沒食子酸作為標準品制作標準曲線。參考TIAN等[19]的方法略有修改。將約10.0 g的樣品磨碎,加入20 mL 60%(體積分數)乙醇溶液,在30 ℃水浴中孵育60 min,提取酚類化合物。提取后,在4 ℃下,10 000×g離心15 min,后于4 ℃的冰箱中備用。然后,取2 mL上清液或水,加入4 mL福林酚試劑,反應5 min,加入14 mL Na2CO3溶液,置于黑暗中30 min。用分光光度計測定混合物在765 nm處的吸光度。總酚含量以沒食子酸含量(mg/L)表示。

PPO活性的測定參考曹建康等[18]的方法。采用鄰苯二酚比色法。

POD活性的測定參考曹建康等[18]的方法。

1.4 數據處理

實驗數據為3次重復實驗的平均值,結果以平均值±標準差表示。采用SPSS軟件對數據進行分析(P<0.05為顯著性差異),使用Origin 2021軟件制圖,并進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1 鮮切皇冠梨的冷卻曲線

冷卻速率是影響貯存期間產品品質的重要因素之一,冷卻可以使果實溫度快速降低,從而抑制其生理代謝,降低呼吸速率,減少營養物質損耗,同時,低溫不利于腐敗的產生。因此,冷卻時間越短越有助于保持產品的品質。如圖1所示,是不同冷卻條件下皇冠梨塊的冷卻曲線。由圖1可知,處理1組與其他處理組的冷卻時間與速率有明顯的差別,處理1組冷卻時間為4 277 s,處理2組冷卻時間為195 s,處理3組冷卻時間為141 s,處理4組冷卻時間為174 s。空氣冷卻的速率要遠遠低于浸漬冷卻的速率,這是由于浸漬液與果實直接接觸,傳熱更加均勻迅速,且液體的換熱系數較氣體大,使得浸漬冷卻的冷卻速率更快,果實預冷到一定溫度所用時間更短[20]。3種浸漬冷卻對皇冠梨塊冷卻時間沒有較大差異,這可能是由于溶質的添加并沒有改善浸漬液的傳熱系數,因此果實的冷卻速率沒有較大變化。

圖1 鮮切皇冠梨的冷卻曲線Fig.1 Cooling curve of fresh-cut Huangguan pear

2.2 冷卻對鮮切皇冠梨呼吸強度的影響

呼吸強度是反映果蔬體內新陳代謝強弱的重要指標,一般來說,呼吸強度越弱,果實中代謝越慢,營養物質消耗越小。如圖2所示,經過冷卻后的樣品呼吸強度與新鮮梨樣品存在顯著差異(P<0.05),其中處理4組梨塊的呼吸強度最低,為34.18 mg/(kg·h),處理3組次之,為38.59 mg/(kg·h);處理2組與處理1組之間不存在顯著性差異(P>0.05),而處理3組與處理2組之間存在顯著差異(P<0.05)。這可能是由于氯化鈉、維生素C和乳酸鈣的加入,使浸漬液維持在一定酸度環境,增加了細胞壁的孔隙率[21],使得水分子與小分子物質在細胞組織間運動,水分子充斥在果實細胞間隙,更好地抑制了組織細胞的呼吸強度。水浸漬冷卻由于樣品浸沒在水中,隔絕空氣,與液體充分接觸快速傳熱,樣品在短時間內迅速降溫,從而降低其呼吸強度;而空氣冷卻速度較為緩慢,暴露在空氣中,導致其呼吸強度得不到有效抑制,但在冷卻過程中,空氣流動會導致樣品中水分的損失,由于細胞失水,而造成果實呼吸速率降低,且隨著時間的推移,空氣冷卻也將樣品冷卻到較低的溫度,也可抑制其呼吸強度,因此處理1組與處理2組的呼吸強度差異較小。綜上可知,水浸漬冷卻中加入一定量的氯化鈉、維生素C和乳酸鈣有利于降低鮮切皇冠梨的呼吸強度。

圖2 冷卻對鮮切皇冠梨呼吸強度的影響Fig.2 Effect of cooling on respiratory intensity of fresh-cut Huangguan pear注:不同字母表示各組之間差異顯著(P<0.05)(下同)。

2.3 冷卻對鮮切皇冠梨可滴定酸含量的影響

可滴定酸主要反映果蔬中的有機酸含量。如圖3所示,各處理組與對照組樣品相比較,梨塊中可滴定酸度含量均有所下降。處理4組與處理1組和處理2組之間存在顯著性差異(P<0.05);而二組不同浸漬液冷卻處理組之間可滴定酸度含量差異較小。這可能是由于處理4組和處理3組中的溶液更多的滲入了果實中,抑制了果蔬的呼吸,使得果實中代謝速率降低,營養物質消耗減少,同時,較低的溫度也抑制了樣品的代謝速率,從而與對照組樣品中可滴定酸含量差異較小;處理1組和處理2組較其他處理組相比,樣品的呼吸強度較高,使得代謝速率高,導致其營養物質消耗較多,可滴定酸度較新鮮樣品低。HAN等[8]的研究也表明預冷處理可以延遲果實中可滴定酸的損失。

圖3 冷卻對鮮切皇冠梨可滴定酸含量的影響Fig.3 Effect of cooling on titratable acid content of fresh-cut Huangguan pear

2.4 冷卻對鮮切皇冠梨硬度的影響

鮮切果蔬的加工過程會導致果蔬細胞組織破壞和汁液流失,造成其質地的下降,并降低食用品質,其中,硬度是評價鮮切果蔬品質好壞的重要標準。如圖4所示,與對照組相比,經過冷卻處理后的皇冠梨塊的硬度有顯著降低(P<0.05),各處理組之間都存在顯著差異(P<0.05)。冷卻后皇冠梨塊的硬度值大小為處理4組>處理3組>處理1組>處理2組。表明在浸漬預冷過程中氯化鈉、維生素C和乳酸鈣的加入可以有效抑制鮮切梨塊硬度的下降。這是由于在浸漬冷卻過程中,樣品直接與液體接觸,溶液中的氯化鈉、維生素C和乳酸鈣滲透進樣品中,而植物組織細胞壁上果膠可與溶液中鈣離子進行相互作用,對維持果實硬度有顯著的作用[22];同時,氯化鈉結合低溫對果蔬的硬度的維持作用在生姜的研究上得到了證實[23]。空氣冷卻處理硬度較低,可能是由于強烈的呼吸作用導致細胞失水皺縮,組織細胞不再飽滿堅挺,導致其硬度下降。處理2組硬度降低,可能是由于梨塊直接浸沒在水中,滲透壓作用可能導致梨塊吸水過多,造成植物組織細胞破裂[6],從而使得直接水浸漬冷卻處理硬度較低。

圖4 冷卻對鮮切皇冠梨硬度的影響Fig.4 Effect of cooling on hardness of fresh-cut Huangguan pear

2.5 冷卻對鮮切皇冠梨色差、總酚含量、PPO和POD活性的影響

色差是反映果蔬色澤的指標,可將肉眼觀察到的直觀色彩轉換為具體數值,從而將顏色變化的程度具體化。在鮮切果蔬加工過程中,果蔬經過去皮,切分,果肉會與空氣直接接觸,導致果肉表面褐變,從而影響感官品質。如表1所示,與對照組樣品相比較,冷卻處理后梨塊的L*值都有不同程度的降低,L*值越低,代表樣品的褐變程度越嚴重。由表1可知,4個冷卻處理組中,處理1組的L*值最低,為67.50±2.24,處理2組次之,為69.24±1.37,兩處理組之間無顯著性差異(P>0.05)。處理4組及處理3組的L*值與對照組樣品存在顯著性差異(P<0.05)。a*值代表紅綠度,a*值越大代表越紅。由表1可知,各處理組a*值大小依次為處理1組>處理2組>處理4組>處理3組>對照組,表明各冷卻處理組都有不同程度的褐變。ΔE*值表明與標準比色板之間的色差值,ΔE*值越小,表明與標準比色板越接近。與對照組樣品色差值相比,4個處理組中,處理1組的色差值較新鮮組大8.15;處理2組大6.29;處理3組大2.19;處理4組大3.26。表明處理1組與對照組樣品顏色差異最大,說明空氣冷卻導致樣品褐變最嚴重,浸漬液處理組褐變程度最低。從L*值、a*值與ΔE*值來看,處理3組和處理4組褐變程度最低,這可能是由于浸漬液中氯化鈉和維生素C的添加對梨塊的護色作用;處理2組的褐變程度較處理1組低,可能是由于在冷卻過程中,樣品浸沒于水中,使得樣品與空氣隔絕,減緩在冷卻過程中樣品的氧化褐變。

表1 冷卻對鮮切皇冠梨色差、總酚含量、PPO和POD活性的影響Table 1 Effects of cooling on color difference, total phenol content, PPO and POD activity of fresh-cut Huangguan pear

酚類物質是植物體內分布最為廣泛的次生代謝物質,與水果的色澤有重大關聯,是植物防御體系的重要部分。PPO和POD是促使果蔬發生酶促褐變的主要酶類之一。POD是存在于植物組織中的氧化還原酶,能有效清除生物體內過氧化自由基,且H2O2存在下,POD參與酚類物質的氧化和聚合,導致果蔬組織褐變[23]。如表1所示,處理3組與處理4組的總酚含量、PPO活性以及POD活性較對照組高,且處理4組與對照組之間存在顯著性差異(P<0.05);而處理1組和處理2組中的總酚含量及POD活性較對照組低,且各處理組之間存在顯著性差異(P<0.05),處理1組和處理2組的PPO活性較對照組相近,分別為0.058 2 ΔOD420/(min·g),0.065 9 ΔOD420/(min·g)。處理3組與處理4組總酚含量、PPO活性以及POD活性較高,可能是由于浸漬液中維生素C和氯化鈉等滲入梨塊中,對果實中酚類及酶類物質起到了一定的保護作用。抗壞血酸可將被氧化成醌類物質的酚類重新還原成酚類物質,同時抑制果實發生褐變反應[24],而在果實加工過程中,切割使得果實細胞中多酚氧化酶暴露出來,同時維生素C抑制了其褐變反應,從而多酚氧化酶活性得以保持,也使得酚類物質消耗減少。處理1組和處理2組總酚含量、PPO活性以及POD活性較低,可能是由于加工引起樣品中PPO及POD大量暴露,PPO催化酚類物質被氧化形成醌類物質,而后進一步聚合形成褐色物質,引起果實組織褐變,同時消耗了多酚氧化酶及酚類物質,從而使得PPO活性有所降低和總酚含量減少,同時由于PPO催化酚類物質氧化過程中可能會產生H2O2,這種物質不斷積累到較高濃度,誘導POD介導多酚褐變[25],從而導致POD活性較低。

2.6 冷卻對鮮切皇冠梨色差、總酚含量、PPO和POD活性相關性分析

通過上述分析可知,色差、總酚、多酚氧化酶及過氧化物酶之間存在著一定的關系。如圖5所示,是各指標間的皮爾遜相關性。由圖5可知,L*值與a*值、ΔE*值呈負相關,與總酚呈正相關;a*值和ΔE*值呈正相關,且相關性較高。這表明a*值和ΔE*值越大,會使得樣品亮度值降低;而總酚含量越高,樣品亮度值越高,這是可能是由于酚類未被氧化產生褐變,從而減少L*值的降低與ΔE*值的增大,有利于延緩樣品色澤降低。由圖5可看出,L*值、總酚含量、PPO活性和POD活性之間呈正相關,這可能是由于PPO活性和POD活性的保留能有效減少樣品中總酚含量的消耗,減少酚類被氧化褐變,維持樣品原有色澤。

圖5 冷卻對鮮切皇冠梨色差、總酚含量、PPO和POD活性相關性分析Fig.5 Orrelation analysis of color difference, total phenol content, PPO and POD activity of fresh-cut Huangguan pear after chilling

3 結論

本實驗通過研究不同冷卻液對鮮切皇冠梨品質特性的影響,得出浸漬冷卻較空氣冷卻相比,冷卻速率快,樣品所需的冷卻時間更短,同時氯化鈉、維生素C及乳酸鈣的加入,能有效抑制冷卻后鮮切皇冠梨塊在短時貯藏期間的呼吸強度、可滴定酸的消耗以及硬度的下降;并且,L*值、總酚含量、PPO活性和POD活性之間呈正相關,而氯化鈉、維生素C的加入,使得鮮切梨塊的色澤得到了較好的保存,其梨塊中的酚類物質及PPO和POD活性得到了較好的保持。綜上所述,在浸漬冷卻中添加氯化鈉、維生素C和乳酸鈣,能有效保持冷卻速率,同時能有效維持貯藏過程中鮮切皇冠梨塊的食用品質。