張秀玲,劉茜茜,柳曉晨,王曉君,李鳳鳳,高 寧

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150030;2.林下經(jīng)濟(jì)資源研發(fā)與利用協(xié)同創(chuàng)新中心,黑龍江哈爾濱 150040)

速凍終溫對(duì)刺嫩芽水分結(jié)晶及質(zhì)構(gòu)的影響

張秀玲1,2,劉茜茜1,柳曉晨1,王曉君1,李鳳鳳1,高 寧1

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150030;2.林下經(jīng)濟(jì)資源研發(fā)與利用協(xié)同創(chuàng)新中心,黑龍江哈爾濱 150040)

為了探究速凍終溫對(duì)刺嫩芽品質(zhì)的影響及確定最佳的速凍終溫,實(shí)驗(yàn)設(shè)定-20、-30、-40 ℃不同的速凍終溫,測(cè)定不同速凍終溫下刺嫩芽的速凍降溫曲線、刺嫩芽表面水分冰晶結(jié)晶狀態(tài)及質(zhì)構(gòu)參數(shù)。結(jié)果表明:-20 ℃速凍終溫的刺嫩芽通過(guò)最大冰晶生成帶的時(shí)間大約為120 s左右,-30、-40 ℃速凍終溫的刺嫩芽通過(guò)最大冰晶生成帶的時(shí)間大約為105 s左右;-30、-40 ℃速凍終溫的刺嫩芽的表面水分冰晶結(jié)晶狀態(tài)優(yōu)于-20 ℃速凍終溫刺嫩芽的表面水分冰晶結(jié)晶狀態(tài);-20 ℃速凍終溫的刺嫩芽的脆度、硬度和咀嚼度下降率大約為30%、25%和30%左右,-30、-40 ℃速凍終溫的刺嫩芽的脆度、硬度和咀嚼度下降率大約為20%、15%和15%。-30 ℃為速凍刺嫩芽的最佳速凍終溫。

速凍終溫,結(jié)晶,質(zhì)構(gòu),刺嫩芽

刺嫩芽(Araliaelata(Miq.)Seem)又稱刺龍芽,屬于五加科穗木屬落葉小喬木[1]。刺嫩芽是一種風(fēng)味獨(dú)特、營(yíng)養(yǎng)豐富、味美清香的山野菜,具有豐富的藥用價(jià)值,含有多種生物活性物質(zhì),根部皮可入藥,能健胃、活血止痛、治療慢性胃炎等癥[2]。刺嫩芽具有較強(qiáng)的地域性及季節(jié)性限制,產(chǎn)地主要集中在東北三省,采摘期集中在每年的6～7月[3]。近年來(lái),由于對(duì)刺嫩芽營(yíng)養(yǎng)及藥用價(jià)值的研究,國(guó)外市場(chǎng)對(duì)刺嫩芽需求量劇增,但其每年產(chǎn)量較少及采后易黃化萎蔫不易貯藏保鮮的問(wèn)題限制了其進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用。

速凍加工技術(shù)目前在食品尤其是植物性食品保鮮領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用[4],速凍過(guò)程由于速凍終溫較低,凍結(jié)速率較快,盡量減少了細(xì)胞內(nèi)外滲透壓的較大變化,形成的較小的冰晶對(duì)食品細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)的損傷較小[5]。當(dāng)速凍條件較為合適時(shí),即便在食品解凍后,大部分速凍食品的水分仍會(huì)保留在速凍前的位置,使得食品在速凍前后,細(xì)胞內(nèi)外的水分的分布、結(jié)合裱花很小,因此速凍可以很大限度地保留食品原有風(fēng)味與品質(zhì)[6]。

目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于刺嫩芽的研究主要集中在有效成分提取及功效研究方面,對(duì)于其貯藏保鮮的研究鮮有報(bào)道,本實(shí)驗(yàn)借助于目前在果蔬速凍領(lǐng)域研究較為深入的速凍加工技術(shù),將其應(yīng)用到刺嫩芽的貯藏保鮮研究,測(cè)定-20、-30、-40 ℃不同速凍終溫的處理的刺嫩芽的表面的冰晶狀態(tài)及質(zhì)構(gòu)指標(biāo),確定在選擇的溫度范圍內(nèi)的最佳速凍終溫,為刺嫩芽的速凍加工貯藏保鮮提供新的理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮刺嫩芽 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院山野菜實(shí)驗(yàn)田;檸檬酸、VC(食品級(jí)) 哈爾濱市德美實(shí)驗(yàn)儀器經(jīng)銷有限責(zé)任公司;檸檬酸、NaCl、95%乙醇(均為分析純) 哈爾濱市德美實(shí)驗(yàn)儀器經(jīng)銷有限責(zé)任公司。

速凍儀 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)速凍重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自制;低溫高倍顯微鏡 深圳市科視威光學(xué)儀器有限公司;721型-紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限公司;YP20002電子天平 上海越平科學(xué)儀器有限公司;G70D20CN1P-D2(S0)格蘭仕微波爐 格蘭仕微波生活電器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)流程

參照張?jiān)降萚7]的方法,設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)流程:

1.2.1 原料預(yù)處理 采摘后的刺嫩芽預(yù)處理后,去除黃化衰老的組織部分,清洗、晾干后備用。

1.2.2 微波滅酶 微波功率為630 W,時(shí)間為1 min[6],將原料與純凈水按照1∶100(g/mL)比例操作[8]。選擇檸檬酸、VC、CaCl2三種保脆護(hù)綠劑復(fù)配護(hù)綠,濃度分別為檸檬酸濃度為1.37 g/L、VC濃度為2.07 g/L、CaCl2濃度為1.08 g/L[7]。

1.2.3 解凍方法 將-20、-30、-40 ℃三組不同速凍終溫處理的刺嫩芽均采用自然解凍的方法,將速凍處理后的刺嫩芽置于25 ℃解凍2 h,備用[11]。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 速凍降溫曲線 稱取300 g/份處理后的刺嫩芽,分別設(shè)置-20、-30、-40 ℃的速凍終溫進(jìn)行速凍,測(cè)定速凍降溫曲線[9]。

1.3.2 表面冰晶狀態(tài) 將-20、-30、-40 ℃三組不同速凍終溫處理后的刺嫩芽置于-10 ℃的低溫高倍顯微鏡下,調(diào)節(jié)目鏡和物鏡,放大120倍,觀察其表面形成的冰晶的形狀及大小[10]。

1.3.3 質(zhì)構(gòu)的測(cè)定 取于25 ℃下解凍2 h后的刺嫩芽用TA. XT Plus質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定,選取P/5N平底圓柱型探頭,設(shè)置TPA操作模式,測(cè)前、測(cè)中、測(cè)后速度分別為2、0.5、2 mm/s,下壓距離4 mm,記錄硬度、脆度和咀嚼度,每組重復(fù)測(cè)定3次取平均值[12]。

下降率(%)=初始質(zhì)構(gòu)參數(shù)-末期質(zhì)構(gòu)參數(shù)/初始質(zhì)構(gòu)參數(shù)×100

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0中描述性統(tǒng)計(jì)、均值比較的統(tǒng)計(jì)方法統(tǒng)計(jì)與分析,計(jì)算重復(fù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均數(shù)及誤差,采用Origin 8.5依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同凍結(jié)終溫對(duì)刺嫩芽降溫曲線的影響

凍結(jié)速率作為食品凍結(jié)過(guò)程中影響凍結(jié)損傷的主要因素[13],凍結(jié)速率越快,速凍過(guò)程中生成的冰晶體積越小,食品損傷程度越輕,對(duì)樣品細(xì)胞的損傷也就相對(duì)小[14]。目前果蔬速凍工藝的研究多采用控制速凍終溫實(shí)現(xiàn)不同速凍速率的方法,劉開(kāi)華[15]在信陽(yáng)蕨菜速凍工藝中采用設(shè)定不同的速凍終溫實(shí)現(xiàn)不同的速凍速率的研究。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)設(shè)計(jì)-20、-30、-40 ℃不同的速凍終溫,實(shí)現(xiàn)刺嫩芽不同的凍結(jié)速率,速凍速率以速凍降溫曲線的形式展示,-20、-30、-40 ℃不同的速凍終溫刺嫩芽速凍降溫曲線如圖1所示。-20 ℃速凍終溫的刺嫩芽通過(guò)最大冰晶生成帶的時(shí)間大約為120 s左右;-30 ℃速凍終溫的刺嫩芽通過(guò)最大冰晶生成帶的時(shí)間大約為105 s左右;-40 ℃速凍終溫的刺嫩芽通過(guò)最大冰晶生成帶的時(shí)間大約為105 s左右。-30 ℃及-40 ℃速凍終溫的刺嫩芽菜體通過(guò)最大冰晶生成帶的時(shí)間顯著小于-20 ℃速凍終溫的刺嫩芽,因此推測(cè),-30 ℃及-40 ℃速凍終溫的刺嫩芽表明冰晶的狀態(tài)會(huì)較-20 ℃的速凍終溫的刺嫩芽表面的冰晶更好。

圖1 -20、-30、-40 ℃速凍終溫條件下刺嫩芽的降溫曲線Fig.1 Frozen cooling curves of Aralia elata(Miq.)seem under-20、-30、-40 ℃ final frozen temperature

2.2 不同凍結(jié)終溫對(duì)刺嫩芽表面冰晶狀態(tài)的影響

速凍過(guò)程中,食品表面的水分最先形成冰晶,之后向食品的內(nèi)部推進(jìn)[16]。在內(nèi)部冰晶首先于細(xì)胞間隙產(chǎn)生,速凍終溫較高、速凍速率較小時(shí),細(xì)胞內(nèi)水分呈過(guò)冷狀態(tài)而不結(jié)冰,有時(shí)甚至低于-15 ℃時(shí)過(guò)冷狀態(tài)仍能維持[17],由于過(guò)冷水的蒸汽壓大于細(xì)胞間隙中生成的冰晶的蒸汽壓,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)水分向外滲透,使得細(xì)胞間隙的冰晶體積繼續(xù)增大,導(dǎo)致細(xì)胞脫水,部分細(xì)胞壁破裂,組織受損,食品品質(zhì)劣化[18]。樣品速凍后,樣品表面的冰晶的形態(tài)如圖2,-20 ℃速凍終溫條件下凍結(jié)的刺嫩芽表面的冰晶凝結(jié)成塊狀,并且形成的冰晶較大,表面冰晶較多,在顯微鏡下表面白色區(qū)域較多;-30 ℃速凍終溫的條件下凍結(jié)的刺嫩芽表面冰晶較小,顯微鏡下白色區(qū)域較少,冰晶較少凝結(jié)在一起;-40 ℃速凍終溫的條件下凍結(jié)的刺嫩芽的表面的冰晶結(jié)構(gòu)較小,顯微鏡下白色區(qū)域較少,冰潔較少凝結(jié)在一起,形態(tài)類似于-30 ℃速凍終溫的條件下凍結(jié)的刺嫩芽表面冰晶形態(tài)。

圖2 -20、-30、-40 ℃速凍終溫條件下刺嫩芽的表面冰晶狀態(tài)(120倍)Fig.2 Surface crystallization of Aralia elata(Miq.)seem under -20、-30、-40 ℃ final frozen temperature(120 times)

2.3 不同凍結(jié)終溫對(duì)刺嫩芽質(zhì)構(gòu)的影響

將三組不同速凍終溫處理的刺嫩芽解凍,測(cè)定其硬度、脆度、咀嚼度。三組樣品解凍后,-30 ℃速凍終溫的刺嫩芽解凍后感官狀態(tài)較好,解凍后菜體呈現(xiàn)褐綠色,菜體相對(duì)硬挺,表現(xiàn)一定程度的萎蔫,水分損失相對(duì)較小。由圖3可以看出,不同速凍終溫對(duì)刺嫩芽質(zhì)構(gòu)的影響程度不一,其中-20 ℃速凍終溫的刺嫩芽的脆度、硬度和咀嚼度下降率分別為30%、25%和30%左右,-30 ℃、-40 ℃速凍終溫的刺嫩芽的脆度、硬度和咀嚼度下降率大約為20%、15%和15%。-20 ℃速凍終溫的刺嫩芽的質(zhì)構(gòu)較-30、-40 ℃速凍終溫的刺嫩芽的質(zhì)構(gòu)有明顯差異,在感官狀態(tài)上-20 ℃速凍終溫處理的刺嫩芽的感官狀態(tài)較差,-30、-40 ℃不同速凍終溫處理的刺嫩芽感官狀態(tài)差異不顯著,這可能由于-30、-40 ℃速凍終溫處理的刺嫩芽溫度下降速率快,較快的穿過(guò)最大冰晶生成帶。凍結(jié)過(guò)程造成質(zhì)構(gòu)下降的主要原因是快速降溫體積不均勻收縮,細(xì)胞水分外滲引起脫水損傷,以及水結(jié)成冰體積膨脹對(duì)細(xì)胞造成機(jī)械損傷[19]。刺嫩芽菜體中含有大量的水分,而-20 ℃速凍終溫處理的刺嫩芽,由于速凍終溫相對(duì)較高,菜體較為緩慢的通過(guò)最大冰晶生成帶,在此期間,菜體細(xì)胞內(nèi)的水分外滲,細(xì)胞外冰晶體積逐漸增大,增大的冰晶使大量的刺嫩芽細(xì)胞壁受損,細(xì)胞內(nèi)外的滲透壓差逐漸變大,導(dǎo)致其質(zhì)構(gòu)較差[20]。

圖3 -20、-30、-40 ℃速凍終溫條件下刺嫩芽的質(zhì)構(gòu)參數(shù)Fig.3 Texture parameters of Aralia elata(Miq.)seem under-20,-30,-40 ℃ final frozen temperature

3 結(jié)論

-30 ℃是選取的速凍終溫范圍內(nèi)的最佳速凍終溫,此條件下得到的速凍刺嫩芽表面冰晶數(shù)量多、體積小,脆度、硬度和咀嚼度下降率大約為20%、15%和15%,均優(yōu)于-20、-40 ℃條件下處理后的刺嫩芽,因此選取-30 ℃作為刺嫩芽速凍的終溫更合適。

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Effect of different final frozen temperatures onAraliaelata(Miq.)seem’s crystallization and texture

ZHANG Xiu-ling1,2,LIU Qian-qian1,LIU Xiao-chen1,WANG Xiao-jun1,LI Feng-feng1,GAO Ning1

(1.College of Food Science,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China;2.Collaborative Innovation Center of Forest Resource Development and Utilization,Harbin 150040,China)

In order to explore the effect of final frozen temperature onAraliaelata(Miq.)seem’s quality,frozen cooling curves surface crystallization and texture parameters were measured under -20,-30,-40 ℃ final frozen temperature. The results showed that the time dropped through maximum frozen crystal ofAraliaelata(Miq.)seem’s under -20 ℃ final frozen temperature was about 120 s,and the data of the -30,-40 ℃ group was about 105 s.Araliaelata(Miq.)seem’s surface crystallization under -30,-40 ℃ final frozen temperature was better than surface crystallization under -20 ℃ final frozen temperature. Friability,hardness and chewiness ofAraliaelata(Miq.)seemunder -20 ℃ final frozen temperature were decreased by about 30%,25% and 30%,these indexes ofAraliaelata(Miq.)seemunder -30,-40 ℃ final frozen temperature were by about 20%, 15% and 15%. It is conclued that -30 ℃ was the best final frozen temperature for theAraliaelata(Miq.)seem.

final frozen temperature;crystallization;texture;Araliaelata(Miq.)seem

2016-07-29

張秀玲(1968-),女,博士,研究方向:農(nóng)產(chǎn)品加工及儲(chǔ)藏,E-mail:zhangxiuling1118@sina.com。

“十三五國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃”課題(2016YFC0500307);黑龍江省應(yīng)用技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)計(jì)劃重大項(xiàng)目(GA15B104-3)。

TS209

A

:1002-0306(2017)03-0049-04

10.13386/j.issn1002-0306.2017.03.001