胡云峰，呂婉瑩，陳君然*，路敏，段亞宗

（1.天津科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300457；2.天津賽譽(yù)食品有限公司，天津 300308；3.天津市野森果樹(shù)種植專(zhuān)業(yè)合作社，天津 301900）

草莓屬于薔薇目薔薇科草莓屬，是一種多年生的草本植物，又被稱(chēng)為地莓、洋莓等[1-2]，屬于世界七大水果之一，被譽(yù)為“便宜的保健品”，具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。草莓外觀色澤鮮艷，果實(shí)柔軟多汁，口感酸甜，深受消費(fèi)者歡迎[3]。草莓中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，主要包括蛋白質(zhì)、有機(jī)酸、果膠、維生素B1、維生素B2以及鈣、磷、鐵、鉀等人體所需的礦物質(zhì)和部分微量元素[4]。近年來(lái)，隨著凍干技術(shù)的不斷發(fā)展，凍干食品成為研究熱點(diǎn)。凍干食品即真空冷凍干燥食品，由于凍干工藝是在低溫、真空環(huán)境下進(jìn)行的，所以能最大程度地保留食品的色澤、香味、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)成分[5]，而且還可以在很短的時(shí)間內(nèi)，恢復(fù)到接近新鮮食物的狀態(tài)；另外，凍干食品不需要添加防腐劑，可以在常溫下儲(chǔ)存，而且成品的質(zhì)量較小，方便攜帶、運(yùn)輸，是一種適合旅游、休閑的方便食品[6]。凍干食品經(jīng)密封后不需要特殊保存就可以保持幾年內(nèi)不變質(zhì)，從而極大地減少運(yùn)營(yíng)成本。但草莓在進(jìn)行冷凍干燥時(shí)，會(huì)發(fā)生收縮塌陷的情況，引起毛細(xì)管的封閉和產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)的改變，最終造成凍干后的產(chǎn)品質(zhì)量下降[7]。鈣對(duì)植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和生理功能有重要作用[8]，可以與組織中的果膠酸形成不可溶性果膠酸鹽，能維持細(xì)胞壁、細(xì)胞膜及膜結(jié)合蛋白的穩(wěn)定性，參與胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)和生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)過(guò)程[9]。

鍍冰衣技術(shù)就是將物料的溫度下降至凍結(jié)點(diǎn)后，完全浸沒(méi)在已經(jīng)冷卻的冰衣液中，通過(guò)較低的溫度使物料表面形成一層冰衣殼，從而保護(hù)物料，避免品質(zhì)下降的方法[10]。鍍冰衣保鮮技術(shù)常用于防止冷凍產(chǎn)品干耗，并通過(guò)在冰衣液中添加保鮮劑來(lái)達(dá)到增強(qiáng)產(chǎn)品保藏效果的目的[11]。本文采用氯化鈣結(jié)合鍍冰衣的方式對(duì)草莓組織進(jìn)行保護(hù)處理，目的是增加草莓組織結(jié)構(gòu)的支撐作用，減少草莓組織收縮情況的發(fā)生，以期為凍干草莓的研究提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

冷凍草莓：天津賽譽(yù)食品有限公司；氯化鈣（食品級(jí)）：天津市賽瑪特食品添加劑公司。

1.2 儀器與設(shè)備

臥式冷藏冷凍轉(zhuǎn)換柜（BC/BD-319HB）：青島海爾特種電冰柜有限公司；真空冷凍干燥機(jī)（FD-1A-50）：北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；TA-Xtplus質(zhì)構(gòu)儀：英國(guó)Stable Micro System公司；掃描電子顯微鏡（SM-8380）：日本電子株式會(huì)社。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

冷凍草莓-切分-冷凍（中心溫度為-18℃）-鍍冰衣-裝盤(pán)-預(yù)凍-真空冷凍干燥-凍干草莓。

1.3.2 原料預(yù)處理

對(duì)照組：將冷凍草莓切成厚5 mm～6 mm、長(zhǎng)3 cm～4 cm、寬1.3 cm～1.5 cm的片狀，將冷凍草莓片冷凍至中心溫度為-18℃，再進(jìn)行真空冷凍干燥，得到凍干草莓。

氯化鈣處理組：將冷凍草莓切成厚5 mm～6 mm、長(zhǎng)3 cm～4 cm、寬1.3 cm～1.5 cm的片狀，冷凍至中心溫度為-18℃，配制濃度分別為1.0%、1.5%、2.0%的氯化鈣冰衣液，將冷凍草莓片浸沒(méi)在冰衣液中，形成冰衣后進(jìn)行預(yù)凍處理，-18℃預(yù)凍處理12 h后進(jìn)行真空冷凍干燥，得到相應(yīng)濃度氯化鈣處理的凍干草莓（1.0%、1.5%、2.0%氯化鈣處理組）。

1.3.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.3.1 微觀結(jié)構(gòu)測(cè)定

分別取對(duì)照組、1.0%氯化鈣處理組、1.5%氯化鈣處理組、2.0%氯化鈣處理組凍干草莓的自然斷面，用碳導(dǎo)電膠將橫斷面觀察樣本粘貼在樣品托上，噴金后用掃描電子顯微鏡觀察凍干草莓片的微觀結(jié)構(gòu)，選取合適的部分進(jìn)行拍照。

1.3.3.2 質(zhì)構(gòu)測(cè)定

在質(zhì)構(gòu)儀上選擇TPA-1000 N測(cè)試程序，測(cè)試探頭為直徑50 mm，平板探頭P50，1 000 N載荷單元。設(shè)置參數(shù)為測(cè)試前速率60mm/min，測(cè)試中速率60 mm/min，測(cè)試后速率60 mm/min，壓縮比20%，間隔時(shí)間5 s，起始力100 g，記錄硬度、脆度數(shù)據(jù)，每個(gè)處理重復(fù)測(cè)定3 次，取其平均值[12]。

1.3.3.3 形變率的測(cè)定

參照王前菊等[13]的試驗(yàn)方法，用游標(biāo)卡尺分別測(cè)定凍干前草莓片厚度和凍干后草莓片厚度，試驗(yàn)重復(fù)測(cè)定3次取平均值，按照下列公式計(jì)算形變率。

式中：Ts為凍干草莓形變率，%；t1為凍干前草莓片厚度，mm；t2為凍干后草莓片厚度，mm。

1.3.3.4 復(fù)水比的測(cè)定

每組稱(chēng)量適量的凍干草莓，將其完全浸入30℃的蒸餾水中充分吸收30 min后撈出，用濾紙吸去表面水分，再次稱(chēng)量每組凍干草莓的質(zhì)量，試驗(yàn)重復(fù)測(cè)定3次取平均值，按下列公式計(jì)算復(fù)水比[14]。

式中：Re為草莓復(fù)水比；m2為凍干草莓復(fù)水后質(zhì)量，g；m1為凍干草莓復(fù)水前質(zhì)量，g。

1.3.3.5 產(chǎn)出率的測(cè)定

分別稱(chēng)量各組草莓的初始質(zhì)量和凍干后質(zhì)量，試驗(yàn)重復(fù)測(cè)定3次取平均值，按下列公式計(jì)算產(chǎn)出率[15]。

式中：P0為草莓產(chǎn)出率，%；mf為草莓初始質(zhì)量，g；mh為凍干草莓質(zhì)量，g。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 25.0的One-Way ANOVA方法分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，顯著性分析水平為P＜0.05。數(shù)據(jù)結(jié)果采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示（n=3）。

2 結(jié)果與分析

2.1 草莓凍干溫度曲線

圖1是在室溫自然加熱、真空室壓力為20 Pa的條件下，凍干倉(cāng)溫度及各組草莓凍干過(guò)程中物料中心溫度的變化曲線。

圖1 草莓凍干溫度曲線Fig.1 Freeze-drying temperature curve of strawberry

由圖1可知，凍干倉(cāng)溫度總體穩(wěn)定在17℃，即草莓加熱溫度為17℃，在整個(gè)凍干過(guò)程中，4組草莓的凍干時(shí)間基本相同，均在24 h左右達(dá)到干燥狀態(tài)，可見(jiàn)氯化鈣處理不會(huì)造成凍干曲線產(chǎn)生較大波動(dòng)，無(wú)需改變?cè)袃龈晒に嚒?/p>

2.2 凍干草莓的微觀結(jié)構(gòu)

對(duì)照組與各濃度氯化鈣處理組凍干草莓的微觀結(jié)構(gòu)掃描電鏡結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 凍干草莓的微觀結(jié)構(gòu)掃描電鏡照片（放大100倍、標(biāo)尺500 μm）Fig.2 Scanning electron microscopic images of freeze-dried strawberry（×100，scale=500 μm）

由圖2可知，對(duì)照組凍干草莓的內(nèi)部結(jié)構(gòu)孔洞分布不均勻且孔隙大小不一致，氯化鈣處理的凍干草莓組織結(jié)構(gòu)得到了一定的改善，但隨著鈣離子濃度的增加，凍干草莓內(nèi)部組織破損會(huì)有一定程度的加劇，其中2.0%氯化鈣處理對(duì)凍干草莓組織結(jié)構(gòu)破壞最嚴(yán)重，凍干草莓內(nèi)部出現(xiàn)較大孔洞，1.5%氯化鈣處理組內(nèi)部孔洞較均勻且孔隙較小。表明適宜濃度的鈣離子可以提高凍干草莓組織結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和完整性，但過(guò)高濃度的鈣離子會(huì)破壞凍干草莓組織結(jié)構(gòu)。

2.3 凍干草莓的質(zhì)構(gòu)

凍干產(chǎn)品的脆度和硬度是衡量產(chǎn)品品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，產(chǎn)品硬度太大或硬度太小都會(huì)影響食用口感[16]。凍干草莓的質(zhì)構(gòu)測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 凍干草莓的質(zhì)構(gòu)測(cè)定結(jié)果Table 1 Texture determination results of freeze-dried strawberry

由表1可以看出，各氯化鈣處理組的硬度均高于對(duì)照組。在氯化鈣濃度為1.0%、1.5%時(shí)，凍干草莓的硬度隨氯化鈣濃度增大而增加，表明適宜濃度的鈣離子處理可以增加凍干草莓的硬度，但過(guò)高的鈣離子濃度會(huì)降低凍干草莓的硬度，各組凍干草莓的脆度沒(méi)有顯著差別（P＞0.05）。

2.4 凍干草莓的形變率

果蔬物料在干燥過(guò)程中均會(huì)發(fā)生不同程度的皺縮變形[17]。凍干草莓的形變率測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 凍干草莓的形變率Fig.3 Deformation rate of freeze-dried strawberry

如圖3所示，對(duì)照組以及1.0%、1.5%、2.0%氯化鈣處理組凍干草莓的形變率分別為16.8%、14.3%、13.8%、14.5%，對(duì)照組的形變率均高于各濃度氯化鈣處理組，在氯化鈣處理組中，隨著鈣離子濃度的增加，形變率呈先降低后升高的趨勢(shì)，鈣與細(xì)胞壁中的果膠結(jié)合成果膠酸鈣，以維持細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，但鈣離子濃度過(guò)高時(shí)會(huì)促進(jìn)果實(shí)皺縮，導(dǎo)致果實(shí)品質(zhì)下降[18-20]。

2.5 凍干草莓的復(fù)水比

復(fù)水比是評(píng)價(jià)干燥產(chǎn)品是否恢復(fù)至原來(lái)狀態(tài)的重要指標(biāo)，可以衡量果蔬凍干脆片的疏松程度[21]。果蔬冷凍干燥工藝中通過(guò)凍結(jié)可以讓內(nèi)部的水分形成支撐冷凍果蔬的固體骨架，固體骨架組成的多孔結(jié)構(gòu)賦予凍干果蔬理想的復(fù)水性[22-23]。凍干草莓的復(fù)水比測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 凍干草莓的復(fù)水比Fig.4 Rehydration ratio of freeze-dried strawberry

由圖4可知，對(duì)照組和不同濃度氯化鈣處理組復(fù)水比差別較大，各組復(fù)水比從大到小依次為1.5%氯化鈣處理組＞1.0%氯化鈣處理組＞2.0%氯化鈣處理組＞對(duì)照組，可見(jiàn)隨著氯化鈣濃度的增加，凍干草莓復(fù)水比先升高后降低，分析原因可能是氯化鈣濃度過(guò)高，髙滲作用破壞草莓內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，降低了凍干草莓細(xì)胞的持水力。

2.6 凍干草莓的產(chǎn)出率

產(chǎn)出率是一個(gè)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，能夠反映物料干燥后其總固形物的保留情況[24]。各組凍干草莓的產(chǎn)出率如圖5所示。

圖5 凍干草莓的產(chǎn)出率Fig.5 Yield of freeze-dried strawberry

由圖5可知，對(duì)照組的產(chǎn)出率均低于各濃度氯化鈣處理組，氯化鈣處理組隨著鈣離子濃度的增大產(chǎn)出率先升高后降低，1.0%、1.5%氯化鈣處理組的產(chǎn)出率分別為9.4%、10.7%，由此表明，適當(dāng)濃度氯化鈣處理具有增加凍干草莓產(chǎn)出率的作用，但要避免鈣離子濃度過(guò)高。

3 結(jié)論

本文通過(guò)鍍冰衣的方法研究不同濃度氯化鈣處理對(duì)凍干草莓加工品質(zhì)的影響，掃描電鏡圖顯示1.5%氯化鈣處理組凍干草莓的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較完好，說(shuō)明適宜濃度的氯化鈣處理可以減輕凍干草莓組織狀態(tài)破損程度，從而提高凍干草莓的復(fù)水比和產(chǎn)出率，降低形變率。1.5%氯化鈣處理組凍干草莓的復(fù)水比、產(chǎn)出率和形變率分別為5.85、10.7%、13.8%，凍干效果相對(duì)較好。因此，凍干前可以采用濃度為1.5%的氯化鈣對(duì)草莓進(jìn)行處理，提高凍干草莓的加工品質(zhì)。