伍志權,李唯正,何鑫平,方孝賢,陳漢明
(1.廣東匯信農產品檢驗有限公司,廣東佛山528200;2.中國科學院深圳先進技術研究院,廣東深圳518055;3.臺富科技(深圳)有限公司,廣東深圳518109;4.深圳市零下五十度集團有限公司,廣東深圳518111)
荔枝速凍保鮮技術研究進展
伍志權1,李唯正2,何鑫平2,方孝賢3,陳漢明4,*
(1.廣東匯信農產品檢驗有限公司,廣東佛山528200;2.中國科學院深圳先進技術研究院,廣東深圳518055;3.臺富科技(深圳)有限公司,廣東深圳518109;4.深圳市零下五十度集團有限公司,廣東深圳518111)
荔枝原產于中國,其種植面積和產量均居世界首位,與香蕉、菠蘿、龍眼并稱為南國"四大品果"。荔枝的采收期短、采后易褐變腐敗、不耐貯藏等特點,嚴重制約中國荔枝產業(yè)的進一步發(fā)展。簡要介紹中國荔枝產業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀,綜述近年來關于荔枝速凍保鮮技術在原材料的選擇,預處理、凍結、凍藏及解凍等各工藝環(huán)節(jié)的應用現(xiàn)狀和最新進展,并指出液浸速凍是目前該領域較為可行的保鮮技術;最后,展望了速凍荔枝的發(fā)展前景。
荔枝;速凍保鮮;凍藏;解凍;研究進展
荔枝(Litchi chinensis Sonn.)為無患子科(Aspindaceae)荔枝屬(Litchi)植物,是典型的亞熱帶水果。其食味鮮美、營養(yǎng)豐富,廣受消費者所喜愛[1-2],與香蕉、菠蘿、龍眼并稱為南國“四大品果”。荔枝在中國栽培歷史悠久,品種繁多,國內華南主產區(qū)就共有40多個主栽品種[3],不同品種荔枝果實硬度、果皮色澤和厚度、果肉質構、抗逆性等存在較大差異,即使同一品種不同產地農藝形狀仍有差異[4],因此給荔枝的貯運保鮮帶來一定困難。
中國是荔枝的原產地,有著兩千多年的栽培歷史,荔枝品種資源最為豐富。目前,中國的荔枝栽培面積及產量均居世界首位,占比達80%。荔枝果實成熟于夏季,其高溫高濕的特點促使荔枝采后褐變腐敗加劇,也因此導致荔枝年均損失量達20%以上[5-6]。為實現(xiàn)新鮮荔枝長時間供應,國內外學者對荔枝采后生理、病害、品質的變化規(guī)律以及各種如物理、化學、生物等保鮮技術進行了深入研究[7-9]。目前荔枝貯運過程中最常用和有效的方法是冷鏈保鮮[10-11],現(xiàn)代科技也證明,只要適當?shù)蜏貎Σ匾约袄滏溸\輸,可大大延長荔枝保鮮期。但是,據國外報道,荔枝在7℃以下貯藏時會出現(xiàn)冷害[12],這可能與荔枝的品種、處理條件和貯藏環(huán)境的差異有關。目前,我國南方荔枝運輸過程中常采用常規(guī)泡沫箱加冰密封運輸?shù)姆椒?,加冰能有效維持果皮色澤,延緩果皮組織崩塌,細胞膜完整、失重少,果實品質保持較好,好果率高[13-15],再加上采摘時有意帶些枝葉,能實現(xiàn)5 d左右的保鮮時間。國內普遍認可的荔枝最適貯藏溫度為1.5℃,相對濕度為90%~ 95%,也有認為荔枝適宜貯藏溫度基本是3℃~5℃,因為低于3℃貯藏時間超過20 d果實易產生冷害,特別是果實離開低溫進入常溫環(huán)境后更容易出現(xiàn)果皮褐變、果肉變味現(xiàn)象[16]。經過改良保鮮技術,研究學者將熱燙結合浸酸護色處理的荔枝果實在冰溫環(huán)境中貯藏,可實現(xiàn)荔枝果實的低溫保鮮期達2個月,貨架期也由1 d~2 d延長至2 d~3 d,果肉色澤、結構、品質保持正常[16]。由于荔枝品種之間差異較大,上市期集中,貯藏期短等特點,加上常規(guī)冷鏈貯藏保鮮雖然能達到較長時間的貯運目的,但出庫后貨架品質迅速下降,且成本比較高,目前在我國還是難以推廣[13,16-17]。
由于荔枝成熟期相對集中在夏季的6月份,加上荔枝易褐變腐敗不耐貯藏,深加工能力低下,常造成短期內市場上供過于求,市場效益明顯下降,導致荔枝產業(yè)發(fā)展受阻。要解決這一棘手問題,推動中國荔枝產業(yè)的進一步發(fā)展,除了培育優(yōu)良品種,獲得不同時期成熟的品種資源外,還需要重點發(fā)展成熟穩(wěn)定的、具有自主知識產權并可廣泛推廣的貯藏保鮮技術。
為此,更為高效、安全、品質維持優(yōu)良的保鮮技術成為研究熱點,而速凍技術成為荔枝保鮮的一個研究方向,并己有一些研究成果[18-22]。美國在1904年便有應用速凍技術保藏水果的記載,國內水果的速凍保藏起始于20世紀70年代初,至20世紀90年代后得到迅速發(fā)展。速凍貯藏保鮮技術因存在品質、風味維持最佳的優(yōu)點被普遍認為是水果領域最具前景的保鮮技術之一。
速凍保鮮技術因具備貯藏期長達1年以上,以不含任何添加劑、色澤及風味維持優(yōu)良、營養(yǎng)成分保持完整、清潔衛(wèi)生、四季供應等諸多優(yōu)點而成為各研究學者及鮮果供應商所推崇的技術[23-24],也由此被公認為是食品長期保藏的最佳方法[25]。早在1975年廣東荔枝貯藏協(xié)作組就開展過荔枝的速凍保鮮,貯藏期達半年至1年,但解凍后褐變快并流出“鐵銹水”等問題;此后有研究學者在此基礎上進行褐變控制、風味及營養(yǎng)成分保存等速凍工藝優(yōu)化[11,26-28],但進展較緩慢,且多采用氣導冷凍技術導致裂果多、解凍褐變快、汁液流失嚴重等問題[19,29-30]。直到由梁東武[31]首次利用液浸速凍技術,利用液體傳熱系數(shù)是氣體的20倍以上的原理,以液體冷媒直接浸漬冷凍荔枝,實現(xiàn)荔枝超速冷凍與微晶凍藏,與傳統(tǒng)氣導冷凍技術相比,液浸速凍裂果少,褐變輕,無汁液流失,實現(xiàn)了凍藏品質的飛躍[32],并逐步被業(yè)界認可。目前,液浸速凍在土豆[33]、白蘑菇[34]、蘋果[35-36]、楊梅[37]、番石榴[38]、番木瓜[39]等果蔬冷凍加工中有初步應用,并在提高凍結速度、保持天然外觀和質地、延長保藏期和貨架期、節(jié)能減排等方面均顯現(xiàn)出了極大優(yōu)勢。2007年,廣東省速凍荔枝總量為0.8萬t~1萬t,僅占鮮荔枝產量的1%。可以預見,速凍保鮮荔枝市場潛力巨大。
目前,全世界約有32個國家種植荔枝,中國占據約80%的種植面積和產量,位居首位[3]。2010年中國荔枝種植面積57.6萬hm2,產量175.83萬噸,產值在110億元,近300萬人就業(yè)。2011年,我國進口鮮荔枝3.40萬t,約0.12億美元,主要來自越南,然而出口鮮荔枝僅1.09萬t[40]。在荔枝加工方面,總量達4.58萬t,含荔枝干3 500 t,荔枝罐頭3萬t,荔枝汁4 584 t,速凍荔枝5 000 t,與2010年相比加工總量大幅提升[41]。然而,荔枝加工量仍僅占總產量的約2%,說明荔枝加工業(yè)還有待進一步發(fā)展和提高,其潛力巨大。
全球近96%的荔枝生產于北半球相近緯度帶,盛產期相近。因此,中國荔枝市場同時面臨國內和國外多個產區(qū)的市場競爭。根據目前荔枝鮮果市場(水果批發(fā)市場與互聯(lián)網鮮果供應商)調研發(fā)現(xiàn),我國目前較為先進的低溫保鮮儲運方法,能維持荔枝保鮮15 d~25 d,這與廖世純等[42]研究結果一致(荔枝帶葉采收后即時放入塑料薄膜袋中,輕扎口(可透氣),荔枝果實不褐變時間與貯藏溫度關系為:30℃時保存時間為3 d,25℃時保存時間為7 d,8℃~13℃時為25 d~30 d),理論上這一保鮮期可確保中國荔枝銷往全球大多數(shù)地方。但由于國內荔枝產區(qū)冷藏貯運設施落后甚至未配套、“冷鏈”運輸不完善而阻礙荔枝遠銷。除此之外,國內荔枝種植主要是農民等個體戶,沒有足夠資金建設低溫冷庫,導致“產區(qū)+冷鏈”全程冷藏更是難以實現(xiàn)。因此,研究開發(fā)更為先進的荔枝保鮮技術,促使我國得以常年提供鮮荔枝成為鮮果市場急需解決關鍵問題。
中國荔枝栽培面積及產量均世界第一的屬性,為作為勞動密集型產業(yè)的速凍荔枝加工提供了有利條件;同時,隨著我國制冷設備和技術的不斷完善,國內物質生活水平的提高及消費觀念的轉變,加上發(fā)達國家自給率不足,為速凍荔枝的產業(yè)化提供了發(fā)展條件和市場空間。
速凍荔枝是荔枝出口的主要產品之一,經濟效益顯著。選用適合的荔枝品種是速凍荔枝加工的關鍵步驟之一[30]。不同品種的荔枝品質,其采后品質、貯藏特性、防褐抗菌能力差異較大[43],這可能與果實的成熟度、營養(yǎng)成分含量和品質及果皮結構有關。果實含酸高、含糖低則不利于霉菌繁殖、生長;果皮面積小,水分不易蒸發(fā)。比較耐貯性的品種有早中熟的妃子笑、淮枝、桂味、白蠟子,晚熟的尚書懷、烏葉荔枝等[44]。荔枝果肉硬度是影響速凍荔枝品質的因素之一。研究表明,荔枝在30℃下貯藏30 d,果肉硬度明顯下降,白臘荔枝的果實硬度顯著高于淮枝和黑葉荔枝[45];荔枝的采收時期也是影響凍藏荔枝品質的重要因素。低溫貯藏,采收適宜時間為荔枝成熟期,果皮越鮮艷,其保鮮效果越好,但不宜過熟。有學者建議,荔枝成熟度為8.5~9成熟時采摘再速凍較為適宜[19,29]。這可能是成熟度低,易引起荔枝產品浸酸風味欠佳;而成熟度過高,色澤不易保持和熱燙后果皮過軟;無病蟲害的荔枝也是實現(xiàn)貯藏品質的重要前提。采前潛伏的病蟲害,采后容易發(fā)作而引起荔枝果實迅速褐變,如蛀蒂蟲幼蟲在荔枝幼果期從果蒂入侵,導致落果;而在果實接近成熟時入侵則僅在果柄處蛀食[46]。由于荔枝果實營養(yǎng)豐富,是許多病原微生物的天然培養(yǎng)基,導致采后極易褐變腐敗[44],所以采用任何保鮮方法,均需要進行殺菌抑霉和防腐處理。
完整荔枝果實速凍,易造成裂果,嚴重時裂果率達到30%~70%[21]。但采用荔枝果肉進行速凍則沒有這一問題,且在-60℃保藏后,自然解凍汁液流失率很小[19]。速凍荔枝果肉可使用完全成熟果實,無需進行護色處理,不存在褐變和裂果問題,相較于整果速凍風味更佳。比較適合加工速凍荔枝果肉的品種有水東、妃子笑、桂味、糯米糍等[22],特別是糯米滋品種,果皮鮮紅,皮薄,皮上裂片無峰尖,肉厚多汁,核小,是鮮食上等品種[47]。而果肉較細軟、取肉難度較大及解凍后汁液易流失的懷枝荔枝不適宜果肉直接速凍。
速凍是一種連續(xù)多流程的加工技術,其實現(xiàn)凍藏之前需要作一定的預處理,以保證速凍產品品質。速凍荔枝常用的預處理方法有:熱燙、酸浸漬、鹽浸漬等[48],其他如草莓[49]、菠蘿[50]、蘋果[35-36]等水果上還有使用糖液浸漬、VC浸漬、氯化鈣浸漬等方法。
荔枝速凍加工過程中首要的預處理是使用冰袋運輸和冰水清洗,以洗凈荔枝果皮灰塵雜質并散去采收后的田間熱,達到預冷的作用[32],同時緩解速凍前果皮的褐變。預處理中更為重要的是熱燙和浸酸處理。熱燙方式主要有蒸汽燙或沸水燙[19,28,51],而浸酸常用檸檬酸加食鹽[21,29],也有使用亞硫酸鈉或焦亞硫酸鈉代替食鹽可減輕荔枝褐變[20,51]。張懋平等[19]將荔枝用常壓蒸汽熱燙20 s~23 s,然后降溫冷卻,再噴灑3%檸檬酸溶液后速凍可有效預防荔枝褐變;林志民等[51]發(fā)現(xiàn)熱燙促使果皮的PPO的殘余活性降至40%左右,而果肉的PPO的殘余活性幾乎為0,在-20℃凍藏10個月后荔枝色澤幾乎沒變;郭忠春[28]也發(fā)現(xiàn),8 s的沸水熱燙促使荔枝果皮PPO和POD活性分別下降了65%和25%,彭堅[29]、唐道邦等[52]亦證實了這一點。由此說明,熱燙可軟化果皮破壞果皮細胞結構,有助于檸檬酸等浸酸物質滲入果皮細胞,提高果皮細胞酸度,從而維持果皮花色素苷的穩(wěn)定[19,53-54],保持荔枝色澤。此外,熱燙也起到鈍化與酶促氧化變色相關的酶活性,以減少氧化變色和營養(yǎng)物質的損失[19-21,48],有利于維持速凍荔枝在凍藏期內的品質。但熱燙處理不可破壞果肉結構,浸酸則應促使熱燙后荔枝的冷卻并滲入果皮即可,以免速凍荔枝解凍后品質下降更快[55]。因此,熱燙應為短時高溫[28],浸酸則短時低溫[29]。也有研究表明,其它新型生物保鮮劑也同樣可以實現(xiàn)荔枝速凍過程的護色并獲得更佳品質的速凍荔枝。吳國欣等[26,56]。研究發(fā)現(xiàn),天然、高效、無毒的新型抗褐變劑(KH-1)通過整合銅離子,阻隔氧氣,吸附單寧,調節(jié)pH與水分等工藝來抑制荔枝果皮多酚氧化酶活力,進而提高速凍荔枝果皮保色時間。同時還可以顯著降低速凍荔枝裂果率,有效延緩果肉品質和風味變化的速度,可替代亞硫酸鹽作為速凍荔枝的抗褐變劑。但新型生物護色保鮮劑相比常規(guī)檸檬酸加食鹽護色的工藝仍然存在成本較高的問題。因此,研究開發(fā)更為廉價的新型生物保鮮劑,將進一步推動速凍荔枝產業(yè)的發(fā)展。
由于不同荔枝品種,果皮果肉結構不同,對各種技術措施的防褐保鮮效果也不同,如皮薄、肉厚、汁液多的糯米糍,采用熱處理,往往會增加裂殼率,降低品質[27,54]。因此,有必要針對不同品種荔枝進行速凍預處理工藝研究,以盡量降低速凍過程的損耗。
速凍荔枝的品質與荔枝的品種、采收成熟度和質量有關。冷鏈設備的不斷完善及管理水平的提高也有輔助作用,最為關鍵的還是和冷凍過程的凍結工藝有關。
4.1 荔枝速凍參數(shù)研究進展
荔枝速凍過程中,最大冰晶區(qū)的生成時間及冰點溫度的確定,對速凍荔枝細胞組織的損傷具有至關重要的影響,也是決定速凍荔枝品質的關鍵之一。因此,首先要了解并掌握荔枝凍結特性和規(guī)律,以確定荔枝的最佳速凍工藝條件。
國內學者采用空氣凍結法研究發(fā)現(xiàn),荔枝凍結過程只有初階段和中階段,不存在明顯的3個階段,而梁東武等[31]采用液浸凍結荔枝證明其存在3個明顯階段,說明液浸凍結較空氣凍結存在更快速、精確的優(yōu)勢。眾多研究認為,荔枝冰點約為-3.0℃[21],也有認為荔枝冰點為-2.72℃,過冷點為-3.01℃[28],冰點與可溶性固形物含量有關,與凍結溫度高低無關,其冰點隨可溶性固形物含量的增加而降低,二者之間存在負相關關系[21]。荔枝果實最大冰晶生成區(qū)約為-3℃~-15℃,在-5℃和-15℃時,凍結率分別為40%、80%[21],郭忠春[28]采用-80℃~-30℃之間的6種溫度凍結桂味荔枝果實,發(fā)現(xiàn)荔枝完成最大冰晶生成區(qū)(-2.72℃~-13.6℃)需要的時間分別為12、13、15、18、27、35 min,證實凍結溫度越低,則速度越快,解凍后荔枝果實汁液流失率也就越少,果實的品質也越好[18]。另外,起始凍結溫度下降促使荔枝的最大冰晶生成區(qū)下限溫度降至-15℃[21,28],Wang等[57]在葡萄、蘋果、梨等11種水果凍結點研究中也發(fā)現(xiàn)這一規(guī)律。
4.2 荔枝速凍的低溫斷裂
一般認為,凍結的速度越快,產品內部水分的遷移越少,形成的冰晶越小,從而產品的質量也越好。但當凍結速度超過一定極限時,熱應力會引起食品的低溫斷裂,荔枝低溫斷裂直接表現(xiàn)為裂果。盡管荔枝速凍貯藏保鮮期可達1年以上,但由于凍結熱力差造成細胞組織被破壞,引起低溫斷裂,解凍后果皮褐變加劇,且風味口感變差,裂果率較高。
減少速凍荔枝果實裂果破損較好的方法是凍結前預冷。預冷不僅可以減少果實的冷卻溫差,有效降低果實的呼吸速率,提高其品質,利于果實的后續(xù)速凍,同時還可以提高速凍的效率,達到節(jié)約能耗的目的[27]。研究表明,預冷的終溫越接近荔枝的凍結溫度點越好,縮短荔枝果溫與凍結溫度之間的溫差,可以在一定程度上減輕裂果發(fā)生[21]。呂盛坪等[58]認為冰水預冷效率高、果溫均勻性好,是荔枝較適合的預冷方式。荔枝果實預冷后的終溫較高,會導致速凍過程中出現(xiàn)裂果[20]。彭堅等[29]也發(fā)現(xiàn),果實預冷后的終溫對糯米糍等皮薄肉厚的荔枝品種速凍中裂果的影響更為明顯,其裂果率有時達40%之多,當荔枝果溫下降至0℃附近時再開始凍結,可使速凍中的裂果率減少到8%左右。一般情況下,凍結溫度越低,解凍后,荔枝保色時間越長,其品質也較好[18]。另外,也有學者使用新型抗褐變劑KH-1處理的荔枝速凍后,不但可以實現(xiàn)荔枝果皮護色,還可以顯著降低速凍荔枝裂果率(僅為4%),比常規(guī)檸檬酸和食鹽護色法降低1~8倍[56]。因此,在實際生產中,如能降低速凍加工空間的環(huán)境溫度,有效防止預冷荔枝回溫,結合新型抗褐變劑的使用,將進一步降低裂果率并提高生產效益。
荔枝去皮速凍被認為是一種既可避免果皮褐變問題,又可解決速凍與裂果的矛盾問題的另一種方法,去皮速凍還可減少汁液流失,提高速凍荔枝的商品價值,同時方便食用或加工成其它制品[27]。可見,直接速凍荔枝果肉所具備的優(yōu)勢可以進一步促進荔枝加工產業(yè)的發(fā)展。
4.3 荔枝速凍方法研究進展
目前荔枝速凍工藝中常使用的快速冷凍方法分為:空氣凍結和冷凍劑凍結兩種。
4.3.1 空氣凍結法
利用冷空氣與物料之間的熱傳遞進行降溫冷凍稱為空氣凍結法。荔枝常用的速凍設備是流化床速凍設備[19],較好的空氣凍結法為二段式流態(tài)化單體速凍工藝:荔枝單層均勻排列于網帶上,厚度約為30 mm~40 mm,荔枝凍結預冷終溫小于8℃,冷空氣溫度為-40℃~-42℃;第一凍結區(qū)的冷空氣流速為6 m/s~7 m/s,第二凍結區(qū)的冷空氣流速為5 m/s~6 m/s,速凍時間為13 min~20 min。荔枝在此工藝速凍中呈現(xiàn)流態(tài)化或滾動狀態(tài),保證能在較短時間內使荔枝的幾何中心溫度降到-18℃以下,并且荔枝單體不粘連[29]。
4.3.2 冷凍劑凍結法
利用低溫或超低溫介質與物料直接接觸而進行降溫冷凍的方式稱為冷凍劑凍結法。分為:物料直接浸漬于冷凍劑和噴淋冷凍介質至物料兩種形式。液體是熱的良好傳導介質,在浸漬或噴淋中,冷凍介質與產品直接接觸,接觸面積大,熱交換效率高,冷凍速度快[59-60]。常用的冷凍劑有乙醇、丙二醇、丙三醇、液態(tài)CO2、CO、液態(tài)空氣、氯化鈣、氯化鈣、糖液和鹽液等[28]。
液浸速凍技術是目前快速冷凍技術中比較具有產業(yè)化前景的技術,采用經預處理并包裝好的荔枝直接放入液浸式速凍機進行快速凍結,使荔枝極快速通過最大冰晶區(qū),結合凍藏,以最大限度地保持新鮮荔枝色、香、味、質地、營養(yǎng)等天然風味,大幅度延長保鮮期[32]。其主要工藝為:將預處理好的荔枝連續(xù)放入液浸速凍機,凍結溫度為-35℃,液浸速凍凍結8 min~15 min,荔枝中心溫度降至-18℃即凍結完成[32]。但浸漬凍結存在制冷劑質量在使用后下降和制冷劑容易滲入被凍結荔枝中等問題制約著在荔枝速凍保鮮上的運用。食品領域新型冷凍劑的研發(fā)可以解決上述問題,通過對液浸式凍結技術的改進,會使其在荔枝等水果的速凍保鮮中得以推廣使用[61]。如韓光赫[62]研發(fā)的乙醇、丙二醇、氯化鈉與水構成四元載冷劑與目前通用的鹽(NaCl)水、乙醇水溶液等相比,可進行-20℃~-40℃的深凍,其熱傳遞性良好,并且在食品浸漬冷凍中,向食品的滲透量與損失量小,可實現(xiàn)凍結速率快等優(yōu)點。
4.4 荔枝凍藏工藝研究進展
荔枝在凍藏期內,影響其質量的主要因素是貯藏溫度、時間以及溫濕度的波動。一般凍藏溫度越低,時間越短,荔枝的質量就越好,而凍藏期內溫濕度的波動往往使荔枝發(fā)生重結晶、干耗、變色等現(xiàn)象,從而使品質下降。速凍貯藏既能保持荔枝原有的新鮮風味及品質,又能夠在-18℃或以下的低溫冷凍環(huán)境下保持無褐變現(xiàn)象[51],且常溫自然(27℃~30℃)解凍過程中10 h內果皮色澤不變,也不產生棕褐色鐵銹水狀液體[21,63]。但速凍荔枝在營養(yǎng)成分和品質方面仍然存在變化,也存在一些壞果。郭忠春[28]使用-40℃溫度凍結處理荔枝,發(fā)現(xiàn)明顯抑制了荔枝果皮PPO、POD的活性,果肉細胞膜透性也顯著增大,且TA、VC含量分別降低了3.24%~4.22%、61.74%~64.43%。另外研究表明,凍結終溫為-5℃的荔枝果實在-5℃下保藏35 d后,平均好果率為73.4%,TSS、TA、VC含量分別降低了7.11%、27.1%、32.9%;凍結終溫為-20℃的荔枝果實在-20℃下保藏180 d后,平均好果率為81.26%,TSS、TA、VC含量分別降低了4.96%、7.74%、11.0%[28]。蔡長河等[47]研究速凍荔枝果肉凍藏期間營養(yǎng)成分及色澤變化發(fā)現(xiàn),速凍荔枝果肉在-60℃下凍藏,基本不會發(fā)生色澤變化,褐變重要的中間產物5-羥甲基糠醛(5-HMF)也基本沒有變化;而在-18℃下凍藏的樣品會發(fā)生輕微色澤變化,5-HMF有輕微減少。-18℃、-60℃凍藏期間,營養(yǎng)化學物質除了-18℃凍藏的還原糖有輕微減少外,其它如葡萄糖、果糖、蛋白質等營養(yǎng)成分基本沒有發(fā)生變化。且凍結與凍藏溫度越低,好果率增加,TSS、TA、VC等營養(yǎng)物質含量降低幅度減小,越有利于速凍荔枝果肉色澤的保護及營養(yǎng)成分的保留,-60℃凍藏條件有利于速凍荔枝果肉的長期保存,可以達到防褐保鮮、多季供應的目的。
除直接凍藏荔枝完整果實或果肉外,荔枝原汁的凍藏也有學者研究。吳錦鑄等[27]在荔枝原汁凍藏(-20℃)6個月后發(fā)現(xiàn),其營養(yǎng)成分和色香味基本保持穩(wěn)定,品質最好;在冷藏0℃~4℃過程中其VC和總糖有一定損失,總酸和褐變度略有上升,貯藏半年后色香味有所下降,品質較凍藏差。Ziena[64]在酸橙汁5℃和-20℃保藏試驗中也發(fā)現(xiàn)這一規(guī)律。趙剪[65]發(fā)現(xiàn)高壓脈沖(PEF)結合冷凍濃縮處理荔枝汁在0℃時保藏期為134 d,-10℃時為191 d,-20℃時為280 d。
也有學者采用速凍結合真空冷凍干燥的方法進行荔枝保鮮,可以保留荔枝香氣,獲得了更佳的效果[66]。如黃松連等[67]將去殼、去核的荔枝肉經過速凍處理后,經30 Pa~100 Pa真空冷凍干燥,密封貯藏的凍干荔枝果肉在低溫(4℃)及密封情況下,貯藏90 d仍能較好地保持原有色澤基本不變[68],并且具有濃郁的新鮮荔枝芳香氣味。可見,速凍加真空冷凍干燥的荔枝速凍保鮮技術在推動荔枝保鮮業(yè)發(fā)展方面更具潛力。
速凍荔枝是一種特殊的荔枝加工食品,其在食用或進行深加工之前一般要進行解凍。解凍是凍結的逆過程,此過程發(fā)生的物理、化學變化會給速凍食品帶來如色澤變化、汁液流失等無法恢復的不良影響[28,32]。常用的解凍方法是空氣解凍與水浴解凍[69],主要是靠介質與凍結食品間的溫度差為驅動力,通過熱傳遞進行解凍。但常規(guī)方法解凍時間過長、易受微生物污染等缺點,導致速凍產品汁液流失多、品質變差等現(xiàn)象。有研究表明,速凍冷藏(-23℃凍結,-18℃冷藏)可以在一定時間內基本保持原來的色澤和風味,但隨著凍藏時間的延長,果皮顏色和果肉品質逐漸發(fā)生變化,特別是解凍后果皮褐變加劇,出現(xiàn)“鐵銹水”滲出現(xiàn)象,最終影響外觀和品質[18]。
微波和冷藏解凍等方法在汁液流失率低、果肉營養(yǎng)成分保留較好而逐漸被開發(fā)出來[70]。本課題組采用實際生產和家庭消費者食用時常用的解凍方法對液浸速凍荔枝進行解凍實驗發(fā)現(xiàn),不同解凍方法對液浸速凍荔枝品質影響大小排序為水浴解凍>空氣解凍>冷藏解凍>微波解凍。微波解凍方法除了對荔枝果皮花色素苷和果肉VC含量的保存有些影響之外,在解凍時間、汁液流失率、感官評價、果肉總可溶性固形物、游離氨基酸成分等方面整體表現(xiàn)良好,是液浸速凍荔枝實際生產和消費者食用時合適的解凍方法[71]。
目前,即使采用影響速凍荔枝品質較小的微波解凍方法仍然存在對荔枝果皮花色素苷和果肉VC含量下降的影響而導致品質下降[71],且不同荔枝品質果肉和果皮結構不同,亦難以統(tǒng)一某種方法可以解決此類問題。伴隨更多的現(xiàn)代高新技術發(fā)展并應用于食品工業(yè)領域,新的解凍方法如高壓脈沖解凍、歐姆解凍等[72]被發(fā)明,并逐漸在實際生產和生活中普及。因此,在荔枝乃至水果速凍加工業(yè)中,研發(fā)出更低成本、更加環(huán)保、更能保持品質的解凍方法,仍是當下推動凍藏保鮮技術在更廣泛領域使用的研究重點。
速凍荔枝的最終品質取決于優(yōu)質原料采集、預處理工藝、凍結工藝、凍藏條件和解凍方法等多方面;在各環(huán)節(jié)上均采用最優(yōu)工藝是保藏荔枝原本風味和營養(yǎng)成分的最佳途徑。早在1975年,國內的廣東省植物研究所生理生化研究室就開展過速凍荔枝果皮褐變及果肉品質的研究。至今已有近40年的歷史,因速凍保鮮技術能有效地保持新鮮荔枝原有的色澤、風味和營養(yǎng)價值而一直為科研工作者不斷完善和改進。目前,部分科研單位及冷鏈企業(yè)研發(fā)中心已著手荔枝速凍中試試驗,部分速凍荔枝已投入市場,初步獲得消費者認可。盡管國內對荔枝的速凍貯藏工藝已基本明晰,采用最新的液浸速凍技術,獲得裂果少,褐變輕,無汁液流失等優(yōu)點,實現(xiàn)凍藏品質的飛躍[32]。但速凍荔枝的部分高價值營養(yǎng)成分保留和果肉色澤保護以及速凍凍藏過程所耗人力、能源等成本的控制,仍然存在很大改進空間。未來可以在速凍荔枝采前處理方面入手,研究采前生產措施對采后速凍荔枝品質的影響,配合預處理、凍結工藝和凍藏條件的優(yōu)化以及新型解凍技術的探索[73],并逐步完善速凍荔枝質量標準,有望成為我國食品行業(yè)持續(xù)發(fā)展的新興產業(yè)之一。
本論文由深圳市科技計劃項目和佛山市院市合作項目(科技創(chuàng)新項目)共同資助,感謝深圳市科技創(chuàng)新委員會和佛山市科學技術局對本項目的支持。
[1]Jiang Y,Li Y,Li J.Browning control,shelf life extension and quality maintenance of frozen litchi fruit by hydrochloric acid[J].Journal of Food Engineering,2004,63(2):147-151
[2]Tindall H D.Sapindaceous Fruits:Botany and Horticulture[M].the city of Hoboken,New Jersey:John Wiley&Sons Inc,2010:143-196
[3]陳厚彬.中國荔枝現(xiàn)狀和發(fā)展分析[J].世界熱帶農業(yè)信息,2008 (6):3-6
[4]吳振先,蘇美霞,陳維信,等.荔枝常溫貯藏技術及生理變化的研究[J].華南農業(yè)大學學報,2001,22(1):35-38
[5]Zheng X L,Tian S P.Effect of oxalic acid on control of post-harvest browning of litchi fruit[J].Food Chemistry,2006,96(4):519-523
[6]Sachin N Hajare,Sudhanshu Saxena,Sanjeev Kumar.Quality profile of litchi(Litchi chinensis)cultivars from India and effect of radiation processing[J].Radiation Physics&Chemistry,2010,79(9):994-1004
[7]Jiang Y M,Chen F.A study on poly amine change and browning of fruit during cold storage of Litchi fruit[J].Postharvest Biology and Technology,1995(5):245-250
[8]Jiang Y M,Fu J R,Zauberman G,et al.Purification of polyphenol oxidize and the browning control of litchi fruit by glutathione and citric acid[J].Food Chemistry,1998,62(7):49-52
[9]Liu H,Song L,You Y,et al.Cold storage duration affects litchi fruit quality,membrane permeability,enzyme activities and energy charge during shelf time at ambient temperature[J].Postharvest Biology&Technology,2011,60(1):24-30
[10]許道釗.物和理智保鮮技術的研究[D].海口:華南熱帶農業(yè)大學, 2007
[11]Jiang Y,Duan X,Jouce D,et al.Advances in understanding of enzymatic browning in harvested litchi fruit[J].Food Chemistry,2004,88 (3):443-446
[12]李建國.荔枝學[M].北京:中國農業(yè)出版社,2008:1-570
[13]胡新宇,寧正祥.荔枝保鮮的研究與發(fā)展[J].食品與發(fā)酵工業(yè), 2001,27(4):47-52
[14]林國輝,王育林,彭永宏.常溫加冰貯藏對荔枝果皮超微結構的影響[J].熱帶亞熱帶植物學報,2001,9(3):209-212
[15]陳洪國,謝代寒,彭永宏.常溫運輸中加冰量對荔枝果實品質的影響[J].湖北農業(yè)科學,2001(2):56-58
[16]胡位榮.荔枝(Litchi chinensis Sonn.)果實冷害生理及冰溫貯藏技術的研究[D].廣州:華南農業(yè)大學,2003
[17]Tian S P,Li B Q,XU Y.Effects of O2and CO2concentrations on physiology and quality of litchi fruit in storage[J].Food Chemistry, 2005,91(4):659-663
[18]廣東荔枝貯藏協(xié)作組.防止速凍荔枝果皮褐變的研究[J].植物學報,1975,17(4):303-308
[19]張懋平.荔枝速凍工藝的研究[J].食品科學,1995(4):47-49
[20]蘇美霞,吳振先,韓冬梅,等.荔枝貯藏保鮮及加工新技術[M].北京:中國農業(yè)出版社,2000:51-53
[21]吳錦鑄,胡卓炎,黃志良,等.荔枝凍結規(guī)律探討及速凍加工技術[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2001,27(3):40-43
[22]蔡長河,歐良喜,陳潔珍,等.不同荔枝品種果肉凍藏特性研究[J].東南園藝,2012(2):1-3
[23]Cabot E E.Rate frozen foods on nutritive value,content,eye appeal, texture[J].Modern Hospital,1970,114(5):128
[24]于海杰,姚文秋.果蔬速凍保鮮貯藏技術[J].黑龍江農業(yè)科學, 2010(7):132-134
[25]關志強.食品冷凍冷藏原理與技術[M].2版.北京:化學工業(yè)出版社,2010:1-56
[26]吳國欣,檀東飛.新型速凍荔枝果皮抗褐變劑(KH-1)的作用機理[J].福建師范大學學報(自然科學版),1994,10(3):72-76
[27]吳錦鑄,黃葦,賴燕屏,等.荔枝原汁保藏工藝探討[J].食品科學, 2001(3):76-78
[28]郭忠春.‘桂味’荔枝果實速凍保藏研究[D].北京:中國農業(yè)大學, 2004
[29]彭堅,翟迪升.單體速凍荔枝生產工藝的研究[J].食品科學,2002 (8):133-135
[30]陳慧娜.HACCP體系模式在出口速凍荔枝生產中的應用探析[J].檢驗檢疫科學,2007,17(6):18-20
[31]梁東武.荔枝液浸速凍與凍藏技術研究[D].廣州:華南農業(yè)大學, 2012
[32]Liang D,Lin F,Yang G,et al.Advantages of immersion freezing for quality preservation of litchi fruit during frozen storage[J].LWTFood Science and Technology,2015,60(2):948-956
[33]Li B.,Sun D W.Effect of power ultrasound on freezing rate during immersion freezing of potatoes[J].Journal of Food Engineering,2002, 55(3):277-282
[34]黃俊麗.速凍預處理、超聲波輔助浸漬速凍對白蘑菇品質和酶活的影響研究[D].無錫:江南大學,2011
[35]Delgado A E,Zheng L,Sun D W.Influence of Ultrasound on Freezing Rate of Immersion-frozen Apples[J].Food&Bioprocess Technology,2009,2(3):263-270
[36]楊留枝,張方方,王文彬,等.速凍蘋果片加工工藝研究[J].食品研究與開發(fā),2010,31(11):121-123
[37]崔靜,陳海強,岳希舉,等.楊梅液浸式超速凍藏保鮮工藝的研究[J].食品工業(yè)科技,2013,34(8):317-321
[38]司徒滿泉,張倍寧,王迎,等.液浸式速凍對番石榴果汁品質的影響[J].食品研究與開發(fā),2013,34(21):70-72
[39]余銘,陳海強,梁鉆好,等.液浸速凍番木瓜漿凍藏色澤變化研究[J].食品與機械,2015(4):130-133
[40]陳厚彬,莊麗娟,黃旭明,等.荔枝龍眼產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與前景[J].中國熱帶農業(yè),2013(2):12-18
[41]莊麗娟,陳厚彬,蘇鉆賢.2012年我國荔枝龍眼產業(yè)發(fā)展趨勢與政策建議[J].中國果業(yè)信息,2012,29(4):22-23
[42]廖世純,王鳳英,黎柳鋒,等.廣西荔枝產業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展對策[J].農業(yè)研究與應用,2015(6):47-53
[43]于衛(wèi)東.不同品種荔枝貯藏特性研究[D].廣州:華南農業(yè)大學, 2010
[44]陳睿.荔枝貯藏保鮮機制及常溫保鮮技術研究進展[J].安徽農業(yè)科學,2005,33(6):1099-1100
[45]余愷,胡卓炎,余小林,等.荔枝果肉質構特性測定參數(shù)的研究[J].中國食品學報,2006,6(1):101-105
[46]王洪銘,林巍.澳大利亞荔枝保鮮加工技術研究概況[J].東南園藝,2001(3):23-24
[47]蔡長河,歐良喜,陳潔珍,等.速凍荔枝果肉凍藏期間營養(yǎng)成分及色澤的變化研究[J].現(xiàn)代食品科技,2012,28(11):1434-1436
[48]Jacobi K K,Wang L S.Quality of‘Kensington’mango following hot water and vapor heat treatments[J].Postharvest Biology and Technology,1992,1(4):349-359
[49]盛小娜,王璋.不同預處理方式對速凍草莓品質的影響[J].冷飲與速凍食品工業(yè),2006,12(3):15-19
[50]邵遠志,李雪萍,李琴,等.不同預處理方法對速凍菠蘿貯藏品質的影響[J].食品研究與開發(fā),2012,33(3):195-198
[51]林志民,鄭文慧.熱燙或藥品處理對速凍荔枝色澤的影響[J].福州大學學報(自然科學版),2000,28(5):109-113
[52]唐道邦,楊韋杰,肖更生,等.熱燙對荔枝熱泵干燥過程中果殼褐變物質的影響[J].食品科學,2013,34(14):22-25
[53]Underhill S,Critchley C.Anthocyanin decolorisation and its role in lychee pericarp browning[J].Australian Journal of Experimental A- griculture,1994,34(1):115-122
[54]Underhill S J R.Technology for the manipulation of lychee skin colour[C].Campbell T P,Sing N C eds:Proc Second National Lychee Symposium Cairns,1998:87-88
[55]李建國,黃旭明,黃輝白.裂果易發(fā)性不同的荔枝品種果皮中細胞壁代謝酶活性的比較[J].植物生理與分子生物學學報,2003, 29(2):141-146
[56]吳國欣,檀東飛,林躍鑫,等.一種新型的速凍荔枝果皮抗褐變劑的研究[J].福建師范大學學報:自然科學版,1993,9(2):97-101
[57]Wang J,Li L,Dan Y.The correlation between freezing point and soluble solids of fruits[J].Journal of Food Engineering,2003,60(4):481-484
[58]呂盛坪,呂恩利,陸華忠,等.荔枝不同預冷方式降溫特性研究[J].華南農業(yè)大學學報,2015,36(3):114-119
[59]Zarkadas D,Mitrakas M.On the applicability of a plug flow immersion freezer:theoretical considerations[J].LWT-Food Science and Technology,1999,32(8):548-552
[60]Sun D,Li B.Microstructural change of potato tissues frozen by ultrasound-assisted immersion freezing[J].Journal of Food Engineering,2003,57(4):337-345
[61]楊賢慶,侯彩玲,刁石強,等.浸漬式快速凍結技術的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].食品工業(yè)科技,2012,33(12):434-436
[62]韓光赫,陳斌,曾慶孝,等.乙醇、丙二醇、氯化鈉與水構成載冷劑溶液的組成對粘度的影響[J].現(xiàn)代食品科技,2010,26(5):459-462
[63]王春根.荔枝的速凍加工保鮮技術[J].福建農業(yè),1996(8):7
[64]Ziena H M S.Quality attributes of Bearss Seedless lime(Citrus latifolia Tan)juice during storage[J].Food Chemistry,2000,71(2):167-172
[65]趙剪.PEF、冷凍濃縮荔枝汁感官評定及品質動力學研究[D].福州:福建農林大學,2008
[66]張顏民,徐光,童建民,等.荔枝真空冷凍干燥實驗研究[J].食品工業(yè)科技,1999,20(1):31-32
[67]黃松連.荔枝肉真空冷凍干燥工藝研究[J].輕工科技,2008,24(7):3-4
[68]方長發(fā),喬方,黃略略,等.不同貯藏條件對凍干荔枝色澤的影響[J].食品工業(yè)科技,2012,33(16):335-337
[69]Modise D M.Does freezing and thawing affect the volatile profile of strawberry fruit(Fragaria×ananassa Duch.)[J].Postharvest Biology and Technology,2008,50(1):25-30
[70]Holzwarth M,Korhummel S,Carle R.Evaluation of the effects of different freezing and thawing methods on color,polyphenol and ascorbic acid retention in strawberries[J].Food Research International, 2012,48:241-248
[71]陳宏運,伍志權,何鑫平,等.不同解凍方法對液浸速凍荔枝品質的影響[J].食品研究與開發(fā),2016,37(5):77-81
[72]Bing Li,Da-Wen Sun.Novel methods for rapid freezing and thawing of foods-a review[J].Journal of Food Engineering,2002,54:175-182
[73]James C,Purnell G,James S J.A Review of Novel and Innovative Food Freezing Technologies[J].Food&Bioprocess Technology,2015, 8(8):1616-1634
Research Advances in Quick-freezing Preservation Technique of Litchi
WU Zhi-quan1,LI Wei-zheng2,HE Xin-ping2,F(xiàn)ANG Xiao-xian3,CHEN Han-ming4,*
(1.Guangdong Huixin Agricultural Product Inspection Co.,Ltd.,F(xiàn)oshan 528200,Guangdong,China;2.Shenzhen Institutes of Advanced Technology,Chinese Academy of Sciences,Shenzhen 518055,Guangdong,China;3.Taifu Technology(Shenzhen)Co.,Ltd.,Shenzhen 518109,Guangdong,China;4.Shenzhen 50 Degrees Below Zero Group Co.,Ltd.,Shenzhen 518111,Guangdong,China)
Litchi is native to China,the planting area and yield of China litchi are the highest in the world,that known as the'south China four fruits'with banana,pineapple and longan.However,the harvesting time and storage time for litchi are short,and the litchi is prone to brown and easily get to corrupt after harvesting.All these limitations has seriously restrict the further development of litchi industry in China.This paper briefly introduced the current situation of the development of Chinese litchi industry.The application and latest advances of quick frozen technologies for litchis storage were also reviewed,including raw materials selection,pretreatment,freezing,frozen storage and thawing process.Until now,the immersion quick-frozen technique was the most feasible way for quick frozen of litchi.Finally,the further development for quick-frozen of litchis were prospected.
litchi;quick-freezing;frozen storage;thawing;research advances
10.3969/j.issn.1005-6521.2017.09.047
2016-07-06
深圳市科技計劃項目(CXZZ20150504150105135);佛山市院市合作項目(科技創(chuàng)新項目)(2013HK100042)
伍志權(1982—),男(漢),工程師,研究生,從事農產品檢驗檢測。
*通信作者