吳汶飛，余小林，胡卓炎，周宇

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東 廣州，510642)

鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)調(diào)節(jié)工藝*

吳汶飛，余小林，胡卓炎，周宇

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東 廣州，510642)

研究了蔗糖、山梨醇、葡萄糖3種冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑對降低鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)的效果及復(fù)配濃度的影響。在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以鮮切荔枝果肉的冰點(diǎn)為響應(yīng)值，通過響應(yīng)曲面法建立回歸模型，得到山梨醇、葡萄糖、蔗糖3種冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑的優(yōu)化復(fù)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(jīng)此優(yōu)化復(fù)配濃度在3℃、浸漬3h處理后，其冰點(diǎn)可降至－4.15℃，與模型預(yù)測值(－4.13℃)接近，比未處理果肉的冰點(diǎn)降低了1.3℃。

鮮切荔枝果肉，冰點(diǎn)調(diào)節(jié)，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(zhì)及多種氨基酸，極具營養(yǎng)和滋補(bǔ)作用［1］。近年來，隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快和食品的多樣化，人們的消費(fèi)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(chǎn)的鮮切荔枝果肉產(chǎn)品既可用于配餐，也可用于冰淇淋、果凍、糕點(diǎn)等的加工，市場潛力較大。但由于荔枝果實(shí)的植物學(xué)生理特性，加之切分對細(xì)胞造成一定損傷，改變了其生理活動(dòng)，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(shù)。

冰溫技術(shù)是繼冷藏和氣調(diào)貯藏之后的第三代果蔬保鮮技術(shù)，由日本學(xué)者山根昭美在20世紀(jì)70年代研究開發(fā)。與傳統(tǒng)貯藏保鮮技術(shù)相比，果蔬在冰溫條件下保存，不僅可以有效地降低冷藏設(shè)備的能耗，還可克服凍結(jié)食品因冰結(jié)晶帶來的蛋白質(zhì)變性、生物細(xì)胞破壞、組織結(jié)構(gòu)損傷和汁液流失等現(xiàn)象［3－5］;與冷藏相比，其抑制呼吸和有害微生物活動(dòng)的作用更明顯，因而可明顯延長保藏期和提高貯藏品質(zhì)［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(diǎn)調(diào)節(jié)劑的冰點(diǎn)調(diào)節(jié)效果進(jìn)行前期研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合鮮切荔枝果肉風(fēng)味、色澤等品質(zhì)保持效果，選用蔗糖、葡萄糖、山梨醇3種冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑進(jìn)行鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)調(diào)節(jié)的工藝研究，以其為鮮切荔枝果肉的冰溫貯藏提供依據(jù)。

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(fā)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(shè)備

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

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shè)計(jì)表

蔗糖單因素實(shí)驗(yàn)時(shí)，山梨醇、葡萄糖的添加量為0;山梨醇和葡萄糖的單因素實(shí)驗(yàn)時(shí)，蔗糖的濃度均為40%。

1.3.2 響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)所得蔗糖、山梨醇、葡萄糖3個(gè)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(jìn)行響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)以隨機(jī)次序進(jìn)行，采用SAS 9.0軟件對實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得出鮮切荔枝果肉的最優(yōu)冰點(diǎn)調(diào)節(jié)參數(shù)。并根據(jù)最優(yōu)參數(shù)對鮮切荔枝果肉進(jìn)行處理，驗(yàn)證模型實(shí)驗(yàn)。

1.3.3 荔枝果肉浸漬處理方法

1.3.1 、1.3.2實(shí)驗(yàn)中，鮮切荔枝果肉質(zhì)量均為150 g、料液比為1∶2(g∶mL)，浸漬環(huán)境溫度3℃、浸漬時(shí)間3h。浸漬處理結(jié)束后，取出荔枝果肉，瀝干浸漬液，置于小塑料藍(lán)中，立即放入高低溫交變濕熱試驗(yàn)箱，箱內(nèi)設(shè)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(diǎn);以未經(jīng)浸漬處理的鮮切荔枝果肉為對照。

1.4 檢測項(xiàng)目

1.4.1 鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)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(huán)境的溫度變化，溫度采集時(shí)間間隔為6 s，每個(gè)處理設(shè)置5次平行實(shí)驗(yàn)，各取其平均值，根據(jù)溫度變化情況確定不同處理的冰點(diǎn)。

1.4.2 失重率測定

稱取浸漬處理前后的鮮切荔枝果肉質(zhì)量，計(jì)算失重率:

式中:m1為浸漬前果肉質(zhì)量(g)，m2為浸漬后果肉質(zhì)量(g)。

1.4.3 可溶性固形物含量(TSS)測定

采用手持糖度計(jì)測定，擠取果肉汁液置于糖度計(jì)鏡片，直接讀取數(shù)值(%)。

2 結(jié)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(huán)境中，用OSR光纖測溫系統(tǒng)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(shí)達(dá)到過冷點(diǎn)(－3.45℃)，隨后溫度稍有回升，這是因?yàn)楣庥胁糠炙謨鼋Y(jié)，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(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，該溫度值即為果肉的冰點(diǎn)溫度值。

2.2 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)OSR光纖測溫系統(tǒng)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(diǎn)，以冰點(diǎn)變化作圖，比較不同處理?xiàng)l件對鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)的影響，即降冰點(diǎn)的效果。

2.2.1 蔗糖濃度對鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)的影響

圖2表示經(jīng)不同濃度蔗糖浸漬液處理的鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)變化。

圖2 蔗糖濃度對鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)的影響

由圖2可知，未經(jīng)蔗糖浸漬處理的鮮切荔枝果肉其冰點(diǎn)為－2.85℃，經(jīng)濃度30～40%蔗糖溶液浸漬處理后，果肉冰點(diǎn)顯著下降，在蔗糖濃度40%處，果肉達(dá)到冰點(diǎn)最低值－3.40℃;當(dāng)蔗糖濃度為45%時(shí)，冰點(diǎn)回升至－3.25℃，但仍低于未處理;而蔗糖溶液濃度為50%時(shí)，果肉的冰點(diǎn)升至與未處理相當(dāng)?shù)模?.85℃，說明荔枝果肉的冰點(diǎn)變化并不單純表現(xiàn)為蔗糖溶液濃度越高、冰點(diǎn)越低的趨勢。

2.2.2 山梨醇濃度對鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)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(diǎn)的影響如圖3所示。

圖3 山梨醇濃度對鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)的影響

由圖3可知，在蔗糖濃度為40%的條件下，當(dāng)山梨醇添加濃度為4%時(shí)，鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)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(shí)，冰點(diǎn)明顯下降，于6%處取得冰點(diǎn)最低值－3.55℃;此后，隨山梨醇濃度增加冰點(diǎn)變化表現(xiàn)為升高，山梨醇濃度為8%時(shí)，鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)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(diǎn)的影響

圖4表示處理液蔗糖濃度40%時(shí)，添加不同濃度葡萄糖對鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)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(shí)，鮮切荔枝果肉的冰點(diǎn)與未添加的相同，為－3.40℃;濃度為6～7%時(shí)，果肉冰點(diǎn)下降，在葡萄糖濃度為7%時(shí)，冰點(diǎn)取得最低值－3.60℃;此后濃度增加，果肉冰點(diǎn)上升，葡萄糖濃度9%時(shí)的冰點(diǎn)為－3.45℃。

圖4 葡萄糖濃度對鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)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(shí)驗(yàn)中，經(jīng)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(diǎn)調(diào)節(jié)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(xiàn)為隨3種冰點(diǎn)調(diào)節(jié)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(shí)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(shí)的TSS最大為33.0%。

2.3 響應(yīng)曲面法優(yōu)化鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑的復(fù)配濃度

2.3.1 因素水平的選取

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，響應(yīng)曲面自變量因素編碼及水平如表3。

表3 實(shí)驗(yàn)自變量因素水平表

2.3.2 回歸模型的建立及顯著性檢驗(yàn)

根據(jù)表3的因素編碼及水平，以冰點(diǎn)為響應(yīng)值的Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果如表4所示。

表4 Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

續(xù)表4

對表4數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合，所得鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)(Y)對山梨醇濃度(X1)、葡萄糖濃度(X2)和蔗糖濃度(X3)三個(gè)因素的二次多項(xiàng)回歸方程為:

該模型方差分析結(jié)果見表5，回歸模型系數(shù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果見表6。

表5 回歸模型方差分析

表6 回歸模型系數(shù)顯著性檢驗(yàn)

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(xiàng) F值為0.25，Pr＞F大于0.05，表明失擬項(xiàng)不顯著;模型決定系數(shù) R2為0.984 9，R2Adj為0.957 6，說明該模型能解釋95.76%的響應(yīng)值變化，模型擬合程度良好。以上分析數(shù)據(jù)證明實(shí)驗(yàn)誤差小，可以用此模型對鮮切荔枝果肉的冰點(diǎn)進(jìn)行分析和預(yù)測。由表6可知，一次項(xiàng)X1、X2、X3極顯著，由 F值和 Pr＞F可知，單因素的影響順序?yàn)?X3＞X2＞X1，即蔗糖濃度＞葡萄糖濃度＞山梨醇濃度;二次項(xiàng)X12、X22、X32極顯著;交互項(xiàng)不顯著，由此表明各個(gè)影響因素與響應(yīng)值之間不是簡單的線性關(guān)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(gè)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(gè)因素兩兩交互作用對鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)的影響均表現(xiàn)為隨著3種糖濃度的增加，冰點(diǎn)先降低至最小值，然后逐漸增加，與單因素實(shí)驗(yàn)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(shí)，冰點(diǎn)可降至最低。

2.3.4 優(yōu)化條件的確定及驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

根據(jù)表4的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及SAS 9.0軟件分析，得到理論優(yōu)化工藝參數(shù)為:山梨醇濃度6.24%，葡萄糖濃度7.31%，蔗糖濃度40.93%，此參數(shù)下鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)的最小預(yù)測值為－4.13℃。對優(yōu)化工藝參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，重復(fù)3次，得出鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)的平均實(shí)測值為－4.15℃，與模型預(yù)測值－4.13℃的差值僅為0.02℃，由此驗(yàn)證了鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)調(diào)節(jié)回歸模型的合理性和可靠性。

3 討論

3.1 冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑的濃度與鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)變化的關(guān)系

由以上單因素實(shí)驗(yàn)及響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)可知，鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)隨各冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑濃度的增大呈先降低后上升的變化趨勢。分析認(rèn)為，在冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑浸漬處理時(shí)，鮮切荔枝果肉與浸漬液之間存在著傳質(zhì)過程:首先是鮮切荔枝果肉在一定糖濃度產(chǎn)生的滲透壓作用下，細(xì)胞組織發(fā)生脫水，然后是糖液中的糖分子滲入果肉中。當(dāng)冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑濃度較低時(shí)，產(chǎn)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(diǎn)變化不顯著;隨著冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑濃度的增大、滲透壓逐漸增大，脫水較多，同時(shí)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(diǎn)下降明顯。但是，當(dāng)冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑濃度較高時(shí)，較高的滲透壓導(dǎo)致鮮切荔枝果肉脫水過快，此過程同時(shí)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(dǎo)致冰點(diǎn)回升。

3.2 不同冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑的降冰點(diǎn)效果差異分析

因荔枝果肉中的糖類物質(zhì)以蔗糖為主［12］，故研究中以蔗糖作為基本的冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑，高濃度蔗糖可產(chǎn)生較大的滲透壓，在保持和提高鮮切荔枝果肉風(fēng)味的同時(shí)，推測其應(yīng)該可以較好地降低冰點(diǎn)。結(jié)果表明，當(dāng)蔗糖濃度達(dá)到45%以上時(shí)，浸漬后果肉冰點(diǎn)反而回升;當(dāng)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(shí)，降冰點(diǎn)效果有所增加。如45%蔗糖溶液處理后的果肉冰點(diǎn)為－3.25℃、40%蔗糖+5%山梨醇處理后的果肉冰點(diǎn)為－3.50℃、40%蔗糖+5%葡萄糖處理后的果肉冰點(diǎn)為－3.40℃;同時(shí)，當(dāng)山梨醇濃度、葡萄糖濃度在5～6%變化時(shí)，山梨醇的降冰點(diǎn)效果優(yōu)于同濃度葡萄糖;而當(dāng)山梨醇濃度、葡萄糖濃度在7～8%變化時(shí)，葡萄糖的降冰點(diǎn)效果優(yōu)于同濃度山梨醇。推測認(rèn)為，生物組織細(xì)胞內(nèi)的天然高分子物質(zhì)以空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)存在，使水分子之間的移動(dòng)在某種程度上受到一定阻礙而產(chǎn)生凍結(jié)回避現(xiàn)象，因而細(xì)胞液的冰點(diǎn)與純水存在差異［8］;糖的種類及濃度的不同，可導(dǎo)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(wǎng)狀結(jié)構(gòu)也可能不同，細(xì)胞具備的凍結(jié)回避能力不同，這些因素均會影響冰點(diǎn)的變化?？偠灾?，荔枝果肉在浸漬處理過程中的分子動(dòng)力學(xué)規(guī)律較復(fù)雜，當(dāng)浸漬液中同時(shí)存在多種冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑時(shí)，其物質(zhì)平衡狀態(tài)由多種因素共同決定，其降冰點(diǎn)效果的機(jī)理尚需通過進(jìn)一步研究加以探明。

4 結(jié)論

(1)單因素實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35% ～45%、山梨醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5% ～7%、葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%～8%時(shí)，可明顯降低鮮切荔枝果肉的冰點(diǎn)。

(2)以鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)(Y)為響應(yīng)值，所建立的復(fù)合冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑的回歸模型，經(jīng)檢驗(yàn)合理可靠，能較準(zhǔn)確地分析和預(yù)測鮮切荔枝果肉的冰點(diǎn)。

(3)經(jīng)響應(yīng)曲面分析，鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)調(diào)節(jié)的最優(yōu)工藝參數(shù)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(yōu)參數(shù)下所得鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)可降至－4.15℃，相對于未處理鮮切荔枝果肉冰點(diǎn)(－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(guān)項(xiàng)目(2010B02312012);現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金資助(nycytx－32－07)

2011－08－18，改回日期:2011－09－07