Nguyen Van Luu 宋曉燕 劉寶林 華澤釗 王 欣

(上海理工大學 低溫生物與食品冷凍研究所 上海 200093)

火龍果(Latin. Hylocereus undatus)是仙人掌科三角柱屬多年生蔓生植物，具有良好的保健功效。原產(chǎn)于西半球赤道附近，中美洲熱帶雨林地區(qū)，屬典型的熱帶植物[1]。它不僅富含糖、有機酸、膳食纖維及氨基酸、維生素，還含有鉀、鈣、鎂、磷等多種礦物質(zhì)營養(yǎng)元素，因此營養(yǎng)價值較高，具有較好的食用、藥用及保健效果。

通常，火龍果是以完整的個體形式在超市中銷售，然而隨著城市人群生活方式的改變，火龍果切片越來越多的出現(xiàn)在超市貨架上。與整體火龍果相比，水果切片與空氣的接觸面積增大、且果肉暴露在空氣中，更容易變質(zhì)。溫度是影響其變質(zhì)速率的一個重要因素，因此，如何使切片后的火龍果果肉迅速降溫，并貯藏在低溫環(huán)境中，對延長其在超市中的貨架期至關重要。

真空冷卻是一種快速冷卻技術。它依靠食品自身少量水分蒸發(fā)帶走熱量，具有降溫快速、均勻的特點，且真空環(huán)境減小了對食品的污染，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，延長保存期[2-3]。目前，真空冷卻技術已經(jīng)較廣泛地應用于果蔬和鮮花、熟食制品、肉制品等[4-7]。但不同種類的食品，其真空冷卻所采用的技術參數(shù)是不同的[8-10]，這里研究了真空冷卻技術中的重要參數(shù)之一——預冷終壓，對火龍果切片物理及生化指標的影響，所得到的結論對火龍果切片的快速降溫及貯藏有參考價值。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

火龍果，購于上海蓮花超市。挑選色澤均勻、無任何損壞的火龍果，簡易包裝后15min內(nèi)送至實驗室。

1.2 設備

VCE-15型真空預冷機(上海錦立新能源科技有限公司)，具體參數(shù)及其自動運行模式參照文獻[11]中所述。

TEXT500質(zhì)構儀(日本島津公司)；FA2004B精密電子天平(上海精密科學儀器有限公司)；PHS-3TC數(shù)顯pH計(上海天達儀器有限公司)；WB-2000IXA全自動測色色差儀(北京新恒能分析儀器有限公司)；BCD-189S冰箱(松下電器(中國)有限公司)。

1.3 方法

1.3.1 材料準備

1)將火龍果果肉切成邊長均為1.5cm的正方體若干塊，平均分成6組，分別標記為：A、B、C、D、E、F。選取F組為對照組。

2)對所有切片分別稱重，并記錄。

1.3.2 真空冷卻及貯藏步驟

1)將A組放在真空室托盤上，把三根熱電偶的測溫端分別插入任意三個樣品的中心部位。

2)設置真空預冷終溫4℃，終壓為400Pa，開啟“自動預冷程序”，當樣品中心溫度達到指定溫度時，點擊“緊急停機”，此組實驗結束。

3)按照步驟(1)和(2)將B、C、D、E四組樣品分別在500Pa、600Pa、700Pa、800Pa的終壓下預冷到4℃，并對所有預冷過的切片再次稱重。

如圖2所示，通過對電流采樣值進行平方、開方以及數(shù)字濾波等一系列運算得到。電流通道輸入2～1 000 MV的信號時電流有效值的誤差小于0.5%。

4)從每組樣品(包括F組)中隨機抽出3～5塊，分別測量其持水性、pH值、硬度及色差，并求出平均值作為貯藏前的各項指標參照值。

5)剩余的樣品用保險膜封裝后放入4℃冰箱冷藏。

6)每隔12h，從各組中分別取出若干塊做指標測量，直到某項指標低于允許值為止。

1.3.3 檢測方法

1)失重率

按GB 9695.15—88 規(guī)定的步驟測定。

2)持水性

用樣品在100℃烘箱中烘干1h后的失重率大小衡量。失重率越大，持水性越差。產(chǎn)品的失重率用下式計算：

3)pH值

用PHS-3TC數(shù)顯pH計測定。

4)硬度

用TEXT500質(zhì)構分析儀對樣品進行硬度測定。將樣品置于平臺上，利用HDP穿刺探頭，進行穿刺實驗，測得穿刺力。 參數(shù)設置：檢測速度20mm/s；樣品高度：1.5cm；樣品面積：2.25cm2。

5)色澤

色澤采用WB-2000IXA全自動測色色差儀測定。用標準陶瓷板(x=81.75，y=86.31，z=91.27)作為工作標準，選擇L*a*b*系統(tǒng)，記錄數(shù)據(jù)樣品的L*、a*、b*值。

2 實驗結果分析

2.1 不同終壓對預冷速率的影響

圖1 不同終壓對預冷速率的影響Fig.1 Effect of different fi nal pressures on the cooling rates

由圖1可知，當終壓分別設定為400Pa、500Pa、600Pa、700Pa和800Pa時，火龍果切片降到設定溫度4℃的時間分別為5.2 min、5.5 min、5.7 min、5.8 min和6.2min，一方面說明真空預冷對火龍果切片的降溫速率很快，比較適合作為冷水果速加工的選擇技術之一，另一方面說明在400～800Pa的范圍內(nèi)改變預冷終壓對預冷時間影響不大，可根據(jù)冷卻后的品質(zhì)及節(jié)能情況選擇最優(yōu)值。

2.2 不同終壓對失重率的影響

圖2 不同終壓火龍果切片的失重率Fig.2 Weight losses of sliced dragon fruit cooled under different pressures

若以95%(P=0.05)為置信水平對失重率做顯著性差異檢驗統(tǒng)計分析，并用相同字母表示無顯著性差異(P＞0.05)，則，由圖2可以看出：在500～800Pa之間，不同終壓對應的失重率不存在顯著性差異(P＞0.05)。盡管400Pa時的失重率與600Pa、700Pa和800Pa有顯著性差異(P＜0.05)，但是相差卻僅為0.82%、0.77%和0.83%，都小于1%。可見，在400～800Pa之間，改變終壓對失重率的影響不大。

理論上，當終溫一定時(4℃)，各樣品降溫放出的熱量基本相同，而且這部分熱量通過樣品自身水分蒸發(fā)帶走，故火龍果切片失去的水分量也應該基本相等。經(jīng)計算，火龍果降低10K的失重率大致在1.5%左右，然而，實驗中的失重率卻為3.79%～4.63%。這主要由三方面原因造成：1)實驗用的樣品量較少，導致預冷機有效容積相對過大，真空泵的抽速偏大，一部分水分沒來得及蒸發(fā)就被泵直接抽走，用于補償真空室的壓力損失，造成樣品不必要的質(zhì)量損失[12]；2)熱電偶測量的是火龍果切片心部溫度，當心部的溫度達到4℃時，表面溫度已經(jīng)低于此值；3)火龍果切片粘性較大，操作過程中可能會與之直接接觸的物體發(fā)生粘著，造成一小部分水分的損失。因此，為了減小水分的損失量，對火龍果真空預冷時，批量盡量大些較好，并盡可能避免與容器之外的其它物體接觸。

2.3 不同預冷終壓對持水性的影響

圖3 不同終壓冷卻后失水率隨貯藏時間的變化Fig.3 The change of water loss with storage time treated by different conditions

由圖3可知：在前60h內(nèi)，各個樣品失水率烘干后都在33%～57%之間浮動，變化不是很大，而且相對比較集中，這是因為火龍果富含多種營養(yǎng)成分，在變質(zhì)過程中會不斷發(fā)生糖酸轉化，生成的可溶性物質(zhì)含量也隨之不斷變化，因此會造成持水性能的波動。然而，在第72h，不同條件下處理過的樣品的持水性卻都出現(xiàn)了明顯變化，其中，終壓為400Pa時，樣品的失水率變化尤為明顯，突然升高到94.23%，因為，終壓過低會使水分逃逸留下的空隙過大，導致可溶性物質(zhì)與空氣的接觸幾率增大，腐變加快，進而使其自身的凝膠性降低較快。因此，將終壓設置的稍微高些對火龍果切片的持水性有益。

2.4 不同預冷終壓對pH值的影響

圖4 不同終壓冷卻后pH值貯藏時間變化Fig.4 The change of pH values with storage time treated by different contidions

由圖4可知：未經(jīng)過預冷處理的樣品，在貯藏過程中的pH值變化最快，從第36h就已經(jīng)開始快速降低，在72h，pH值降到了2.8，而經(jīng)過真空冷卻過后的火龍果切片的pH值在前60h內(nèi)，雖然也在不斷降低，但都沒有明顯的變化，直到第60h～72h才開始出現(xiàn)明顯下降。因為未經(jīng)真空預冷的樣品從室溫達到冰箱溫度4℃的時間比經(jīng)預冷處理的樣品時間長，在此降溫過程中，氧化及細菌腐蝕作用都要比其它五組快，這就促進了有機酸向無機酸的轉換及糖酸比減小。此外，由圖4也可知，在第72h，終壓越低，pH值越低，這是因為終壓越低持水性越差，有機酸和可滴定酸的濃度相對升高，致使pH值降低?？梢?，將終壓設高有利于保持pH值的穩(wěn)定。

2.5 不同預冷終壓對硬度的影響

由圖5可知：未經(jīng)過預冷處理的樣品的硬度一直處于下降趨勢，在貯藏的第48h，硬度開始明顯低于其它五組，到72h，穿刺力僅為0.65N。而經(jīng)過預冷的切片的硬度雖然剛開始也會慢慢下降，但會在第48h后回升，原因有兩部分組成：一方面是切片失水后剩余的糖、蛋白質(zhì)、脂肪及其它們的分解物等濃度相對升高，造成探針穿刺時的粘度增大；另一方面是切片失水后果肉收縮。單位體積內(nèi)的火龍果籽的個數(shù)增大，增大了探針穿刺的摩擦阻力。此外，在400Pa、500Pa和600Pa下預冷過的火龍果切片的硬度比在700Pa和800Pa下處理過的切片大，因為在較低壓力下預冷過的切片的持水性及可溶物質(zhì)的含量下降較快。所以，將終壓設置在700Pa之上有利于減緩火龍果切片的硬度變化。

圖5 不同終壓冷卻后硬度隨貯藏時間變化Fig.5 The change of hardnesses with storage time treated by different contidions

2.6 不同預冷終壓對色澤的影響

圖6 不同終壓冷卻后色澤隨貯藏時間變化Fig.6 The change of colour and lustre with storage time treated by different contidions

色澤是消費者第一感官印象，產(chǎn)品的色澤直接影響消費者的購買欲望[13]。由圖6可知，各組火龍果切片的表面色差在前24h內(nèi)變化不大。然而，24h之后開始逐漸偏離原始色差線，尤其是在400Pa、500Pa和600Pa下預冷過的火龍果切片變化較大。相對而言，在700Pa和800Pa下預冷過的切片變化較小。這是因為火龍果表面色差與其可溶性糖及有機酸的濃度有一定聯(lián)系[14]，濃度越大顏色改變就越大，而終壓越低可溶性糖與有機酸的濃度降低越快。因此，將終壓設高有利于保持火龍果切片的色澤。

3 結論

1)真空預冷適合火龍果切片的快速冷卻，將其從14℃降到4℃僅需5～7min，而且失重率不高，均在3.80%～4.63%之間。大批量預冷火龍果有助于減小失重率，在整個操作過程中，要盡可能避免與容器之外的其它物體接觸。

2)終壓設置過低時，在真空預冷過程中水分離開火龍果切片時留下的空隙較大，空氣容易進入切片內(nèi)部，促進切片的各種理化反應，導致可溶性物質(zhì)、有機酸等發(fā)生變化，進而降低持水性、pH值、硬度及色澤等指標，縮短貨架期。因此，將終壓設置的稍高有利于延長貨架期。

3)綜合比較各組火龍果切片在儲藏期間的理化指標變化情況可知，在700Pa和800Pa終壓下預冷過的火龍果切片保質(zhì)期最長，在4℃條件下可達60h。

[1]鄭良永.海南島火龍果豐產(chǎn)栽培技術[J].熱帶農(nóng)業(yè)科學,2004,24(4):36-41.(Zheng Liangyong. Techniques of Productive Cultivationof Titaya in Hainan Island[J].Chinese Journal of Tropical Agriculture, 2004,24(4):36-41.)

[2]Sun Dawen, Li Junwang. Heat transfer characteristics of cooked meat using different cooling methods[J].International Journal of Refrigeration,2000,23(7):508-516.

[3]McDONALD K, SUN D W, KENN T. Comparison of the quality of cooked beef products cooled by vacuum cooling and by conventional cooling[J]. Lebensm Wissu Technol,2000, 33(1): 21-29.

[4]BRILEY G C. Vacuum cooling of vegetables and fl owers[J]. American Society of Heating Refrigerating and Air-conditioning Engineers, 2004, 46(4): 52-53.

[5]BROSNAN T, SUN D W. Precooling techniques and applications for horticultural products: a review[J].International Journal of Refrigeration, 2001, 24: 154-170.

[6]馬志英. 真空冷卻技術在熟肉制品工業(yè)化生產(chǎn)中的應用研究[J]. 食品科學, 2003, 24(10): 110-113.(Ma Zhiying. Study on Application of Vacuum Cooling Technology on Cooked Meat Products[J]. Food Science,2003, 24(10): 110-113.)

[7]金聽祥, 朱鴻梅, 肖尤明. 熟肉真空冷卻過程的數(shù)值模擬[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報, 2004, 20(6): 142-145.(Jin Tingxiang, Zhu Hongmei, Xiao Youming. Numerical simulation during vacuum cooling of cooked meat[J].Transactions of The Chinese Society of Agricultural Engineering, 2004, 20(6): 142-145.)

[8]王璐，李保國，董慶利.不同真空預冷處理條件對雞毛菜品質(zhì)的影響 [J]. 制冷學報,2011,32(02): 35-38.( Wang Lu, Li Baoguo, Dong Qingli. Effect of Different Vacuum Pre-cooling Treatment on the Quality of Chinese Little Greens[J]. Journal of Refrigeration, 2011,32(02):35-38.)

[9]宋曉燕, 劉寶林, 閆靜文. 真空預冷過程中真空泵的延遲開啟現(xiàn)象研究[J]. 制冷學報,2011, 32(102):45-49.(Song Xiaoyan, Liu Baolin, Yan Jingwen. Study on the Delayed-opening of Vacuum Pump in the Vacuum Pre-cooling Process[J]. Journal of Refrigeration, 2011,32(102):45-49.)

[10]劉洋, 李硯泉，申江. 結球白菜干耗的真空預冷實驗研究[J].制冷學報，2007,28(01):18-21.(Liu Yang, Li Yanquan, Shen Jiang. Experimental Study on Vacuum Pre-cooling for Chinese Cabbages Weight Loss[J]. Journal of Refrigeration, 2007, 28(1):18-21.)

[11]閆靜文, 王雪芹, 劉寶林，等. 基于S7—300PLC果蔬真空預冷機控制系統(tǒng)的設計[J]. 食品工業(yè)科技，2010,(83)3: 320-324.(Yan Jingwen, Wang Xueqin, Liu Baolin et al. Design of the control system of a vacuum cooler based on S7-300 PLC[J]. Science and Technology of Food Industry, 2010, (83)3: 320-324.)

[12]陳兒同, 王艷, 徐彬凱. 真空冷卻中失水率問題研究[J]. 上海理工大學學報，2009, 31(1):95-98.(Chen Ertong, Wang Yan, Xu Binkai. Study on the water loss rate in the process of vacuum cooling[J]. Journal of University of Shanghai for Science and Technology, 2009,31(1):95-98.)

[13]董梅, 李保國, 應月. 熟食豆制品的真空冷卻工藝研究[J]. 食品科學, 2009,22(30):74-76.(Dong Mei,Li Baoguo, Ying Yue. Effect of Vacuum Cooling of Sensory and Physico-chemical Qualities of Cooked Bean Products[J]. Food Science, 2009, 22(30):74-76.)

[14]李文云, 彭志軍, 王琳, 等. 火龍果不同品種(品系)果肉糖、酸含量及組成分析[J]. 貴州農(nóng)業(yè)科學, 2010,38(11): 215-217.( Li Wenyun, Peng Zhijun, Wang Lin,et al. Content and Composition of Soluble Sugar and Organic Acid in Flesh of Different Pitaya Varieties[J].Guizhou Agricultural Sciences, 2010, 38(11):215-217.)